色覺疲勞、語義飽和對顏色范疇知覺的即時影響*

吳柏周 李 杰,2 何 虎,2 侯 友,2 賈纓琪 馮慎行

?

色覺疲勞、語義飽和對顏色范疇知覺的即時影響

吳柏周李 杰何 虎侯 友賈纓琪馮慎行

(內蒙古自治區心理學重點實驗室;內蒙古師范大學心理學院, 呼和浩特 010022)

顏色范疇知覺究竟是語言的還是知覺的, 或兩者交互引起的認知沖突所致仍在探究與爭議之中。本研究采用色覺疲勞和語義飽和操作分別獨立地改變知覺或語義加工, 觀察二者對顏色范疇知覺效應的即時影響, 以期探究語言和知覺對顏色范疇的作用。結果顯示, 色覺疲勞操作導致范疇間顏色辨別反應時減少, 顏色范疇效應增強。語義飽和操作導致被飽和顏色詞所屬的范疇內顏色辨別反應時增加, 顏色范疇效應增強。說明單獨改變知覺或語義加工能力均能影響CCP效應, 支持了語言標簽對比模型, 即語言與知覺的交互作用引起顏色范疇知覺的觀點。

顏色范疇知覺; 色覺疲勞; 語義飽和; 語言普遍論; 語言相對論

1 引言

顏色范疇知覺(Categorical Perception of Color, CCP)效應是指在進行顏色辨別任務時, 同名顏色(范疇內顏色, within-category, 簡稱WC)的辨別要比異名顏色(范疇間顏色, between-category, 簡稱BC)更慢或正確率更低。CCP效應在消除了顏色刺激間的知覺差異后仍然存在(Witzel & Gegenfurtner, 2016), 提示在顏色知覺過程中存在其他影響因素。

眾多研究發現語言能夠影響CCP效應。跨語言研究(He, Li, Zhang, & Zhang, 2016;Winawer et al., 2007)發現不同語言使用者具有不同的CCP效應, 顯示語言可能影響CCP, 而且CCP效應在右視野比左視野更強(Gilbert, Regier, Kay, & Ivry, 2006; Zhong, Li, Huang, Li, & Mo, 2017), 范疇間和范疇內辨別能夠造成左半球更大的激活差異(Liu et al., 2009;Mo, Xu, Kay, & Tan, 2011)。Gilbert等人(2006)認為, 處理右視野信息的左半球, 對右利手而言一般為語言優勢半球, 因此右視野CCP效應更強可能是由于語言對左半球的影響更大而導致的。但也有研究發現尚未掌握語言的嬰兒和靈長類動物也具有顏色范疇(Franklin et al., 2008a; Franklin et al., 2005; Skelton, Catchpole, Abbott, Bosten, & Franklin, 2017; Tajima et al., 2016; Yang, Kanazawa, Yamaguchi, & Kuriki, 2016), 而且嬰兒左視野CCP效應強于右視野(Franklin et al., 2008a;Franklin et al., 2008b)。說明顏色知覺加工也對CCP效應發揮作用。

由于知覺和語言對CCP效應的作用都有大量證據支持, 很難徹底否定其中一方。因此, 近來普遍趨向于建立一個能夠包容二者觀點的整合或折衷模型(張積家, 方燕紅, 謝書書, 2012)。語言標簽對比模型(categorical/verbal label comparisons model, VLC) (Roberson & Hanley, 2010)是一個典型的整合模型, 該模型比較明確、具體地解釋了語言和知覺如何相互影響及CCP效應如何產生等關鍵問題。VLC模型認為, 當知覺系統開始加工一個顏色刺激時, 視覺/知覺(visual/perceptual)編碼會首先被表征, 然后與之相應的語言/范疇(verbal/categorical)編碼也迅速得到表征, 接著比較器會無意識、自動化地辨別顏色的異同, 最后在認知控制中對兩種編碼結果做出選擇。在辨別范疇間顏色時, 視覺和語言編碼都是“異” (different), 在比較時沒有沖突。對范疇內顏色辨別來說, 視覺/知覺編碼是“異” (different), 但語言/范疇編碼卻是“同” (same), 在認知比較時產生沖突, 導致反應時增大(Hu, Hanley, Zhang, Liu, & Roberson, 2014)。VLC模型預設了語言與知覺各自有相互獨立的作用, 而且CCP效應既非知覺的結果也非語言的結果, 甚至本質上不是一種知覺現象。語言和知覺各自獨立地對顏色信息進行編碼, 顏色詞代表的顏色范疇編碼和知覺編碼的結果產生沖突才是導致CCP的直接原因。

已往的研究主要采用被試特征作為自變量, 如語種差異(俄語對比英語)、語用差異(嬰兒對比成人)等, 認為被試特征能夠將語言和知覺對CCP效應的影響分離。然而, 不同語種或語用狀態的被試所處的生活環境也不同, 他們從中獲取的顏色經驗不可避免的存在差異。這些非語言變異混入語言變異之中, 會削弱語言影響CCP的可靠性。比如, 語言并不是嬰兒與成人之間唯一的差異, 二者在顏色知覺經驗和生理發育程度上也迥異。雖然采用腦電和神經成像方法能夠在一定程度上克服這一問題, 但仍難以對固化的CCP效應進行實驗性操作, 研究者只能根據先存的事實來解釋實驗結果, 而不能對結果進行有效控制。盡管也有很多研究對語言進行了實驗操作(劉強, 陳安濤, 王琪, 周柳, 孫弘進, 2008; 鐘偉芳, 李悠, 徐貴平, 秦凱鑫, 莫雷, 2014;Gilbert et al., 2006), 但直接對顏色知覺進行實驗性操作的研究還較少。按照VLC模型的觀點, 顏色辨別過程中知覺和語言各自獨立編碼顏色, 在認知控制中二者的交互作用引起CCP。這提示可以分別對被試的知覺和語言加工進行實驗性控制, 觀察在知覺或語言功能單獨改變時CCP效應將如何變化。如此可更明確的區分出語言與知覺各自對CCP的作用, 進而檢驗VLC模型。本研究通過實驗性、即時性、分離地改變被試的色覺或語義加工能力, 考查CCP效應的變化。實驗1通過色覺疲勞干擾色覺加工能力, 探索知覺變化對CCP效應的影響。實驗2通過語義飽和干擾被試對被飽和詞匯的語義加工能力, 探索語言加工變化對CCP效應的影響。

本研究涉及視覺搜索、色覺疲勞和語義飽和三個實驗任務, 分別描述如下：

視覺搜索任務是CCP研究中較多使用的實驗范式, 被試需要從圍繞中央注視點呈現的12個色塊(背景)中找唯一一個不同顏色的色塊(目標)。如果背景色與目標色為同一顏色范疇, 則為范疇內辨別, 不同則為范疇間辨別。

色覺是顏色知覺的前提, 色覺疲勞是受檢者對于一個有色目標長時間凝視后, 原有目標漸漸地加上了后像, 乃至變的模糊, 最后幾乎達到茫然無所見的狀態。研究顯示, 通過閃爍彩光可以使被試出現色覺疲勞(李鳳鳴, 1995)。Cogan和Cogan (1938)認為色覺疲勞是被試對彩色光的感知出現異常。顏色后像是一種典型的色光感覺異常, 因此他們定義視覺疲勞的持續時間等于被試注視彩色光線后產生的視覺后像的持續時間。他們的研究表明, 在注視15秒的紅光后, 在視角為10°的灰屏中會產生持續14~18秒的視覺疲勞。本研究采用同一范疇的兩種顏色反復頻閃作為疲勞刺激, 干擾被試的色覺加工能力。實驗預期色覺疲勞操作將干擾被試的色覺加工能力, 使色覺編碼在任務中的作用下降, 而語義編碼的作用相對提高, 使范疇內辨別變慢, 范疇間辨別變快, 增強CCP效應。

語義飽和是一種可以有效干擾被試語義加工能力的實驗方法, 在反復多次加工一個詞匯后對涉及該詞的語義判斷任務會變慢。這種現象在漢字中也存在(鄭昭明, 賴惠德, 2012;Yuan, Carr, Ding, Fu, & Zhang, 2016), 而且這種現象并非知覺加工所致, 而是與語義加工有關的語言現象(Lewis & Ellis, 2000; Galmar, 2012)。本研究采用頻繁的語義判斷任務, 這可以使被飽和詞的加工變慢, 進而干擾被試的語義加工能力。

需要注意的是, 以往對語言進行實驗操作的研究都是通過額外任務使被試在顏色辨別時無法利用整個語言功能(Gilbert et al., 2006; 劉強 et al., 2008), 而語義飽和只干擾某一具體顏色詞的加工, 并不影響其他語言功能。因此, 語義飽和對CCP的影響方式可能與前人研究有所不同。預期語義飽和操作會干擾被飽和詞的語義編碼, 使提取該詞變困難。

2 實驗1：色覺疲勞對顏色范疇知覺的影響

2.1 實驗目的

通過色覺疲勞操作, 干擾被試的顏色知覺, 觀察其對CCP效應的影響。

2.2 研究方法

2.2.1 被試

30名被試, 8男22女, 年齡18~23歲, 平均21歲, 標準差1.37歲, 均為右利手, 視力或矯正視力正常, 無色盲、色弱, 未參加過類似實驗。實驗后給予一定報酬。首先要求被試對實驗中使用的顏色塊材料進行命名, 6種顏色塊各呈現6次, 共36個試次, 最多允許錯誤1個。27名符合要求的被試進入正式實驗。

2.2.2 刺激與設備

刺激呈現于17吋顯示器, 刷新率為75 Hz。疲勞操作以綠、藍、紫范疇中各2個深淺不同的顏色和灰色作為背景。RGB色值依次為：(129, 198, 153)、(63, 119, 94)、(61, 120, 134)、(135, 182, 227)、(120, 98, 135)、(181, 155, 226)和(178, 178, 178)。背景上橫列3個視角為0.45°的圖形(圓形或三角形), 當背景顏色為深彩色時, 圖形顏色為同范疇下的淺色, 反之亦然。灰色背景下圖形為黑色, RGB色值為:(0, 0, 0)。視覺搜索任務采用綠、藍、紫范疇中各2個色值, 邊長為3.5cm的色塊。RGB色值依次為：G1(120, 171, 143)、G2(120, 171, 165)、B1(120, 171, 186)、B2(125, 153, 187)、P1(147, 140, 187)和P2(148, 120, 188)。CIE-Lu*v*空間距離為：G1-G2：17.1, G2-B1：17.3, B1-B2：17.4, B2-P1：17.3, P1-P2：17.4, 范疇間和范疇內顏色的平均CIE距離相等(17.3 vs 17.3)。視覺搜索任務與疲勞操作使用的顏色不同是為了增加疲勞操作中背景與圖形的對比度, 利于進行圖形識別, 保證被試能接受持續的顏色刺激。

2.2.3 實驗設計

采用2(視野：左視野vs右視野) × 2(疲勞程度：有vs無) × 2(范疇類型：范疇內vs范疇間)三因素被試內設計。視野變量為視覺搜索任務中不同色塊出現的位置, 注視點左邊為左視野(LVF), 右邊為右視野(RVF)。疲勞程度變量為背景是否為彩色頻閃。疲勞條件下的背景是同一范疇內的兩種顏色以50Hz的頻率切換。無疲勞條件下的背景是恒定的灰色, 作為基線數據。范疇類型變量為顏色對中兩種顏色的關系, 兩種顏色同屬一個范疇為范疇內條件(WC), 分屬兩個范疇為范疇間條件(BC)。

為了避免過度疲勞, 每名被試只對兩種顏色范疇進行疲勞操作。各個條件均在被試間平衡, 每種疲勞范疇下18人次。疲勞和無疲勞操作各4次, 隨機出現, 每次操作后進行12個試次的視覺搜索任務, 8次為范疇內條件, 4次為范疇間條件。共96個試次。疲勞綠色后, 視覺搜索任務中的顏色對為G1-G2, B1-B2以及G2-B1; 疲勞紫色后的顏色對為B1-B2, P1-P2, B2-P1; 疲勞藍色后的顏色對, 一半為G1-G2, B1-B2, G2-B1; 另一半為B1-B2, P1-P2, B2-P1。無疲勞條件后的視覺搜索任務也拆分為以上三種情況。

2.2.4 實驗程序

正式實驗開始前, 使用黃色塊讓被試進行4次簡短練習以熟悉實驗過程, 待全部正確后直接進入正式實驗。被試距離屏幕90cm, 正對屏幕中央, 顏色塊內邊與被試所注視的中央注視點夾4.5角。疲勞操作時, 被試需要在不同條件下判斷屏幕中間的圖形與哪邊的圖形一致, 如果與左邊的圖形一致按“q”, 與右邊的一致按“p”, 告知被試須做對足夠多的次數后方可進入下一階段, 以確保被試注意屏幕, 達到疲勞效果。完成疲勞任務后, 呈現“即將開始視覺搜索任務”的提示語, 800 ms后出現1000 ms的注視點, 然后進入視覺搜索任務。任務中, 要求被試從圍繞屏幕中央注視點“+”的12個顏色塊中找出唯一一個與其他顏色不一致的色塊。如果該色塊在注視點的左邊就按“f”, 在右邊就按“j”。每次顏色塊只呈現200 ms, 被試要在隨后1800 ms內做出判斷, 然后呈現下一組顏色塊, 顏色塊只會呈現在左右兩側各自距離中央注視點最遠的2個位置上, 見圖1。疲勞操作結束后要求被試休息, 直至眼部無不適感并且主觀報告屏幕中沒有彩光(實際屏幕為灰色), 即沒有視覺后像。方可繼續實驗。

圖1 疲勞任務實驗流程圖

2.3 結果與分析

去除正確率低于90%的1名被試的數據, 對26名被試的數據進行統計分析, 去除的錯誤值和2倍標準差之外的值約為總數據的9%。反應時數據見表1。

表1 不同條件下被試的反應時(M ± SD, ms)

對正確率進行三因素重復測量方差分析顯示, 視野主效應顯著,(1, 25) = 7.46,= 0.011, η=0.230, 左視野(0.95)顯著低于右視野(0.98); 范疇主效應顯著,(1, 25) = 14.91,= 0.010, η= 0.374, 范疇內(0.95)顯著低于范疇間(0.98)。其他效應均不顯著,3.79,> 0.063。

對反應時進行三因素重復測量方差分析, 視野主效應顯著,(1, 25) = 5.19,= 0.032, η= 0.172, 左視野(306 ms)顯著慢于右視野(293 ms); 范疇主效應顯著,(1, 25) = 49.25,< 0.001, η= 0.663。范疇與疲勞程度的交互作用顯著,(1, 25) = 49.25,< 0.001, η= 0.663, 簡單效應分析, WC條件下疲勞條件(318 ms)慢于無疲勞條件(307 ms), 但差異不顯著,(1, 25) = 1.50,= 0.233; BC條件下疲勞條件(277 ms)顯著快于無疲勞條件(294 ms),(1, 25) = 6.76,= 0.015η0.213。其余效應不顯著,1.59,> 0.219, 見圖2。

圖2 不同范疇類型下的疲勞效應

注：***表示0.001, *表示< 0.05, ns表示> 0.05, 誤差線為標準誤, 下同。

采用Gilbert等人(2006)的統計方法, 對不同范疇和疲勞條件下CCP效應的強度(范疇內反應時?范疇間反應時)進行二因素重復測量方差分析顯示, 疲勞程度主效應顯著,(1, 25) = 13.18,= 0.001, η= 0.345, 疲勞(41 ms)強于無疲勞條件(17 ms)。其余均無顯著差異,< 0.21,> 0.648。

由于每次疲勞操作后的視覺搜索任務中都存在兩種范疇內顏色對, 一種與疲勞操作所用的顏色范疇一致, 另一種與疲勞操作所用的顏色范疇不一致。如疲勞綠色后可能會出現G1-G2顏色對或B1-B2顏色對。疲勞操作對二者的影響可能不同。因而又將兩種范疇內條件分為一致條件(范疇內顏色對與疲勞操作顏色屬于同一范疇)與不一致條件(范疇內顏色對與疲勞操作顏色屬于不同范疇)進行比較。對不同疲勞程度的正確率和反應時數據分別進行視野與范疇類型(一致?范疇內vs不一致?范疇內)的二因素方差分析(共進行4個統計分析)顯示, 疲勞條件下視野主效應在正確率上顯著,(1, 25) = 6.09,= 0.022, η= 0.194, 左視野(0.92)顯著低于右視野(0.96); 在反應時上邊緣顯著,(1, 25) = 3.98,= 0.057, η= 0.137, 左視野(328 ms)慢于右視野(307 ms)。其他效應均不顯著, 正確率：(1, 25) < 2.10,> 0.160; 反應時：(1, 25)3.42,> 0.076。

為了排除疲勞刺激中不同顏色范疇可能對其他變量造成的影響, 對疲勞顏色類型(綠、藍、紫)與其他實驗變量(視野、疲勞、范疇)進行四因素方差分析顯示, 四因素交互作用不顯著(反應時：(4, 98) = 0.69,= 0.603;正確率：(4, 98) = 0.19,= 0.945),說明疲勞刺激的顏色類型不影響實驗結果。

2.4 討論

實驗1使用顏色頻閃產生色覺疲勞以考察CCP效應的變化。結果發現范疇間辨別在疲勞條件下顯著快于無疲勞條件, 范疇內辨別在疲勞條件下慢于無疲勞條件, 但不顯著。CCP效應增強。這可能是由于疲勞操作干擾了被試對色覺的知覺編碼能力, 結果使語義編碼的作用相對上升, 促使CCP效應增強。不過, 范疇內辨別所用顏色的語義始終相同, 被試最終只能用知覺信息完成任務。因此, 即便知覺加工能力被干擾, 語義信息也難以發揮作用。這可能是范疇內條件下的反應時有差異, 但不顯著的原因。

實驗1的結果一方面說明CCP效應背后的認知過程中存在知覺信息的加工, 成人正常的知覺加工能力對CCP效應起抑制作用。另一方面提示視覺搜索任務中可能存在語義加工。語義信息利于范疇間辨別, 不利于范疇內辨別, 因此被試更多的利用語義信息完成任務時CCP效應會變強。為了進一步檢驗語義加工的作用, 實驗2采用語義飽和操作干擾被試的語義加工能力以探索其對CCP效應的影響。

3 實驗2：語義飽和對顏色范疇知覺的影響

3.1 實驗目的

采用語義飽和的實驗操作, 觀察顏色詞對顏色范疇知覺的作用。

3.2 研究方法

3.2.1 被試

24名被試, 男性5名, 女性19女, 年齡18~24歲, 平均年齡20.5歲, 標準差1.10歲, 被試狀況與實驗1相同。有22名被試進入正式實驗。

3.2.2 刺激和設備

語義飽和操作的實驗材料為呈現于屏幕中央的邊長5.5 cm的正方形漢字雙字詞。其中有三種顏色詞(綠色, 藍色, 紫色), 三種表情詞(臉色, 眼色, 神色)和三種植物詞(綠茶, 藍莓, 紫藤)。選擇植物詞和表情詞作為填充刺激的目的是避免被試僅注意雙字詞中的單獨一字便可準確判斷, 以使被試對詞義進行完整加工。由于反復呈現完全相同的字形可能產生知覺疲勞, 這可能影響視覺呈現的語義判斷任務, 但不影響概念層次的語義加工。為了避免知覺疲勞的影響, 實驗中采用了宋體和華文仿宋字體交替呈現詞匯。其他同實驗1。

3.2.3 實驗設計

采用2(視野：左視野vs右視野) × 2(飽和程度：高vs低) × 2(范疇類型：范疇內vs范疇間)三因素被試內設計。視野變量和范疇變量同實驗1。飽和程度變量由飽和操作中顏色詞出現次數與表情詞出現次數的多少進行區分, 高飽和條件被試要判斷60個顏色詞、6個表情詞或與被飽和顏色詞的色彩相同的植物詞(偏差詞)。低飽和條件被試要在短時間內注視60個表情詞、6個顏色詞(偏差詞)。兩種條件各12次, 隨機出現。每種顏色詞(綠色, 藍色, 紫色)和表情詞各被飽和4次, 植物詞只作為填充刺激出現。實驗中先進行飽和操作, 然后進行12個試次的視覺搜索任務。每名被試共完成288個試次。

3.2.4 實驗程序

首先檢驗被試是否能夠正確判斷實驗用詞的含義, 每個詞判斷2次, 共36個試次, 全部正確后進入實驗。被試閱讀完指導語后進行4次練習, 全部正確后直接進入正式實驗。飽和操作時, 被試要判斷屏幕中的詞匯是指顏色還是表情或植物, 如果是顏色就按“q”, 表情或植物按“p”, 被試判斷完后間隔150 ms呈現下一詞匯。告知被試做對足夠多次才能進入下一階段, 以確保被試加工詞義, 達到飽和效果。共呈現60個目標詞和6個偏差詞。其中每7個刺激中會隨機出現1個偏差詞, 最后的12個刺激不出現偏差詞。完成飽和后進行12個試次的視覺搜索任務, 過程同實驗1, 見圖3。每次任務后被試需要進行休息。

圖3 語義飽和實驗流程

3.3 結果與分析

剔除1名有效數據率(排除了錯誤值和極端值的數據)小于80%的被試, 對21名有效數據率高于80%的被試進行統計分析, 去除的錯誤值和2個標準差外的值約占總數據的5%。反應時數據見表2。

表2 不同條件下被試的反應時(M ± SD, ms)

對正確率進行三因素重復測量方差分析顯示, 范疇主效應顯著,(1, 20) = 20.94,< 0.001, η= 0.511, WC條件(0.97)顯著低于BC條件(0.99); 視野與范疇交互作用顯著,(1, 20) = 4.61,= 0.044, η= 0.187, 但沒有發現顯著的簡單效應,> 0.079, η< 0.146。其他效應均不顯著,(1, 20)1.97,> 0.180。對反應時進行三因素重復測量方差分析顯示, 視野主效應顯著,(1, 20) = 6.22,= 0.022, η= 0.237, 左視野(279 ms)顯著慢于右視野(268 ms); 范疇的主效應顯著,(1, 20) = 69.36,< 0.001, η= 0.776, WC (285 ms)顯著慢于BC (262 ms)。其余效應均不顯著,(1, 20)1.54,> 0.229。

由于語義飽和操作只會影響被飽和詞匯的加工, 而范疇內條件存在兩種類型的顏色, 一種屬于被飽和詞匯所指的顏色范疇, 另一種不屬于。二者可能受到語義飽和操作不同的影響。因此, 將兩種范疇內條件分為一致條件與不一致條件進行比較。對不同飽和程度的正確率和反應時數據分別進行視野與范疇類型(一致vs不一致)二因素方差分析顯示, 低飽和條件下的正確率和反應時均無顯著結果, 正確率：(1, 20) < 3.64,> 0.071; 反應時：(1, 20) < 3.13,> 0.092。對高飽和條件的正確率和反應時進行方差分析顯示, 反應時的范疇主效應顯著,(1, 20) = 10.82,= 0.004, η= 0.351, 一致?范疇內(291 ms)顯著慢于不一致?范疇內(279 ms)。其他條件均無顯著差異,(1, 20)3.20,> 0.089。由于高飽和條件下兩種范疇內條件出現了顯著差異, 飽和操作對兩種范疇內條件的影響不同, 故將實驗2的范疇類型分為一致?范疇內條件(Y-WC), 不一致?范疇內條件(N-WC)與范疇間條件(BC)進行分析, 見表3。

表3 語義飽和任務不同條件下被試的反應時(M ± SD, ms)

對反應時進行三因素重復測量方差分析顯示, 視野主效應顯著,(1, 20) = 5.67,= 0.027, η= 0.221, 左視野(283 ms)顯著慢于右視野(272 ms); 范疇主效應顯著,(1, 20) = 33.65,< 0.001, η= 0.780, 范疇與飽和程度交互作用顯著,(1, 20) = 4.67,= 0.022, η= 0.330。簡單效應分析顯示, 低飽和條件下Y-WC (287 ms)與N-WC (283 ms)差異不顯著,= 0.38, 但二者顯著慢于BC (263 ms),< 0.001。高飽和條件下Y-WC (291 ms)顯著慢于N-WC (279 ms,= 0.004)與BC (261 ms,< 0.001), N-WC顯著慢于BC,< 0.001, 其他效應均不顯著,< 0.88,> 0.431, 見圖4。

分別計算兩種CCP效應強度。Y-WC與BC的差值為一致-CCP, N-WC與BC的差值為不一致-CCP。對CCP效應進行視野× 一致類型× 飽和程度的三因素重復測量方差分析顯示, 一致類型主效應顯著,(1, 20) = 4.41,= 0.049, η= 0.181; 一致類型與飽和程度交互作用顯著,(1, 20) = 8.47,= 0.009, η= 0.298。簡單效應分析發現, 高飽和條件下一致CCP (30 ms)強于不一致CCP (18 ms),(1, 20) = 10.77,= 0.004, η= 0.350; 低飽和條件下二者無顯著差異(23 ms vs 19 ms),(1, 20) = 0.77,= 0.390。其他效應均不顯著,(1, 20) < 1.48,> 0.239。

圖4 不同范疇類型的飽和效應

3.4 討論

實驗2的反應時數據發現, 高飽和條件下一致?范疇內反應時變慢, 說明被試會利用語義信息完成任務。然而, 實驗2的結果與Gilbert等人(2006)的實驗結果并不相同, 這可能是由于語義飽和任務與前人采用的語義干擾任務的特點有所不同。

Gilbert等人(2006)分別用8位數字回憶任務和單個顏色詞再認任務干擾語言加工, 結果發現右視野CCP效應發生了反轉, 范疇間和范疇內的辨別反應時都向削弱CCP效應的方向變化。劉強等人(2008)將Gilbert等人所用的顏色詞刺激改成無意義的二字詞刺激, 卻未發現CCP效應被干擾, 也沒有發現偏側化。雖然兩次實驗的結果不同, 但其出發點均是通過額外任務占用語義功能, 使被試在視覺搜索任務中無法利用語義信息。但語義飽和任務并不會占用視覺搜索任務中的語義功能, 反而需要被試在視覺搜索任務前大量調用語義功能。因此, 雖然語義飽和操作干擾了被試對被飽和詞的語義加工, 但卻沒有抑制被試利用語義功能完成任務。因此, 在一致?范疇內條件下被飽和顏色詞的提取出現困難,導致反應變慢, 而不一致?范疇內條件卻不受影響。

實驗1和實驗2中考察了疲勞和飽和操作對被試顏色知覺的影響。其邏輯是色覺疲勞會干擾色覺加工能力, 卻不干擾語義加工能力; 語義飽和操作會干擾語義加工能力, 卻不干擾色覺加工能力。旨在觀察單獨干擾一種信息加工方式時CCP效應的變化。然而, 實驗1中未考察色覺疲勞是否影響語義加工, 實驗2中也未直接驗證飽和操作是否的確能影響語義加工。因此, 實驗3在疲勞和飽和操作后加入語義判斷任務, 考察疲勞和飽和操作是否能夠影響語義加工。

4 實驗3：疲勞操作和飽和操作后的語義加工

4.1 實驗目的

檢驗疲勞操作和飽和操作是否引起了被試語義加工能力的變化。

4.2 研究方法

4.2.1 被試

30名被試, 男性4名, 女性26名, 年齡19~24歲, 平均年齡20.2歲, 標準差1.42歲。被試情況同實驗1。正式實驗開始前要求被試評定實驗詞匯與圖片的匹配程度。共24名被試進入正式實驗, 平均隨機分配到實驗3a與3b。

4.2.2 刺激和設備

實驗3將疲勞和飽和操作后進行的視覺搜索任務替換為語義判斷任務。三種顏色詞各有四個樣例, 每種顏色詞再匹配4個黑白色調的詞匯, 共24個樣例詞, 分別為：綠色(草原、嫩葉、芹菜、獼猴桃); 藍色(南海、地球、天空、太平洋); 紫色(茄子、葡萄、洋蔥、薰衣草); 黑色調或白色調(木耳、煤炭、冰雪、大米飯、咸鹽、醬油、糖精、純牛奶、芝麻、面粉、螞蟻和老陳醋)。其余刺激與實驗1、2相同。

4.2.3 實驗設計

實驗3a為疲勞操作后接語義判斷, 實驗3b為飽和操作后接語義判斷。均采用2(疲勞程度：有vs無、飽和程度：高vs低) ×2(匹配性：匹配vs不匹配) ×2(延遲時間：2秒vs 11秒以上)被試內設計。疲勞程度, 飽和程度變量與實驗1、2相同, 匹配性條件為樣例詞所指的事物顏色與顏色詞含義是否一致。每種顏色詞有4個匹配樣例和4個黑白色調的不匹配樣例。延遲時間為疲勞/飽和操作后進行語義判斷的時間間隔。每種條件下6個試次, 共48個試次, 每個詞在不同疲勞/飽和條件下呈現1次。樣例詞的呈現順序和按鍵在被試間平衡。

4.2.4 實驗程序

在疲勞/飽和操作后呈現1000 ms注視點, 然后在注視點靠上位置呈現1個類別詞, 1000 ms后在注視點靠下位置呈現1個樣例詞, 要求被試判斷下方詞匯所指事物的顏色是否屬于上方詞匯。屬于按“f”, 不屬于按“j”, 按鍵在被試間平衡。判斷完后呈現8000 ms的空屏, 然后呈現500 ms的“*”號。隨后呈現新的詞對, 進行第二次語義判斷, 然后重新進行疲勞或飽和操作。

4.3 結果與分析

參照語義飽和研究的普遍方法(Tian & Huber, 2010, 2013; Yuan et al., 2016; 張積家, 劉翔, 王悅, 2014), 合并匹配條件的數據。由于每種條件下的數據較少(12個), 且每種實驗刺激的重復次數較少(每個樣例詞匯僅重復2次), 數據中可能產生較多的極端值。因此采用中數反應時代表被試反應(Tian & Huber, 2010; Yuan et al., 2016)。

實驗中剔除錯誤值及3000 ms以上和300 ms以下的數據, 共去除8% (3a)和10% (3b)的數據。每種條件下的平均正確率在95%以上。對實驗3a的正確率和反應時進行二因素重復測量方差分析, 均無顯著差異。正確率：(1, 11) < 0.45,> 0.515;反應時：(1, 11) < 1.14,> 0.078。

實驗3b的數據分析顯示, 正確率無顯著差異,(1, 11) < 1.21,> 0.295。反應時的飽和程度主效應顯著,(1, 11) = 5.15,= 0.044, η= 0.319, 高飽和(1176 ms)顯著慢于低飽和(1118 ms); 延遲時間的主效應顯著,(1, 11) = 14.63,= 0.003, η= 0.571, 第一次(1238 ms)顯著慢于第二次(1056 ms); 交互作用不顯著,(1, 11) = 0.04,= 0.839。

4.4 討論

由于顏色始終保持不變的事物較少, 被試評價一致的詞匯材料不足, 無法進行大量的語義判斷任務。故實驗3僅在2個時間點中插入語義判斷任務。同時考慮到被試在兩次任務之間的等待時間較長, 可能會分散注意。實驗1和實驗2中被試完成一半視覺搜索任務的總時間為提示語(800ms) + 注視點(1000 ms) + 6 × (刺激呈現時間(200 ms) + 等待時間(1800 ms))?最后一個試次的等待時間(1800 ms) ≈ 12 s, 因此選擇在疲勞和飽和操作后2 s與11 s插入任務, 第一次任務的反應時間(1 s以上)加上飽和操作與第二次判斷的時間間隔(11s )與完成一半視覺搜索任務的時間基本相等。

實驗3a的結果顯示, 疲勞操作后語義功能未發生變化。實驗3b的結果顯示, 飽和操作對語義加工的干擾可以保持到被試完成一半視覺搜索任務。為了檢驗實驗2中兩部分數據是否存在差異, 將反應時數據分為前半部分和后半部分進行四因素方差分析, 結果四因素交互作用不顯著,(2, 19) = 0.204,= 0.817, 說明實驗變量對兩部分數據的影響是一致的, 可以合并分析。實驗2的視覺搜索任務是在語義飽和狀態下進行的。

5 綜合討論

本研究分別地對知覺和語言進行實驗性操作, 旨在觀察獨立地、即時地改變知覺或語言功能對CCP效應的影響。在疲勞操作下, 被試的語言加工沒有變化, 但色覺加工能力卻發生了變化, 結果改變了CCP效應, 說明在產生CCP效應的加工機制中存在知覺加工; 在語義飽和操作下, 被試知覺加工能力沒有變化, 但語義加工能力發生了變化, 同樣改變了CCP效應, 說明產生CCP效應的加工機制中存在語義加工。與采用被試特征作為變量的研究相比, 本研究分別檢驗知覺和語言對CCP效應的影響, 操作性更強, 干擾因素更少。

本研究的結果證實CCP效應受到知覺和語言的雙重影響, 符合VLC模型的基本觀點。VLC模型明確提出了顏色范疇信息加工的編碼、對比和決策階段, 即知覺信息會使被試對范疇間或范疇內辨別時均做出“異”判斷, 二者沒有區別, 但語義信息會使被試對范疇內辨別做出“同”判斷, 而對范疇間辨別做出“異”判斷。由于范疇內辨別與實際的色覺信息并不一致, 產生了認知沖突并導致了CCP效應。腦電研究的結果也為該模型提供了一定的支持, Liu等人(2010)發現右視野CCP效應與范疇內顏色辨別時語言信息的抑制有關。Holmes, Franklin, Clifford和Davies (2009)發現被試在Oddball任務加工的早期, 加工范疇間刺激時, 大腦后部位置的P1和N1的潛伏期要短于加工范疇內刺激, 但在任務加工的后期, 加工范疇間刺激時的P2和P3成分要強于加工范疇內刺激, 顯示出知覺和語言的雙重作用。

然而, VLC模型未探究知覺編碼和語言編碼所蘊含的具體加工過程, 這會使VLC模型難以對一些現象做出更細致的解釋。比如Hu等人(2014)認為認知加工偏向語言編碼會使被試在范疇間辨別時更快地做出“異”判斷。但被試僅憑知覺編碼也可以獨立地產生“異”判斷,語義信息并不一定比知覺信息效果更好。另外, 實驗1發現被試在疲勞條件下(色覺加工能力更差)有更強的CCP效應, 說明色覺信息會抑制CCP效應。然而, 有研究發現靈長類動物和前語言階段的嬰兒也存在CCP效應(Franklin et al., 2005; Franklin et al., 2008a; Skelton et al., 2017; Tajima et al., 2016)。這提示色覺信息對CCP效應的抑制作用并非與生俱來的。在一定條件下色覺也可能對CCP效應起促進作用。成人被試對顏色知覺的心理加工已經受到了語言經驗的影響, 可能使早期的知覺CCP效應轉換成了語言CCP效應(Franklin et al., 2008a)。但根據VLC模型的看法, 若沒有語言的參與就不會有知覺和語言之間的沖突, 那么CCP效應將不會存在。這提示VLC模型仍存在完善空間。

事實上, 影響CCP效應的原因可能來自三方面, 即：知覺獨立影響、語言獨立影響和知覺?語言交互影響。VLC模型主要對知覺?語言的交互作用進行了論述, 而知覺和語言各自的具體加工機制有待進一步研究。實驗2中發現飽和操作對一致?范疇內顏色辨別的影響說明語言加工模塊內部狀態的變化也會改變CCP效應。后續研究應當采用更好的方法打開CCP效應中知覺編碼和語言編碼的“黑箱”, 探討語言編碼和知覺編碼的內部機制對CCP效應的影響。

對知覺和語言具體加工方式的研究上, 近來出現了一種新的看法, 有研究者(Abbott, Griffiths, & Regier, 2016, Tajima et al., 2016)采用貝葉斯模型, 從經驗學習和演化的角度研究了顏色范疇的產生和分辨。Tajima等人(2016)認為色調選擇神經元(hue-select neurons)在知覺水平上與不同波長的色光精細對應, 只有少數色光可以使其興奮。而范疇選擇神經元(categories-select neurons)與很寬的波長范圍內的色光對應, 該范圍內的色光均可使其興奮。人的顏色范疇知覺是兩類神經元興奮水平復合的結果。貝葉斯模型描述了信息加工模塊內發生的“微觀現象”, 而VLC模型描述的是信息加工模塊間的“宏觀現象”。未來的研究可以將認知模塊內部的微觀機制與外部的宏觀機制結合起來。同時, 更進一步的腦機制研究也將為顏色范疇知覺模型和本研究的結論提供更充分的證據。

6 結論

CCP效應同時需要知覺信息和語義信息的參與, 改變兩種信息的加工能力可以影響CCP效應。在成人中, 知覺信息對CCP效應起抑制作用, 語義信息對CCP效應起促進作用, 支持VLC模型。

Abbott, J. T., Griffiths, T. L., & Regier, T. (2016). Focal colors across languages are representative members of color categories.(40), 11178–11183.

Cheng, C. M., & Lai, H. D. (2012). The mechanism underlying Chinese orthographic decomposition.(4), 163?172.

[鄭昭明, 賴惠德. (2012). 漢字的解體及其機制.(4), 163–172.]

Cogan, F. C., & Cogan, D. G. (1938). Recovery time from color fatigue in the peripheral visual field.(4–5), 267–276.

Franklin, A., Drivonikou, G. V., Bevis, L., Davies, I. R. L., Kay, P., & Regier, T. (2008a). Categorical perception of color is lateralized to the right hemisphere in infants, but to the left hemisphere in adults.(9), 3221–3225.

Franklin, A., Drivonikou, G. V., Clifford, A., Kay, P., Regier, T., & Davies, I. R. (2008b). Lateralization of categorical perception of color changes with color term acquisition.(47), 18221–18225.

Galmar, B. (2012). Verbal satiation of Chinese bisyllabic words: A semantic locus and its time course.

Gilbert, A. L., Regier, T., Kay, P., & Ivry, R. B. (2006). Whorf hypothesis is supported in the right visual field but not the left.(2), 489–494.

He, H., Li, J., Zhang, Y., & Zhang, S. (2016). Language affects perception: evidence from Mongolian.

Holmes, A., Franklin, A., Clifford, A., & Davies, I. (2009). Neurophysiological evidence for categorical perception of color.(2), 426–434.

Hu, Z., Hanley, J. R., Zhang, R., Liu, Q., & Roberson, D. (2014). A conflict-based model of color categorical perception: Evidence from a priming study.(5), 1214–1223.

Lewis, M. B., & Ellis, H. D. (2000). Satiation in name and face recognition.(5), 783–788.

Li, F. M. (1995).. People's Medical Publishing House.

[李鳳鳴. (1995). 眼科全書..]

Liu, Q., Chen, A-T., Wang, Q., Zhou, L., & Sun, H-J., (2008). An evidence for the effect of categorical perception on color perception.(1), 8–13.

[劉強, 陳安濤, 王琪, 周柳, 孫弘進. (2008). 知覺加工中存在顏色類別知覺效應的證據.(1), 8–13.]

Liu, Q., Li, H., Campos, J. L., Teeter, C., Tao, W., Zhang, Q., & Sun, H-J. (2010). Language suppression effects on the categorical perception of colour as evidenced through ERPs.(1), 45–52.

Liu, Q., Li, H., Campos, J. L., Wang, Q., Zhang, Y., Qiu, J., Zhang, Q., & Sun, H. J. (2009). The N2pc component in ERP and the lateralization effect of language on color perception.(1), 58–61.

Mo, L., Xu, G., Kay, P., & Tan, L-H. (2011). Electrophysiological evidence for the left-lateralized effect of language on preattentive categorical perception of color.(34), 14026–14030.

Roberson, D., & Hanley, J. R. (2010). Relatively speaking: An account of the relationship between language and thought in the color domain. In B. C. Malt & P. Wolff (Eds.),(pp. 183–198). New York, NY: Oxford University Press.

Skelton, A. E., Catchpole, G., Abbott, J. T., Bosten, J. M., & Franklin, A. (2017). Biological origins of color categorization.(21), 5545–5550.

Tajima, C. I., Tajima, S., Koida, K., Komatsu, H., Aihara, K., & Suzuki, H. (2016). Population code dynamics in categorical perception., 22536.

Tian, X., & Huber, D. E. (2010). Testing an associative account of semantic satiation.(4), 267–290.

Winawer, J., Witthoft, N., Frank, M. C., Wu, L., Wade, A. R., & Boroditsky, L. (2007). Russian blues reveal effects of language on color discrimination.(19), 7780–7785.

Witzel, C., & Gegenfurtner, K. R. (2016). Categorical perception for red and brown.(4), 540–570.

Yang, J., Kanazawa, S., Yamaguchi, M. K., & Kuriki, I. (2016). Cortical response to categorical color perception in infants investigated by near-infrared spectroscopy.(9), 2370–2375.

Yuan, J., Carr, S., Ding, G., Fu, S., & Zhang, J. X. (2016). An associative account of orthographic satiation in Chinese characters.(3), 631–651.

Zhang, J. J., Fang, Y. H., & Xie, S. S. (2013). Interactive theory of color cognition and its evidence.(7), 949–962.

[張積家, 方燕紅, 謝書書. (2012). 顏色詞與顏色認知的關系:相互作用理論及其證據.(7), 949– 962.]

Zhang, J. J., Liu, X., & Wang, Y. (2014). On the semantic satiation of Chinese-English bilinguals.)(3), 423–435.

[張積家, 劉翔, 王悅. (2014). 漢英雙語者語義飽和效應研究.(3), 423–434.]

Zhong, W., Li, Y., Huang, Y., Li, H., & Mo, L. (2017). Is the lateralized categorical perception of color a situational effect of language on color perception?.(3), 1–15.

Zhong, W., Li, Y., Xu, G., Qin, K., & Mo, L. (2014). Short-term trained lexical categories cause a shift of color categorical perception from right hemisphere to left hemisphere.(4), 450–458.

[鐘偉芳, 李悠, 徐貴平, 秦凱鑫, 莫雷. (2014). 短期習得的語言范疇使成人大腦右半球顏色范疇知覺轉為左半球顏色范疇知覺.(4), 450–458.]

Categorical perception of color can be instantly influenced by color vision fatigue and semantic satiation

WU Baizhou; LI Jie; HE Hu; HOU You; JIA Yingqi; FENG Shenxing

(The Key Laboratory of Psychology, Inner Mongolia Normal University, Hohhot 010022, China)(College of Psychology, Inner Mongolia Normal University, Hohhot 010022,China)

Categorical perception of color (CCP) refers to the phenomenon by which the discrimination of between-category (BC) colors (i.e., colors that fall into different color categories) is faster and more accurate than the discrimination of within-category (WC) colors (i.e., colors that belong to the same category). Theoretical controversy exists regarding the influence of perception and language on CCP. The perception-based view holds that, although different lexical codes may be used, language does not affect CCP. In contrast, the language-based view suggests that language can influence the speaker’s thought, and thus, language exerts an influence on CCP. Several studies of CCP have provided evidence supporting both views. In recent years, a new theory, the categorical/verbal label comparisons (VLC) model, has been developed in which it is argued that cognitive conflict between a combination of semantic and perceptual processes leads to CCP, and thus, this effect is essentially one of cognitive processing rather than perceptual recognition or lexical codes. This study attempts to investigate the role of perception and language in CCP by changing participants’ ability to process information regarding either color vision or semantics.

In this study, participants were required to perform a visual search task to find the only chip (object) that was different in color from 12 other chips (background) around a fixation point. The participants were asked to press “f” when the object was presented to the left of the fixation point and “j” when the object was presented to the right of the fixation point. In Experiment 1, color vision fatigue was used to disturb the color vision of 26 university students who were randomly selected to perform a shape discrimination task unrelated to CCP. In the fatigued condition, two colors belonging to the same category flickered on the screen at 50 Hz for 15 s, and then, 12 trials of the visual search task were performed. In the nonfatigued condition, a constant gray background was presented on the screen lasting 15 s, followed by the visual search task. In Experiment 2, semantic satiation was used to disturb the semantic processing of 22 university students who were randomly selected to perform a meaning-judgment task unrelated to CCP, in which the meaning of a word on the screen was either that of a color or a facial expression. In the high-satiation condition, 60 equivalent color words and 6 noncolor words were judged, and then, 12 trials of the visual search task were performed. In the low-satiation condition, 60 equivalents facial expression words and 6 color words were judged, followed by the visual search task.

A 3-way repeated measures ANOVA was performed on the RT data from Experiment 1 (category type x degree of color vision fatigue x visual field). The results indicated that the interaction between category type and the degree of color vision fatigue was significant,(1, 25) = 49.250,< 0.001, η= 0.663. Color vision fatigue was associated with increased RTs for within-category colors (not significant) and with significantly decreased RTs for between-category colors,(1, 25) = 6.760,= 0.015, η= 0.213. A 2-way repeated measures ANOVA was performed on CCP effects (the RTs for the within-category condition minus the RTs for the between-category condition), and the results indicated that the main effect of the degree of color vision fatigue was significant,(1, 25) = 13.183,= 0.001, η= 0.345, such that the fatigued condition (41 ms) produced stronger CCP effects than the nonfatigued condition (17 ms). These results indicated that color vision fatigue increased the effect of CCP in participants. In Experiment 2, since semantic satiation only disturbs the word being satiated without disturbing the others, the two types of stimuli in the WC condition may have been affected differently. Based on whether the meaning of the two colors in the WC condition was identical to the meaning of the satiating word, the WC condition was split into two conditions: identical-WC and nonidentical-WC. A 3-way repeated measures ANOVA was performed on the RT data from Experiment 2, and the results indicated that the interaction between category and the degree of semantic satiation was significant,(1, 20) = 4.674,= 0.022, η= 0.330. A simple effects analysis found that the RTs in the two WC conditions were not significantly different from the RTs in the low-satiation condition (287 ms for identical vs 283 ms for nonidentical,= 0.377), but both WC condition RTs were slower than those in the BC condition (263 ms,< 0.001). The RT for the identical-WC condition (291 ms) was slower than both those in the nonidentical-WC condition (279 ms,= 0.004) and those in the BC condition (261 ms,< 0.001). A 3-way repeated measures ANOVA was performed on CCP effects (condition x degree of satiation x visual field), and the results indicated that the interaction between identical type conditions and the degree of satiation was significant,(1, 20) = 8.471,= 0.009, η= 0.298. A simple effects analysis found that the identical-WC condition (30 ms) produced a stronger CCP effect than the nonidentical-WC condition (18 ms) in the high-satiation condition,(1, 20) = 10.772,= 0.004, η= 0.350, but this comparison was not significant in the low-satiation condition (23 ms vs 19 ms),(1, 20) = 0.773,= 0.390. These results indicated that semantic satiation increased CCP effects in participants in the identical-WC condition. In sum, the results of these experiments indicated that semantic processing was not influenced by color vision fatigue, but it was influenced by semantic satiation.

Linguistic relativism cannot explain the perceptual effects found in Experiment 1, and linguistic universalism cannot explain the semantic effects found in Experiment 2; only the VLC model can explain all the results of this study. Therefore, this study supports the VLC model. Participants’ color vision was disturbed by color vision fatigue, such that the role color vision information played in visual search task performance was decreased, and the effect of semantic information was increased. As a result, the effect of CCP increased in Experiment 1. In Experiment 2, the participants’ semantic processing of the satiated word was disturbed by semantic satiation, leading to difficulty in extracting the meaning of the satiated word. Therefore, the RT in the identical-WC condition was slowed, and the effect of CCP was increased.

categorical perception of color; color vision fatigue; semantic satiation; linguistic universalism; linguistic relativism

2018-01-30

* 國家自然科學基金項目(31460250)、內蒙古自治區高等學校“青年科技英才支持計劃”A類基金項目(NJYT-18-A03)、內蒙古自然科學基金項目(2018MS03009)、教育部人文社科項目(13XJC190001)資助。

李杰為共同第一作者。

李杰, E-mail: healthlj2004@163.com

B842.5