軀體運動促進空間更新的環(huán)境依賴效應(yīng)*

(1西南科技大學(xué)法學(xué)院應(yīng)用心理學(xué)系;2四川綿陽未成年人心理成長指導(dǎo)與研究中心,綿陽 621010)

1 引言

當(dāng)個體進入新環(huán)境時,出于生存和發(fā)展的需要會試圖記住其所處的空間環(huán)境,以便在之后的生活中提取出有關(guān)這個空間環(huán)境的表征信息指引自己到達(dá)目的地。比如,當(dāng)你來到新校園,會自然地記住學(xué)校大門、圖書館、教學(xué)樓、辦公樓、宿舍等關(guān)鍵建筑物的地理位置。這個對地理空間信息進行編碼、加工、存儲并在之后根據(jù)需要進行提取的過程就是空間記憶過程。而對于生存在三維空間的人類來說,每天不僅要進行空間記憶,還要進行空間更新?？臻g更新,指個體在運動時對周圍物體相對于自己身體位置和朝向的自動化更新過程(肖承麗,劉傳軍,2014)。比如,當(dāng)你從學(xué)校大門徑直走到圖書館,你會自然地知道學(xué)校大門位于你身后的方向。但是,倘若你身處其他地方,被問及“若你站在圖書館門口并面對著圖書館,請問學(xué)校大門在哪里”時,你則需要首先提取出有關(guān)圖書館和學(xué)校大門的位置關(guān)系表征,然后再更新出學(xué)校大門所在方位。

當(dāng)前學(xué)界多以雙系統(tǒng)加工理論來解釋空間行為規(guī)律。該理論認(rèn)為,人的大腦存在兩個空間信息處理的表征系統(tǒng)：在線空間表征系統(tǒng)與離線空間表征系統(tǒng)。大多數(shù)研究者認(rèn)為空間更新是基于在線空間表征系統(tǒng)的自動化加工過程。在這個系統(tǒng)中,個體時刻表征著周圍環(huán)境中各個物體的當(dāng)前空間位置,并在個體運動時不斷計算和更新周圍物體的空間表征(Avraamides&Kelly,2008;Burgess,2006;Mou,Fan,McNamara,& Owen,2008;Waller,2006)。部分研究者將這種表征信息稱為空間工作記憶(spatial working memory)(Bahner et al.,2014;Won&Jiang,2014;張增強等,2008)。而離線空間表征系統(tǒng)則存儲著人所經(jīng)驗過的所有空間信息,供在線的空間表征系統(tǒng)調(diào)用(Wang,2003)。因此,也有研究者將離線的空間表征稱為長時空間記憶(Solntseva,Storozheva,&Nikitin,2012)。在上述例子中,對學(xué)校大門和圖書館的空間方位信息的記憶屬于長時空間記憶,主要存儲在個體的離線空間表征系統(tǒng)中。而當(dāng)個體處于其他地方,通過想象調(diào)用這一離線空間表征來指出學(xué)校大門的位置,這一認(rèn)知操作則屬于空間更新。

Kelly,Avraamides和Loomis(2007)討論了被試實現(xiàn)空間更新的條件,被試在原環(huán)境中學(xué)習(xí)完一個空間場景后,進行了4個實驗：在原地轉(zhuǎn)到新方向上完成空間方位判斷任務(wù);轉(zhuǎn)移到新環(huán)境中進行相同的實驗;在新環(huán)境中完成一組實驗任務(wù)后返回原環(huán)境中再完成一組實驗任務(wù);在新環(huán)境中給予明確的想象指導(dǎo)語(如,“想象你站在原來學(xué)習(xí)的位置,面對著學(xué)習(xí)的方向”)或者通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)操作新環(huán)境與原環(huán)境在視覺上的相同或不同來進行實驗。該研究發(fā)現(xiàn)明確的自我中心想象指導(dǎo)語、空間環(huán)境的相似性等對促進空間更新具有同等有效性。感覺運動一致效應(yīng)在原環(huán)境中出現(xiàn)而在新環(huán)境中沒有出現(xiàn)。肖承麗和劉傳軍(2014)在對Kelly等的實驗進行重復(fù)驗證時,發(fā)現(xiàn)被試在進入新環(huán)境后,會采用想象平移策略來完成空間更新,并不一定從長時空間記憶中重新提取離線表征信息而是維持著平移后的在線表征信息來進行空間更新。因此,有必要對這兩個看似相互矛盾的研究結(jié)論進行深入分析。

對比Kelly等(2007)與肖承麗和劉傳軍(2014)的實驗結(jié)果可知,如果按照Kelly等的實驗邏輯,則肖承麗等的被試在原環(huán)境和新環(huán)境中都應(yīng)出現(xiàn)感覺運動一致效應(yīng),成功實現(xiàn)空間更新。而實際上肖承麗等人發(fā)現(xiàn)被試在新環(huán)境中的初始朝向與在原環(huán)境中的初始學(xué)習(xí)朝向相反時,沒有出現(xiàn)感覺運動一致效應(yīng)甚至沒有出現(xiàn)記憶一致效應(yīng)。Kelly等與肖承麗等都用雙系統(tǒng)加工理論來對自己的實驗結(jié)果進行了合理的解釋。肖承麗等將其與Kelly等不同的實驗結(jié)果,解釋為被試通過想象平移的認(rèn)知策略,平移了在線表征,而與離線提取的表征相沖突,從而導(dǎo)致了新環(huán)境中沒有出現(xiàn)一致效應(yīng)。

Kelly等(2007)與肖承麗和劉傳軍(2014)的實驗結(jié)果有所不同,但也存在一定共性。Kelly等的被試在新環(huán)境中空間更新失敗,未出現(xiàn)感覺運動一致效應(yīng)。而肖承麗等的實驗中,新環(huán)境下測試的0度組和迷向組雖然出現(xiàn)了感覺運動一致效應(yīng),但其顯著性也大幅下降甚至只是邊緣顯著。這說明軀體運動對空間更新的促進作用可能有所下降。Kelly等與肖承麗等都沒有對軀體運動和記憶對空間更新的促進作用進行比較。從實驗任務(wù)來看,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用都是被試內(nèi)因素,在原環(huán)境和新環(huán)境中,這兩種促進作用都是被試實現(xiàn)空間更新的重要線索,并且記憶對空間更新的促進作用是檢驗被試對場景記憶質(zhì)量的重要指標(biāo)(Yamamoto&Shelton,2009)。因此,有必要將軀體運動和記憶對空間更新的促進作用進行直接比較。據(jù)此,Kelly等與肖承麗等實驗的差異性也存在另一種可能解釋：被試的軀體運動對空間更新的促進作用,相較于記憶對空間更新的促進作用,具有環(huán)境依賴效應(yīng),軀體運動對空間更新的促進作用可能更多存在于原環(huán)境中,而對于新環(huán)境中這種促進作用因表征的清晰度下降或場景線索的消失而降低。因為軀體運動對空間更新的促進作用降低,導(dǎo)致肖承麗等的被試,即使在新環(huán)境中出現(xiàn)了感覺運動一致效應(yīng),顯著性也大幅度降低。而Kelly等的被試則因虛擬場景模擬的新環(huán)境對被試的感知覺支持消失,導(dǎo)致被試的感覺運動一致效應(yīng)消失,空間更新失敗。

本研究將使用Kelly等(2007)和肖承麗和劉傳軍(2014)的研究范式,被試記憶完空間場景后,旋轉(zhuǎn)到新方向完成3個想象朝向(記憶一致朝向、感覺運動一致朝向、不一致朝向)的空間判斷任務(wù),如圖1所示。當(dāng)被試在記憶空間場景時,其記憶一致、感覺運動一致朝向相同。而在測試階段被試轉(zhuǎn)到新方向,此時其記憶一致朝向依然不變,而感覺運動一致朝向變?yōu)?0度方向(若向左轉(zhuǎn),則為270度方向)。在本研究中,以記憶一致朝向為對稱軸,取與感覺運動一致朝向相反方向為不一致朝向。從3個想象朝向(記憶一致、感覺運動一致和不一致)進行空間判斷任務(wù)的成績,分別代表了這3個朝向上空間表征信息提取的清晰度。記憶一致朝向為被試初始學(xué)習(xí)的朝向,與不一致朝向相比,其操作成績的優(yōu)勢代表被試的記憶對空間更新的促進作用水平。因此,記憶對空間更新的促進作用操作化為不一致朝向與記憶一致朝向的成績差值。同理,感覺運動一致朝向為被試當(dāng)前身體所處朝向,與不一致朝向相比,其操作成績的優(yōu)勢代表被試的軀體運動對空間更新的促進作用水平。因此,軀體運動對空間更新的促進作用操作化為不一致朝向與感覺運動一 致朝向的成績差值。

圖1 空間判斷任務(wù)示意圖

根據(jù)雙系統(tǒng)加工理論,被試在原環(huán)境和新環(huán)境中可能使用在線空間表征系統(tǒng)或者離線空間表征系統(tǒng)。而軀體運動和記憶對空間更新的促進作用受到被試所使用的空間表征類型的影響。因此,本研究分別設(shè)計了實驗1和實驗2檢驗被試在原環(huán)境和新環(huán)境中軀體運動和記憶對空間更新不同的促進作用。實驗1的被試在原環(huán)境中依靠在線空間表征系統(tǒng)完成實驗,因此兩種促進作用成績可能沒有顯著差異。實驗2的被試在新環(huán)境中完成實驗任務(wù)時可能存在3種情況：一是在線空間表征被完全中斷,被試只能依靠離線表征信息進行認(rèn)知操作;二是被試通過離線表征系統(tǒng)提取的信息與在線表征系統(tǒng)維持的信息相協(xié)調(diào),即保持離線空間記憶提取方向與學(xué)習(xí)方向相同;三是被試通過離線表征系統(tǒng)提取的信息與在線表征系統(tǒng)維持的信息相矛盾,即離線提取空間表征的方向與學(xué)習(xí)方向相反。在這3種情形中,因環(huán)境的改變而使在線空間表征受到一定程度的干擾或中斷并且失去原環(huán)境的感知覺支持。因此,基于在線表征系統(tǒng)的軀體運動對空間更新的促進作用可能降低,被試的軀體運動和記憶對空間更新的促進作用可能呈現(xiàn)不同。這兩種促進作用有其共同的空間能力基礎(chǔ),所以,所有實驗中,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用應(yīng)高度正相關(guān)。

2 實驗1原環(huán)境中軀體運動促進空間更新

被試在原環(huán)境中記憶完空間場景后,原地轉(zhuǎn)到新的方向直接完成實驗任務(wù),旨在探討被試在在線空間表征系統(tǒng)下,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用之間的關(guān)系。

2.1 方法

2.1.1 被試

自愿參加實驗的20名在校大學(xué)本科生和研究生(10男10女),年齡19～26歲,視力或矯正視力正常。實驗后獲得一定報酬。

2.1.2 實驗材料

實驗場景為根據(jù)Kelly等(2007)的研究,結(jié)合實際條件改組的場景,與肖承麗和劉傳軍(2014)研究中的場景布置完全一致,如圖2所示。在一個長6.50 m,寬4.36 m,高2.70 m的實驗室中進行。8個常見物品均勻環(huán)繞在被試四周,距離被試1 m。實驗室內(nèi)墻潔凈,無環(huán)境線索可影響被試的空間判斷。實驗室燈為內(nèi)嵌式日光燈,保持實驗室各區(qū)域光線均勻。外墻窗戶用遮光布掩蓋。

實驗任務(wù)的每一個試次(trial)由兩條指令組成：想象指令(如,“想象你面對著小球”)和物體指向指令(如,“請指向手機”)。實驗指令通過電腦發(fā)送至無線耳機,被試的反應(yīng)數(shù)據(jù)通過游戲桿收集。

圖2 實驗場景示意圖

2.1.3 實驗設(shè)計與實驗程序

本實驗為被試內(nèi)設(shè)計,所有被試均完成3個想象朝向的空間方位判斷任務(wù)。

被試記憶完畢后,原地旋轉(zhuǎn)90度到新方向(向左或向右,被試間平衡),分別從3個想象朝向：記憶一致朝向、感覺運動一致朝向和不一致朝向,指向場景中所有8個物體(隨機呈現(xiàn)),共2組,48個試次。

實驗中保持向左或向右轉(zhuǎn)的人數(shù)和性別平衡。3個想象朝向的操作任務(wù)為被試內(nèi)變量。觀測指標(biāo)為被試的反應(yīng)時間(物體指向指令結(jié)束至被試扳動游戲桿之間的反應(yīng)時間)和絕對角度誤差(被試扳動游戲桿所指方向和物體實際所在方向之間的角度偏差數(shù))。

實驗分練習(xí)實驗與正式實驗兩部分,分別在接待室和實驗室進行。練習(xí)實驗部分旨在使被試?yán)斫鈱嶒灹鞒毯褪煜び螒驐U。練習(xí)實驗時,使用一個4個物體(與正式實驗的8個物體完全不同)的簡單場景。練習(xí)實驗與正式實驗的任務(wù)操作指令完全相同。主試介紹完實驗要求和操作注意事項后,被試練習(xí)數(shù)次,直到完全明白實驗流程和實驗要求為止。

練習(xí)實驗完成后,主試將被試帶至實驗室門口,戴上眼罩,引導(dǎo)被試進入實驗室,站在初始學(xué)習(xí)位置,面向小球,如圖2。被試站定后,取下眼罩,雙腳站定但可以轉(zhuǎn)動上身以查看四周物品。主試依次介紹物品名稱,并要求被試指認(rèn)10遍,在指認(rèn)過程中記憶物品所在位置,指認(rèn)節(jié)奏和順序不限。

被試記憶完成后,戴上眼罩,裝配好游戲桿和無線耳機。主試口述指導(dǎo)語：“請轉(zhuǎn)動身體,面向杯子(或蠟燭,被試間平衡)?！北辉囌_轉(zhuǎn)向后開始操作任務(wù)。被試觸動游戲桿上的按鍵,電腦通過無線耳機播放第一條指令：“想象你面對著小球(或杯子,或蠟燭,三個物體隨機出現(xiàn)且相鄰試次不重復(fù)出現(xiàn))”被試想象完成后,觸動游戲桿上的另一個鍵,電腦通過無線耳機播放第二條指令：“請指向小球(或場景中其他7個物體,所有物體隨機出現(xiàn))”此時,被試以第一條指令中物體的視角,快速而準(zhǔn)確地扳動游戲桿,指向第二條指令中的物體。游戲桿記錄下第二條指令結(jié)束至被試扳動游戲桿之間的反應(yīng)時間,以及扳動游戲桿所指方向和物體實際所在方向之間的角度偏差數(shù),即絕對角度誤差。

圖3 實驗1中被試的反應(yīng)時(秒)和絕對角度誤差(度)結(jié)果,其中,誤差線為代表被試間變異的標(biāo)準(zhǔn)誤。

2.2 結(jié)果與分析

首先為了檢驗被試是否成功做到了空間更新,根據(jù)前人的研究數(shù)據(jù)分析慣例(Kelly et al.,2007;Kelly&McNamara,2008;Mou,McNamara,Rump,&Xiao,2006;肖承麗,劉傳軍,2014),用SPSS 20.0對被試在3個想象朝向(記憶一致朝向,感覺運動一致朝向和不一致朝向)上的成績進行重復(fù)測量方差分析,想象朝向為被試內(nèi)變量。若記憶一致朝向與不一致朝向成績具有顯著差異則說明出現(xiàn)了記憶一致效應(yīng),若感覺運動一致朝向與不一致朝向成績具有顯著差異則說明出現(xiàn)了感覺運動一致效應(yīng)。實驗結(jié)果如圖3所示。

反應(yīng)時的結(jié)果顯示,想象朝向的主效應(yīng)顯著,

F

(2,38)=20.28,

p

<0.001,η=0.52;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=48.92,

p

<0.001,η=0.72;感覺運動一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=18.56,

p

<0.001,η=0.49。絕對角度誤差結(jié)果顯示,想象朝向的主效應(yīng)不顯著,

F

(2,38)=1.35,

p

>0.05;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)不顯著,

F

(1,19)=3.32,

p

>0.05;感覺運動一致效應(yīng)不顯著,

F

(1,19)=1.11,

p

>0.05。

綜合被試的反應(yīng)時和絕對角度誤差結(jié)果,被試存在顯著的記憶一致效應(yīng)和感覺運動一致效應(yīng)。這說明被試成功做到了空間更新,可以對其軀體運動和記憶對空間更新的促進作用進行比較。

用不一致朝向減去記憶一致朝向的操作成績,得到被試的記憶對空間更新的促進作用成績;用不一致朝向減去感覺運動一致朝向的操作成績,得到被試的軀體運動對空間更新的促進作用成績。然后,用SPSS 20.0對此兩項成績進行皮爾遜相關(guān)分析和配對樣本

t

檢驗。反應(yīng)時結(jié)果為

r

=0.89,

p

<0.001;

t

(1,19)=?0.96,

p

>0.05;絕對角度誤差結(jié)果為

r

=0.58,

p

<0.01;

t

(1,19)=?0.36,

p

>0.05。這表明軀體運動和記憶對空間更新的促進作用高度正相關(guān),且無顯著差異。

2.3 討論

實驗結(jié)果驗證了Kelly等(2007)和肖承麗和劉傳軍(2014)的研究結(jié)論,被試在原環(huán)境中成功做到了空間更新,出現(xiàn)了顯著的記憶一致效應(yīng)和感覺運動一致效應(yīng)。這說明實驗所使用的研究范式是恰當(dāng)?shù)?。軀體運動和記憶對空間更新的促進作用成績沒有顯著差異,且高度正相關(guān),驗證了研究假設(shè)。當(dāng)被試在原環(huán)境中進行空間更新認(rèn)知操作前,不需要重新提取表征信息,可直接在學(xué)習(xí)過程中所建立的在線空間表征上進行更新操作。因此,被試隨著軀體運動來更新了當(dāng)前軀體朝向,促進了之后的空間方位判斷。軀體運動和記憶對空間更新的促進作用相比具有同等有效性。

但是,當(dāng)前實驗操作比較簡單,且是在原學(xué)習(xí)環(huán)境中直接進行的空間更新認(rèn)知操作。而這種空間更新操作過程中,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用的同等有效性現(xiàn)象是否在新環(huán)境的測試中依然存在,則需要進一步驗證。根據(jù)雙系統(tǒng)加工理論,進入新環(huán)境中進行測試的被試,必須首先借助于長時空間記憶系統(tǒng),提取出離線空間表征信息,然后再進行下一步的空間更新的認(rèn)知操作。空間表征信息提取的質(zhì)量如何,將直接影響到后續(xù)的空間更新的認(rèn)知操作。記憶對空間更新的促進作用無論依靠在線空間表征系統(tǒng)還是離線空間表征系統(tǒng)都可以實現(xiàn),而軀體運動對空間更新的促進作用則更多地會依賴在線的空間表征系統(tǒng),就如Kelly等人的研究,在離線表征系統(tǒng)下,感覺運動一致效應(yīng)有可能消失。因此,在新環(huán)境中,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用在數(shù)據(jù)分布上可能存在顯著差異。而另一方面,這兩種促進作用,都會受到記憶表征清晰度等相關(guān)因素的影響,具有相同的內(nèi)部機制,因此,這兩種促進作用在數(shù)據(jù)分布上可能高度相關(guān)。

3 實驗2新環(huán)境中軀體運動促進空間更新

實驗2被試在新環(huán)境中完成與實驗1相同的空間判斷任務(wù)。本實驗操縱了被試完成空間任務(wù)所依賴的離線空間表征與在線空間表征的關(guān)系。實驗2a為基于離線表征的空間更新實驗,通過迷向使被試完全依靠離線表征來完成空間更新;實驗2b為離線與在線表征相協(xié)調(diào)下的空間更新實驗,使被試離線提取的表征方向與在線表征方向相同下完成空間更新;實驗2c為離線與在線表征相沖突下的空間更新實驗,使被試離線提取的表征方向與在線表征方向相反下完成空間更新。

3.1 方法

3.1.1 被試

自愿參加實驗的60名在校大學(xué)本科生和研究生(30男30女,a,b,c三個分實驗各10男10女),年齡19～26歲,視力或矯正視力正常。實驗后獲得一定報酬。

3.1.2 實驗材料

與實驗1的實驗場景基本相同,如圖2。在此實驗場景基礎(chǔ)上,參考肖承麗和劉傳軍(2014),使用高2 m的遮光布簾將實驗室平均劃分為學(xué)習(xí)空間和測試空間。實驗2所用游戲桿和無線耳機和實驗1完全相同。

3.1.3 實驗設(shè)計

所有分實驗均為被試內(nèi)設(shè)計,分實驗的所有被試均完成3個想象朝向的空間判斷任務(wù)。每個被試隨機分配到其中一個分實驗。

3.1.4 實驗程序

練習(xí)實驗與實驗1相同。正式實驗中,實驗2a被試記憶完場景后戴上眼罩,主試引導(dǎo)被試在實驗室中繞圈,并最終停留在測試空間的測試位置,面對著初始學(xué)習(xí)朝向的相反方向。主試口述指導(dǎo)語：“請指出實驗室的門所在方向”,被試所指方向與房門實際所在方向相差90度及以上,則說明被試已經(jīng)迷向,反之則還沒有迷向,主試再次引導(dǎo)被試在房間中繞圈,直至迷向。被試迷向后,面對初始學(xué)習(xí)方向的相反方向站立,摘下眼罩并找到實驗室的門實際所在方向,從而確定自己在實驗室中所處的位置。被試確定后,再次戴上眼罩,裝配好無線耳機和游戲桿。主試口述第一條指導(dǎo)語：“想象你正處在剛才所學(xué)習(xí)的場景中央,面對著小球。”被試表示想象好了后,主試口述第二條指導(dǎo)語：“請轉(zhuǎn)動身體,面對杯子”(或蠟燭,被試間平衡)。被試正確轉(zhuǎn)向后,完成與實驗1完全相同的測試任務(wù)。

實驗2b和實驗2c中被試學(xué)習(xí)階段結(jié)束后,直線穿過遮光布簾走到測試空間中央。實驗2b被試保持初始學(xué)習(xí)朝向,實驗2c被試原地旋轉(zhuǎn)180度,面對初始學(xué)習(xí)朝向的相反方向。被試站定后戴上眼罩,裝配好游戲桿和無線耳機,后續(xù)實驗過程與實驗2a相同。

3.2 結(jié)果與分析

首先,使用SPSS 20.0將3個分實驗的反應(yīng)時和絕對角度誤差進行統(tǒng)計,并按想象朝向(記憶一致朝向、感覺運動一致朝向、不一致朝向)進行重復(fù)測量方差分析,想象朝向是被試內(nèi)變量。

反應(yīng)時的結(jié)果如圖4所示,實驗2a想象朝向的主效應(yīng)顯著,

F

(2,38)=10.48,

p

<0.001,η=0.36;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=12.83,

p

<0.005,η=0.40;感覺運動一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=8.44,

p

<0.01,η=0.31。實驗2b 想象朝向的主效應(yīng)顯著,

F

(2,38)=7.06,

p

<0.005,η=0.27;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=9.90,

p

<0.005,η=0.34;感覺運動一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=4.68,

p

<0.05,η=0.20。實驗2c想象朝向的主效應(yīng)不顯著,

F

(2,38)=1.32,

p

>0.05,η=0.07;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)不顯著,

F

(1,19)<1;感覺運動一致效應(yīng)不顯著,

F

(1,19)=3.01,

p

>0.05。絕對角度誤差結(jié)果如圖5所示,實驗2a想象朝向的主效應(yīng)顯著,

F

(2,38)=11.83,

p

<0.001,η=0.38;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=24.38,

p

<0.001,η=0.56;感覺運動一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=4.79,

p

<0.05,η=0.20。實驗2b 想象朝向的主效應(yīng)顯著,

F

(2,38)=12.50,

p

<0.001,η=0.40;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=19.95,

p

<0.001,η=0.51;感覺運動一致效應(yīng)顯著,

F

(1,19)=12.00,

p

<0.005,η=0.39。實驗2c想象朝向的主效應(yīng)顯著,

F

(2,38)=3.40,

p

<0.05,η=0.15;計劃比較發(fā)現(xiàn),記憶一致效應(yīng)邊緣顯著,

F

(1,19)=4.15,

p

=0.056,η=0.18;感覺運動一致效應(yīng)不顯著,

F

(1,19)=1.50,

p

>0.05。

綜合反應(yīng)時和絕對角度誤差結(jié)果,實驗2a、2b被試存在顯著的記憶一致效應(yīng)和感覺運動一致效應(yīng);實驗2c被試不存在顯著的記憶一致效應(yīng)和感覺運動一致效應(yīng)。

對記憶和軀體運動對空間更新的促進作用成績進行皮爾遜相關(guān)分析和配對樣本

T

檢驗,結(jié)果分別見表1、表2。

圖4 實驗2中被試的反應(yīng)時(秒)結(jié)果,其中,誤差線為代表被試間變異的標(biāo)準(zhǔn)誤。

圖5 實驗2中被試的絕對角度誤差(度)結(jié)果,其中,誤差線為代表被試間變異的標(biāo)準(zhǔn)誤。

表1 實驗2記憶和軀體運動對空間更新的促進作用的相關(guān)分析

3.3 討論

首先,實驗2a的結(jié)果驗證了Avraamides,Galati和Papadopoulou(2013)以及肖承麗、劉傳軍(2014)的研究,證明被試在迷向的情況下,在線空間表征被中斷。被試首先從離線記憶中提取出空間表征信息,加載到當(dāng)前在線的環(huán)境表征之上,在隨后的軀體運動中,依靠軀體運動對空間更新的促進作用完成空間判斷任務(wù)。而在這個過程中,記憶對空間更新的促進作用,主要在于提取和再現(xiàn)空間表征信息,軀體運動對空間更新的促進作用則在于對這一表征信息進行認(rèn)知操作。而這與實驗1的不同之處在于,實驗1中的被試無須從離線記憶系統(tǒng)中提取空間記憶表征,可直接進行認(rèn)知操作。被試在完成空間判斷任務(wù)時,既可以依靠軀體運動對空間更新的促進作用,也可以依靠清晰的空間表征信息進行心理旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn),或者兩者同時進行。因此,實驗1中的被試表現(xiàn)出軀體運動和記憶對空間更新的促進作用成績無顯著差異。

表2 實驗2記憶和軀體運動對空間更新的促進作用的差異比較

其次,實驗2b的結(jié)果支持了Mou,McNamara,Valiquette和Rump(2004)等人的研究結(jié)論,表明在沒有任何措施進行阻斷的情況下,被試保持其初始學(xué)習(xí)朝向移動到新環(huán)境中進行測試時,被試可以將離線提取的表征信息與當(dāng)前的環(huán)境相協(xié)調(diào),從而成功實現(xiàn)空間更新。肖承麗和劉傳軍(2014)也驗證了這一現(xiàn)象。而本研究關(guān)注的重點在于被試在新環(huán)境中通過軀體運動促進空間更新是否與通過記憶促進空間更新同等有效。從實驗2b的程序來看,被試移動到新環(huán)境中后,首先要通過想象提取出記憶表征信息,加載到當(dāng)前的新環(huán)境中,并維持這一表征信息,為之后的空間更新操作提供基礎(chǔ)。這一過程主要由記憶對空間更新的促進作用來支撐。而在空間更新的過程中,被試則主要依靠軀體運動對空間更新的促進作用來完成操作任務(wù)。因此這兩種促進作用在統(tǒng)計上呈現(xiàn)出顯著的差異。

再次,實驗2c的被試空間更新失敗,沒有出現(xiàn)顯著的記憶一致效應(yīng)和感覺運動一致效應(yīng)。這支持了肖承麗和劉傳軍(2014)對想象平移策略的討論。被試在學(xué)習(xí)完空間場景后,為了更好地完成后續(xù)的空間判斷任務(wù),在移動到新環(huán)境中時有意識地平移了整個空間場景。但是,到新環(huán)境后,被試被要求從初始學(xué)習(xí)朝向相反的方向進行空間表征信息的提取,這使得其提取的離線表征信息與其維持的在線表征信息相矛盾,從而在身體轉(zhuǎn)動到新方向后,未能實現(xiàn)空間更新,不能表現(xiàn)出感覺運動一致效應(yīng)。也正因如此,被試在3個想象朝向上的反應(yīng)成績的差異縮小,導(dǎo)致軀體運動和記憶對空間更新的促進作用成績之間的相關(guān)性反而升高,并且兩者的差異性邊緣顯著(

p

=0.064)。

實驗2對“只依靠離線表征”、“離線表征與在線表征相協(xié)調(diào)”和“離線表征和在線表征相矛盾”三個分實驗的界分,邏輯上來自于目前主流的雙系統(tǒng)加工理論。當(dāng)被試進入新環(huán)境后,其在線表征如果完全消失,那么只能依靠離線表征提取,來完成空間判斷任務(wù)。本研究中使用了迷向來確保其只能依靠離線表征系統(tǒng)(Waller&Hodgson,2006)。如若其在線空間表征依然存在,那么,再次提取的離線空間表征則可能與在線表征相協(xié)調(diào)或者相矛盾。在這3種條件下考察被試在新環(huán)境中軀體運動和記憶對空間更新的促進作用的關(guān)系,在邏輯上是全面的。而這3種條件下,均發(fā)現(xiàn)被試的軀體運動和記憶對空間更新的促進作用出現(xiàn)顯著差異。這說明被試一旦進入新環(huán)境中,需要再次提取空間表征信息時,軀體運動對空間更新的促進作用降低,表現(xiàn)出環(huán)境依賴效應(yīng)。

4 總討論

在本研究中,被試的記憶對空間更新的促進作用支持其完成空間場景的記憶和離線表征信息的提取。而軀體運動對空間更新的促進作用則幫助被試切換與空間判斷任務(wù)相關(guān)的視角來完成空間判斷任務(wù)。這兩者既有區(qū)別又存在密切聯(lián)系。從實驗1和實驗2的結(jié)果來看,被試無論在原環(huán)境還是新環(huán)境中完成空間判斷任務(wù),這兩種促進作用都是高度相關(guān)的。而當(dāng)被試只是在學(xué)習(xí)環(huán)境中完成空間判斷任務(wù)時(實驗1),由于被試不必重新提取空間表征,加載到當(dāng)前的想象空間環(huán)境中,而直接進行空間更新行為,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用在統(tǒng)計上無顯著差異。被試記憶完空間場景,走到新環(huán)境(實驗2)中,再次提取空間表征信息,加載到當(dāng)前的想象空間環(huán)境中,然后再進行空間更新的認(rèn)知操作。這一過程中,記憶的促進作用在于被試的記憶表征提取和維持階段,而在空間更新階段則主要由軀體運動的促進作用主導(dǎo)完成。因此,實驗2的被試在這兩種促進作用成績上均表現(xiàn)出了顯著的差異。這說明軀體運動對空間更新的促進作用與記憶對空間更新的促進作用相比,具有顯著的環(huán)境依賴效應(yīng),一旦被試離開了初始記憶的客觀環(huán)境,軀體運動對空間更新的促進作用就會大幅度降低。

綜合實驗1和實驗2的結(jié)果,軀體運動促進空間更新的環(huán)境依賴效應(yīng)的出現(xiàn),其表層原因是測試環(huán)境的改變,被試轉(zhuǎn)移到新環(huán)境的過程中,失去了原環(huán)境所提供的感知覺支持。而其深層原因則是被試完成空間判斷任務(wù)所依賴的表征系統(tǒng)發(fā)生變化。在原環(huán)境中的被試不需要重新提取離線表征來完成空間更新操作,而在新環(huán)境中的被試則必須重新提取離線表征信息加載至在線更新系統(tǒng)再完成空間更新操作。這說明軀體運動促進空間更新依賴于清晰的在線表征信息,如果被試從原環(huán)境中轉(zhuǎn)移到新環(huán)境,軀體運動對空間更新的促進作用就會降低。在Kelly等(2007)的實驗中,被試在新環(huán)境中空間更新失敗,也可以解釋為虛擬現(xiàn)實場景本身的失真性導(dǎo)致軀體運動對空間更新的促進作用大幅下降。而肖承麗和劉傳軍(2014)在新環(huán)境中的被試通過想象平移等策略成功實現(xiàn)了空間更新,但其感覺運動一致效應(yīng)比記憶一致效應(yīng)弱,甚至只是邊緣顯著。肖承麗和劉傳軍(2014)使用的真實場景,相比Kelly等人所使用的虛擬場景而言,場景本身所提供的感知覺線索更豐富。這是該兩項研究結(jié)論差異性的另一個可能的解釋。本研究則在這種差異性的基礎(chǔ)上,發(fā)現(xiàn)了一個共同的規(guī)律：軀體運動促進空間具有環(huán)境依賴效應(yīng),被試從原環(huán)境轉(zhuǎn)移到新環(huán)境后,軀體運動對空間更新的促進作用會下降。即使被試在新環(huán)境中能夠?qū)崿F(xiàn)空間更新,其更新效率也會因環(huán)境的改變而下降。

當(dāng)前學(xué)界對空間更新行為的關(guān)注點集中在空間更新行為成功的條件和影響因素等(Avraamides&Carlson,2003;Farrell&Robertson,2000;Farrell&Thomson,1998;Loomis,Lippa,Golledge,&Klatzky,2002;Mou et al.,2004,2006;Rieser,Pick,Ashmead,&Garing,1995;Shelton&Marchette,2010;Sholl&Bartels,2002;Wang,2004,2012;Wang&Spelke,2000;Xiao,2013;Xiao,Mou,&McNamara,2009)。這些研究從測試環(huán)境與記憶環(huán)境的相似性(Avraamides et al.,2013),表征提取的方向和視角(Galati,Michael,Mello,Greenauer,&Avraamides,2013;Waller et al.,2002)等方面對空間更新行為進行了研究。但是,這些研究都缺乏對軀體運動和記憶對空間更新的促進作用的差異性的關(guān)注,而這正是本研究的主要議題。從研究結(jié)果來看,軀體運動對空間更新的促進作用與記憶對空間更新的促進作用相比,更加依賴于在線表征系統(tǒng),軀體運動所提供的感知覺信息在在線表征系統(tǒng)的主導(dǎo)下,對空間更新的促進作用更具有效性。

以往研究者一般認(rèn)為空間更新只能在個體當(dāng)下的空間環(huán)境進行,并且通過迷向(如Waller&Hodgson,2006;Wang&Spelke,2000;Xiao et al.,2009)或者轉(zhuǎn)移至新環(huán)境(如Roskos-Ewoldsen,McNamara,Shelton,&Carr,1998;Wang&Brockmole,2003)以使感知覺支持消失,均會導(dǎo)致空間更新失敗。但近年來的一些研究發(fā)現(xiàn)人們可以通過軀體運動來幫助自己對想象環(huán)境進行空間更新(Avraamides et al.,2013;Kelly et al.,2007;Rieser,Garing,&Young,1994;Wang,2004;肖承麗,劉傳軍,2014)。而本研究則將軀體運動對空間更新的促進作用進行了更加細(xì)致的區(qū)分,通過實驗表明軀體運動對實現(xiàn)空間更新的促進作用,在原環(huán)境和新環(huán)境中均存在。但軀體運動促進空間更新具有環(huán)境依賴效應(yīng),當(dāng)被試從原環(huán)境轉(zhuǎn)移至新環(huán)境后,這種促進作用有所下降。

本研究深化了學(xué)界對軀體運動促進空間更新的認(rèn)識,揭示了軀體運動促進空間更新的環(huán)境依賴效應(yīng)。但目前的研究還無法解釋這種依賴效應(yīng)除與客觀環(huán)境及其相應(yīng)的表征系統(tǒng)相關(guān)之外,是否存在其他影響因素等問題。在未來的研究中,可從以下方面推進：

第一,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用的認(rèn)知神經(jīng)機制研究。雖然已有部分研究表明這兩種促進作用有所不同,但尚且缺乏對這兩種促進作用相關(guān)聯(lián)的腦區(qū)及其腦神經(jīng)活動特征的研究。如果在認(rèn)知行為實驗基礎(chǔ)上,推進認(rèn)知神經(jīng)機制的同步研究,將對這兩種促進作用的差異性有更深入的認(rèn)知。

第二,軀體運動和記憶對空間更新的促進作用在空間更新行為中所作用階段的研究。空間更新行為有表征提取、表征維持、表征操作等多個想象運動階段。在目前的研究中,尚且無法確定兩種促進作用分別在空間更新行為中哪個階段發(fā)生作用。因此,在未來的行為實驗研究中,有必要分階段地研究這兩種促進作用所發(fā)生的階段及其差異。

第三,針對軀體運動和記憶對空間更新的促進作用,進行空間能力訓(xùn)練研究。在以上研究基礎(chǔ)上,有必要對如何有針對性地訓(xùn)練與提升這兩種促進作用進行研究,這對于幫助掃除“路盲”等,提高人們的空間行為能力均有重要意義。

5 結(jié)論

通過實驗,本研究深化了學(xué)界對軀體運動促進空間更新的認(rèn)識,發(fā)現(xiàn)軀體運動促進空間更新具有環(huán)境依賴效應(yīng),與記憶對空間更新的促進作用相比,軀體運動對空間更新的促進作用效率會隨著環(huán)境的改變而降低。

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