Simon效应对空间-数字反应编码联合效应的抑制作用*

金桂春王有智王 丽

（1陕西师范大学心理学院，西安 710062） （2天水师范学院教师教育学院，天水 741001）

Simon效应对空间-数字反应编码联合效应的抑制作用*

金桂春1,2王有智1王 丽1

（1陕西师范大学心理学院，西安 710062） （2天水师范学院教师教育学院，天水 741001）

采用Simon效应研究范式，以阿拉伯数字为实验材料，三个实验分别要求被试判断呈现数字的空间位置、颜色和大小，系统考察Simon效应、空间-数字反应编码联合效应的加工特点以及两者之间的关系。结果发现： （1）三个实验中，不管采用何种判断标准，被试总是对左侧的数字按左键反应更快，对右侧的数字按右键反应更快，数字加工中出现Simon效应；而对不同大小的数字按左键和按右键的反应时差异均不显著，数字加工中均未出现SNARC效应。 （2）Simon效应和SNARC效应不同质，两者的加工机制也互不相同，而且Simon效应对SNARC效应具有抑制作用。 （3）Simon效应与SNARC效应相比，Simon效应相对更稳固，SNARC效应则相对更灵活，易受知觉信息变化的影响。

Simon效应，SNARC效应，空间表征，抑制。

1 引言

Dehaene，Bossini和Giraux（1993）要求被试快速判断呈现的数字奇偶性并用左右手分别按左右键的反应时发现，不管数字奇偶性如何，被试总是用左手对小数字反应更快，用右手对大数字反应更快，他们把这种效应命名为空间-数字反应编码联合效应 （spatial-numerical association of response codes,SNARC效应）。后续研究进一步发现，SNARC效应广泛地出现在各种符号形式的数字加工中，具有很大的稳定性和普遍性，并能被自动地加工 （胡林成,熊哲宏,2011;辛自强,李丹,2013; Nuerk,Moeller,Klein,Willmes,&Fischer,2011; Tan&Dixon,2012;Kirjakovski&Utsuki,2012; Fumarola,Da Pos,&Umiltà,2014）。

当然SNARC效应并非绝对稳定，随着实验情境的变化SNARC效应也会表现出相应的灵活性。当要求被试把阿拉伯数字想象成西经经度数或表盘上的时间数字时，数字加工的SNARC效应方向会发生反转，致使被试用左手对大数字反应更快，用右手对小数字反应更快 （金桂春,王强强,王有智,吴彦文,2016;Bächtold,Baumüller,& Brugger, 1998）。让被试系列学习一些数字并记住每个数字的系列位置后对系列中的数字进行加工时，系列前面的数字左手反应更快，系列后面的数字右手反应更快，出现系列位置的类SNARC效应，数字大小加工中SNARC效应反而会消失 （van Dijck&Fias, 2011;Lonnemann,Linkersdörfer,Nagler,Hasselhorn, &Lindberg,2013;Ginsburg&Gevers,2015）。

早在SNARC效应发现之前，就有研究发现，当人们对左侧空间或右侧空间呈现的刺激物的空间属性或非空间属性 （如颜色）做出反应时，刺激物的空间属性会得到自动激活，从而引起左侧空间的刺激物按左键反应比按右键更快，右侧空间的刺激物按右键比按左键反应更快，这种现象被称为Simon效应 （Simon&Small,1969;Chen&Proctor, 1995;宋晓蕾,游旭群,2006;王力,张明亮,张栎文,陈安涛,2012）。

SNARC效应的发现掀起了学界对SNARC效应和Simon效应关系的激烈争议。有学者认为SNARC效应是Simon效应的变体，SNARC效应是由于数字大小的空间编码与双手反应的空间维度重叠引起，而Simon效应是由刺激位置的空间编码和双手反应的空间维度重叠引起，二者在本质上具有内在的一致性 （Kornblum,Hasbroucq,&Osman, 1990;Gevers&Lammertyn,2005）。也有学者认为SNARC效应不是Simon效应简单的变体，Simon效应方向会随着反应时的延长而发生反转，而SNARC效应不易受反应时延长的影响，由此可以说明，数字表征和空间表征依靠不同的神经环路（Mapelli,Rusconi,&Umilta,2003）。那么，Simon效应和SNARC效应本质上是否相同，是否具有相同或相似的加工机制呢？如果这两种效应不同，当数字的大小和数字呈现的空间位置在认知过程中都得到激活，对个体的认知加工过程会产生怎样的影响呢？这些问题有待于进一步研究。对这些问题的研究对深入认识SNARC效应和Simon效应的内在性质及其两者的本质联系意义重大。

为解决上述问题，本文采用Simon效应研究范式，以阿拉伯数字为实验材料，通过设置不同的实验任务对以上问题进行系统地研究。本文假设如果SNARC效应和Simon效应加工机制相同或相似，那么采用Simon效应研究范式，以数字为实验材料，在任何实验情境中SNARC效应和Simon效应都会同时出现或消失；如果两种效应加工机制不同，则在实验中会出现Simon效应和SNARC效应间的干扰现象，进而导致SNARC效应和Simon效应随着实验情境的变化而变化，在有些情境中可能只出现SNARC效应或Simon效应。

2 实验一：优先启动Simon效应时，Simon效应对SNARC效应的抑制作用

2.1 方法

2.1.1 被试

26名 （男8,女18）在校生自愿参加实验。平均年龄为20.96±0.66岁，最大22岁，最小20岁。视力或矫正视力均正常。

2.1.2 仪器和材料

选取1-9（5除外）八个阿拉伯数字作为实验材料，将其置于85×85像素白底图片之上，字体Times New Roman，大小72点，47cm处视角大小为2.5°。实验刺激呈现在14英寸笔记本电脑屏幕。分辨率1280×800像素，刷新频率60Hz。

2.1.3 实验设计

采用2（反应键:左键,右键）×2（数字大小: 1-4为小数字,6-9为大数字）×2（空间位置:左侧,右侧）被试内设计，因变量为反应时和错误率。

2.1.4 实验程序

用E-prime1.1编制。实验开始后在屏幕中央出现红色的注视点 “+”，500ms后注视点消失，在注视点左侧或右侧5cm处 （47cm处视角大小为6.07°）随机出现一个实验材料。此时要求被试判断数字呈现在左侧还是右侧并迅速地做出按键反应。被试反应后接着呈现空屏1500ms后进入下一试次。被试在3s内没有反应视为错误反应后直接进入下一试次。整个实验分为两个部分：一部分要求被试用左手按左键对左侧数字反应，用右手按右键对右侧数字反应；另一部分要求被试用右手按右键对左侧数字反应，用左手按左键对右侧数字反应。两个部分的先后顺序在被试间进行平衡。整个实验共144试次，包括128个正式实验试次，16个练习实验试次，约需10分钟。

2.2 结果

剔除3个标准差以外和小于200ms的反应时数据，占总数的2.61%，对剩余反应时数据进行分析。由于所有被试的错误率均很低，平均错误率为1.95%±0.01，最高4.69%，最低为0，所以对错误率不予分析。重复测量方差分析显示：反应键和空间位置交互作用显著，F（1,25）=58.98，p＜0.001，η2=0.702，数字呈现在左侧时按左键 （344.05± 9.49ms）比按右键 （413.81±12.65ms）反应更快，数字呈现在右侧时按右键 （337.84±9.29ms）比按左键 （410.43±12.48ms）反应更快，出现Simon效应，见图1；数字大小和空间位置交互作用显著，F（1,25）=5.03，p＜0.05，η2=0.167，小数字出现在左侧（376.33±9.32ms）比右侧 （378.16±10.83ms）反应稍快，大数字出现在右侧 （374.61±9.76ms）比左侧 （377.04±10.44ms）反应稍快。其余主效应和交互作用均不显著，本实验未出现SNARC效应。由于数字大小和空间位置交互作用显著，说明被试在确定数字的空间位置过程中数字大小得到了自动激活，而且数字大小的加工受到数字空间位置的影响。故需分别对左侧空间和右侧空间呈现数字的SNARC效应做进一步分析。分析结果发现左侧数字和右侧数字加工时也未出现SNARC效应。本实验数字加工中只出现Simon效应，未出现SNARC效应。

2.3 讨论

本实验把数字随机呈现在显示器的左侧或右侧，要求被试判断数字呈现的物理空间位置，即数字呈现在显示器的左侧还是右侧，在优先启动Simon效应的情境下考察SNARC效应的特点以及Simon效应对SNARC效应的影响。结果发现优先启动Simon效应时数字的位置分类加工中出现了经典的Simon效应，但是数字加工中未出现SNARC效应。前人研究证实SNARC效应可以得到自动加工，即使实验任务与数字大小无关，数字加工中也会出现SNARC效应。与前人研究相比，本实验唯一的差异在于优先启动了Simon效应，把数字呈现在了显示器的左侧和右侧。在优先启动Simon效应时，数字加工中未出现SNARC效应，说明Simon效应对SNARC效应有抑制作用。

图1 判断数字空间位置的反应时

3 实验二：两种效应启动程度相当时，Simon效应对SNARC效应的抑制作用

3.1 方法

3.1.1 被试

28名 （男6,女22）在校生自愿参加实验。平均年龄为21.29±0.71岁，最大22岁，最小20岁。所有被试视力或矫正视力正常，无色盲或色弱患者。

3.1.2 材料和仪器

实验材料基本与实验一相同，不同之处在于每个数字涂有黑色和绿色两种颜色。仪器与实验一相同。

3.1.3 实验设计

采用2（反应键:左键,右键）×2（数字大小: 1-4为小数字,6-9为大数字）×3（空间位置:左侧,中间,右侧）被试内设计。反应时和错误为率因变量。

3.1.4 实验过程

与实验一基本相同，不同之处有以下几点：（1）实验材料有黑色和绿色两种数字，要求被试判断呈现数字的颜色； （2）实验数字随机呈现在注视点的左侧、中间和右侧； （3）本实验总共208个试次，192个正式试次，16个练习试次，约需20分钟。

3.2 结果

剔除3个标准差以外和小于200ms的反应时数据，占总数的1.95%，对剩余数据进行分析。由于所有被试的平均错误率为3.59%±0.02，反应时和错误率皮尔逊相关系数r=-0.17，p＞0.05，不存在反应时和错误率代偿，故对错误率不予分析。对反应时数据方差分析显示：反应键主效应显著，F（1,27） =10.70，p＜0.01， η2=0.284， 右键反应（467.99±10.14ms）快于左键 （480.39±10.62ms），出现优势手效应；空间位置的主效应显著，F（1,27）=18.67，p＜0.001，η2=0.409，中间位置呈现数字的反应 （464.43±10.27ms）明显快于左侧位置（476.61±10.05ms）和右侧位置 （481.54±10.71ms）；反应键和空间位置交互作用显著，F（1,27）= 16.32，p＜0.001，η2=0.377，刺激数字呈现在左侧时按左键 （470.08±11.55ms） 反应比按右键（483.13±9.31ms）更快，刺激数字呈现在中间和右侧时按右键反应比按左键反应更快，中间位置按右键反应时为 454.49±10.48ms，按左键为 474.37± 10.68ms，右侧位置按右键反应时为 466.38± 11.75ms，按左键为496.71±10.67ms，出现 Simon效应，见图2。其余主效应和交互作用均不显著，说明本实验未出现SNARC效应。

图2 判断不同空间位置数字颜色的反应时

3.3 讨论

实验一优先启动Simon效应，要求被试判断数字呈现的空间位置，把被试的注意优先分配到对数字空间位置的加工时出现了典型的Simon效应，数字加工中的SNARC效应却消失。实验二进一步要求被试判断呈现数字的颜色，把被试注意指向与空间位置和数字大小均无关的数字颜色属性上，使得Simon效应和SNARC效应启动程度相当，进一步考察Simon效应和SNARC效应的加工特点。结果发现实验二中依然只出现了典型的Simon效应，未出现SNARC效应，结果进一步证实了实验一的发现，即Simon效应对SNARC效应具有抑制作用，而且这种抑制作用在Simon效应和SNARC效应启动程度相当的情境下依然发挥。

4 实验三：优先启动SNARC效应时，Simon效应对SNARC效应的抑制作用

4.1 方法

4.1.1 被试

30名 （男7,女23）在校生自愿参加实验。平均年龄为21.23±0.63岁，最大22岁，最小20岁。所有被试实例或矫正视力正常。

4.1.2 材料与仪器

同实验一。

4.1.3 实验设计

2（反应键:左键,右键）×2（数字大小:1-4为小数字,6-9为大数字）×3（空间位置:左侧,中间,右侧），因变量为反应时和错误率。

4.1.4 实验程序

基本同实验一，不同之处在于实验材料随机呈现在显示器左侧、中间或右侧，要求被试判断呈现的数字大于5还是小于5。总共208个试次，192个正式试次，16个练习试次，约需20分钟。

4.2 结果

剔除3个标准差以外和小于200ms的反应时数据，占总数的1.74%，对剩余数据进行分析。由于被试的平均错误率为2.91%±0.02，反应时和错误率的皮尔逊相关系数r=0.28，p＞0.05，不存在反应时和错误率代偿，故对错误率不予分析。对剩余反应时数据重复测量方差分析显示：反应键主效应显著，F（1,29）=7.62，p=0.01，η2=0.208，右键反应 （489.84±9.15ms） 快于左键 （502.17± 9.11ms），出现优势手效应；空间位置主效应显著，F（1,29）=25.41，p＜0.001，η2=0.467，中间位置（481.87±8.83ms）反应明显快于左侧 （503.50± 9.17ms）和右侧 （502.66±9.20ms）反应；反应键和空间位置交互作用显著，F（1,29）=14.44，p＜0.001，η2=0.332，刺激数字呈现在左侧时按左键（498.59±10.00ms）反应比按右键 （508.42±9.30ms）更快，刺激数字呈现在中间和右侧时按右键反应比按左键反应更快，中间位置按右键反应时为473.28±9.13ms，按左键为490.43±9.56ms，右侧位置按右键反应时为 487.82±10.39ms，按左键为517.49±9.08ms，出现Simon效应见图3。其余主效应和交互作用均不显著，说明本实验未出现SNARC效应。

图3 判断不同空间位置数字大小的反应时

4.3 讨论

前两个实验要求被试判断数字的空间位置和颜色时，在数字认知加工中出现Simon效应，未出现SNARC效应。本实验优先启动SNARC效应，要求被试判断数字的大小，把被试的注意优先分配到对数字大小信息的认知加工，进一步考察直接加工数字大小时，数字SNARC效应的特点以及Simon效应能否抑制SNARC效应。结果发现，优先启动SNARC效应时依然出现了强劲的Simon效应而未出现SNARC效应。说明Simon效应对SNARC效应的抑制作用非常强大，即使优先启动SNARC效应时，Simon效应也能有效抑制数字加工中SNARC效应的发生。

5 总讨论

SNARC效应表现为数字的心理表征的空间位置和空间反应之间的联合，Simon效应表现为刺激（包括数字）呈现的物理空间位置和空间反应之间的联合。Simon效应和SNARC效应间的关系一直备受争议且这方面的研究鲜少。故本研究采用Simon效应研究范式，以阿拉伯数字为实验材料，系统地研究了Simon效应和SNARC效应的加工特点及其相互关系。

实验一优先启动Simon效应，把阿拉伯数字随机呈现在显示器的左侧或者右侧，要求被试迅速地判断数字呈现的空间位置。结果发现，被试在数字空间位置认知加工中出现了典型的Simon效应，但是数字加工中未出现SNARC效应。已有研究认为，Simon效应具有很强的稳定性，空间位置能够得到自动加工，更何况实验一把被试的注意优先分配到对数字呈现的空间位置的反应，所以在实验一中出现Simon效应不难理解。而对于SNARC效应，以有研究认为，在加工数字的其他信息时 （如奇偶性），数字的大小也能得到自动激活，并导致在数字加工中出现 SNARC效应 （Dehaene et al., 1993;Hoffmann,Hornung,Martin,&Schiltz,2013）。实验一中数字大小和空间位置的交互作用显著，也说明实验中数字大小信息被自动激活，但是实验一把数字随机呈现在显示器的左侧或右侧，改变了以往研究SNARC效应的数字呈现方式，这时在数字加工中未出现SNARC效应。这一结果验证了以往研究所发现的数字呈现方式的改变可以消除SNARC效应的结论 （王强强,安宝霞,吴彦文,兰继军,2016）。原因可能是以往研究采用快速呈现刺激分类范式，整个研究一直把阿拉伯数字随机呈现在显示器中央。与以往研究相比，实验一则是采用Simon效应范式，改变了以往SNARC效应中数字的呈现方式，把数字随机呈现在左侧或右侧空间，从而导致在数字加工中Simon效应抑制了SNARC效应的出现。

实验二把被试的注意指向与数字空间位置和大小均无关的数字颜色的认知加工上，在对Simon效应和SNARC效应启动程度相当的条件下，进一步考察SNARC效应和Simon效应的加工特点。结果依然出现了Simon效应，却未出现SNARC效应。进一步说明Simon效应对SNARC效应具有抑制作用。SNARC效应的出现是因为数字大小信息激活所致，而Simon效应的出现是因为刺激的物理空间信息激活所致。实验二要求被试判断数字的颜色，实验任务与数字大小和空间位置均无关系，结果出现了Simon效应，而未出现SNARC效应，说明相比SNARC效应，Simon效应更加稳固。

实验三要求被试直接判断数字的大小，在优先启动SNARC效应的条件下，进一步考察Simon效应能否抑制SNARC效应。结果发现，在数字大小得到充分激活的情境下，数字加工中依然出现了Simon效应，而未出现SNARC效应。在优先启动SNARC效应的条件下，Simon效应也能有效地抑制SNARC效应，进一步说明SNARC效应会受到实验情境的影响表现出一定的灵活性，Simon效应比SNARC效应具有更加稳固的特点。

关于SNARC效应是否是Simon效应的变体这一争议，如果两种效应具有内在一致性的话，不管是在优先启动Simon效应或SNARC效应还是两种效应启动程度相当的条件下，两种效应都会同时存在或消失。如果两种效应不同质，加工机制不同的话，在不同的实验条件下两种效应可能会出现相互影响的现象，或者一种效应会影响到另一种效应。本研究中三个实验条件下均发现 Simon效应对SNARC效应具有抑制作用，说明 Simon效应和SNARC效应本质上不同，具有不同的加工机制，结果支持了Mapelli等人 （2003）的观点。

此外，关于SNARC效应的发生阶段，学术界也存在争议。有学者认为SNARC效应发生在知觉编码阶段 （Dehaene et al.,1993;Tlauka,2002），也有学者认为SNARC效应出现在反应选择阶段（Keus,Jenks,&Schwarz,2005;Keus&Schwarz, 2005）。而对于Simon效应的发生阶段，大量研究认为，Simon效应源于反应选择阶段 （王力等, 2012;De Jong,Liang,&Lauber,1994;Ansorge& Wiihr,2004;Melara,Wang,Vu,&Proctor,2008; Leuthold,2011）。由于知觉编码发生在认知过程的早期阶段，反应选择发生在认知过程的后期阶段，因此我们可以推论，如果SNARC效应发生在知觉编码阶段的话，当数字大小得以加工后肯定会出现SNARC效应，这种情况下，Simon效应则不会对SNARC效应产生太大影响；相反，如果其发生在反应选择阶段，Simon效应可能会对SNARC效应产生一定的影响。从本研究结果来看，虽然知觉编码阶段数字的大小信息得到主动或被动地激活和加工，但是在三个实验中均未出现SNARC效应，而且一致发现Simon效应对SNARC效应产生了抑制作用，众所周知，Simon效应是发生在反应选择阶段，那SNARC效应只有发生在反应选择阶段时，才可能会产生Simon效应和SNARC效应对优先注意资源的竞争，从而出现Simon效应抑制SNARC效应的现象。所以，从本研究的结果可以推测SNARC效应发生在反应选择阶段。

6 结论

通过本研究可以得出以下结论： （1）Simon效应和SNARC效应有不同的加工机制，Simon效应更加稳固，而SNARC效应相对更灵活，易受外界条件的干扰； （2）Simon效应对SNARC效应具有很大的抑制作用。

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The Inhibition of Simon Effect for Spatial-Numerical Association of Response Codes Effect

Jin Guichun1,2,Wang Youzhi1,Wang Li1

(1 School of Psychology,Shanxi Normal University,xi’an 710062;2 School of Teacher and Education,Tianshui Normal University, Tianshui 741001)

In the present study,Simon effect paradigm was used to investigate the processing characteristics of the Simon effect and SNARC(spatial-numerical association of response codes)effect and the relationship between them.The stimuli were Arabia numbers.The task of subjects was to judge numbers′location space(experiment 1),color(experiment 2)or magnitude(experiment 3)presenting in the left or right of displayer.The results showed that:1)No matter what criteria was used,Subjects always responded faster to left numbers presenting on the displayer by left key than right key.Inversely,reaction to numbers on the right of displayer were faster by right key than left key,and Simon effect survived in all experiments.But the difference between the response with the left hand to relatively small numbers and that with the right hand to relatively large numbers was not significant,no SNARC effect appeared in any experiment.2)Simon effect and SNARC effect had different processing mechanism.Simon effect can restrain SNARC effect.3)Compared to SNARC effect,Simon effect is relatively more stable,on the contrary,SNARC was relatively flexible and easily affected by the change of perceptual information.

simon effect,SNARC effect,spatial representation,inhibition.

B842.2

2016-9-9

陕西师范大学2015年高等教育教学改革研究项目 （15JG17）。

王有智，E-mail：youzhi@snnu.edu.cn。