中医学习时间对医学命题认知影响的事件相关电位研究

窦嘉乐 黄慧雯，2 吴 彤，3 刘庆华 贾春华 刘丹彤 李鹏英

(1 北京中医药大学中医学院，北京，100029；2 浙江中医药大学基础医学院，杭州，310053；3 陕西中医药大学基础医学院，咸阳，712046)

当今中医院校对中医学生的培养采取中、西医课程并重的教育模式[1-2]，促使中医学生同时掌握中、西医2种不同理论的思维方式。从隐喻认知的角度看，发现中西医在理论认知方式和疾病诊疗思路上具有一定相似性[3]，那么对于中医学生而言，2种医学思维分别蕴含怎样的认知机制，以及在学习过程中，随着知识水平的增高，2种医学思维模式是否会发生变化，产生更多相通或相异之处？欲解决以上问题，本实验应用事件相关电位(Event-related Potential，ERP)技术[4]，采集不同医学知识水平的被试者群体在判断不同医学命题时产生的脑电成分，分析知识水平对中、西医认知加工方式的影响机制，进而寻求中医学生在现有的医学教育模式下产生的思维方式变化。

1 资料与方法

1.1 资料

1.1.1 研究对象 纳入研究生和大二生作为研究对象，各28名。研究生纳入标准：1)已修完全部本科课程且研究生在读；2)年龄22～28岁；3)受教育时间16～22年，其中接受中医教育时间5～11年。大二生纳入标准：1)已修完全部大一课程且大二在读；2)年龄18～22岁；3)受教育时间13～15年，其中接受中医教育时间1～2年。所有被试者要求本科专业为中医学、中西医结合医学或针灸推拿学；裸视或矫正视力正常，身心健康，右利手。本项目已得到北京中医药大学伦理委员会批准(伦理审批号：2019BZHYLL0402)，所有被试者纳入前均已认真阅读并签署知情同意书。

1.1.2 语料 编写3种类型的命题句：符合中医理论的命题(简称中医命题)；符合西医理论的命题(简称西医命题)；符合日常知识且不涉及医学理论的命题(简称日常命题)。需要控制的因素包括：1)符合相关理论且逻辑正确；2)格式统一为主语+谓语+宾语，如：脾胃运化水谷；3)每种命题句的具体尾词与抽象尾词数量相等。每种类型60个，最终得到180个命题句，以此作为问卷调查的材料。根据需要评定的维度编写5个问卷：以完整的命题陈述句为材料，编写类属问卷、可解释性问卷；以命题句中宾语为材料，编写熟悉度问卷、情绪效价问卷、具体抽象度问卷。除类属问卷外，所有问卷均采用5点评分法。选取30名不参与脑电实验的中医相关专业研究生和大二生，各15名。类属问卷进行作答，选出最终评定结果与最初设置类型一致率大于80%的语料，然后选择另外30名中医相关专业的研究生和大二生，各15名。对筛选出的语料进行可解释性、熟悉度、情绪效价、具体抽象度评分，可解释性问卷中，1～5分别代表难以解释至容易解释；熟悉度问卷中，1～5分别代表非常陌生至非常熟悉；情绪效价问卷中，1～5分别代表非常不愉快至非常愉快；具体抽象度问卷中，1～5分别代表非常具体至非常抽象。根据问卷结果，剔除熟悉度或可解释性小于3.5的语料，再在每种类型语料选取熟悉度最高的前40个命题，最终统计所有语料熟悉度得分在3.8～4.9分之间(中医命题均值4.62±0.18、西医命题均值4.51±0.25、日常命题均值4.65±0.14)；可解释性得分在4.0～4.9分之间(中医命题均值4.36±0.16、西医命题均值4.38±0.19、日常命题均值4.70±0.08)；情绪效价得分在1.4～4.5分之间(中医命题均值3.38±0.86、西医命题均值3.11±0.84、日常命题均值3.22±0.93)；具体抽象度得分在1.1～4.1分之间(中医命题均值2.75±1.01、西医命题均值2.11±0.75、日常命题均值2.23±0.97)。最终得到120个命题，修改上述命题的宾语，使其变为错误命题，将以上240个命题作为脑电实验判断的最终任务语料。

1.1.3 仪器 应用Compumedics公司生产的Neuroscan 64导电极帽采集脑电数据，采用Curry 8记录脑电数据，使用E-prime 3.0软件编制实验程序并记录行为学数据。

1.2 方法

1.2.1 实验设计与程序 本实验应用尾词范式(主谓宾)与句义正确性判断任务[5]，采用单因素(命题类型)重复测量的实验设计。正式实验之前，向被试者详细介绍实验流程及注意事项，令其充分了解实验规则后进行练习实验，确认被试者准备好后，开始正式实验。指导被试者阅读实验指导语，然后按J键开始实验。实验流程如图1所示。嘱咐被试者在宾语出现后至消失之前对该命题的正确性做出判断，认为命题正确，按J键，否则按F键，按键作答或超时不按键则界面自动消失。每完成100个命题的判断，系统将自动进入休息模式，以避免被试者疲劳。被试者休息完毕后按J键继续实验，直到实验结束，整个过程所需要时长约25 min。

图1 实验流程

1.2.2 数据记录与分析 行为学数据记录与分析：采用E-prime 3.0记录被试者的行为学数据，包括每个试次的反应时和正确率，利用E-DataAid3和E-Merge3进行处理。脑电数据记录与分析：脑电数据采集的电极位置及参数设置参考相关文献[6]，离线处理使用基于MATLAB R2014a软件的EEGLAB v13.6.5b和ERPLAB工具包完成。采样频率为500 Hz，采用24 dB/oct低通滤波，使用独立成分分析方法剔除眨眼、眼动、肌电等伪迹。选取正确命题类型刺激，将宾语出现页面作为刺激页面，提取每个刺激点的-200～1 000 ms数据，根据刺激类型进行叠加平均，最终得到3种条件下的平均脑电波形图。见图2。发现所有类型语料均诱发了早期左前负成分(Early Left Anterior Negativity，ELAN)、200 ms事件相关电位正波(Positive ERP component peak around 200 ms，P200)、400 ms事件相关电位负波(Negative ERP component peak around 400 ms，N400)、晚期正成分(Late Positive Component,LPC)，对以上4个特异性成分进行分析。根据相关研究，右半球可以单独地整合知觉信息[7]，也有研究在右前区发现了中西医疾病术语的认知差异[6]。因此选择代表右前区的6个电极点(FZ/F2/F4/FCZ/FC2/FC4)的平均波幅值参与统计分析。见图3。

图2 研究生和大二生诱发的波形和脑地形图

图3 代表右前区的6个电极点分布

1.3 统计学方法 采用IBM SPSS Statistics 26统计软件进行数据分析。对3种条件下被试者的反应时、正确率分别进行研究生比大二生×中医命题比西医命题比日常命题(2×3)双因素重复测量方差分析。ERP数据中，对3种条件下在右前区诱发的特定成分平均波幅采用研究生比大二生×中医命题比西医命题比日常命题(2×3)2因素重复测量方差分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 行为学结果 记录研究生组和大二生组的行为学数据并进行重复测量方差分析，纳入命题类型(中医命题、西医命题、日常命题)、组别(研究生、本科生)2个因素，结果显示：在反应时上，组别主效应不显著[F(1,27)=1.70，P=0.20,η2=0.060]，命题类型主效应不显著[F(2,54)=0.04，P=0.96，η2<0.01]，组别与命题类型交互作用不显著[F(2,54)=2.22，P=0.13,η2=0.08]；在正确率上，组别主效应不显著[F(1,27)=0.33，P=0.57，η2=0.01],命题类型主效应显著[F(2,54)=54.19，P<0.01,η2=0.67]，组别与命题类型交互作用显著[F(2,54)=3.19，P=0.05,η2=0.11]，事后比较发现在研究生中，日常命题的正确率显著大于中医命题(P<0.01)和西医命题(P<0.01)，在大二生中，日常命题的正确率显著大于中医命题(P<0.01)和西医命题(P<0.01)，其他两两比较结果差异无统计学意义。见图4。

图4 研究生与大二生行为学反应时(上)与正确率(下)比较

2.2 ERP结果

2.2.1 ELAN(100～150 ms)波幅 2因素重复测量方差分析结果发现组别主效应不显著[F(1,27)=1.52,P=0.23,η2=0.05]，命题类型主效应不显著[F(2,54)=0.34，P=0.71,η2=0.01]，组别与命题类型交互作用不显著[F(2,54)=0.46,P=0.63,η2=0.02]。

2.2.2 P200(150～250 ms)波幅 2因素重复测量方差分析结果发现组别主效应不显著[F(1,27)=0.57，P=0.46，η2=0.02]，命题类型主效应显著[F(2,54)=3.99，P=0.03，η2=0.13]，组别与命题类型交互作用不显著[F(2,54)=1.77,P=0.19,η2=0.06]，3种命题类型成对比较结果显示中医命题的平均波幅显著大于西医命题(P=0.02)和日常命题(P=0.04)。

2.2.3 N400(270～320 ms)波幅 2因素重复测量方差分析结果发现组别主效应边缘显著[F(1,27)=4.01，P=0.06，η2=0.13]，命题类型主效应不显著[F(2,54)=0.83，P=0.44，η2=0.03]，组别与命题类型交互作用不显著[F(2,54)=0.26，P=0.77，η2=0.01]，大二生的平均波幅大于研究生(P=0.06)。

2.2.4 LPC(800～1000 ms)波幅 2因素重复测量方差分析结果发现组别主效应显著[F(1,27)=5.67，P=0.03，η2=0.17]，命题类型主效应显著[F(2,54)=3.49，P=0.04，η2=0.11]，组别与命题类型交互作用显著[F(2,54)=3.57，P=0.04，η2=0.12]，成对比较显示在研究生中，中医命题与西医命题差异无统计学意义(P=0.27)，在大二生中，中医命题的平均波幅显著大于西医命题(P=0.01)。就中医命题和西医命题而言，研究生的平均波幅大于大二生(P<0.05)，就日常命题而言，研究生与大二生的平均波幅差异无统计学意义(P=0.152)。各时段ERP波幅相应统计结果见表1。

表1 各时段的ERP波幅统计结果比较

3 讨论

本实验以研究生和大二生作为研究对象，旨在探索不同医学知识水平对医学命题认知加工过程的影响。行为学数据表明研究生与大二生对不同实验语料的认知难度和熟悉度差异不显著。ERP结果显示，在N400及之后的时间窗，研究生与大二生的波形图发生显著分离，尤其在LPC时间窗，组别与命题类型发生了显著的交互作用：大二生内，中医与西医波幅发生了显著分离，而研究生未发现该差异。提示研究生和大二生被试者对中西医的认知方式差异主要集中在中后期。

3.1 医学命题判断的前期进程 通过对脑电波形图的观察，发现命题判断的过程诱发了ELAN、P200、N400以及LPC多个成分，先后代表了不同认知阶段的加工进程，其中ELAN、P200与N400代表了句法加工的前期阶段[8-10]，在P200时间窗，发现中医命题大于其他命题的波幅。与其他命题比较，中医命题具有更显著的隐喻性特点[11]。根据相关实验研究[12-13]，此处P200的波幅升高可能与隐喻性相关。此成分未发现组间差异，提示大二生与研究生在该时间窗对3种命题认知方式相似。在N400时间窗，大二生比研究生诱发更负的波幅，在语言相关的研究中，N400代表了语句的前期检索阶段，即从长期记忆数据中检索当前单词在句法中的属性以及语义特征的过程，检索量越大或检索过程越困难，N400波幅越大[14]。本实验中，研究生群体存在更丰富、更熟悉的背景知识体系，在判断简单命题概念时会自动、快速地启动认知资源库，迅速完成对概念的加工，而大二生由于背景知识体系相对较小、较陌生，对简单命题的加工存在更大困难，因而诱发更负的N400波幅。

3.2 医学命题判断的后期进程 LPC反映了词汇信息与语义整合、转换更新的表征过程，表达了意义构建、重组或者句子复杂性概念的调节过程[15-16]。在LPC时间窗，发现组别与命题类型交互作用显著，大二生的中医命题比西医命题诱发更大的波幅，提示中医命题的后期加工比西医命题拥有更多的整合信息量，这一过程可能涉及到中医命题理解的隐喻映射机制，结构映射理论认为，隐喻的理解是通过建构始源域与目标域之间的映射通路而实现的，这种通路的建立过程是在“比较过程”中产生的，并且更多地存在于新隐喻中[17]。语义显性度假说认为，新隐喻的隐喻意义是非显性的，在加工后期会较难通达[18]。也有研究表明，隐喻尾词能比直义尾词诱发更大的晚期正成分[19-20]。大二生对中医命题的加工存在隐喻映射过程，因此表现出更高的LPC波幅。

但在研究生中，2种医学命题的平均波幅差异无统计学意义，根据结构映射理论，新隐喻的理解涉及不同语义域之间的跨域过程，但当新隐喻被大量、多次、重复加工后，该跨域过程会逐渐被“范畴化”，形成固定通路，成为死隐喻，其理解过程更容易通达，涉及的认知加工信息量也会随之减少[17]。本实验中，研究生对中医理论知识更熟悉，隐喻映射通路已经被范畴化为“死隐喻”，较难体现出中医语言的隐喻特点，因此中西医命题未能表现出显著差异。另外，在后期进程中，中医命题与西医命题均表现出了研究生比大二生波幅更大的现象，通过对波形的观察，发现大二生诱发了更负N400成分，并在之后的时间窗中，这一负成分持续存在并叠加于走向为正的LPC中，导致大二生低于研究生的LPC波幅，这种现象并非偶然，在现有的隐喻研究相关实验中也发现过类似现象[21]，并将这一晚期成分看作N400的延续，反映了语义整合的二次处理过程。

根据对以上各个时间窗波幅的分析，可以发现，在命题理解的早期(ELAN/P200)阶段，大二生与研究生波形图未发生显著差异，二者认知方式相似；在前期(N400)阶段，由于背景体系的知识量和熟悉度差异，二者波幅开始发生分离，但未与命题类型发生交互作用；直至后期(LPC)阶段，研究生和大二生被试者的波幅存在显著分离，并与命题类型发生交互作用，大二生的中医命题加工存在显著的隐喻映射过程，而研究生未发现中西医命题的认知加工差异，推测研究生的中医隐喻加工过程被“范畴化”；另一方面，研究生经过长期中医与西医知识的学习和实践，可能更容易将中医抽象概念进行西医具体化，例如，相比于大二学生，研究生同学可能更容易将中医的“血虚”与西医的“红细胞减少”概念对应。总之，大二学生对中西医概念界限更清晰，而研究生对中西医概念的加工存在更多相通之处。

4 小结

本研究探讨了拥有不同医学知识水平的中医学生对中西医命题的认知加工差异。结果发现，在命题判断的前期加工过程，比起研究生，大二生对医学命题加工更困难，但研究生和大二生群体内均未发现中医与西医命题加工的差异；在后期整合阶段，大二生内，中西医命题加工存在显著差异，中医命题拥有隐喻映射的加工过程，而在研究生内未发现该差异。以上结果阐述了在现有的中西医结合教育模式下，不同知识水平的中医学生对中西医命题的理解过程存在差异，随着知识水平的增高，中医学生不再关注中医学本身的隐喻特质，而是受西医思维的影响，倾向于将中医抽象概念具体化。