心理科学进展探讨

语义启动模型以及启动范围
王青杨玉芳
中国科学院心理研究所（北京 100101）
摘要启动效应一般分为两种——知觉启动和语义启动（概念启动）。

语义启动的范式逐渐成为研究语义知识在大脑中是如何存储的主要研究手段。

该文针对语义启动发生的3种机制：激活扩散模型，复合线索模型和分布式记忆模型进行了简要的评述，并且重点介绍了分布式记忆模型。

同时对启动效应可以激活语义知识的范围作了一个简要的概括。

关键词启动效应，激活扩散，复合线索模型，分布记忆模型启动范围。

分类号 B842
1 前言
语义知识的组织作为记忆系统的一个重要方面，一直为心理学家所关注。

自从Meyer 于1971年介绍概念启动（语义启动）的方法后，语义启动的范式为研究语义知识的组织提供了一个重要工具，它已经成为记忆和语言心理学研究中用的最广泛的一种方法。

因为语义启动作为一种即时（on-line）的方法，它比那些延时（off-line）的方法，例如要求被试列出词汇语义特征或者判断词汇语义特征的重要性等方法,更能相对有效的测量出词汇通达后理解系统中的哪些信息可用。

2 理论概述
一个启动刺激词对随后出现的相关目标词在发音或词汇确认上的促进作用最初被描述为“联想的效应”或者“语义的效应”。

对启动效应机制的探讨上，主要集中在3类模型上：2.1 激活扩散模型（Spreading Activation Model）
Collins和Loftus (1975)，Quillian（1967）提出了第一个关于语义启动的模型——激活扩散模型。

在这个模型中，记忆是由许多相互联结的结点组成的网状结构。

每一个结点代表一个概念，概念的所有特征都存储在与这个概念相对应的结点上，所以对概念的表征是一种局域性表征（local representation）。

当启动刺激词出现时，与之相应的结点被激活，同时这种激活扩散到相邻的有关概念结点上。

同一结点的激活可以累加。

当与启动刺激有关的目标刺激出现时，由于目标词的结点已经得到了预激活，此结点的激活阈限下降，所以出现了启动效应。

激活量是启动刺激和目标刺激之间联结关系数量和强度的函数。

网状结构中相关结点的激活，随着时间和概念间距离的延长而有所延迟[1]。

⋅
对于启动刺激和目标刺激之间有联想关系的启动效应，激活扩散模型给了很好的解释。

但是对于启动效应和联想关系的强度之间的关系，存在着相互矛盾的结果。

张卫等（1994）
收稿日期：2001-06-26
考察了不同联想等级语词的启动效应，结果发现不同联想等级的语词的启动效应确实有显著差异[2]。

但是Balota 和 Lorch(1986)的实验中，并没有发现距离的效应。

在实验中，词对分为两类。

一类是和中间词汇相连，如沙滩－盒子（beach-box），或者直接相连，如沙子－盒子（sand-box）。

按照激活扩散模型，应该出现中间效应。

因为沙滩和沙子是高度联想的，沙子和盒子也是高度联想的，因此从沙滩到盒子之间的距离也是相对比较短的。

但是实验结果没有得到相应的中间效应[3]。

对这种现象激活扩散模型不能给出一个很好的解释。

激活扩散模型也不能很好的解释由于在启动刺激和目标刺激之间加入干扰刺激而出现的启动效应的衰减。

按照激活扩散模型，当一个概念加工终止后，激活将继续扩散。

当启动刺激和目标刺激之间出现干扰词时，干扰刺激替代了启动刺激，但是启动刺激的激活将继续扩散到与之相关的结点，不会受到干扰刺激的影响。

因为激活量是时间和距离的函数，启动衰退不受短时记忆内容的影响，因此启动不会受到影响。

Ratcliff和Mckoon（1988）的实验中，启动刺激和目标刺激之间的时间是固定的，变量是他们之间是否会出现一个不相关的干扰项目，最后考察是否会发生启动的衰减。

实验结果证明，当中间有干扰项目时，启动刺激对目标刺激的启动量减少，出现了启动的衰减[4]。

2.2 复合线索理论（Compound-cue Theory）
复合线索理论是在Gillund和Shiffrin(1984)所提理论框架的基础上发展起来的。

在他们的理论框架中，记忆被认为是到达记忆系统的可能线索和存储在系统中的概念（或表象）之间的强度的一个矩阵[5]。

在此基础上Ratcliff和McKoon(1988)提出解释启动效应的另一种理论——复合线索理论。

和激活扩散模型不同的是，在这种理论中启动发生时，没有长时记忆系统信息的临时激活。

它认为呈现给长时记忆系统的启动刺激和目标刺激会在短时记忆中形成一个用来通达长时记忆的复合线索，并且这个复合线索具有一定的熟悉水平。

这种熟悉水平是由在短时记忆中形成的复合词和长时记忆中的项目之间的联想强度来决定的。

在一定程度上，目标词和刺激词在长时记忆中是直接相连的，或者是直接和一个或多个一般表象相连。

这个复合线索的熟悉度的计算是总和启动刺激和所有记忆中表象的联结强度然后再乘以目标词和表象的联结强度，所以复合线索的熟悉度将会比单个目标词的熟悉度大，而反应时间和正确率是和熟悉度有关的。

高熟悉度导致了反应的促进。

因此按照复合线索理论启动刺激的呈现不会影响长时记忆中线索——表象的强度，特别是在目标词被加工之前，启动刺激不会影响从启动线索到相关目标词表象的联结强度[4]。

复合线索理论认为启动的发生是因为在相关的启动刺激和目标刺激的情况下，复合线索是一个相对熟悉的线索，它们和长时记忆中的表征匹配度比那些没有联想关系的词对的匹配度更强，这种较强的匹配度促进了对目标词的反应，从而出现了启动效应。

按照复合线索理论，启动的消退是短时记忆中的刺激词和目标词之间干扰项目数目的函数。

Ratcliff和Mckoon（1988）的实验中，当中间有干扰项目时，启动刺激对目标刺激的启
动量减少，出现了启动的衰减[4]。

实验在对激活扩散模型提出否定证据的同时，也验证了复合线索理论。

Mckoon和Ratcliff（1992）的实验中也发现启动效应的大小决定于启动刺激和目标刺激作为复合线索的熟悉度[6]。

以上两种记忆模型，都是基于联想关系的启动，认为启动刺激和目标刺激之间由于有联想关系，所以启动会发生。

而且这两个模型对概念的表征都是一种局部性表征。

而联想关系常用来描述由一个词联想到另一个词的可能性，这些联想关系的形成或许是因为口语中或书面语中常常同时出现或者出现时连在一起，例如针—线，蜘蛛—网，所以联想关系被认为反映的更多的是语言在运用中的特点。

而且这两种理论对于只有语义关系的词对之间的启动效应不能给予很好的解释。

2.3 分布记忆模型（Distributed Memory Model）
联结主义始于20世纪40年代的人工神经网络研究。

这种理论认为认知活动的本质在于神经元之间联结强度不断发生的动态变换，它对信息进行并行分布处理，这种联结与处理是连续变化的模拟计算。

分布记忆模型正是基于联结主义的兴起对语义启动提出的一种联结主义模型。

Masson (1995)，Seidenberg，M.S.和McClelland，J.I(1984)，S.Becker，Moscovitch等人(1997)提出了一系列分布式的记忆模型。

在分布记忆模型中，词汇知识是非局部存储，音、形、义分别存储于3个不同的模块：语音模块、语义模块和正字法模块（存储字型）。

每个模块内包括一系列彼此相连的加工单元，各加工单元代表着各种表征。

每个概念不是由一个特殊的加工单元来表征的，而是由大量加工单元的特殊活动模式来表征的；相关概念的表征有相似的激活模式。

可以认为每个单元加工概念的一定的语义特征，但是这些特征并不是和概念意义中可以用语言表达的特征一一对应。

在对词汇的加工过程中，各单元间通过连接的权重强度达到合作（＋）或者竞争（—），一直到表征词汇语义的网络达到一个稳定的激活模式。

如果网络在这种激活模式下开始加工随后出现的词汇，由于表征词汇意义的许多单元已经处于表征词汇意义的状态了，所以对于有语义相关的词汇比没有关系的词汇将会比较快的达到稳定状态 [7-9]。

例如在命名实验中，当启动刺激词出现时，正字法单元确认刺激词，语义单元开始向着刺激单元的激活模式变化。

这种激活模式和目标词的激活模式相似，当一定的刺激启动不同步（stimulus onset asynchrony，SOA）后，目标词出现，它的正字法模式代替了刺激词的正字法激活模式，并且逐渐更新语义单元和语音单元的激活模式，由于目标词的意义单元激活模式和刺激词的激活模式相似，所以目标词的语义单元可以很快达到目标词的激活模式，同时促进了语音单元较快地达到目标词的语音单元的激活模式，启动发生。

对于在刺激词和目标词之间出现的干扰刺激对启动的影响，分布记忆模型给出了更好和更详细的解释。

如果干扰刺激作为一个新的语言输入被加工，干扰刺激将会推动意义单元朝向无关的激活模式活动。

在意义单元内激活模式的变化决定启动刺激词是否向着相关目标词激活模式转化。

因此，按照这个模型，无关干扰刺激会减少甚至会消除启动效应，启动效
应受影响的程度决定于刺激项目和干扰项目之间的时间。

若其他条件相同，干扰刺激的呈现时间增加，启动刺激的作用就会减少，启动效应也就会相应减少。

若干扰刺激是一个中性刺激（如一个箭头），没有任何语义关系，那么正字法模块被认为执行一种随机的激活模式，因此不会对语义模块和声音模块的激活模式产生影响，因此两个模块继续更新，并且继续互相影响。

随着时间的延长，启动刺激的语义模块和语音模块的活动趋于稳定状态。

当目标刺激出现时，由于启动刺激的意义单元已经充分激活，所以，当启动刺激是一个中性刺激的时候，启动效应会更强。

当一个无关干扰词出现在刺激词和目标词之间时，启动效应是否发生决定于干扰项目和启动项目的加工过程的相对量。

Masson，M.E.J(1995)采用命名实验证明一个干扰刺激将会打断相关启动刺激对目标刺激的促进效应。

当启动刺激和干扰刺激呈现相同短的时间时，在启动刺激和干扰刺激类型之间有明显的交互作用。

当一个非相关词作为干扰启动刺激时，出现了比相关词作为干扰刺激时长8ms的延迟，比中性刺激作为干扰刺激长22ms的延迟。

当干扰刺激为一个中性刺激（箭头→）时，启动效应显著[7]。

但是有两类实验结果对分布式理论提出了异议。

一类是词汇间不同的关系类型以不同的方式影响启动效应，特别是联想关系和纯粹的语义关系（例如有相似的语义，如同范畴的关系）。

一般联想关系都有语义相关（例如面包—奶油），但是许多有语义相关的词对并没有联想关系（例如，面包—蛋糕）。

有几项研究探讨了只有语义关系而没有联想关系的词对之间的启动效应，结果发现有语义关系的词对之间的启动效应比有联想关系的词对小的多[8]，尤其是在词汇判断中，这种效应在没有期望策略和词汇回溯检查策略的情况下消失了[10]。

进一步来说，联想启动是高度不对称的，比如，BED-PAN产生了很大的启动效应，但是PAN-BED几乎没有启动，特别是在命名实验中[11]。

在句子背景运用跨通道的启动模式和Alzheimer's病人语义记忆的退化中都出现了语义启动和联想启动之间的分离[12,13]。

对这些结果分布式网络理论不能很好的解释，因为在这些理论中，只有一种对称关系—语义单元的激活重叠来对词汇关系编码[7]。

对分布式理论的第二个挑战是联想启动可以不受在启动刺激和目标刺激插入无关项目的影响。

例如在面包—狗—奶油这一串词汇，尽管在这种情况下，启动效应很小[14]。

在分布式网络中，如果网络表征狗的词义并达到了一个稳定的状态，那么代表面包意义的激活模式已经不复存在，就不会对奶油的加工过程有任何促进作用。

Masson(1995)认为干扰刺激只是被部分地加工，还有一些面包的意义激活留下来，从而促进了对奶油的加工过程。

他用Hopfield网络模仿了一个很小的跨越了无关刺激的启动效应[7]。

针对以上两点，David C. Plaut (1995)年对分布式理论做了进一步的改进，一个是语义相关词由两个词之间语义特征的重叠程度来编码；联想关系由在模型训练时一个词跟在另一个词后面的可能性来编码。

第二点修改是增加了一个更有力的学习程序。

这个程序最大的特点是单元的状态随输入而不断发生变化，并且学习程序对从最初的激活模式到最后的激活模式
的整个变化轨迹都很敏感。

这个模型模仿了很多的启动研究中的发现，包括低频目标刺激，下一级的目标刺激，以及典型范畴成员等的启动效应。

这个模型对于联想启动和语义启动都给了一个很好的解释[15]。

在Ken McRae等人(1998)的实验中，采用是同范畴的实验材料，但是启动刺激和目标刺激之间的关系分为高特征相似和低特征相似。

结果发现高特征相似的同范畴之间出现了启动，但是对于低特征相似的同范畴之间没有出现启动[16]。

Sharton L. Thompson et al. (1998)的实验中，采用有对称联想关系和不对称联想关系的启动刺激和目标刺激，考察了前向和后向启动效应。

结果启动刺激和目标刺激有语义关系时，出现了相同的前向和后向启动效应，和两者之间的联想程度没有关系，而且当启动刺激和目标刺激只有联想关系而没有语义相似关系时，没有启动效应发生。

结果说明，语义相似是启动发生的关键[17]。

2.4三个模型的比较
激活扩散模型和复合线索模型对于有联想关系的启动词和目标词之间的启动效应给了一些合理的解释。

但是对于只有语义关系的启动刺激和目标刺激之间的启动，分布记忆模型给出了更合理的解释。

它认为启动的发生是因为启动刺激和目标刺激之间有一些相似的语义特征。

有联想关系的词对之间一般也有语义联系。

但是对于有联系关系的词对之间的不对称启动效应不能给一个很好的解释。

Plaut(1995)改进的模型，加入了对联想关系启动的模仿，使分布记忆模型对联想关系和语义关系都有了一个很好的解释。

分布记忆理论和激活扩散理论和复合线索理论之间都存在一种很有趣的关系。

在一定意义上，分布式网络中的激活,不是在概念间扩散，而是在特征之间进行扩散。

一个概念的激活模式稳定以后，相关的意义也同时得到了激活，而此时不再需要激活扩散。

启动刺激和目标刺激相关的程度影响启动效应的大小，但不影响启动发生的时间（尽管启动在实际上是瞬间发生的），对此，分布式记忆模型给了一个更自然的解释。

在某些方面，分布记忆理论和复合线索理论更相像，因为对一个词的加工受它出现背景的影响（反映在分布式记忆网络中，是网络当前的状态），但是这种联结不必被明显的表征。

因此这个过程可以依赖于词汇出现的背景特征，但又可以不受是否和目标词汇一起出现的影响。

因而分布式网络理论可以更好地解释不同的中性背景（无关启动词，如ready这样的中性启动词，或者是非词）对启动效应有相同的影响，尽管他们作为目标刺激的复合线索的熟悉度非常不同。

3 关于语义启动范围的探讨
人们在研究语义启动的机制的同时，对于激活知识的范围也进行了探讨。

首先人们对于语义启动和联想启动进行了详细的区分。

很多实验都表明当启动词和目标词之间有联想关系时，启动词可以促进对目标词的发音任务或者辨认任务。

对于无联想关系而只有语义关系的词语之间是否会产生启动效应呢？
一方面，一些实验证明只有语义相关不能产生语义启动。

Shelton 和 Martin（1992）实验中运用单一词汇判断的方法，结果发现只有在有语义联想的情况下才出现了启动，他们认
为在词汇判断任务中的自动启动是发生在词汇水平而不是语义水平[10]。

Moss(1995)采用的也是单一词汇判断任务，对于人造类和自然类的同范畴概念也没有发现无联想语义启动[18]。

另一方面，一些实验证明无联想关系只有语义关系可以产生启动效应。

Moss等人(1995)的实验中分别采用听觉和视觉成对呈现和单个词呈现的词汇判断的方法，结果发现不同的结果。

采用听觉呈现的词汇启动范式时，同范畴和功能性关系的词汇之间无论是有联想关系还是没有联想关系都出现了启动效应，但是当采用视觉单个词汇的词汇判断，语义启动范围大大缩小，但是在没有联想关系只有语义关系的工具关系的词汇对之间仍然存在显著的启动效应[18]。

Ken McRae 和 Stephen Boisvert(1998)采用词汇判断和语义判断单独呈现和成对呈现的实验方法，结果发现没有联想关系但语义高相似性的项目之间出现了启动；进一步的实验还发现对于高语义相似的项目在长的SOA和短的SOA都出现了启动效应，而对于低语义相似性的项目在只有在长SOA的情况下才出现了启动效应[16]。

其次，在区分联想启动和语义启动的同时，人们对启动可以激活的知识的范围从另一角度进行了一定的考察。

研究发现如果启动刺激和目标刺激的关系是反义词(hot-cold)，同义词，局部特征相似（airplane-wings）,或者是概念的上下级（robin-bird），同音关系或同型关系都可以发生启动效应。

Moss等人(1995)考察了无联想关系只有语义关系的语义启动。

在他的实验中他考察了3种语义关系，语义类别关系，工具关系和场景关系的启动。

实验一、二分别采用成对呈现和单一听觉呈现词汇判断的方法，结果发现3种语义关系都出现了语义启动。

但是对于有联想关系的启动量显著大于只有语义关系而没有联想关系的启动量，出现了明显的“联想效应”；实验三采用的是视觉单一呈现的词汇判断的实验范式，结果出现了与前两个实验不同的启动模式。

同范畴启动只发生在有联想关系的时候，工具关系在有联想和无联想的情况下都出现了启动，而场景关系则在两种情况下都没有出现启动[18]。

4 值得进一步探讨和研究的问题
⑴理论研究需要进一步深入
从上面的理论评述中我们发现，虽然对于语义启动机制的探讨很多,提出了3个各具特色的模型，但是它们各有优缺点，对于语义启动发生的内在机制并没有给出一个清楚的解释。

所以关于语义启动的理论探讨还有待于进一步深入。

⑵单纯的语义启动是否存在，以及语义启动可以激活的知识范围
对于语义启动是否可以激活除联想关系之外的单纯语义关系，虽然有很多的研究，但是结果却有很多矛盾之处。

语义启动是否可以用来研究语义知识在大脑中是如何存储的？
⑶从前边的概述我们可以看出，实验证据大多数来自视觉材料,对听觉材料的语义激活探讨较少,这样就对于研究人类在听到一个词时，信息激活的范围少了一个理解。

对于听觉材料激活是否遵循和是否表现出和视觉材料同样的规律和特点，激活知识是否和视觉材料激活知识一样，是否对知识有相同的激活历程，以上这些都有待于在以后的研究中进一步探讨。

参考文献
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[2] 张卫，刘察，庞子峰. 不同联想等级语词的启动效应及其发展研究. 心理学报,1994,26(1):35-41
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Experiment psychology: Learning, Memory and Cognition, 1997, 23: 1059-1082
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ON THE MODEL OF SEMANTIC PRIMING
AND THE RANGE OF PRIMING
Wang Qing，Yang Yufang
（Institute of Psychology, the Chinese academy of Sciences, Beijing 100101）
Abstract：Priming usually includes two kinds. One is perceptual priming; the other is semantic priming (concept priming). The paradigm of priming has become the main one used to study how the semantic information is stored in brain. This article introduces three mechanism of the priming: spreading activation model, compound-cue theory and distributed memory model. The distributed memory model was been emphasized. How much the semantic information can be activated was also introduced.
Key words：priming, spreading activation, compound-cue theory, distributed memory model, range of priming.
******************************************************************************* 中国科学院认知神经科学学术研讨会通知
1会议议题脑的神经解剖基础、认知神经科学的研究方法、知觉、运动技能与学习、注意、记忆、语言与思维、认知的神经模型、情绪、意识、认知的老年化与临床认知障碍
2 部分报告人陈传升（美国）、陈炫之（香港）、陈昭然（丹麦）、程康（日本）、傅小兰（中国）、高加红
（美国）、何生（美国）、姜扬（美国）、胡晓平（美国）、李葆明（中国）、李兆平（英国）、吕忠林（美国）、罗跃嘉（中国）、钱宁（美国）、沈俊（法国）、舒华（中国）、张俊（美国）、周晓林（中国）
3会议要求及说明
（1）普通代表：欢迎有志于认知神经科学研究和学习的研究人员、技术人员、教师和学生参加会议，不要求必须提交论文摘要，报名时请提供姓名、单位、职称和联系方式。

（2）论文摘要征集：符合上述会议议题的研究或综述论文摘要（中、英文皆可，500字以内）将收入会议录，并将以《心理学报》（增刊）形式正式出版。

鼓励电子版（e-mail）投稿。

（3）截止日期：投交论文摘要的截稿日期为2002年4月30日；报名截止日期为5月31日。

4 会议日期 2002年8月14日至8月18日
5 会议地点山东省青岛市
6 联系人冷立行电话：（8610）648
7 2071 E-mail：lenglx@
卫星电话：（8610）6487 0650 E-mail：weix@ 传真：（8610）6487 2070 地址：北京市朝阳区大屯路中国科学院心理研究所，邮编：100101
（详情请见网址：）。