减法反应时

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1、减法反应时短时记忆的视觉编码实验报告心理111班 罗捷 110724108摘要：六十年代以来，一般认为人的短时记忆信息是以听觉形式表征的，即听觉编码。Posner等人（1969 ）的实验却表明，它也可以有视觉编码。现在一般认为：先出现视觉 编码，它保持一个短暂的瞬间，然后出现听觉编码。不仅如此，Posner的实验清楚地说明了认知心理学中的减法反应时方法，其逻辑是: 如果一个作业包含另一个作业所没有的某个心理过程，而其它方面相同，则两个作业的 反应时之差，即是这个心理过程所用的时间，也是这个心理过程存在的证据。关键词：反应时视觉编码听觉编码前言：心理学家根据信息保持时间的长短，将记忆分为感觉记忆

2、（即瞬时记忆）、短时记 忆和长时记忆。当客观刺激停止作用后，感觉信息在一个极短的时间内被保存下来，这种记忆叫做感觉记忆或感觉登记。它是记忆系统的开始阶段。感觉记忆的存储时间大约为0.25秒2秒。短时记忆是感觉记忆和长时记忆的中间阶段，保持时间大约为 5秒2分钟。一般包括 两个成分：一个成分是直接记忆，即输入的信息没有经过进一步的加工。它的容量相当 有限，大约为72个单位。编码方式以言语听觉形式为主，也存在视觉和语义的编码。 另一个成分是工作记忆，即输入信息经过再编码，使其容量扩大。由于与长时记忆中已 经储存的信息发生了意义上的联系，编码后的信息进入了长时记忆。必要时还能将存储 在长时记忆中的信

3、息提取出来解决面临的问题。长时记忆是指信息经过充分的和有一定深度的加工后，在头脑中长时间保留下来。这 是一种永久性的存储。它的保存时间长，从1分钟以上到许多年甚至终身；容量没有限 度；信息的来源大部分是对短时记忆内容的加工，也有由于印象深刻而一次获得的。与瞬时记忆相比，短时记忆有以下几个特点：1、对信息保持的时间稍长于瞬时记忆； 2、短时记忆的容量少于瞬时记忆；3、短时记忆的编码方式不同于瞬时记忆。六十年代以来，一般认为人的短时记忆是以听觉形式表征的，即听觉编码，波斯纳等 人的实验却表明，它也可以由视觉编码。现在一般认为，先出现视觉编码，它保持一个 短暂的瞬间，然后出现听觉编码。康拉德通过研究

4、语音相似性对回忆效果的影响，证实 了语音听觉编码方式的存在，他的实验也表明了短时记忆的编码具有强烈的语言听觉性 质，但也可能有其他方式的编码。 信息加工理论认为，信息在脑内要经过一系列操作 加工，这些操作加工有明确的先后次序，在不同的加工阶段信息处于不同的状态，而这 些都是在时间上进行的，其特征必然能在反应时上表现出来。因此不同的心理操作能按 时间分布上的不同加以区分，反应时技术在认知心理学的研究上具有十分重要的地位。减数法是一种用减法方法将反应时分解成各个成分，然后来分析信息加工过程的方 法。它是由唐德斯首先提出的，故又称唐德斯减数法。减数法的反应时实验的逻辑是：如果一种作业包含另一种作业所

5、没有的某个特定的心 理过程，切除此过程之外二者在其他方面均相同，那么这两种反应时的差即为此心理过 程所需的时间。本实验是根据波斯纳等人在1990年实验的基础上修改而成的。波斯纳的实验是这样进 行的：给被试并排呈现两个字母，这两个字母可以同时给被试看，或者中间插进短暂的 时间间隔，然后要被试指出这一对字母是否相同并按键作出反应，记下反应时。所用的 字母对有两种：一种是两个字母的读音和书写方法都一样，即为同一字母（AA）；另一 种是两个字母的读音相同而写法不同（Aa）。在这两种情况下，正确的反应均为“相同” 在两个字母相继呈现时，其间隔为0.5秒、1秒或2秒等。关于短时记忆编码的问题，国内还有许多

6、研究者做了这方面的相关研究。在分配注意对短时记忆编码和提取影响的研究中，研究者以大学生为被试，采用分配 注意范式探讨了短时记忆编码和提取所需的注意资源。研究发现：与集中注意相比，编 码阶段进行第二作业导致记忆成绩显著降低，而提取阶段进行第二作业则对记忆成绩没 有影响。自由回忆和顺序回忆的结果一致。本研究表明，短时记忆编码是需要较多注意 资源的控制加工，而短时记忆提取则是相对无需注意资源的自动加工。这与当前关于长 时记忆的研究结果类似，而与早期以第二作业成绩为测量指标的短时记忆研究结果有所 不同。在关于短时记忆编码方式的实验研究中，研究者以汉字为材料，用信号检测法对短时 记忆的编码方式进行研究，

7、实验结果表明，汉字从总体上是以形状编码为主，这与康拉 德用英文字母为材料所作实验中得到的短时记忆以声音编码为主的结论不同；同时，各 类型汉字的短时记忆编码方式也有差别。上述实验结果支持了关于短时记忆随情境而变 换编码策略的设想。在聋人与听力正常人短时记忆的比较研究中，研究者以视觉系列呈现方式，在形近、 音近、义近三种干扰下以再认方法比较了听力正常人与聋人对字频与笔画二种不同水平 汉字材料的短时记忆容量及编码方式，研究结果表明：（1）聋人与听力正常人短时记忆 容量差别有限，只存在于低频复杂汉字组中；（2）高频字中，聋人短时记忆编码以形码 为主，义码次之，音码最弱；听力正常人则以音码为主，义码次之

8、，形码作用最弱；（3） 低频字中，低频简单组中表现出与高频字相同的编码方式，低频复杂组中聋人与听力正 常人均表现形码、义码为主，音码作用弱的特点。在双语学习者短时记忆编码方式的实验研究中，研究者对汉语被试和英语被试分别以 汉字和英语单词为刺激材料，探讨了双语者短时记忆编码的方式。结果表明，双语者对 不同语言的信息具有某种偏爱，母语的不同会导致不同的编码方式；显示通道对短时记 忆编码操作有着重要的作用，在不同的条件下人们会运用不同的编码策略。虽然前人的研究已经深入短时记忆的编码方式及编码过程，并且得出了很多关于短时 记忆在不同条件和环境背景下的编码方式的结论，但我们本次实验的目的还是非常基础 性

9、的。本实验是通过测定被试对短时记忆信息的编码，掌握反应时测量技术在认知研究 中的应用，并探讨短时记忆的信息编码方式和编码过程。研究方法：本次试验邀请到的被试是来自北京林业大学心理系本科11级的学生，实验年龄段在13 到24岁，年龄基本集中在19至20岁。本实验采用被试内设计，是一个3*3的多因素实验设计。实验过程：给被试并排呈现两个字母，或同时呈现，或有一定间隔，让被试判断这两个字母是否相同并按键反应，记录反应时。本实验所用字母对是AA （6次）、BB （6次）、Aa （6次）、Bb （6次）、AB （3次）、 BA （3次）、Ab （3次）、Ba （3次），共出现36次，有三种呈现间隔：Os

10、 （即同时呈现）、 0.5s和2s，采用如下拉丁方设计，即：第一次36张随机呈现，前12张间隔Os,中间12张 间隔0.5s，最后12张间隔2s；休息30s后再做36张，间隔时间按0.5sf 2sf Os的顺序；第 三次的36张则采用2sf 0sf 0.5s的顺序。准备时间（毫秒）=1000休息时间（秒）=30字母字体大小=48第一个字母=A第二个字母 =B详细反应记录分为六列，分别是：字母、间隔时间、种类、被试的判断、被试判断 的结果（正确或错误）和反应时（毫秒为单位）。整理结果，计算每种时间间隔下的平均正确反应时，填入下表。间隔0ms500msAA，BBAa， Bb字母类型AB， BA，

11、Ab， Ba2000ms系统根据上表以间隔时间横坐标、反应时为纵坐标作图。让被试对结果做出解释。数据呈现:表1全体被试描述性统计人数最小值最大值平均数标准差音同形同0反应时633811068549.32126.968音同形同50反应时63347733492.4694音同形同10 0反应时63348727475.5185.922音同形异0反应时634231129662.46149.27音同形异50反应时63420859612.98114.943音同形异10 0反应时63402841591.5496.894音异形异0反应时635151087702.24113.027音异形异50反应时6347410

12、11655.21111.046音异形异10 0反应时634271007639.48122.76图1不同时间间隔（s）下三种刺激的反应时间（ms）800宀600o o Oo O4 2 S3巨莖同同同异异异 音形音形音形.5隔O间表2：被试在不同情境下短时记忆的均值和正确率时间间隔音同形同音同形异音异形异平均正确反应时（毫秒）正确率（%）平均正确反正确率（）应时（毫秒）平均正确反应时（毫秒）正确率（%）0ms549.3297.88662.4692.46702.2487.17500ms492.4699.07612.9893.26655.2190.742000ms475.5198.68591.5492

13、.20639.4890.08重复测量变量间的多元检验效应自由度p刺激类型Pillais Trace650Wilks Lambda650Hot ellings650TraceRoys Larges t650Roo t时间间隔Pillais Trace650Wilks Lambda650Hot ellings650TraceRoys Larges t650Roo t刺激类型*时间间隔Pillais Trace630.59Wilks Lambda630.59Hot ellings630.59TraceRoys Larges t630.59Roo t刺激类型、时间间隔主效应的效果显著，刺激类型*时间间

14、隔交互作用效 果不显著球形检验组内因素效应Mauchlys WApprox.Chi-Squaredfp刺激类型0.6330.112.000.00时间间隔0.897.512.000.02刺激类型*时间 间隔0.6330.139.000.00组内效应和交互效应的比较种类自由度Fp刺激类型Sphericity Assumed291.50GreenhouseGeisser1.45991.50Huynh-Feldt1.48491.50Lower-bound191.50Error（刺激类型）Sphericity Assumed132Greenhouse-Geisser96.299Huynh-Feldt97

15、.922Lower-bound6627.411时间间隔Sphericity Assumed20Greenhouse-Geisser1.80327.4110Huynh-Feldt1.85127.4110Lower-bound127.4110Error（时间间隔）Sphericity Assumed132Greenhouse-Geisser119.011Huynh-Feldt122.152Lower-bound66刺激类型*时间 间隔Sphericity Assumed41.1360.34Greenhouse-Geisser3.2291.1360.337Huynh-Feldt3.4151.1360

16、.338Lower-bound11.1360.29Error（刺激类型* 时间间隔）Sphericity Assumed264Greenhouse-Geisser213.12Huynh-Feldt225.376Lower-bound66刺激种类之间的差异显著，时间间隔之间的差异显著，刺激种类于时间间隔之间的交互作用差异不显著组间因素效应比较种类刺激类型时间间隔dfFp刺激类型Linear1129.440Quadratic127.450.00Error（刺激类 型）Linear66Quadratic66时间间隔Linear135.800.00Quadratic111.690.00Error（时间

17、间 隔）Linear66Quadratic66刺激类型*时 间间隔LinearLinear12.850.10Quadratic10.020.88QuadraticLinear10.770.38Quadratic10.050.83Error（刺激类型 *时间间隔）LinearLinear66Quadratic66QuadraticLinear66Quadratic66刺激类型、时间间隔的主效应显著，刺激和时间的交互作用不显著。分析与讨论：1“校准”排除错误反应的数据，只分析反应正确的数据矫正（RT/ACC）。2.“估计” 反应信号法。在这种实验程序中，先给予刺激，然后在刺激出现后的不同时间点上，

18、给出一 个短暂的信号（一般为声音信号），一旦这个信号出现，被试要立即对测验的刺激做出反应。 在这种程序中，声音信号的延迟时间就成为主试控制的变量。通过变化信号出现的不同时间， 可以得到不同时间间隔下的反应时和准确率的数据。以反应时作为横坐标，以反应正确率为 纵坐标，就得到一条速度与准确率的权衡曲线。在这条曲线上，可以找到各种反应时下的反 应正确率（d）。3.“分解”速度准确率分解。1988年，Meyer等人对反应的速度和正确 率权衡的问题提出分解技术（Speed-Accuracy Decomposition Technique SAD）SAD技术由 两部分组成：滴定的反应时程序(Titrate

19、d Reaction Time Procedure, TRT程序)和行精细 的猜测模型(Parallel Sophisticated Guesssing Model, PSG模型)TRT程序包含两类试验： 普通试验，在保证正确率的前提下尽快反应与信号试验，刺激呈现后不同时间间隔内出现一 个信号，要求觉察到信号立即反应，允许猜测。PSG模型：针对于TRT程序的一个定量分析理论框架，假定有两个加工过程：正常加 工过程：当测验刺激呈现，被试在全部信息超过阈值时进行识别并做出反应，加工过程随即 终止。另一个就是猜测加工过程：根据刺激和信号之间的正常加工过程中积累的所有部分信 息，进行“最佳猜测”做出识

20、别和反应。两个加工过程之间的关系：两个加工过程的持续时 间随机独立，即两个加工过程在进行中是平行的、互不干涉。做出最终决策时，两个加工过 程相互竞争，若猜测加工过程先于正常加工过程完成，则所观察到的反应时间和准确率就由 猜测加工过程的持续时间和输出来决定；反之，则由正常加工过程来决定。根据信号试验中 Ts的分布即TsC的概率，以及普通试验中反应时Tn的分布，计算猜测加工过程反应时 (Tgs)分布。P(TsC)=P(TnC)XP(TgsC)。根据信号试验的反应准确率，以及普通试验的 反应正确率，计算各时间间隔下猜测加工过程的准确率：P(s准确)=P(TnTgs)XP(准确 ITnvTgs) +P

21、(TgsTn) X P(准确 ITgsvTn)。此实验要在比较安静的环境下进行，嘈杂的程度对于此实验会造成一定的影响。从整体数据上来分析，根据表3中全体被试正确反应时的平均值可知，在同样的时间间 隔中，总是音异形异的反应时最长，中间的是音同形异，反应是最短的是音同形同的字母。 与Posner等人的研究相符。根据Posner等人的实验研究解释，当两个字母同时呈现给被试 时，音同形异的字母对所包含的加工过程要多于音同形同的字母对，被试对它们的反应时之 差反映了内部编码过程的差别。根据减数法的定义，被试对音异形异字母对的判断过程最为 复杂，其次是音同形异的字母对，最后为音同形同的字母对。被试对音同形

22、同的字母对只要 进行视觉编码的加工，而对后两者则要加上听觉编码加工的过程，所以反应时会变长。觉醒状态对短时记忆有一定影响。觉醒状态即大脑皮层的兴奋水平。它直接影响到记忆 编码的效果。咖啡碱与马钱子碱等兴奋剂提高大脑的兴奋水平后，能促进动物的学习；用酒 精抑制动物大脑会导致他们的学习情况比在正常情况下要差些。组块也对短时记忆存在影响。短时记忆的突出特点是其容量的有限性。在编码过程中， 将几种水平的代码归并成一个高水平的、单一代码的编码过程叫组块。可以利用已有的知识 经验，通过扩大每个组块的信息容量来达到增加短时记忆容量的目的。组块还可以提高记忆 的容量和效率，有研究者发现通过组块被试能大大的提高

23、对一系列字母的记忆数量。同时，加工深度也是影响短时记忆的重要因素之一。有研究者利用实验研究发现，在特 定字母检索作业中，提示组（实验前告诉被试在作业结束后有回忆测验）要比未提示组有更 好的回忆成绩，而在语义评定作业组中则没有差异。这是因为语义评定组对字词的加工深度 比较大，因此提示组和未提示组的被试都有很好的成绩；而特定字母检索组在加工水平上比 较低，因此只显示出提示组的优势。所以说认知加工深度也是影响短时记忆编码的因素。有实验表明，汉字的短时记忆以形状编码为主，对于绘画、脸和身体动作等，倾向于用 视觉编码和语义编码，聋哑人在他们的短时记忆中，回忆时出现混淆的主要是视觉性的或者 意义性的，因此，短时记忆的编码方式似乎是随着记忆材料而发生相应的变化Conrad（1964） 和Posner. M. 1（ 1967，1969）等人的研究，都表明由英文字母作为材料的短时记忆编码方式 都以语音编码为主，这可能是因为实验材料是有利于声音编码的英文字母。而莫雷1986）和 刘爱伦（1989）等人的研究，结果表明由汉字作为材料的短时记忆编码方式是以形状编码为 主的，这样的结果同将汉字属于符号代表词义语言系统的描述也是一致的。此实验在短时记忆的视觉编码中使用了减法反应时，同时可以考虑对于简单反应时、选 择反应时、辨别反应时等的不同使用效果。双盲状态的进行实验将会取得更真实的数据。