偏側化顏色范疇知覺不依賴于語言? *

鐘偉芳 郭永興

(1 廣東司法警 官職業學院，廣州 510520) (2 華南師范大學心 理應用研究中心，廣州 510631)

1 問題提出

沃爾夫假說（Whorf hypothesis）認為，語言會影響人類對世界的知覺（Whorf & Carroll, 1956）。這一假說的提出，引發了大量的研究。其中，基于顏色范疇知覺（categorical perception, CP）的研究尤為活躍，并為支持這一假說提供了大量證據（Athanasopoulos, Dering, Wiggett, Kuipers, & Thierry,2010; Davidoff, Davies, & Roberson, 1999; Franklin,Drivonikou, Bevis, et al., 2008; Holmes & Regier, 2017;Zhong, Li, Huang, Li, & Mo, 2018）。在一項經典研究中，Davidoff 等比較了英語和伯瑞摩語（Berinmo）的顏色知覺。伯瑞摩語無詞匯標識藍色和綠色，但以“Nol”和“Wor”（類似于淺色和深色）標識了另一種顏色分類。結果發現：在顏色物理差異量相當的情況下，英語者對分屬藍色和綠色的顏色辨別快于對同屬藍色或綠色的顏色辨別，而對分屬“Nol”和“Wor”但在英語中同屬綠色的顏色辨別則無范疇間優勢；伯瑞摩語者的情況正好相反。Athanasopoulos等則發現，英語者辨別不同綠色和不同藍色的成績相當，而希臘語使用者（其以不同詞匯標識不同藍色）能更好地辨別不同藍色。這種盡管顏色物理差異量相當，但范疇間顏色比范疇內顏色辨別成績更好的現象就是顏色范疇知覺（以下簡稱為顏色CP），這說明語言對顏色的編碼會影響顏色知覺，為沃爾夫假說提供了重要證據。

Gilbert，Regier，Kay 和Ivry（2006）發現，顏色CP 有偏側化的特點，進一步支持了沃爾夫假說。該研究采用G1、G2、B1、B2 四種以等量物理差異漸變的顏色（G 代表綠色，B 代表藍色）為材料，并設置了視覺搜索任務，讓被試從干擾色塊中辨識出目標色塊（見圖1）。結果發現，被試的視覺搜索任務中出現了偏左腦顏色CP，即目標色塊與干擾色塊為范疇間顏色時，目標色塊在右視野呈現時的反應時更短，而在左視野呈現時的反應時則不受兩種色塊范疇關系影響。該研究進一步發現，語言（語言范疇，即顏色詞）加工干擾會消除偏左腦顏色CP，引發左腦劣勢顏色CP，圖形加工干擾則不影響偏左腦顏色CP。語言加工有左腦優勢，初級視覺信息加工為對側傳導，因此這一偏左腦顏色CP 有力地表明語言范疇會影響顏色知覺。在該研究之后，許多認知神經科學研究也觀測到偏左腦顏色CP（Mo, Xu, Kay, & Tan,2011; Siok et al., 2009; Tan et al., 2008）。例如，Siok 等報告了表現在腦激活模式上的偏左腦顏色CP；Mo 等則以腦電實驗觀測到注意前偏左腦顏色CP。這些研究在神經科學層面進一步支持語言會影響顏色知覺。

近些年，不少研究進一步發現，語言與偏左腦顏色CP 之間存在因果關系（鐘偉芳, 李悠, 徐貴平, 秦凱鑫, 莫雷, 2014; 鐘偉芳, 汝濤濤, 莫雷, 2016;Franklin, Drivonikou, Clifford, et al., 2008; Kwok et al.,2011; Thierry, Athanasopoulos, Wiggett, Dering, &Kuipers, 2009; Zhong, Li, Li, Xu, & Mo, 2015; Zhou et al.,2010）。例如，Zhou 等訓練被試用無意義音節命名圖1 的4 種顏色，使顏色的范疇關系均變為范疇間，結果發現改變語言范疇與顏色的聯結引發了新的偏左腦顏色CP。一系列認知神經科學研究進一步發現，改變語言范疇與顏色的聯結，可以在腦成像、電生理層面上觀測到新的偏左腦顏色CP。這些發現為語言會影響知覺的觀點提供了更強力的證據。

圖1 Gilbert 等（2006）所用顏色材料（左）及視覺搜索任務示意圖（右）

總的來說，偏左腦顏色CP 已被學界廣泛接受，基于此現象的研究也較一致地表明語言會影響知覺。然而，近些年也有一些研究持不同的觀點。如有研究認為，不存在偏左腦顏色CP（Brown,Lindsey, & Guckes, 2011; Witzel & Gegenfurtner,2011），或注意前顏色CP（Clifford et al., 2012; He,Witzel, Forder, Clifford, & Franklin, 2014）。例如，Witzel 和Gegenfurtner（2011）重復了10 項經典研究，結果未發現偏左腦顏色CP。另一些研究則認為，偏左腦顏色CP 并非反映語言對顏色知覺的影響（Holmes & Wolff, 2012; Witzel & Gegenfurtner,2016）。例如，Holmes 和Wolff 發現，語言和非語言范疇均會引起偏左腦顏色CP，提示偏左腦顏色CP 不依賴于語言，而是范疇知識對顏色知覺的影響。對于第一種觀點，不少研究得到了反駁性的發現（鐘偉芳, 汝濤濤, 2020; 鐘偉芳, 汝濤濤, 莫雷,2020; Zhong et al., 2015），對于第二種觀點，卻鮮有研究關注。本研究認為，如果偏左腦顏色CP 不能反映語言對顏色知覺的影響，意味著基于該現象的研究難以揭示語言與顏色知覺的關系。因此，本研究試圖初步檢驗偏左腦顏色CP 依賴于語言還是范疇，以進一步明確語言與知覺的關系。

究竟偏左腦顏色CP 依賴于語言還是范疇呢？Holmes 和Wolff（2012）提示是后者。但分析可知，該研究可以證明范疇知識會引發偏左腦顏色CP，卻不能否定語言會影響偏左腦顏色CP，因為語言范疇是一種特殊范疇，同時具有語言和范疇屬性，偏左腦顏色CP 也可能是其語言屬性的影響效應。為此，本研究將招募三組被試，讓其中兩組分別完成無干擾和語言（語言范疇）加工干擾視覺搜索任務，第三組完成范疇加工干擾視覺搜索任務，并記錄被試的任務完成情況。根據Gilbert等（2006）的研究，本研究預期無干擾組的視覺搜索任務中會出現偏左腦顏色CP，語言加工干擾組的視覺搜索任務中會出現左腦劣勢的顏色CP。這樣，范疇加工干擾組的視覺搜索任務中，如果出現與無干擾組相似的知覺模式，即范疇加工不干擾顏色知覺，就說明偏左腦顏色CP 依賴于語言而非范疇知識；如果出現與語言加工干擾組相似的知覺模式，即范疇與語言范疇加工有相似的干擾效應，就說明偏左腦顏色CP 依賴于范疇知識而非語言；如果出現與兩組均不同的知覺模式，則說明偏左腦顏色CP 至少在一定程度上依賴于范疇知識，但其可能也含有語言的影響效應。

2 研究方法

2.1 被試

74 名大學生自愿參加本實驗，年齡18～22 歲，視力或矯正視力正常，無色覺缺陷，均為右利手。其中，無干擾組25 名（男生10 名），平均19.32 歲；語言加工干擾組25 名（男生10 名），平均19.68 歲；范疇加工干擾組24 名（男生10 名），平均19.38 歲。

2.2 材料

顏色材料。顏色材料為圖1 的4 種顏色。4 種顏色的國際照明委員會（CIE）xyY 值（1931 年國際照明協會定義的顏色空間，坐標x，y 用以在二維顏色空間上確定顏色，Y 表示顏色亮度）如下：G1=0.256，0.374，73.5；G2=0.242，0.342，72.5；B1=0.228，0.308，76.8；B2=0.215，0.275，62.9。刺激均在灰色背景中呈現，背景色xyY 值為0.321，0.347，34.7。

語言和范疇加工干擾材料。語言加工干擾材料為13 個顏色詞，包括紅色、黃色、土色、紫色、橙色、白色、黑色、棕色、褐色、灰色、金色、銀色、米色。范疇加工干擾材料為描繪花、車、鳥、獸、水果、衣物、人物7 類事物的簡筆畫，每類事物有3 張不同的類別成員的圖片。

2.3 設計與程序

實驗為2（顏色關系類型：范疇內、范疇間）×2（刺激呈現視野：左視野、右視野）×3（組別：無干擾組、語言加工干擾組、范疇加工干擾組）三因素混合設計。其中顏色關系類型和刺激呈現視野為被試內因素，組別為被試間因素。因變量為被試在視覺搜索任務中的正確率與反應時。

實驗先讓被試完成無干擾或有干擾視覺搜索任務。被試坐于19 英寸顯示器前約90 cm 處接受實驗任務。按圖2 所示程序給被試呈現試次（trial）。首先，屏幕中央呈現注視點“+”1000 ms，接著呈現空屏（無干擾）、一個顏色詞（語言加工干擾）或一張簡筆畫（范疇加工干擾）1200 ms。此時，無干擾組無需做出反應；語言加工干擾組和范疇加工干擾組則需完成1-back 任務，在看到干擾刺激時判斷其與上一個干擾刺激是否相同或相同類別，并在判斷為相同時按空格鍵。相同或同類的試次均約占總試次的10%。之后屏幕中央呈現注視點50 ms 及視覺搜索界面200 ms，最后呈現注視點1300 ms。視覺搜索界面包含注視點及以其為中心的圓環。圓環由12 個色塊組成，其中有一個色塊（目標）與其他色塊（干擾）不一樣，被試需快而準地找出其在注視點左邊還是右邊，并相應地按下“F”或“J”鍵。目標色塊在圓環的1、2、3 和4 其中一個位置出現（見圖1），其內邊到注視點的視線夾角為3.9°。4 種漸變顏色相鄰者組合，形成G1G2、G2B1、B1B2 等3 個顏色對，每個顏色對的兩種顏色輪流作為目標和干擾，形成6 個“目標-干擾”顏色對。目標色塊有4 個呈現位置，因此組成24 種刺激模式。分兩個組塊（block）給被試呈現試次。每個組塊中，24 種刺激模式各呈現7 次，共168 個試次，所有試次隨機呈現。

圖2 視覺搜索任務測試流程示意圖

之后，讓被試完成一個藍綠邊界測試。測試中，呈現給被試60 個試次。每個試次中，屏幕中央呈現4 種實驗顏色中的一種200 ms，之后空屏1000 ms。被試要在顏色呈現后快而準地判斷其是綠色還是藍色，并按下相應的反應鍵。G1、G2 判斷為綠色，B1、B2 判斷為藍色記作正確反應。4種顏色各呈現15 次，所有試次隨機呈現。

3 結果

3.1 無干擾組結果

藍綠邊界測試結果顯示，被試的正確率均不低于90%，說明被試的藍綠色邊界均落在G2 和B1 之間。視覺搜索測試結果顯示，被試的正確率均高于80%，說明被試均能辨別實驗顏色。

參考Zhou 等（2010）的研究，通過分析視覺搜索反應時揭示被試的顏色知覺模式（分析時剔除兩個標準差外的數據）。不同實驗處理下被試的顏色辨別反應時如圖3 所示。2（顏色關系類型）×2（視野）方差分析結果顯示：顏色關系類型主效應顯著，F(1, 24)=131.32，p＜0.01，=0.85；視野主效應不顯著，F(1, 24)=1.42，p=0.25；顏色關系類型與視野的交互作用顯著，F(1, 24)=4.82，p=0.04，η=0.17。簡單效應分析表明：目標刺激在左視野呈現時，范疇內顏色的反應時（M=486 ms,SD=59 ms）顯著長于范疇間顏色的（M=463 ms,SD=62 ms），F(1, 24)=80.94，p＜0.01，η=0.77；目標刺激在右視野呈現時，范疇內顏色的反應時（M=487 ms,SD=64 ms）同樣顯著長于范疇間顏色的（M=455 ms,SD=68 ms），F(1, 24)=80.93，p＜0.01，η=0.77；對于范疇內顏色，目標刺激的反應時無顯著視野差異，F(1, 24)=0.01，p=0.97；對于范疇間顏色，目標刺激在左視野呈現時的反應時顯著更長，F(1, 24)=4.83，p=0.04，η=0.17。這些結果表明，無干擾組的視覺搜索任務中出現了偏左腦顏色CP。

圖3 無干擾組的顏色辨別反應時

3.2 語言加工干擾組結果

藍綠邊界測試結果與無干擾組的相同，說明被試的藍綠色邊界均落在G2 和B1 之間。視覺搜索任務中被試的視覺搜索正確率均高于80%，1-back任務平均正確率為95.26%（SD=2.00%），說明被試均能辨別顏色并認真完成實驗任務。

參照Gilbert 等（2006）的研究，分析時刪除1-back 任務中做出按鍵反應的試次。不同實驗處理下被試的顏色辨別反應時如圖4 所示。2（顏色關系類型）×2（視野）方差分析結果顯示：顏色關系類型主效應顯著，F(1, 24)=93.56，p＜0.01，η=0.80；視野主效應邊緣顯著，F(1, 24)=3.48，p=0.07，η=0.13；顏色關系類型與視野的交互作用邊緣顯著，F(1, 24)=3.27，p=0.08，η=0.12。簡單效應分析表明：目標刺激在左視野呈現時，范疇內顏色的反應時（M=512 ms,SD=60 ms）顯著長于范疇間顏色的（M=473 ms,SD=56 ms），F(1,24)=101.75，p＜0.01，η=0.81；目標刺激在右視野呈現時，范疇內顏色的反應時（M=516 ms,SD=69 ms）同樣顯著長于范疇間顏色的（M=483 ms,SD=58 ms），F(1, 24)=58.25，p＜0.01，η=0.71；對于范疇內顏色，目標刺激的反應時無顯著視野差異，F(1, 24)=0.64，p=0.43；對于范疇間顏色，目標刺激在左視野呈現時的反應時顯著更短，F(1,24)=8.23，p＜0.01，η=0.26。這些結果表明，語言加工干擾組的視覺搜索任務中出現了與Gilbert 等相似的左腦劣勢顏色CP。

圖4 語言加工干擾組的顏色辨別反應時

3.3 范疇加工干擾組結果

顏色邊界測試結果與無干擾組的相同，說明被試的藍綠色邊界均落在G2 和B1 之間。視覺搜索任務中被試的視覺搜索正確率均高于80%，1-back任務平均正確率為90.71%（SD=2.00%），說明被試均能辨別顏色并認真完成實驗任務。

不同實驗處理下被試的顏色辨別反應時如圖5所示，目標刺激在左視野呈現時，范疇內和范疇間顏色的反應時分別為517 ms（SD=66 ms）和479 ms（SD=54 ms）；目標刺激在右視野呈現時，范疇內和范疇間顏色的反應時分別為517 ms（SD=59 ms）和480 ms（SD=51 ms）。2（顏色關系類型）×2（視野）方差分析結果顯示：顏色關系類型主效應顯著，F(1, 23)=61.91，p＜0.01，η=0.73；視野主效應不顯著，F(1, 23)＜0.01，p=0.99；顏色關系類型與視野的交互作用不顯著，F(1, 23)=0.01，p=0.92。這些結果表明，范疇加工干擾組的視覺搜索任務中出現了無偏側化顏色CP。

綜上，無干擾組和語言加工干擾組的視覺搜索任務中分別出現了偏左腦顏色CP 和左腦劣勢顏色CP，說明存在顏色CP，且其有偏左腦的特點；范疇加工干擾組的視覺搜索任務中出現了無偏側化顏色CP，說明范疇加工也會干擾顏色知覺，但與語言加工的干擾效應相比，去顏色CP 偏左腦化程度較低，提示偏左腦顏色CP 主要依賴于范疇知識，但可能也包含了語言的影響效應。須指出的是，范疇加工干擾去顏色CP 偏左腦化程度更低的結果也可能是范疇加工干擾任務更簡單、干擾作用更小導致的。為排除這一可能性，本研究比較了兩個干擾組在1-back 任務中的表現。結果表明，范疇加工干擾組的正確率顯著低于語言干擾組的，t=-7.74，p＜0.05，d=0.74。這提示，干擾任務簡單并非范疇加工干擾組去顏色CP 偏左側化程度低的原因，支持了上述推論。

圖5 范疇加工干擾組的顏色辨別反應時

為確定上述結果的有效性，對被試的視覺搜索反應時數據進行了2（顏色關系類型）×2（視野）×3（組別）方差分析（前兩個因素為被試內因素，組別為被試間因素）。結果顯示：顏色關系類型主效應顯著，F(1, 71)=244.69，p＜0.01，η=0.78，視野和組別的主效應不顯著（ps＞0.05）；兩因素交互作用均不顯著（ps＞0.05），三因素交互作用顯著，F(2, 71)=3.78，p=0.03，η=0.10。這一結果支持了分組分析的結果。此外，考慮到范疇加工干擾去顏色CP 偏左腦化程度更低的結果有可能是相關干擾任務更簡單引致的，比較了兩個干擾組在1-back 任務中的表現。結果顯示，范疇加工干擾組的正確率顯著低于語言干擾組的，t=-7.74，p＜0.05，d=0.74。這表明干擾任務簡單并非出現上述效應的原因，進一步支持了實驗結果。

4 討論

基于大量研究，偏左腦顏色CP 被廣泛地認為是語言影響顏色知覺的重要證據，與之相關的一系列研究也較一致地支持了沃爾夫假說。然而，近年來有研究發現，偏左腦顏色CP 可能并不依賴于語言，而是范疇知識影響顏色知覺的效應。為探明偏左腦顏色CP 的含義，并更好地揭示語言與知覺的關系，本研究對此進行了檢驗。實驗結果顯示，被試完成視覺搜索任務時，無干擾情況下出現偏左腦顏色CP，語言加工干擾情況下出現左腦劣勢顏色CP，而在范疇加工干擾的情況下出現無偏側化顏色CP。這些結果表明：（1）語言加工會干擾顏色知覺，提示偏左腦顏色CP 的出現需要語言范疇的參與；（2）范疇加工和語言（語言范疇）加工一樣，也會干擾顏色知覺，提示偏左腦顏色CP 主要是范疇知識影響顏色知覺的效應；（3）相對于語言加工，范疇加工去顏色CP 偏左腦化程度較低，提示語言范疇的語言屬性也會影響顏色知覺，而且，由于范疇加工干擾相對而言少了語言信息的干擾效應，還提示語言范疇語言屬性的影響效應很可能表現為可以增強顏色CP 的偏大腦左側化。

Holmes 和Wolff（2012）發現，偏左腦顏色CP 可能是語言范疇（顏色詞）所包含的范疇知識，而非語言屬性對顏色知覺的影響效應。本研究的結果表明，語言范疇主要以范疇知識這一“身份”影響顏色知覺，在很大程度上支持了該研究的發現。如前所述，偏左腦顏色CP 被廣泛地認為是語言影響顏色知覺的重要證據，大量支持沃爾夫假說的研究也是基于這一現象的。因此，結合Holmes 和Wolff 的發現，本研究提示，偏左腦顏色CP 可能并非反映語言影響知覺的有效指標，基于這一現象的研究可能也難以很好地揭示語言與知覺的關系。要更好地解答語言與知覺的關系這一重大問題，未來研究可能需要著力于明確語言是否會對知覺產生特異性影響，探明語言影響知覺的方式與機制，以及開發能更好地揭示語言對知覺影響效應的研究范式。

盡管本研究結果表明語言范疇主要作為一種范疇影響顏色知覺，但同時也提示語言范疇的語言屬性也會對顏色知覺產生影響。也就是說，語言與顏色CP 之間可能還是有著實質性的關系，并非或至少不完全只以一種特殊范疇影響顏色知覺。Maier，Glage，Hohlfeld 和Rahman（2014）的腦電實驗發現，語言范疇所包含的語義信息也會影響范疇知覺。本研究的發現與該研究相一致，進一步說明了語言會對知覺產生一些特異性影響。當然，這只是本研究的一個初步推斷，今后的研究需要對此進行檢驗，以幫助明確語言是否對顏色知覺有特異性影響，揭示語言影響知覺的方式與機制。

須指出的是，本研究的實驗設計可能會影響到實驗內部效度。具體來說，本研究的范疇加工干擾任務是讓被試判斷當前圖片中的物體與上一張圖片中的是否同類。在完成任務時，被試激活的范疇（類別）知識可能是語言范疇，如果是這樣，那么范疇加工干擾任務就與語言加工干擾任務一樣，均干擾了顏色知覺過程中語言范疇的激活與加工，如此本研究就不能做出偏左腦顏色CP 依賴于范疇的推論。不過，比較兩種干擾任務可發現，語言加工干擾任務要求被試激活范疇信息和短時記憶范疇標簽，而范疇加工干擾任務只要求被試激活范疇信息且激活程度明顯更高，因此，本研究認為，不同干擾下的數據差異在很大程度上能說明偏左腦顏色CP 是語言范疇作為一種范疇對顏色知覺的影響效應。而且，范疇加工干擾下更低程度的去顏色CP 偏左腦化可能正是顏色知覺未受短時記憶范疇標簽影響的結果。當然，要更好地揭示本研究關注的問題，未來研究有必要進一步考察無語言標簽范疇加工對顏色知覺的影響。

5 結論

本研究探討了偏左腦顏色CP 依賴于語言還是范疇，得到了以下結果：（1）個體在顏色辨別時會出現偏左腦顏色CP 現象；（2）偏左腦顏色CP 可能主要是語言范疇作為一種范疇對顏色知覺的影響效應，但語言范疇的語言屬性也可能會影響顏色知覺。