[空間量化的心理表征]量化表征
發(fā)布時(shí)間:2020-03-03 來源: 美文摘抄 點(diǎn)擊:
摘要 空間量化(spatial quantification)是空間知覺的基礎(chǔ),是對(duì)特定空間性質(zhì)的表達(dá)。離散量(discrete magnitude)與連續(xù)量(continuous quantity)分別反映了空間分立和連續(xù)的性質(zhì),二者有著相似的行為效應(yīng),在神經(jīng)表達(dá)上也有部分重疊,這些證據(jù)暗示了二者可能有共同的表征機(jī)制――模擬表征(analog magnitude representation)。數(shù)量空間映射(number-space mappings)提供了數(shù)量與空間關(guān)系的直接證據(jù)。但空間量化的研究中還有許多未解之謎,如:空間量化的動(dòng)態(tài)表征、量化機(jī)制的普遍性、參照點(diǎn)問題、復(fù)雜和多維空間的量化等。在具身認(rèn)知(embodied cognition)的框架下,空間量化的心理表征研究將對(duì)空間的性質(zhì)做出更深刻的回答。
關(guān)鍵詞 量化;空間;連續(xù)量;離散量;數(shù)量空間映射
分類號(hào) B842
1 引言
物理空間是連續(xù)的還是分立的?這個(gè)問題幾千年來一直困擾著哲學(xué)家和科學(xué)家。上個(gè)世紀(jì),量子力學(xué)和相對(duì)論在物理學(xué)領(lǐng)域?qū)χ龀隽死碚摶卮稹,F(xiàn)在,心理學(xué)和生理學(xué)研究從空間量化的角度也對(duì)這一問題做出了部分回答。
與空間的兩種可能的性質(zhì)相對(duì)應(yīng),空間的量化表征有連續(xù)量和離散量的區(qū)別。對(duì)于分離的物體,我們能夠表達(dá)其具體的數(shù)量,但是我們一眼能夠看出的數(shù)量又是有限的(Miller,1956;Cowan,2000)。當(dāng)物體數(shù)量增多時(shí),我們傾向于用具有集合性質(zhì)的詞(如“很多”、“一堆”等)來表示其數(shù)量。雖然對(duì)客體集合的數(shù)量(numerosity)表達(dá)有時(shí)是模糊的,但此時(shí)的心理表征不一定是連續(xù)的。而對(duì)于水、聲音、亮度等連續(xù)性事物,我們雖然能知道并比較其量的多少,但仍然會(huì)用容器、量尺等所代表的離散值來表示其具體的量。同樣,這種離散表達(dá)也不能表明對(duì)它們的表征是離散的。外在的表達(dá)一方面是出于使用的方便,另一方面也反映了空間量化的心理能力。從數(shù)量表征的角度講,人和多種動(dòng)物的大數(shù)表征具有連續(xù)、近似的性質(zhì),與連續(xù)量的表征表現(xiàn)出相似的特征。通過對(duì)連續(xù)性的模擬,大數(shù)表征與連續(xù)量表征建立起密切的關(guān)系,也搭建起溝通空間的連續(xù)性和分立性的橋梁。
數(shù)量、時(shí)間、亮度及其他連續(xù)量的表征都表現(xiàn)出空間特性,這似乎暗示了空間在量值加工中的核心地位(Walsh,2003)。但是連續(xù)量和離散量都表現(xiàn)出空間特性并不足以表明它們有共同的表征機(jī)制,這種共性也可能是由共同的反應(yīng)機(jī)制產(chǎn)生的。因而,要證明數(shù)量表征確實(shí)反映了空間性質(zhì),還必須闡明數(shù)量的空間特性是否與空間知覺具有相同的形式。目前關(guān)于數(shù)量空間映射的研究為此提供了部分證據(jù)。本文總結(jié)了離散量和連續(xù)量的研究,以及數(shù)量空間映射的初步研究,在此基礎(chǔ)上提出了未來研究的設(shè)想。
2 連續(xù)量與離散量的表征
作為對(duì)空間知覺的反映,離散量與連續(xù)量是否具有共同的表征機(jī)制可以作為鑒別空間認(rèn)知性質(zhì)的有效指標(biāo)。對(duì)量值(magnitude)認(rèn)知的研究表明,以數(shù)量(自然數(shù))為代表的離散量的表征與大小、亮度、音量等各種連續(xù)量的表征存在很大的重疊,它們表現(xiàn)出相似的認(rèn)知效應(yīng)和神經(jīng)機(jī)制fFias,Lammertyn,Rcynvoet,Dupont,&Orban,2003;Cohen,Henik,Rubinsten,Mohr,Dori,Vande Ven,Zorzi,Hendler,Goebel,&Linden,2005;Kaufmann,Koppelstaetter,Delazer,Siedentop£Rhomberg,Golaszewski,F(xiàn)elber,&Ischebeck,2005;Cohen&Henik,2006;Tang,Critchley,Glaser,Dolan,&Butterworth,2006;Rusconi,Kwan,Giordano,Umilta,&Butterworth,2006)。
2.1 行為效應(yīng)
對(duì)數(shù)量加工的行為研究發(fā)現(xiàn),數(shù)量信息的空間組織表現(xiàn)出一些有趣的現(xiàn)象。首先是距離效應(yīng)(distance effect,Moyer&Landauer,1967),即在比較兩個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字的大小時(shí),其錯(cuò)誤率和反應(yīng)時(shí)與數(shù)字間的距離成反方向變化。當(dāng)數(shù)字間的距離不變時(shí),反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率隨數(shù)量值的增大而升高,這就是大小效應(yīng)(size effect,Dehaene,Dehaene-Lambertz,&Cohen,1998)。1993年,Dehaene等人(Dehaene,Bossini,&Giraux,1993)發(fā)現(xiàn)了空間數(shù)字反應(yīng)編碼的聯(lián)合效應(yīng)(SpatialNumerical Association Of Response Codes,SNARC effect,),即左手對(duì)小數(shù)字比對(duì)大數(shù)字反應(yīng)快,右手對(duì)大數(shù)字比對(duì)小數(shù)字反應(yīng)快的現(xiàn)象。在多數(shù)文化中,數(shù)量的表征按照從左到右遞增的順序排列,小數(shù)排列在左側(cè),大數(shù)排列在右側(cè),這種現(xiàn)象被稱為心理數(shù)字線(mental number line;Dehaene,Bossini,&Giraux,1993),它反映了數(shù)量與空間的直接映射關(guān)系。Dehaene等人認(rèn)為SNARC效應(yīng)與數(shù)字在心理數(shù)字線上從左到右的排列有關(guān),而這種數(shù)字空間的定向?qū)?yīng)關(guān)系可能是由文化或教育因素造成的;在從右向左書寫和閱讀的文化里,數(shù)量的心理表征也是從右向左的(zebian,2005)。這些效應(yīng)表明,數(shù)量的操作與某些空間知覺的特征存在關(guān)聯(lián)。
有趣的是,在對(duì)連續(xù)變量的操作中也表現(xiàn)出與數(shù)量加工類似的效應(yīng)。關(guān)于距離,大小效應(yīng),早在1906年,Henmon就在線段長(zhǎng)度的比較任務(wù)中發(fā)現(xiàn),隨著線段相對(duì)長(zhǎng)度的減小,反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤率都升高了(Welford,1960)。后來,研究者在多種連續(xù)變量的量值加工任務(wù)中都發(fā)現(xiàn)了距離/大小效應(yīng),比如,圖形大小(Fulbright,Manson,Skudlarski,Lacadie,&Gore,2003)、符號(hào)大小(Tang et al.,2006)、亮度(cohen&Henik,2006)、音高(Cohen,Brodsky,Levin,&Henik,2008)、角度(Fias et al.,2003)等。在抽象的連續(xù)性變量任務(wù)中同樣發(fā)現(xiàn)了類似SNARC效應(yīng)的聯(lián)合編碼效應(yīng)。如,成人在對(duì)音高進(jìn)行比較時(shí)表現(xiàn)出空間音樂反應(yīng)編碼聯(lián)合效應(yīng)(Spafial-Musical Associationof Response Codes,SMARC effect,Rusconi et al,2006),對(duì)時(shí)間進(jìn)行比較時(shí)表現(xiàn)出空間時(shí)間反應(yīng)編碼聯(lián)合效應(yīng)(spatial-Temporal Association ofResponse Codes,STEARC effect,Ishihara,Keller, Rossetti,&Prinz,2008)。
另外,采用類似Stroop任務(wù)的范式發(fā)現(xiàn)連續(xù)變量與離散變量會(huì)產(chǎn)生交互作用,表現(xiàn)出大小一致性效應(yīng)(size congruity effect)。比如,面積和數(shù)量(Hurewitz,Gelman,&Schnitzer,2006)、大小和數(shù)量(Henik&Tzelgov,1982)、亮度和數(shù)量(Cohen,Cohen,&Henik,2008)等都會(huì)產(chǎn)生交互作用,即要求被試對(duì)其中一個(gè)維度進(jìn)行反應(yīng)而忽略另一個(gè)維度時(shí),大小一致的配對(duì)比大小不一致的配對(duì)反應(yīng)時(shí)要短。連續(xù)量和離散量之間的交互作用進(jìn)一步暗示了二者可能共享某些加工過程,即可能存在獨(dú)立于刺激的加工量值的神經(jīng)通路。另外,這些研究都是以數(shù)量為中心展開的,將來的研究有必要補(bǔ)充連續(xù)變量之間相互作用的證據(jù)。
2.2 神經(jīng)機(jī)制的研究
幾乎所有關(guān)于數(shù)量加工的研究(包括所有的研究方法和手段,如正常人、腦損傷病人、單細(xì)胞記錄和神經(jīng)成像)都記錄到頂內(nèi)溝(theIntraparietal Sulcus,IPS)區(qū)域的活動(dòng),但是這一區(qū)域是數(shù)量(number)加工的特異區(qū)域(Brannon,2006)還是一般地進(jìn)行量值(magnitude)加工的區(qū)域(Walsh,2003)還存在爭(zhēng)議。就一般功能而言,IPS及周圍區(qū)域是空間通路(where pathway)的一部分,它參與到視覺引導(dǎo)的活動(dòng)中(Goodale,Milner,Jakobson,&Carey,1991)。IPS還與頂上小葉(the Superior Parietal Lobe,SPL)共同參與自上而下的注意定向(sapir,d"Avossa,McAvoy,Shulman,&Corbetta,2005)。另外,IPS還具有非空間注意的功能,例如在注意瞬脫(attentionalblink;Marois,Chun,&Gore,2000)、持續(xù)性注意以及要求抑制任務(wù)無關(guān)信息(Wojciulik&Kanwisher,1999)的時(shí)候也有IPS的激活,此時(shí)IPS可能對(duì)反應(yīng)相關(guān)的維度做出選擇。最近有學(xué)者(Jung&Haier,2007)提出頂葉皮層屬于頂-額網(wǎng)絡(luò)的一部分,二者協(xié)調(diào)合作以更好地完成智力和推理任務(wù)。而在數(shù)量加工的研究中同樣發(fā)現(xiàn)了這一網(wǎng)絡(luò)的活動(dòng)(Izard,Dehaene-Lambertz,&Dehaene,2008)?傊,IPS參與到多種空間和非空間的注意和工作記憶等任務(wù)中,它在量值加工中的復(fù)雜表現(xiàn)可能與任務(wù)要求有很大關(guān)系,即使連續(xù)量和離散量都是以空間為中心的量值加工,由于不同任務(wù)對(duì)視空間注意、工作記憶、反應(yīng)選擇等操作的要求不同,IPS的活動(dòng)可能同時(shí)伴隨其他腦區(qū)的活動(dòng)。我們當(dāng)前所關(guān)注的是,在IPS內(nèi)部是否存在連續(xù)量和離散量加工的分離?
Cohen等人(2005)在一項(xiàng)fMRI(funcfionMMagnetic Resonance Imaging)研究中讓被試對(duì)數(shù)字的數(shù)量值、高度和亮度進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)IPS后部在所有任務(wù)中都有激活,而且BOLD信號(hào)的水平受距離效應(yīng)的調(diào)節(jié)。這一發(fā)現(xiàn)為量值編碼的一般性提供了有力的證據(jù)。另外一些fMRI研究將數(shù)量和其他連續(xù)維度的量如大小、亮度、角度(Pinel,Piazza,Le Bihan,&Dehaene,2004)以及連續(xù)序列如字母(Fias et al.,2003)的加工過程進(jìn)行比較,也發(fā)現(xiàn)頂內(nèi)區(qū)的激活有很大程度的重疊。單細(xì)胞記錄方法能夠精確區(qū)分在成像技術(shù)上發(fā)現(xiàn)的重疊區(qū)域的神經(jīng)元的不同活動(dòng)模式。一項(xiàng)對(duì)猴子的電生理研究發(fā)現(xiàn)猴子的頂內(nèi)溝腹側(cè)區(qū)(Ventral Intraparietal,VIP)有20%的神經(jīng)元能夠?qū)?shù)量和長(zhǎng)度進(jìn)行反應(yīng),但是其編碼方式有所不同(Tudusciuc&Nieder,2007)。IPS神經(jīng)元對(duì)連續(xù)量和離散量的表征表現(xiàn)出交叉的模式,一些神經(jīng)元能夠同時(shí)表征連續(xù)量和離散量,一些神經(jīng)元只表征一種量值,而這些不同的神經(jīng)元散布在IPS中,沒有拓?fù)渖系姆蛛x。更多的研究表明數(shù)量加工比連續(xù)量的加工更強(qiáng)烈地激活了IPS區(qū)域(Eget,Sterzer,Russ,Giraud,&Kleinschmidt,2003;Castelli,Glaser,&Butterworth,2006)。有研究者認(rèn)為這可能是由于人們對(duì)數(shù)量的自動(dòng)加工造成的(cohen&Henik,2006),而其他的量值需要轉(zhuǎn)化為模擬的數(shù)量進(jìn)行加工,因而直接的數(shù)量加工更加有效地激活了IPS。
IPS不僅在數(shù)量加工過程中激活,而且參與各種連續(xù)量的加工,一種可能的解釋就是像大小、長(zhǎng)短、時(shí)間這些連續(xù)量都是以空間為中介表征的(Vicario,Peeoraro,Turriziani,Koch,Caltagirone,&Oliveri,2008);另一種可能的解釋是量的加工并不共享一套表征系統(tǒng),而是具有共同的反應(yīng)機(jī)制(Cohen,Lanunertyn,&Izard,2008)。這兩種觀點(diǎn)都得到了一些證據(jù)的支持,比如Verguts(Vergnts,F(xiàn)ias,&Stevens,2005)和Cohen(Cohen,Brodsky,Levin,&Henik,2008)等人發(fā)現(xiàn)連續(xù)量和離散量在距離和大小上存在共同的決策機(jī)制,Cohen等人(cohen,Tzelgov,&Henik,2008)發(fā)現(xiàn)二者在大小效應(yīng)上存在共同的表征機(jī)制。
總之,這些證據(jù)表明大腦用同樣的區(qū)域去加工各種類型的量值,連續(xù)量和離散量在表征區(qū)域上存在一定程度的交叉,在行為上也表現(xiàn)出相似的效應(yīng)。但是在量值表征中又存在領(lǐng)域一般和領(lǐng)域特殊兩種形態(tài)。數(shù)量加工是一種典型的量值加工,在神經(jīng)表達(dá)上與空間表征的關(guān)系更加密切,具有一定的優(yōu)先性;但我們也能將二者區(qū)分開來,根據(jù)任務(wù)要求,對(duì)離散量和連續(xù)量做出靈活的反應(yīng)。
2.3 模擬表征――溝通離散量與連續(xù)量的橋梁
空間概念的建立源于獨(dú)立的物體占有一定的空間(Lefebvre,1991),這與最初對(duì)離散數(shù)量的表征優(yōu)勢(shì)是一致的,但是物體數(shù)量很多且難以區(qū)分的時(shí)候,我們則會(huì)將其看做一個(gè)連續(xù)體。模擬表征(analog magnitude representation,F(xiàn)eigenson,Dehaene,&Spelke,2004;王乃弋,羅躍嘉,李紅,2006)是對(duì)大數(shù)(≥4的自然數(shù))的近似表征(approximate representation),具有近似、粗略的特點(diǎn)。模擬表征具有連續(xù)的性質(zhì),因而可能是大數(shù)量表征與連續(xù)量表征的共同機(jī)制。
2004年,F(xiàn)eigenson等人(Feigenson,Dehaene,&Spelke,2004)在總結(jié)了行為和神經(jīng)心理學(xué)對(duì)數(shù)量感(number sense或numemsity)的大量研究的基 礎(chǔ)上提出數(shù)量認(rèn)知的核心系統(tǒng)假說。該假說認(rèn)為人和動(dòng)物共享兩套數(shù)量核心系統(tǒng):大數(shù)的近似表征系統(tǒng)和小數(shù)的精確表征系統(tǒng)。一般認(rèn)為小數(shù)的表征是建立在對(duì)分離客體的表征和追蹤的基礎(chǔ)上,允許同時(shí)計(jì)算其連續(xù)特征和數(shù)量特征。Kaufman等人(Kaufman,Lord,Reese,&Volkmann,1949)把對(duì)小數(shù)的快速而準(zhǔn)確的識(shí)別能力稱為感數(shù)(subitizing),用以指代一瞬間就能感知的視野中少量刺激的數(shù)目(徐曉東,劉昌,2007)。感數(shù)是對(duì)分離客體的追蹤與量化,是對(duì)空間以分離的客體形式存在的數(shù)量特征的表達(dá)。韋伯定律是對(duì)中等強(qiáng)度的刺激做出反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)出的規(guī)律,能夠很好地應(yīng)用于對(duì)大數(shù)辨別能力的刻畫;但小數(shù)作為極端值,其在多大程度上符合韋伯定律尚需驗(yàn)證。相反,大量的跨文化研究、發(fā)展研究和動(dòng)物研究表明,從簡(jiǎn)單的數(shù)量比較、數(shù)量估計(jì)到復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算等多種涉及大數(shù)表征的過程都遵循韋伯定律(Piazza,Izard,Pinel,Le Bihan,&Dehaene,2004;Pica,Lemer,Izard,&Dehaene,2004;Cantlon&Brannon,2007;Dehaene,Izard,Spelke,&Pica,2008;Izard&Dehaene,2008)。由于韋伯定律是在長(zhǎng)度、亮度、頻率等連續(xù)性變量的辨別中描述感覺差別閾限的基本定律,而大數(shù)的模擬表征具有近似性、模糊性和對(duì)比率變化的敏感性,這與連續(xù)量表征具有同樣的特點(diǎn),同時(shí),連續(xù)量與離散量的大腦表征區(qū)域存在重疊,因此,基于韋伯定律的模擬表征可能是大數(shù)表征和連續(xù)量表征的共同機(jī)制。
3 數(shù)量空間映射
數(shù)量表征與連續(xù)性變量的表征具有許多相似的效應(yīng),如距離和大小效應(yīng)、SNARC效應(yīng)(SMARC效應(yīng)和STEARC效應(yīng))等,并且大數(shù)表征與連續(xù)性變量同樣遵循韋伯定律,這暗示了空間的量化以及非空間量值的認(rèn)知具有一般性。其中數(shù)量是空間量化的直接、具體的形式,數(shù)量空間映射因而可以作為空間量化形式的有效指標(biāo)。因此,一些學(xué)者在心理數(shù)字線(Dehaene,Bossini&Giraux,1993)隱喻的框架下,以數(shù)量表征為中心,提出了空間量化的心理表征模型。
1990年,Dehaene等(Dehaene,Dupoux,Mehler,1990)在一個(gè)兩位數(shù)的數(shù)字比較任務(wù)中采用了被試問平衡的設(shè)計(jì),發(fā)現(xiàn)被試對(duì)小數(shù)用左手反應(yīng)快,對(duì)大數(shù)用右手反應(yīng)快的現(xiàn)象。隨后在奇偶判斷任務(wù)中,他們采用被試內(nèi)設(shè)計(jì)進(jìn)一步確定了這種數(shù)字的空間效應(yīng)(Dehaene,Bossini,Giraux,1993),并將其命名為SNARC效應(yīng)。2003年,F(xiàn)isher等人(Fischer,Castel,Dodd,&Pratt,2003)提供了數(shù)字影響空間注意指向的直接證據(jù)。2007年,McCrink等人(McCrink,Dehaene,&Dehaene-Lambertz,2007)發(fā)現(xiàn)成人在做加法運(yùn)算時(shí)對(duì)數(shù)量的表征會(huì)偏向心理數(shù)字線的右側(cè),做減法運(yùn)算時(shí)則相反,即運(yùn)算沖動(dòng)效應(yīng)(operational momentum(OM)effect)。這一系列研究暗示了數(shù)量空間映射可能是自動(dòng)化的、存在于多個(gè)認(rèn)知層面上的,F(xiàn)在較為一致的觀點(diǎn)認(rèn)為,數(shù)量的內(nèi)部表征以心理數(shù)字線的形式存在。Dehaene和Changeux(1993)首先提出心理數(shù)字線表現(xiàn)為對(duì)數(shù)收縮(logarithmicalIy compressed)的形式,即相鄰數(shù)量之間的距離隨數(shù)量的增大而減小,兩個(gè)數(shù)字的重疊程度依賴于它們之間的比率,距離的變化以對(duì)數(shù)形式遞減,但內(nèi)部噪音(noise)的值是不變的。在此,內(nèi)部噪音是指感知處理信息中的隨機(jī)變化,它是信號(hào)出現(xiàn)時(shí)的刺激背景,會(huì)干擾對(duì)刺激的辨別。Gallistel和Gelman(2000)則認(rèn)為心理數(shù)字線表現(xiàn)為梯度變化(scalar variability)的線性形式,即相鄰數(shù)量之間的距離是相等的,但內(nèi)部噪音的標(biāo)準(zhǔn)差隨著數(shù)量的增大而增大,表現(xiàn)出一種梯度變化的模式(見圖1)。二者存在兩點(diǎn)差異:一是數(shù)量間距是否相等,二是心理噪音是否恒定;但這兩個(gè)模型都預(yù)測(cè)對(duì)數(shù)量辨別的行為反應(yīng)符合韋伯定律。
Fischer(2006)指出數(shù)量的空間表征可能是被試在實(shí)驗(yàn)任務(wù)的要求下采用的一種策略,而不是心理數(shù)字線自動(dòng)表征的結(jié)果。有證據(jù)顯示空間一數(shù)量坐標(biāo)系的選擇確實(shí)受到任務(wù)要求和文化的影響(Di Luca,Grana,Semenza,Seron,&Pesenti,2006;Lindemann,Abolafia,Pratt,&Bekkering,2008)。在不同的文化中,受到書寫和閱讀習(xí)慣的影響,數(shù)量的表征可能是自左向右的,也可能是自右向左的,并且工作記憶任務(wù)可以干擾數(shù)量的空間表征(Lindemarm et al.,2008)。Dehaene等人(Dehaene,Izard,Spelke,&Pica,2008)也認(rèn)為,土著居民與西方兒童在數(shù)量空間映射上是類似的,而與西方成人存在一定程度的差異,這種發(fā)展可能是由教育因素造成的。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究同樣提供了不一致的證據(jù)。Izard等人(Izard,Dehaene-Lambertz,&Dehaene,2008)采用習(xí)慣化范式(adaptation paradigm)的研究中發(fā)現(xiàn)嬰兒在對(duì)小數(shù)(2~3)和大數(shù)(4~12)的表征上,其腦電變化表現(xiàn)出連續(xù)的模式。Hyde和Spelke(2009)采用同樣的范式,發(fā)現(xiàn)成人的腦電變化在感數(shù)范圍內(nèi)(1~3)對(duì)絕對(duì)數(shù)量敏感,而在計(jì)數(shù)(counting)范圍內(nèi)(8~24)對(duì)比率敏感。這些研究暗示了數(shù)量空間映射的表征可能是發(fā)展的,一方面由于空間認(rèn)知的發(fā)展,對(duì)空間的量化形式也不斷發(fā)展:另一方面由于文化和教育的影響,對(duì)空間的量化越來越抽象化,經(jīng)過對(duì)數(shù)量的單獨(dú)操作的訓(xùn)練,數(shù)量常用來表達(dá)一些非空間特征,因而數(shù)量空間映射可能受到扭曲。
總之,當(dāng)前對(duì)數(shù)量的心理表征符合哪個(gè)模型仍然處于爭(zhēng)論之中(Piazza&Izard,2009),將來的研究也許可以對(duì)二者做出更精細(xì)的檢驗(yàn),如對(duì)數(shù)模型在高斯坐標(biāo)(Gaussian coordinate)上應(yīng)該是成對(duì)數(shù)刻度分布的,當(dāng)描繪在線性坐標(biāo)上時(shí)應(yīng)該表現(xiàn)為向右的偏斜;而線性模型在高斯坐標(biāo)上應(yīng)該是成線性刻度分布的,當(dāng)描繪在對(duì)數(shù)坐標(biāo)上時(shí)應(yīng)該表現(xiàn)為向左的偏斜(Dehaene,Izard,Pica,&Spelke,2009)。通過控制心理噪音的水平,可能實(shí)現(xiàn)二者在不同坐標(biāo)系上的分離。值得關(guān)注的是,對(duì)連續(xù)量和離散量的區(qū)分能力可能同時(shí)提供表征模式和心理噪音的信息,因此對(duì)數(shù)量辨別能力的發(fā)展研究可能是解決這一問題的另一有效途徑。
4 總結(jié)與展望
人對(duì)空間的認(rèn)識(shí)是從對(duì)分離客體的數(shù)量表 征逐步發(fā)展起來的。數(shù)量的精確表征分為感數(shù)和計(jì)數(shù)兩種策略,而對(duì)較大的數(shù)量人們往往采用估計(jì)的策略,在需要的時(shí)候也會(huì)采用計(jì)數(shù)策略。模擬表征把對(duì)大數(shù)的近似表征和連續(xù)量的表征聯(lián)系起來,構(gòu)成空間的連續(xù)性與分立性相結(jié)合的橋梁。量的表征與空間知覺在一定程度上是吻合的,數(shù)量表征反映出空間知覺的形式。人和其他靈長(zhǎng)類自然地把數(shù)量和其他連續(xù)量映射到一維空間的心理數(shù)字線上,甚至有研究發(fā)現(xiàn)隨機(jī)的順序系列也可以被編碼為模擬的量(Terrace,2005),因此,模擬表征可能是量值映射到一維空間上的中介。數(shù)量空間映射與連續(xù)量一樣遵循韋伯定律,研究者提出噪音恒定的對(duì)數(shù)模型和梯度變化的線性模型來解釋當(dāng)前的研究結(jié)果,二者假定量值空間映射有不同的內(nèi)部機(jī)制,但是孰是孰非尚需進(jìn)一步檢驗(yàn)。對(duì)數(shù)量的辨別能力是發(fā)展的,對(duì)數(shù)量表征的精確化不斷修正著數(shù)量空間映射的具體表現(xiàn)形式。簡(jiǎn)言之,我們對(duì)于空間的量化表征是不斷發(fā)展的,從對(duì)分離客體的量化到連續(xù)性客體的量化,數(shù)量空間映射的精確性不斷提高。
當(dāng)前研究集中于以空間為中心的數(shù)量與其他連續(xù)量的關(guān)系以及數(shù)量空間映射的表征及其發(fā)展,但對(duì)于其他連續(xù)量是否以空間為中介得到量化還沒有定論。數(shù)量表征與空間知覺密切相關(guān),但復(fù)雜的空間與數(shù)量的映射關(guān)系還很少有人研究。將來的研究要著力解決以下問題:
(1)數(shù)量辨別能力的發(fā)展。發(fā)展研究表明數(shù)量?jī)?nèi)部表征的精確性隨年齡而增長(zhǎng),在生命的第一年里發(fā)展最快,這一發(fā)展趨勢(shì)一直持續(xù)到兒童晚期(Halberda&Feigensun,2008),兒童的數(shù)量辨別能力從區(qū)分比率為1:2的項(xiàng)目數(shù)發(fā)展到能區(qū)分比率為7:8的項(xiàng)目數(shù)(Feigenson et al.,2004)。當(dāng)前研究表明,人及其他靈長(zhǎng)類動(dòng)物的數(shù)量辨別能力都隨年齡而發(fā)展,最后達(dá)到大致相當(dāng)?shù)乃。?shù)量辨別能力在一定程度上表明空間量化是發(fā)展的、動(dòng)態(tài)的,這是對(duì)空間是連續(xù)的還是分立的這一問題的辯證回答。如引言所述,我們會(huì)用離散值表示連續(xù)事物的量,同樣的行為也適用于當(dāng)分離的物體足夠多、足夠密集的時(shí)候,如一碗水、一碗米。在面對(duì)大數(shù)的時(shí)候我們可能采用類似連續(xù)量的模擬表征,也可能采用類似小數(shù)的離散、精確表征?臻g量化的動(dòng)態(tài)表征反應(yīng)了離散量與連續(xù)量聯(lián)結(jié)的更深層機(jī)制,恰恰與物理學(xué)中“觀察者角度”的觀點(diǎn)相吻合,因此,心理學(xué)對(duì)這一問題的研究可以促進(jìn)我們從哲學(xué)、物理學(xué)上對(duì)空間性質(zhì)的深入理解。
(2)空間的量化的機(jī)制具有普遍性嗎?已知音高、顏色、時(shí)間等非空間變量的表征與長(zhǎng)度、大小等空間變量表現(xiàn)出相似的效應(yīng),有研究表明這些非空間變量與數(shù)量(Cohen,Henik,&Walsh,2007)或空間(Vicario et al.,2008)具有直接的系統(tǒng)性關(guān)聯(lián)。這暗示了空間量化的機(jī)制可以擴(kuò)散到其他可以量化的變量中,從而建立起一個(gè)以數(shù)量空間映射為核心的世界表征體系。但是對(duì)于非量化的變量,如在旋轉(zhuǎn)追蹤(rotary tracking)、語音記憶(phonological memory)等的比較任務(wù)中與數(shù)量和空間比較在行為和神經(jīng)表征上的重疊都很少(Fias,Lauwereyns,&Lammertyn,2001;Walsh,20031。這從反面暗示了數(shù)量與連續(xù)量的空間映射的共同機(jī)制可能不是在反應(yīng)決策上,而是在表征上。因此需要在綜合對(duì)各種量值與空間關(guān)系研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探索物理世界的心理量化問題。
(3)當(dāng)前的主流觀點(diǎn)認(rèn)為模擬表征是大數(shù)量和連續(xù)量表征的基本機(jī)制,但是大數(shù)表征與小數(shù)(感數(shù))表征是不是存在分離的機(jī)制還處于爭(zhēng)論中(Gottlieb,2007;Nieder&Merten,2007;Izard etal.,2008;Hyde&Spelke,2009)。空間認(rèn)知的研究(Wu,Ooi,&He,2004)也發(fā)現(xiàn)精確的距離知覺只有2-3米,視角、地表材料、放置的物體都會(huì)影響距離知覺的準(zhǔn)確性。關(guān)于小數(shù)與大數(shù)或離散量與連續(xù)量如何相互作用,從而產(chǎn)生復(fù)雜的空間認(rèn)知的研究才剛剛開始,將來需要進(jìn)一步探索空間量化在復(fù)雜空間認(rèn)知中的作用。
(4)當(dāng)前關(guān)于量值比較的理論認(rèn)為(Cantlon,Platt,&Brannon,2009)量值比較是在一個(gè)連續(xù)體上進(jìn)行的,以端點(diǎn)值作為參照點(diǎn),量值比較的難度取決于其與參照點(diǎn)的距離。參照點(diǎn)模型外在表現(xiàn)為語義一致性效應(yīng)(semantic congrmty effect),即當(dāng)比較兩個(gè)較小的數(shù)時(shí),對(duì)“哪個(gè)數(shù)更小?”的回答更快,當(dāng)比較兩個(gè)較大的數(shù)時(shí),對(duì)“哪個(gè)數(shù)更大?”的回答更快(Cantlon&Brannon,2005)。語義一致性效應(yīng)是各種模擬表征所共有的(Shaki&Algom,2002),并在其他靈長(zhǎng)類身上也表現(xiàn)出來(Cantlon&Brannon,2005),這表明模擬表征是一種進(jìn)化上的認(rèn)知能力。人類知識(shí)是以身體為中心組織的(徐獻(xiàn)軍,2008),空間認(rèn)知尤其如此(Wu,Ooi,&He,2004),因此要建立合理的空間認(rèn)知模型需要在具身認(rèn)知(embodied cognition;李其維,2008)的框架下展開進(jìn)一步的以自身為參照的模擬表征研究。
(5)物理空間是多維的,所有的量值都是映射到一維空間上的觀點(diǎn)應(yīng)該受到質(zhì)疑。有研究發(fā)現(xiàn)觀察角度能夠影響空間認(rèn)知的精確性(00i,Wu,&He,2001),二維或三維空間的編碼可能與一維空間的編碼有所不同。將來需要更多的借助電生理和神經(jīng)成像的手段去研究是否存在多維空間量化的神經(jīng)編碼模式,進(jìn)一步探索多維空間的編碼和量化機(jī)制。
此外,模擬表征不包含感數(shù)機(jī)制,但是對(duì)嬰兒感數(shù)能力的研究發(fā)現(xiàn)客體的連續(xù)性特征是感數(shù)范圍內(nèi)量值比較的重要線索(Xu,2003),這暗示了連續(xù)量與離散量之間可能通過模擬表征之外的機(jī)制聯(lián)系起來。同樣,對(duì)小數(shù)、分?jǐn)?shù)、負(fù)數(shù)的研究方興未艾,這些數(shù)量類型的表征是更加精確、抽象的空間量化指標(biāo),這方面的研究對(duì)建立完整的空間量化或數(shù)量表征體系是必不可少的。
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