杜雪松，王愛平，2

(1.北京師范大學心理學院，北京100875；2.應用實驗心理北京市重點實驗室，北京師范大學，北京100875)

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不同趨近動機強度的積極情緒對類比推理的影響*
——來自ERP的證據(jù)

杜雪松1，王愛平1，2

(1.北京師范大學心理學院，北京100875；2.應用實驗心理北京市重點實驗室，北京師范大學，北京100875)

實驗采用類比推理的經(jīng)典四項比例式“A：B：：C：D”，選擇兩種有難度差異的類推題目(同形、反義)作為實驗任務，用情緒圖片誘發(fā)情緒，采用事件相關電位(event-related potentials，ERPs)技術，探究欲求(高動機強度)、愉悅(低動機強度)和中性情緒影響類比推理的差異及腦機制。結果發(fā)現(xiàn)：(1)圖式生成階段：N400、P300和LNC被誘發(fā)，情緒在LNC上的主效應不顯著；(2)類比映射階段：N400和LNC成分被誘發(fā)，情緒在LNC上的主效應顯著。LNC幅值：欲求情緒(高動機強度)>愉悅情緒(低動機強度)>中性情緒。結果表明情緒對類比推理的影響主要發(fā)生在類比映射階段。不同趨近動機強度的積極情緒均會降低推理質(zhì)量，延長推理的反應時，部分支持情緒的動機維度模型。

情緒；動機強度；類比推理；事件相關電位

1 引言

思維是人類特有的高級認知活動，而推理是思維的重要成分(Krawczyk，McClelland，Donovan，Tillman，& Maguire，2010)，它是由一個或幾個已知的判斷(前提)，推導出一個未知結論的思維過程。類比推理是推理的一個重要形式，是指將一個已知場景中的關系映射到另一個場景中，從而推理出新的結論或解釋的認知過程(Gentner，1983，2010b；Holyoak，Gentner，& Kokinov，2001；Penn，Holyoak，& Povinelli，2008)。類比推理是創(chuàng)造性問題解決的核心機制(Holyoak & Morrison，2005)，它使人們能夠在過去經(jīng)驗的基礎上對新情況做出判斷。

類比推理有兩個重要的加工環(huán)節(jié)：(1)圖式生成(schema induction)階段，指從作為類比源域的已知情境或事物間抽取出共享的關系；(2)類比映射(analogy mapping)階段，指將提取出的關系映射到類比目標域的情境或事物中，使類比目標域具有與類比源域相似或相同的關系(Green，F(xiàn)ugelsang，Kraemer，Shamosh，& Dunbar，2006；Krawczyk et al.，2010)。

類比推理有兩種基本研究范式：四項比例式和問題解決式。經(jīng)典類比推理采用“A：B：：C：?(D)”的四項比例形式，通過提取A與B的關系，已知C，再通過類比關系來推斷D(Jani & Levine，2000；Wendelken et al.，2008)。例如：“百合：植物：：獅子：?(動物)”，該任務包括四個項目，其中“百合”和“植物”存在一定的關系(種屬關系，即百合屬于植物的一種)，“獅子”和“?”之間也應該存在這種與“百合”和“植物”關系一致的種屬關系，因而推斷出“?”是“動物”。為了更精細地考察類比推理不同階段的加工機制，實驗多采用“A：B：：C：D”范式。

目前已有大量來自生理和腦成像的證據(jù)表明，前額葉(prefrontal cortex，PFC)是參與類比推理的主要區(qū)域(Stuss & Benson，1984；Prabhakaran et al.，1997；Osherson et al.，1998；Christoff & Gabrieli，2002)。與fMRI和PET技術相比，ERP技術可以更精確地動態(tài)記錄類比推理過程的時間進程。Qiu等人(2008)運用ERP技術研究經(jīng)典類比推理，采用英文字母串為實驗材料，發(fā)現(xiàn)在圖式生成階段(Schema induction)左丘腦誘發(fā)了N400，在中央前額、左額葉誘發(fā)了P300，這可能反映了關系的整合；在類比映射階段(Analogy mapping)誘發(fā)了N400，在左前額誘發(fā)了晚期負成分(late negative component，LNC)，LNC 成分與類比映射階段的加工關系密切，其波幅和頭皮分布的廣泛性情況與類比關系的復雜程度成正比。Zhao等人(2011)采用ERP考察了兩種隱喻關系下語言類比推理的神經(jīng)機制，結果顯示：圖式生成階段誘發(fā)出N400、P300和LNC1成分；類比映射階段誘發(fā)出N400和 LNC2。綜上所述，類比推理的主要激活區(qū)域為前額葉，且在圖式生成階段可能會誘發(fā)N400、P300，在類比映射階段可能會誘發(fā)N400、LNC成分。

人們往往是在某種情緒狀態(tài)下進行認知加工的，因此情緒對認知的影響不容忽視。關于情緒狀態(tài)對推理的影響，有兩種相反的理論假說：一個是促進假說，它認為積極情緒會促進推理，而消極情緒會阻礙推理(Isen，1987)；另一個是抑制假說，它認為積極情緒與消極情緒均會抑制推理(Ellis & Ashbrook，1988)。然而Gable與Harmon-Jones(2008a, 2010a ,2010b, 2010c)提出的情緒動機維度理論(motivational dimension model of affect)，為情緒如何影響認知提供了新的解釋。該理論認為，過去大多數(shù)研究只關注情緒的效價(Valance，情緒是積極或消極的)和喚醒度(Arousal，激活程度)，卻忽視了另一個重要的維度——動機。動機有方向和強度之分，動機方向指對目標或者刺激采取趨近或回避；動機強度指動機的大小，其范圍由低到高(鄒吉林，張小聰，張環(huán)，于靚，周仁來，2011)。高動機強度的情緒窄化(narrow)認知，低動機強度的情緒擴展(broaden)認知。學者們驗證了情緒對注意的作用，結果發(fā)現(xiàn)，高趨近動機強度的積極情緒窄化注意范圍，低趨近動機強度的積極情緒擴展注意范圍(Liu, Zhang, Zhou, & Wang, 2014)。在更高水平的認知加工方面發(fā)現(xiàn)，低趨近動機強度的積極情緒擴展了認知歸類，增強了認知靈活性，加快了反應抑制和任務轉(zhuǎn)換的速度；高趨近動機強度的積極情緒窄化了認知歸類，降低了認知靈活性，增加了定勢轉(zhuǎn)移的反應時，降低了錯誤率，平衡了注意轉(zhuǎn)移的靈活度與穩(wěn)定性，這些研究進一步為該理論提供了支持證據(jù)(Price & Harmon-Jones，2010；王振宏，劉亞，蔣長好，2013；Zhou & Siu，2015)。根據(jù)情緒新模型的啟發(fā)，情緒影響推理的結論不一致的原因可能是前人對情緒狀態(tài)的劃分不一致以及在操縱情緒的方法上不一致所造成的。因此本研究納入動機強度這一維度來進一步劃分情緒，從而更細致地研究情緒對類比推理的影響，并探究已有研究結論不一致的原因。

本文以經(jīng)典四項比例式“A:B::C:D”為實驗范式，采用圖片誘發(fā)不同情緒，通過ERP技術更加精細地分析圖式生成階段和類比映射階段，揭示不同動機強度的積極情緒影響語言類比推理的腦機制與加工特點。因為LNC成分是與類比映射加工最為密切的腦電成分，并且其幅值大小可以反映推理時的難度(Qiu et al., 2008)，因此我們預期，圖式生成階段以及類比映射階段都可能誘發(fā)出LNC成分，并且三種不同動機強度情緒下的LNC幅值有顯著差異。

2 實驗方法

2.1 被試

共有14名母語為漢語的高校大學生自愿參加本實驗，男女比例為1：1，年齡范圍為19～22 歲。他們均為右利手，視力或矯正視力正常，無任何精神和神經(jīng)疾病史，實驗前簽署知情同意書和實驗協(xié)議，實驗結束獲得適當報酬。實驗前要求每人完成貝克焦慮量表(BAI)以確定其焦慮狀態(tài)。該量表含有21個題目，采用4級計分法，把各個項目的分數(shù)相加后求總分，總分大于或等于45分則劃分為焦慮，被試均有效。

2.2 實驗設計和實驗材料

實驗設計采用3(情緒變量：欲求—高動機強度、愉悅—低動機強度、中性情緒)×2(類推關系：同形關系，反義關系)的兩因素被試內(nèi)設計。

實驗材料包括推理文字材料和情緒圖片材料兩部分。

2.2.1 推理文字材料

選取中文詞語對為實驗材料，采用Sternberg的經(jīng)典類比推理形式A：B：：C：(D1，D2)，并選取兩種類比推理關系，反義關系(如“成熟：幼稚：：聰明：愚笨”)和同形關系(如“桌子：桌子：：蝴蝶：蝴蝶”)。根據(jù)前人文獻(趙鳴，徐知媛，劉濤，杜鋒磊，李永欣，陳飛燕，2012)，同形關系的類推相比其他類推關系最為簡單，同時包含有類推的基本加工階段，在此作為基線任務。由6名研究生寫出含有這2種關系的雙字詞且詞語內(nèi)部無重復字，然后由16名本科生(之前沒有參加編寫材料)進行熟悉度和合理性的評定，最終選定900對詞語。

2.2.2 情緒圖片材料

采用圖片155張，其中135張選自國際情緒圖片系統(tǒng)(IAPS)，20張選自網(wǎng)絡，所有圖片經(jīng)過photoshop7.0調(diào)整為324×432像素，其中愉悅圖片52張，欲求圖片51張，中性圖片52張，并由27名研究生對全部圖片進行評定，實驗程序采用E-prime編制。首先呈現(xiàn)指導語，告知被試將要看到一張圖片，圖片會自動消失，之后分別針對效價、喚醒度和動機三個因素回答三個問題：(1)“請評價您現(xiàn)在的愉快程度(1～9：非常不愉快—非常愉快)”，(2)“請評價您現(xiàn)在的心情(1～9：平靜—興奮)”，(3)“請評價您是否想靠近這張圖片(1～9：非常想靠近—非常想遠離)”。

根據(jù)圖片評定結果，選出欲求、愉悅、中性情緒各50張圖片，其效價、喚醒度和動機程度的評定結果如表1所示。

表1 情緒圖片的效價、喚醒度和動機強度評定結果(M±SD)

重復測量方差分析表明，在效價(F(2,52)=115.86,p<0.001)、喚醒度(F(2,52)=154.695，p<0.001)和動機強度(F(2,52)=80.83,p<0.001)三個維度上，三種情緒間的差異均顯著。事后檢驗(Bonferroni)發(fā)現(xiàn)，兩組積極情緒圖片的效價、喚醒度和動機強度均高于中性圖片的(ps<0.01)；高、低趨近積極情緒圖片在效價(p=0.58)和喚醒度(p=0.60)上差異不顯著；高趨近積極情緒圖片的動機強度顯著高于低趨近積極情緒圖片(p<0.001)。

2.3 實驗設備和實驗程序

采用IBM兼容機，配有HP17英寸CRT彩色顯示器，分辨率1024×768像素，刷新頻率60HZ。實驗在隔音、亮度適中的電磁屏蔽室內(nèi)進行，視距為100cm。所有trial均在計算機屏幕中央呈現(xiàn)，采用E-prime2.0軟件編程，字體顏色為72號黑色宋體字，背景色為淺灰色(RGB為231，230，230)。實驗流程如圖1所示。首先呈現(xiàn)注視點500ms，接著呈現(xiàn)一張情緒圖片3000ms；隨后依次呈現(xiàn)：前提1(類比源域的詞對，水平視角8°，垂直視角1.9°)、前提2(類比目標域的詞對，水平視角8°，垂直視角1.9°)、備選項(水平視角4°，垂直視角1.9°)；trial內(nèi)刺激之間的時間間隔隨機為300～500ms。要求被試在2500ms內(nèi)盡快按鍵反應(“F”或“J”，根據(jù)前提1和前提2，做出推理，選擇認為正確的選項)，否則將自動轉(zhuǎn)至下一題。所有trial被隨機編排后分為2個session，每個session含有3個block，共6個Block，每個block含有50個trial，每個block內(nèi)同形關系類推題和反義關系類推題各25道。實驗共50×2(類推類型)×3(情緒類型)=300個試次。Block之間有短暫休息。為了使被試的情緒得到緩沖和休息，每個session均以中性情緒組作為最后一組。

圖1 實驗程序流程圖

2.4 數(shù)據(jù)采集和分析

采用NeuroScan SynAmps2型放大器采集數(shù)據(jù)，使用國際10～20系統(tǒng)擴展的64導電極帽記錄腦電，以左耳乳突為參考；使用左眼上下電極記錄垂直眼電(VEOG)，左右眼外約1厘米處兩電極記錄水平眼電(HEOG)。頭皮電阻被降至5kΩ以下，腦電記錄濾波帶寬為DC～100Hz，采樣頻率為1000Hz。

離線分析以雙耳乳突連線為參考，去除眨眼、心電、肌電等偽跡，將波幅大于±100μV作為偽跡剔除，數(shù)字濾波采用30Hz(24dB/oct)的零相位低通濾波。在本實驗中，類比推理中的推斷過程主要發(fā)生在前提1出現(xiàn)以后，因此分析時程為前提1出現(xiàn)后2500ms，基線為前提1出現(xiàn)前200ms；映射過程主要發(fā)生在前提2出現(xiàn)以后，因此分析時程為前提2出現(xiàn)后2500ms，基線為前提2出現(xiàn)前200ms。因為反應的正確率超過86%，所以對所有trial按類型疊加平均。

根據(jù)相關文獻和總平均圖，在圖式生成階段，選擇3個時窗對存在差異的ERP成分的平均幅值統(tǒng)計分析：300～550ms(N400)、550～1000ms(P300)、1000～2500ms(LNC)；在類比映射階段，選擇2個時窗對存在差異的ERP成分的平均幅值進行統(tǒng)計分析：300～500ms(N400)、500～2500ms(LNC)。根據(jù)前人研究，發(fā)現(xiàn)個體在類比推理時的主要加工腦區(qū)為額區(qū)，因此主要關注大腦額區(qū)。為了考察不同ERP成分在大腦左、右半球分布上的差異，將大腦皮層劃分成2個興趣區(qū)(regions of interest，ROIs)：左前(F1，F(xiàn)3，F(xiàn)C1，F(xiàn)C3)、右前(F2，F(xiàn)4，F(xiàn)C2，F(xiàn)C4)。運用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件將各ROI電極點的幅值平均后再進行3(情緒：欲求-高動機強度、愉悅-低動機強度、中性)×2(推理類型：同形、反義)×2(半球：左、右)的三因素重復測量方差分析，采用Greenhouse-Geisser法對p值校正。

3 結果統(tǒng)計分析

3.1 行為實驗結果分析

3.1.1 正確率

3.1.2 反應時

3.2 ERPs結果分析

3.2.1 圖式生成階段ERP結果分析

(1)N400

(2)P300

(3)LNC

為了更細致地分析1000～2500ms內(nèi)的LNC成分，分為1000～1500ms，1500～2000ms和2000～2500ms三個時窗，并對其LNC的幅值進行情緒類型×推理類型×腦區(qū)×半球的重復測量方差分析。

3.2.2 類比映射階段ERP結果

(1)N400

圖2 圖式生成階段反義關系誘發(fā)的ERP波形圖

(2)LNC

為了更細致地分析1000～2500ms內(nèi)的LNC成分，分為500～1000，1000～1500ms，1500～2000ms和2000～2500ms四個時窗，并對四個時窗內(nèi)LNC的幅值進行情緒類型×推理類型×腦區(qū)×半球的重復測量方差分析。

圖3 類比映射階段反義關系誘發(fā)的ERP波形圖

4 討論

本研究探究了在不同動機強度趨近情緒下，大腦對同形和反義關系的類推理的加工過程。行為結果發(fā)現(xiàn)：不同動機強度情緒的正確率之間無顯著差異；但與中性情緒相比，愉悅情緒與欲求情緒的反應時更長。該結果表明，無論是低動機強度還是高動機強度的趨近情緒，均會降低個體類比推理的加工速度。

4.1 圖式生成階段

ERP結果發(fā)現(xiàn)，在圖式生成階段，不同類推關系的刺激均誘發(fā)出N400成分。N400成分反映了語義加工過程，其幅度大小與語義加工的難度成正比(Kutas & Federmeier，2011)。在圖式生成階段，個體首先對“A：B”詞對進行語義加工，類推在N400幅度產(chǎn)生的差異表明，加工反義關系的詞對可能比加工同形關系的詞對需要更多的認知資源；情緒在N400的主效應不顯著，這與Blanchette(2014)的研究結果一致，情緒對于推理的早期成分沒有顯著影響。

在N400成分之后，兩種類推條件均誘發(fā)出P300成分，但同形推理的P300更正。P300成分能夠反映個體對刺激的評價和分類過程，在圖式生成階段，個體需要提取出詞對內(nèi)部的關系，因而P300的誘發(fā)可能與該加工過程有關。P300是一個反映認知難度的可靠指標，為了維持個體在認知任務上的正常表現(xiàn)，任務難度的增加會促進個體對注意資源的調(diào)撥，因而會誘發(fā)更小波幅的P300(Albert，2001；Polich，2007)。本實驗結果與此結論一致，由于反義條件的難度比同形條件大，因而誘發(fā)的P300波幅更小。推理與情緒的交互作用顯著，在左前腦區(qū)，與中性情緒相比，愉悅情緒與欲求情緒的P300幅值更小，這表明情緒可以自動加工，并優(yōu)先引導注意從而獲得認知加工資源(Vuilleumier，2005)，導致P300的幅值變小。

兩種類推關系都誘發(fā)出LNC成分，相關研究表明，三段論推理(Qiu，Li，Luo，Zhang，& Tu，2009)、條件推理(Qiu，Huang，Zhang，Chen，& Luo，2007)等不同形式的推理過程中均會誘發(fā)出LNC成分。在1000～1500ms時段，情緒主效應邊緣顯著，愉悅條件的LNC幅值顯著大于欲求和中性條件。Qiu等人(2008)研究表明，LNC的幅值與推理任務的難度成正比，這說明愉悅情緒占用更多認知資源，加大了推理任務的負荷。

4.2 類比映射階段

在類比映射階段，不同類推關系的刺激均誘發(fā)出N400成分。在加工“C：?”詞語對時，個體首先需要對“C”詞進行語義加工，兩種推理的N400幅度差異表明，加工反義關系詞對可能比加工同形關系詞對需要更多的認知資源。

情緒在LNC上的主效應均顯著，欲求情緒下的LNC比愉悅與中性情緒下的LNC顯著更負，表明欲求情緒對推理加工產(chǎn)生更多負作用。在本實驗中，被試要將“A：B”詞對的關系映射于“C”，然后將符合類比關系的有用信息從長時記憶中調(diào)到工作記憶中，以尋找出合適的選項，推理出正確結果，因此該階段誘發(fā)的LNC 成分可能反映了個體將“A：B”的關系映射于目標域“C”項的加工過程。執(zhí)行功能是工作記憶的核心成分，Zhou(2013)的研究表明，高趨近動機強度的積極情緒會降低被試的執(zhí)行功能，低趨近動機強度的積極情緒與中性情緒相比，并沒有顯著影響執(zhí)行功能，因此在類比映射階段，欲求情緒使個體的執(zhí)行功能下降，影響了其在工作記憶中對目標項的搜尋，導致LNC的幅值變大。

本研究的結論與Gable和Harmon-Jones(Gable & Harmon-Jones，2008a，2010a，2010b，2010c)的理論假設不盡相同。低趨近動機強度的積極情緒能夠增強認知靈活性，加快反應抑制和任務轉(zhuǎn)換的速度；高趨近動機強度的積極情緒能夠增強個體對目標的聚焦，促進認知穩(wěn)定性；這兩種不同趨近強度的情緒在完成不同認知任務時可以發(fā)揮各自優(yōu)勢，不能說哪一種情緒是有利于或抑制認知水平的。本實驗結果表明，盡管愉悅情緒與欲求情緒的正確率并無差異，但高、低趨近動機強度的積極情緒均會延長被試的反應時。分析其原因可能是：推理是一種高級認知過程，而之前關于情緒動機維度模型的實證研究多是關于初級認知過程。個體在完成推理任務時，也會受注意資源、工作記憶等認知因素的影響，也可能受到個體自身的情緒調(diào)節(jié)策略(劉璐，2014)等因素的影響。未來我們可以關注其他因素在情緒影響類比推理過程中所發(fā)揮的作用。

5 結論

高趨近動機強度的積極情緒與低趨近動機強度的積極情緒均會降低推理質(zhì)量，延長推理的反應時，支持抑制假說。不同動機強度的情緒對類比推理的影響主要發(fā)生在類比映射階段。圖式生成階段主要誘發(fā)出N400、P300和LNC成分。類比映射階段主要誘發(fā)出N400和LNC成分。欲求情緒下的LNC幅值顯著大于愉悅情緒和中性情緒下的LNC幅值，部分支持情緒的動機維度模型。

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The Effect of Low Versus High Approach-Motivated Positive Affect on Analogical Reasoning：Evidence from ERP

Du Xuesong1，Wang Aiping1，2

(1.School of Psychology，Beijing Normal University，Beijing 100875；2.Beijing Key Lab of Applied Experimental Psychology，Beijing Normal University，Beijing 100875)

The current study employed the event-related potentials(ERPs)to examine the time course of analogical reasoning influenced by different motivational emotions(happy，desire and neutral emotion)in 14 healthy adults.The verbal four-term analogical reasoning task was used to measure analogy performance following emotional materials.Behavioral results showed that the correct rates in three emotions were not significantly different，while people responded more slowly following happy stimuli and desire stimuli compared to neutral state.ERP results showed that the schema induction stage elicited N400，P300 and late negative component(LNC).The effects of emotions on LNC in schema induction stage were not significant.In the mapping stage，N400 and LNC were elicited.The effects of emotions on LNC were significant.Desire pictures evoked smaller LNC compared to happy and neutral pictures，indicating that high-motivated state impaired searching the right answer in working memory.The current result indicated that whichever positive state people were in，it would impair people’s performance in analogy tasks，which supported inhibition hypothesis.It was partially consistent with previous studies based on motivational dimension model of affect which were almost about elementary cognition like attentional scope and cognitive categorization.The effect of different emotions on analogical reasoning mainly occurred in the analogical mapping phase.

emotions；intensity of motivation；analogical reasoning；ERPs

全國教育科學規(guī)劃教育部重點課題(DBA130219)。

王愛平，E-mail：apwang@bnu.edu.cn。

B842.5

A

1003-5184(2016)05-0413-08