漢字識別的反啟動效應

摘要 為驗證記憶的重疊表征理論，采用包括基線測量的啟動實驗范式，通過三個系列實驗探討了漢字識別的反啟動效應。實驗一結果表明，與基線條件相比，啟動顯著提高了啟動的漢字的識別正確率，但卻顯著降低了與該漢字部分字形相同的未啟動的漢字的識別正確率；實驗二和三結果顯示，反啟動效應不是源于注意偏向和疲勞因素。因此，漢字識別中存在反啟動效應，這為重疊表征理論提供了新的支持證據。

關鍵詞 反啟動，漢字識別，重疊表征。

分類號 B842

1引言

記憶研究中一個長期爭議問題是長時記憶的表征是以離散還是重疊的方式進行貯存的。傳統認知理論將人腦看成是符號處理系統，一個信息加工的單元（或單位）只表達一個知識概念，不同刺激的表征是以獨立或離散方式進行貯存的（Shiffrin & Steyvers，1997）。離散貯存假說雖然有助于探討信息處理時的操作過程及加工特征，但卻難以在生物與神經學上找到對應的關系。目前，許多證據支持記憶是以分布式的重疊表征（superimposed representions）進行貯存的理論模型（Masson，1995）的觀點。如，研究發現不同客體（如，房子、瓶子、椅子等）的激活模式在人類腹側顳皮層是重疊的（Haxby et al.，2001；Ishai，Ungerleider，Martin，Schouten，& Haxby，1999）。而且，這些客體的重疊表征在被使用后還會發生與學習有關的變化，并增強被編碼的客體的神經元表征（Kobatake，Wang，& Tanaka，1998；Sigala & Logothetis，2002）。重疊表征不僅有助于增加貯存效率，而且也有利于識別新信息（McClelland，McNaughton，& O'ReilIy，1995）。

最近，記憶的重疊表征理論得到了視覺反啟動效應的支持。Marsolek，Sehnyer，Deason，Ritchey和Verfaellie（2006）研究發現，在一個客體刺激（如，鋼琴）被識別后，其視覺表征得到增強，在隨后加工中更易于被識別。但是，這同時也使與該客體視覺表征重疊的其他客體刺激（如，桌子）的識別變得困難。Marsolek（2008）認為，先前的刺激加工雖然對隨后加工具有易化效應，但是卻對與該刺激具有重疊表征的其他刺激的加工造成了損害，表現為識別準確率的下降，并稱之為反啟動效應（antipriming effect）。按照重疊表征理論，鋼琴和桌子在視覺表征上都包含相同的四個特征單元，不同的激活模式反映了被表征的不同客體刺激（Marsolek，Schnyer，Deason，Ritchey，& Verfaellie，2006；Marsolek，2008）。在“鋼琴”被啟動后，其特征單元的聯結強度會發生改變并使之更易被識別，但同樣的變化卻使識別“桌子”變得更難。這說明，在鋼琴的表征被激活而得到增強的同時，對桌子的識別過程則產生了困難。也就是說，啟動一個刺激（如，鋼琴）會損害對與該刺激表征重疊的其他刺激（如，桌子）的識別，這反映了這些重疊的并相互作用的表征的動態調整過程（Marsolek，2008）。研究表明，大腦新皮層對視覺客體刺激是以分布的重疊表征而編碼的（Haxby et al.，2001；Ishai et al.，1999），新表征的形成對具有相同神經基礎的舊表征產生了損害（McCloskey & Cohen，1989；McClelland et al.，1995）。因此，反啟動效應為記憶的重疊表征理論提供了支持證據。

反啟動效應是指啟動一個刺激對與該刺激具有重疊表征的其他刺激的識別加工所產生的干擾效應。當識別鋼琴時，來自于“有腿”和“有一個大的扁平面”的特征的權值（weights）對于鋼琴會增強，但這些特征的權值對于桌子則會減弱。Milin，Feldman，Ramscar，Hendrix和Baayen（2017）認為，這些特征線索在識別鋼琴之后，作為桌子的有效線索則被弱化了，因而隨后對桌子的識別變得困難。腦神經生理研究發現，與被啟動的刺激和基線水平相比，反啟動的刺激引發了更大的ERP正波（Marsolek et al.，2010）。這說明，在啟動的刺激被識別后，反啟動的刺激的重疊表征變弱了，被試在隨后的識別任務中需要增強這些表征，因而出現了增強的神經活動。因此，維持性重學（maintenance relearning）可能是保持長時記憶中視覺客體的重疊神經表征的一個重要方面（Marsolek etal.，2010）。

為探討視覺客體的反啟動效應，Marsolek等（2006）提出了包括基線測量的新實驗范式。該范式包括四個階段：首先，被試注視空白屏幕，同時耳聽不同客體的名稱讀音并做喜好判斷。目的是避免視覺表征的加工，以在下一階段獲得純凈的視覺識別基線水平；其次，被試識別快速呈現（15ms）在屏幕上的刺激，得到視覺識別的基線水平；再次是啟動階段，被試對呈現在屏幕上的刺激進行喜好判斷，每個刺激的呈現時間較長（3s），以增強其視覺表征；最后是測試階段，被試再次識別快速呈現在屏幕上的刺激，其中一半刺激（舊刺激）與第三階段相同，另一半刺激（新刺激）與第三階段不同。該實驗結果顯示，與基線水平相比，舊刺激的識別正確率顯著增加，新刺激的識別正確率卻顯著下降。

研究表明，在漢字字形識別中存在著啟動效應（沈模衛，李忠平，朱祖祥，1997），字形在漢字視覺識別中具有顯著作用，并在到達心理詞典之前就被激活（金志成，李廣平，1995），字形的激活早于字義和字音（陳寶國，王立新，彭聃齡，2006）。漢字識別的基本單元是部件或筆畫，形碼識別的基本單元是部件或筆畫之間的組合特征（李寧，梁寧建，2014）。漢字字形類似于圖畫，其與客體形狀的視覺表征方式是相似的。根據客體重疊表征的研究結果（Marsolek et al.，2006，2010；Marsolek，2008），啟動一個漢字將降低與該漢字視覺表征重疊的其他漢字的識別正確率?？梢酝茰y，在漢字識別中存在反啟動效應。因此，本研究擬采用漢字識別任務考察反啟動效應，進一步檢驗重疊表征理論。

本研究包括三個實驗，選取250個漢字作為實驗材料。實驗一采用Marsolek等（2006）的啟動實驗范式，首先測試漢字識別中是否存在反啟動效應?？紤]到啟動的漢字容易受到優先注意，從而使啟動效應與注意效應發生混淆，實驗二將探討反啟動效應是否與注意偏向有關。另外，反啟動效應的測試處在最后的第四實驗階段，該效應可能來源于被試的疲勞。因此，實驗三將檢驗反啟動效應是否源于疲勞因素。

2實驗一：反啟動對漢字識別的影響

2.1目的

探討漢字識別中是否存在反啟動效應。

2.2方法

2.2.1被試

12名大學生（5名男生，7名女生），平均年齡22歲。被試的視力或矯正視力以及聽力均正常，實驗后獲得適量報酬。

2.2.2實驗設計

單因素被試內設計，分為基線、啟動和反啟動三種實驗條件。因變量為識別正確率和反應時。

2.2.3實驗材料

從《現代漢語字頻統計表》（國家語言文字工作委員會，國家標準局，1992）選出250個漢字（頻次范圍1507～3373）：第一實驗階段有50個漢字；第二階段（基線測量）有100個漢字；第三階段（啟動階段）有50個漢字；第四階段（測試階段）有100個漢字，其中50個漢字與第三個階段中的漢字是相同的。四個實驗階段中的漢字在筆畫和頻次上都不存在顯著差異，p>0.05。每個漢字大小為186號宋體，視角是10°。

2.2.4實驗程序

采用E-Prime軟件編制程序。每名被試在獨立的實驗房間內完成實驗，頭部與屏幕（17英寸顯示器，垂直頻率為75Hz）之間的距離為60 cm。

正式實驗包含四個階段（實驗流程見圖1）。首先，被試注視屏幕中央的“+”，同時通過耳機聽漢字讀音，聽完每個漢字讀音后進行喜好判斷。喜歡該漢字按“1”鍵，不喜歡按“2”鍵。

第二階段是基線測量，在屏幕的上方或下方呈現漢字15 ms，被試要正確識別并大聲說出該漢字，同時快速按空格鍵以記錄反應時。

第三階段是啟動階段，在屏幕中央呈現漢字3 s，被試在每個漢字消失后作出喜好判斷。喜歡該漢字按“1”鍵，不喜歡按“2”鍵。

第四階段是測試階段，與第二階段的實驗程序相同，但有一半漢字與第三階段漢字相同（啟動的漢字，如“握”），另一半漢字與第三階段漢字不同但部分字形相同（反啟動的漢字，如“措”）。

被試先進行練習，熟悉實驗要求后再進行正式實驗。按鍵反應在被試間進行平衡，漢字呈現順序是隨機的。實驗共需時約30分鐘。

2.3結果與分析

不同實驗條件下的漢字識別正確率見圖2。重復測量方差分析結果顯示，實驗條件的主效應顯著，F（2，22）=78.07，p<0.001，η²=0.88。與基線（0.89）相比，反啟動條件的識別正確率（0.80）顯著低于基線條件，p<0.001；啟動條件的識別正確率（0.96）顯著高于基線條件，p=0.002。這說明，在漢字識別任務中出現了反啟動效應。

對正確識別反應時進行重復測量方差分析的結果顯示，實驗條件的主效應不顯著，F（2，22）=1.47，p=0.253。反啟動（562.77±264.56ms）和啟動（513.85±220.34ms）條件的反應時都與基線水平（498.47±136.47ms）沒有顯著差異。這與Marsolek等（2006）在客體識別任務中的研究結果是一致的。

不過，啟動的漢字易于引發對該漢字的注意偏向，致使被試忽略反啟動的漢字，因而造成反啟動的漢字的識別正確率的下降。所以，反啟動效應可能是被試對啟動的漢字的注意偏向所導致的結果。實驗二將在測試階段去掉啟動的漢字，以消除對這些漢字的注意偏向，進一步檢驗漢字識別中是否存在反啟動效應。

3實驗二：在消除注意偏向后，反啟動對漢字識別的影響

3.1目的

在消除對啟動的漢字的注意偏向后，檢驗漢字識別中是否仍存在反啟動效應。

3.2方法

3.2.1被試

12名大學生（6名男生，6名女生），平均年齡22歲。被試的視力或矯正視力與聽力均正常，實驗后獲得適量報酬。

3.2.2實驗設計

單因素被試內設計，分為基線和反啟動兩種實驗條件。

3.2.3實驗材料

同實驗一。

3.2.4實驗程序

在測試階段（第四實驗階段）不呈現50個啟動的漢字，只呈現50個反啟動的漢字。其它同實驗一。

3.3結果與分析

不同實驗條件下的漢字識別正確率見圖3。重復測量方差分析結果表明，實驗條件的主效應顯著，F（1，11）=25.14，p<0.001，η²=0.70，反啟動條件的識別正確率（0.80）顯著低于基線條件（0.88）。對正確識別反應時進行重復測量方差分析的結果顯示，實驗條件的主效應顯著，F（1，11）=7.38，p=0.020，η²=0.40，反啟動條件的反應時（525.48±135.21 ms）顯著高于基線條件（486.85±135.78ms）。這說明，在消除了對啟動的漢字的注意偏向之后，漢字識別中仍出現了反啟動效應。

不過，反啟動的漢字出現在第四實驗階段，此時被試比較疲倦，這可能導致反啟動的漢字的識別正確率的下降。如果反啟動效應來源于被試的疲勞因素，那么把第三實驗階段（啟動階段）的視覺注視漢字的任務替換為耳聽漢字的讀音，第四實驗階段仍會出現反啟動效應。如果第四實驗階段沒有出現反啟動效應（由于沒有視覺啟動，也不會出現啟動效應），那么反啟動效應就不是源于疲勞因素。

4實驗三：被試疲勞對反啟動效應的影響

4.1目的

探討反啟動是否是由被試的疲勞所引發的效應。

4.2方法

4.2.1被試

12名大學生（6名男生，6名女生），平均年齡22歲。被試的視力或矯正視力與聽力均正常，實驗后獲得適量報酬。

4.2.2實驗設計

同實驗一。

4.2.3實驗材料

第三實驗階段的漢字視覺材料更換為漢字讀音材料。其它同實驗一。

4.2.4程序

在第三實驗階段，注視漢字任務更換為耳聽漢字讀音。其它同實驗一。

4.3結果與分析

不同實驗條件下的漢字識別正確率見圖4。重復測量方差分析的結果表明，實驗條件的主效應顯著，F（2，22）=5.17，p=0.014，η²=0.32。多重比較分析結果顯示，啟動與反啟動條件之間的差異邊緣顯著（p=0.055）；但是，反啟動條件的識別正確率（0.85）與基線條件（0.87）沒有顯著差異（p=0.114），啟動條件的識別正確率（0.89）與基線條件也不存在顯著差異（p=0.642）。正確識別反應時的重復測量方差分析結果發現，實驗條件的主效應不顯著，F（2，22）=0.12，p=0.774；反啟動（543.89±193.17ms）和啟動（530.01±163.93ms）條件下的反應時與基線（535.83±136.63ms）相比都不存在顯著差異，p>0.05。

這說明，更換第三階段的實驗任務之后，并沒有出現反啟動效應。因此，反啟動不是由于被試疲勞而產生的效應。

5討論

本研究采用Marsolek等（2006）提出的包括基線測量的新實驗范式，在漢字識別任務中發現了反啟動效應。在實驗一中，啟動的漢字的表征得到增強的同時，與啟動的漢字具有共同字形的其他漢字的表征則減弱了。因此，當再次識別未啟動的漢字時，其識別正確率顯著低于基線水平，即出現了反啟動效應。實驗二和三排除了反啟動效應的其他可能的解釋，說明反啟動不是被試對啟動的漢字的注意偏向和被試的疲倦因素所導致的效應。因此，實驗結果證實了本研究的假設。

研究者雖然對啟動效應進行了長達一個多世紀的探索，但對啟動效應的心理機制仍存在爭議。如，Morton（1979）認為，先前的信息加工降低了隨后刺激的激活閾限而產生了啟動效應。Rouder，Ratcliff和McKoon（2000）提出了啟動效應是知覺后決策階段的反應偏向的觀點。Roediger（2003）認為，啟動效應是對曾遇到刺激進行有效加工的進化性適應，因為最近經歷的刺激在以后更有可能再次碰到。張鋒、黃希庭和郭秀艷（2008，2009）發現，啟動不僅具有正啟動效應而且也存在負啟動效應，這是通過雙加工表征匹配調節機制而產生的綜合效應。不過，Marsolek等（2010）認為，許多啟動研究缺乏基線測量，不是通過新、舊刺激分別與基線條件相比，而是通過新、舊刺激之間進行相比的結果來分析啟動效應，這實際上混淆了啟動的促進與干擾作用。Marsolek等（2006）采用新實驗范式的研究結果表明，與基線條件相比，啟動促進了對舊刺激的加工，同時卻損害了對新刺激的加工。這說明，啟動使舊刺激的視覺表征得到增強，新刺激與之重疊的視覺表征則變弱了。識別舊刺激就變得容易（正啟動效應），識別新刺激就變得困難（反啟動效應）。分布式表征（distributed representations）理論認為，不同刺激的表征是重疊的，一個知識概念由多個單元互相作用的關系來表征（Masson，1995；Seidenberg & McClelland，1989）。如，字母F與E不是分別由兩個不同的單元，而是由多個相同的單元進行表征的，所不同的是，某些單元在表征E時被激活，但在表征F時被抑制。F與E的知識是由多個單元之間激活的關系來表征的，不同單元之間聯結的強度稱為權值。如果個體已經學會了F，學習E時只需激活最下面的單元并給予高權值，將其與網絡中的其他單元聯結起來就學會了E（李平，2002）。因此，反啟動效應反映了記憶的重疊表征的動態調整的過程，這與重疊表征理論的預測結果是一致的（Marsolek et al.，2006，2010；Marsolek，2008）。本研究采用漢字識別任務，進一步驗證和擴展了Marsolek等（2006）的研究結果，為記憶的重疊表征理論提供了新的支持證據。

在實驗一和實驗三中，反啟動與基線條件之間的反應時并沒有達到顯著水平，這與Marsolek等（2006）的研究結果類似。在測試階段，新刺激由于受到重疊表征的影響而使之更難被識別，但由于反應時分析只包括了正確識別的試次，不包含受到反啟動影響的錯誤識別的試次，因而反啟動與基線條件之間的正確識別反應時差異不顯著。這說明，反啟動效應的主要指標在于識別的正確率而不是正確識別的反應時。

根據Marsolek等（2006）提出的反啟動理論的觀點，反啟動效應與刺激表征的重疊程度密切相關。因此，視覺相似度對反啟動效應量具有顯著影響。Deason（2008）研究發現，識別正確率由低到高依次為高相似條件、低相似條件、基線條件和啟動條件；與基線條件相比，視覺相似度高的刺激的識別正確率顯著降低了。這說明，刺激之間的視覺相似度越高，反啟動效應量就越大。未來研究可以通過不同相似度的漢字識別任務，探討視覺相似度對反啟動效應的作用。另外，Ramanathan，Kennedy和Marsolek（2014）采用閾下掩蔽啟動范式探討了內隱記憶對元記憶的影響。結果發現，配對聯結學習任務中的學習判斷具有顯著的反啟動效應。因此，未來研究還可以在漢字識別任務中，探索閾下的反啟動效應及其機制。

本研究采用包括基線測量的新實驗范式，在漢字識別任務中發現了視覺反啟動效應，也就是說，啟動一個漢字雖然提高了隨后識別該漢字的正確率，但同時也降低了識別與該漢字部分字形相同的其他漢字的正確率。這說明，啟動效應并不僅僅是由于先前信息的加工而導致激活閾限的降低，而是與刺激識別之后的視覺表征的變化有關，這反映了重疊表征的動態調整過程。未來研究可采用ERP或fMRI等技術來探討漢字識別的反啟動效應的神經生理學基礎，更深入把握和理解啟動效應的機制及記憶表征問題。

6結論

漢字識別中存在反啟動效應，這不是由于被試對啟動的漢字的注意偏向和被試的疲倦因素所導致的效應。漢字識別的反啟動效應為記憶的重疊表征理論提供了新的支持證據。