躯体运动促进空间更新的环境依赖效应*

(1西南科技大学法学院应用心理学系;2四川绵阳未成年人心理成长指导与研究中心,绵阳 621010)

1 引言

当个体进入新环境时,出于生存和发展的需要会试图记住其所处的空间环境,以便在之后的生活中提取出有关这个空间环境的表征信息指引自己到达目的地。比如,当你来到新校园,会自然地记住学校大门、图书馆、教学楼、办公楼、宿舍等关键建筑物的地理位置。这个对地理空间信息进行编码、加工、存储并在之后根据需要进行提取的过程就是空间记忆过程。而对于生存在三维空间的人类来说,每天不仅要进行空间记忆,还要进行空间更新。空间更新,指个体在运动时对周围物体相对于自己身体位置和朝向的自动化更新过程(肖承丽,刘传军,2014)。比如,当你从学校大门径直走到图书馆,你会自然地知道学校大门位于你身后的方向。但是,倘若你身处其他地方,被问及“若你站在图书馆门口并面对着图书馆,请问学校大门在哪里”时,你则需要首先提取出有关图书馆和学校大门的位置关系表征,然后再更新出学校大门所在方位。

当前学界多以双系统加工理论来解释空间行为规律。该理论认为,人的大脑存在两个空间信息处理的表征系统：在线空间表征系统与离线空间表征系统。大多数研究者认为空间更新是基于在线空间表征系统的自动化加工过程。在这个系统中,个体时刻表征着周围环境中各个物体的当前空间位置,并在个体运动时不断计算和更新周围物体的空间表征(Avraamides&Kelly,2008;Burgess,2006;Mou,Fan,McNamara,& Owen,2008;Waller,2006)。部分研究者将这种表征信息称为空间工作记忆(spatial working memory)(Bahner et al.,2014;Won&Jiang,2014;张增强等,2008)。而离线空间表征系统则存储着人所经验过的所有空间信息,供在线的空间表征系统调用(Wang,2003)。因此,也有研究者将离线的空间表征称为长时空间记忆(Solntseva,Storozheva,&Nikitin,2012)。在上述例子中,对学校大门和图书馆的空间方位信息的记忆属于长时空间记忆,主要存储在个体的离线空间表征系统中。而当个体处于其他地方,通过想象调用这一离线空间表征来指出学校大门的位置,这一认知操作则属于空间更新。

Kelly,Avraamides和Loomis(2007)讨论了被试实现空间更新的条件,被试在原环境中学习完一个空间场景后,进行了4个实验：在原地转到新方向上完成空间方位判断任务;转移到新环境中进行相同的实验;在新环境中完成一组实验任务后返回原环境中再完成一组实验任务;在新环境中给予明确的想象指导语(如,“想象你站在原来学习的位置,面对着学习的方向”)或者通过虚拟现实技术操作新环境与原环境在视觉上的相同或不同来进行实验。该研究发现明确的自我中心想象指导语、空间环境的相似性等对促进空间更新具有同等有效性。感觉运动一致效应在原环境中出现而在新环境中没有出现。肖承丽和刘传军(2014)在对Kelly等的实验进行重复验证时,发现被试在进入新环境后,会采用想象平移策略来完成空间更新,并不一定从长时空间记忆中重新提取离线表征信息而是维持着平移后的在线表征信息来进行空间更新。因此,有必要对这两个看似相互矛盾的研究结论进行深入分析。

对比Kelly等(2007)与肖承丽和刘传军(2014)的实验结果可知,如果按照Kelly等的实验逻辑,则肖承丽等的被试在原环境和新环境中都应出现感觉运动一致效应,成功实现空间更新。而实际上肖承丽等人发现被试在新环境中的初始朝向与在原环境中的初始学习朝向相反时,没有出现感觉运动一致效应甚至没有出现记忆一致效应。Kelly等与肖承丽等都用双系统加工理论来对自己的实验结果进行了合理的解释。肖承丽等将其与Kelly等不同的实验结果,解释为被试通过想象平移的认知策略,平移了在线表征,而与离线提取的表征相冲突,从而导致了新环境中没有出现一致效应。

Kelly等(2007)与肖承丽和刘传军(2014)的实验结果有所不同,但也存在一定共性。Kelly等的被试在新环境中空间更新失败,未出现感觉运动一致效应。而肖承丽等的实验中,新环境下测试的0度组和迷向组虽然出现了感觉运动一致效应,但其显著性也大幅下降甚至只是边缘显著。这说明躯体运动对空间更新的促进作用可能有所下降。Kelly等与肖承丽等都没有对躯体运动和记忆对空间更新的促进作用进行比较。从实验任务来看,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用都是被试内因素,在原环境和新环境中,这两种促进作用都是被试实现空间更新的重要线索,并且记忆对空间更新的促进作用是检验被试对场景记忆质量的重要指标(Yamamoto&Shelton,2009)。因此,有必要将躯体运动和记忆对空间更新的促进作用进行直接比较。据此,Kelly等与肖承丽等实验的差异性也存在另一种可能解释：被试的躯体运动对空间更新的促进作用,相较于记忆对空间更新的促进作用,具有环境依赖效应,躯体运动对空间更新的促进作用可能更多存在于原环境中,而对于新环境中这种促进作用因表征的清晰度下降或场景线索的消失而降低。因为躯体运动对空间更新的促进作用降低,导致肖承丽等的被试,即使在新环境中出现了感觉运动一致效应,显著性也大幅度降低。而Kelly等的被试则因虚拟场景模拟的新环境对被试的感知觉支持消失,导致被试的感觉运动一致效应消失,空间更新失败。

本研究将使用Kelly等(2007)和肖承丽和刘传军(2014)的研究范式,被试记忆完空间场景后,旋转到新方向完成3个想象朝向(记忆一致朝向、感觉运动一致朝向、不一致朝向)的空间判断任务,如图1所示。当被试在记忆空间场景时,其记忆一致、感觉运动一致朝向相同。而在测试阶段被试转到新方向,此时其记忆一致朝向依然不变,而感觉运动一致朝向变为90度方向(若向左转,则为270度方向)。在本研究中,以记忆一致朝向为对称轴,取与感觉运动一致朝向相反方向为不一致朝向。从3个想象朝向(记忆一致、感觉运动一致和不一致)进行空间判断任务的成绩,分别代表了这3个朝向上空间表征信息提取的清晰度。记忆一致朝向为被试初始学习的朝向,与不一致朝向相比,其操作成绩的优势代表被试的记忆对空间更新的促进作用水平。因此,记忆对空间更新的促进作用操作化为不一致朝向与记忆一致朝向的成绩差值。同理,感觉运动一致朝向为被试当前身体所处朝向,与不一致朝向相比,其操作成绩的优势代表被试的躯体运动对空间更新的促进作用水平。因此,躯体运动对空间更新的促进作用操作化为不一致朝向与感觉运动一 致朝向的成绩差值。

图1 空间判断任务示意图

根据双系统加工理论,被试在原环境和新环境中可能使用在线空间表征系统或者离线空间表征系统。而躯体运动和记忆对空间更新的促进作用受到被试所使用的空间表征类型的影响。因此,本研究分别设计了实验1和实验2检验被试在原环境和新环境中躯体运动和记忆对空间更新不同的促进作用。实验1的被试在原环境中依靠在线空间表征系统完成实验,因此两种促进作用成绩可能没有显著差异。实验2的被试在新环境中完成实验任务时可能存在3种情况：一是在线空间表征被完全中断,被试只能依靠离线表征信息进行认知操作;二是被试通过离线表征系统提取的信息与在线表征系统维持的信息相协调,即保持离线空间记忆提取方向与学习方向相同;三是被试通过离线表征系统提取的信息与在线表征系统维持的信息相矛盾,即离线提取空间表征的方向与学习方向相反。在这3种情形中,因环境的改变而使在线空间表征受到一定程度的干扰或中断并且失去原环境的感知觉支持。因此,基于在线表征系统的躯体运动对空间更新的促进作用可能降低,被试的躯体运动和记忆对空间更新的促进作用可能呈现不同。这两种促进作用有其共同的空间能力基础,所以,所有实验中,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用应高度正相关。

2 实验1原环境中躯体运动促进空间更新

被试在原环境中记忆完空间场景后,原地转到新的方向直接完成实验任务,旨在探讨被试在在线空间表征系统下,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用之间的关系。

2.1 方法

2.1.1 被试

自愿参加实验的20名在校大学本科生和研究生(10男10女),年龄19～26岁,视力或矫正视力正常。实验后获得一定报酬。

2.1.2 实验材料

实验场景为根据Kelly等(2007)的研究,结合实际条件改组的场景,与肖承丽和刘传军(2014)研究中的场景布置完全一致,如图2所示。在一个长6.50 m,宽4.36 m,高2.70 m的实验室中进行。8个常见物品均匀环绕在被试四周,距离被试1 m。实验室内墙洁净,无环境线索可影响被试的空间判断。实验室灯为内嵌式日光灯,保持实验室各区域光线均匀。外墙窗户用遮光布掩盖。

实验任务的每一个试次(trial)由两条指令组成：想象指令(如,“想象你面对着小球”)和物体指向指令(如,“请指向手机”)。实验指令通过电脑发送至无线耳机,被试的反应数据通过游戏杆收集。

图2 实验场景示意图

2.1.3 实验设计与实验程序

本实验为被试内设计,所有被试均完成3个想象朝向的空间方位判断任务。

被试记忆完毕后,原地旋转90度到新方向(向左或向右,被试间平衡),分别从3个想象朝向：记忆一致朝向、感觉运动一致朝向和不一致朝向,指向场景中所有8个物体(随机呈现),共2组,48个试次。

实验中保持向左或向右转的人数和性别平衡。3个想象朝向的操作任务为被试内变量。观测指标为被试的反应时间(物体指向指令结束至被试扳动游戏杆之间的反应时间)和绝对角度误差(被试扳动游戏杆所指方向和物体实际所在方向之间的角度偏差数)。

实验分练习实验与正式实验两部分,分别在接待室和实验室进行。练习实验部分旨在使被试理解实验流程和熟悉游戏杆。练习实验时,使用一个4个物体(与正式实验的8个物体完全不同)的简单场景。练习实验与正式实验的任务操作指令完全相同。主试介绍完实验要求和操作注意事项后,被试练习数次,直到完全明白实验流程和实验要求为止。

练习实验完成后,主试将被试带至实验室门口,戴上眼罩,引导被试进入实验室,站在初始学习位置,面向小球,如图2。被试站定后,取下眼罩,双脚站定但可以转动上身以查看四周物品。主试依次介绍物品名称,并要求被试指认10遍,在指认过程中记忆物品所在位置,指认节奏和顺序不限。

被试记忆完成后,戴上眼罩,装配好游戏杆和无线耳机。主试口述指导语：“请转动身体,面向杯子(或蜡烛,被试间平衡)。”被试正确转向后开始操作任务。被试触动游戏杆上的按键,电脑通过无线耳机播放第一条指令：“想象你面对着小球(或杯子,或蜡烛,三个物体随机出现且相邻试次不重复出现)”被试想象完成后,触动游戏杆上的另一个键,电脑通过无线耳机播放第二条指令：“请指向小球(或场景中其他7个物体,所有物体随机出现)”此时,被试以第一条指令中物体的视角,快速而准确地扳动游戏杆,指向第二条指令中的物体。游戏杆记录下第二条指令结束至被试扳动游戏杆之间的反应时间,以及扳动游戏杆所指方向和物体实际所在方向之间的角度偏差数,即绝对角度误差。

图3 实验1中被试的反应时(秒)和绝对角度误差(度)结果,其中,误差线为代表被试间变异的标准误。

2.2 结果与分析

首先为了检验被试是否成功做到了空间更新,根据前人的研究数据分析惯例(Kelly et al.,2007;Kelly&McNamara,2008;Mou,McNamara,Rump,&Xiao,2006;肖承丽,刘传军,2014),用SPSS 20.0对被试在3个想象朝向(记忆一致朝向,感觉运动一致朝向和不一致朝向)上的成绩进行重复测量方差分析,想象朝向为被试内变量。若记忆一致朝向与不一致朝向成绩具有显著差异则说明出现了记忆一致效应,若感觉运动一致朝向与不一致朝向成绩具有显著差异则说明出现了感觉运动一致效应。实验结果如图3所示。

反应时的结果显示,想象朝向的主效应显著,

F

(2,38)=20.28,

p

<0.001,η=0.52;计划比较发现,记忆一致效应显著,

F

(1,19)=48.92,

p

<0.001,η=0.72;感觉运动一致效应显著,

F

(1,19)=18.56,

p

<0.001,η=0.49。绝对角度误差结果显示,想象朝向的主效应不显著,

F

(2,38)=1.35,

p

>0.05;计划比较发现,记忆一致效应不显著,

F

(1,19)=3.32,

p

>0.05;感觉运动一致效应不显著,

F

(1,19)=1.11,

p

>0.05。

综合被试的反应时和绝对角度误差结果,被试存在显著的记忆一致效应和感觉运动一致效应。这说明被试成功做到了空间更新,可以对其躯体运动和记忆对空间更新的促进作用进行比较。

用不一致朝向减去记忆一致朝向的操作成绩,得到被试的记忆对空间更新的促进作用成绩;用不一致朝向减去感觉运动一致朝向的操作成绩,得到被试的躯体运动对空间更新的促进作用成绩。然后,用SPSS 20.0对此两项成绩进行皮尔逊相关分析和配对样本

t

检验。反应时结果为

r

=0.89,

p

<0.001;

t

(1,19)=−0.96,

p

>0.05;绝对角度误差结果为

r

=0.58,

p

<0.01;

t

(1,19)=−0.36,

p

>0.05。这表明躯体运动和记忆对空间更新的促进作用高度正相关,且无显著差异。

2.3 讨论

实验结果验证了Kelly等(2007)和肖承丽和刘传军(2014)的研究结论,被试在原环境中成功做到了空间更新,出现了显著的记忆一致效应和感觉运动一致效应。这说明实验所使用的研究范式是恰当的。躯体运动和记忆对空间更新的促进作用成绩没有显著差异,且高度正相关,验证了研究假设。当被试在原环境中进行空间更新认知操作前,不需要重新提取表征信息,可直接在学习过程中所建立的在线空间表征上进行更新操作。因此,被试随着躯体运动来更新了当前躯体朝向,促进了之后的空间方位判断。躯体运动和记忆对空间更新的促进作用相比具有同等有效性。

但是,当前实验操作比较简单,且是在原学习环境中直接进行的空间更新认知操作。而这种空间更新操作过程中,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用的同等有效性现象是否在新环境的测试中依然存在,则需要进一步验证。根据双系统加工理论,进入新环境中进行测试的被试,必须首先借助于长时空间记忆系统,提取出离线空间表征信息,然后再进行下一步的空间更新的认知操作。空间表征信息提取的质量如何,将直接影响到后续的空间更新的认知操作。记忆对空间更新的促进作用无论依靠在线空间表征系统还是离线空间表征系统都可以实现,而躯体运动对空间更新的促进作用则更多地会依赖在线的空间表征系统,就如Kelly等人的研究,在离线表征系统下,感觉运动一致效应有可能消失。因此,在新环境中,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用在数据分布上可能存在显著差异。而另一方面,这两种促进作用,都会受到记忆表征清晰度等相关因素的影响,具有相同的内部机制,因此,这两种促进作用在数据分布上可能高度相关。

3 实验2新环境中躯体运动促进空间更新

实验2被试在新环境中完成与实验1相同的空间判断任务。本实验操纵了被试完成空间任务所依赖的离线空间表征与在线空间表征的关系。实验2a为基于离线表征的空间更新实验,通过迷向使被试完全依靠离线表征来完成空间更新;实验2b为离线与在线表征相协调下的空间更新实验,使被试离线提取的表征方向与在线表征方向相同下完成空间更新;实验2c为离线与在线表征相冲突下的空间更新实验,使被试离线提取的表征方向与在线表征方向相反下完成空间更新。

3.1 方法

3.1.1 被试

自愿参加实验的60名在校大学本科生和研究生(30男30女,a,b,c三个分实验各10男10女),年龄19～26岁,视力或矫正视力正常。实验后获得一定报酬。

3.1.2 实验材料

与实验1的实验场景基本相同,如图2。在此实验场景基础上,参考肖承丽和刘传军(2014),使用高2 m的遮光布帘将实验室平均划分为学习空间和测试空间。实验2所用游戏杆和无线耳机和实验1完全相同。

3.1.3 实验设计

所有分实验均为被试内设计,分实验的所有被试均完成3个想象朝向的空间判断任务。每个被试随机分配到其中一个分实验。

3.1.4 实验程序

练习实验与实验1相同。正式实验中,实验2a被试记忆完场景后戴上眼罩,主试引导被试在实验室中绕圈,并最终停留在测试空间的测试位置,面对着初始学习朝向的相反方向。主试口述指导语：“请指出实验室的门所在方向”,被试所指方向与房门实际所在方向相差90度及以上,则说明被试已经迷向,反之则还没有迷向,主试再次引导被试在房间中绕圈,直至迷向。被试迷向后,面对初始学习方向的相反方向站立,摘下眼罩并找到实验室的门实际所在方向,从而确定自己在实验室中所处的位置。被试确定后,再次戴上眼罩,装配好无线耳机和游戏杆。主试口述第一条指导语：“想象你正处在刚才所学习的场景中央,面对着小球。”被试表示想象好了后,主试口述第二条指导语：“请转动身体,面对杯子”(或蜡烛,被试间平衡)。被试正确转向后,完成与实验1完全相同的测试任务。

实验2b和实验2c中被试学习阶段结束后,直线穿过遮光布帘走到测试空间中央。实验2b被试保持初始学习朝向,实验2c被试原地旋转180度,面对初始学习朝向的相反方向。被试站定后戴上眼罩,装配好游戏杆和无线耳机,后续实验过程与实验2a相同。

3.2 结果与分析

首先,使用SPSS 20.0将3个分实验的反应时和绝对角度误差进行统计,并按想象朝向(记忆一致朝向、感觉运动一致朝向、不一致朝向)进行重复测量方差分析,想象朝向是被试内变量。

反应时的结果如图4所示,实验2a想象朝向的主效应显著,

F

(2,38)=10.48,

p

<0.001,η=0.36;计划比较发现,记忆一致效应显著,

F

(1,19)=12.83,

p

<0.005,η=0.40;感觉运动一致效应显著,

F

(1,19)=8.44,

p

<0.01,η=0.31。实验2b 想象朝向的主效应显著,

F

(2,38)=7.06,

p

<0.005,η=0.27;计划比较发现,记忆一致效应显著,

F

(1,19)=9.90,

p

<0.005,η=0.34;感觉运动一致效应显著,

F

(1,19)=4.68,

p

<0.05,η=0.20。实验2c想象朝向的主效应不显著,

F

(2,38)=1.32,

p

>0.05,η=0.07;计划比较发现,记忆一致效应不显著,

F

(1,19)<1;感觉运动一致效应不显著,

F

(1,19)=3.01,

p

>0.05。绝对角度误差结果如图5所示,实验2a想象朝向的主效应显著,

F

(2,38)=11.83,

p

<0.001,η=0.38;计划比较发现,记忆一致效应显著,

F

(1,19)=24.38,

p

<0.001,η=0.56;感觉运动一致效应显著,

F

(1,19)=4.79,

p

<0.05,η=0.20。实验2b 想象朝向的主效应显著,

F

(2,38)=12.50,

p

<0.001,η=0.40;计划比较发现,记忆一致效应显著,

F

(1,19)=19.95,

p

<0.001,η=0.51;感觉运动一致效应显著,

F

(1,19)=12.00,

p

<0.005,η=0.39。实验2c想象朝向的主效应显著,

F

(2,38)=3.40,

p

<0.05,η=0.15;计划比较发现,记忆一致效应边缘显著,

F

(1,19)=4.15,

p

=0.056,η=0.18;感觉运动一致效应不显著,

F

(1,19)=1.50,

p

>0.05。

综合反应时和绝对角度误差结果,实验2a、2b被试存在显著的记忆一致效应和感觉运动一致效应;实验2c被试不存在显著的记忆一致效应和感觉运动一致效应。

对记忆和躯体运动对空间更新的促进作用成绩进行皮尔逊相关分析和配对样本

T

检验,结果分别见表1、表2。

图4 实验2中被试的反应时(秒)结果,其中,误差线为代表被试间变异的标准误。

图5 实验2中被试的绝对角度误差(度)结果,其中,误差线为代表被试间变异的标准误。

表1 实验2记忆和躯体运动对空间更新的促进作用的相关分析

3.3 讨论

首先,实验2a的结果验证了Avraamides,Galati和Papadopoulou(2013)以及肖承丽、刘传军(2014)的研究,证明被试在迷向的情况下,在线空间表征被中断。被试首先从离线记忆中提取出空间表征信息,加载到当前在线的环境表征之上,在随后的躯体运动中,依靠躯体运动对空间更新的促进作用完成空间判断任务。而在这个过程中,记忆对空间更新的促进作用,主要在于提取和再现空间表征信息,躯体运动对空间更新的促进作用则在于对这一表征信息进行认知操作。而这与实验1的不同之处在于,实验1中的被试无须从离线记忆系统中提取空间记忆表征,可直接进行认知操作。被试在完成空间判断任务时,既可以依靠躯体运动对空间更新的促进作用,也可以依靠清晰的空间表征信息进行心理旋转来实现,或者两者同时进行。因此,实验1中的被试表现出躯体运动和记忆对空间更新的促进作用成绩无显著差异。

表2 实验2记忆和躯体运动对空间更新的促进作用的差异比较

其次,实验2b的结果支持了Mou,McNamara,Valiquette和Rump(2004)等人的研究结论,表明在没有任何措施进行阻断的情况下,被试保持其初始学习朝向移动到新环境中进行测试时,被试可以将离线提取的表征信息与当前的环境相协调,从而成功实现空间更新。肖承丽和刘传军(2014)也验证了这一现象。而本研究关注的重点在于被试在新环境中通过躯体运动促进空间更新是否与通过记忆促进空间更新同等有效。从实验2b的程序来看,被试移动到新环境中后,首先要通过想象提取出记忆表征信息,加载到当前的新环境中,并维持这一表征信息,为之后的空间更新操作提供基础。这一过程主要由记忆对空间更新的促进作用来支撑。而在空间更新的过程中,被试则主要依靠躯体运动对空间更新的促进作用来完成操作任务。因此这两种促进作用在统计上呈现出显著的差异。

再次,实验2c的被试空间更新失败,没有出现显著的记忆一致效应和感觉运动一致效应。这支持了肖承丽和刘传军(2014)对想象平移策略的讨论。被试在学习完空间场景后,为了更好地完成后续的空间判断任务,在移动到新环境中时有意识地平移了整个空间场景。但是,到新环境后,被试被要求从初始学习朝向相反的方向进行空间表征信息的提取,这使得其提取的离线表征信息与其维持的在线表征信息相矛盾,从而在身体转动到新方向后,未能实现空间更新,不能表现出感觉运动一致效应。也正因如此,被试在3个想象朝向上的反应成绩的差异缩小,导致躯体运动和记忆对空间更新的促进作用成绩之间的相关性反而升高,并且两者的差异性边缘显著(

p

=0.064)。

实验2对“只依靠离线表征”、“离线表征与在线表征相协调”和“离线表征和在线表征相矛盾”三个分实验的界分,逻辑上来自于目前主流的双系统加工理论。当被试进入新环境后,其在线表征如果完全消失,那么只能依靠离线表征提取,来完成空间判断任务。本研究中使用了迷向来确保其只能依靠离线表征系统(Waller&Hodgson,2006)。如若其在线空间表征依然存在,那么,再次提取的离线空间表征则可能与在线表征相协调或者相矛盾。在这3种条件下考察被试在新环境中躯体运动和记忆对空间更新的促进作用的关系,在逻辑上是全面的。而这3种条件下,均发现被试的躯体运动和记忆对空间更新的促进作用出现显著差异。这说明被试一旦进入新环境中,需要再次提取空间表征信息时,躯体运动对空间更新的促进作用降低,表现出环境依赖效应。

4 总讨论

在本研究中,被试的记忆对空间更新的促进作用支持其完成空间场景的记忆和离线表征信息的提取。而躯体运动对空间更新的促进作用则帮助被试切换与空间判断任务相关的视角来完成空间判断任务。这两者既有区别又存在密切联系。从实验1和实验2的结果来看,被试无论在原环境还是新环境中完成空间判断任务,这两种促进作用都是高度相关的。而当被试只是在学习环境中完成空间判断任务时(实验1),由于被试不必重新提取空间表征,加载到当前的想象空间环境中,而直接进行空间更新行为,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用在统计上无显著差异。被试记忆完空间场景,走到新环境(实验2)中,再次提取空间表征信息,加载到当前的想象空间环境中,然后再进行空间更新的认知操作。这一过程中,记忆的促进作用在于被试的记忆表征提取和维持阶段,而在空间更新阶段则主要由躯体运动的促进作用主导完成。因此,实验2的被试在这两种促进作用成绩上均表现出了显著的差异。这说明躯体运动对空间更新的促进作用与记忆对空间更新的促进作用相比,具有显著的环境依赖效应,一旦被试离开了初始记忆的客观环境,躯体运动对空间更新的促进作用就会大幅度降低。

综合实验1和实验2的结果,躯体运动促进空间更新的环境依赖效应的出现,其表层原因是测试环境的改变,被试转移到新环境的过程中,失去了原环境所提供的感知觉支持。而其深层原因则是被试完成空间判断任务所依赖的表征系统发生变化。在原环境中的被试不需要重新提取离线表征来完成空间更新操作,而在新环境中的被试则必须重新提取离线表征信息加载至在线更新系统再完成空间更新操作。这说明躯体运动促进空间更新依赖于清晰的在线表征信息,如果被试从原环境中转移到新环境,躯体运动对空间更新的促进作用就会降低。在Kelly等(2007)的实验中,被试在新环境中空间更新失败,也可以解释为虚拟现实场景本身的失真性导致躯体运动对空间更新的促进作用大幅下降。而肖承丽和刘传军(2014)在新环境中的被试通过想象平移等策略成功实现了空间更新,但其感觉运动一致效应比记忆一致效应弱,甚至只是边缘显著。肖承丽和刘传军(2014)使用的真实场景,相比Kelly等人所使用的虚拟场景而言,场景本身所提供的感知觉线索更丰富。这是该两项研究结论差异性的另一个可能的解释。本研究则在这种差异性的基础上,发现了一个共同的规律：躯体运动促进空间具有环境依赖效应,被试从原环境转移到新环境后,躯体运动对空间更新的促进作用会下降。即使被试在新环境中能够实现空间更新,其更新效率也会因环境的改变而下降。

当前学界对空间更新行为的关注点集中在空间更新行为成功的条件和影响因素等(Avraamides&Carlson,2003;Farrell&Robertson,2000;Farrell&Thomson,1998;Loomis,Lippa,Golledge,&Klatzky,2002;Mou et al.,2004,2006;Rieser,Pick,Ashmead,&Garing,1995;Shelton&Marchette,2010;Sholl&Bartels,2002;Wang,2004,2012;Wang&Spelke,2000;Xiao,2013;Xiao,Mou,&McNamara,2009)。这些研究从测试环境与记忆环境的相似性(Avraamides et al.,2013),表征提取的方向和视角(Galati,Michael,Mello,Greenauer,&Avraamides,2013;Waller et al.,2002)等方面对空间更新行为进行了研究。但是,这些研究都缺乏对躯体运动和记忆对空间更新的促进作用的差异性的关注,而这正是本研究的主要议题。从研究结果来看,躯体运动对空间更新的促进作用与记忆对空间更新的促进作用相比,更加依赖于在线表征系统,躯体运动所提供的感知觉信息在在线表征系统的主导下,对空间更新的促进作用更具有效性。

以往研究者一般认为空间更新只能在个体当下的空间环境进行,并且通过迷向(如Waller&Hodgson,2006;Wang&Spelke,2000;Xiao et al.,2009)或者转移至新环境(如Roskos-Ewoldsen,McNamara,Shelton,&Carr,1998;Wang&Brockmole,2003)以使感知觉支持消失,均会导致空间更新失败。但近年来的一些研究发现人们可以通过躯体运动来帮助自己对想象环境进行空间更新(Avraamides et al.,2013;Kelly et al.,2007;Rieser,Garing,&Young,1994;Wang,2004;肖承丽,刘传军,2014)。而本研究则将躯体运动对空间更新的促进作用进行了更加细致的区分,通过实验表明躯体运动对实现空间更新的促进作用,在原环境和新环境中均存在。但躯体运动促进空间更新具有环境依赖效应,当被试从原环境转移至新环境后,这种促进作用有所下降。

本研究深化了学界对躯体运动促进空间更新的认识,揭示了躯体运动促进空间更新的环境依赖效应。但目前的研究还无法解释这种依赖效应除与客观环境及其相应的表征系统相关之外,是否存在其他影响因素等问题。在未来的研究中,可从以下方面推进：

第一,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用的认知神经机制研究。虽然已有部分研究表明这两种促进作用有所不同,但尚且缺乏对这两种促进作用相关联的脑区及其脑神经活动特征的研究。如果在认知行为实验基础上,推进认知神经机制的同步研究,将对这两种促进作用的差异性有更深入的认知。

第二,躯体运动和记忆对空间更新的促进作用在空间更新行为中所作用阶段的研究。空间更新行为有表征提取、表征维持、表征操作等多个想象运动阶段。在目前的研究中,尚且无法确定两种促进作用分别在空间更新行为中哪个阶段发生作用。因此,在未来的行为实验研究中,有必要分阶段地研究这两种促进作用所发生的阶段及其差异。

第三,针对躯体运动和记忆对空间更新的促进作用,进行空间能力训练研究。在以上研究基础上,有必要对如何有针对性地训练与提升这两种促进作用进行研究,这对于帮助扫除“路盲”等,提高人们的空间行为能力均有重要意义。

5 结论

通过实验,本研究深化了学界对躯体运动促进空间更新的认识,发现躯体运动促进空间更新具有环境依赖效应,与记忆对空间更新的促进作用相比,躯体运动对空间更新的促进作用效率会随着环境的改变而降低。

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