情绪概念理解影响空间知觉的时间进程

李淑敏 崔 甜 张恩涛

（1河南大学国际教育学院，开封 475004；2河南大学教育科学学院，开封 475004）

1 引言

概念（concept）如何表征是认知科学的核心问题。符号认知理论（symbolic cognition）和具身认知（embodied cognition）理论在此问题上的核心分歧在于，概念加工是否需要对应的感觉运动经验的参与。尽管越来越多的证据指出，概念的加工需要相应的感觉运动经验的参与 （Edwards，Boyer，Bell，＆Sturz，2016），然而这些概念大多局限于具体概念。对于抽象概念与感觉运动经验的关联性问题，即使具身认知阵营内部也存在分歧 （张恩涛，方杰，林文毅，罗俊龙，2013）。最近有研究者指出，情绪信息在抽象概念表征中具有重要作用 （姚昭，朱湘茹，王振，2016）。这在一定程度上丰富了我们对抽象概念具身性的认识，但是情绪信息本身如何表征仍然是一个充满争议的问题（张恩涛，李淑敏，2017）。

情绪概念表征与一般意义上的抽象概念既有相同之处也有特殊之处 （Altarriba，Bauer，＆ Benvenuto， 1999；Altarriba， ＆ Bauer， 2004）。 首先，与一般的抽象事物一样，情绪本身较为复杂，难以概括（Lakoff＆ Johnson，1999），因此情绪概念具有抽象概念的特点，需要更加具体的维度（空间位置、大小、亮度）来表征（Crawford，2009）。 其次，与一般的抽象事物不同，人们在情绪体验和表达时常常伴随身体活动，因此身体经验自然就成为情绪概念表征的一部分（Niedenthal，2007）。因为情绪概念本身的特殊性，探索情绪概念的具身性问题成为检验已有理论的重要基础。

由于人们在表达积极情绪或情感时总是伴随“向上”的空间体验（如，情绪高涨），而表达消极情绪和情感时总是产生“向下”（如，情绪低落）的空间体验，因此持具身认知观点的研究者认为，情绪概念与空间知觉之间存在紧密连接。大量研究从不同角度证实了情绪概念与垂直空间存在双向交互效应，即情绪概念加工影响垂直空间知觉，垂直空间加工亦影响情绪概念加工。比如，Meier和Robinson（2004）将情感词（英雄或者骗子）随机呈现在屏幕上方或下方，让被试进行词汇判断任务（积极或消极）。研究发现，尽管词的位置信息与当前任务无关，但是被试对呈现在屏幕上方的积极词反应更快，对呈现在屏幕下方的消极词反应更快。研究者认为，情绪词加工能诱发个体对应的空间注意。但是，Santiago等人（2012）使用类似的范式却未发现类似的效应。随后，Gozli等（2013）采用眼动技术发现，个体加工“快乐”后，注意偏向上方空间，但是消极词却未诱发向下空间的偏转。

以上的研究结果和前人的研究共同表明，情绪概念加工和知觉并非是相互独立的加工过程，但是行为实验在技术上的不足，让我们无法了解空间表征影响知觉加工的过程。具体而言，从行为实验发现的情绪词汇—空间效应，其本质是“词汇理解影响了空间知觉”还是“词汇和空间目标的语义整合”？在该效应中，如果空间目标完成了知觉编码到语言符号编码的转换，情绪刺激与空间目标的交互仍然是一种符号水平的交互，毕竟在语言表达中“上下”经常被用来表示情绪状态。如果是这种情况，情绪词可能并未诱发空间表征的激活，该效应仅仅是词汇和空间目标的语义整合。解决这一问题的关键是分离词汇空间效应的早期和后期阶段。当前认知神经科学技术手段中，具有高时间分辨率的ERP技术为解决这一问题提供了有效的工具 （Luck，Woodman，＆Vogel，2000）。我们可以通过这一技术探索认知加工的时间进程及阶段特征。

在利用ERP技术研究视觉空间注意时，P1、N1以及P3是大多数研究关注的成分。P1是目标出现后最早出现的正成分，其峰值一般在80～130ms，一般认为P1反映了大脑对非注意位置的抑制作用（也有注意位置的增强作用的观点）。N1是比P1稍晚的正成分，其峰值一般出现于刺激出现后的160～200ms，一般认为N1代表了大脑对注意位置的增强和区分加工的开始。P3的最大波幅一般位于刺激出现后300ms。P3的意义并未完全确立，其模式具有任务依赖性，在不同任务中P3可能代表了注意的晚期成分、期待违背或反应抑制。

本研究采用空间线索化范式和ERP技术，探索情绪词影响空间目标加工的本质。如果情绪概念加工自动激活了内在的空间表征，那么这些空间表征就会影响空间目标的早期加工，具体表现在P1和N1上的效应。如果情绪概念与空间之间的效应仅仅是语义联结的结果，那么情绪词汇影响空间目标的加工就只会反映在后期的ERP成分上。

2 方法

2.1 被试

通过微博平台在某高校本科生中招募16名被试（其中男性10名），年龄范围在18～25岁之间，平均年龄为 21.1 岁，SD＝1.51。由于两名被试在实验中产生了非常大的伪迹，在矫正之后，能够进行平均的trial数目低于20个，因此这两名被试的数据被删除，实际分析的被试数目为14个。被试身体健康，无生理和精神疾病，视力正常或矫正后正常。所有被试均为右利手。实验前，给被试提供实验知情同意书，并且在被试认真阅读并签订了同意书后才进行正式的实验。实验后，主试给被试一定的报酬。

2.2 实验材料

从现代汉语情感词汇系统（CAWS：Chinese Affective Word System）（王一牛，周立明，罗跃嘉，2008）中选取表示积极情绪和消极情绪的正性词、负性词各20个。（1）实验要求另外30名被试根据李克特7点量表对情绪词汇的效价、唤醒度、具体度、熟悉度进行评定。根据评定结果，我们选择情绪效价值大于或等于5.5的词作为正式实验的正性词，选择小于或等于2.5的词作为正式实验的负性词，最后得到正性和负性词各10个。（2）对选定词汇的愉悦度进行差异分析发现，正性词和负性词的差异非常显著：t （18）＝30.96，p＜0.001，M正性词＝6.33，SD＝0.32，M负性词＝2，SD＝0.30；（3）对选定词汇的唤醒度、具体性、熟悉度、词频和笔画数进行分析，发现正性词和负性词在上述5个指标上匹配良好。具体结果如下，唤醒度：t （18）＝-0.685，p＝0.502＞0.05，M正性词＝6.19，SD＝0.52，M负性词＝6.34，SD＝0.46；具体性：t（18）＝-0.421，p＝0.679＞0.05，M正性词＝1.78，SD＝0.19，M负性词＝1.82，SD＝0.23；熟悉度：t（18）＝0.631，p＝0.536＞0.05，M正性词＝6.64，SD＝0.28，M负性词＝6.56，SD＝0.28；频率：t（18）＝0.541，p＝0.595＞0.05，M正性词＝130，SD＝131.91，M负性词＝101.6，SD＝108.81；笔画数：t（18）＝-0.69，p＝0.499＞0.05，M正性词＝16.5，SD＝3.54，M负性词＝17.5，SD＝2.92。正式实验中正性和负性词的效价、唤醒度、具体性、熟悉度、频率、笔画数的平均值与标准差见表1。另外，需要指出的是，实验材料中使用的情绪词并不包含任何表示“上”或“下”意义的词素。

2.3 实验任务与程序

表1 正式实验材料匹配结果（M±SD）

正式实验共有4个block，每个block里面含有80个关键的分析trials和5个非分析的填充trials。填充trials在正式实验分析中被删除。整个实验共340个trials。刺激呈现后，要求被试准确快速地进行按键判断，完成一个block后，被试自主设定休息时间，整个实验持续约30分钟。正式实验前进行一定数量的练习。正式实验时，被试端坐在电脑屏幕前60cm处，实验过程中要求被试将注意保持在注视点位置，并尽量减少眨眼和抖动身体躯干。实验的基本流程为：屏幕中央首先出现一个500ms的注视点，然后出现词汇线索400ms，词汇消失后重新出现注视点300～500ms，随后出现目标字母200ms，被试需要在空屏幕上进行反应。

2.4 ERPs数据采集与分析

2.4.1 脑电数据记录与处理

实验仪器为德国BP公司生产的ERP记录与分析 系 统 （Brain Product， Brain Products GmbH，Gilching， Germany），EEG 数据使用国际 10～20 系统扩展的32导电极帽记录，采用双耳耳垂作为参考电极，水平眼电（HEOG）安置在双眼外侧记录，垂直眼电（VEOG）安置在左眼眶上和眶下正中记录。每一电极点的头皮电阻控制在5kΩ以下。滤波带通设为 0.05～100Hz，采样频率设为 500 Hz／导。连续记录EEG完成后进行离线（off line）数据处理，采用Vision Analyzer分析软件自动校正VEOG和HEOG眼电并排除其他伪迹。

2.4.2 脑电数据分析

离线分析EEG数据，校正眼电，记录刺激呈现前200ms到刺激呈现后500ms的脑电数据，做E-poch分段和基线矫正。根据结果，分别对一致条件和不一致条件的脑电数据进行叠加平均。只对正确反应所引起的EEG进行平均叠加。根据叠加结果及前人已有的研究经验，选择分析三种成分：P100，时间窗口为80-130ms；N100，时间窗口为160-210ms；P300，时间窗口为250-400ms。实验主要选择 15 个电极位置 （O1／2，Oz， P3／4，Pz，CP3／4，CPz， C3／C4， Cz， FC3／4， FCz.）进行分析。 采用三因素的重复测量方差分析分别对一致和不一致条件下的P1、N1和P3进行统计分析。三因素分别为条件类型（两个水平：一致和不一致）以及电极的头尾性（5水平：中央额区：FCz，FC3，FC4；中央区：Cz， C3，C4； 中央顶区：CPz， CP3，CP4； 顶区：Pz， P3， P4； 枕区： Oz， O1， O2）和偏侧性（3 水平：左：FC3， C3，CP3， P3，O1； 中央：FCz，Cz， CPz， Pz， Oz；右： FC4， C4， CP4， P4， O2）。采用Greenhouse-Geisser校正自由度与p值。多重比较采用Bonferroni矫正。

3 结果

3.1 行为结果

首先删除被试反应错误的trials （4.26%），然后删除反应时间低于200ms或高于1000ms的（1.34%）trials。 反应时的配对样本 t检验表明，一致性效应显著，t（13）＝3.21，p＝0.007，一致条件下的反应时间 （M＝532ms）快于不一致条件下的反应时间（M＝541ms）。错误率的t检验表明，一致性效应显著，t（13）＝3.81，p＝0.002，结果见表 2。

3.2 ERPs结果

本实验以刺激呈现前100ms为基线，从ERPs的总平均图可以看出，各个条件下均诱发了明显的P1、N1、P3 成分，结果见图 1。

（1）P1 成分（80～130ms）

表2 一致和不一致条件下的平均反应时（ms）和错误率（%）

对P1平均波幅进行三因素重复测量方差分析，结果表明，一致性效应显著，F（1，13）＝11.22，p＜表明词汇与空间位置之间的一致性影响P1的加工，当情绪词隐喻的空间图式表征（高、低）与反应目标的空间位置（高、低）一致时诱发了的 P1 波幅（M＝0.92μV，S.E＝0.58）比二者不一致时更大（M＝0.20μV，SE＝0.55）。电极点的前后位置效应显著，F（4，52）＝8.01，p＜0.001多重比较表明 P1 成分在枕区波幅最大 （M＝1.41μV，SE＝0.47）。电极点的边侧化以及其它因素之间的交互效应均不显著（ps＞0.05）。

（2）N1 成分（160-210ms）

对N1平均波幅进行三因素重复测量方差分析，结果表明，一致性效应不显著，F（1，13）＝1.9，p＞表明词汇与空间位置之间的一致性并不影响N1的加工。电极点的前后位置效应显著，F（4，52）＝10.71，p＜0.001多重比较表明 P1成分在枕区波幅最大（M＝-3.21μV，SE＝0.75），并且从后到前依次递减。另外，电极点的边侧化效应以及两因素之间的交互效应均不显著（ps＞0.05）。三因素之间的交互效应显著，F（8，104）＝2.65，p＜0.050.17。简单效应分析表明：N1效应只在Cz和Cpz上显著，一致条件下的平均波幅小于不一致条件下的平均波幅，（Cz点：t（13）＝2.35，p＝0.035，M＝-0.51μV，SE ＝0.96vs，M ＝-1.12μV，SE ＝0.88；CPz 点 ：t （13） ＝2.33，p ＝0.037，M ＝-1.01μV，SE ＝1.01vs，M ＝-1.65V，SE＝0.91）。

（2）P3 成分（250-400ms）

对P3平均波幅进行三因素重复测量方差分析，结果表明， 一致性效应显著，F（1，13）＝5.19，p＜0.05，η2p＝0.28。词汇与空间位置之间的一致性影响了P3的加工，当词汇隐含的空间表征（高、低）与字母的位置一致时的 P3 波幅（M＝7.67μV，SE ＝1.1）大于二者不一致时的波幅（M＝6.48μV，SE＝1.0）。 电极点的前后位置效应显著，F（4，52）＝5.10，p＜0.05，η多重比较表明 P3 成分在顶叶区波幅最大 （M＝8.54μV，SE＝1.01），并且从后到前依次递减。另外，一致性与前后位置、一致性与边侧化之间的交互效应不显著 （ps＞0.05）。 前后侧与边侧化的交互效应显著，F（8，104）＝6.49，p＝0.001简单效应分析表明，P3 在 Pz点时波幅（M＝10.31μV，SE＝1.16）远大于两侧的波幅（P3：M＝7.66μV，SE＝1.12；P4：M＝7.64μV，SE＝1.05）。三因素之间的交互效应边缘显著，F（8，104）＝2.68，p＝0.058，η2p＝0.17，简单效应分析表明，P3的一致性效应在枕叶区域不显著（ps＞0.05）。

4 讨论

本实验采用空间线索化范式下的字母辨认任务探索了情绪词汇—空间效应发生的时间进程。行为结果发现，情绪词诱发的空间表征影响了随后目标的加工，即被试知觉到积极情绪词时，情绪词隐喻的空间表征（上、下）影响了随后的目标字母辨认。由于实验中并未让被试对情绪词进行情绪意义的效价判断，因此该实验结果一方面说明，情绪词效价的激活是自动的而不依赖于语义判断，这与之前的研究结果一致（Gozli， Chasteen， ＆ Pratt， 2013）。 另一方面，该结果还说明情绪词概念加工中，其隐喻的空间图式表征也能够自动激活，从而影响随后出现在屏幕上方或下方目标的辨认。

更重要的是，本实验的ERP结果表明情绪词诱发的词汇—空间效应并非仅仅是语言符号之间连接的结果。由于语言中存在大量的使用空间语言来描述情绪状态的现象，比如，“高兴”“低迷”，因此尽管行为实验观察到的情绪词汇—空间效应能够表明情绪词的加工与空间加工存在交互，但是这种交互发生的时间进程并不清楚。本实验发现，情绪词的理解影响了随后目标的P1、N1（在Cz和Cpz上显著）和P3（在枕叶缺失）的加工，由于P1和N1代表刺激的早期注意阶段的加工，因此情绪词汇空间效应并不是语言符号之间的连接，而是反映了真正的词汇理解与感知觉信息的交互，这在一定程度上支持了抽象概念理解的具身性。

与高具体性的物体词影响空间加工的ERP模式不同，本实验发现，情绪词诱发的空间表征不仅影响了目标的N1加工，而且也影响了早期的P1加工，并且一致条件下与不一致条件下的反应模式也与之前的模式不同。本实验发现，当情绪词隐喻的空间方位（快乐在上）与目标的空间方位一致时，情绪词的理解促进了早期的P1成分的加工，表现为一致条件下比不一致条件下更大的P1波幅，这说明情绪刺激诱发的空间图式表征让被试在一致条件下投入了更大的注意资源。另外，实验还发现，一致条件比不一致条件诱发了更小的N1波幅。根据Luck等的代价—收益经济理论，P1反映了注意资源的成本大小 （cost），N1反映了注意的收益大小（benefits）。在P1阶段，被试对一致条件下的目标投入了更多的注意资源，而在N1阶段就不需要投入更大的注意资源，因此在同样的条件下投入的资源就越少，表现为更小的N1波幅。

此外，本实验发现，与物体词条件下的词汇—空间效应不同，在情绪词汇—空间效应中，一致条件比不一致条件诱发了更大的P3波幅。这种一致条件下获得的更大P3与之前实验的结果不同。结合反应时的结果，我们认为个体在不一致条件下需要更大的抑制加工，进而导致P3波幅减少。在地形图上，额叶和顶叶的双重激活也显示了强冲突水平时大脑的激活状态。

5 结论

即使不要求被试对情绪概念进行判断，情绪概念加工也能影响随后的空间目标加工。

情绪概念加工影响空间目标的早期加工（P1和N1）和后期加工（P3）。