项目间语义可整合性对联结再认的影响
——来自ERPs研究证据*

律 原 梁九清 郭春彦

(1首都师范大学心理系, 北京市“学习与认知”重点实验室, 北京 100080) (2首都师范大学初等教育学院, 北京 100080)(3首都师范大学学前教育学院, 北京 100048)

1 引言

情景记忆(episodic memory)是人们对过去经历事件的记忆。双加工模型(dual-process model)认为,再认包含两种独立的加工过程：回忆(recollection)和熟悉性(familiarity)。回忆指被试不仅可以正确再认出学习过的旧项目, 而且还能提取出学习过程中的某些细节。熟悉性则表明被试只能正确再认旧项目, 但不能提取出学习过程中的任何细节。双加工理论认为回忆和熟悉性有不同的神经解剖机制(Diana, Yonelinas, & Ranganath, 2007; Mandler,1980; Ranganath et al., 2004; Rugg & Yonelinas,2003; Yonelinas, 2002), 大量神经成像研究和神经心理个案研究也支持了这一理论观点(Bowles et al.,2007; Düzel, Vargha-Khadem, Heinze, & Mishkin,2001; Ford, Verfaellie, & Giovanello, 2010; Ranganath & Rainer, 2003)。

来自事件相关电位(Event-related Potentials,ERPs)研究结果也支持了双加工理论。记忆 ERPs研究发现, 在测验阶段, 正确再认“旧”项目引起的ERPs比正确拒“新”项目引起的ERPs更正, 这种现象被称为“新/旧效应”。Rugg 和 Yonelinas (2003)进一步将“新/旧效应”分成两类：(1) 刺激呈现后大约300～500 ms左右, 在额区出现的“新/旧效应”或称为“FN400效应”, (2) 刺激呈现后大约500～800 ms左右, 在顶-枕区出现的“新/旧效应”。他们认为前者与熟悉性有关, 而后者与回忆有关。随后的一些研究也支持了这一观点, 认为熟悉性和再认有不同的ERPs“新/旧效应”, 是两种不同类型的记忆加工(Addante, Ranganath, & Yonelinas, 2012; Curran,2000; Curran & Hancock, 2007; Woodruff, Hayama,& Rugg, 2006)。

项目记忆是人们对某一项目的记忆; 而联结记忆是指人们不仅要记住项目, 而且要记住项目之间的关系。大多数研究者认为, 项目记忆受到回忆和熟悉性两种记忆过程的支持。有行为研究表明项目记忆中的操作特征曲线(ROC)是非对称的曲线, 因为它同时反映了回忆和熟悉性, 而通过联结再认所得到的 ROC曲线是线性的, 因为联系再认中的ROC曲线只代表回忆(Yonelinas, 1997)。但是, 对于联结记忆是否同时受到回忆和熟悉性两个记忆过程的支持还存在争议。

较早的一些研究指出联结记忆的再认只有回忆过程参与(Donaldson & Rugg, 1999; Hockley &Consoli, 1999; Yonelinas, 1997)。但是, 有学者认为,如果联结记忆中的项目可以整合(united)或操作(treated)为一个简单的、更大的项目, 也可以有熟悉性的作用(Yonelinas, 2002)。提高项目间的整合性可以利用知觉特征来完成比如鼻子、眼睛、嘴可以整合成一张面孔, 也可以利用语义特征来整合, 比如fire和work两个词可以用firework来整合。在联结记忆中, 项目内联结记忆和可整合的、领域内项目间联结记忆可以由熟悉性支持(Mayes, Montaldi, &Migo, 2007)。随后的研究表明, 联结再认是否被熟悉性所支持不仅取决于刺激材料的特性, 还与实验任务有关。编码时, 人们对成对刺激进行交互表象(interactive imagery)提高了熟悉性在联结记忆中的作用(Rhodes & Donaldson, 2008)。另外的研究者利用整合程度不同的词对进行联结再认实验, 发现高整合度词对会在颞区激发起一个早期“新/旧效应”,而低整合度词对则没有这个效应, 而存在后部“新/旧效应”(Bader, Mecklinger, Hoppstädter, & Meyer,2010)。以上研究都表明在联结再认记忆实验的编码阶段, 项目间 “整合性”会影响记忆的提取过程,这也得到了其它一些研究结果的支持(Bader et al.,2010; Diana, van den Boom, Yonelinas, & Ranganath,2011; Jäger, Mecklinger, & Kipp, 2006; Mollison &Curran, 2012; Quamme, Yonelinas, & Norman, 2007;Rhodes & Donaldson, 2007, 2008; Tibon, Vakil,Goldstein, & Levy, 2012; Yonelinas, Kroll, Dobbins,& Soltani, 1999)。

另外, 最近的研究发现, 熟悉性和回忆对联结记忆的贡献还受项目间语义关系类型的影响, 类别(categorical)语义关系(比如 dancer-singer)需要熟悉性和回忆的共同作用, 而主题(thematic)语义关系(比如dancer-stage)仅需要熟悉性即可。研究者认为这是因为主题关系具有可整合性特征, 而类别关系是基于相似性形成(Kriukova, Bridger, &Mecklinger, 2013)。显然, 熟悉性和回忆对联结记忆的贡献程度与联结记忆的类型、项目的可整合性或整合性操作密切相关。

现实生活中, 人们接触的事物一般都不是独立存在的, 都或多或少的存在某种语义联系。两个同时出现的事物如果具有某种明确的语义联系, 则它们之间的关系发生变化时, 人们是很容易觉察这种变化的; 与之相反, 两个同时出现的事物如果没有明确语义联系, 则它们之间的关系发生变化时, 人们可能很难发现这种变化。例如, 平时人们经常将牙膏和牙刷放在一起, 那么如果将牙刷和球鞋放在一起, 人们能立即意识到这种变化, 但是如果将牙刷和水杯放在一起可能就不太容易发觉这种变化。上面这个例子说明联结记忆中, 项目的知觉特征和项目间关系对联结再认的影响是不同的。而以往的研究中虽然涉及了项目间的整合性, 但是更多地强调了项目间的联结关系而非语义关系。那么, 在相同的语义加工层面, 随着整合性程度的提高, 是否熟悉性的作用也会更加突出？是否同时也增加了回忆的作用？另外在对同时出现的两个项目进行判断时本研究拟以图片为材料, 通过操作项目间的“语义可整合性”, 来探讨其对联结再认影响的神经机制。实验中的材料分为两类：一类是“成语”条件,学习阶段同时呈现的两张图片可以构成一个汉语四字成语。汉语四字成语可以产生一个明确和形象的语境, 这种刺激材料可以形成 “高整合性”, 但是, 成语条件下重组的图片就不能构成成语了, 另外一类是“非成语”条件, 学习阶段出现的两张图片不能构成一个汉语四字成语, 这种刺激的语义整合性相对较低, 而且非成语条件下重组的图片仍旧不能构成成语。提取阶段让被试对图片对进行“旧”、“重组”和“新”三类反应。其中, “旧/新效应”反映了项目提取和关系共同的作用, 而“旧/重组效应”反映了项目间关系的提取。本研究假设, 成语条件比非成语条件有更高的记忆成绩, 项目语义可整合性不仅会影响熟悉性在联结记忆中的作用, 也会影响回忆对联结记忆的贡献, 但是, 联结再认过程中对项目本身知觉特征的提取与对项目间关系的提取所对应的脑认知过程是不同的; 另外, 操作项目语义可整合性只影响了项目间关系的提取而不影响项目提取。

2 方法

2.1 被试

15名大学本科生(5男10女)。被试右利手, 视力正常或矫正视力正常, 无脑部疾病史, 年龄18～23岁(平均21岁), 实验后获得适当报酬。

2.2 实验材料

本实验的实验材料为由 480张常见物体图片,两两组成240对实验材料。分为两种条件：一种是成语条件, 有 120对, 每对材料中的两张图片可以构成一个四字成语; 另外一种是非成语条件, 有120对, 每对材料中的两张图片不能构成成语, 而且也不属于同一类别, 即它们之间没有固定的语义或类别关系。为了保证被试能在短时间内将成语条件的图片与一个四字成语相联系, 本研究采取了以下两项措施：(1)在准备实验材料阶段, 准备了 240对图片对, 其中120对图片对可以构成成语, 120对不能构成成语。让40名在校大学生对这240对图片进行了图片对的评定。首先要评定图片对能否联想成成语。对于可以联想成成语的图片对, 要写出其所对应的成语, 并评定每对图片与成语的贴切程度(贴切程度用 5点进行评价, 分数越高说明图片与成语的符合程度越一致), 正式实验中我们所使用的60对图片的贴切程度的评定都在4以上。(2)在正式实验中, 成语条件和非成语条件是分开进行的, 在成语条件的 block中, 学习阶段被试需要使用出声报告的方式报告与图片对相对应的成语, 这样就能确切知道被试是否将图片对与相应的成语进行了整合。实验中, 成对图片在屏幕上左右呈现,视角为 6.87°× 3.15°。

2.3 实验设计及程序

本实验采用学习—再认范式。共 8组, 其中 4组为成语条件, 4组为非成语条件, 实验顺序在被试间进行平衡。每组均包含学习阶段、干扰阶段和测验阶段。学习阶段由 15个trial组成, 每个 trial的呈现时间为5000 ms, ISI为900～1100 ms; 干扰阶段为一个持续60 s的倒减3过程; 测验阶段由45个trial组成, 每个trial呈现时间为2000 ms, ISI为900～1300 ms, 每组的持续时间约为5 min, 每完成一组测验, 被试休息 2 min。整个正式实验的持续时间约为80 min左右。实验中, 被试坐在隔音电磁屏蔽房间沙发上, 距离屏幕1 m。实验中要求被试注视屏幕中央, 放松并尽量控制眨眼。

在学习阶段, 对于成语条件组, 当屏幕上呈现成对图片时, 要求被试报告与其相对应的成语; 对于非成语条件组, 要求被试报告所呈现的成对图片中物体的名称。同时, 两种条件都要求被试努力记住两张图片及两张图片之间的对应关系。测验阶段,无论是成语条件还是非成语条件均要求被试对呈现的图片对进行3键反应。如果两张图片在学习阶段都出现过且是一对, 按“旧”键; 如果两者是新的,则按“新”键; 如果两者在学习阶段都出现过, 但不是一对, 按“重组”键。要求被试进行“旧”、“重组”或“新”判断。测验中, 使用 3个按键进行反应, 按键在被试间进行了平衡。实验程序如图1所示。

2.4 ERPs记录及数据处理

图1 实验流程图

采用Neuroscan公司生产的ESI-64导脑电记录系统, 电极位置在国际 10-20系统基础上构成, 用Ag/AgCL电极帽记录62个头皮位置相应的EEG。左眼上下 2个电极记录垂直眼点(VEOG), 两眼外侧 2个电极记录水平眼点(HEOG)。参考电极置于左耳乳突处, 接地点在FPz和Fz连线中点, 右耳乳突也放置一个电极。每个电极与头皮之间的电阻均小于5 kΩ。连续记录时滤波带通为0.05～100 Hz, 采样率为500 Hz。对测验阶段记录的EEG进行离线分析, 以左右乳突的代表平均为参考电压进行校正。截取每对刺激呈现前200 ms到呈现后1200 ms的脑电, 用-200～0 ms的平均波幅对基线进行校正。去除眼电伪迹, 并剔除波幅超过±75 μV的试次,滤波带通为0.05～40 Hz。

对测验阶段 ERPs数据进行分类叠加, 得到成语条件和非成语条件“旧”、“重组”和“新”3种反应类型判断正确的ERPs。参照前人研究和观察结果,确定分析时段为200～400 ms和400～800 ms。分析时, 选取 12个电极(F3/Fz/F4/C3/Cz/C4/P3/Pz/P4/O1/Oz/O2), 以各时段的平均电压值为因变量, 进行 2(条件：成语/非成语)×3(反应类型：旧/重组/新)×12(电极：F3/Fz/F4/C3/Cz/C4/P3/Pz/ P4/O1/Oz/O2)重复测量方差分析。根据实验的目的, 进行计划性比较, 分析“新/旧效应”、“旧/重组效应”以及三种反应类型下成语条件和非成语条件的波幅。地形图分布比较时, 使用平方根标准化程序对条件间的62个电极差异波数据进行处理, 然后进行重复测量方差分析, 如果交互作用显著, 则说明两种条件下头皮分布不同, 即所代表的脑神经认知过程不同(McCarthy & Wood, 1985)。方差分析中p值使用Greenhouse-Geisser校正。

3 结果

3.1 行为结果分析

图2所示为测验阶段各条件下的正确率和反应时。对测验阶段正确率和反应时, 进行了2(条件：成语/非成语)×3(反应类型：旧/重组/新)两因素重复测量方差分析。

正确率分析表明：条件主效应显著, F(1,14)=27.52, p＜0.001, ƞ2=0.663; 反应类型主效应显著,F(2,28)=47.91, p＜0.001, ƞ2=0.774; 两者交互作用也达到显著水平, F(2,28)=23.30, p＜0.001, ƞ2=0.625。对成语条件 3种反应进行重复测量方差分析表明,主效应显著, F(2,28)=6.897, p＜0.05, ƞ2= 0.330; “旧”反应的正确率与“重组”反应的正确率未达到显著差异(p＞0.05); “旧”反应的正确率与“新”反应的正确率也未达到显著差异(p＞0.05); “重组”反应的正确率显著低于“新”反应的正确率(p＜0.05)。对于非成语条件3种条件进行重复测量方差分析, 主效应显著, F(2,28)=42.276, p＜0.001, ƞ2=0.751; “旧”反应的正确率与“重组”反应的正确率差异不显著(p＞0.05); “旧”与“重组”反应的正确率都显著低于“新” (ps＜0.05)。对于“旧”反应, 成语条件正确率显著高于非成语条件, F(1,14)=36.690, p＜0.001, ƞ2=0.724; 对于“重组”反应, 成语条件正确率显著高于非成语条件, F(1,14)=16.575, p＜0.001, ƞ2=0.542; 对于“新”反应, 成语条件正确率显著低于非成语条件,F(1,14)=18.503, p＜0.001, ƞ2= 0.569。

反应时分析表明：条件主效应显著, F(1,14)=26.15, p＜0.001, ƞ2=0.651; 反应类型主效应显著,F(2,28)=67.35, p＜0.001, ƞ2=0.828; 并且两者交互作用也达到显著水平, F(2,28)=60.41, p<0.001,ƞ2=0.812。成语条件3种反应时间重复测量方差分析表明, 主效应显著, F(2, 28)=65.480, p＜0.001,ƞ2=0.824; “新”反应的反应时最短, 其次是“相同”反应, “重组”反应的时间最长, 两两之间差异显著(ps＜0.05); 非成语条件3种反应时间重复测量方差分析表明, 主效应显著, F(2,28)=66.346, p＜0.001,ƞ2=0.826; “旧”反应的反应时与“重组”反应的反应时之间无显著性差异(p＞0.05); “旧”和“重组”反应的反应时都显著长于“新”反应(ps＜0.05); 对于“旧”反应, 非成语条件的反应时间显著高于成语条件,F(1,14)=66.312, p＜0.001, ƞ2=0.826; 对于“重组”反应, 非成语条件反应时间显著高于成语条件,F(1,14)=17.338, p＜0.001, ƞ2=0.553; 对于“新”反应,成语条件的反应时间与非成语条件的反应时间没有显著差异, F(1,14)=3.761, p=0.073, ƞ2=0.212。

图2 测验阶段各条件下的正确率和反应时

3.2 ERPs结果分析

图3 测验阶段两种条件3种反应类型的ERPs比较

测验阶段成语条件和非成语条件3种反应类型的ERPs如图3所示。整体而言, 无论成语条件还是非成语条件, 从刺激呈现后约200 ms开始, “旧”和“重组”两种刺激引起的 ERPs与“新”刺激引起的ERPs开始出现分离, 并且两者有更正的趋势; 约400 ms开始, “旧”刺激引起的ERPs和“重组”刺激引起的 ERPs波形开始出现分离, “旧”刺激引起的ERPs有更正的趋势。

3.2.1 新/旧效应分析

对成语条件和非成语条件, 分别在 200～400 ms和400～800 ms两个时段, 进行2(反应类型：新/旧)×12(电极：F3/Fz/F4/C3/Cz/C4/P3/Pz/P4/O1/Oz/O2)两因素重复测量方差分析。

成语条件分析表明, 在200～400 ms, 反应类型的主效应显著, F(1,14)=36.86, p＜0.001, ƞ2=0.725;反应类型与电极的交互作用显著, F(11,154)=7.66,p＜0.001, ƞ2=0.485。进一步分析发现, 在额区(F3, Fz,F4)、中央区(C3, Cz, C4)和顶区(P3, Pz, P4), “旧”反应引起的 ERPs波形比“新”反应引起的 ERPs波形更正, 差异达到显著水平(ps＜0.001); 在枕区(O1,Oz, O2)不存在显著差异(ps＞0.05); 在 400～800 ms,反应类型的主效应显著, F(1,14)=12.81, p＜0.01,ƞ2=0.478; 水平与电极的交互作用显著, F(11,154)=15.83, p＜0.05, ƞ2=0.531。进一步分析表明, 在额区(F3, Fz, F4)、中央区(C3, Cz, C4)和左顶区(P3)上存在显著的“新/旧效应” (ps＜0.05), “旧”引起的 ERPs波形比“新”引起的 ERPs波形更正; 在右顶区(Pz,P4)和枕区(O1, Oz, O2)上不存在显著的“新/旧效应” (ps＞0.05)。

非成语条件分析表明, 在200～400 ms, 反应类型的主效应显著, F(1,14)=12.36, p＜0.005, ƞ2=0.469;水平与电极的交互作用显著, F(11,154)=8.67,p＜0.001, ƞ2=0.383。进一步分析表明, 在额区(F3, Fz,F4)、中央区(C3, Cz, C4)和顶区中线(Pz)上存在显著的“新/旧效应” (ps＜0.01), “旧”引起的 ERPs比“新”引起的ERPs更正; 在P3, P4和枕区(O1, Oz, O2)不存在显著的“新/旧效应” (ps＞0.05)。在 400～800 ms,反应类型主效应显著, F(1,14)=6.84, p＜0.05, ƞ2=0.328; 水平与电极的交互作用显著, F(11,154)=10.28, p＜0.001, ƞ2=0.423。进一步分析表明, 在额区(F3, Fz, F4)和中央区(C3, Cz, C4)上存在显著的“新/旧效应” (ps＜0.05), “旧”引起的 ERPs波形比“新”引起的 ERPs波形更正; 在顶区(P3, Pz, P4)和枕区(O1, Oz, O2)上不存在显著的“新/旧效应” (ps＞0.05)。

3.2.2 重组/新效应分析

对成语条件和非成语条件, 分别在 200～400 ms和400～800 ms两个时段, 进行2(反应类型：重组/新)×12(电极：F3/Fz/F4/C3/Cz/C4/P3/Pz/P4/O1/Oz/O2)两因素重复测量方差分析。

成语条件分析表明, 在200～400 ms, 反应类型主效应显著, F(1,14)=24.268, p＜0.001, ƞ2=0.634; 反应类型与电极的交互作用显著, F(11,154)=14.396,p＜0.001, ƞ2=0.507。简单效应分析表明, 在额区(F3,Fz, F4)、中央区(C3, Cz, C4)、顶区(P3, Pz, P4), “重组”引起的ERPs波形比“新”引起的ERPs波形显著更正(ps＜0.05); 在枕区(O1, Oz, O2), “重组”引起的ERPs与“新”引起的 ERPs不存在显著差异(ps＞0.05)。在 400～800 ms, 反应类型主效应不显著,F(1,14)=0.549, p＞0.05, ƞ2=0.038; 水平与电极的交互作用不显著, F(11,154)=2.639, p=0.059＞0.05,ƞ2=0.159。

非成语条件分析表明, 在200～400 ms, 反应类型主效应边缘显著, F(1,14)=4.293, p=0.057, 属于边缘显著, ƞ2=0.235; 反应类型与电极的交互作用显著, F(11,154)=16.74, p＜0.001, ƞ2=0.545。简单效应分析表明, 在额区(F3, Fz, F4)、中央区(C3, Cz,C4), “重组”引起的 ERPs波形比“新”引起的 ERPs波形显著更正(ps＜0.05); 在顶区(P3, Pz, P4)、枕区(O1, Oz, O2), “重组”引起的 ERPs与“新”引起的ERPs不存在显著差异(ps ＞0.05)。在 400～800 ms,反应类型主效应不显著, F(1,14)=1.650, p＞0.05,ƞ2=0.105; 水平与电极的交互作用显著, F(11,154)=10.32, p＜0.001, ƞ2=0.436。简单效应分析表明, 在额区(Fz, F4)、中央区(C3, Cz, C4)和枕区(Oz), “重组”引起的 ERPs波形比“新”引起的 ERPs波形显著更正(ps＜0.05); 在 F1、顶区(P3, Pz, P4)、枕区(Oz, O2),“重组”引起的ERPs与“新”引起的ERPs不存在显著差异(ps＞0.05)。

3.2.3 旧/重组效应分析

对成语条件和非成语条件, 分别在 200～400 ms和400～800 ms两个时段, 进行2(反应类型：旧/重 组 )×12(电 极 ： F3/Fz/F4/C3/Cz/C4/P3/Pz/P4/O1/Oz/O2)两因素重复测量方差分析。

成语条件分析表明, 在200～400 ms, 反应类型主效应不显著, F(1,14)=0.251, p＞0.05, ƞ2=0.018; 反应类型与电极的交互作用不显著, F(11,154)=0.428,p＞0.05, ƞ2=0.30。在 400～800 ms, 反应类型主效应显著, F(1,14)=17.13, p＜0.001, ƞ2=0.550; 水平与电极的交互作用显著, F(11,154)=6.22, p＜0.001, ƞ2=0.308。进一步分析表明, 在额区(F3, Fz, F4)、中央区(C3, Cz, C4)、顶区(P3, Pz), “旧”引起的 ERPs波形比“重组”引起的 ERPs波形显著更正(ps＜0.05);在P4和枕区(O1, Oz, O2), “旧”引起的 ERPs与“重组”引起的ERPs不存在显著差异(ps＞0.05)。

非成语条件分析表明, 在200～400 ms, 反应类型的主效应不显著, F(1,14)=2.41, p＞0.05, ƞ2=0.146;反应类型与电极的交互作用也不显著, F(11,154)=0.93, p＞0.05, ƞ2=0.062。在 400～800 ms, 反应类型主效应不显著, F(1,14)=3.81, p＞0.05, ƞ2=0.214; 水平与电极的交互作用也不显著, F(11,154)=1.90, p＞0.05, ƞ2=0.119。

3.2.4 成语条件与非成语条件的ERPs比较

对“旧”、“重组”和“新”三类反应分别在200～400 ms和 400～800 ms两个时段, 进行 2(条件：成 语 /非 成 语 )×12(电 极：F3/Fz/F4/C3/Cz/C4/P3/Pz/P4/O1/Oz/O2)两因素重复测量方差分析。

对于“旧”反应, 分析表明：在200～400 ms, 条件主效应显著, F(1,14)=8.42, p＜0.05, ƞ2=0.376; 条件与电极的交互作用不显著, F(11,154)=0.37, p＞0.05, ƞ2=0.026, 成语条件“旧”引起的 ERPs波形比非成语条件“旧”引起的ERPs波形更正。在400～800 ms, 条件主效应显著, F(1,14)=14.28, p＜0.05, ƞ2=0.505; 条件与电极的交互作用不显著, F(11,154)=1.88, p＞0.05, ƞ2=0.119; 成语条件“旧”引起的ERPs波形比非成语条件“旧”引起的ERPs波形更正(ps＜0.05)。

对于“重组”反应, 分析表明：在 200～400 ms,条件主效应显著, F(1,14)=8.01, p＜0.05, ƞ2=0.364;条件与电极的交互作用不显著, F(11,154)=0.83,p＞0.05, ƞ2=0.056; 成语条件“重组”引起的 ERPs 波形比非成语条件“重组”引起的 ERPs波形更正。在400～800 ms, 条件主效应不显著, F(1,14)=0.36,p＞0.05, ƞ2=0.025; 条件与电极的交互作用显著,F(11,154)=6.47, p＜0.05, ƞ2=0.316。进一步分析表明,在左顶(P3)和枕区(O1, Oz, O2)电极, 成语条件“重组”引起的 ERPs波形比非成语条件“重组”引起的ERPs波形更正(ps＜0.05)。

对于“新”反应, 分析表明：在200～400 ms, 条件主效应以及条件与电极的交互作用均不显著(F(1,14)=0.08, p＞0.05, ƞ2=0.001; F(11,154)=1.41,p＞0.05, ƞ2=0.092)。在 400～800 ms, 条件主效应以及条件与电极的交互作用也均不显著(F(1,14)=0.95,p＞0.05, ƞ2=0.064; F(11,154)=0.55, p＞0.05, ƞ2=0.038)。

3.2.5 地形图分析

图4(A)所示为成语和非成语两种条件下的“新/旧”差异波地形图。图 4(B)所示为成语和非成语两种条件下的“旧/重组”差异波地形图。

图4 两种条件下“新/旧效应”和“旧/重组效应”地形分布图

在 200～400 ms和 400～800 ms两个时段, 分别计算成语条件和非成语条件的“新/旧”ERPs振幅差异, 之后进行标准化(McCarthy & Wood, 1985)。进行2(条件：成语/非成语)×62(62个电极)两因素重复测量分析, 发现两个时段条件和电极交互作用均不显著(F(61,854)=1.010, p＞0.05, ƞ2=0.067; F(61, 854)=0.543, p＞0.05, ƞ2=0.051), 这表明成语条件和非成语条件的“新/旧效应”有相同的地形图分布。这表明成语条件和非成语条件的“新/旧”效应在电极分布上是一致的, 也就是说两者在提取过程中所表现的脑神经认知过程而是相同的。

在 200～400 ms和 400～800 ms两个时段, 分别计算成语条件和非成语条件的“旧/重组”ERPs振幅差异, 之后进行标准化(McCarthy & Wood, 1985)。进行2(条件：成语/非成语)×62(62个电极)两因素重复测量分析, 发现两个时段条件和电极交互作用均不显著(F(61, 854)=1.662, p＞0.05, ƞ2=0.106; F(61,854)=1.157, p＞0.05, ƞ2=0.076), 这表明成语条件和非成语条件的“旧/重组效应”有相同的地形图分布。同样说明成语条件和非成语条件的“旧/重组”效应在电极分布上是一致的, 即两者在提取过程中所表现的脑神经认知过程是相同的。

3.2.6 溯源分析

为了进一步探究联结记忆中项目提取和关系提取是否存在脑机制差异, 将成语条件下“新/旧效应”的总平均ERPs差异波和成语条件下“旧/重组效应”的总平均 ERPs差异波分别导入具有标准 MRI头像的Curry 6.0系统, 用 LORETA 电流密度法和偶极子拟合法在三壳球形模型中重建各条件在不同时间窗口的大脑颅内活动源, 选取“新/旧效应”刺激呈现后 300～400 ms (代表项目提取)和“旧/重组效应”刺激呈现后400～500 ms (代表关系提取)进行定位分析。定位结果如图5所示, 可以发现项目提取主要定位于楔前叶(precuneus)和齿状回(dentate gyrus), 而关系提取主要定位于额下回(inferior frontal gyrus)和颞上回(superior temporal gyrus)。

图5 项目提取和关系提取的溯源分析结果

4 讨论

本实验使用联结再认判断任务, 通过改变项目间语义可整合性, 探讨其对联结记忆的影响及其神经机制。行为结果表明, 在提取阶段, 对于“旧”反应和“重组”反应, 成语条件的正确率均显著高于非成语条件, 并且成语条件的反应时也都显著低于非成语条件; 对于“新”反应, 两种条件的正确率和反应时均无显著差异。这说明编码阶段项目间语义可整合性对于联结记忆产生了积极的影响, 表现为高整合性的成语条件在联结再认中有更好的记忆效率。另外, 无论是成语条件还是非成语条件, “新”反应的反应时都显著低于“旧”和“重组”, 这说明被试在联结提取时, 先进行了项目的新旧判断, 而后进行项目间的语义关系的提取, 这与以往的研究一致(Liang & Guo, 2012)。对于成语条件, “旧”项目的反应时显著短于“重组”。由于“旧”项目相比“重组”项目来说, 是学习刺激的再次呈现, 因此反应时间更快, 这也支持了迁移恰当加工理论(transfer appropriate processing theory)或编码特异性原则(the principle of encoding specificity)(Morris, Bransford, & Franks, 1977; Tulving & Thomson, 1973)。从本研究的结果来看, 非成语条件却没有这种效应。这说明成语条件之所以有更高的联结记忆效率, 可能是由于编码时, 项目间的高整合性促进了项目间的捆绑加工, 形成了有意义的环境。提取时, 这种环境的再现促进了联结记忆的提取。

从ERPs数据的分析结果来看, 对于成语条件,在 200～400 ms, “新/旧效应”及“重组/新效应”都分布在额区、中央区及顶区皮层, 随后的400～800 ms分布在额区、中央区及左顶皮层; 对于非成语条件,在 200～400 ms, “新/旧效应”分布在额区、中央区及顶区中线, 而“重组/新效应”主要分布在额区和中央区, 随后的 400～800 ms分布在额区、中央区皮层。这说明在从刺激呈现后200～800 ms, 成语条件比非成语条件有更广泛的分布, 尤其是在顶区皮层。以往双加工的观点认为, 早期额区“新/旧效应”反映了熟悉性; 而晚期顶区“新/旧效应”与回忆加工有关(Curran, 2000; Curran & Cleary, 2003; Rugg et al., 1998)。从“新/旧效应”结果来看, 成语条件比非成语条件有更明显的回忆加工。

对于“旧/重组效应”, 分析发现在 200～400 ms,无论是成语条件还是非成语条件, “旧”反应引起的ERPs与“重组”反应引起的ERPs无显著性差异, 两者有相似的波形。据此我们认为200～400 ms为联结再认的项目提取阶段, 因为在我们的研究中无论是成语条件还是非成语条件, “旧”反应和“重组”反应中呈现的项目都是在学习阶段中出现过的, 而此时间段中的成语条件和非成语条件“旧/重组”效应的 ERPs波形没有受到项目间语义可整合性的影响。在400～800 ms, 发现成语条件下, “旧”反应引起的ERPs比“重组”反应引起的ERPs显著更正, 分布在额区、中央区、顶区中线和左顶皮层。而非成语条件, “旧”反应引起的ERPs与“重组”反应引起的ERPs差异并不显著。结合行为结果, 可以推知, 在刺激呈现后的400～800 ms, 额区、中央区、顶区中线和左顶皮层电生理信号的变化反映了项目间语义可整合性对关系提取的影响。成语条件的“旧”反应由于可以构成成语与高语义整合性相对应, 而成语条件的“重组”反应因为不能构成成语则与低语义整合性相对应, 成语条件400～800 ms的“旧/重组效应”与项目间语义可整合性的改变有关, 而非成语条件下“旧”反应和非成语条件下“重组”反应由于都不能构成成语, 处在相同的项目间语义整合程度,则没有“旧/重组效应”。据此可以认为 400～800 ms脑神经活动反映了联结记忆中对项目间关系的提取。对300～400 ms成语条件“新/旧效应”的溯源分析表明, 联结记忆的项目提取主要集中于楔前叶和齿状回。研究表明楔前叶与情景记忆有关(Fletcher et al., 1995), 与根据空间细节进行再认判断也有关(Wallentin, Roepstorff, Glover, & Burgess, 2006);而齿状回被认为与构建新的记忆有关(Nakashiba et al., 2012)。对400～500 ms成语条件旧/重组效应的溯源分析表明联结记忆的关系提取主要集中于额下回和颞上回。已有的研究表明额下回与言语和语义关系理解密切相关(Winhuisen et al., 2005), 而颞上回和前额皮层都与语言和社会认知有关(Adolphs,2003; Neeley et al., 2007)。综合ERPs的结果和溯源分析的结果以及已有的相关研究, 可见联结记忆再认过程中刺激呈现后200～400 ms的ERPs活动主要反映了项目提取, 而400～800 ms的ERPs活动主要反映了关系提取。

另外, 对于“旧”、“重组”和“新”3种反应类型,分别进行成语条件和非成语条件的ERPs比较发现,对于“旧”和“重组”, 在 200～400 ms成语条件引起ERPs都比非成语条件引起 ERPs显著更正; 在400～800 ms, 与“重组”反应相比较, 成语条件与非成语条件的 ERPs差异在“旧”反应上有更广泛的分布。对于“新”, 两个时段上成语条件引起的 ERPs与非成语条件引起的ERPs均无显著性差异。可见,有较高项目间语义可整合性的成语条件促进了早期“新/旧效应”, 也促进了晚期“新/旧效应”。由于前者反映了熟悉性加工, 而后者反应了回忆加工, 因此, 我们认为高项目间语义可整合性可以同时促进熟悉性和回忆在联结记忆中的作用。地形图分布分析表明, 对于“新/旧效应”, 成语条件与非成语条件的头皮分布没有显著差异; 对于“旧/重组效应”, 成语条件与非成语条件的头皮分布也没有差异。这说明成语条件和非成语条件下所进行“新/旧”判断所发生的脑神经认知活动是相同的, 成语条件和非成语条件进行“旧/重组”判断时所发生的脑神经认知活动也是相同的。

按照双加工理论观点, 提高联结记忆中两个项目间可整合性将会增加熟悉性在提取中的作用。最近, 一些研究者发现在来源记忆的编码阶段, 促进项目整合的操作可提高记忆成绩, 并且, 熟悉性也可以对来源记忆起作用(Diana et al., 2011)。联结记忆的研究中也发现了相似的结果(Bader et al., 2010;Greve, van Rossum, & Donaldson, 2007; Tibon et al.,2012)。与这些观点一致, 本研究中“旧”和“重组”判断上, 早期 200～400 ms表现了项目间整合性的影响, 成语条件要比非成语条件更正。这说明提高项目可整合性促进了熟悉性在联结记忆中的作用。

然而, 也有一些研究者认为, 与熟悉性相关的“新/旧效应”出现在双侧顶区最大化(Yovel & Paller,2004), 而额区“新/旧效应”与并不指示熟悉性, 而是与概念启动有关(Lucas, Voss, & Paller, 2010;Paller, Voss, & Boehm, 2007; Voss & Paller, 2006)。另外一些研究者认为, 来自再认范式上的数据可以用记忆强度来解释, 认为回忆和熟悉性只是一种量的差异而非质的差异(Bowles et al., 2007; Squire,Wixted, & Clark, 2007)。那么, 本研究中语义整合性程度对提取阶段早期的影响就反映了概念启动上的差别。也就是说, 可以整合为成语的项目, 更容易建构成一个意义整体, 从而在提取中有更高的概念启动。另外, 以往的背景效应(context effects)研究表明, 早期“新/旧效应”上的差异也可能反映了背景熟悉性的变化(Ecker, Zimmer, Groh-Bordin,& Mecklinger, 2007)。这样, 提高项目间的可整合程度可能只是提高了对联结记忆项目的熟悉性。目前,这些问题还是不是很清晰, 需要进一步的研究。

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