数字的空间特性(3)
4 从SNARC效应和Simon效应的对比看数字的空间特性
Simon效应与SNARC效应很相似，它也涉及到前后两种空间信息的一致性问题，所以通过对比Simon效应，有利于我们更进一步了解SNARC效应实质及其产生的原因。
不少研究者把SNARC效应看成是Simon效应的一种特例，并认为它们可能涉及同一种加工机制[25]。Simon效应会出现在听觉和视觉实验中，在标准的视觉Simon效应中，被试用双手对呈现在单侧视野的颜色刺激进行反应，结果出现在左侧视野的刺激，左手反应快于右手(一致快于不一致)，而对出现在右侧视野的刺激，右手反应快于左手，Simon效应中尽管刺激的呈现位置和目标任务无关，但是它会干扰目标任务作业(比如颜色判断)。SNARC效应和Simon效应有很多相似之处，比如在两个效应中，刺激的无关维度信息(SNARC效应中的数字大小，Simon效应中刺激的呈现位置)会自动激活各自的空间编码(数字空间编码和位置空间编码)，两种条件下都会出现类似的空间编码一致性效应[26]，即：对于Simon效应，刺激呈现位置和反应手方位一致条件下反应快于不一致条件；对于SNARC效应，数字在心理线上的表征位置和反应手位置一致条件下反应快于不一致条件。Gevers等认为Simon效应是由于位置编码和双手反应在空间维度上的重叠造成的，SNARC效应是由于数字大小和双手反应在空间维度上的重叠造成的；而方位加工和数字大小又都与空间编码有关，所以SNARC效应和Simon效应应该涉及相似的过程和机制。但是有人认为两者存在明显的差异，它们对时间的要求不同。研究者发现在快速反应条件下两种效应都出现了，但随着S-R间隔的延长，SNARC效应仍然出现，Simon效应却出现反转(刺激呈现位置和反应手方位不一致时的反应快于一致条件)。比如Hommel等发现延长目标信息(比如颜色信息)和无关信息(比如与颜色判断无关的刺激位置信息)加工的时间间隔会使Simon效应减少，甚至倒置，而缩短两者的时间间隔会出现标准的Simon效应[27,28]；为了操纵目标信息和无关信息加工的间隔，Keus和Schwarz用数字颜色判断取代奇偶判断，颜色判断比奇偶判断快，所以相对于奇偶判断，颜色判断中颜色加工和无关位置加工的间隔较短，实验结果出现了标准的Simon效应，但是当他们把任务换回奇偶判断时，Simon效应消失，出现了反转的Simon效应[10]。与此相对，SNARC效应并没受到时间间隔长短变化的影响，体现了很好的稳定性。
, 百拇医药
SNARC效应之所以比Simon效应具有稳定性，是因为SNARC效应中，无关的刺激信息(即与数字大小判断无关的任务)是一种隐性的数字空间表征，而在Simon效应中，无关信息是一种显性的空间位置表征；相对于位置信息，大小判断引起的空间表征更具有稳定性[10,21]。
5 数量加工与空间注意的关系
除了SNARC效应，空间注意也是一个值得关注的领域。人们对空间信息的加工离不开注意的参与，同样在数字加工过程中注意的转移和分配也是重要的影响因素。
5.1 行为和脑成像研究
数字表征的激活能引起空间注意的转移，Fischer等先给被试呈现任务无关的数字1、2或8、9，然后要求被试对左侧视野或右侧视野的目标刺激进行确认[19]。结果发现当注视点位置出现的是小数1和2时，被试对出现在视野左侧的目标反应较快，当注视点位置出现的是大数8和9时，被试对右侧目标的反应较快。由此可以看出，数字大小和注意密切相关，大小信息能引起空间注意的分配和转移，而且注意转移的方向是由大小数在心理数字线上的空间位置决定的。
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自从Fischer等证实空间注意和数字加工的关系以后，对于空间注意如何影响数字加工的研究不断增加，Dehaene等(2003)提出了数字加工的顶叶三回路理论[29]，他们认为双侧顶内沟水平段(Horizontal segment of the intraparietal sulcus, HIPS)负责数量加工，左侧角回(Angular gyrus)负责和言语有关的数量操作，后顶上叶(Posterior superior parietal lobule)负责空间注意调控。后顶上叶是空间注意定向和数量加工共同作用的脑机制，在数字比较、估算及减数计算中，后顶上叶常常伴随顶内沟水平段出现激活。Piazza等认为后顶上叶主要负责与空间和时间相关的注意选择，在数量计算中它负责协调和HIPS共同完成计算任务，但后顶上叶并不是数量加工的特定脑区[30,31]。
为了更直接的研究数字大小表征和空间注意的关系，Piazza等(2003)采用fMRI方法进行了探讨，他们发现对于最经常接触的数字1、2、3的识别加工，无需注意的参与，识别这几个数字时脑部的激活量与识别颜色的控制条件相比没有明显差别。但当刺激数量超过4时，和注意有密切关系的顶叶后部开始出现明显激活，并且激活量随任务难度的加大而增加[34]。研究者把加工1、2和3时出现的这种现象称为感数能力(Subitizing)，并认为它只需要前注意的参与，而4个以上数目的计数加工就需要注意的调控，而且随数量的增加对注意资源的需求也增高。国内刘超等(2004)也比较了不同注意条件对数字加工的影响[6,7]。他们发现注意对大数和小数的影响方式是不一样的。他们对比了不同注意水平下中文数字和阿拉伯数字所产生的SNARC效应，结果发现无论是采用内源性线索还是外源性线索，空间注意都在SNARC效应中发挥着重要作用，无论是哪一种注意条件，SNARC效应会随注意强度的减弱而逐渐弱化，而且外源性注意起到的作用要大于内源性注意，这表明自下而上的自动化注意对SNARC效应起主要作用。这与前面Fischer等的研究一致，即SNARC效应的发生是一种自动化的过程。
, 百拇医药
一般认为后部顶叶皮层主要负责空间注意的分配、转移、调控等，在涉及空间操作的任务中，都会激活该皮层区域。在Dehaene的顶叶三回路理论中，数字加工会激活顶叶后部皮层，这是因为数字本身含有空间特征的信息，而且数字的这些空间信息会自动激活。数字加工，尤其是复杂的数字加工需要不断的分配和转移空间注意，这会激活负责空间注意的后部顶叶。因此在需要注意参与的数字加工中，比如前面提到的多于4个数目的计数任务，在这种条件下如果减少可用的注意资源就会导致作业成绩的下降。
5.2 神经心理学研究
脑损伤病人的研究为数字和空间表征的关联提供了病理学上的依据，一侧顶叶的损伤会造成单侧忽视症。这些忽视症病人的一个显著特征就是不能够注意到损伤半球对侧的物体，当要求这些病人对线段进行对分时，他们作出的中分点会偏向损伤半球的同侧。Zorzi等(2002)要求右顶叶损伤病人说出两个数的中位数(比如1-3、1-5、11-15)[32]，结果发现当两个数字的距离较小时，病人倾向于把中位数偏移到心理数字线左侧(比如11-13，病人说出的中位数10)；而当两个数距离比较大时，病人会作出偏向右侧的错误选择(比如11-19，中位数17)。但是，没有空间忽视的右脑损伤病人以及健康控制组被试都没有出现这种现象，这说明心理数字线和物理线段具有相似的空间特性，也说明空间注意的方向和心理数字线的走向是一致的，正是由于注意参与数字加工，后两种被试才能够顺利完成线段中切任务。另外，虽然这些忽视症病人不能正确地进行线段中分，但他们都能够顺利完成其它的空间以外的数字任务作业。Bachot等(2005)采用比较大小任务研究了视觉空间缺陷组被试的数字加工能力[33]，结果发现SNARC效应在控制组被试身上出现，但没有出现在有视觉空间缺陷的实验组身上，他们认为在正常被试身上，数字的大小表征以空间走向的心理数字线形式呈现，实验组被试没有出现SNARC效应是因为他们在把数字表征到心理数字线上时出现了异常。
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Simon效应与SNARC效应很相似，它也涉及到前后两种空间信息的一致性问题，所以通过对比Simon效应，有利于我们更进一步了解SNARC效应实质及其产生的原因。
不少研究者把SNARC效应看成是Simon效应的一种特例，并认为它们可能涉及同一种加工机制[25]。Simon效应会出现在听觉和视觉实验中，在标准的视觉Simon效应中，被试用双手对呈现在单侧视野的颜色刺激进行反应，结果出现在左侧视野的刺激，左手反应快于右手(一致快于不一致)，而对出现在右侧视野的刺激，右手反应快于左手，Simon效应中尽管刺激的呈现位置和目标任务无关，但是它会干扰目标任务作业(比如颜色判断)。SNARC效应和Simon效应有很多相似之处，比如在两个效应中，刺激的无关维度信息(SNARC效应中的数字大小，Simon效应中刺激的呈现位置)会自动激活各自的空间编码(数字空间编码和位置空间编码)，两种条件下都会出现类似的空间编码一致性效应[26]，即：对于Simon效应，刺激呈现位置和反应手方位一致条件下反应快于不一致条件；对于SNARC效应，数字在心理线上的表征位置和反应手位置一致条件下反应快于不一致条件。Gevers等认为Simon效应是由于位置编码和双手反应在空间维度上的重叠造成的，SNARC效应是由于数字大小和双手反应在空间维度上的重叠造成的；而方位加工和数字大小又都与空间编码有关，所以SNARC效应和Simon效应应该涉及相似的过程和机制。但是有人认为两者存在明显的差异，它们对时间的要求不同。研究者发现在快速反应条件下两种效应都出现了，但随着S-R间隔的延长，SNARC效应仍然出现，Simon效应却出现反转(刺激呈现位置和反应手方位不一致时的反应快于一致条件)。比如Hommel等发现延长目标信息(比如颜色信息)和无关信息(比如与颜色判断无关的刺激位置信息)加工的时间间隔会使Simon效应减少，甚至倒置，而缩短两者的时间间隔会出现标准的Simon效应[27,28]；为了操纵目标信息和无关信息加工的间隔，Keus和Schwarz用数字颜色判断取代奇偶判断，颜色判断比奇偶判断快，所以相对于奇偶判断，颜色判断中颜色加工和无关位置加工的间隔较短，实验结果出现了标准的Simon效应，但是当他们把任务换回奇偶判断时，Simon效应消失，出现了反转的Simon效应[10]。与此相对，SNARC效应并没受到时间间隔长短变化的影响，体现了很好的稳定性。
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SNARC效应之所以比Simon效应具有稳定性，是因为SNARC效应中，无关的刺激信息(即与数字大小判断无关的任务)是一种隐性的数字空间表征，而在Simon效应中，无关信息是一种显性的空间位置表征；相对于位置信息，大小判断引起的空间表征更具有稳定性[10,21]。
5 数量加工与空间注意的关系
除了SNARC效应，空间注意也是一个值得关注的领域。人们对空间信息的加工离不开注意的参与，同样在数字加工过程中注意的转移和分配也是重要的影响因素。
5.1 行为和脑成像研究
数字表征的激活能引起空间注意的转移，Fischer等先给被试呈现任务无关的数字1、2或8、9，然后要求被试对左侧视野或右侧视野的目标刺激进行确认[19]。结果发现当注视点位置出现的是小数1和2时，被试对出现在视野左侧的目标反应较快，当注视点位置出现的是大数8和9时，被试对右侧目标的反应较快。由此可以看出，数字大小和注意密切相关，大小信息能引起空间注意的分配和转移，而且注意转移的方向是由大小数在心理数字线上的空间位置决定的。
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自从Fischer等证实空间注意和数字加工的关系以后，对于空间注意如何影响数字加工的研究不断增加，Dehaene等(2003)提出了数字加工的顶叶三回路理论[29]，他们认为双侧顶内沟水平段(Horizontal segment of the intraparietal sulcus, HIPS)负责数量加工，左侧角回(Angular gyrus)负责和言语有关的数量操作，后顶上叶(Posterior superior parietal lobule)负责空间注意调控。后顶上叶是空间注意定向和数量加工共同作用的脑机制，在数字比较、估算及减数计算中，后顶上叶常常伴随顶内沟水平段出现激活。Piazza等认为后顶上叶主要负责与空间和时间相关的注意选择，在数量计算中它负责协调和HIPS共同完成计算任务，但后顶上叶并不是数量加工的特定脑区[30,31]。
为了更直接的研究数字大小表征和空间注意的关系，Piazza等(2003)采用fMRI方法进行了探讨，他们发现对于最经常接触的数字1、2、3的识别加工，无需注意的参与，识别这几个数字时脑部的激活量与识别颜色的控制条件相比没有明显差别。但当刺激数量超过4时，和注意有密切关系的顶叶后部开始出现明显激活，并且激活量随任务难度的加大而增加[34]。研究者把加工1、2和3时出现的这种现象称为感数能力(Subitizing)，并认为它只需要前注意的参与，而4个以上数目的计数加工就需要注意的调控，而且随数量的增加对注意资源的需求也增高。国内刘超等(2004)也比较了不同注意条件对数字加工的影响[6,7]。他们发现注意对大数和小数的影响方式是不一样的。他们对比了不同注意水平下中文数字和阿拉伯数字所产生的SNARC效应，结果发现无论是采用内源性线索还是外源性线索，空间注意都在SNARC效应中发挥着重要作用，无论是哪一种注意条件，SNARC效应会随注意强度的减弱而逐渐弱化，而且外源性注意起到的作用要大于内源性注意，这表明自下而上的自动化注意对SNARC效应起主要作用。这与前面Fischer等的研究一致，即SNARC效应的发生是一种自动化的过程。
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一般认为后部顶叶皮层主要负责空间注意的分配、转移、调控等，在涉及空间操作的任务中，都会激活该皮层区域。在Dehaene的顶叶三回路理论中，数字加工会激活顶叶后部皮层，这是因为数字本身含有空间特征的信息，而且数字的这些空间信息会自动激活。数字加工，尤其是复杂的数字加工需要不断的分配和转移空间注意，这会激活负责空间注意的后部顶叶。因此在需要注意参与的数字加工中，比如前面提到的多于4个数目的计数任务，在这种条件下如果减少可用的注意资源就会导致作业成绩的下降。
5.2 神经心理学研究
脑损伤病人的研究为数字和空间表征的关联提供了病理学上的依据，一侧顶叶的损伤会造成单侧忽视症。这些忽视症病人的一个显著特征就是不能够注意到损伤半球对侧的物体，当要求这些病人对线段进行对分时，他们作出的中分点会偏向损伤半球的同侧。Zorzi等(2002)要求右顶叶损伤病人说出两个数的中位数(比如1-3、1-5、11-15)[32]，结果发现当两个数字的距离较小时，病人倾向于把中位数偏移到心理数字线左侧(比如11-13，病人说出的中位数10)；而当两个数距离比较大时，病人会作出偏向右侧的错误选择(比如11-19，中位数17)。但是，没有空间忽视的右脑损伤病人以及健康控制组被试都没有出现这种现象，这说明心理数字线和物理线段具有相似的空间特性，也说明空间注意的方向和心理数字线的走向是一致的，正是由于注意参与数字加工，后两种被试才能够顺利完成线段中切任务。另外，虽然这些忽视症病人不能正确地进行线段中分，但他们都能够顺利完成其它的空间以外的数字任务作业。Bachot等(2005)采用比较大小任务研究了视觉空间缺陷组被试的数字加工能力[33]，结果发现SNARC效应在控制组被试身上出现，但没有出现在有视觉空间缺陷的实验组身上，他们认为在正常被试身上，数字的大小表征以空间走向的心理数字线形式呈现，实验组被试没有出现SNARC效应是因为他们在把数字表征到心理数字线上时出现了异常。
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