数字-空间联结编码的认知神经机制及发展特点研究

Number plays an important role in human’s common life, and provides the pattern that describes the living circumstances for human being. The researches had been found that there are close relations between number processing and spatial cognition. An important reflection of the relationship between number and space, number-space associations consist of visuospatial and verbal-spatial coding. Although the past researches investigated the cause of number-space associations from the meaning of behavior mechanisms, visuospatial and verbal-spatial coding respectively sufficient to generate a SNARC effect, they ignored the fact that the visuospatial and verbal-spatial coding were respectively pitted both directly against each another, and task instructions were determined the generation of number–space associations. On the basis of these researches, this project investigate the cognitive characteristics of number–space associations under the condition of task instructions from people at different critical age such as school age, adolescent age or adulthood and having different academic performance by integrating present technology such as behavior measure, ERP, eye movement analysis and taking individual development as dominance and coding of number–space associations as pointcut. In sum, we discuss the cognitive and neural mechanisms of influence on number-space associations from the visuospatial coding and verbal-spatial coding in task instructions. In addition, the influence of visuospatial and verbal-spatial coding on number-space associations development and on individual difference is systematically investigated from the point of development so as to provide the foundation for efficient study.

数字在人们的日常生活中具有重要作用。已有研究表明数字加工与空间认知有着密切的联系，作为数字与空间关系的重要反映，数字-空间联结具有视觉空间和言语-空间编码。尽管以往研究从行为机制基础、视觉空间与言语-空间各自成分的角度考察了数字-空间联结的产生原因，但忽视通过直接比较视觉空间与言语-空间成分之间的相对强度和任务指令在数字-空间联结形成中的作用，以及该作用的心理-生理机制迄今尚不清楚。在前期研究的基础上，本项目以个体发展为主线，以数字-空间联结的编码为切入点，拟综合采用行为测量、ERP、眼动分析等技术，考察学龄期前后、青春期、成年期等关键年龄阶段，不同学业成绩人群任务指令下数字-空间联结编码的认知特点，以探讨任务指令下视觉空间与言语-空间编码对数字-空间联结影响的认知神经机制，并从发展的角度，系统考察视觉空间和言语-空间编码对数字-空间联结发展和个体差异的影响，为实施高效率学习奠定基础。

在人们每天的生活、学习和工作中，数字与空间的联系是无处不在的。已有研究表明数字表征与空间认知之间存在密切联系。数字-空间联结的编码既有视觉空间的，也有言语-空间的，它们是两种能够引起独立效应的认知系统，涉及不同的编码机制。尽管已有研究从数字-空间联结的视觉空间和言语-空间编码是否能够通过自身的或独立于其它编码产生SNARC效应的角度考察了数字-空间联结的机制，但却忽视了实验任务指令属性可能会对数字-空间联结编码产生不同的影响。.本项目由四项研究共10个实验组成。以任务指令的特性为切入点，综合采用行为测试、电生理(ERP)及眼动指标记录等多种技术手段，选取学龄期、青少年期、成年期等不同关键年龄阶段个体，探讨了任务指令条件下的刺激目标异步性和数字认知任务变化对数字-空间联结编码影响的认知神经机制，并从发展的角度，系统考察任务指令对数字-空间联结编码的发展和个体差异影响。研究结果发现：(1)言语任务指令条件下，言语-空间编码比视觉空间编码更能够引起数字与空间的联结，数字-空间联结的言语-空间编码更有优势。(2)空间任务指令下，数字-空间联结的视觉空间比言语空间编码更有优势，且SOAs的变化对数字-空间联结编码和SNARC效应在脑认知神经机制上有着不同的影响。(3)言语任务指令条件下，6~11岁儿童和成人的数字-空间联结是言语-空间编码更有优势；空间任务指令条件下，6~11岁儿童和成人的数字-空间联结是视觉空间编码更有优势。(4)言语任务指令条件下，数学学习困难儿童词语不一致时存在反转的SNARC效应，而正常儿童词语一致时存在SNARC效应，词语不一致时存在反转的SNARC效应；空间任务指令条件下，数学学习困难儿童和正常儿童词语一致和词语不一致时均出现了SNARC效应。.综合上述研究结果，可认为任务指令是以不同的方式影响数字-空间联结编码的认知机制。本项目成果揭示任务指令在数字-空间联结编码中的作用，为理解数字-空间联结的认知机制和高效率学习的实施奠定理论基础。