表象心理旋转浅谈

表象的心理旋转

心理与认知科学学院应用心理系郑一帆10100320103

摘要表象是大脑对客观事物的直观表征。20世纪70年代以来，关于表象的研究迅速发展，其中表象的心理旋转就是表象研究的一个重要方面。本实验使用不同角度及正反位的字母R，令被试对其做出正反的判断，按照减数法原理以反应时作为认知加工的指标验证心里旋转的存在。结果发现：当刺激偏离正位的度数越大，反应所需时间越多；在每个人的头脑里，都存在心理旋转过程。实验被试为华东师范大学应用心理系大二学生14人，男女各7人，20岁。

关键词：表象心理旋转减法反应时

一引言

表象是大脑对客观事物的直观表征。20世纪70年代以来，关于表象的研究迅速发展，其中表象的心理旋转就是表象研究的一个重要方面。心理旋转任务早20世纪30年代就被心理测量学家用以评定人们的空间智能(如“三山”问题)。但是直到1971年,“心理旋转”这一概念才由Shepard等人明确提出, 也才开始了对心理旋转的信息加工机制研究。70年代初Cooper和Shepard用减数反应时试验证明了心理旋转的存在。Shepard和其同事以反应时和正确率为指标, 研究了两维和三维图形表征的心理旋转。结果发现, 心理旋转的平均反应时和方位差呈线性相关, 反应时是随着方位差度数的增加以固定速率增加, 最长反应时在旋转度为180度时。Shepard及其同事认为被试在完成任务过程中, 是把其中的一个图形表征旋转至另一图形表征的位置对二者加以匹配的, 即发生了心理旋转。反应时与方位差之间的线性关系表明心理旋转过程是一个持续的过程。这个过程与身体或客体的实际物理旋转过程相类似。Cooper和Shepard（1973）用不同倾斜角度的正的和反的字母，数码，对心理旋转作了进一步的研究。根据实验结果，他们认为：1.当样本为垂直的正位时，即旋转的角度为0度或360度，判断所需的时间较少，约为0.5秒；2.当样本作了不同角度的旋转反应随之增加，180度时反应时最长。3.随着样本的旋转度数的进一步增大，反应时反而减少。1984年，Cooper和Shepard用同样的实验程序以多边形为实验材料，进行了另一个有前行信息的实验。结果发现，无论是否具有前行信息，被试都会进行心理旋转，其所需的时间随着样本偏离正位的度数而增加，呈线性关系。这个结果进一步证

实了心理旋转的存在。1998年Wohlschiaeger等人对心理旋转与动力旋转关系的研究为心理旋转与物理旋转间的相似性提供了进一步的证据。他们用了一种干涉的方法: 被试在心理旋转的同时进行实际旋转。当两类旋转的轨迹不同时, 心理旋转能力受损。

心理旋转的神经机制也被发现，在认知神经科学研究领域内, 一般是以正常人、脑损伤患者、灵长类动物或小白鼠等的为对象来探讨心理旋转的神经机制, 并在研究过程中运用了多种神经-表象技术, 如功能磁共振成像术( fMRI)、脑电技术( EEG)和正电子发射层析照相术( PET)等。相研究结果表明顶叶、枕叶、额叶、动力皮层区在心理旋转过程中起重要作用。一些心理家还认为, 相对于言语的左脑半球优势而言, 右脑是心理旋转的优势半球。

本次试验采用PsyTech心理实验系统，被试为大二学生14人，男女各7名。实验材料为不同角度的正R和反R（镜像）图片，共有0°、60°、120°、180°、240°、300°正反共12种不同角度和方向的R。所得数据用SPSS进行处理。实验假设：（1）心理旋转存在性别差异（2）心理旋转所需的时间随着样本偏离正位的度数而增加，呈线性关系。

二方法

2.1 被试

华东师范大学应用心理系大二学生14 男女各7

2.2 仪器与器材

2.2.1仪器：计算机及PsyTech心理实验系统

2.2.2材料：不同方向的正R和反R（镜像）图片，共有0°、60°、120°、180°、240°、300°正反共12种不同角度和方向的R。

2.3实验程序

2.3.1登陆程序，选择“表象的心理旋转”，设置参数，进入实验。

2.3.2指导语：这是一个表象心理旋转的实验。下面屏幕要呈现的是一系列不同角度的字母正R和反R（镜像），请你使用1号反应盒对呈现的R作出反应。如果认为是正R按“＋”号键，认为是反R则按“－”号键，反应越快越好。当你明白了上述指导语后，请你点击下面的“正式实验”按钮开始实验。

2.3.3屏幕随机呈现不同角度的正向和反向R,被试对呈现的R作出正向还是反向

的判断。程序将自动记录反应时。

2.3.4 实验结束，数据将自动保存。实验者可直接查看结果，也可换被试继续实验，以后在主界面“数据”菜单中查看。

三结果

表1被试平均反应时和正确率

0度60度120度180度240度300度正R反应时(毫秒) 496.71 544.36 643.07 860.43 699.79 542.00 正R正确率(%) 97.64 95.29 92.71 89.29 94.07 95.14 反R反应时(毫秒) 606.85 619.07 746.57 911.93 733.93 647.64 反R正确率(%) 95.21 95.21 90.50 90.43 95.21 98.79

表2 角度与反应时关系曲线

表3性别与正反R的2*2因素方差分析

由表得正反R与不同性别的反应时均无显著差异

四讨论

4.1 本实验为什么使用反应时为指标对表象在人脑中的加工进行研究？如何通过反应时来解释表象的信息加工过程？

反应时在心理学研究中被广泛应用，反应时的快慢时常被作为衡量加工自动化程度、概念激活的水平以及注意需求量等指标。本实验中使用反应时作为指标可以通过减法反应时验证出心理旋转的存在，不同角度的反应时相减所得的即为心理旋转的时间。根据Shepard实验所得出结论心理旋转50度所需时间约为1秒。

4.2被试是否真实的感觉到在进行连续心理旋转？

角度较小时，发生心理旋转的时间仅为一两百毫秒，一般被试自身难以知觉到心理旋转的过程。但当角度变大，如180度时，有被试可以清晰的感受到自己的旋转加工。

4.3有其他相似研究以性别与正反位字母为因素，进行了2X2方差分析，统计结果表明，字母的正反位对于反应时有显著差异，男女性别差异不明显，即心理旋