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通过彩色阅读训练字素-颜色联觉关联

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DOI：

10.3791/50893

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2014年2月20日

 ,  , 
1Brain and Cognition, University of Amsterdam

本文内容

摘要

彩色阅读是一种用于训练字素-颜色联觉者中常见的字母-颜色关联的新方法。该方法包含一种隐式训练形式，由于训练是阅读的副产物，且任何文本均可着色，因此在长期关联训练方法方面具有潜力 。

摘要

联觉是一种罕见的现象，指一种感觉通道的刺激会自动且持续地引发相同或不同感觉通道中的异常感知。其中一种相对常见且研究较为充分的类型是字素-颜色联觉，定义为在观看、听到或思考字母、单词和数字时，始终体验到特定颜色。我们描述了一种研究方法，用于探究非联觉者通过彩色阅读学习字母与颜色之间联觉关联的程度。彩色阅读是一种特殊的关联训练方法，其特点是读者在像平时一样阅读文本的过程中无意识地习得这些关联，而无需依赖明确的计算机指导训练。在本实验方案中，参与者会被提供特制的阅读书籍，其中四个高频字母分别与四种高频颜色配对。每个参与者获得的字母-颜色配对组合基于其对彩色字母的原有偏好而定制。在阅读前后均实施改良版斯特鲁普任务，以检测是否形成了习得的字母-颜色关联以及大脑激活的变化。除了客观测试外，还施测一份阅读体验问卷，旨在探究主观体验上的差异。其中部分问题可能预测个体通过彩色阅读习得关联的效果。需要强调的是，我们并不主张该方法会使每位个体都发展出字素-颜色联觉，而仅表明某些个体能够通过彩色阅读形成字母-颜色关联，且这些关联在某些方面与发育性字素-颜色联觉者所表现出的关联具有相似性。该方法具有高度灵活性，可用于研究联觉关联训练的不同方面及其结果，包括学习引起的大脑功能与结构变化。

引言

联觉是一种罕见的现象，通常被描述为“感觉的交叉”。联觉有多种表现形式，其中最常见的一种是字素-颜色联觉，即在看到、听到或想到字母、词语或数字时，会持续且自动地产生颜色感知。字素-颜色联觉在人群中的发生率约为1%1。研究表明，联觉体验是真实存在的，并非想象所得，也与神经或精神疾病无关2-11。近期的神经影像学研究显示，联觉者的大脑功能和结构与匹配的非联觉对照个体存在差异12。联觉具有遗传成分13,14，然而大多数引发联觉的刺激因素是由文化决定的，例如语言15,16。基因与环境之间的这种相互作用引发了一个问题：为什么有些人会发展出联觉，而其他人则不会？这种差异是否完全由遗传决定，还是有可能对那些不携带“联觉”基因的个体进行联觉训练？要回答这一问题，首先需要一种长期的训练方法，能够建立类似于联觉中所见的关联。本文介绍了一种通过阅读带有彩色字母的文本来训练字母-颜色关联的方法（图1）。我们还将讨论一种可用于预测个体在学习效果上差异的方法。

以往的联觉训练方法主要集中在使用计算机进行定向训练17-21。在实验室中进行计算机训练需要参与者在数天内多次前往实验室，尽管目前在家中进行计算机训练也已成为可能。通过彩色阅读建立联觉关联则可以在家中完成，且参与者可根据自己的时间安排灵活进行。彩色阅读可能最大的优势在于，参与者可以自主选择阅读内容，并且任何文本都可以被着色。重要的是，字母与颜色之间的学习关联是正常阅读的“副产品”，因为并未指导参与者去记忆特定字母与特定颜色的配对（尽管他们当然会注意到这些彩色字母），他们也并不试图主动记忆。我们此前已证明，通过彩色阅读可以形成字母-颜色关联，这些关联在自动化特性上与发育性字素-颜色联觉中观察到的现象相似，但我们并不主张将这些受训者视为联觉者22。

用于客观测量联觉关联是否存在或其强度的最常见行为任务是经典斯特鲁普范式（Stroop paradigm）的一种改良版本23。然而，此类任务不能作为联觉的诊断标志，因为非联觉者也可以通过训练产生斯特鲁普效应24。（一致性测试 或真实性测试 更适合用于联觉的诊断2,25）。在经典的斯特鲁普任务中，向参与者呈现一个颜色词（例如“RED”），要求其尽快说出该词所用的印刷颜色。当词语呈现的颜色与其本身表示的颜色一致时（例如“RED”以红色墨水印刷），称为一致条件；当词语呈现的颜色与其本身表示的颜色不同时（例如“RED”以绿色墨水印刷），称为不一致条件（图2）。人们在不一致条件下的反应更慢且准确率更低，这种差异被称为“斯特鲁普效应”。斯特鲁普效应的成因在于，阅读词语本身是一种自动化的加工过程，无法被完全抑制或忽略，因而会干扰当前任务。该任务的“联觉”版本则使用字母代替词语，指导语相同：要求被试尽快指出字母所呈现的颜色26。在那些本身存在字母（或数字）与颜色之间关联的个体中——尤其是联觉者（图2），但也包括经过训练的非联觉者18,20-22,27——可以观察到不一致条件与一致条件之间的差异。真正的联觉不仅仅表现为存在斯特鲁普效应，其最重要的特征是：在未受刺激的感觉通道中（例如黑色文字）产生高度特异且跨时间保持稳定的知觉体验（例如颜色）2,25。出现“联觉性”斯特鲁普效应表明字母与颜色之间的关联已达到自动化程度，足以干扰任务执行，但这并不能证明字母-颜色关联具有知觉本质，也无法确定个体是否为联觉者18。

每个人都是不同的，一些受试者在彩色阅读后可能会产生较大的斯特鲁普效应，而另一些人则可能不会。我们设计了一组关于主观颜色体验的问题，这些问题可能预测个体层面所形成的字素-颜色关联的强度。此外，学习字母与颜色之间的关联可能与非联觉者对特定字母-颜色组合的先存偏好相互作用。这些结果提示了可能决定个体形成字母-颜色关联敏感性的潜在因素。例如，这种敏感性可能由视觉心理意象的鲜明程度28或记忆能力29-31决定，这两者均已被发现与字素-颜色联觉相关。彩色阅读方法可能为研究人员进一步探索这些假设提供一种可行的长期训练方案，适用于非联觉者。尚待观察的是，长期持续地阅读固定颜色的字母，是否会使某些非联觉个体在看到黑色字母时产生真实的颜色知觉，并且这种反应是否能保持自动化，且在多年甚至一生中保持一致性。

整个实验过程包括招募有阅读动机的参与者来阅读彩色书籍。参与者必须具有阅读动机 ，因为他们在实验室外不会受到观察。此外，依赖他们准确报告自己的阅读量。必须在阅读前后分别测试参与者是否形成了习得的字母-颜色关联。每位参与者应根据其个人偏好分配一组独特的字母-颜色配对。四个高频字母（例如 a、e、n 和 r）与四种高频颜色（例如 红色、橙色、绿色和蓝色）配对。通过一种共感觉版本的经典斯特鲁普任务（Stroop task）来测试所习得的关联，比较字母-颜色配对在一致与不一致条件下的表现。在阅读前后均采集磁共振成像（MRI）数据，以检测由学习引起的脑功能和结构变化32,33。此外，使用问卷评估参与者的主观体验非常重要 ，因为参与者的主观感受是研究关注的重点，例如在看到黑色文字时是否出现颜色感知。每位参与者阅读的词数会有所不同 ，因为他们可自行选择阅读材料。阅读后的测试应在参与者完成阅读后尽快进行（截至目前，尚无数据表明通过斯特鲁普任务测得的学习效应能持续多久）。该实验方案可在多方面进行调整，但我们认为其构成了基于彩色阅读的共感觉训练方法的基础。

方案

伦理声明：以下方案符合阿姆斯特丹大学心理学系伦理委员会关于人类受试者测试的要求。

1. 筛选

  1. 样本的特征会影响实验结果。需对受试者可能存在的协变量特征进行筛查，例如色盲、读写能力、联觉、阅读障碍、注意力缺陷障碍（ADD）、神经及心理创伤等。年龄和性别会影响学习与记忆能力，以及大脑的神经生物学特性34,35。在选择实验组时这些因素具有重要意义，尽管目前尚未系统地检验这些因素对字母-颜色关联学习的具体影响。
  2. 应询问参与者参与本研究的动机程度。参与者的动机对于实验结果的质量至关重要 ，因为参与者必须愿意在实验室之外进行阅读。该方法的优点在于，他们可以自由选择自己感兴趣的阅读材料。
  3. 为检测联觉的存在，可采用一致性测试，例如问卷调查或基于计算机的重测范式2,25,36，或使用已验证的在线测试服务37。荷兰语参与者可使用我们的测试网站：www.synesthesie.net。
  4. 若实验方案包含磁共振成像（MRI）测量，务必额外筛查与MRI扫描相关的健康风险。

2. 刺激材料

  1. 阅读材料——重要的是要让参与者有阅读的动力，因此 提供有趣的阅读材料。重要的是，不得违反版权法。未经版权所有者明确许可，复制和重印受版权保护的书籍属于违法行为。存在一些版权-free的书籍资源， 例如 Project Gutenberg（www.gutenberg.org）或向出版商申请使用其受版权保护的材料。确保所选书籍具有一定的长度（建议不少于40,000词）。
  2. 根据所提供的阅读材料，询问每位参与者希望阅读哪些书籍。理想情况下，参与者应持续进行较长时间的阅读，并做到每日阅读，最终可能读完多本书籍。告知参与者，鼓励阅读更多书籍。此为应遵循的良好操作流程。 因为它有助于确保参与者在较长时间内接受培训。
  3. 字母与颜色——选择四个相对常见的字母（我们将使用：a、e、n 和 r）以及四种常见颜色例如 红色、橙色、绿色和蓝色）。了解所选字母的相对频率非常重要 因为字母频率决定了参与者以特定颜色看到某个字母的次数。此外，字母频率可能与字母-颜色偏好产生交互作用。尽管在分析中不一定需要将相对字母频率作为独立变量，但估算参与者以特定颜色观看某个字母的频率仍然非常重要。选择低频字母会导致字母-颜色呈现次数极少，可能降低形成习得性字母-颜色关联的可能性。上述四个字母在荷兰语中的估计相对频率分别为：e = 19%，n = 10%，a = 7.5%，r = 6%。
  4. 将书中的颜色与计算机屏幕上的颜色（测试时将使用）进行匹配。调整刺激计算机中的RGB值，使其与纸张上的彩色油墨颜色一致。建议请多人确认屏幕上的颜色是否与书中的颜色相匹配。需逐一核对所有颜色下各个字母的颜色是否与书中一致（以涵盖所有可能的匹配与不匹配组合）。此外，应使用可控制光照条件的测试房间，以避免不同测试时段间光照变化的影响。例如 使用无窗户的房间，并始终使用相同的灯光设置。
  5. 为了平衡字母频率与已有的字母-颜色配对偏好，建议将字母分为“高频”和“低频”两组：例如，“e”和“n”为高频字母（平均频率 = 14.5%），而“a”和“r”为低频字母（平均频率 = 6.8%）。
  6. 评估已有的字母-颜色组合偏好。大多数人都会对特定颜色的字母产生隐性的偏好，这种偏好可能会影响后续训练中的关联效果。使用5点李克特量表，要求参与者对其所看到的4个字母与4种颜色组成的16种组合进行偏好程度评分。指导语为：“请指出您对以下字母-颜色组合的喜欢程度。（1 = 非常不喜欢，3 = 中立，5 = 非常喜欢）”" 偏好字母-颜色组合定义为评分为3至5的组合，非偏好字母-颜色组合定义为评分为1至3的组合。评分“3”同时归入两组，因为部分受试者可能将所有组合均评为3分，表明其无明确偏好。
  7. 将参与者随机分配至两个偏好组，以检验并控制字母频率与字母-颜色配对偏好之间的交互作用。对于偏好组1的参与者，根据问卷评分（评分3-5）将字母“e”和“n”分配为其偏好的颜色，将字母“a”和“r”分配为其非偏好的颜色（评分1-3）。对于偏好组2的参与者，根据问卷评分（评分1-3）将字母“e”和“n”分配为其非偏好的颜色，将字母“a”和“r”分配为其偏好的颜色（评分3-5）。
  8. 将每本书中的字体更改为 Arial Black 10 pt。使用该字体是因为其字形加粗，颜色在页面上的显示效果比细体字体更加醒目。
  9. 根据每位参与者的字母-颜色对应关系，在 Microsoft Office Word 中准备彩色书籍。可编写一个自定义的 Visual Basic 宏，将黑色文本中特定字母的每一处实例替换为不同颜色。该代码副本可在 附录 A.
  10. 打印并装订书籍。在未得到允许之前，不得分发任何书籍。 全部 预读测试已完成，包括扫描。
  11. 指导参与者不要在光线不良的条件下阅读。阅读时所有颜色必须鲜明且清晰可见。
  12. 指导参与者记录在两次测试之间已完成的阅读量。可考虑要求参与者进一步记录单位时间内的阅读量，例如按每小时或每分钟阅读的页数进行记录。例如 每天阅读的页数可以转换为每天或每周阅读的字数。我们注意到，并非所有参与者都能认真记录每天实际阅读的文字量。因此，我们建议应尽可能提高参与者的积极性以准确记录；鼓励参与者直接在书本上进行记录会有所帮助。准确反映每位参与者实际阅读量非常重要。在参与者完成阅读后，需记录每位参与者所阅读的总字数和总字符数，用于后续分析。
  13. 在实验开始前确定，若参与者在第二次测试阶段前未达到规定的阅读词数，或在第二次测试前若干天停止阅读，是否将其排除。

3. 在行为实验室中测试习得的字母-颜色关联

需要使用软件来呈现刺激材料，并记录反应时间和准确性。我们实验室使用 Presentation 软件（www.neurobs.com）。然而，也可以使用 E-prime 或 MATLAB 等软件。

  1. 在阅读彩色书籍前后均对受试者进行测试。在前测和后测阶段均使用以下方案。为每位受试者预约测试时间，第二次测试的预约可在第一次测试时或之后安排。确保每次测试每位受试者时均采用完全相同的方案。
  2. 确定要使用的键盘按键。最好避免使用与实验中涉及的字母相对应的按键。在本实验中，将使用以下键盘按键：M, <, >，以及 /。
  3. 通过将参与者随机分配到不同的键盘条件，以平衡字母键的分配，确保对所有参与者而言，同一字母不会始终与同一手指配对。务必保证在偏好组内键盘条件的平衡。在本实验中，采用两种键盘条件：对于键盘条件1的参与者，按键M、 <, >，和 / 分别对应字母 e、n、a 和 r。对于键盘条件 2 的参与者，按键 M、 <, >，分别对应字母 r、a、n 和 e。
  4. 在实施斯特鲁普任务之前，必须进行颜色-按键训练阶段，以便参与者能够尽可能快速地对颜色做出反应。将每个按键分配给与其对应字母一致的颜色。不同参与者所分配到的按键颜色可能不同。 因为每位参与者都会被分配一组个性化的字母-颜色对应关系（参见“刺激材料”），且每个字母都对应特定的按键（参见步骤 3.3）我们建议为每位参与者在按键上贴上彩色标签。
  5. 指导参与者仅使用一只手进行反应，并确保所有参与者使用同一只手（这是因为在MRI扫描仪中参与者只能使用一只手）。
  6. 进行颜色键位训练。在屏幕上随机逐个呈现四种颜色（彩色方块，视觉角度 = 3°），指导参与者尽快且准确地按下对应的颜色键进行反应。
  7. 每次试验后提供准确性反馈。共进行192次试验（每种颜色48次），在训练中途给予参与者短暂休息。
  8. 监测参与者，确保在训练结束时，他们能够快速且准确地作出反应（>95% 正确率）而不看手指。如果未达到此标准，则需重新进行训练。在参与者正确掌握颜色与按键对应关系后，开始施测斯特鲁普任务。
  9. 使用经典斯特鲁普任务的改良版本，以检测字母与颜色之间的自动化关联18.
  10. 比较以下字母条件之间的差异：一致条件（每个参与者在其阅读的书籍中看到的相同字母-颜色配对）与不一致条件（每个参与者在其阅读的书籍中未看到的所有字母-颜色配对）。
  11. 确保每个条件下实验包含数量相等的和谐刺激与不和谐刺激。在本实验中，每个条件呈现96次试验（每次测试会话）。在斯特鲁普任务期间，应至少让参与者休息一次。
  12. 一次在屏幕上呈现一个字母（平均视觉角度 = 2°）。所有刺激均呈现在屏幕中央的白色背景上。
  13. 单次试验包括一个字母以黑色显示200毫秒，随后该字母以四种颜色之一呈现，直至被试做出反应（反应时）或持续2,000毫秒（未响应试验）。无需提供准确性反馈。
  14. 将试次间间隔（一个注视十字）随机抖动，时间为1,000-2,000毫秒之间的随机整数。
  15. 随机呈现一致和不一致的刺激（非区组设计）。
  16. 指导参与者尽快且准确地指出字母呈现的颜色（使用他们刚刚训练过的与每种颜色对应的按键）。
  17. 测量每位参与者在每次试验中的反应时间和准确率。

4. 在 MRI 扫描仪中测试习得的字母-颜色关联

  1. 在参与者阅读彩色书籍前后，均需在扫描仪中进行测试。在阅读前和阅读后的测试环节中，均应遵循以下方案。为每位参与者的测试安排应与行为测试环节安排在同一天。确保每位参与者每次接受测试时，均采用完全相同的方案。在条件允许的情况下，每位参与者在阅读前和阅读后的测试中，其行为测试与磁共振成像（MRI）扫描的顺序应保持一致。
  2. 咨询您所在机构的磁共振成像专家，以确定适用于该特定磁共振成像设备的扫描参数和扫描序列。我们建议对所有功能性和结构性扫描均采集全脑容积图像。在采集功能磁共振成像数据时，建议同步记录呼吸和心率信号，以便作为可能的混杂协变量进行回归分析。
  3. 训练颜色-按键反应映射：按以下步骤操作 3.5-3.8 当参与者在计算机实验室测试前接受扫描，或行为测试与扫描会话之间间隔较长时间时，应在参与者进入扫描仪前进行颜色-按键训练。
  4. 使用四按钮反应盒，以便参与者在扫描仪内完成任务时进行响应。确保扫描仪内的颜色-按键反应映射与参与者在键盘上练习时使用的映射完全一致。
  5. 在扫描仪中实施的Stroop任务应与行为实验室中实施的任务相似（参见步骤3.9-3.17）。设计用于MRI方案的Stroop任务时，需考虑以下因素：
    1. 将Stroop任务设计为事件相关范式（而非区组设计）。
    2. 将Stroop任务分为至少两次独立的运行，以避免因疲劳导致的表现下降。建议在MRI和行为学实验中使用相同总数的试验次数。
    3. 确保每次运行中包含数量相等的和谐刺激与不和谐刺激（例如 48 次试验/一致性条件。
    4. 确保在每次试验中，彩色字母在屏幕上的显示时间相同（例如 2秒）。确保在按下按钮时字母不会从屏幕上消失，并告知参与者这一情况。告诉他们，与行为实验室中的情况不同，作出反应后字母不会立即消失，但只要按下按钮，就可以认为反应已被记录。务必独立验证反应是否被正确记录。
  6. 抖动试次间间隔（ITI），具体如下：50% 的 ITI 为 2 秒，33.3% 的 ITI 为 4 秒，5.6% 的 ITI 分别为 6 秒、7 秒和 8 秒。
  7. 随机呈现一致和不一致的刺激（非分块设计）。
  8. 指导参与者尽快且准确地指出字母呈现的颜色（使用他们刚刚训练过的与每种颜色相对应的按键）。
  9. 在采集功能磁共振成像图像的同时，测量每位受试者在每次试验中的反应时间和准确率。
  10. 除了功能成像外，还可以在扫描过程中阅读任务前后采集结构像。例如，可用于基于体素的形态学分析的T1加权图像38 以及皮层表面积分析39，以及可用于分数各向异性的扩散加权图像40 或示踪成像分析41建议每次测试采集两个T1加权像和四个扩散加权像。

5. 参与者的主观体验

  1. 评估参与者阅读彩色文字的体验。示例问卷见附录 B。

结果

完成两次测试会话后，开始进行数据分析，以检验通过彩色阅读所习得的字母与颜色之间的关联。反应时分析中仅应包含正确试验的数据。此处通过斯特鲁普效应（Stroop effect）的大小来衡量所习得的关联：即反应时和准确率上，不一致刺激与一致刺激之间的差异。斯特鲁普效应在阅读前后分别进行测量。测试会话与一致性之间存在显著交互作用，意味着阅读后的斯特鲁普效应与阅读前相比有显著差异，表明由于彩色阅读，字母-颜色关联发生了改变。该效应应朝预期方向变化，即阅读后的斯特鲁普效应显著大于阅读前。显著交互作用的一个示例如图3所示。在准确率上的斯特鲁普效应也可能在阅读后与阅读前相比出现显著差异。但由于在此任务中准确率通常很高，因此准确率上并不总能发现测试会话与一致性之间的显著交互作用。需要注意的是，学习效果存在较大的个体差异，这些统计结果反映的是群体水平上的代表性情况。作为比较，我们报告了先前已发表研究中在显著性水平 α = .05 下发现的显著效应的检验统计量，包括效应量22（反应时数据）：一致性主效应，F(1,14) = 16.38，p = 0.001，ηp2 = 0.539；测试会话与一致性的交互作用，F(1,14) = 5.85，p = 0.030，ηp2 = 0.295。

样本中字母频率与已有的字母-颜色配对偏好之间可能存在交互作用。换句话说，当为参与者分配其偏好的颜色给高频字母、非偏好的颜色给低频字母时（偏好组1），与为其分配非偏好的颜色给高频字母、偏好的颜色给低频字母时（偏好组2）相比，斯特鲁普效应大小的变化结果可能受到影响。例如，在阅读之后，偏好组2的斯特鲁普效应变化可能显著大于偏好组1，表明已有的字母-颜色偏好与字母呈现频率之间存在交互作用。为了检验这一效应，首先需确保两个偏好组之间的平均（即 总体）偏好评分不存在非预期的显著差异。此外，还需检查两个偏好组阅读的字词或字符数量是否相同。为了检验字母频率与字母-颜色偏好的交互作用，可在对“测试阶段”和“一致性”因素的分析中将“偏好组”作为被试间因素纳入。如果发现与偏好组存在显著的交互作用，则表明字母与颜色之间的已有联结依赖于字母呈现的频率。这种交互作用的一个示例如图4所示。同时，还应分别检验两个偏好组中测试阶段与一致性之间的交互作用是否显著。若某一组中该交互作用显著，则说明该偏好组主导了两组合并后的结果（极有可能是偏好组2）。字母-颜色配对偏好与字母相对频率之间的交互作用是未来研究的一个有趣方向。

为了探究个体在学习字母-颜色关联方面的差异，可以进行多项相关性分析（并应对多重比较进行校正）。例如，可以将词数或字符数（每位参与者在测试间隔期间阅读的带颜色文字的词数或字符数）与阅读后测得的斯特鲁普效应进行相关性分析。通常情况下，当样本量在10至25名参与者之间时，我们并未发现词数或字符数与斯特鲁普效应之间存在显著相关性，这表明阅读量较多的参与者并不一定会比阅读量较少的参与者产生更强的斯特鲁普效应，后者可能在本质上对形成此类关联更为敏感。

在脑成像分析中，测试阶段与一致性之间的交互作用应达到显著水平，以验证通过彩色阅读训练字母-颜色关联对脑激活产生了显著影响。我们建议采用标准的分析流程对功能磁共振成像（fMRI）数据进行预处理42，包括运动校正，并使用一般线性模型（GLM）进行统计分析43。感兴趣的对比条件为一致 > 不一致和不一致 > 一致。如果彩色阅读影响了特定脑区的功能，则在这些对比条件下，阅读后的脑激活水平应显著不同于阅读前。我们可提供单个被试在阅读后阶段与上述对比相关的脑激活示例，如图5所示（即 此处显示的数据并非测试阶段与一致性交互作用的结果）。为检测脑结构的差异，我们建议研究人员参照标准操作流程38-41。目前我们尚未确定彩色阅读是否会影响脑内的灰质或白质结构。

个体报告内化颜色体验的程度可能与阅读后斯特鲁普效应的大小呈正相关。例如，阅读体验问卷中的子问题 Q26、Q27 和 Q29（见附录 B）通常可预测阅读后的斯特鲁普效应。显著性结果应进行多重比较校正。可能的校正方法包括邦弗罗尼校正44，或 alternatively，错误发现率45（FDR）。

个体报告内化颜色体验的程度可能与阅读后斯特鲁普效应的大小呈正相关。例如，阅读体验问卷中的子问题 Q26、Q27 和 Q29（见附录 B）通常可预测阅读后的斯特鲁普效应。显著性结果应进行多重比较校正。可能的校正方法包括邦弗罗尼校正44，或 alternatively，错误发现率45（FDR）。

字素-颜色联觉概念图，通过彩色文字展示已建立的关联。
图1：一段彩色文字示例，其中四个高频字母（a、e、n 和 r）始终以四种高频颜色（红色、橙色、绿色和蓝色）印刷。 点击此处查看高清图像。

Stroop 效应示意图；对比认知研究中的一致与不一致颜色-词语刺激。
图2：经典 Stroop 任务与联觉 Stroop 任务中一致性示例。 在本示例中，红色刺激为一致，绿色刺激为不一致。 点击此处查看大图。

根据字-色一致性比较反应时间和准确率；折线图表示阅读前/后的变化。
图3：测试阶段与字母-颜色一致性之间存在显著交互作用的示例。 误差线表示平均值的标准误。A) 阅读前后不一致刺激与一致刺激在反应时间上的差异。参与者对颜色不一致字母的反应比颜色一致字母更慢。B) 阅读前后一致与不一致刺激在准确率上的差异。阅读后，参与者在一致试次中的准确率通常高于不一致试次。点击此处查看大图。

Stroop效应柱状图；阅读前/后数据，关于字母频率的认知实验，颜色偏好。
图4：偏好组、测试阶段与一致性之间可能存在的交互作用示例。 在本示例数据中，偏好组1存在已有的Stroop效应，而偏好组2则不存在。偏好组1将其偏好的颜色分配给高频字母（e 和 n），将其不偏好的颜色分配给低频字母（a 和 r）；而偏好组2则将其不偏好的颜色分配给高频字母（e 和 n），将其偏好的颜色分配给低频字母（a 和 r）。该图表明，对字母-颜色组合的既有偏好可能会影响后续实验结果。点击此处查看大图。

功能性磁共振脑扫描结果，显示一致与不一致刺激的激活图谱分析。
图5：一名参与者在MRI扫描仪中进行Stroop任务时，阅读后阶段脑激活可能获得的结果示例（此处显示的数据并非测试阶段与一致性交互作用的结果）。 坐标系为MNI空间。所使用的扫描仪为位于荷兰阿姆斯特丹的Philips 3T Achieva。 点击此处查看大图。

讨论

我们介绍了一种通过彩色阅读来训练和测试字母-颜色关联的基本方法。该方法能够有效实施的一个重要前提是，每位受试者均有阅读彩色书籍的动机，确实完成了阅读，并如实报告了阅读时长和阅读量，因为他们无法在实验室环境中被直接观察。招募那些热爱阅读的受试者有助于提高实施效果 ，因为他们通常在个人时间中已有大量阅读习惯。如果未能获得预期结果，重要的是需排除无效效应（或缺乏斯特鲁普效应）仅仅是由于受试者实际上并未阅读彩色文本所致。确保受试者完成阅读的一种方法是，实验人员也阅读这些书籍，以便能够与受试者就书籍内容进行交流讨论。并非每位受试者都会因阅读而发展出显著的斯特鲁普效应，但在相似的样本量（N ~ 15）下，通常可在群体水平上观察到具有代表性的结果。

在数据分析方面，实验开始前需确定是否从反应时间数据中剔除异常值。我们的标准是，剔除每个条件和会话中反应时间小于150毫秒或超过标准差2.5倍的数据点。在测试开始前，应事先确定参与者所需达到的最低阅读量标准（我们建议以约40,000词作为参考），并排除阅读量未达到此标准的参与者。此外，可考虑排除在测试会话前若干天内已停止阅读的参与者。数据收集完成后，确保反应时间分析仅包含正确试次，并检查是否存在速度-准确性权衡现象。同时，检查颜色-按键反应训练的准确率，以确认参与者已掌握各颜色对应的按键。在参与者进行颜色-按键训练时进行观察，确保其无需查看手指即可完成任务，从而保障后续数据的质量。应考虑检验斯特鲁普效应是否在大多数或所有参与者中均存在，还是仅由少数表现出极强效应的参与者驱动了组水平的效应。同样，需检查是否某一偏好组别主导了效应结果（根据我们的经验，偏好组2通常因阅读而表现出更大的斯特鲁普效应变化）。

在脑成像功能数据中，应通过检验所有刺激（无论是否一致）是否引起显著的（去）激活，以确保数据质量足够良好。此外，建议在广义线性模型（GLM）分析中将呼吸和心率作为混杂协变量纳入。扫描过程中的另一项控制措施是使用眼动仪，以确保被试确实正在观看屏幕、正确执行任务且未入睡。较短的扫描时长（少于10分钟）有助于避免注意力下降和疲劳问题。最后，所测试的（被试）样本特征也会对结果产生影响，若这些特征并非研究关注的变量，则仍应予以考虑， 因为年龄和性别会影响大脑功能与结构34,35。与训练所得的字素-颜色关联相关的脑激活解释，仍是未来研究的一个有趣方向。关于经典的斯特鲁普任务，不一致 > 一致 的对比通常与额叶和前扣带皮层的激活相关，该激活被认为反映了认知控制机制 ，因为在不一致颜色条件下需要抑制自动反应，而一致条件则涉及反应与冲突监控46。在冲突处理相关文献中，一致 > 不一致 的对比受到的关注较少47。在图形-颜色联觉的fMRI研究中，联觉版本的斯特鲁普任务尚未被广泛使用12。已有两项研究在fMRI范式中采用类似的联觉斯特鲁普任务测试联觉者，但未报告可比的对比结果48,49。

关于脑成像结构数据，可考虑将Stroop任务中发现的显著激活簇用作结构图像统计分析中感兴趣区域的掩模。此外，可考虑将白质和灰质特性与Stroop任务中的行为表现进行相关性分析，以检验宏观脑结构是否能够预测个体间在任务表现和学习能力上的差异。

当前方案的许多方面可根据具体实验的研究目标进行调整。例如，在斯特鲁普任务中，所训练的字母和颜色数量可以变化。需要注意的是，增加测试的颜色数量会增加斯特鲁普任务期间所需的选择反应选项，从而影响实验范式。一些研究人员在计算机实验室中使用麦克风记录口头反应，但在磁共振成像（MRI）扫描仪中这种方法并不实用。可以在斯特鲁普任务中增加一个基线条件（除一致和不一致条件外），即呈现未在书中着色的字母，但使用与一致和不一致条件相同的颜色。引入基线条件有助于更准确地推断，随着时间推移，一致和不一致条件的变化相对于基线条件的变化情况。阅读的持续时间和阅读量可以调整，也可作为研究人员感兴趣的变量，此外还包括阅读最后一本彩色书与最后一次测试会话之间的时间间隔。本方案还可加入多种其他认知与知觉任务及问卷。最后，该方案可轻松与其他神经影像技术结合使用。

受试者数据中出现的联觉斯特鲁普效应，与字素-颜色联觉者在相同任务中表现出的行为相似18,27,50。我们需要强调的是，仅凭斯特鲁普效应的存在不足以说明受试者具有真正的联觉。发展性联觉的定义不仅包括联觉斯特鲁普效应或知觉层面的颜色体验，还包括字母-颜色关联在时间上的长期一致性且始于童年早期51、大脑功能与结构的差异12，以及可能存在的遗传易感性13,14（有关联觉定义的讨论，参见文献52-55）。因此，我们更倾向于使用“伪联觉”这一术语，以区分受试者（即使他们报告有颜色体验）与字素-颜色联觉者，后者报告其联觉体验自能够记忆以来便一直存在。

个体在学习效果（即 阅读后的斯特鲁普效应大小）上的差异，可能通过自评问卷中对颜色体验内化程度（即“在脑海中浮现颜色”）的评分进行预测，这表明主观的颜色体验在训练产生联觉关联的过程中发挥了作用。然而，这种相关性并不能提供确凿证据，证明与训练字母相关的颜色体验具有知觉性质，而非仅仅是语义（命题性）关联。有可能该问卷存在偏差 ，因为它排除了个体报告仅存在语义关联而完全不伴随颜色体验的可能性。针对匿名审稿人的建议，我们提议在问卷中增加一个问题：“当我看到某些黑色文本的字母时，我并未看到或体验到任何颜色（在脑海中），但我对颜色存在自动化的关联。" 未来还需进一步研究，以明确形成字母-颜色关联的敏感性是否与其他认知过程（如视觉心理表征能力）相关。目前尚待验证的是，训练形成的字母-颜色关联是否超越了语义关联，具备与视觉心理图像或真实知觉相似的特性。

彩色阅读是一种用于训练字母与颜色关联的方法。该方法可用于考察联觉者所表现出的认知优势（例如对某些刺激类别的记忆能力增强29-31）是否可在非联觉者中通过训练获得，以及此类训练是否会引起受训者大脑的改变。这一方法具有研究前景，因为关于短期和长期“彩色阅读”训练方法的效果，目前仍有大量问题有待探索。我们希望，通过提供我们所开发的基本实验方案，他人能够进一步推动不仅限于（训练型）联觉研究领域，还包括学习与记忆的认知神经科学领域的发展。

附录 A：使用 Visual Basic 宏在 Microsoft Word 中为涂色书着色的代码

子程序 Letters2Colors()

声明 a_color 为长整型
声明 e_color 为长整型
声明 n_color 为长整型
声明 r_color 为长整型

e_color = RGB(230, 0, 0) '红色
n_color = RGB(255, 143, 0) '橙色
a_color = RGB(0, 181, 0) '绿色
r_color = RGB(0, 155, 255) '蓝色

Selection.Find.ClearFormatting
Selection.Find.Replacement.ClearFormatting
使用“查找”选择
.Text = "a"
替换文本 = "a"
.正向 = True
.Wrap = wdFindContinue
.格式 = True
.匹配大小写 = True
.MatchWholeWord = False
.MatchByte = False
.正确韩文结尾 = True
.MatchWildcards = False
.匹配声音相似 = False
.MatchAllWordForms = False
.Replacement.Font.Color = a_color
以...结束
Selection.Find.Execute 替换:=wdReplaceAll

Selection.Find.ClearFormatting
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使用“查找”选择
.Text = "e"
替换文本 = "e"
.正向 = True
.Wrap = wdFindContinue
.格式 = True
.匹配大小写 = True
.MatchWholeWord = False
.MatchByte = False
.正确韩文结尾 = True
.MatchWildcards = False
.匹配声音相似 = False
.MatchAllWordForms = False
.Replacement.Font.Color = e_color
结束
Selection.Find.Execute 替换:=wdReplaceAll

Selection.Find.ClearFormatting
Selection.Find.Replacement.ClearFormatting
使用“查找”选择
.Text = "n"
替换文本 = "n"
.正向 = True
.Wrap = wdFindContinue
.格式 = True
.匹配大小写 = True
.匹配整个单词 = False
.MatchByte = False
.正确韩文结尾 = True
.MatchWildcards = False
.MatchSoundsLike = False
.MatchAllWordForms = False
.Replacement.Font.Color = n_color
结束
Selection.Find.Execute 替换:=wdReplaceAll

Selection.Find.ClearFormatting
Selection.Find.Replacement.ClearFormatting
使用“选择.查找”
.Text = "r"
替换文本 = "r"
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.Wrap = wdFindContinue
.格式 = True
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.正确韩文结尾 = True
.MatchWildcards = False
.MatchSoundsLike = False
.MatchAllWordForms = False
.Replacement.Font.Color = r_color
结束
Selection.Find.Execute 替换:=wdReplaceAll

结束子程序

附录 B：阅读体验问卷示例
以下问题应以随机顺序呈现：
Q1) 我喜欢阅读
Q2) 我不喜欢阅读
Q3) 我喜欢彩色文字的阅读体验
Q4) 我不喜欢彩色文字的阅读体验
Q5) 我喜欢这本书的内容
Q6) 我不喜欢这本书的内容
Q7) 彩色文字看起来很漂亮
Q8) 彩色文字看起来很丑
Q9) 彩色文字让人分心
Q10) 彩色文字并不让人分心
Q11) 随着时间推移，彩色文字变得越来越不让人分心
Q12) 随着时间推移，彩色文字变得越来越让人分心
Q13) 我感觉使用彩色文字阅读时（到书的末尾时）阅读速度变快了
Q14) 我感觉使用彩色文字阅读时（到书的末尾时）阅读速度变慢了
Q15) 与使用普通黑色文字的书籍相比，我更有动力阅读这本书
Q16) 与使用普通黑色文字的书籍相比，我更缺乏动力阅读这本书
Q17) 我喜欢红色
Q18) 我喜欢橙色
Q19) 我喜欢绿色
Q20) 我喜欢蓝色
Q21) 我阅读的量比一般人多
Q22) 我阅读的量比一般人少
Q23) 我倾向于阅读同一类别的书籍
Q24) 我倾向于阅读多种类别的书籍
Q25) 当我看到某些黑色字母（e,n,a,r）时，我会在视觉上感知到颜色
Q26) 当我看到某些黑色字母（e,n,a,r）时，我会在脑海中体验到颜色（即在心像中）
Q27) 当我想到某些字母（e,n,a,r）时，我会在脑海中体验到颜色（即在心像中）
Q28) 当我想到某些字母（e,n,a,r）时，我会在视觉上看到颜色
Q29) 每当我看到或想到字母时，我都不会产生任何颜色体验
Q30) 请选择以下最能描述您体验的一项（A 至 E）…
(A) 当我看到某些黑色字母（e,n,a,r）时，我会在视觉上感知到颜色
(B) 当我看到某些黑色字母（e,n,a,r）时，我会在脑海中体验到颜色（即在心像中）
(C) 当我想到某些字母（e,n,a,r）时，我会在脑海中体验到颜色（即在心像中）
(D) 当我想到某些字母（e,n,a,r）时，我会在视觉上看到颜色
(E) 每当我看到或想到字母时，我都不会产生任何颜色体验

开放性问题：自从开始阅读这本书（或这些书）以来，你是否注意到自己的行为或体验有任何变化？

披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

我们感谢 Nick Daems 编写了 Visual Basic Word 宏。我们谨向出版商 Nijgh 和 van Ditmar（荷兰阿姆斯特丹）致谢，感谢他们为我们的研究方案提供了荷兰语材料。我们还要感谢所有参与者。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Achieva 3T MRI 扫描仪Philips信息网站：http://www.healthcare.philips.com/main/products/mri/systems/achievaTX
PresentationNeurobehavioral Systems用于开展心理实验的软件：www.neurobs.com

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