數量和順序線索對SNARC效應的影響及其作用機制

1 問題提出

當要求被試以按鍵的方式對隨機呈現的阿拉伯數字進行奇偶分類時，被試對小數字按左鍵反應更快，對大數字按右鍵反應更快。這一現象被稱為空間-數字反應編碼聯合（Spatial-NumericalAssociationofResponseCodes）效應，即SNARC效應（Dehaeneetal.，1993;Richteramp;Wuhr，2023）。大量研究發現，SNARC效應還廣泛存在于中文、法語等不同形式的符號數字（高在峰等，2009；韓萌等2017；Kongetal.，2012；劉超等，2004；潘運等，2009；Prpic et al.，2023；Schliephake et al.，2023;Wangetal.，2020），不同數量的圓點、矩形等組成的非符號數字（Clelandetal.，2020;Nuerketal.，2005;

司繼偉等，2013;Wang etal.，2023）和亮度、面積等 非符號數量刺激（Fumarolaetal.，2014；胡林成，熊 哲宏，2013;Wang，Wu et al.，2022）的加工之中。

就SNARC效應產生的原因，ATOM（atheoryofmagnitude）模型認為各種類型的符號數字、非符號數字以及不同形式的數量刺激均有共同的加工機制，且均在一般數量系統（generalizedmagnitudesystem）中得以加工。SNARC效應則是各種類型的數字和數量刺激的數量信息在一般數量系統處理的結果（Buetiamp;Walsh，2009;Walsh，2003）。ATOM模型肯定了刺激數量信息在SNARC效應中的作用卻否定了刺激順序信息在SNARC效應中的可能作用。然而，有學者用只包含順序信息的順序刺激（如字母）取代數字和數量刺激，在沒有數量信息的順序刺激加工中也捕獲到了SNARC效應，即序列前面的順序符號用左手反應更快，序列后面的順序符號用右手反應更快（Gevers et al.，2003;Gevers et al.，2004; Previtali et al.，2010; Shen et al.，2023;Wangetal.，2019；Wang，Liu et al.，2022；Zhang et al.，2016）。由于數字既包含數量信息（基數，如2表示兩個事物），也包含順序信息（秩序，如2表示其在1的后面）。因此，有學者提出順序（ordinality）理論來解釋SNARC效應，該理論認為刺激順序信息的加工導致了 SNARC 效應（Abrahamse etal.，2014;Abrahamseetal.，2016;Casasantoamp;Pitt，2019;vanDijckamp;Fias，2011）。順序理論肯定了刺激順序信息在SNARC效應中的作用，卻否定了刺激數量信息在SNARC效應中的作用。

盡管順序理論可以解釋包括數字在內的各種含有順序信息的刺激加工中的SNARC效應，但是也有一些研究對順序理論提出了挑戰（Doddetal.，2008;Prpicetal.，2016）。比如，Prpic 等人（2016）在實驗中隨機向音樂專業的大學生呈現一個音符，要求被試按照音符值大小（實驗1）、音符順序（實驗2）和音符上線段的走向（實驗3人為在音符上畫一條左右走向或上下走向的線段）對音符進行分類。結果發現在音符值大小分類中，音符的順序信息導致了SNARC效應。在音符順序和線段走向分類中，音符的數量信息導致了 SNARC 效應（Prpicetal.，2016）。基于這些發現，Prpic等人進一步提出了數量順序雙重作用理論，認為SNARC效應既可以由刺激的數量信息引發，也可以由刺激的順序信息引發（Prpicetal.，2016;Prpicetal.，2021）。為了更深入地闡明數量和順序信息在SNARC效應中的作用機制Prpic等人（2016）把刺激數量大小相關的任務（如音符值大小分類）定義為直接任務（注意資源直接指向加工刺激的數量信息），把刺激數量大小無關的任務（如音符值順序分類和線段走向分類）定義為間接任務（注意資源指向加工刺激數量信息無關的信息）并認為直接任務中刺激順序信息誘發SNARC效應，間接任務中刺激數量信息誘發SNARC效應。

在阿拉伯數字中，數量\"小\"對應順序\"前”，數量“大\"對應順序“后”，數量和順序信息之間具有共變性，即數量（順序）信息的變化會導致順序（數量）信息的同步變化。比如隨著數量由小變大，順序會“由前向后”同步變化。由于已有研究不能恰當地解決數字數量和順序信息之間的共變性問題，致使它們難以有效地分離數量和順序信息在SNARC效應中的作用，最終導致ATOM模型、順序理論和數量順序雙重作用理論在\"SNARC效應由數字數量信息的加工引起還是數字順序信息的加工引起，抑或是數字數量和順序共同作用的結果？\"這一問題上存在爭議。分離數量和順序信息在SNARC效應中作用的一個直接方法就是排除法，即排除順序信息后如果SNARC效應減弱或消失就可以說明順序在SNARC效應中存在作用。正常情況下，數字數量和順序在SNARC效應中的作用難以分離，但是在生活中存在很多只有順序沒有數量信息的順序符號（如字母）。如果能夠證明SNARC效應不會出現在順序符號加工中就可以排除順序在SNARC效應中的作用，進而確定數量在SNARC效應中的作用，最終分離數量和順序在SNARC效應中的作用。基于這一推測，有學者用順序符號取代數字，考察了順序符號加工中的SNARC現象。結果卻發現SNARC效應同樣可以出現在順序符號的加工之中（Gevers et al.， 2003;Previtali et al.， 2010;Shen et al.，2023;Wang etal.，2019;Zhang et al.，2016）。結果不僅不能分離數量和順序信息在SNARC效應中的作用，反而進一步證實了順序信息具有引發SNARC效應的作用（當然也不能據此否定數量信息在SNARC效應中的作用）。

音符刺激中數量和順序的變化趨勢正好相反，即音符值（如全音符和二分音符）越大，音符順序越靠前，音符值（如八音符和十六音符）越小，音符順序越靠后。在用排除法不能分離數量和順序在SNARC效應的作用后，有研究試圖采用音符這種特殊刺激分離數量和順序在SNARC效應中的作用。雖然音符的數量和順序信息的變化趨勢完全相反，但是音符的數量和順序信息之間依然存在共變性，即隨著音符值逐漸增加，音符順序會同步地逐漸靠前。而且音符加工過程中，音符值的數量和順序信息之間還有可能相互干擾，從而導致數量（順序）信息在SNARC效應中的作用被順序（數量）信息的加工所抵消或掩蓋。比如音符值大小分類任務中，順序和數量加工中可能都存在SNARC效應，但是順序SNARC效應量遠遠大于數量SNARC效應量。兩者相互作用導致數量SNARC效應完全被抵消或掩蓋，但是順序SNARC效應的效應量只是減弱而非消失。這樣一來，對數據進行分析時只能檢測到基于順序的SNARC效應，不能檢測到基于音符數量的SNARC效應。結果很容易使人誤以為只有順序信息發揮了作用，而數量信息沒有起到任何作用。因此，即使使用音符這種特殊的刺激也不能有效分離數量和順序信息在SNARC中的作用，

vanDijck和Fias（2011）試圖采用啟動范式分離數字數量和順序線索在SNARC效應中的作用。研究中作者給被試連續呈現5個數字，要求被試正確記憶數字呈現的順序。待被試記住數字呈現的順序后隨機向被試呈現一些數字（一半數字在啟動序列中出現過，一半未出現過），要求被試以按鍵的方式判斷啟動序列中出現過的數字的奇偶，對啟動序列中未出現的數字不予反應 范式）。結果發現基于數字啟動順序的SNARC效應，但未發現基于數字數量的 SNARC 效應（van Dijck amp;Fias，2011）。研究結果似乎支持數字的順序信息誘發SNARC效應，數字的數量線索不會誘發SNARC效應的觀點。雖然這一研究啟動了數字的序列順序，使得數字的數量信息和啟動的序列順序信息得以暫時分離，但是該實驗中，Go-No/go范式的使用重點強調了數字啟動序列的順序信息，致使數字數量和啟動序列的順序信息在數字加工中的激活強度不對等。而且在這種情景下，數字除了包含啟動序列的順序信息以外，其本身也包含順序信息（數字的秩序）。在這種實驗范式中得到的結論依然缺乏足夠的說服力。甚至當刪除Go-No/go 范式，以同樣的方式啟動數字的序列順序后，要求被試對呈現的所有數字進行按鍵分類時，基于順序的SNARC效應和基于數量的SNARC效應可以同時存在（Ginsburgamp; Gevers，2015;Huber et al.，2016）。這一結果應證了我們的分析，進一步說明vanDijck 和Fias （2011）的啟動實驗也不能分離數量和順序信息在 SNARC中的作用。

分離數量和順序的一個辦法是采用同時包含數量和順序信息的刺激，且刺激所包含的數量和順序信息之間不具共變性。為了創造這種刺激，本研究選取只含有順序信息的英文字母A、B、D、E，同時借鑒前人的啟動范式（Shietal.，2020；van Dijckamp;Fias，2011；Wangetal.，2018），通過連續呈現數個字母的方法啟動字母的數量信息。這樣一來，字母就既包含了順序信息，又包含了數量信息。更重要的是這種情況下字母數量（或順序）的變動不會引起字母順序（或數量）的同步變化，即字母的數量和順序信息之間沒有共變性。接下來本研究在不同的任務情景中系統地研究數量和順序信息加工對SNARC效應的影響及其機制，解決ATOM模型、順序理論和數量順序雙重作用理論之間的爭議。具體而言，實驗1要求被試執行字母順序分類任務，把被試認知資源優先指向對字母順序線索的加工。實驗2要求被試執行字母數量的奇偶分類任務，把被試認知資源優先指向對字母數量線索的加工。實驗3要求被試執行字母顏色分類任務，把被試認知資源指向與字母數量和順序均無關的線索的加工。如果像ATOM模型所述，SNARC效應由刺激的數量線索，而非順序線索所致，那么3個實驗均只會出現數量SNARC效應；如果像順序理論所述，SNARC效應由刺激的順序線索，而非數量線索所致，那么3個實驗均只會出現順序SNARC效應;如果像數量順序雙重作用理論所述，SNARC效應既可以由刺激的數量信息引發，也可以由刺激的順序信息引發，那么3個實驗中有可能既會出現數量SNARC效應，也會出現順序SNARC效應。當然考慮到每個實驗對認知資源優先分配的對象不同，而且在不同情景中數量和順序線索的作用機制也有可能不同，當SNARC效應起因于數量線索和順序線索雙重作用時，數量SNARC效應和順序SNARC效應在不同的實驗情景中還有可能會表現出任務情景依賴性。但是無論如何，如果像數量順序雙重作用理論所述，SNARC效應由刺激數量和順序信息雙重作用所致的話，那么前兩個假設結果均不會出現。

2 實驗1：字母順序分類任務中字母數量和順序線索對 SNARC效應的影響

2.1 實驗目的

采用啟動范式啟動字母數量信息，要求被試判斷呈現字母在字母表中的順序。通過字母順序分類任務把被試的認知任務優先指向對字母順序線索的加工后考察字母數量和順序線索對SNARC效應的影響及其作用機制。

2.2 研究方法

2.2.1 被試

分別設置參數effectsize f 為0.25，I類錯誤的概率 errprob為0.05，統計功效為0.8，采用 Power3.1對樣本量進行估算，結果顯示若要達到上述要求， 2 × 2 被試內設計最少需要24人。實驗招募48名（39女，9男）在校大學生和研究生參加，年齡為 2 1 . 0 6 ± 1 . 7 7 （ M ± S D ） 歲，范圍18＼～26歲。所有被試視力或矯正視力均正常。實驗完成后獲取一定報酬以示答謝。

2.2.2 材料和儀器

選取字母表中最前面A-B-D-E四個字母作為實驗刺激。實驗刺激用19寸顯示器呈現，字體為CourierNew，顏色為黑色，字號為48， 處的視角約為 ，背景顏色為白色。實驗程序在戴爾計算機上運行，被試距離顯示器約 5 0 c m 。顯示器分辨率為 1 0 2 4 × 7 6 8 像素，刷新頻率 。

2.2.3 實驗設計

采用2（數量-空間一致性：一致vs.不一致） × 2（順序-空間一致性：一致vs.不一致）被試內設計。根據前人研究（Wangetal.，2021；王強強等，2022），數量-空間一致性的操作性定義為：字母數量少于3個時用左手反應，字母數量多于3個時用右手反應代表一致；字母數量少于3個時用右手反應，字母數量多于3個時用左手反應代表不一致；順序-空間一致性定義為：字母在C之前用左手反應，字母在C之后用右手反應代表一致；字母在C之前用右手反應，字母在C之后用左手反應代表不一致。因變量為反應時和錯誤率。

2.2.4 實驗程序

實驗程序采用E-prime1.1編寫。實驗開始后首先在顯示器中央呈現 ，隨后連續呈現1＼～5個（3除外）相同的字母A、B、D或E用以啟動字母的數量（比如連續呈現4個A）。每個啟動字母呈現

5 0 0 m s ，每兩個啟動字母之間的時間間隔ISI（interstimulus interval）為 5 0 0 m s ，接著再次呈現 。此階段要求被試記住連續呈現的字母及其數量（啟動階段，本文后續部分直接用啟動階段表述本階段）。 后在顯示器中央呈現注視點 ms，注視點消失后再次在顯示器中央呈現剛才的啟動字母，并要求被試看到啟動字母后忽略字母的啟動數量，以按鍵的方式快速地判斷呈現的啟動字母在字母表中位于字母C之前還是字母C之后。被試按鍵反應或持續 后字母會消失，隨后出現 的空屏后進人下一試次詳見圖1。

整個實驗包括兩個組塊（block）。在其中一個組塊中，要求被試通過左手按左鍵對字母表中位于字母C之前的啟動字母進行反應，通過右手按右鍵對字母表中位于字母C之后的啟動字母進行反應。在另一個組塊中，要求被試通過左手按左鍵對字母表中位于字母C之后的啟動字母進行反應，通過右手按右鍵對字母表中位于字母C之前的啟動字母進行反應。兩個組塊的先后順序在被試間進行平衡。在字母數量啟動階段，每個字母呈現1、2、4或5次的概率相等，且在每個組塊中重復呈現4次。兩個組塊共4（字母個數） × 4 （每個字母連續呈現的數量有1、2、4和5次這4種可能） × 4 （每種可能重復出現的次數） × 2 （組塊數） = 1 2 8 個正式試次。每個組塊開始前，被試練習12試次以熟悉實驗程序。

考慮到本研究旨在探究數量與順序加工對SNARC效應的影響及其作用機制，必須保證字母數量和順序線索均得到有效加工。然而，字母順序分類任務盡管可以確保被試對字母順序信息進行充分加工，但不能確保被試在連續呈現字母階段嚴格按照實驗要求記憶字母的啟動數量，從而對字母啟動數量線索得到有效加工。甚至被試在不記憶字母啟動數量的情況下也能準確地完成實驗任務。為了排除被試不充分加工字母啟動數量對實驗結果造成污染的可能，確保被試對字母啟動數量進行有效記憶，在實驗過程中隨機加入了16個空白試次。在空白試次中，注視點“ 消失后向被試呈現“奇偶”一詞，并要求被試看到“奇偶”一詞后在保證正確的前提下以按鍵的方式判斷呈現字母在啟動階段連續呈現了奇數次還是偶數次。當被試對空白刺激錯誤反應的次數超過總空白刺激數目的 2 5 % 時，整個被試的數據判為無效并剔除。

2.3 結果分析與討論

考察字母數量和順序線索在SNARC效應中作用及其機制的基本前提是被試對字母的順序和數量線索進行了充分的知覺加工。為確保被試在啟動階段按要求記憶了字母的數量，首先對空白刺激的錯誤率進行了分析。如果被試沒有正確地記憶字母啟動數量，那么當要求被試對字母呈現數量按壓左鍵或右鍵分類時，16個空白刺激中被試錯誤分類的數量是8個左右 50 % 的錯誤概率）。如果被試正確記憶了字母的啟動數量，那么當要求被試對字母呈現數量按壓左鍵或右鍵分類時，16個空白刺激中被試錯誤分類的數量應該遠遠少于8個（在統計學上低于 50 % 的錯誤概率）。把被試空白刺激的實際錯誤數和概率水平的錯誤數進行配對樣本 t 檢驗，結果顯示被試在空白刺激上的實際錯誤數遠遠低于概率水平的錯誤數， t （ 4 6 ） = - 4 . 9 4 ， p lt; 0 . 0 0 1 ，Cohen's d = - 6 . 7 2 ，說明被試在啟動階段按要求充分地加工了字母的數量，實驗操作有效。

剔除每個處理水平上3個標準差以外的反應時數據和錯誤反應的反應時數據 （ 4 . 3 9 % ） ，對剩余反應時數據進行重復測量方差分析。結果顯示字母數量-空間一致性主效應顯著， ， p = 0.03， ，數量-空間一致試次的反應（ 6 6 3 ± 顯著快于數量-空間不一致試次的反應1 （ 6 7 7 ± 2 5 . 4 8 m s） ，說明出現了數量SNARC效應。

順序-空間一致性主效應顯著， F （ 1 ， 4 7 ） = 4 . 2 0 ， p = 0.046， ，順序-空間一致試次的反應（642 顯著快于順序-空間不一致試次的反應（ 6 9 9 ± 3 2 . 8 2 m s） ，說明出現了順序SNARC效應。數量-空間一致性和順序-空間一致性交互作用不顯著， F （ 1 ， 4 7 ） = 1 . 8 7 ， p = 0 . 1 7 8 ，說明數量SNARC效應和順序SNARC效應彼此獨立，互不干擾，結果見圖2。

對錯誤率進行重復測量分析發現，數量-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 7 ） = 0 . 1 1 ， p = 0 . 7 5 ，說明未出現數量SNARC效應。順序-空間一致性主效應顯著， F （ 1 ， 4 7 ） = 4 . 5 8 ， ，順序-空間一致試次的錯誤率 （ 0 . 0 1 6 ± 0 . 0 0 3 ） 顯著低于順序-空間不一致試次的錯誤率 （ 0 . 0 3 4 ± 0 . 0 0 8 ） ，說明出現順序SNARC效應。數量-空間一致性與順序-空間一致性交互作用不顯著， 0 ，說明在字母順序分類任務中，字母順序和字母數量信息對字母分類加工的影響是相互獨立的，一定程度上支持數量SNARC效應和順序SNARC效應彼此獨立，互不干擾的觀點。當然由于錯誤率總體不高，不排除交互作用陰性結果反映的是天花板效應的可能性，結果見圖3。

實驗1在啟動字母的數量信息后采用字母順序分類任務，將被試的認知資源優先指向字母順序線索后發現字母順序分類中同時出現字母數量SNARC效應和字母順序SNARC效應，且二者交互作用不顯著。該結果意味著數量和順序線索在SNARC效應中均發揮作用，而且當被試的認知資源直接指向順序線索加工時，數量和順序線索對SNARC效應的影響是獨立的、互不干擾的。

3實驗2：字母啟動數量分類任務中字母數量和順序線索對SNARC效應的影響

3.1 研究目的

采用啟動范式啟動字母數量信息，要求被試判斷呈現字母在啟動階段呈現了奇數次還是偶數次。通過字母數量奇偶分類任務把被試的認知任務優先指向對字母數量線索的加工后考察字母數量和順序線索對SNARC效應的影響及其作用機制。

3.2 研究方法

3.2.1 被試

實驗2的被試量估算方法同實驗1，共招募42名（39女，3男）在校大學生和研究生參加，年齡為2 0 . 6 7 ± 1 . 7 1 （ M ± S D ） 歲，范圍18＼～25歲。所有被試視力或矯正視力均正常。實驗完成后獲取一定報酬以示答謝。

3.2.2 材料和儀器

材料和儀器與實驗1相同。

3.2.3 實驗設計

與實驗1相同。

3.2.4 實驗程序

與實驗1基本相同，不同之處在于實驗2要求被試忽略字母的順序，判斷字母在啟動階段呈現了奇數次還是偶數次。實驗2同樣設置16個空白試次。在空白試次中，注視點“ + 消失后在顯示器中央呈現“順序”二字，并要求被試判斷呈現的字母在字母表中位于C之前還是字母C之后。同樣當被試對空白刺激錯誤反應超過空白試次總數的 2 5 % 后，被試的整個實驗數據判為無效并剔除。

3.3 結果分析與討論

為了確保在啟動階段被試均關注了字母的數量和順序信息，我們同樣采用實驗1的方法，對實驗2中空白刺激的錯誤數與概率水平做了配對樣本t 檢驗，結果顯示被試在空白刺激上的實際錯誤數遠遠低于概率水平的錯誤數， t （ 4 0 ） = - 4 . 5 8 ， p lt; 0.001，Cohen's d = - 6 . 2 6 ，說明被試在啟動階段按要求充分地加工了字母的順序，實驗操作有效。

剔除每個處理水平上3個標準差以外的反應時數據和錯誤反應的反應時數據（占總數的 6 . 5 3 % ，對剩余反應時數據進行重復測量方差分析發現：字母數量-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 0 . 9 2 p = 0 . 3 4 ，說明未出現數量SNARC效應。順序-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 2 . 3 3 p = 0 . 1 3 5 5說明未出現順序SNARC效應。數量-空間一致性和順序-空間一致性交互作用顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 4 . 2 6 p = 0 . 0 4 5 ， ，說明數量SNARC效應和順序SNARC效應相互影響。考慮到交互作用的顯著影響為了進一步考察數量SNARC效應和順序SNARC效應，我們分別在順序-空間一致和不一致條件下檢驗了數量SNARC效應。同樣也分別在數量-空間一致和不一致條件下檢驗了順序SNARC效應。

進一步分析發現，在順序-空間一致條件下，數量-空間一致性簡單主效應顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 4 . 7 4 5p = 0 . 0 3 5 0 ，數量-空間一致試次的反應（ 6 2 9 ± 2 6 . 5 8 m s） 顯著快于數量-空間不一致試次的反應 ，說明實驗2在順序-空間一致條件下出現了數量SNARC效應。在順序-空間不一致條件下，數量-空間一致性簡單主效應不顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 0 . 1 4 ， p = 0 . 7 1 ，說明實驗2在順序-空間不一致條件下未出現數量SNARC效應，見圖4。

在數量-空間一致條件下，順序-空間一致性簡單主效應顯著， ， ，

0.098，順序-空間一致試次的反應 （ 6 2 9 ± 2 6 . 5 8 m s） 顯著快于順序-空間不一致試次的反應 （ 6 6 1 ± 2 9 . 7 9 m s ，說明實驗2在數量-空間一致條件下出現了順序SNARC效應。在數量-空間不一致條件下，順序-空間一致性簡單主效應不顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 0.15 5 ， p = 0 . 7 0 ，說明實驗2在數量-空間不一致條件下未出現順序SNARC效應，見圖5。

對錯誤率進行重復測量分析發現，數量-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 0 . 7 1 ， p = 0 . 4 1 ，說明未出現數量SNARC效應。順序-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 1 ） = 0 . 0 0 4 p = 0 . 9 5 ，說明未出現順序SNARC效應。數量-空間一致性與順序-空間一致性交互作用不顯著， 0p = 0 . 4 2 ，說明在字母數量奇偶分類任務中，字母順序和字母數量信息對字母分類加工的影響是相互獨立的。當然由于錯誤率總體不高，不顯著的交互作用也有可能反映的是天花板效應，結果見圖6。

實驗2在啟動字母的數量信息后采用啟動字母的數量奇偶分類任務，把被試認知資源直接指向對字母數量線索的加工后進一步考察了數量和順序線索在SNARC效應中的作用及其關系。結果發現字母數量SNARC效應只出現在字母順序-空間一致的條件下。類似地，字母順序SNARC效應也只出現在字母數量-空間一致的條件下。結果說明數量和順序線索在SNARC效應中均發揮著作用，而且當被試的認知資源直接指向數量線索加工時，數量和順序線索交互影響著SNARC效應。

4實驗3：字母顏色分類任務中字母數量和順序線索對 SNARC 效應的影響

4.1 研究目的

采用啟動范式啟動字母數量信息，要求被試判斷呈現字母的顏色。通過字母顏色分類任務把被試的認知任務指向與字母數量和順序線索均不直接相關的顏色信息加工后考察字母數量和順序對SNARC效應的影響及其作用機制。

4.2 研究方法

4.2.1 被試

實驗招募46名（39女，男7）在校大學生和研究生參加，年齡為 2 1 . 3 9 ± 2 . 0 7 （ M ± S D ） 歲，范圍18～26歲。所有被試視力或矯正視力正常，無色盲或色弱患者。實驗完成后獲取一定報酬以示答謝。

4.2.2 材料和儀器

材料與實驗1基本相同，不同之處在于實驗3字母有黑色和綠色兩種顏色。儀器與實驗1相同。

4.2.3 實驗設計

與實驗1相同。

4.2.4 實驗程序

與實驗1基本相同，不同之處有兩點：（1）實驗3反應階段的字母用黑色或綠色呈現，并要求被試忽略字母的數量和字母在字母表中的順序，判斷字母的顏色。（2）實驗3空白刺激有字母數量分類和字母順序分類兩種類型任務，且每種任務反應時間設置為無限，這樣做是為了最大限度地消除被試對反應標準記憶干擾實驗結果。

4.3 結果分析與討論

為了確保在啟動階段被試均關注了字母的數量和順序信息，我們同樣采用實驗1的方法，對實驗3中空白刺激的錯誤數與概率水平做了配對樣本t 檢驗，結果顯示被試在空白刺激上的實際錯誤數遠遠低于概率水平的錯誤數， t （ 4 4 ） = - 4 . 7 2 ， p lt; 0.001，Cohen's d = - 6 . 5 2 ，說明被試在啟動階段按要求充分地加工了字母的數量和順序信息，實驗操作有效。

剔除每個處理水平上3個標準差以外的反應時數據和錯誤反應的反應時數據（占總數的 4 . 7 8 % ，對剩余反應時數據進行重復測量方差分析發現：字母數量-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 5 ） = 0 . 4 9 0p = 0 . 4 9 ，說明未出現數量SNARC效應。順序-空間一致性主效應顯著， F （ 1 ， 4 5 ） = 5 . 8 0 5 ， 0.114，順序-空間一致試次的反應 （ 6 5 7 ± 1 9 . 3 4 m s ）顯著快于順序-空間不一致試次的反應 6 6 9 ± ，說明出現了順序SNARC效應。數量-空間一致性和順序-空間一致性交互作用不顯著，F （ 1 ， 4 5 ） = 0 . 8 3 ， p = 0 . 3 7 ，說明在字母顏色分類任務中，字母順序和字母數量信息對SNARC效應的影響是相互獨立的，而且順序線索對SNARC效應的影響大于數量線索，見圖7。

對錯誤率進行重復測量分析發現，數量-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 5 ） = 2 . 5 0 ， p = 0 . 1 2 ，說明未出現數量SNARC效應。順序-空間一致性主效應不顯著， F （ 1 ， 4 5 ） = 2 . 1 0 p = 0 . 1 5 ，說明未出現順序SNARC效應。數量-空間一致性與順序-空間一致性交互作用不顯著， F （ 1 ， 4 5 ） = 1 . 2 8 p = 0 . 2 6 說明在字母顏色分類任務中，字母順序和字母數量信息對SNARC效應的影響是相互獨立的，一定程度上支持數量SNARC效應和順序SNARC效應彼此獨立的觀點。當然由于錯誤率總體不高，不顯著的交互作用也有可能反映的是天花板效應，結果見圖8。

實驗3在啟動字母的數量信息后采用啟動字母的顏色分類任務，把被試認知資源直接指向與字母數量和順序均不直接相關的字母顏色線索加工后進一步考察了數量和順序線索對SNARC效應中的影響及其作用機制。結果發現只出現字母順序SNARC效應，但未出現字母數量SNARC效應。而且字母順序SNARC效應不受字母啟動數量-空間一致性的影響。結果說明在字母顏色分類任務中，字母順序線索在SNARC效應中發揮了明顯的作用數量線索在字母顏色分類任務中對SNARC效應未起到明顯的作用。

5 討論

盡管ATOM模型、順序理論和數量順序雙重作用理論分別對SNARC效應的起因進行了解釋，但是由于這些理論研究均不能解決刺激數量和順序信息的共變性，導致上述理論在“SNARC效應由數量信息還是順序信息的加工引起，抑或是數量和順序信息共同作用的結果？”這一問題上存在爭議。本研究采用啟動范式啟動字母的數量信息，解決刺激數量和順序信息共變性問題之后考察了數量和順序線索對SNARC效應的影響及其機制，對上述爭議進行了研究。接下來將從以下幾個方面對研究結果展開討論。

5.1ATOM模型、順序理論和數量順序雙重作用理論的分離

ATOM模型把SNARC效應歸結為刺激數量信息在一般數量系統中的加工（Buetiamp;Walsh，2009;Casasantoamp;Pitt，2019；Walsh，2003）。順序理論把SNARC效應歸結為刺激順序信息的加工（Abrahamseetal.， 2014;Abrahamse et al.，2016;vanDijckamp;Fias，2011）。數量順序雙重作用理論認為

SNARC效應既可以由刺激的數量信息加工引起也可以由刺激的順序信息加工引起（Prpic etal.，2016;Prpicetal.，2021）。實驗1在啟動字母的數量信息后要求被試判斷字母的順序，把被試的注意資源直接指向字母順序線索的加工。結果發現字母順序判斷中同時出現數量SNARC效應和順序SNARC效應。實驗2進一步采用字母數量奇偶分類任務，在直接激活字母數量信息的情景中對兩種線索在SNARC效應中的作用進行了深入研究。結果發現當要求被試判斷字母的啟動數量時，數量SNARC效應和順序SNARC效應之間交互作用顯著。而且只有在順序-空間一致試次中才會出現數量SNARC效應。只有在數量-空間一致試次中才會出現順序SNARC效應。實驗1和實驗2在同一任務中均同時捕獲到數量SNARC效應和順序SNARC效應，說明數量和順序線索在SNARC效應中均發揮重要作用。顯然，實驗1和實驗2的結果均既不支持ATOM模型的預測，也不支持順序理論的預測，更傾向于支持數量順序雙重作用理論。

實驗3進一步要求被試判斷目標刺激的顏色，在不直接激活數量和順序線索的情景中進一步考察了數量和順序線索對SNARC效應的影響及其機制。結果發現字母顏色分類中只出現順序SNARC效應，未出現數量SNARC效應。實驗3未出現數量SNARC的原因有可能是數量和順序線索同時出現時，被試優先加工了順序線索，而數量線索未得到充分加工，致使實驗3中只出現順序SNARC效應，而數量SNARC效應及其對順序SNARC效應的影響未得到充分展示。無論如何，通過比較3個實驗之間的結果完全可以看出隨著任務情景的變化，數量SNARC效應和順序SNARC效應會表現出任務情景依賴性。數量SNARC效應和順序SNARC效應交互作用在不同實驗情境中的變化（實驗1和實驗3中兩者交互作用不顯著，實驗2中兩者交互作用顯著）也能反映出數量SNARC效應和順序SNARC效應的任務情景依賴性。數量SNARC效應和順序SNARC效應及其之間關系的任務情景依賴性符合數量順序雙重作用理論對SNARC效應的預測。因此，基于本研究3個實驗的結果可以說明SNARC效應既可以由刺激的數量信息引發，也可以由刺激的順序信息引發。結果支持了數量順序雙重作用理論，分離了ATOM模型、順序理論和數量順序雙重作用理論之間的爭議。

5.2 數量和順序信息在SNARC效應中的作用機制

雖然本研究的系列實驗支持了數量順序雙重作用理論，但是數量順序雙重作用理論關于數量和順序作用機制的預測與本研究的結果不符。數量順序雙重作用理論認為在直接任務（注意資源直接指向加工刺激的數量信息）中，刺激順序信息會起作用并誘發順序SNARC效應。在間接任務中（注意資源指向加工刺激數量信息無關的信息），刺激數量信息會起作用并誘發數量SNARC效應。也就是說數量順序雙重理論否認同一任務中數量和順序信息會同時起作用，并同時誘發數量SNARC效應和順序SNARC效應。實驗1字母順序分類任務屬于間接任務，實驗2字母數量奇偶分類任務屬于直接任務，實驗3字母顏色分類任務屬于間接任務。按照數量順序雙重作用理論推測，實驗1和實驗3應該只出現數量SNARC效應，實驗2中應該只出現順序SNARC效應。然而，實驗1和實驗2在字母順序分類任務中均同時出現數量SNARC效應和順序SNARC效應。實驗3只出現順序SNAC效應。3個實驗結果均與數量順序雙重作用理論的預測不符。原因可能是數量順序雙重理論相關研究使用的刺激材料的數量和順序信息之間具有共變性（Prpicet al.，2016;Prpic et al.，2021）。數量和順序信息之間的共變性使得數量順序雙重作用理論難以有效分離數量和順序線索在SNARC效應中的作用，無法在同一實驗中區分開或同時觀測到基于數量的SNARC效應和基于順序的SNARC效應。相反，本研究采用啟動范式啟動字母的數量信息后，字母暫時會同時包含數量和順序線索，而且數量和順序線索之間不具共變性。這樣一來，本研究恰好解決了數量和順序之間的共變性問題，因而能夠有效分離數量和順序信息的作用，同時具備在同一任務情景中區分和同時觀測到數量SNARC效應和順序SNARC效應的條件。基于本研究的結果可以看出，SNARC效應既可以由刺激的數量信息所致，也可以由刺激的順序信息所致。而且即使在同一任務情景中，數量和順序信息加工均可以同時誘發數量SNARC效應和順序SNARC效應。結果在支持數量順序雙重作用理論的同時也進一步修正了數量順序雙重作用理論關于數量和順序線索作用機制的觀點。基于本研究結果可以進一步推測：SNARC效應由數量和順序雙重作用導致，而且即使在同一任務情景中，數量和順序信息加工可以同時誘發數量SNARC效應和順序SNARC效應，但是數量和順序信息的作用機制具有任務情景依賴性。本研究還發現，當認知任務指向與順序線索和數量線索均無關的任務時，順序線索的加工依然可以誘發SNARC效應，但是數量線索的加工似乎不能或不足以誘發SNARC效應。這一結果意味著順序線索和數量線索在SNARC效應中的作用是不對稱的，順序線索似乎更易誘發SNARC效應。實驗1錯誤率分析結果顯示只出現順序SNARC效應，未出現數量SNARC效應。這一結果也支持了順序線索似乎比數量線索更易誘發SNARC效應的觀點。

此外，加因素法假設如果兩個因素的效應分別獨立，那么這兩個因素各自作用于不同的加工階段：如果兩個因素的效應互相制約，即一個因素的效應可以改變另一因素的效應，那么這兩個因素只作用于同一個加工階段（Nan et al.，2022；Sternberg，1969）。實驗1和實驗3發現數量和順序SNARC效應的交互作用不顯著。說明數量和順序線索獨立地、互不干擾地發揮著各自的作用并最終影響人類的行為反應。而且兩種線索的加工發生在不同的加工階段。但是當實驗2把被試認知資源直接指向對字母數量線索的優先加工后，數量SNARC效應和順序SNARC效應交互作用顯著。說明當認知資源優先指向數量線索時，數量和順序線索會相互制約，而且人們對兩種線索的加工可能發生在相同的加工階段。這點與實驗1和實驗3有著實質性差別。對比3個實驗的差異還可以推測，當任務情景從間接任務轉向直接任務后，數量線索和順序線索獨立作用的機制停止運行，取而代之的便是兩種線索之間開始相互干擾，并最終決定SNARC效應的表現。這一變化也意味著數量和順序線索在SNARC效應中的作用機制具有任務情景依賴性。

5.3數量、順序與空間不一致對SNARC效應的削弱作用

實驗2在分離ATOM模型、順序理論和數量順序雙重作用理論時還發現，在順序-空間不一致試次中未出現數量SNARC效應，在數量-空間不一致試次中未出現順序SNARC效應。早期SNARC效應研究認為，數量和順序線索加工會自動誘發被試偏側化反應（Dehaeneetal.，1993；vanDijckamp;Fias，2011）。這點在實驗1中再次得到了驗證。然而實驗2在順序-空間和數量-空間不一致條件下的結果未能支持早期的研究結果（Dehaeneetal.，1993；vanDijckamp;Fias，2011）。在順序-空間和數量-空間不一致條件下，順序和數量線索加工自動誘發的優勢反應空間與任務要求的實際反應空間沖突（比如在數量-空間不一致條件下，數量1會自動誘發左手更快的反應，但是任務要求被試用右手按右鍵反應，這時數量誘發的優勢反應空間與任務要求的反應空間沖突）。自我控制資源模型認為，沖突事件的加工比非沖突事件加工耗費更多的認知資源（竇凱等，2014；黎建斌，2013；張國禮等，2017）。根據自我控制資源模型可以推測，被試在順序-空間和數量-空間不一致條件下比順序-空間和數量-空間一致條件下完成相同的按鍵反應任務要耗費更多的認知資源。實驗2在順序-空間不一致條件下未出現數量SNARC效應，在數量-空間不一致條件下未出現順序SNARC效應，這些結果還意味著認知資源的過多耗費可能會阻礙或削弱數量和順序信息加工中的SNARC效應。

5.4 不足與展望

本研究在解決數量和順序線索共變性問題后考察了數量和順序線索對SNARC效應的影響及其作用機制，研究結果支持和修正了數量順序雙重作用理論。然而本研究以啟動字母數量的方式創造了數量和順序信息共存但不共變的刺激，考察了數量和順序線索在SNARC效應中的作用及其機制。研究結論是否可以推廣到其他類型的順序或數量刺激，還有待于進一步探索。此外，本研究采用行為實驗，研究結論是基于反應時數據的邏輯推理，難以直觀地觀測上述情景中人腦加工數量和順序信息的特點。后續研究可以采用腦電和腦成像等技術觀測上述情景中數量和順序線索加工在時間和空間上的特點，深人地揭示數量和順序信息在SNARC效應中的作用機制。

6 結論

本研究采用啟動范式啟動字母的數量信息，在解決長期以來存在的數量和順序共變性問題后系統考察了數量和順序線索對SNARC效應中的影響及其作用機制。通過本研究可以得出以下結論：（1）SNARC效應即可以由刺激的數量線索引起，也可以由刺激的順序線索引起。（2）數量和順序線索對SNARC效應的影響機制不同，且隨著任務情景的變化，數量和順序在SNARC效應中的作用機制也會隨之變化，具有一定的任務情景依賴性。結果支持和修正了數量順序雙重作用理論。

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How magnitude and ordinal cues of stimuli influence the SNARC effect

WANG Qiangqiang'， WU Yanwen2， SHI Wendian3， YOU Xuqun4 （SchoolofTeacher Education，HuzhouUniversity，Huzhou313ooo，China） 1 SchoolofTeacherEducation，TianshuiNormal University，Tianshui741oo1，China） （School ofPsychology，Shanghai Normal University，Shanghai2ooo30，China） （4School of psychology，ShaanxiNormal University，Xi'an7oooo，China）

Abstract

Dehaene et al. （1993） found that participants typically associated small numbers with pressing the left key and large numbers with pressing the right key when they classified the given numbers by pressing the left or right key as corrctly and quickly as possible. They defined this phenomenon as the spatial-numerical association of the response code （SNARC） effect. After Dehaene and his collaborators captured the SNARC effect in Arabic numerals processing，subsequent studies further confirmed the existence of the SNARC effect in other types of symbolic numbers and non-symbolic numbers and the stimuli with magnitude information. On the cause of the SNARC effect， various theories provide explanations.For example，the ATOM （a theory of magnitude） model suggests that in the human brain，there is a generalized magnitude system where various symbolic and non-symbolic numbers and stimuli with magnitude information are processed to result in the SNARC efect. Ordinality theory holds that the processing of ordinality information from stimuli including numbers leads to the SNARC effect. Magnitude-ordinality double action theory states that both the magnitude and ordinality of stimuli contribute to the SNARC effect.These theories have deepened our understanding of the mechanism of the SNARC effect， but contradictions exist among these theories on the following basic theoreticalquestions.First，isit the magnitudeof the numbers or theordinal cues ofthenumbers thatcauses the SNARC effect in the processing of numbers？ Second， how do the magnitude and ordinal cues of the numbers influence the SNARC effct？A criticalreason why the above two theoretical questions could not be solved is that the magnitude and ordinal cues ofthe experimental stimuli are not wellseparated in the previous studies.

Therefore，this study used anew stimulus in which the magnitude and ordinal cues were both contained and could be wellseparated，aiming to systematically investigate the magnitude and ordinal cues of the numbers that led to the SNARC effect and how the magnitude and ordinal cues of the numbers influenced the SNARC effect in different tasks.

In the first experiment， we presented participants with a specific letter （A，B，D，or E） successively and intensively，and asked them to remember the letter and the number of times occurring in the activating stage. Then， We presented the activated letter again to participants and asked them to classifythe activated leter in the order of the alphabetby pressing the left key with the left hand or the right key with the right hand.The results ofthis experiment showed that the SNARC effect was the result of both magnitude and ordinal cues. In addition， the effcts of SNARC on the processing of both magnitude and ordinal cues did not interact with each other. In the second experiment， participants were asked to classify the activated leters according to their magnitude.The results indicated that the SNARC efect in the processing of magnitude and the SNARC effect in the processing of ordinal cues interacted with each other. Besides，the SNARC effect occurred only when the magnitude or ordinal direction was consistent with the response side. In the third experiment， we activated the magnitude of letters by successively presenting a specific letter several times，followed by presenting the activated lettr in blue or green to the participants. Unlike the first two experiments，in the third experiment， we asked participants to classifythe letters based on their color by pressing the left or right key.The results indicated that the SNARC effect only occurred in the processing of ordinal cues， and was not affected by numerical-spatial consistency.

This study highlighted that （1）both magnitude and ordinality information can induce the SNARC effect; （2） the influence mechanism of magnitude information on the SNARC effect was different from that of ordinality information，and both of them depended on the task completed by participants.With the change of tasks，the mechanisms of magnitude and ordinal cues in the SNARC efect also changed， indicating their task dependence. These results support and improve the magnitude ordinality dual action theory.

KeywordsSNARC efect， priming paradigm，numerical-spatial consistency，ordinal-spatial consistency，cognitive task