無關言語影響老年人閱讀過程的眼動研究*

何立媛 田 雪 李 悅,4 沈鳳丹 王永勝 吳 捷

(1 教育部人文社會科學重點研究基地天津師范大學心理與行為研究院，天津 300387) (2 天津師范大學心理學部，天津300387) (3 學生心理發展與學習天津市高校社會科學實驗室，天津 300387) (4 山東鋁業職業學院學生處，威海 264400)

1 引言

日常生活中，個體被周圍的各種聲音所圍繞，這些聲音會影響個體的一些認知活動，如記憶、思維、言語等。Colle和Welsh（1976）要求被試在一些背景聲音下按順序記憶視覺呈現輔音字母，結果發現相比于安靜條件，被試在有背景聲音情況下的正確回憶量顯著降低，這一現象被稱為無關言語效應。個體在完成目標任務時，需要抑制無關背景聲音的干擾，抑制能力不足可能會使得任務成績顯著下降，導致更大的無關言語效應（Bell & Buchner, 2007; Bell, Buchner, & Mund,2008）。有研究發現，抑制能力尚未發展成熟的兒童受到無關言語的干擾比成人更大，表現出更大的無關言語效應（Elliott, 2002; Elliott & Cowan,2005; R?er, K?rner, Buchner, & Bell, 2017; Schwarz et al., 2015）。因此，無關言語效應可以作為探討抑制能力的有力工具。

抑制性缺陷假說認為，隨著年齡的增長，老年人比青年人更難將不相關的信息排除在工作記憶之外，即老年人中存在普遍的抑制缺陷（Connelly,Hasher, & Zacks, 1991; Parsons & Barnett, 2017; Potter &Grealy, 2019），該假說得到了大量研究的支持（彭華茂, 毛曉飛, 2018; Hsieh & Lin, 2017; Mund, Bell, &Buchner, 2012; Stothart & Kazanina, 2016; Weeks,Grady, Hasher, & Buchsbaum, 2020）。根據上述假說，老年人在完成認知任務時，由于抑制無關信息的能力降低，其與青年人相比受到無關信息的干擾更大，表現出更大的無關言語效應。然而，大多數相關研究結果并未支持這一后續推測（Bell &Buchner, 2007; Guerreiro, Murphy, & van Gerven, 2013;Mahajan, Kim, & Davis, 2020; R?er, Bell, Marsh, &Buchner, 2015; van Gerven & Murphy, 2010）。Bell和Buchner考察了老年和青年被試在安靜和辦公噪音條件下的系列回憶的情況，結果發現在辦公噪音的影響下，兩組被試的回憶成績顯著低于安靜條件下的成績，但下降幅度不存在顯著的年齡差異，表明老年人不存在抑制缺陷。無關言語效應的研究結果與抑制缺陷理論的推論為什么不一致？這可能是由于老年人抑制功能的下降并非是全面性的。Rouleau和Belleville（1996）要求青年和老年被試在白噪音、不熟悉語言、熟悉語言三種背景條件下記憶數字，發現熟悉和不熟悉語言對兩組被試的記憶任務產生了顯著的干擾作用，但沒有發現這種干擾存在顯著的年齡組差異。研究者認為原因可能是老年人對語義干擾的抑制能力受損，而對語音信息干擾的抑制能力沒有受損。無關言語包含了語音和語義信息，在系列回憶任務中，無關言語的聲學特征而不是語義特征決定了無關言語效應的大小（Jones & Macken,1993; Tremblay, Nicholls, Alford, & Jones, 2000）。采用回憶任務以及閱讀任務的相關研究也一致發現老年人與青年人受到語音信息的干擾程度不存在顯著差異（Bell & Buchner, 2007; Bell et al., 2008;Murphy, Bailey, Pearson, & Albert, 2018; van Gerven &Murphy, 2010），為老年人不存在語音干擾抑制缺陷的推論提供了證據。

然而，老年人抑制語義干擾的能力是否降低還沒有得到一致的結論。Bell等人（2008）操縱無關言語與記憶材料的語義關聯程度檢驗了老年人是否存在更大的無關言語效應。被試分別在安靜、無意義言語（語音倒播）、語義無關、語義相關條件下對呈現的散文段落進行記憶并在呈現結束后回憶出來。結果發現，青年與老年被試的回憶成績都受到了所有無關聲音的影響，而老年人在語義相關背景音下報告的無關言語的內容顯著多于其他條件，增加幅度顯著大于青年人。因此，研究者認為老年人受到無關言語的影響更大，存在語義干擾抑制缺陷。但是這一結果還可能是老年人區分記憶源方面存在缺陷造成的。該研究中語義相關干擾材料與需要記憶的散文來自同一個故事，因此被試在進行回憶時需要區分記憶中的項目是來源于目標刺激還是無關刺激。而最近的一項研究（Murphy et al., 2018）為了避免記憶源區分能力的差別可能造成的混淆，操縱了無關言語與閱讀材料熟悉性之間的關系，形成了六種無關言語（英文獨白、外文獨白、伴奏音樂、英文歌曲、外文歌曲、安靜），要求老年和青年讀者閱讀語篇的同時聽背景音。發現相比于安靜條件，被試在其他背景音條件下的閱讀理解分數均降低了，包含英語的背景音（說和唱的形式）干擾更大，而未發現受干擾程度上的年齡差異，說明老年人的抑制功能并沒有衰退。然而該研究雖然采用了閱讀理解任務，但每個語篇后設置了12個閱讀理解題目，包含了填空、線索回憶、多項選擇和再認，仍然需要被試進行大量的記憶，因此不同背景聲音產生的影響可能主要源于完成記憶時受到的影響。在以語義分析為主的任務中，老年人是否會受到語義信息更大的干擾仍然不明確。

閱讀是一種復雜的高級認知活動，讀者需要完成詞匯識別、對句法進行加工和理解語義等過程，還會涉及到語音加工，閱讀的主要加工過程為語義的提取與分析（孟珠, 閆國利, 2018; Ashby,2010; Sereno & Rayner, 2000）。由于眼動記錄技術能夠實時記錄讀者自然閱讀中的眼動行為，提供注視時間和眼跳相關的大量的精確性指標來反映讀者閱讀過程中的認知加工活動，因此，近年來研究者采用眼動記錄技術考察了閱讀任務中的無關言語效應及其作用機制（何立媛, 黃有玉, 王夢軒, 孟珠, 閆國利, 2015; Yan, Meng, Liu, He, &Paterson, 2018）。多數研究結果表明無關言語的語義成分起主導作用（孟珠, 閆國利, 2018; Marsh,Perham, S?rqvist, & Jones, 2014; Oswald, Tremblay, &Jones, 2000）。Yan等人在研究中設置了有意義言語、無意義言語（漢字亂序言語）和安靜三種背景音條件，考察不同背景音對句子閱讀和詞匯加工的影響。結果發現有意義言語條件下，被試閱讀句子時重讀時間和目標詞上的總注視時間顯著長于其他兩種條件。重讀時間反映讀者遇到困難后對句子的再分析過程，目標詞的總注視時間反映的是詞匯加工的后期加工階段的情況，時間越長反映讀者加工越困難（孟珠, 閆國利, 2018; Hy?n? &Ekholm, 2016）。因此，Yan等人的結果表明無關言語中的語義成分干擾了被試的句子閱讀和詞匯加工過程，造成語義加工的困難。

綜上所述，自然閱讀任務偏重于語義分析，如果老年人存在語義干擾抑制缺陷就會表現出比青年人更大的無關言語效應，為考察這一問題，本研究采用篇章閱讀任務，每個篇章后只設置3個較為簡單的閱讀理解題目，以降低被試的記憶負荷。實驗過程中，要求老年和青年被試在有意義言語、無意義言語和安靜三種條件下進行篇章閱讀，同時記錄被試篇章閱讀和詞匯加工時的眼動特征，以檢驗老年人是否存在語義干擾抑制缺陷，為提高老年閱讀質量提供實證依據。由于無關言語的語義成分在干擾閱讀時起主導作用，語音成分的干擾作用較小，本研究提出假設1：有意義言語的干擾作用顯著大于無意義言語。同時由于以往研究沒有發現語音干擾上的年齡差異（Bell et al., 2008; Murphy et al., 2018），本研究提出假設2：無意義言語對老年和青年讀者閱讀的影響將不存在顯著差異；假設3：如果老年讀者存在語義抑制缺陷，那么他們受到有意義言語的干擾比青年人更大，否則有意義言語的干擾效應不存在年齡差異。

2 研究方法

2.1 被試

從天津師范大學選取大學生27名作為青年被試，平均年齡20.96歲（SD=1.97歲），從社區中選取65歲以上的老年被試24名，平均年齡67.08歲（SD=2.04歲）。采用蒙特利爾認知測驗（北京版）（Yu, Li & Huang, 2012）對老年被試進行認知障礙篩查，所有被試不存在認知損傷（測驗分數大于等于26分）。使用Block Letter Eye Chart（Schneider, 2002）對被試的視力進行測試，老年組的視力（M=20/37,SD=5.98）顯著低于青年組（M=20/29,SD=4.96），t=2.62，p<0.05，但所有被試視力或矯正視力均在20/40以上，無視力異常。使用純音聽力計BL220對被試的聽力閾值進行純音測聽。結果顯示，所有被試聽力均在正常水平（40dBHL）（青年組:M=27.73,SD=8.88; 老年組:M=12.84,SD=6.71），但老年被試的聽力顯著低于青年被試（t=6.69,p<0.001）。隨后，要求所有被試完成韋氏智力測驗（第三版中國修訂版）的詞匯和數字廣度分測驗（Wechsler, Chen, & Chen,2002）。結果顯示，老年組的詞匯測驗得分（M=16.00,SD=0.78）顯著高于青年組（M=15.32,SD=0.87），t=3.03，p<0.01。老年組數字廣度（M=12.25,SD=2.54）顯著低于青年組（M=15.74,SD=2.16），t=5.30，p<0.001。被試母語均為漢語且未接觸過維吾爾語。所有被試均接受過9年以上的教育，平均每天的閱讀時間超過一小時，均不了解實驗目的。

2.2 實驗設計

采用2（年齡：青年人、老年人）×3（背景音類型：安靜、無意義言語、有意義言語）兩因素混合實驗設計，其中年齡是被試間變量，背景音類型是被試內變量。

2.3 實驗儀器

采用Eyelink1000plus桌面眼動記錄儀記錄被試眼動軌跡，采樣率為1000 Hz。被試機屏幕刷新頻率為120 Hz，分辨率為1920×1080像素。被試眼睛與屏幕之間的距離為65 cm，文本以宋體呈現，每個漢字大小為45×45像素，成1.18°視角，行間距為1.3倍。音頻材料使用戴爾手提電腦（靈越5370）的播放器Window Media Player播放，通過耳機呈現給被試。

2.4 實驗材料

閱讀材料：從《光明日報》中選取20篇說明文，字數在295～315字之間。邀請在校大學生12名以及65歲以上的老年人13名（均不參加正式實驗），對文章難度和熟悉性進行5點評定。根據評定結果，選取9篇文章用于實驗，其中3篇作為練習材料，6篇作為正式實驗材料。被試對難度的評定結果分別為M青年=2.33（SD=0.17），M老年=2.36（SD=0.29），其中1代表“非常簡單”，5代表“非常難”；熟悉性評定結果分別為M青年=2.65（SD=0.19），M老年=2.61（SD=0.36），其中1代表“非常不熟悉”，5代表“非常熟悉”。兩組被試的難度和熟悉度評定均不存在顯著的組別差異，ts<1，ps>0.05。

從每篇文章（共11行）中選取部分雙字詞作為關鍵詞，選擇標準如下：（1）排除每篇文章的前兩行和后三行的文字;（2）每篇文章中，排除每行開頭和結尾的兩個字以及標點符號左右的詞。最終，從剩余的文本中選取雙字詞169個。

背景音材料：有意義和無意義言語材料節選自維語漢語雙語讀物《神奇小偵探：維漢對照》中的一篇文章，由一位女大學生分別用漢語和維吾爾語進行閱讀并錄音，錄音的分辨率為16 bits，采樣率為44.1 KHz，然后使用Audacity2.1.3進行處理。安靜條件的音頻材料是在實驗室中無聲錄制的，音量約為45 dB（A）。所有被試在實驗結束后均報告不熟悉音頻材料中的內容。

2.5 實驗程序

被試單獨施測。首先，被試進入實驗室并熟悉環境；其次，主試講解指導語，告知被試他們將戴上耳機閱讀幾篇文章，并要求被試盡可能地忽略耳機中的聲音；最后，進行儀器校準，校準成功后進行練習，被試完成三個試次的練習并熟悉實驗流程后進行正式實驗。整個實驗約持續25～30分鐘。

實驗將6篇文章分成3組，每組2篇，背景音播放順序采用拉丁方平衡，向每名被試隨機分配其中一種背景音和閱讀匹配材料。

3 結果

參考何立媛等人（2015）采用的數據處理標準，首先刪除注視時間小于80 ms或大于1200 ms的注視點，隨后每個指標刪除3個標準差以外的數據。采用R語言環境下（R Core Time, 2018）的lme4語言包（Bates, M?chler, Bolker, & Walker,2015）進行線性混合效應模型（liner mixed-effects models, LMMs）數據分析。在數據分析過程中，將所有指標的數據進行了log轉換，將年齡、背景音及其交互作用作為固定因素，被試和項目作為隨機因素進行分析。

3.1 篇章整體分析

被試在篇章上的正確率和眼動結果見表1。

表1 不同背景音條件下老年人和青年人篇章閱讀結果

年齡主效應在正確率、平均注視時間、閱讀速度和向前眼跳長度上顯著，相比于青年人，老年人回答問題的正確率更低（b=0.10,SE=0.02,t=4.25,p<0.001），平均注視時間更長（b=?0.08,SE=0.04,t=?2.25,p<0.05），閱讀速度更低（b=0.28,SE=0.11,t=2.50,p<0.05），向前眼跳長度更短（b=0.22,SE=0.07,t=3.22,p<0.01）。年齡主效應在注視次數上邊緣顯著，相比于青年人，老年人注視次數更多（b=?0.20,SE=0.10,t=?1.94,p=0.06）。年齡主效應在回視次數上不顯著（b=0.35,SE=2.58,t=0.08,p>0.05）。

背景音主效應在平均注視時間，閱讀速度上顯著，即相比于安靜和無意義言語，被試在有意義言語背景下的平均注視時間更長（b=0.02,SE=0.01,t=3.72,p<0.001），閱讀速度更低（b=?0.07,SE=0.03,t=?2.50,p<0.05）。正確率上的背景音主效應邊緣顯著，具體為被試在有意義言語條件下的正確率低于安靜條件（b=?0.05,SE=0.03,t=?1.93,p=0.055）和無意義言語條件（b=?0.05,SE=0.03,t=?1.75,p=0.08）。在所有指標上，安靜條件和無意義言語條件之間均不存在顯著差異（|b|s<52.00,|t|s<1.36,ps>0.05）。

年齡與背景音類型的交互作用在所有指標上均不顯著（|b|s<0.08, |t|s<1.37,ps>0.05）。

3.2 詞匯水平分析

被試在目標詞上注視時間的描述統計結果見表2。

表2 不同背景音條件下老年人和青年人詞匯加工結果

分析結果顯示，年齡主效應在首次注視、凝視和總注視時間上顯著，相比于青年人，老年人的首次注視時間更長（b=?0.09,SE=0.04,t=?2.18,p<0.05），凝視時間更長（b=?0.17,SE=0.05,t=?3.63,p<0.001），總注視時間更長（b=?0.18,SE=0.06,t=?2.94,p<0.01）。在單一注視時間上，老年人的注視時間長于青年人，差異邊緣顯著（b=?0.08,SE=0.04,t=?1.78,p=0.08）。背景音主效應在總注視時間顯著（b=0.05,SE=0.02,t=2.40,p<0.05），即相比于安靜和無意義言語條件，被試在有意義言語條件下的總閱讀時間更長。年齡與背景音類型的交互作用在首次注視時間（b=0.06,SE=0.03,t=1.88,p=0.06）和凝視時間上邊緣顯著（b=0.07,SE=0.04,t=?1.80,p=0.07），簡單效應分析發現，老年人在安靜條件下的首次注視時間長于有意義言語條件下的，差異邊緣顯著（b=?0.04,SE=0.02,t=?1.88, p=0.06），其他效應均不顯著（|b|s<0.03,|t|s<1.40,ps>0.05）。其他指標上的主效應及交互作用均不顯著（|b|s<0.06,|t|s<1.52,ps>0.05）。

綜上，本研究在整體分析和局部分析中沒有發現年齡與背景音類型的交互作用，為進一步檢驗這一結果的可靠性， 隨后對交互作用進行了貝葉斯因子（Bayes factor）分析，發現在所有指標上BF值均小于1，不支持年齡與背景音的交互作用，說明背景音對老年人和青年人的影響確實不存在顯著差異。

4 討論

本研究考察了不同類型的背景聲音對老年人和青年人篇章閱讀和詞匯加工的影響，檢驗老年人的閱讀過程是否受無關言語更大的干擾。第一個重要發現是：有意義言語顯著干擾了被試的閱讀過程和詞匯加工。具體表現為，相比于無意義言語和安靜條件，有意義言語背景下所有被試在閱讀篇章時的閱讀速度降低，平均注視時間更長，向前眼跳長度變短，關鍵詞上的總注視時間變長。閱讀速度和平均注視時間反映被試篇章閱讀的整體加工情況，而向前眼跳長度則反映眼跳前的注視獲取信息的多少，特別是注視點右側信息；關鍵詞上的首次注視和凝視時間反映詞匯早期加工情況，總注視時間則反映后期加工，注視時間的長短反映詞匯加工的難易（閆國利等，2013）。本研究結果說明，有意義言語的干擾可能導致讀者加工當前注視詞時存在后期整合困難，占用較多認知資源，因此用于加工當前注視詞后（即副中央凹區域）文本的資源減少，進而造成每次注視所獲取的總信息量減少，當有意義背景聲音存在時，讀者表現出較短的向前眼跳，閱讀速度降低。郭惠蘭、宋子明、張煜婧和閆國利（2017）的研究結果也印證了這一推測，該研究發現相比于安靜背景，大學生在新聞廣播背景聲音（有意義語言）中的閱讀知覺廣度（讀者在一次注視中獲取有效信息的范圍）縮小，閱讀效率降低。

本研究還發現了與以往一些研究一致的結果，即無意義言語沒有對被試的篇章閱讀和詞匯加工過程產生顯著影響（閆國利, 孟珠, 2018; Hy?n? &Ekholm, 2016; Marsh et al., 2014; Oswald et al., 2000;Yan et al., 2018）。根據研究者提出的過程干擾假說，無關言語的語音成分會引發自動語音加工，這一語音加工過程會與閱讀時對目標詞語的語音加工過程產生沖突，進而導致無關言語效應的產生（孟珠, 閆國利, 2018; Marsh, Hughes, & Jones,2009）。而本研究沒有發現無意義言語干擾讀者的閱讀過程。這可能與本研究所采用的任務有關。如前文所述，閱讀任務中語義加工是主要過程，本研究要求被試能夠理解語義，不需要大量的記憶，因此被試更偏向于語義加工，語音加工占次要地位。如果被試自動對背景言語中的語音進行加工，這一自動激活的語音加工與閱讀中占次要地位的語音加工產生沖突，沖突效應是比較小的。Bell等（2008）和Murphy等（2018）的研究發現了無意義言語的顯著影響，很可能是高記憶負荷產生的影響。研究者認為無關言語變化的聲學特征在強調識記項目順序信息的記憶任務中起主導作用（孟珠, 閆國利, 2018），前面兩項研究所采用的認知任務更大程度上是記憶任務，因此包含語音成分的所有無關言語都對被試的認知任務產生了干擾。當然，還有可能是無意義言語材料為讀者不熟悉的語言所致，被試加工熟悉的語音過程與加工不熟悉的語音過程并不相同，進而無法產生加工沖突。其根本原因需要未來研究的檢驗。

本研究的另外一個重要發現是，雖然老年人的篇章閱讀效率和詞匯加工效率顯著低于青年人，表現出典型的閱讀老化特點，但受無關言語的影響與青年人相同。說明在自然閱讀任務中，老年人抑制無關言語語義信息干擾的能力沒有衰退。這與大多數研究結果較為一致（Bell &Buchner, 2007; Murphy et al., 2018），但與抑制控制缺陷假說以及相關的支持性研究結果相悖，如Bell等人（2008）的研究。綜合以上研究，之所以出現不一致的結論可能存在以下幾個方面的原因。首先，與無關言語和閱讀材料語義相關性的高低有關。本研究以及Murphy等人的研究通過將無關言語材料用不同的語言表達出來設置有意義言語和無意義言語，均未發現老年人更大的無關言語效應，而Bell和Buchner的研究設置了語義相關和語義無關兩個水平，發現了老年人在語義相關條件下表現出更大的無關言語效應。這可能是由于對信息源的記憶能力的年齡差異造成的（Murphy et al., 2018），因此語義相關性是否影響無關言語效應的年齡差異還需要進一步檢驗。其次，與目標刺激和無關言語呈現的感覺通道有關。一些在視覺呈現的目標材料中呈現視覺干擾詞的研究以及將目標材料和干擾材料均以聽覺的形式呈現的研究（Kemper & McDowd, 2006; Tun, O’Kane, & Wingfield, 2002）發現了無關言語效應上的年齡差異，表明老年人存在抑制缺陷。Guerreiro，Murphy和van Gerven（2010）提出，當目標刺激和干擾刺激呈現在不同的感覺通道時，兩者就會競爭注意資源，而呈現在同一感覺通道中時，注意資源的競爭會減少，不同抑制功能的差異會減少或消失。然而，在相同通道呈現目標刺激和干擾刺激時所出現的年齡差異可能無法區分是抑制缺陷還是感覺缺陷造成的。

此外，研究者指出抑制無關信息的干擾涉及三個子功能：阻止無關信息的通達、刪除已激活的無關信息，以及壓抑優勢或習慣性行為，老年人可能在以上三個或者某個子功能上存在缺陷（Lustig,Hasher, & Zacks, 2007）。本研究發現老年人抑制無關言語的整體過程與青年人不存在顯著差異，但是在抑制的三個子功能方面是否存在差異無法給出答案。與此同時，干擾程度不同的無關聲音也可能會對讀者產生不同的影響，干擾越大，抑制難度也就越大。那么老年人在抑制不同干擾程度的無關聲音時是否與青年人存在差異，仍需進一步檢驗。

5 結論

本研究發現，自然閱讀過程中呈現的有意義無關言語顯著干擾了讀者的信息獲取和語義整合過程，降低了讀者的篇章和詞匯加工效率，表現出顯著的無關言語效應。而且老年人受到的影響與青年人相同，這表明老年人在自然閱讀中抑制無關言語的語義信息干擾的能力與青年人相似。