漢字亞詞匯正字法水平的RB及其神經機制

肖雪珍 沈艷紅 周黎明 王愛平

（1北京師范大學心理學部，北京 100875；2北京師范大學應用實驗心理北京市重點實驗室，北京 100875；3北京師范大學心理學國家級實驗教學示范中心，北京 100875；4安徽師范大學，蕪湖 241002；5教育部考試中心，北京 100084）

1 前言

重復知盲 （repetition blindness，RB）是指在RSVP（rapid serial visual representation）任務中，當刺激呈現時間窗口在117～250ms時，人們往往對刺激序列中重復出現的第二個刺激識別困難（Kanwisher， 1987）。

關于英文亞詞匯水平的 RB，Kanwisher和Potter（1990）認為，一系列包含相同字母的單詞是產生英文正字法水平RB現象的必要條件。Chialant＆Caramazza（1997）發現，相似單詞和重復單詞的RB機制有差異。Morris和 Harris（2009）用相似性抑制（similarity inhibition）解釋兩個單詞中重復字母所處位置影響RB的原因，且RB強弱取決于未被抑制的字母重組單詞的難易程度。關于漢字的RB研究也證實，不僅在字和詞水平存在RB，而且在加工兩個相似漢字時也存在RB （黃建輝，陳煥之，1997；劉皓明，2005；王愛平，張厚粲，2004；夏依婷，冷英，陳燕，王紀妹，程曉榮，盧家楣，2012b；Yeh ＆ Li，2004）。 武悅和王愛平（2015）發現，在漢字部件水平存在RB，當一個關鍵字為獨體字 （如“馬”）且是另一個關鍵字（如“騎”）的部件時，第二個關鍵字為獨體字時的RB要比為合體字時更強，這表明在漢字亞詞匯水平存在RB。目前對漢字亞詞匯水平RB的研究很少，但這對深入研究漢字加工早期階段亞詞匯單元有重要意義（肖雪珍，王愛平，2015；Yeh ＆ Li，2004）。

關于RB發生機制，標記個體化理論（token individuation theory）認為，視覺信息加工中包含著對刺激類型 （type）和標記 （token）兩種信息的平行加工。RB產生的原因是當重復刺激R2出現時，類型節點能夠再次被激活，但在一定時間內無法對R2標記個體化，導致識別失敗，因此RB是一種在線知覺失敗現象。該理論得到諸多研究支持 （Bavelier，1994；Burt ＆ Jolley， 2017； Kawisher， 2001； Wong ＆Chen，2009；冷英，陳旭蓮，2011；李程程，肖雪珍，王愛平，2016；劉皓明，2005；王愛平， 張厚粲，2004，2006）。然而也有人認為，產生RB是因為提取階段的記憶失敗 （Fagot＆ Pashler，1995；夏依婷，冷英，陳燕，王紀妹，程曉榮，盧家楣，2012a，2012b）。Morris和Harris（2009）從神經生理的能量角度提出了競爭理論（competition theory），認為重復的R2與其它刺激相比，在意識通達競爭中處于劣勢地位而出現RB，這種競爭失敗可以出現在知覺識別階段，也可以出現在記憶提取階段。

關于RB的ERP研究，Schendan，Kanwisher和Kutas（1997）發現，在3個英文單詞序列的非重復條件下未識別R2比識別R2在400ms誘發一個更正的波，而在重復識別條件下在200ms誘發更正的波。 Koivisto 和 Revonsuo（2003，2010）發現，刺激進入意識后會在大腦枕-顳聯合區誘發一個較大的負波——視覺意識負波（visual awareness negativity，VAN），VAN一般出現在關鍵刺激呈現后的100～150ms階段。 Koivisto 和 Revonsuo（2008）還發現，在重復條件下正確識別R2比未識別R2在100～350ms時段產生一個更大的VAN，這表明RB出現在早期知覺階段。郭亞橋等人（2008）對漢字RB的研究發現，在200～300ms時段，產生RB的序列刺激比重復判斷正確的序列刺激產生更負的波。

綜上，目前關于漢字RB的ERP成分還未有一致結果。漢語加工中RB的ERP成分有什么特點？漢字詞匯與亞詞匯正字法水平的RB發生機制以及神經機制是否相同？這些問題仍未解決。本研究根據漢字部件特點，采用ERP技術考察漢字詞匯和亞詞匯正字法水平的RB，以揭示RB的發生階段和腦神經機制。

2 實驗1

2.1 實驗目的

根據漢字部件結構特點，考察亞詞匯正字法水平的RB及部件位置對RB的影響。

2.2 實驗方法

2.2.1 被試

31名大學生參加實驗，其中男生11人，女生20人，年齡19～25歲，裸眼視力或矯正視力正常，漢語為母語，實驗后均獲得報酬。

2.2.2 實驗設計

采用單因素三水平被試內設計，自變量為關鍵詞R1和R2的重復性：左部件重復、右部件重復和非重復；因變量為R1和R2的正確報告率。數據采用SPSS17.0統計分析。

2.2.3 實驗材料

從《現代漢語頻率詞典》（1986）選取540個高頻漢字，分配如下：108個左、右結構漢字為R2；左、右部件與R2重復的漢字各108個為R1；與R2字形和語音均不同的漢字各108個作為非重復條件中的R1和間隔詞W。每個試次由R1、W、R2組成三個漢字序列。左、右部件重復和非重復三種條件的R1采用拉丁方配出3套實驗材料，31名被試隨機分成3組（分別為10、10、11人），每組完成一套實驗材料，共108個試次（見表1）。

表1 三種實驗條件的材料舉例

三種實驗條件中R1的詞頻和筆畫數 （見表2）均無顯著差異，Fmax＝1.18，p＞0.05；間隔詞 W 與 R1 和R2的語音和字形均不同，且與R1和R2不構成有語義的詞語。

表2 三種實驗條件下R1與R2的平均頻率、筆畫數及重復筆畫數

2.2.4 實驗儀器與程序

采用IBM兼容機，配有HP17英寸CRT彩色顯示器，分辨率1024×768像素，刷新頻率60HZ。實驗采用DMDX軟件編程實現，刺激材料為28號黑色宋體，背景為淺灰色 （RGB：217，217，217），每條試次以 RSVP方式呈現，每個刺激呈現時間為117ms（見圖1）。

實驗程序：被試端坐在屏幕前60cm處，視角0.10，閱讀指導語后按空格鍵先開始練習，然后進行正式實驗。首先在屏幕中間呈現注視點“+”500ms，接著在相同位置依次呈現每個刺激，最后呈現“？”，要求被試立刻將看到的漢字按呈現順序全部報告，同時采用索尼錄音筆記錄被試報告的全部內容，然后按空格鍵做下個試次，直至完成全部實驗。實驗結束之后，主試依次聽取每個被試的全部報告，對照漢字序列的正確答案作出正確或者錯誤的判斷，最后統計出R1和R2的正確報告率。

圖1 一個試次的流程

2.3 實驗結果與討論

按 Luo 和 Caramazza（1996）的記分方法，R1 和R2均報告正確作為判斷RB的標準，刪除非重復條件中正確率低于50%的2人，29人在三種條件下R1和R2的正確報告率見表3。方差分析結果顯示：重復性主效應顯著，F （2，56）＝71.23，p＜0.01，η2＝0.72；事后檢驗發現，非重復條件顯著高于左、右部件重復條件，MD＝0.23，p＜0.01；MD＝0.28，p＜0.01，左部件重復顯著高于右部件重復條件，MD＝0.06，p＜0.05。

表3 R1和R2正確報告率的平均值和標準差（N＝29）

結果表明，左、右部件重復條件均出現RB。盡管R1與R2左、右部件重疊筆畫數一致，但右部件重復的RB顯著強于左部件，這與以往英文單詞和漢字亞詞匯水平的RB結果一致 （Chen＆Yeh，2015； Morris ＆ Harris， 2000； Yeh ＆ Li， 2004；劉皓明，2005）。它表明在亞詞匯水平RB不受語言類型的影響，在表意和表音文字上均會出現。

3 實驗2

3.1 實驗目的

采用ERP技術探究在漢字詞匯和亞詞匯正字法水平RB的神經機制。

3.2 實驗方法

3.2.1 被試

選取大學生16人，其中男生4人，女生12人，年齡19-22歲，均為右利手，視力或矯正視力正常，實驗后獲得報酬。

3.2.2 實驗設計

采用單因素三水平被試內設計，自變量：R1和R2完全重復、部件重復和非重復三個水平。因變量為判斷漢字個數的正確率和反應過程的EEG。

3.2.3 實驗材料

選取94對左、右位置包含相同部件的漢字作為R1和R2，為防止被試在判斷任務中出現判斷定勢，分為2組，每組47對；再選取94個與之不同的間隔字W，共配成3套材料：部件重復（呈現兩次，順序互換，共 2×47×2＝188 試次）；完全重復（R1 和 R2 呈現兩次，共2×94＝188試次）和非重復組 （由W分別與R1和R2組成，共2×94＝188試次），每人共完成564試次。

R1和W的詞頻和筆畫數（見表4）均無顯著差異，Fmax＝0.59，ps＞0.05，要求同實驗 1。

表4 R1和W的詞頻和重復筆畫數

3.2.4 實驗儀器和實驗程序

實驗儀器同實驗1。每個試次由2個漢字和4個符號組成，呈現時間為85ms（見圖2），以RSVP范式呈現，通過E-prime實現。預實驗測試表明在85ms呈現時間內，對漢字可以進行識別。實驗過程同實驗1，被試任務為當看到“？”后立即判斷每條試次中出現的漢字個數并按相應的數字鍵，包括兩個相同字，若在2000ms內未做反應，則自動進入下個試次。

圖2 一個試次流程

3.2.5 EEG 記錄

采用NeuroScan SynAmps2型放大器采集數據，使用國際10-20系統擴展的64導電極帽記錄腦電，以雙側乳突連線為參考；將前額接地，使用左眼上下電極記錄垂直眼電（VEOG），左右眼外約1厘米處兩電極記錄水平眼電（HEOG）；頭皮電阻降至5kΩ 以下， 腦電記錄濾波帶寬 0.05～100Hz，采樣頻率1000Hz。

3.2.6 數據分析

去除眨眼、心電、肌電等偽跡，剔除±100μV范圍外的偽跡波幅，采用30Hz低通濾波以及0.01Hz高通濾波 （24dB／oct）。以關鍵字R2呈現前200ms為基線，呈現后400ms為分析時程，將不同條件的EEG分別疊加平均 （Koivisto＆ Revonsuo，2008）。按實驗設計，在離線分析時分別疊加四種類型的EEG：（1）完全重復條件下反應正確（identical right，IR）；（2）完全重復條件下反應錯誤（identical wrong，IW）；（3）部件重復條件下反應正確 （radical right，RR）；（4） 非重復條件下反應正確 （different right，DR）。每種平均疊加次數大于30次，低于30次的類型忽略。

據相關研究 （Koivisto＆ Revonsuo，2008；郭亞橋，邱江，王麗麗，王德路，張慶林，2008）和總平均圖，分析4個時間窗口的平均波幅：100～150ms、200 ～250ms、250 ～300ms 和 300 ～400ms 和P3、P4、P7、P8、O1 和 O2 六個電極， 實驗設計為 2（左、右半球）×4（IR、IW、RR、DR 反應類型）×4（額區、頂區、后顳、枕區）被試內設計。

3.3 結果分析

3.3.1 行為數據分析

三種重復條件的描述統計（見表5）和重復測量方差分析結果表明，重復性主效應差異顯著：F（2，34）＝30.62，p＜0.01，η2＝0.81；事后檢驗：非重復條件的正確率顯著高于部件重復和完全重復條件：MD＝0.09，p＜0.01；MD＝0.43，p＜0.01； 且部件重復條件的正確率顯著高于完全重復條件，MD＝0.34，p＜0.01。這表明在部件重復和完全重復條件均存在RB，但前者的RB強度顯著弱于后者（見表5），說明RB發生在部件水平，但左、右部件重復之間無差異，其原因在后面討論。在非重復條件下報告率為96%也進一步表明實驗時間85ms設定對于漢字的判斷處于一個閾上水平。

表5 三種實驗條件下的平均反應正確率M和標準差SD（N＝16）

3.3.2 腦電數據分析

各時間窗口的腦電數據 （見圖3）方差分析表明，在 100～150ms，半球主效應顯著，F（1，15）＝5.96，p＜0.05，η2＝0.30， 左半球的平均波幅比右半球更正；反應類型主效應顯著，F （3，45）＝4.95，p＜0.05，η2＝0.55，IR條件比其它三種條件誘發更負的波，MD＝-0.84，p＜0.01 （RR）；MD＝-1.19，p＜0.01（IW）；MD＝-0.80，p＜0.01（DR）。

在 150～200ms，反應類型主效應顯著，F（3，45）＝3.38，p＜0.05，η2＝0.18，IR 比 RR 和 IW 條件誘發更負的 波：MD＝-0.70，p＜0.05 （RR）；MD＝-0.85，p＜0.05（IW）。 半球與腦區交互作用顯著：F（3，45）＝3.37，p＜0.05，η2＝0.18。 簡單效應分析表明，額區在右半球比左半球誘發更負的波幅，MD＝-0.73，p＜0.05。

在 200～250ms， 腦區主效應顯著，F（3，45）＝2.75，p＜0.05，η2＝0.16；后顳區比頂、枕區產生更正的波幅，MD＝2.1，p＜0.01 （頂區）；MD＝1.2，p＜0.01 （枕區）。

在250～300ms，各變量均無顯著差異。

在 300～400ms，半球主效應邊緣顯著，F（1，15）＝4.35，p＝0.06，η2＝0.23，左半球平均波幅比右半球更正。

圖3 四種類型的ERP總平均圖

ERP結果表明，相比IW、RR和DR條件，IR在早期時間窗口100～150ms和 150～200ms誘發更大的負波，這與Koivistio和Revonsuo（2008）的視覺意識VAN的ERP成分結果一致，它表明對重復字R2的識別在工作記憶之前的知覺階段就已發生，為RB是一種知覺現象提供了神經機制證據。再有，在100～150ms和 150～200ms，IR 比 RR條件引發更大的負波，二者在ERP成分上的差異表明雖然相似刺激和重復刺激均能出現RB，但二者的機制可能有所不同 （Chialant ＆ Caramazza，1997）。然而，RR 與DR和IW條件的波幅則無顯著差異，這可能是判斷任務與口頭報告任務采用的加工策略不同影響了RB （Schendan et al.， 1997； 黃建輝， 陳煥之，1997）。

4 綜合討論

4.1 亞詞匯水平的RB

實驗1結果表明，在加工兩個部件相同音不同的漢字時存在RB。Kanwisher和 Potter（1990）對相似英文單詞的RB解釋是：（1）R2易被誤認為是R1的重復字，不能對R2標記個體化而導致RB；（2）將單詞中重復的字母串作為類型信息，RB發生在字母和單詞水平之間。在實驗1的部件重復條件下，被試通常會錯報R2，但不會將R2誤認為是R1的重復字。部件是漢字識別的重要單元，漢字部件可作為一種類型信息，在識別整個漢字中獨立起作用。當識別R1后，部件作為識別R2的類型信息在短時間內無法實現個體化，導致識別R2失敗，這說明RB出現在早期對漢字字形的知覺加工階段。

4.2 不同部件位置的RB

盡管重復部件筆畫數相同，但右部件重復條件的RB顯著強于左部件，存在部件位置效應（Ding等，2004）。從漢字結構特點解釋：據Harris＆ Morris（2000）的相似性抑制說，RB強度取決于人們根據那些未被抑制的字母去重構目標單詞的難易程度。在部件重復條件下，由于加工R1和R2的重復部分失敗，只能根據R2非重復部分對整字作出推斷，當R1與R2左部件重復時（如“蝦”與“虹”），可通過右部件“工”重構漢字，如錯報為“江”；當R1與R2右部件重復時（如“砰”和“秤”），則通過左部件“禾”重構漢字，這相對右部件其選擇范圍更大，更難確定漢字。分析漢字結構，對左右結構的漢字，其右半部的作用比左半部更為重要（潘玉進，2000）。從任務因素分析，實驗任務會影響RB，報告任務易使人偏向對刺激的語音編碼（Bavelier，1994），故左右部件材料可能存在語音部件的偏向優勢，使人們更依賴表達語音的聲旁（右部件），通過語音非詞典通路獲得語音表征，因此導致右部件RB更強。雖然漢字加工中存在整體性效應（羅艷琳等，2010），但是亞詞匯單元在整字通達中獨立于整字而較早被激活，并影響漢字通達（Yeh＆ Li，2004）。部件水平的RB反映了部件在漢字加工中的不同作用。

4.3 RB的ERP負波成分和神經機制

實驗2結果表明，在完全重復條件下，重復識別（IR）比重復錯誤（IW）在R2呈現后約100ms誘發了一個更負的波（VAN），這說明識別R2的生理反應出現較早。這種早期成分的差異表明，RB應出現在記憶加工之前的知覺階段，這與Koivisto＆Revonsuo（2008）的結果一致。 在 400～500ms和 500～600ms時段，IR也比其它類型誘發了一個更大的負波，表明在完全重復條件下識別R2需要更大的激活能量，這是由于加工R2時激活的總能量減弱而導致 RB（Koivistio ＆ Revonsuo，2008；Morris et al.，2009）。

在視覺信息加工中，背側通路加工信息類型，腹側通路加工標記信息 （Milner＆ Goodale，1995）。Kanwisher（2001）認為，腹側區提供視覺意識的信息加工內容，而腹側區與前額-頂葉區的相互作用是該信息進入意識的必要條件。Coslett和 Lie（2008）發現，受損患者的顳-枕葉視覺加工信息與頂葉位置加工信息聯結失敗導致對刺激的識別失敗，而后頂葉是對視覺信息個體化的重要腦區。實驗2中頂區的負波差異在一定程度上支持背-腹側通路對Token加工的解釋，不同條件在頂區、后顳區和額區的激活差異為標記個體化理論提供了神經生理依據。

4.4 詞匯和亞詞匯水平RB的機制比較

實驗2的行為結果表明，詞匯水平（完全重復）的RB顯著強于亞詞匯水平（部件重復）。ERP結果顯示，IR條件在多個時間窗口引發的負波均顯著大于RR條件。究其原因，無論英文還是中文均為字母（部件）重復條件的RB顯著弱于完全重復條件，這表明 “盲”現象不是發生在詞匯水平，而是發生在低于詞匯的筆畫或部件水平 （Kanwisher＆ Potter，1990；劉皓明，2005；王愛平，張厚粲，2004）。

視覺意識通常伴隨著與注意相關的頂區和額區的激活 （Beck， Rees，Frith，＆ Lavie，2001），即RB與選擇性注意和注意資源分配有關（冷英，盧家楣，金麗，潘發達，陳燕，沈永江，2014）。而在不同條件下頂區、后顳區和額區的激活表明在判斷任務產生的RB與注意緊密相關。在實驗2的部件重復條件下被試可能并非完整識別R1和R2，而是采取與報告任務不同的策略，把更多注意資源用于探測不同刺激之間的差異，通過差異判斷是兩個漢字。在RR、DR和IW條件下，被試在判斷任務中可選擇捕捉或者注意漢字差異的策略，導致這三種條件ERP成分無顯著差異，但在完全重復條件未采用這種策略，致使IR與DR、IW條件差異顯著，因此，被試任務及采取的策略和注意不同，使完全重復與部件重復條件的RB存在差異。

5 結論

（1）漢字右部件在報告任務中有加工優勢，表明部件可作為獨立單元影響漢字加工。

（2）重復識別比重復知盲條件在早期引發出更負的波（VAN），這表明RB發生在早期知覺階段。

（3）頂區、后顳區和額區的激活為標記個體化理論以及注意在RB發生過程中的作用提供了神經生理證據。

（4）兩個漢字的重復程度、加工任務和策略均影響RB。