視覺運動Simon效應(yīng)和認(rèn)知Simon效應(yīng)的影響因素及機(jī)制

王力 張櫟文 張明亮 陳安濤

摘要Simon效應(yīng)是指與反應(yīng)要求無關(guān)的刺激位置和反應(yīng)位置在同側(cè)時，個體反應(yīng)更快更準(zhǔn)確的現(xiàn)象。對于Simon效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制，大多數(shù)研究者認(rèn)為，在不同實驗情境中獲得的Simon效應(yīng)有共同的產(chǎn)生機(jī)制。但是，越來越多的證據(jù)顯示，在刺激形式、排列方式、刺激一反應(yīng)規(guī)則以及反應(yīng)方式等因素的影響下，存在兩種不同性質(zhì)的Simon效應(yīng)，即視覺運動Simon效應(yīng)和認(rèn)知Simon效應(yīng)。視覺運動Simon效應(yīng)源于刺激位置自動激活其同側(cè)反應(yīng)所產(chǎn)生的影響，認(rèn)知Simon效應(yīng)源于轉(zhuǎn)譯生成的編碼間的相互干擾，兩者分別與背側(cè)通路和腹側(cè)通路的加工有關(guān)。

關(guān)鍵詞Simon效應(yīng)；反應(yīng)時分布；單側(cè)化準(zhǔn)備電位；視覺運動Simon效應(yīng)；認(rèn)知Simon效應(yīng)

分類號B842

1引言

刺激反應(yīng)相容性(stimulus ResponseCompatibilitySRC)是影響人類動作控制和反應(yīng)選擇的重要因素之一，它由Fitts和Seeger于1953年首次提出。具體而言，當(dāng)對空間位置(左側(cè)或右側(cè))做空間反應(yīng)(按左鍵或右鍵)時，刺激位置和反應(yīng)位置在同側(cè)(左側(cè)按左鍵佑側(cè)按右鍵：一致條件)較之對側(cè)(左側(cè)按右鍵，右側(cè)按左鍵：不一致條件)反應(yīng)更快、正確率更高(e.g.，Proctor&Lu，1999；梁娟，金志成，2007)。此時，空間位置為靶刺激。1967年，Simon和Rudell發(fā)現(xiàn)一種特殊的刺激反應(yīng)相容性現(xiàn)象。當(dāng)個體對刺激的非空間特征(如，顏色、形狀等)做空間反應(yīng)(如，按左鍵或右鍵、口頭報告左或右)時，刺激呈現(xiàn)的空間位置對其操作成績(反應(yīng)時和正確率)有明顯影響，這種任務(wù)后來被命名為Simon任務(wù)(Hedge&Marsh，1975)。比如，在一個標(biāo)準(zhǔn)的Simon任務(wù)中(圖1)，要求被試對顏色做按鍵反應(yīng)(紅色按左鍵、綠色按右鍵)，同時忽略顏色呈現(xiàn)的空間位置。當(dāng)顏色塊隨機(jī)地呈現(xiàn)在屏幕的左側(cè)或右側(cè)時，被試的反應(yīng)受到顏色呈現(xiàn)位置的影響：當(dāng)顏色呈現(xiàn)的位置與其指代的反應(yīng)在同側(cè)(紅色在左側(cè)、綠色在右側(cè))時的操作成績，顯著地優(yōu)于顏色呈現(xiàn)的位置與其指代的反應(yīng)在對側(cè)(紅色在右側(cè)，綠色在左側(cè))時的操作成績。此時，空間位置為非靶刺激。刺激呈現(xiàn)的位置與其指代的反應(yīng)在同側(cè)時為一致條件(圖1左)，在對側(cè)時為不一致條件(圖1右)。一致條件下的反應(yīng)時通常短于不一致條件下的反應(yīng)時，后者減去前者所得反應(yīng)時之差即為Simon效應(yīng)。

從Simon效應(yīng)發(fā)現(xiàn)至今，研究者們發(fā)現(xiàn)當(dāng)操控刺激形式和呈現(xiàn)方式，比如，刺激形式為視覺或聽覺(e.g.，Roswarski&Proctor,2003)，，排列方式為水平或垂直(e.g.，Vallesi，Mapelli，Schiff''Amodio，&Umilta，2005；Wiegand&Wascher,2005)時，可以產(chǎn)生Simon效應(yīng)。此外，當(dāng)反應(yīng)方式不同時，比如，反應(yīng)為按鍵(e.g.，Ansorge&Wirer,2009)、口語報告(e.g.，Wfihr,2006)、單手移動(e.g.，Wiegand&Wascher,2007a)、雙手交叉按鍵(e.g.，Wallace，1971；Wascher,Schatz，Kuder,&Verleger，2001，)，也會出現(xiàn)Simon效應(yīng)。在Simon效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制的眾多理論解釋中，最具有代表性的為雙通道理論模型和反應(yīng)辨別假說。雙通道理論模型(Iani，Rubichi，Gherri，&Nicoletti，2009)認(rèn)為，Simon效應(yīng)源于受控(間接)通路和自動(直接)通路的相互影響。相關(guān)的刺激屬性(比如，顏色)在受控通路中通過短時聯(lián)結(jié)激活任務(wù)所要求的反應(yīng)，無關(guān)的刺激位置在自動通路中通過長時聯(lián)結(jié)自動激活其同側(cè)的反應(yīng)。如果這兩條通路中所激活的反應(yīng)一致，則反應(yīng)加快；如果不一致則產(chǎn)生沖突進(jìn)而延遲反應(yīng)。反應(yīng)辨別假說則認(rèn)為，Simon效應(yīng)主要源于工作記憶中表征刺激位置和表征反應(yīng)位置編碼間的交互作用(Ansorge&WUhr,2004；Wfihr&Ansorge，2007；Wtihr，Biebl，＆Ansorge，2008；Zhao，Chen，＆West，2010)。雖然這兩種理論對Simon效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制有不同觀點，但是在各自角度下，他們都認(rèn)為在不同實驗情境中獲得的Simon效應(yīng)有共同的產(chǎn)生機(jī)制。

然而，通過反應(yīng)時分布分析(Response TimeDistribution Analysis)和單側(cè)化準(zhǔn)備電位(Lateralized Readiness Potential，LRP)分析，近年來有研究(Wascher et al.，2001；Wiegand&Wascher,2005，2007a，2007b)發(fā)現(xiàn)在不同實驗操作中存在兩種不同性質(zhì)的Simon效應(yīng)。Wascher等人(2001)發(fā)現(xiàn)：視覺刺激的Simon任務(wù)，在雙手正常放置反應(yīng)條件下，Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而減小，且不一致條件會出現(xiàn)LRP的早期偏移；但雙手交叉反應(yīng)和聽覺刺激條件下，Simon效應(yīng)卻隨著反應(yīng)時延長逐漸增大，且不一致條件不會出現(xiàn)LRP的早期偏移。Wiegand和Wascher(2005)也證實了Simon效應(yīng)的不同外在表現(xiàn)，并在此基礎(chǔ)上正式提出兩種不同機(jī)制的Simon效應(yīng)。一種為視覺運動Simon效應(yīng)(Visuomotor Simon effect).是一種同側(cè)反應(yīng)視覺運動易化而產(chǎn)生的短暫Simon效應(yīng)，其會隨著反應(yīng)時延長而減小或消失，同時在不一致條件下會出現(xiàn)LRP的早期偏移。另一種為認(rèn)知Simon效應(yīng)(cognitive Simon effect)，源于表征刺激位置和表征反應(yīng)位置的認(rèn)知編碼在反應(yīng)選擇階段的相互干擾，其會隨著反應(yīng)時延長而保持穩(wěn)定甚至增大，并且在不一致條件下不會出現(xiàn)LRP的早期偏移。

2兩種Simort效應(yīng)的區(qū)分指標(biāo)

2.1反應(yīng)時分布分析

反應(yīng)時分布分析最早由Vincent于1912年使用，也被稱為Vincentizing(張德玄，周曉林，2007)，主要用來考察沖突效應(yīng)量如何隨著反應(yīng)速度的變化而變化，是探究Simon效應(yīng)潛在加工性質(zhì)的最常用方法(Pellicano，Lugli，Baroni，&Nicoletti，2009)。De Jong，Liang和Lauber(1994)最早用其評估Simon效應(yīng)的時間進(jìn)程，其具體方法如下：首先分別將每個被試的一致條件和不一致條件的反應(yīng)時數(shù)據(jù)由小到大進(jìn)行排列，并將其各自等分為五組，進(jìn)而求每組的均值；然后在同組中用不一致條件的均值減去一致條件的均值，即得到每組Simon效應(yīng)的大小。以各組的平均反應(yīng)時為橫坐標(biāo)，Simon效應(yīng)的大小為縱坐標(biāo)，可以作出Simon效應(yīng)的反應(yīng)時分布圖，即Delta圖(如)。在Delta圖上，可以很容易地觀察出Simon效應(yīng)隨著時間進(jìn)程如何變化。結(jié)合反應(yīng)時分布分析的結(jié)果，研究者認(rèn)為：視覺運動Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而逐漸減小甚至消失(如圖2A，水平Simon任務(wù))；而認(rèn)知Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長保持穩(wěn)定或逐漸增加(如圖2A，垂直Simon任務(wù)，視覺刺激在注視點上下位置隨機(jī)出現(xiàn)，要求被試根據(jù)刺激屬性按上鍵或下鍵)(Wascher et al.，2001；Wiegand&Wascher,2005，2007a，2007b)。此外，Wiegand和Wascher(2007a)強(qiáng)調(diào)視覺運動Simon效應(yīng)的Delta圖并不一定線性下降，由于自動激活需要相應(yīng)時間，Simon效應(yīng)也可能會隨著反應(yīng)時延長先增加后減小。比如，Delta圖為倒u曲線或者倒J型曲線，都可以看作視覺運動simon效應(yīng)?；仡櫼酝芯康姆磻?yīng)時分布結(jié)果，也可以發(fā)現(xiàn)存在這兩種不同性質(zhì)Simon效應(yīng)。De Jong等人(1994)實驗中所得Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而減小(Hommel，1994)，而Wascher等人(2001)發(fā)現(xiàn)當(dāng)刺激為聽覺刺激或者雙手交叉反應(yīng)時，Simon效應(yīng)會隨著反應(yīng)時延長而增大。

2.2單側(cè)化準(zhǔn)備電位

選擇性運動激活事件相關(guān)電位(ERPs，Event-related brain potentials)的新測量指標(biāo)——單側(cè)化準(zhǔn)備電位(LRP)(Gratton，Coles，Sirevaag，Efiksen，&Donchin，1 988)——為Simon效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)制的研究打開了窗口。LRP成分體現(xiàn)了反應(yīng)手對側(cè)運動皮層的激活，在外顯反應(yīng)的前幾百毫秒，反應(yīng)手對側(cè)運動皮層相對于同側(cè)運動皮層會出現(xiàn)較大的負(fù)波，主要反映了對與反應(yīng)手同側(cè)刺激反應(yīng)的早期準(zhǔn)備(見圖2B)(Praamstra，2007；陳立翰，2008)。采用LRP來研究Simon效應(yīng)主要是受雙通道理論模型中自動激活觀點的啟發(fā)(Leuthold，2010)。該觀點認(rèn)為，無論刺激呈現(xiàn)的位置與反應(yīng)位置是否一致，刺激位置都會自動激活其同側(cè)的反應(yīng)，使運動皮層做出反應(yīng)的早期準(zhǔn)備。因此，當(dāng)刺激位置與反應(yīng)位置不一致時會出現(xiàn)不正確的反應(yīng)激活，即LRP的早期偏移。在標(biāo)準(zhǔn)Simon任務(wù)不一致條件下，刺激呈現(xiàn)后170 ms到200 ms之間，會出現(xiàn)依賴于刺激位置的LRP的早期負(fù)性偏移，之后出現(xiàn)依賴于任務(wù)所要求反應(yīng)的LRP正性偏移，進(jìn)而形成Gr~ton凹陷(Gratton-dip)(如圖2C，水平Simon任務(wù))；然而，在有些情況下(比如，刺激反應(yīng)垂直排列，雙手交叉反應(yīng)等)，Simon任務(wù)的不一致條件卻不會出現(xiàn)LRP的早期偏移(Vallesi etal.，2005；Wascher et al.，2001；Wiegand&Wascher,2005)。因此，LRP是否出現(xiàn)早期偏移也是區(qū)分Simon效應(yīng)性質(zhì)的指標(biāo)：視覺運動Simon效應(yīng)在不一致的條件下會出現(xiàn)LRP的早期偏移(如圖2c，水平Simmi任務(wù))，而認(rèn)知Simon效應(yīng)在不一致條件下并不會出現(xiàn)LRP的早期偏移(如圖2C，垂直Simon任務(wù))(Wascher et al.，2001；Wiegand&Wascher,2005，2007a，2007b)。3影響Simon效應(yīng)性質(zhì)的因素

許多研究都發(fā)現(xiàn)存在兩種不同性質(zhì)的Simon效應(yīng)，通過對比分析這些研究，我們嘗試從以下四個方面來分析影響Simon效應(yīng)性質(zhì)的因素。

3.1刺激形式

Simon任務(wù)的刺激都有兩個維度：相關(guān)維度和傳遞空間信息的無關(guān)維度。相關(guān)維度指定了所要求的空間反應(yīng)；無關(guān)維度傳遞的空間信息影響所要求的空間反應(yīng)。在Simon任務(wù)中會有不同形式的刺激，有些相關(guān)維度在不同的感覺通道加工(比如，聽覺刺激和視覺刺激)，有些無關(guān)維度傳遞空間信息的方式不同(比如，物理位置，箭頭，位置詞)。Wascher等人(2001)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水平方向Simon任務(wù)的刺激為視覺形態(tài)時，產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)；當(dāng)刺激為聽覺形態(tài)時，則產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)。在視覺Simon任務(wù)中，刺激位置快速地自動激活其同側(cè)反應(yīng)，而任務(wù)要求的反應(yīng)需要一定時間才能完成加工。因此，在任務(wù)所要求反應(yīng)執(zhí)行之前，自動激活的反應(yīng)就會隨著時間延長而消失，從而對所要求反應(yīng)的影響也就逐漸減小，所以Simon效應(yīng)會隨著反應(yīng)時延長而減小。然而，在聽覺Simon任務(wù)中(如，聲音刺激在左耳或右耳隨機(jī)出現(xiàn)，要求被試根據(jù)音調(diào)的高低按左鍵或右鍵)，刺激位置和反應(yīng)均需要一定時間才能形成認(rèn)知編碼，時間越長編碼間的干擾越大，因此Simon效應(yīng)會隨著反應(yīng)時延長而增大。Pellicano等人(2009)采用傳統(tǒng)信號(箭頭和位置詞)作為刺激，來觀察該類Simon效應(yīng)的時間進(jìn)程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)箭頭作為刺激時，所產(chǎn)生的Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時變化保持穩(wěn)定；而當(dāng)以位置詞作為刺激時，所產(chǎn)生的Simon效應(yīng)則隨著反應(yīng)時延長而增大(Proctor,Yamaguchi，Zhang，&Vu，2009)。兩組反應(yīng)時分布之所以不同，是因為箭頭傳遞的空間信息的認(rèn)知編碼的形成較快速且持續(xù)時間長，能在較短時間內(nèi)影響任務(wù)所要求的反應(yīng)；而位置詞傳遞的空間信息的認(rèn)知編碼需要較長時間才能形成，隨著反應(yīng)時延長其影響就越大。但是，這兩種刺激所產(chǎn)生的Simon效應(yīng)都是源于認(rèn)知編碼間的干擾，其本質(zhì)屬于認(rèn)知Simon效應(yīng)。Schankin，Valle-Inclfin和Hackley(2010)將刺激隨機(jī)呈現(xiàn)在左眼或者右眼，同時控制刺激在單眼中的位置(如，注視點的左側(cè)或者右側(cè))。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，標(biāo)準(zhǔn)Simon效應(yīng)(即在單眼中刺激呈現(xiàn)的位置與反應(yīng)位置同側(cè)比異側(cè)反應(yīng)更快的現(xiàn)象)和單眼Simon效應(yīng)(即接收刺激的眼睛與反應(yīng)位置同側(cè)較不同側(cè)反應(yīng)更快的現(xiàn)象)是不同的：標(biāo)準(zhǔn)Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而減小，且在不一致條件下出現(xiàn)LRP的早期偏移，即視覺運動Simon效應(yīng)；而單眼Simon效應(yīng)卻基本穩(wěn)定，且在不一致條件下不會出現(xiàn)LRP的早期偏移，即認(rèn)知Simon效應(yīng)。前者刺激位置的激活十分短暫，后者單眼的位置對反應(yīng)的影響時間相對較長。

3.2排列方式

在Simon任務(wù)中，視覺刺激的不同排列方式也會形成不同性質(zhì)的Simon效應(yīng)，其典型代表為水平方向Simon效應(yīng)和垂直方向Simon效應(yīng)，兩者分別屬于視覺運動Simon效應(yīng)和認(rèn)知Simon效應(yīng)。Wiegand和Wascher(2005)研究發(fā)現(xiàn)，實驗一中當(dāng)刺激位置只與反應(yīng)手的空間生理結(jié)構(gòu)位置匹配時，Simon效應(yīng)會隨著反應(yīng)時延長而減小，并且會出現(xiàn)LRP的早期偏移；實驗二中當(dāng)刺激的水平維度和垂直維度混合時，水平方向Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而減小且出現(xiàn)LRP的早期偏移，而垂直方向Simon效應(yīng)卻隨著反應(yīng)時延長而增大且不會出現(xiàn)LRP的早期偏移(Buetti&Kerzel，2008；Vallesi et al.，2005；Wtihr，2006)。水平方向和垂直方向Simon效應(yīng)的不同表現(xiàn)主要由于兩者產(chǎn)生機(jī)制的不同：水平方向Simon效應(yīng)主要源于刺激位置自動激活其同側(cè)的反應(yīng)，這個過程快速且短暫，因此反應(yīng)越快沖突越大；而垂直方向Simon效應(yīng)源于表征刺激位置和表征反應(yīng)位置編碼間的相互干擾，由于編碼的形成需要一定時間才能建立，因此反應(yīng)越慢沖突越大。由上可推，同樣的反應(yīng)執(zhí)行時間會對兩者有不同的影響。Wiegand和Wascher(2005)實驗三給予反應(yīng)時間壓力和實驗四延長刺激一反應(yīng)時間，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時間越長則垂直方向Simon效應(yīng)就越大，刺激一反應(yīng)時間越長則水平方向Simon效應(yīng)就減小。同樣，Vallesi和Umilta(2009)通過實驗設(shè)置來延遲反應(yīng)選擇、反應(yīng)執(zhí)行和刺激鑒別的過程，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時間的延遲使水平Simon效應(yīng)減小，卻對垂直Simon效應(yīng)沒有影響。

此外，其他的實驗操作也很好地證明了水平方向和垂直方向Simon效應(yīng)性質(zhì)的不同。Vu(2007)采用練習(xí)遷移范式，發(fā)現(xiàn)位置到反應(yīng)的不一致練習(xí)僅有72個試次就足以使水平方向Simon效應(yīng)發(fā)生反轉(zhuǎn)，而在完成600個試次時才可以使垂直方向Simon效應(yīng)消失。Wtihr和Biebl(2011)讓被試在執(zhí)行水平和垂直Simon任務(wù)同時完成工作記憶負(fù)荷任務(wù)，發(fā)現(xiàn)水平方向Simon效應(yīng)依賴于空間工作記憶，而垂直方向Simon效應(yīng)則依賴于語義工作記憶。

3.3刺激一反應(yīng)規(guī)則

一般情況下，當(dāng)實驗任務(wù)為固定的刺激一反應(yīng)規(guī)則(比如，紅色按左鍵，綠色按右鍵)時，所產(chǎn)生Simon效應(yīng)的性質(zhì)就由刺激形式、排列方式共同決定。然而，當(dāng)刺激一反應(yīng)規(guī)則隨機(jī)變化(比如，規(guī)則1：紅色按左鍵，綠色按右鍵；規(guī)則2：紅色按右鍵，綠色按左鍵)時，刺激形式和排列方式就不再起決定作用，只會產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)。Wiegand和Wascher(2007b)實驗中的刺激反應(yīng)垂直排列(垂直Simon任務(wù))，并且有刺激一反應(yīng)規(guī)則固定和隨機(jī)變化兩種情況，每個試次的刺激一反應(yīng)規(guī)則取決于刺激出現(xiàn)之前的線索提示。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刺激一反應(yīng)規(guī)則固定時，垂直Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而增大，即產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)。但是，當(dāng)刺激一反應(yīng)規(guī)則隨機(jī)變化時，垂直Simon效應(yīng)卻隨著反應(yīng)時延長而逐漸減小，即獲得視覺運動Simon效應(yīng)(e.g.，Valle-Inclan in&Redondo，1998)。同樣，Wiegand和Wascher(2007a)進(jìn)一步實驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)對水平方向的刺激采用同一只手的兩個手指反應(yīng)時，刺激一反應(yīng)規(guī)則固定產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)，而規(guī)則隨機(jī)變化卻產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)。這些研究都發(fā)現(xiàn)，當(dāng)刺激一反應(yīng)規(guī)則隨機(jī)變化時，先前規(guī)則固定時獲得認(rèn)知Simon效應(yīng)的Simon任務(wù)卻產(chǎn)生了視覺運動Simon效應(yīng)。

3.4反應(yīng)方式

同刺激一反應(yīng)規(guī)則的影響一樣，反應(yīng)方式對Simon效應(yīng)的性質(zhì)也有決定性的作用。Wascher等人(2001)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)視覺刺激水平呈現(xiàn)且反應(yīng)為水平的左右按鍵時，刺激位置的編碼與反應(yīng)的生理解剖結(jié)構(gòu)編碼一致，刺激位置能自動激活其同側(cè)反應(yīng)，產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)；而當(dāng)雙手交叉反應(yīng)時，刺激位置與反應(yīng)位置的生理解剖編碼相反，需要以認(rèn)知編碼來表征反應(yīng)，只能產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)。同樣，同一只手的兩個手指反應(yīng)時，其生理解剖結(jié)構(gòu)編碼與刺激位置編碼也不一致。Wiegand和Wascher(2007a)對標(biāo)準(zhǔn)Simon任務(wù)采用同一只手的兩個手指反應(yīng)時產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)；而反應(yīng)方式為單手的食指移動時，只能以運動參數(shù)來表征反應(yīng)，從而產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)。這是由于刺激位置能自動激活以運動參數(shù)表征的反應(yīng)。與此類似，Lehle，Cohen，Sangals，Sommer和Stfirmer(2011)發(fā)現(xiàn)當(dāng)反應(yīng)為單手上下移動按鍵時，垂直方向上單側(cè)呈現(xiàn)的刺激也會出現(xiàn)LRP的早期偏移。Buhlmann，Umilt和Wascher(2007)實驗發(fā)現(xiàn)，在標(biāo)準(zhǔn)Simon任務(wù)中，當(dāng)反應(yīng)為雙手食指按鍵時產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)，而當(dāng)反應(yīng)為雙手拿木棒分別按對側(cè)鍵(位于食指按鍵下層)時則產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)。但是，當(dāng)一只手正常按鍵一只手拿木棒按對側(cè)鍵時，反應(yīng)目標(biāo)沒有空間維度之分，被試只能根據(jù)空間生理解剖映射來反應(yīng)。此時，無論是食指按鍵還是木棒按鍵都產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)，只有當(dāng)生理結(jié)構(gòu)與反應(yīng)目標(biāo)的空間維度混合時才會產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)。

綜上分析，刺激形式、排列方式、刺激一反應(yīng)規(guī)則及反應(yīng)方式都會影響Simon效應(yīng)的性質(zhì)。但這些因素卻有不同的影響等級，刺激一反應(yīng)規(guī)則和反應(yīng)方式對Simon效應(yīng)的性質(zhì)具有優(yōu)先決定性，而刺激形態(tài)和呈現(xiàn)方式的影響依賴于特定的刺激一反應(yīng)規(guī)則和反應(yīng)方式。在信息加工過程中，這四種因素基本通過兩種途徑來發(fā)揮影響：刺激形式和排列方式?jīng)Q定刺激編碼方式，而刺激一反應(yīng)規(guī)則和反應(yīng)方式?jīng)Q定反應(yīng)表征。這進(jìn)一步說明反應(yīng)表征方式對Simon效應(yīng)性質(zhì)有著關(guān)鍵作用。然而，后三種影響因素的探討主要集中在視覺形態(tài)的Simon任務(wù)中，聽覺形態(tài)、觸覺形態(tài)的Simon任務(wù)是否仍具有普遍性卻鮮有探索。此外，上述因素均屬于客觀因素，至于主觀因素如期望、情緒、動機(jī)等能否影響Simon效應(yīng)的性質(zhì)，仍需要進(jìn)一步探究。至于刺激形式、排列方式、刺激一反應(yīng)規(guī)則和反應(yīng)方式如何影響Simon效應(yīng)的性質(zhì)，我們將結(jié)合不同性質(zhì)Simon效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)一步介紹。

4不同性質(zhì)Simoll效應(yīng)的認(rèn)知機(jī)制

近年來，Simon效應(yīng)存在兩種不同機(jī)制的觀點越來越受到認(rèn)可(Buetti＆Kerzel，2009；Castel，Balota，Hutchison，&Logan，2007；Proctor et al.，2011；Treccani，Milanese，&Umilta，2010)。這兩種不同產(chǎn)生機(jī)制圍繞兩種基本觀點展開：(i)自動激活理論(Kornblum，Hasbroucq，＆Osman，1990；Simon＆Small，1969)認(rèn)為，與反應(yīng)無關(guān)的表征刺激空間位置的編碼會自動激活其同側(cè)反應(yīng)。如果自動激活的反應(yīng)與任務(wù)要求的反應(yīng)一致，則會加快反應(yīng)選擇；如果兩者不一致，自動激活的反應(yīng)則干擾任務(wù)所要求的反應(yīng)，導(dǎo)致反應(yīng)時延長、錯誤增加。雙通道理論模型是自動激活理論的典型代表。(ii)轉(zhuǎn)譯理論(Hasbroucq&Guiard，1991；Hedge＆Marsh，1975；Wallace，1971)認(rèn)為，Simon效應(yīng)的產(chǎn)生是由于刺激和反應(yīng)位置通過認(rèn)知編碼(如，左或右)方式表征，并在反應(yīng)選擇階段進(jìn)行匹配。如果兩個編碼一致，則反應(yīng)加速、錯誤減少：如果兩個編碼不一致，則反應(yīng)減慢、錯誤增加。反應(yīng)辨別假說在轉(zhuǎn)譯理論上發(fā)展完善起來。以此為基礎(chǔ)，結(jié)合不同實驗操作對Simon效應(yīng)的影響，兩種不同Simon效應(yīng)的內(nèi)在加工機(jī)制逐漸發(fā)展起來。核心觀點的形成主要是受刺激形態(tài)和呈現(xiàn)方式兩種因素的啟發(fā)，而補(bǔ)充觀點的形成主要歸于對刺激一反應(yīng)規(guī)則和反應(yīng)方式兩因素影響的思考。

4.1核心觀點

Wascher等人(2001)認(rèn)為，視覺運動Simon效應(yīng)之所以會隨著反應(yīng)時延長而減小，是因為刺激位置自動且快速激活的反應(yīng)會隨著時間延長消退或者被抑制，LRP的早期偏移直接證明這一點。但是，感覺運動激活的啟動加工有一些先決條件：激活是視覺的一個特性，所要求的運動必須與生理解剖結(jié)構(gòu)匹配。在日常生活中，視覺系統(tǒng)對行為有重要的指導(dǎo)作用，比如，抓握需要對目標(biāo)精確的定位和反應(yīng)手的運動監(jiān)測，日常生活中的長期練習(xí)使視覺系統(tǒng)與運動系統(tǒng)建立較強(qiáng)的聯(lián)結(jié)，而聽覺系統(tǒng)與行為聯(lián)結(jié)之間則缺乏相應(yīng)的練習(xí)。進(jìn)而，在較自然的狀態(tài)下，只有視覺刺激才會發(fā)生感覺運動激活。除了刺激形式的影響外，排列方式所要求的加工方式也決定了Simon效應(yīng)的性質(zhì)，如先前所述的水平Simon效應(yīng)和垂直Simon效應(yīng)?；谧詣蛹せ罾碚摵娃D(zhuǎn)譯理論，Wiegand和Wascher(2005)對兩種不同機(jī)制的Simon效應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)解釋。視覺運動Simon效應(yīng)是一種同側(cè)反應(yīng)視覺運動易化所產(chǎn)生的短暫Simon效應(yīng)。當(dāng)刺激位置和空間反應(yīng)的生理解剖結(jié)構(gòu)匹配時，刺激位置會自動激活其同側(cè)反應(yīng)。如果激活的反應(yīng)和任務(wù)要求的反應(yīng)一致則易化反應(yīng)；兩者不一致時在行為上會延遲正確反應(yīng)的執(zhí)行，并且可以觀察到LRP的早期偏移。但是，自動激活快速且短暫，會隨著時間延長消失或者被抑制，從而對任務(wù)要求的反應(yīng)影響也就逐漸減小，因此視覺運動Simon效應(yīng)會隨著反應(yīng)時延長而逐漸減小。認(rèn)知Simon效應(yīng)是一種轉(zhuǎn)譯生成的認(rèn)知編碼間的相互干擾所產(chǎn)生的累積Simon效應(yīng)，刺激位置和反應(yīng)位置首先會被轉(zhuǎn)譯成以相對位置來表征的認(rèn)知編碼，如果兩個編碼不一致則會產(chǎn)生沖突進(jìn)而延遲反應(yīng)，這使得不一致條件不會出現(xiàn)LRP的早期偏移。但是，由于刺激位置和反應(yīng)位置轉(zhuǎn)譯成認(rèn)知編碼的過程需要一定時間的積累，時間越長則沖突越大，因此認(rèn)知Simon效應(yīng)會隨著反應(yīng)時的延長而保持穩(wěn)定甚至增大。

4.2補(bǔ)充觀點

在Simon任務(wù)中，即使刺激位置缺少相應(yīng)的空間生理映射(如，刺激反應(yīng)垂直呈現(xiàn))，某些情況下也會產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)。比如，刺激一反應(yīng)規(guī)則變化時，垂直方向Simon任務(wù)會產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)(Wiegand&Wascher，2007a，2007b)。研究者認(rèn)為變化的反應(yīng)規(guī)則打破了單一的刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)，由刺激編碼轉(zhuǎn)譯至反應(yīng)編碼的策略就行不通。此時，刺激特征編碼和反應(yīng)位置編碼的聯(lián)結(jié)、反應(yīng)位置編碼和執(zhí)行反應(yīng)的空間解剖結(jié)構(gòu)編碼的聯(lián)結(jié)需要重新建立，尤其后兩者的聯(lián)結(jié)特別重要。這種聯(lián)結(jié)只能通過反應(yīng)位置和執(zhí)行反應(yīng)的空間生理解剖結(jié)構(gòu)的共同空間特征(如，自我相對的空間位置)來表征反應(yīng)，就會與刺激的空間位置的表征重疊，進(jìn)而刺激的空間位置自動啟動其同側(cè)的反應(yīng)，產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)。Wiegand和Wascher(2007a)的實驗結(jié)果說明，視覺運動Simon效應(yīng)不僅與刺激位置和反應(yīng)接收器間(如，手)的映射關(guān)系和刺激一反應(yīng)規(guī)則的變化有關(guān)，還與運動參數(shù)的表征有關(guān)。比如，當(dāng)Simon任務(wù)的反應(yīng)方式為單手移動時，可以觀察到垂直方向上單側(cè)呈現(xiàn)的刺激也會出現(xiàn)LRP的早期偏移(Lehle et al.，2011；Valle-Inclan&Redondo，1998)。在這種情況下，為了啟動反應(yīng)，反應(yīng)鍵相對位置的認(rèn)知編碼會被轉(zhuǎn)換成能被運動系統(tǒng)識別的編碼，而這種編碼可以是接收器生理狀態(tài)(即生理解剖結(jié)構(gòu)編碼)的表征，也可由運動參數(shù)來定義。當(dāng)由運動參數(shù)來表征時，刺激位置能自動激活其同側(cè)反應(yīng)，從而產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)。此外，當(dāng)目標(biāo)刺激編碼與生理解剖結(jié)構(gòu)編碼相干擾或者差異較大時，認(rèn)知編碼就會占優(yōu)勢(Buhlmann et al.，2007)。同樣，當(dāng)反應(yīng)在空間表征和行為之間涉及較復(fù)雜的映射關(guān)系時，比簡單的按鍵反應(yīng)更可能誘發(fā)認(rèn)知Simon效應(yīng)(e.g.，Bub&Masson，2010)。

在核心觀點中，自動激活的概念(Logan，1988)說明視覺運動Simon效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)制并不會涉及工作記憶的加工。然而，有研究(Wihr&Biebl，2011；Zhao et al.，2010)發(fā)現(xiàn)工作記憶負(fù)荷會影響標(biāo)準(zhǔn)的Simon效應(yīng)。這就產(chǎn)生了問題，兩種不同機(jī)制的simon效應(yīng)到底是由于加工方式的不同，還是由于刺激加工過程中最基本的表征方式的不l司?Bernier和Graffon(2010)發(fā)現(xiàn)大腦皮層的同一區(qū)域可采用以注視點為中心或以身體為中心兩種方式來表征刺激的位置，前者依賴于視覺系統(tǒng)提供的位置，而后者依賴于身體在空間的位置。那么是否以注視點為中心則產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)，而以身體為中心則產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)?核心觀點在一定程度上能解釋刺激形式和排列方式所決定的Simon效應(yīng)的性質(zhì)，卻沒有說明刺激一反應(yīng)規(guī)則變化和某些反應(yīng)方式(如，單手移動)時產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)的原因。與核心觀點不同，補(bǔ)充觀點更加強(qiáng)調(diào)反應(yīng)表征對Simon效應(yīng)性質(zhì)的影響(Wiihr et al.，2008，)，并且說明了反應(yīng)規(guī)則的變化和反應(yīng)方式(如，單手移動)產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)的具體加工機(jī)制。然而，反應(yīng)方式這一因素的影響機(jī)制仍需要進(jìn)一步探索。反應(yīng)的執(zhí)行最終完成需要兩步表征：對反應(yīng)位置的表征(反應(yīng)位置編碼)和對執(zhí)行反應(yīng)手的空間表征(反應(yīng)的空間解剖結(jié)構(gòu)編碼)。不同的反應(yīng)方式對這兩者會有不同的影響，比如雙手交叉會影響反應(yīng)的空間解剖結(jié)構(gòu)編碼，雙手拿木棒分別按對側(cè)鍵反應(yīng)會影響反應(yīng)位置編碼。因此，未來研究需要重視這兩種不同表征與Simon效應(yīng)性質(zhì)的具體關(guān)系。

5不同性質(zhì)SimOll效應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制

在上述認(rèn)知機(jī)制的基礎(chǔ)上，Buhlmann等人(2007)進(jìn)一步分析了兩種效應(yīng)的深層加工，并說明了可能的神經(jīng)機(jī)制。他們認(rèn)為：認(rèn)知Simon效應(yīng)主要以行為目標(biāo)為導(dǎo)向，依賴于目標(biāo)的譯碼，是高水平的加工，發(fā)生在反應(yīng)選擇階段，可能與腹側(cè)通路(ventral stream)的加工有關(guān)系；而視覺運動Simon效應(yīng)則不同，是低水平的加工，與背側(cè)通路(dorsal stream)加工有關(guān)。腹側(cè)通路為“what通路”，將客體信息從早期的視覺皮層區(qū)域(vc)傳遞至顳下皮層(inferotemporal cortex)，連接視覺信息來支持發(fā)生在下游區(qū)域的高水平的認(rèn)知加工(比如，客體再認(rèn)、將被執(zhí)行的反應(yīng)的決定、高水平的認(rèn)知推理)；背側(cè)通路為"where通路”，將客體在視野中位置的信息從視覺皮層傳遞到頂葉皮層(posterparietal codex)，支持直接連接在通路末端的運動皮層執(zhí)行的行為表現(xiàn)(比如，客體位置、形狀的鑒別，視覺引導(dǎo)行為所需的感覺運動變化的執(zhí)行)(Milner&Goodale，2008；Ungeleider&Mishkin，1982)。但是，腹側(cè)通路上知覺信息的認(rèn)知表征相對較慢，而背側(cè)通路上視覺運動控制的加工快速、短暫(Buhlmann et al.，2007)。這也就決定了在不同的Simon任務(wù)中，需要時間累積認(rèn)知編碼的表征和短暫視覺運動的激活。前者使Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而逐漸增大，即認(rèn)知Simon效應(yīng)；而后者使Simon效應(yīng)隨著反應(yīng)時延長而逐漸減小，即視覺運動Simon效應(yīng)。

盡管腹側(cè)和背側(cè)通路相對來說是分離的，但是它們的分離并不完全(caligiore，Borghi，Parisi.&Baldassarre，2010；張航，傅小蘭，2005)，兩條通路的信息加工可以部分整合，主要在視覺運動信息流晚期的前階段和高級視覺加工階段，還有頂葉皮層。但是，既定任務(wù)的反應(yīng)時間決定了兩條通路的影響程度，在這種情況下加工通道甚至該通道的機(jī)能都可能發(fā)生改變(Buhlmann et al.2007)。比如，當(dāng)雙手交叉反應(yīng)時，雙手正常反應(yīng)能產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)的任務(wù)卻產(chǎn)生了認(rèn)知Simon效應(yīng)。因此，當(dāng)背側(cè)通路加工占主導(dǎo)作用時可能產(chǎn)生視覺運動Simon效應(yīng)，當(dāng)腹側(cè)通路加工起主導(dǎo)作用更可能產(chǎn)生認(rèn)知Simon效應(yīng)。Forstmann，van den Wildenberg和Ridderinkhof(2008)的研究在一定程度上說明了背側(cè)通路在視覺運動Simon效應(yīng)中的作用，他們將標(biāo)準(zhǔn)水平方向Simon任務(wù)的腦功能成像在不同反應(yīng)速度下進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與刺激位置同側(cè)的不正確反應(yīng)在快速反應(yīng)下前輔助運動皮層(pre-SMA)激活更強(qiáng)。

然而，兩條通路與兩種Simon效應(yīng)的關(guān)系尚缺乏充分的研究證據(jù)，所以神經(jīng)機(jī)制方面將會是未來的研究重點。由于Simon任務(wù)的加工過程較為快速，僅借助于高空間分辨率的功能性核磁共振(fMRI)技術(shù)，難以分離具體的神經(jīng)通路。將高時間分辨率的事件相關(guān)電位技術(shù)(ERP)和fMRI技術(shù)相結(jié)合，有可能找出兩種不同機(jī)制Simon效應(yīng)的神經(jīng)通路。鑒于此，我們可以在不同時間進(jìn)程下，對比分析兩種典型的Simon任務(wù)(比如，水平方向Simon任務(wù)和垂直方向Simon任務(wù))的腦功能成像，構(gòu)建其信息加工的連接通路，探究沖突產(chǎn)生及沖突解決神經(jīng)機(jī)制，及其與腹側(cè)通路和背側(cè)通路的具體關(guān)系。此外，除了典型的排列方式產(chǎn)生不同性質(zhì)Simon效應(yīng)外，我們還可以比較刺激一反應(yīng)規(guī)則變化和反應(yīng)方式(如，水平刺激雙手反應(yīng)和垂直刺激單手移動)產(chǎn)生的Simon效應(yīng)的神經(jīng)通路的異同。

6問題與展望

綜合分析兩種機(jī)制的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)，不同性質(zhì)Simon效應(yīng)的產(chǎn)生是由具體實驗情境或操作所需的加工機(jī)制來決定。然而，兩種Simon效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)主要源于對所得數(shù)據(jù)的反應(yīng)時分布分析和LRP數(shù)據(jù)的分析。近來研究者懷疑，水平和垂直方向Simon任務(wù)的LRP可能會受到不同的旁-側(cè)事件相關(guān)電位的影響(L ERP)(Leuthold，2011；Praamstra，2007)。水平方向的LRP會受到來自運動皮層的刺激相關(guān)反應(yīng)激活成分的污染，而垂直方向的LRP卻不會。但是，在實驗中要得到純凈的LRP成分卻十分困難。為了避免水平方向上刺激單側(cè)呈現(xiàn)所激活的與感覺屬性相關(guān)的N1成分，Wiegand和Wascher(2005)的實驗中將刺激雙側(cè)呈現(xiàn)，但是，在200，300ms時間窗口內(nèi)，雙側(cè)呈現(xiàn)的刺激除了會誘發(fā)與目標(biāo)刺激選擇有關(guān)的不對稱N2pc成分外，還會誘發(fā)與刺激反應(yīng)聯(lián)結(jié)和反應(yīng)相關(guān)的不對稱的N2cc成分；垂直方向的刺激誘發(fā)的N2pc成分在左右半球激活程度一樣，并不會出現(xiàn)偏移，而N2cc成分會有很大部分不可見(Praamstra，2007)。在這種情況下，無論是單側(cè)呈現(xiàn)的刺激，還是雙側(cè)呈現(xiàn)的刺激，都會使水平方向和垂直方向上的LRP不具有可比性。此種情況下，LRP成分是否具有劃分Simon效應(yīng)性質(zhì)的效力仍值得探討。此外，由于兩種不同機(jī)制Simon效應(yīng)的研究還處于發(fā)展階段，有很多問題需要思考和探索，具體需要從以下兩個方面展開：

6.1擴(kuò)大研究范圍

該領(lǐng)域的現(xiàn)有研究主要通過操控視覺形態(tài)Simon任務(wù)的排列方式、刺激一反應(yīng)規(guī)則或反應(yīng)方式(e.g.，Wiegand&Wascher,2007a，2007b)來觀察Simon效應(yīng)，對其他形態(tài)Simon任務(wù)的研究卻鮮有涉及。因此，為了探索這兩種不同機(jī)制的劃分是否具有普遍性，應(yīng)該進(jìn)一步擴(kuò)寬Simon效應(yīng)的研究領(lǐng)域。就聽覺刺激來說，當(dāng)垂直呈現(xiàn)、反應(yīng)規(guī)則隨機(jī)變化或者單手移動反應(yīng)時，Simon效應(yīng)的性質(zhì)如何?就排列方式來說，除了水平方向和垂直方向Simon效應(yīng)外，國外研究還發(fā)現(xiàn)一種直交的Simon效應(yīng)(Orthogonal Simon effect，)，即當(dāng)對垂直方向的刺激進(jìn)行水平反應(yīng)時可以觀察到上一右／下一左的反應(yīng)優(yōu)勢(Bae，Cho，＆Proctor，2009)。比如，紅綠色塊隨機(jī)出現(xiàn)在注視點的上方或下方，要求紅色按左鍵，綠色按右鍵，當(dāng)紅色出現(xiàn)在注視點下方和綠色出現(xiàn)在注視點上方時，反應(yīng)較快。但是，目前還沒有研究來說明，直交Simon效應(yīng)是屬于視覺運動Simon效應(yīng)還是屬于認(rèn)知Simon效應(yīng)，或者兩者都不是，這都需要進(jìn)一步研究。

6.2擴(kuò)展應(yīng)用研究

Simon效應(yīng)的理論研究有利于人類理解信息加工規(guī)律，同時其對實踐應(yīng)用也有重大意義。工程心理學(xué)首先將這一規(guī)律運用到人機(jī)交互系統(tǒng)的設(shè)計中，使信號的呈現(xiàn)位置與反應(yīng)安排盡可能一致，以提高工作效率并且減少錯誤。不同性質(zhì)的Simon效應(yīng)提示，對不同的任務(wù)情境應(yīng)該有不同的操作安排、不同的反應(yīng)策略。比如，雙手作業(yè)時，當(dāng)信號和反應(yīng)裝置水平呈現(xiàn)時，反應(yīng)速度應(yīng)該放慢；當(dāng)信號和反應(yīng)裝置應(yīng)垂直排列時，反應(yīng)速度可以稍微加快。在不同情境中，不同反應(yīng)安排、不同控制要點可以使我們行為更有效率、更少出錯。然而，這兩種不同的效應(yīng)是在標(biāo)準(zhǔn)實驗室研究中得到的，在真實復(fù)雜的自然情景中是否還有明顯的不同，仍需要進(jìn)一步驗證。