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1、视觉运动Simon效应及认知Simon效应影响因素及机制摘要Simon效应是指与反应要求无关的刺激位置和反应 位置在同侧时，个体反应更快更准确的现象。对于Simon效 应的产生机制，大多数研究者认为，在不同实验情境中获得 的Simon效应有共同的产生机制。但是，越来越多的证据显 示，在刺激形式、排列方式、刺激一反应规则以及反应方式 等因素的影响下，存在两种不同性质的Simon效应，即视觉 运动Simon效应和认知Simon效应。视觉运动Simon效应源 于刺激位置自动激活其同侧反应所产生的影响，认知Simon 效应源于转译生成的编码间的相互干扰，两者分别与背侧通 路和腹侧通路的加工有关。关键词
2、Simon效应；反应时分布；单侧化准备电位；视 觉运动Simon效应；认知Simon效应分类号 B8421 引言刺 激反应相容性（stimulus ResponseCompatibility SRC） 是影响人类动作控制和反应选择的重要因素之一，它由 Fitts和Seeger于1953年首次提出。具体而言，当对空间 位置（左侧或右侧）做空间反应（按左键或右键）时，刺激位置 和反应位置在同侧（左侧按左键佑侧按右键：一致条件）较之 对侧（左侧按右键，右侧按左键：不一致条件）反应更快、正 确率更高（e.g. , Proctor&Lu, 1999；梁娟，金志成，2007）。 此时，空间位置为靶刺激。1
3、967年，Simon和Rudell发现 一种特殊的刺激反应相容性现象。当个体对刺激的非空间特 征（如，颜色、形状等）做空间反应（如，按左键或右键、口 头报告左或右）时，刺激呈现的空间位置对其操作成绩（反应 时和正确率）有明显影响，这种任务后来被命名为Simon任 务（Hedge&Marsh，1975）。比如，在一个标准的Simon任务 中（图1），要求被试对颜色做按键反应（红色按左键、绿色按 右键），同时忽略颜色呈现的空间位置。当颜色块随机地呈 现在屏幕的左侧或右侧时，被试的反应受到颜色呈现位置的 影响：当颜色呈现的位置与其指代的反应在同侧（红色在左 侧、绿色在右侧）时的操作成绩，显著地优于颜
4、色呈现的位 置与其指代的反应在对侧（红色在右侧，绿色在左侧）时的操 作成绩。此时，空间位置为非靶刺激。刺激呈现的位置与其 指代的反应在同侧时为一致条件（图1左），在对侧时为不一 致条件（图1右）。一致条件下的反应时通常短于不一致条件 下的反应时,后者减去前者所得反应时之差即为Simon效应。从Simon效应发现至今，研究者们发现当操控刺激形式和 呈现方式，比如，刺激形式为视觉或听觉（e.g.， Roswarski&Proctor,2003）,排列方式为水平或垂直（e.g., Vallesi, Mapelli,SchiffAmodio, &Umilta, 2005；Wiegand&Wascher
5、,2005)时，可以产生 Simon 效应。此外， 当反应方式不同时，比如，反应为按键(e.g., Ansorge&Wirer,2009)、口语报告(e.g.， Wfihr,2006)、单 手移动(e.g. ， Wiegand&Wascher,2007a)、双 手交叉 按键 (e.g.，Wallace，1971 ； Wascher,Schatz, Kuder，&Verleger, 2001，)，也会出现Simon效应。在Simon效应产生机制的 众多理论解释中，最具有代表性的为双通道理论模型和反应 辨别假说。双通道理论模型(Iani， Rubichi， Gherri，&Nicoletti, 2
6、009)认为，Simon效应源于受控(间接)通路和 自动(直接)通路的相互影响。相关的刺激属性(比如，颜色) 在受控通路中通过短时联结激活任务所要求的反应，无关的 刺激位置在自动通路中通过长时联结自动激活其同侧的反 应。如果这两条通路中所激活的反应一致，则反应加快；如 果不一致则产生冲突进而延迟反应。反应辨别假说则认为， Simon效应主要源于工作记忆中表征刺激位置和表征反应位 置编码间的交互作用(Ansorge&WUhr,2004； Wfihr&Ansorge， 2007； Wtihr， Biebl，&Ansorge， 2008； Zhao， Chen，& West, 2010)。虽然这两种
7、理论对Simon效应产生机制有不 同观点，但是在各自角度下，他们都认为在不同实验情境中 获得的Simon效应有共同的产生机制。然而，通过反应时分布分析(Response TimeDistribution Analysis)和单侧化准备电位(Lateralized Readiness Potential, LRP)分析，近年来有研究(Wascher et al. , 2001 ； Wiegand&Wascher,2005 , 2007a, 2007b)发现在不同实验操 作中存在两种不同性质的Simon效应。Wascher等人(2001) 发现：视觉刺激的Simon任务，在双手正常放置反应条件下,
8、 Simon效应随着反应时延长而减小，且不一致条件会出现LRP 的早期偏移；但双手交叉反应和听觉刺激条件下，Simon效 应却随着反应时延长逐渐增大，且不一致条件不会出现LRP 的早期偏移。Wiegand和Wascher(2005)也证实了 Simon效 应的不同外在表现，并在此基础上正式提出两种不同机制的 Simon效应。一种为视觉运动Simon效应(Visuomotor Simon effect).是一种同侧反应视觉运动易化而产生的短暂Simon 效应，其会随着反应时延长而减小或消失，同时在不一致条 件下会出现LRP的早期偏移。另一种为认知Simon效应 (cogni tive Simon
9、 effec t),源于表征刺激位置和表征反应 位置的认知编码在反应选择阶段的相互干扰，其会随着反应 时延长而保持稳定甚至增大，并且在不一致条件下不会出现 LRP的早期偏移。2 两种Simort效应的区分指标2.1反应时分布分析反应时分布分析最早由Vincent于1912年使用，也被称 为Vincentizing(张德玄，周晓林，2007)，主要用来考察冲 突效应量如何随着反应速度的变化而变化，是探究Simon效 应潜在加工性质的最常用方法(Pellicano, Lugli, Baroni, &Nicoletti, 2009)。De Jong, Liang 和 Lauber(1994)最早 用
10、其评估Simon效应的时间进程，其具体方法如下：首先分 别将每个被试的一致条件和不一致条件的反应时数据由小 到大进行排列，并将其各自等分为五组，进而求每组的均值; 然后在同组中用不一致条件的均值减去一致条件的均值，即 得到每组Simon效应的大小。以各组的平均反应时为横坐标, Simon效应的大小为纵坐标，可以作出Simon效应的反应时 分布图，即Delta图(如)。在Delta图上，可以很容易地观 察出Simon效应随着时间进程如何变化。结合反应时分布分 析的结果，研究者认为：视觉运动Simon效应随着反应时延 长而逐渐减小甚至消失(如图2A,水平Simon任务)；而认知 Simon效应随着
11、反应时延长保持稳定或逐渐增加(如图2A, 垂直Simon任务，视觉刺激在注视点上下位置随机出现，要 求被试根据刺激属性按上键或下键)(Wascher et al. , 2001； Wiegand&Wascher,2005, 2007a, 2007b)。此外，Wiegand 和 Wascher(2007a)强调视觉运动Simon效应的Delta图并不一 定线性下降，由于自动激活需要相应时间，Simon效应也可 能会随着反应时延长先增加后减小。比如，Delta图为倒u 曲线或者倒J型曲线，都可以看作视觉运动simon效应。回 顾以往研究的反应时分布结果，也可以发现存在这两种不同 性质Simon效应
12、。De Jong等人(1994)实验中所得Simon效 应随着反应时延长而减小(Hommel, 1994)，而Wascher等人 (2001)发现当刺激为听觉刺激或者双手交叉反应时，Simon 效应会随着反应时延长而增大。2.2单侧化准备电位选择性运动激活事件相关电位(ERPs， Event-related brain potentials)的新测量指标单侧化准备电位(LRP)(Gratton， Coles， Sirevaag， Efiksen， &Donchin， 1 988)为Simon效应产生机制的研究打开了窗口。LRP成 分体现了反应手对侧运动皮层的激活，在外显反应的前几百 毫秒，反应
13、手对侧运动皮层相对于同侧运动皮层会出现较大 的负波，主要反映了对与反应手同侧刺激反应的早期准备 (见图 2B)(Praamstra，2007；陈立翰，2008)。采用 LRP 来 研究Simon效应主要是受双通道理论模型中自动激活观点的 启发(Leuthold，2010)。该观点认为，无论刺激呈现的位置 与反应位置是否一致，刺激位置都会自动激活其同侧的反 应，使运动皮层做出反应的早期准备。因此，当刺激位置与 反应位置不一致时会出现不正确的反应激活，即LRP的早期 偏移。在标准Simon任务不一致条件下，刺激呈现后170 ms 到200 ms之间，会出现依赖于刺激位置的LRP的早期负性 偏移，之
14、后出现依赖于任务所要求反应的LRP正性偏移，进 而形成Grton凹陷(Gratton-dip)(如图2C，水平Simon任 务)；然而，在有些情况下(比如，刺激反应垂直排列，双手 交叉反应等）,Simon任务的不一致条件却不会出现LRP的早 期偏移（Vallesi etal. , 2005 ； Wascher et al. , 2001 ； Wiegand&Wascher,2005）。因此，LRP是否出现早期偏移也是 区分Simon效应性质的指标：视觉运动Simon效应在不一致 的条件下会出现LRP的早期偏移（如图2c，水平Simmi任务）， 而认知Simon效应在不一致条件下并不会出现LRP
15、的早期偏 移（如图 2C，垂直 Simon 任务）（Wascher et al. ， 2001 ； Wiegand&Wascher,2005，2007a，2007b）。3 影响 Simon 效应 性质的因素许多研究都发现存在两种不同性质的Simon效应，通过对 比分析这些研究，我们尝试从以下四个方面来分析影响 Simon效应性质的因素。3.1刺激形式Simon任务的刺激都有两个维度：相关维度和传递空间信 息的无关维度。相关维度指定了所要求的空间反应；无关维 度传递的空间信息影响所要求的空间反应。在Simon任务中 会有不同形式的刺激，有些相关维度在不同的感觉通道加工 （比如，听觉刺激和视觉刺激
16、），有些无关维度传递空间信息 的方式不同（比如，物理位置，箭头，位置词）。Wascher等 人（2001）发现，当水平方向Simon任务的刺激为视觉形态时, 产生视觉运动Simon效应；当刺激为听觉形态时，则产生认 知Simon效应。在视觉Simon任务中，刺激位置快速地自动 激活其同侧反应，而任务要求的反应需要一定时间才能完成 加工。因此，在任务所要求反应执行之前，自动激活的反应 就会随着时间延长而消失，从而对所要求反应的影响也就逐 渐减小，所以Simon效应会随着反应时延长而减小。然而， 在听觉Simon任务中（如，声音刺激在左耳或右耳随机出现, 要求被试根据音调的高低按左键或右键），刺激位置和反应 均需要一定时间才能形成认知编码，时间越长编码间的干扰 越大，因此Simon效应会随着反应时延长而增大。Pellicano 等人（2009）采用传统信号（箭头和位置词）作为刺激，来观察 该类Simon效应的时间进程。结果发现，当箭头作为刺激时, 所产生的Simon效应随着反应时变化保持稳定；而当
