2019, Vol. 17引用本文 |
| 整体型和局部型思维风格的ERP研究 |
2. 湖州市现代农业技术学校，湖州 313023
自20世纪30年代“风格”这一概念被Allport（1937）用“生活风格（styles of life）”这一术语引入心理学以来，有关风格的研究大致经历了1950 ~ 1970年和1980 ~ 2000年两个高潮时期（Zhang, Sternberg, & Rayner, 2012）。风格概念被认为是介于人格与智力之间的一个界面（Interface）（Sternberg & Grigorenko, 1997），是心理学界对连接与统一“人格与知觉”（Witkin & Goodenough, 1981）或者“心理过程与个性特征”（谢斯骏, 张厚粲, 1988）不懈努力的体现。
Zhang和Sternberg（2005）提出了一个整合性的风格概念—智力风格（intellectual style），把它定义为人们在认知、情感、生理、心理和社会维度上偏好的信息加工和任务处理方式，用以涵盖以往相关文献中大多数的风格构念。经过近十多年的理论与实证研究，智力风格这一整合思路已逐步为学界所接受（Hunt, 2013; Sofo, Colapinto, Sofo, & Ammirato, 2013; Xie, 2015; Yu & Zhu, 2011）。然而，在智力风格研究的历程中，也存在着一个极为棘手的问题——智力风格的内部神经机制与外在的个体风格差异之间很难建立联系，相互印证。（Riding, Glass, Butler, & Pleydell-Pearce, 1997; Zhang, Caryl, & Deary, 1989）。
随着心理学研究方法与技术的进步，学界逐步利用认知神经技术，特别是脑成像技术如EEG、PET、fMRI等，来解析智力风格的功能性或行为性特征，改进人们对其内部机制的认识和实践评估（Case & Globerson, 1974; Waber, 1989），使之更好地服务于人们的学习、工作和生活。迄今为止，在眼动模式（Nitzan-Tamar, Kramarski, & Vakil, 2016）、生理激素（Isman & Gundogan, 2009）、大脑区域分布以及神经系统功能（Riding et al., 1997; Waber, 1989; Vernon, 1984）等方面已经建立了某些智力风格与神经生理基础的关系。具体地，例如，整体型风格者在阅读材料时无论注视时间还是转换时间都比分析型风格者少（Nitzan-Tamar et al., 2016）；雄性荷尔蒙（如睾丸素）对个体场独立型风格的分化有着显著的贡献（Isman & Gundogan, 2009）；智力风格具有大脑半球单侧优势，左半球是分析–言语型的神经基础，右半球是整体-视觉型风格的神经基础（Banich, 1998; Waber, 1989）；视觉型风格者的梭状回脑区在自我评价活动中被激活，言语型风格者在类似活动中被激活的脑区是缘上回（Kraemer, Rosenberg, & Thompson-Schill, 2009）；Hilbert等（2015） 则发现言语型风格者的行为与额中回的激活显著相关。
这些结果虽然在一定程度上揭示了智力风格的神经生理机制，但由于风格模型的多样性，风格的神经生理机制仍需深入探讨。事件相关电位（ERP）作为一种反映和评价大脑认知功能（包括信息处理）时间敏感的电生理技术，或许可以帮助我们深入认识不同的智力风格是如何影响个体的信息处理的（Federico, 1984; Meng et al., 2012; Robaey, Laget, & Creff, 1989）。但事实上我们对ERP成分与智力风格的关系却知之甚少，仅有的几项研究也只局限于Witkin的场独立/依存性风格研究（例如, Federico, 1984; Imanaka, Kakigi, & Nakata, 2017; Meng et al., 2012）。
本文借助自我报告问卷和认知神经技术（ERP），分析了整体型和局部型两种风格的个体在组合字母识别任务中的ERP成分，探索了思维风格的内部加工机制的脑电活动证据。从而从多重证据的视角促进了我们对思维风格的认知。
1.1 整体型与局部型思维风格面对智力风格研究纷繁复杂的局面，Sternberg等（1997） 在总结智力风格理论以及相关研究的基础上，提出了心理自我管理理论（Mental Self-Government Theory），强调人们在日常行为中具有偏好的思维管理模式，不同的管理方式代表了不同的思维风格。作为智力风格的一个下位概念（Zhang & Sternberg, 2005），Sternberg等（1997） 认为思维风格并不完全是认知的功能，也不完全是人格的功能，而是个体以人格为背景且根据其偏好来运用各种能力的方式。具有相同能力的人可能会有不同的风格；一个被认为具有较高能力的人，不一定是表现出了较高的能力，而往往是因为其风格与所处的环境相符合。Sternberg等参照当今世界上多数国家采取的管理模式从五个维度定义了13种思维风格：（1）管理的功能：立法型、执行型和司法型；（2）管理的形式：专制型、等级型、寡头型和无政府主义型；（3）管理的水平：局部型和整体型；（4）管理的范围：内倾型和外倾型；（5）管理的倾向：自由型和保守型。Sternberg的研究团队还开发了相应的测评工具（Sternberg, Wagner, & Zhang, 2007），并在多种文化背景中（中国、美国、东南亚国家、欧洲国家等）的教育领域和非教育领域对不同人群的思维风格进行分析，获得了充分的信度与效度支持（Zhang et al., 2012）。
回顾以往研究，在对整体和局部关系的研究中发展出了一些典型的实验范式，如整体–部分效应（Tanaka & Farah, 1993）、合成面孔效应（Young, Hellawell, & Hay, 1987）、字母合成效应（Navon, 1977）等。本文选取字母合成效应范式，着重分析了整体型和局部型两种思维风格。整体型思维风格（Global）指的是喜欢面对全局、抽象的任务，同时更关注任务的总体情况，趋向于运用创造力和更高水平的认知复杂性；局部型（Local）思维风格指的是喜欢细节性、具体性的任务，显示了低水平的认知复杂性（Zhang & Sternberg, 2005）。Navon的字母合成效应是一种可以形式化地描述整体和局部性质并且在实验上可操作的实验模式，对整体和局部关系研究产生了重要的影响。Navon运用一种复合刺激图形，这种刺激图形是由小字母组成大字母，有字母组合一致（大小字母都是S）或者不一致（小字母是S，大字母是H）两种状态。组合图形中大字母的性质被视为图形的整体性质，小字母的性质被视为局部的性质。本实验采用该字母组合范式，同时监测在字母组合图形冲突条件下产生的ERP成分N270。实验任务涉及工作记忆、冲突加工等心理过程。
1.2 冲突监测理论与N270认知控制（cognitive control）是一个根据内部目标来协调行动与当前情景关系的内部认知机制，它涉及非常广泛的心理过程和行为范式。
为了说明冲突加工过程中认知控制是如何被调用的，Botvnick等提出了冲突监测理论（conflict monitoring theory）（Botvinick, Nystorm, Flssell, Carter, & Cohen, 1999; Carter et al., 1998）。该理论假设存在一个冲突监测模块, 负责发现并评估信息加工中的冲突水平。评估信息会被传递到负责认知控制功能的执行控制模块, 由后者解决冲突, 做出正确反应。该理论进一步推测前扣带回（anterior cingulate cortex, ACC）是负责冲突监测的脑区（Kerns et al., 2004; van Veen & Carter, 2002）。另一方面, 汇聚的证据显示背外侧前额叶（dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC）是执行性控制过程中的关键的区域（Alvarez & Emory, 2006; Badre & Wagner, 2004; MacDonald, Cohen, Stenger, & Carter, 2000）。由此, 认知控制的过程可以做如下理解：由ACC负责的冲突监测机制与由DLPFC主导的执行控制机制共同完成了自上而下的认知控制过程, 这种中枢控制过程可以调控感知觉区域等初级脑区的信息加工过程。
N270是王玉平等在各种比较作业中发现的与冲突加工有关的负波成分（Cui, Wang, Wang, Tian, & Kong, 2000; Wang, Wang, Cui, Tian, & Zhang, 2002）。外界刺激进入脑内，经过分析处理后存储在记忆系统，当后续刺激的信息与存储在脑中的信息不同（发生冲突）时，就诱发出N270。它代表了大脑识别和处理信息冲突时皮层产生的电活动。本实验实时监测被试在字母辨识任务中产生的N270成分。
综上所述，以往关于ERP成分与思维风格的关系的研究较少，所使用的认知神经技术时间分辨率较低，难以分析具体的内部加工进程。本研究借助于事件相关电位（ERP）技术的时间敏感性，通过实时监测个体在字母识别任务中的N270成分，探究了整体型和局部型思维风格个体进行冲突信息加工的内部机制。我们提出如下假设：（1）整体型思维风格个体在完成整体型任务时（辨识大字母）比局部型个体的正确率高，反应时比局部型思维风格快；在完成局部型任务时（辨识小字母）的正确率低，反应时比局部型的慢；（2）整体型和局部型对整体（辨识大字母）和局部（辨识小字母）加工时的 N270（ERP 成分）的潜伏期和波幅存在显著差异。
2 方法 2.1 被试在上海某大学用思维风格量表（TSI-R2）（Sternberg, Wagner, & Zhang, 2003）施测，发放问卷400份，回收有效问卷332份。其中男生97人，女生235人。计算被试在TSI自我管理水平维度（整体型–局部型）的得分。根据被试在整体型和局部型的平均分从高到低进行排序，以10%为界分为高分组，其中整体型高分组33人（M=5.49, SD=0.44），局部型高分组33人（M=5.76, SD=0.34）。从筛选的两组中联系被试参加ERP实验，共联系到自愿参加实验的被试26人，其中整体型13人，局部型13人。剔除部分行为数据正确率过低或脑电数据伪迹干扰过大的被试，最终20人的行为数据和脑电数据纳入统计分析。
在有效被试中，整体型10人，局部型10人。所有被试年龄均在18岁以上；均为右利手；无精神疾病或大脑创伤，视力或矫正视力正常。整体型组的女生5人，男生5人；局部型组的女生5人，男生5人。参与实验的被试均签署了被试知情同意书，实验完成后给予一定的金钱报酬。
2.2 实验设计本实验自变量有思维风格（整体型/局部型）、刺激类型（大小字母一致/大小字母不一致）、任务类型（辨识大字母/辨识小字母）。其中思维风格为被试间变量，刺激类型和任务类型为被试内变量。因变量为被试的反应时、正确率，以及实验过程中产生的N270的波幅与潜伏期。
2.3 实验材料及程序实验材料通过画图软件制成，由小字母组成大字母，材料示例见图1。借鉴Sergent （1983）使用的材料类型，大小字母组合有四种情况：小S组成的大S，小S组成的大H，小H组成的大H，以及小H组成的大S。其中大字母材料的最长直径42 mm，小字母是大字母的1/6。注视点“+”和所有的刺激都呈现在屏幕中央。
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| 图 1 刺激材料 |
采用E-prime1.0（Psychology software Tools, Inc., US）进行编程，记录行为反应数据。刺激在21寸电脑显示器上呈现。具体实验程序如图2所示。实验开始后，在每个试次，屏幕中央会出现一个黑色的“+”注视点，持续500 ms；随后是一个400 ms的空白屏幕；紧接着是随机呈现的刺激图片（两种刺激类型, 大小字母一致和大小字母不一致），呈现时间为200 ms；之后呈现指导语和两个答案选项，让被试识别复合字母中的大字母或者小字母，如答案呈现在左边的按“1”键，呈现在右边的按“0”。被试要尽快作出判断，记录被试的反应时和正确率。实验包括2（刺激类型: 大小字母一致, 大小字母不一致）×2（任务类型: 辨识大字母, 辨识小字母）四种处理，每种处理48个试次，共192试次。实验分为四组，每组共48个试次，不同处理试次随机呈现。正式实验开始前进行练习，共8个试次。实验中间会提示被试休息。
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| 图 2 实验流程 |
2.4 数据采集及分析
采用64导ERP记录仪（NeuroScan, Inc., US）采集和分析脑电，记录点固定于64导电极帽，电极位置采用10–20扩展系统。左侧乳突参考，AC采集1000 Hz，高通0.01 Hz，低通100 Hz。所有电极的头皮电阻均小于5 KΩ。EEG离线处理：先转换为双侧乳突参考，自动校正VEOG和HEOG，经30 Hz低通滤波（24dB），波幅大于±100 uV的脑电记录被视为伪迹自动清除。分段为刺激前200 ms到刺激后1000 ms。按照选择任务的类型（辨识大字母和辨识小字母）进行数据叠加平均。
根据以往研究（Meng et al., 2012; 王惠军, 王玉平, 崔莉莉, 田书娟, 王得泉, 2001）和数据分析的总波形图，选择F3，Fz，F4，FC3，FCz，FC4等6个电极点为分析电极，采用峰测量法，测量N270的时间窗口为200–320 ms。对N270的潜伏期和波幅进行2（思维风格: 整体型, 局部型）×2（刺激类型: 大小字母一致, 大小字母不一致）×6（电极点位值）的三因素重复测量方差分析，多重比较采用Greenhouse-Geisser矫正p值。
对按键的准确率和反应时进行2（思维风格: 整体型, 局部型）×2（任务类型: 辨识大字母, 辨识小字母）的二因素重复测量方差分析，多重比较采用Greenhouse-Geisser矫正p值。
3 结果 3.1 行为反应结果对按键的准确率和反应时分别进行二因素重复测量方差分析：思维风格（整体型/局部型）×任务类型（辨识大字母/辨识小字母）。描述性统计见表1。
| 表 1 正确率和反应时的描述性统计（M±SD） |
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对正确率进行重复测量方差分析发现：思维风格的主效应不显著，F（1, 18）=1.34，p>0.05；任务类型的主效应不显著，F（1, 18）=4.28，p>0.05。思维风格和任务类型的交互作用显著，F（1, 18）=7.64，p<0.05, η2=0.30。在辨识大字母时，整体型个体的正确率显著地高于局部型个体，F（1, 18）=4.68，p<0.05，η2=0.21；在辨识小字母时，局部型个体的正确率显著地高于整体型个体，F（1, 18）=4.54，p<0.05，η2=0.20。
对反应时进行重复测量方差分析发现：思维风格的主效应不显著，F（1, 18）=0.60，p>0.05；任务类型的主效应不显著，F（1, 18）=0.001，p>0.05；思维风格类型和任务类型的交互作用显著，F（1, 18）=17.32，p<0.05，η2=0.49。对整体型被试而言，辨识大字母显著快于辨识小字母，F（1, 18）=8.81，p<0.01，η2=0.33；对局部型被试而言，辨识小字母显著快于辨识大字母，F（1, 18）=8.52，p<0.01，η2=0.32。
3.2 ERP结果以N270的波幅为因变量，进行多因素重复测量方差分析：思维风格（整体型/局部型）×刺激类型（大小字母一致/大小字母不一致）×电极点（6个电极点）。结果见图3和图4。
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| 图 3 组合字母识别任务中ERP波形图 |
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| 图 4 组合字母识别任务中的地形图 |
思维风格类型的主效应显著，F（1, 18）=4.97，p<0.05，η2=0.22，整体型思维风格的N270波峰显著高于局部型思维风格；字母组合刺激类型的主效应显著，F（1, 18）=6.73，p<0.05，η2=0.27，大小字母不一致时引发的N270波峰显著大于大小字母一致的情况；电极点的主效应显著，F（5, 90）=5.55，p<0.01，η2=0.24。此外，三重交互及双重交互均不显著（ps>0.05）。
以N270的潜伏期为因变量，进行多因素重复测量方差分析：思维风格（整体型/局部型）×刺激类型（大小字母一致/大小字母不一致）×电极点（6个电极点）。结果表明：思维风格类型的主效应显著，F（1, 18）=6.00，p<0.05，η2=0.26，整体型思维风格的N270潜伏期显著长于局部型思维风格；刺激类型的主效应不显著，F（1, 18）=0.30，p>0.05；电极点的主效应显著，F（5, 90）=4.01，p<0.05，η2=0.19。
此外，思维风格类型和刺激类型的交互作用不显著，F（1, 18）=1.93，p>0.05；思维风格类型和电极点的交互作用显著，F（5, 90）=3.62，p<0.05，η2=0.18；刺激类型和电极点的交互作用不显著，F（5, 90）=0.98，p>0.05；思维风格类型、刺激类型和电极点三者的交互作用不显著，F（5, 90）=0.65，p>0.05。
据地形图，发现组合字母识别任务中，N270主要分布于头皮前部和中后部，主要激活脑区有额叶、顶叶和枕叶。
4 讨论对行为数据的分析表明，整体型思维风格被试在进行整体任务（辨识大字母）时，正确率显著高于局部型被试，反应时显著快于局部型被试；局部型思维风格被试进行局部任务（辨识小字母）时，正确率显著高于整体型被试，反应时显著快于整体型被试。这就验证了假设1，说明整体型个体处理整体任务更有优势，局部型个体处理局部任务更有优势。这也进一步支持了思维风格自我报告评估的结果（Fan, 2012）。
N270是反应冲突监测系统活动过程的电学指标，该系统的活动是自动启动的（王惠军等, 2001）。实验中，我们发现不同思维风格的个体会引发不同的N270，整体型思维风格引发的N270波幅显著大于局部型。这可以从以下角度来解释：首先，据欧阳取平和王玉平（2009）提出的工作记忆和冲突信息这两个过程密切相关，工作记忆的负荷增大会影响冲突监测处理过程，它们很可能利用共同的神经资源。工作记忆用于存储和加工信息的神经资源是有限的，当用于存储信息的神经资源增多时，那么用于加工信息的神经资源的数量就会相应减少。而神经资源是处理电生理活动的基础，因此可能导致代表冲突处理活动的脑电指标N270的波幅降低。整体型个体相较于局部型个体认知水平更高，在字母识别任务中，其工作记忆的编码和存储可能占用更少的神经资源，因此相对来说就会有更多的神经资源用于处理冲突信息，在脑电活动上就会表现出N270波幅更大。
实验结果表明整体型个体的N270潜伏期显著长于局部型个体，这里所测潜伏期是峰值潜伏。已往研究表明冲突监测过程是自动启动的，不会因为受到注意而提前启动（王惠军等, 2001），也不受包含的冲突信息量多少影响，在包含不同冲突信息量的状态中起始点几乎相同（董艳娟, 王玉平, 王荫华, 毛薇, 2006）。所以整体型个体与局部型个体在字母识别任务中，冲突监测过程的起始时间应该相同。相较于局部型个体，整体型个体倾向于更高水平的认知复杂性（Zhang & Sternberg, 2005），对冲突信息的处理可能不止于表浅的感觉分析，会进入到更深程度的加工（例如整体型个体可能加工了语音水平的冲突，而局部型个体只监测了结构水平的冲突），因而达到N270峰值的时间更长，峰值潜伏期更大。
以往对思维风格的研究多从自我评估报告的角度出发，本研究则借助于事件相关电位技术，为进一步探究思维风格提供了神经电生理的证据。研究还有很多值得改进与进一步探究的地方。首先，关于整体型个体相较于局部型个体有更高的认知水平，因此在工作记忆的编码和存储阶段消耗更少的神经资源的推论需要进一步的实验论证。其次，整体型个体和局部型个体对冲突信息的具体加工深度也需要进一步的比较和探索，例如到底是一个在语音水平和字形水平的差异呢？还是语义和语音水平的差异呢？此外，以往研究表明冲突处理过程中额叶–扣带回是相互作用的，在时间进程上的先后也没有达成一致意见（Badgaiyan & Posner, 1998; Carter & Barch, 2000; Carter et al., 1998; Kerns et al., 2004; Paus, Castro-Alamancos, & Petrides, 2001）。N270是冲突信息处理过程的电活动指标，因此整体型个体与局部型个体在字母识别任务上的差异究竟是监测模块还是控制模块的差异，还有待结合ERP和fMRI等技术手段综合研究。在未来的思维风格研究中，我们也可以更换实验研究的材料，采用更符合生活实际的任务材料来探究不同思维风格之间的差异，使得研究材料（场景）和研究对象（不同的思维风格）与日常活动更加契合。
5 结论本研究为深入认识思维风格的内部加工机制提供了脑电活动的神经生理学证据。整体型个体处理整体任务更有优势，局部型个体处理局部任务更有优势，进一步支持了思维风格自我报告评估的结果。相较于局部型个体，整体型个体倾向于更高水平的认知复杂性，其工作记忆的编码和存储可能占用更少的神经资源，对冲突信息的处理可能会进入更深程度的加工。
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2. Huzhou Modern Agricultural Technical School, Huzhou 313023