Stroop任务范式概述.docx

Stroop任务范式概述.docx

《Stroop任务范式概述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Stroop任务范式概述.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

Stroop任务范式概述

Stroop任务范式概述

美国心理学家JohnRiddleyStroop在1935年发现，在颜色命名实验中,当色词的颜色和该色词所表示的意义不一致时,被试的反应时比命名非颜色词或字符串颜色时长,如在命名用红墨水写的“green”时所花的时间要比命名用红墨水写的“xxxxx”时所花的时间长。

这种同一刺激的颜色信息和词义信息发生相互干扰的现象就叫Stroop效应,国内也有人将其译为斯楚普效应。

能引发Stroop效应的实验任务就叫Stroop任务。

由于Stroop效应发现之初正处于行为主义鼎盛时期,而且Stroop本人没有继续深入研究该现象，所以其工作并未引起关注。

但是20世纪60年代以后，随着信息加工心理学成为实证心理学的主流，Stroop的工作被重新发现并得到广泛重视。

在随后的近半个世纪里，涌现了大量有关Stroop效应的研究,并一直长盛不衰.据不完全统计，到目前为止采用Stroop任务及其变式的研究已达上千个，具体涉及知觉、注意、执行控制、语言认知、意识等认知心理学领域的研究，和临床心理、人格测评、社会心理、神经心理以及老化等领域的多方面研究（Brown等,2002）。

围绕Stroop效应的研究主要分成两大类:

一是有关这种效应产生的内在机制的研究;二是将Stroop任务作为一种研究工具或实验手段去揭示各种相关的心理问题的机制。

也就是说，Stroop效应既是一种重要的研究对象，又是一种有效的研究方法。

该任务之所以能产生重大影响,主要还在于其方法上的意义。

因此本书侧重于后者，旨在对该任务的程序、变式以及在各领域研究中的应用进行较系统的介绍。

（一）经典Stroop任务的程序及机制

在经典的Stroop色词干扰任务中，实验者给被试呈现一个一个用不同颜色写成的单词，要求被试尽快而且尽量正确地说出每个词的颜色，而不理会这个词的名称及其所代表的意义。

一般包括两个实验条件:

一是色词干扰条件，一是控制条件.在色词干扰条件下，给被试呈现用不同颜色写成的颜色词，而且每个颜色词的名称所代表的意义与这个词的颜色都不相同，如“绿"字用红颜色写成,如图11—7；在控制条件下，给被试呈现用不同颜色写成的非颜色词或非词的字符串，如红色的“good"，绿色的“xxxxx”等。

这种任务的典型结果是色词干扰条件下的反应时比控制条件下的反应时长.这两种条件的反应时差异就是Stroop效应.

图11—7Stroop任务实验示意图（Gazzaniga，2002）

虽然导致Stroop效应的实验任务比较简单，但是其产生的原因却非常复杂,不同的研究者往往有不同的解释。

不同的理论解释直接决定着Stroop任务作为一种研究工具的价值。

目前针对Stroop效应的产生机制已经提出很多理论模型.其中比较经典和流行的是自动化理论。

这种理论认为，人的信息加工系统存在自动加工和控制加工两种加工方式。

自动加工速度快，不需注意参与，能随意发生；而控制加工则需要消耗注意资源,在有意控制或调节下才能发生，因此加工速度相对较慢.在Stroop任务中，字词的语义激活属于自动加工，而颜色命名则属于控制加工。

在色词干扰条件下，由于色词的语义信息先自动激活，所以在颜色命名时，自动激活的颜色信息会与要求命名的颜色信息发生冲突，被试必须对二者进行区分并作出选择之后才能做出正确的反应.而在控制条件下,如果实验刺激是非颜色词，则自动激活的意义与所命名的目标颜色无关；如果实验刺激为字符串，则不涉及字词的语义激活，在这两种情形下都不会引发反应冲突。

因此,在色词干扰条件下被试的反应时要长于控制条件，从而出现Stroop效应。

由于后来有人发现色词的语义激活未必完全是自动化过程，为此该理论进行了一定的修正,把自动加工看成随学习和经验而发展的一种阶梯性连续体.在Stroop任务中，由于读词非常自动，而颜色命名较不自动,较自动的加工可能对较不自动的加工产生干扰，从而产生Stroop效应.

除了自动化理论,其他用来解释Stroop效应的理论还有相对加工速度理论、知觉编码理论、Logan的平行加工模型和PDP模型等。

相对加工速度理论提出最早，但因无法解释一些实验结果而逐渐被忽视；知觉编码理论试图从编码阶段的语义冲突解释该效应,而完全排除编码后加工的作用，但由于其实验证据被推翻,并未取得成功。

Logan（1980）的平行加工模型和Cohen等人（1990，1992）提出的PDP模型能很好地解释和模拟绝大多数有关Stroop效应的实验结果,在理论化上相对其他模型具有明显的优势，尤其是PDP模型被认为是用来解释Stroop效应的最佳理论。

但是这两个理论过于概念化，数理参数过多，对实验结果预期起来不够方便。

所以目前自动化理论仍受多数研究者的推崇。

如Brown（2002）指出，Stroop任务之所以能引起广泛关注，主要原因就在于该任务可有效地用于考察那些不随意的（involuntary）或自动的（automatic）加工过程,为揭示无意识加工的内在机制提供有效途径。

（二）Stroop任务的变式及应用

研究者将Stroop任务用于各领域问题的研究时,往往需要对其在实验程序上做一定的变化，而不可能固定地套用传统的实验程序.根据研究需要，通过对经典Stroop任务程序做一定调整而得到的实验任务就叫Stroop变式。

Stroop任务在方法上的意义主要通过各种变式的应用体现出来。

到目前为止，文献中已经出现了大量的Stroop变式,本书将其主要归为色词变式与不采用色词命名的其他变式。

非色词变式包括字符变式、空间变式、听觉变式、情感变式和成隐行为变式等。

色词变式是认知心理学中应用最广泛的Stroop变式，非色词变式则可用于认知研究之外的大量其他心理学领域的实验研究，实际已超出认知实验范式范畴.但为系统起见，本部分将对这些变式做全面的介绍。

1．色词Stroop变式及应用

色词Stroop变式指仍然以色词为刺激材料,以颜色命名为实验任务,但具体实验条件不同于经典Stroop任务的实验任务.这种变式具体很多，这里主要介绍在认知心理学中应用比较普遍的变式及相应的研究.

（1）选择性注意研究中的Stroop变式与应用

启动技术与经典Stroop色词任务的结合可以使Stroop任务广泛用于启动效应、负启动效应和习惯化等选择性注意机制的研究。

近十几年的认知心理学研究表明,选择性注意包括目标激活和分心信息加工两种机制.前者主要通过降低目标信息的阈值使任务相关信息进入工作记忆接受进一步加工，后者则用于排除无关信息对目标信息的干扰.这种排除机制又有两种成分，一是对重复出现的干扰物习惯化,使个体对这种干扰不再敏感；二是对无关信息进行积极的抑制,使这些信息提高这些信息的阈值，使其无法进入意识。

三种选择性注意成分都可通过典型的行为指标测量出来。

目标激活机制一般以启动效应量表示；分心信息抑制一般以负启动量为指标；习惯化则以习惯化量表示.值得一提的是，这三种指标均可以通过Stroop色词任务的变式在同一个实验中测量出来.

上述三种指标可通过以下四个实验条件的颜色命名测得.条件1：

目标重复条件，要求启动显示中的目标颜色与探测显示中的目标颜色相同，如前一个色词“红”用绿色显示,后一个色词“蓝”也用绿色显示，探测显示的反应时记为RT1；条件2:

忽视重复条件,要求启动显示中的干扰刺激在探测显示中成为目标刺激，如前一个刺激为绿色的“红"字，后一个刺激为红色的“蓝”字，在前一显示中红对命名“绿”起干扰作用,在后一显示中红色成为命名目标，探测显示的反应时记为RT2；条件3：

重复忽视条件，要求在一个色词刺激系列中，起干扰作用的色词重复出现,而命名的目标颜色前后之间没有任何关系，如连续四个色词都为“蓝“字，但颜色分别为红、黄、绿、棕，反应时记为RT3;条件4：

控制条件,要求在刺激系列中前后两个色词及其颜色之间没有特殊关系,随机安排，反应时记为RT4。

此外，上述四种条件下都不允许出现色词的意义与色词颜色一致的情况.假设启动量以△RTpp表示，负启动量以△RTnp表示，习惯化量用△RThb表示，则上述实验条件与各选择性注意的指标之间的关系如下：

△RTpp=RT4—RT1；△RTnp=RT2—RT4；△RThb=RT4—RT3

一些研究者利用这种Stroop色词变式分别考察了分心信息抑制机制与习惯化机制之间的关系。

Lorch和Cowan认为，只要是新颖的刺激,即使是无关刺激也能进入注意中心，从而干扰目标信息的加工;但是如果进入注意中心的无关信息保持不变，个体就会通过习惯化使目标信息的加工免受干扰，从而促进对目标信息的反应;而且习惯化是一种独立的排除分心信息干扰,促进注意选择的机制.但Tipper等人却认为习惯化机制与分心信息抑制机制实际上是相同的，出现习惯化效应只是由于重复出现的分心物的内部表征连续受到抑制，从而导致分心物的干扰性减弱，进而表现出所谓的习惯化效应。

金志成等人（2002）则运用这种变式对学习困难学生和学习优秀学生的分心信息加工机制进行了比较,并同时对习惯化和分心物抑制机制之间的关系进行了验证。

结果发现，在Stroop色词干扰效应上,学困生显著大于学优生,说明前者更易受色词的干扰；在负启动效应上，学困生显著小于学优生，说明前者在抑制无关信息方面远不如学优生;而在习惯化量上，学困生显著大于学优生，前者在重复忽视条件下比控制条件下反应时缩短71毫秒，而后者只缩短36毫秒,可见学困生的习惯化能力反而比学优生强。

从负启动效应和习惯化量的差异模式可以看出,出现了结果的双重分离现象，即学困生的分心信息抑制小于学优生，而习惯化量却大于学优生。

这种分离说明,习惯化机制不是象Tipper所说，由分心物连续抑制造成,而是一种独立于抑制机制的分心信息加工机制。

（2）执行控制研究中的Stroop变式与应用

有关认知控制或执行功能（executivefunctions）的研究是近年来认知心理学和认知神经科学研究的突出热点问题。

以往的心理实验研究主要集中在知觉、注意和记忆等相对较低级的认知过程，而对执行控制这种最高级的认知功能研究得很少。

随着认知实验技术和脑成像技术的日趋成熟，目前对这种高级认知机制的研究已完全可能,而且已取得一系列重要成果。

Stroop任务及其变式在这方面的研究中发挥着非常突出的作用。

一般认为，执行控制功能用于负责观念和行为的控制，在计划设置、问题解决、克服冲突和完成不熟悉任务中起到关键作用。

此外，执行功能对避免习惯性反应，抑制过度习得（overlearned）的反应倾向，以及任务转移等过程的操作成绩也具有重要影响。

有关执行控制的模型很多，其中Shallice等（1986，1994）的模型影响比较大。

他们认为认知控制有两种水平:

低水平的控制叫任务计划（contentionscheduling）,根据习惯或优势性知识解决认知冲突,目的是把加工的优先权给予与当前目标相关的行为图式,或最近经常被激活的行为图式;高水平的控制用于解决复杂的新情境中的认知冲突，用于激活一些观念和行为同时抑制另一些观念和行为，具体通过注意管理系统（supervisoryattentionalsystem，SAS）实现。

有关注意管理系统的子成分和具体功能的区分是执行控制研究中的主要课题之一。

Stroop任务变式和任务转移是SAS功能测量中的最有影响的两种任务.

在Stroop任务中存在典型的认知冲突：

一方面被试必须对颜色进行命名,另一方面又习惯于看到色词后就读出这个字的名称。

因此为了作出正确的反应，被试必须克服习惯性的但又与任务目标无关的优势性反应倾向,并把注意指向颜色命名上。

显然被试只有通过执行控制功能才能完成这种任务。

Stroop效应反映了被试在维持非优势性任务目标,抑制优势性干扰信息方面的能力.任务转移主要通过转移代价（switchcosts）效应揭示认知控制效率.这种实验通常要求被试完成两种任务（任务A和任务B），分两种方式进行：

一是要求被试分别完成同一种任务，叫非转移条件；二是要求被试随机交替完成两种任务,叫转移条件.典型的实验结果为,转移条件下的平均反应时要长于非转移条件.二者的反应时之差就是转移代价.研究表明，任务转移代价至少反映了两方面的执行控制功能，一方面反映了一种内源性控制，负责根据实验要求对认知目标进行变换,克服先前的任务操作对当前任务的影响，重新配置认知资源以适应新任务需要；另一方面反映了某种外源性控制因素,与刺激呈现有关，如转移代价的大小与刺激和任务之间的联系频率、时间临近性以及刺激的突显性有关.这两种任务有不少共性，如都反映了个体在解决反应竞争或反应冲突方面的认知功能，都涉及到对先前目标或习惯性反应倾向的抑制，效应值都非常明显可重复性强等。

二者的差异只是在抑制对象上有所不同，Stroop任务中抑制的是由干扰刺激引发的与任务无关的优势性反应，而任务转移是抑制的是与先前任务相关而与当前任务不再有关的信息。

基于上述两种任务在反映执行功能上的异同,Ward等人（2001）通过两种Stroop任务变式,采用相关途径考察了注意管理系统在执行控制上的一般性和特殊性。

这两种任务分别是色词Stroop变式和数字Stroop变式.色词变式选用黑、蓝、棕、绿、灰、粉六种颜色，共包含四种条件，每种条件采用一个刺激列表.列表1由24个字符串组成,所有的字符串相同都是“XXXXX”，分六种颜色,每种四个。

列表2、列表3和列表4的刺激都是色词，包括六个不同的色词,每个重复4遍,每个词的颜色均由其他5种颜色中的一种书写,在满足这些要求的前提下，每个色词与颜色随机匹配。

列表1的任务是要求被试报告每个字符串的颜色；列表2的任务是大声朗读每个词的名称，而不管词的颜色；列表3的任务是报告每个色词的颜色,忽视每个词的含义；列表4的任务是根据标记在大声读词和命名颜色之间进行随机切换。

这种标记呈现于每个词的左边，如果出现“w",则被试应该读词,如果出现一个方框,则要求命名颜色。

要求被试在保证正确的前提下尽快完成任务，记录从呈现每个列表的第一个刺激到完成最后一个刺激命名之间的时间.假设色词Stroop效应用△RTsp表示，任务转移代价用△RTts表示,列表1到4的反应时分别为RT1,RT2，RT3和RT4,那么，这些指标之间的关系如下:

△RTsp=RT3-RT1;△RTts=RT4—（RT2+RT3）/2

数字Stroop变式也由四个条件组成,每个条件也包括一个刺激列表。

列表1包含由2到7个“X”组成的字符串，每种长度各4个。

列表2、3、4都由一定长度的相同数字组成，长度从2个数字一直到7个数字，每个串的数字数与该串中的数字不同,如“222”，“77”,“3333333"等.每种长度的数串出现4次，每个数字也出现4次，每个列表也共有24个数字串.列表1要求被试数出每个字符串中“X”的数目；列表2要求被试对数字串中的数字进行命名，如出现“77”，则报告“7"；列表3要求被试报告每个数字串中的数字数，如出现“3333333"，则报告“7”；列表4要求被试根据标记在报告数字和报告数目之间进行转换，如果出现在数串左边出现“命名”,则被试说出数字的名称，如果出现“记数”，则报告数目。

该变式的数字Stroop效应和任务转移代价的算法与上文的色词变式相同。

结果发现，色词任务和数字任务中的转移代价间存在高相关，两种Stroop效应之间以及Stroop效应和转移代价之间的相关则要小得多。

该结果表明，中央执行功能不是单一的，而是可分的，因为如果是单一的话,两种任务转移代价和两种Stroop效应之间应该都存在高相关;负责任务转移的执行功能与负责Stroop任务的执行功能存在很大的差别；不同类型的任务转移涉及共同的机制，也存在一定的任务特异性,而不同的Stroop任务则可能涉及不同的执行功能，随实验刺激和任务条件的不同而有所变化。

MacDonald等人（2000）则通过类似上述色词Stroop变式的任务研究了不同执行控制功能的脑机制.他们用事件相关功能性磁共振成像技术考察了被试在完成Stroop任务及转移过程中的脑激活情况。

实验设计和程序大致如下：

实验主要包含两个变量,即被试报告的内容和色词语义与词颜色之间的关系。

报告内容分报告色词或报告颜色两种水平；色词与颜色关系分一致和不一致两个水平。

这两个变量可形成四个实验条件：

命名单词一致,命名单词不一致，命名颜色一致和命名颜色不一致。

实验共涉及绿、蓝、红、紫4种颜色。

每种条件进行24次试验,共96次。

在实验过程中，先给被试呈现任务标记1500ms,如果出现“word”，要求被试大声读出色词的名称，如果出现“color"，则要求被试命名刺激的颜色,二者的几率相等.延迟11秒之后，呈现色词1500ms,要求被试对其做既快又准确的言语命名。

在一半的试验中色词的含义与其颜色一致，在另一半实验中不一致。

记录被试每次反应的反应时和正确率。

在上述整个实验过程中同时对被试的大脑活动进行事件相关fMRI扫描。

结果发现，在任务准备阶段，颜色命名比单词命名使左背侧前额叶（Brodmann9区）产生更大的激活，说明该区对任务相关的行为起到自上而下的控制作用；而在对不一致的刺激做反应的时候,前扣带皮层（Brodmann24和32区）产生比一致时更大的激活，说明其起到对任务执行情况的监控和评价作用。

（3）字词再认中的Stroop变式与应用

由于Stroop效应涉及颜色词的自动识别问题,所以该任务也被较多地用于阅读和阅读发展方面的研究。

许多研究者认为，将视觉语词再认变成自动化过程是阅读能力发展的目标。

因为如果单词再认不能达到自动化,则需占用一部分注意资源,使用于阅读理解和记忆储存的注意资源减少，因而阅读水平就比较低；如果单词再认能达到自动化水平,则阅读效率能大大提高.因此，把熟练阅读者的语词识别看成自动加工已成为认知科学中广为接受的观点.采用Stroop任务及变式的大量研究为上述观点提供了有力的证据.这些证据的验证逻辑是：

所谓自动化就是任务操作不受注意影响。

Carr（1992）也综述了大量注意操纵与字词识别方面的证据，说明对视觉注意的需要可以通过熟悉性代替.如Sieroff等发现（1988）,对一个目标刺激的某一部分进行线索化能会影响随机字母串的整体报告成绩，但不影响熟悉单词的整体报告结果。

该结果说明，对不熟悉材料的编码需要集中性视觉注意，而对熟悉材料而言，视觉注意的作用减小,甚至消失。

但上述观点也受到了有力的挑战。

如，Herdman（1992）和McCann等（2000）许多研究者发现，施加工作记忆负载或采用双重任务，都会降低单词再认的成绩，说明这种再认的自动化是有限的。

McCann等人（1992）系统地考察了视觉线索化和词频对词汇决定的影响。

研究发现,在无效线索化条件下，即使目标单词已出现于视野中,但在注意焦点转向该单词所在的位置前，词频对词汇判定的影响与有效线索化条件下是一样的。

该结果说明空间线索化和词频在词汇判定中起独立的作用,二者影响着词汇加工的不同阶段.注意作用于早期阶段，先于词汇通达，而只有在注意指向目标字母串之后,词频才发挥作用.如果该发现是正确的而且具有普遍性，那么字词加工远远不是自动化的。

Brown等人（2002）指出，在考察字词加工的自动化程度方面，采用词汇判定任务有很大的局限，因为这种任务本身很容易受到认知策略的影响，无法敏感地揭示出无意识的自动加工机制.为此，他们采用特殊的Stroop色词变式对上述分歧进行了有效的验证。

虽然通常Stroop效应方面的研究为字词加工的自动性提供了大量证据，但是他们通过引入新的控制变量使Stroop任务成了验证字词识别是否非自动加工过程的最佳工具。

综合各种文献的观点，一种认知过程是否属于自动加工可通过以下三个标准进行判断：

一是加工发生的必然性（obligatory），指只要有适当的刺激作用于感受器，不管个体是否注意到其存在或是否有意去加工,都能引发加工过程；二是自发性（autonomous），指这种过程一旦发生就会自动完成整个过程，不管个体是否希望进行或试图终止,该过程都能根据刺激输入进行加工运算，并产生输出结果;三是对心理资源需求不敏感（insensitivetocapacitydemands）,指其加工速度和正确率不受认知负载或其他同时性任务的影响。

如果一种加工能同时满足上述三个标准，则可以确定该加工属于自动加工。

以往的Stroop效应研究能从前两个标准上很好地证明语词加工的自动化问题.但对于第三个标准则不能提供有力的证据.Kahneman等（1983）,Yee等（1991）和Brown通过在经典Stroop任务的刺激边上增加一个与颜色无关的中性词，观察到了这种知觉负载会减小Stroop效应的大小。

在通常的Stroop任务中，假设当色词为“红”时,被试对红色块的命名时间为560ms，当色词为“蓝"时，对红色的命名时间为620ms，二者的反应时差异60ms就是典型的Stroop效应量。

他们发现,如果在上述实验的刺激显示中再增加一个中性的非颜色词，如“好”，则Stroop效应值为减小一半左右.具体表现为，一致条件下的颜色命名时间变慢，而不一致条件下的时间变快，二者差值显著变小。

而且随着中性词数目的增加，两种条件下的反应时差距不断缩小，直到非常接近，即Stroop效应消失。

他们把这种现象叫做Stroop稀释（Stroopdilution）.这种现象表明,Stroop效应对知觉负载是敏感的，同时呈现的刺激越多，其中的色词对颜色命名的干扰越小，即Stroop效应也遵循资源有限原则。

可见,Stroop稀释现象有力地揭示了Stroop效应中的语词识别无法满足自动加工的第三个标准.

受上述研究启发，Brown等人采用了如下Stroop变式。

该变式包含三种实验刺激：

矩形颜色块,即颜色命名目标；色词，用于产生典型的Stroop效应；中性的非色词单词,用于考察Stroop效应的稀释现象（Stroopdilution）。

这种任务功涉及三个变量:

一是刺激显示中的单词数，分一个单词和两个单词两种情形；二是单词与目标色块之间的关系,分中性、一致和不一致三种水平;三是空间线索化,分线索化目标色块,中性词或色词三种水平.根据设计的逻辑意义，上述变量可构成15种具体的实验条件.在只有一个单词的条件下，可形成6种条件:

分别是线索化色块时的中性、一致和不一致三种条件；以及线索化单词时的中性、一致和不一致三种条件。

在有两个单词的条件下，可形成9种有效条件，即三种线索化条件下，刺激包含两个中性词、一个中性词加一个一致词，一个中性词加一个不一致词.实验中色块、色词和中性词在注视点的上方、左下方和右下方三个区域随机呈现。

在一个试验中,先呈现注视点1秒钟，然后突然闪现一个SOA为100毫秒的线索，用于将注意焦点引向三种刺激可能出现的位置.接着出现刺激显示,要求被试对色块的颜色进行命名。

记录反应时和正确率。

Brown等还设置了另一种上述任务类似的Stroop变式，刺激类型和实验设计与上述变式基本相同，主要区别在于将颜色块的位置固定于注视点,线索出现于外周视野,以将注意引向目标颜色之外的位置,即色词和中性词可能出现的位置或者空白位置。

但实验指导语要求被试始终将注意集中于色块出现位置,尽量忽视外周的色词和中性词。

基于上述实验任务，Brown等提出了如下假设:

如果字词再认不是一个自动加工过程，而是必须需要处于注意焦点时才得到加工,那么应该出现如下实验结果模式：

①有效空间线索化色块或成功地将注意集中于目标色块的出现位置可以消除Stroop效应和Stroop稀释现象。

因为当注意指向目标色块时,色词就不可能处于注意焦点，从而得不到加工，因而就不会出现Stroop效应；既然没有Stroop效应，那么更不会出现Stroop效应的稀释；即使有Stroop效应，由于中性词也不能得到注意，所以也起不到稀释作用。

②如果注意被指向色词,那么将出现Stroop效应，但不会出现Stroop效应的稀释.因为色词被注意后得到加工，由于其语义和发音与目标颜色冲突,就会产生典型的Stroop效应,但由于