使用斯特鲁普任务考察双语语言控制

摘要

该双语斯特鲁普任务采用一致、不一致和中性刺激，分别以仅第一语言（L1）、仅第二语言（L2）以及L1与L2结合的方式分组呈现。此任务可用于考察在L1和L2中的语言加工与认知控制过程。

摘要

斯特鲁普任务（Stroop task）有多种变体，已被心理学、语言学和神经科学等领域用于研究阅读自动化、语言加工和认知控制等问题。在研究双语个体时，该任务可用于测量双语者的第一语言（L1）和第二语言（L2）中的语言干扰与控制能力，也可用于检验双语优势假说。斯特鲁普任务向参与者呈现颜色词，这些词以一致的颜色书写（例如，单词“RED”用红色字体书写）、不一致的颜色书写（例如，单词“RED”用绿色字体书写），以及用于对照的非颜色词（例如，单词“TREE”以任意颜色呈现），并通过不同条件下的反应时间来评估干扰和促进的程度。在斯特鲁普双语任务的隐蔽版本中（即参与者通过按键而非口头命名来反应），L1和L2的刺激通常在不同的任务区块中分别呈现。这种方法虽然能够简单而有效地评估每种语言中的加工和认知控制，但无法捕捉双语青年群体内部在加工和控制方面可能存在的差异。本任务将单语言区块与一种新颖的混合语言区块相结合，以提高任务难度，从而更适用于测试青年人的认知控制能力。文中展示了单语言区块与混合语言区块表现差异的代表性结果，并讨论了混合语言区块的优势。

引言

斯特鲁普任务（Stroop task）以其创造者约翰·里德利·斯特鲁普（John Ridley Stroop）命名，在学术文献中已有超过80年的广泛应用¹。这一简单的任务已被用于数百项研究中，研究者设计了多种变体，以考察心理学、语言学和神经科学等领域中不同人群和研究问题。特别是，该任务使研究者能够探究书面词汇阅读的自动化等语言加工过程²，以及相关的认知控制过程。后者也被称为"执行控制"，涵盖一系列过程，包括但不限于抑制（即干扰抑制）、注意、冲突监测与解决、选择以及任务转换。针对双语者的研究中，该任务特别适用于测量双语者第一语言（L1）和第二语言（L2）中的语言干扰与控制能力，也可用于检验当前存在广泛争议的双语优势假说³⁴。

在原始任务中，红色、绿色、蓝色、棕色和紫色在三个实验中被使用。在第一个实验中，参与者大声朗读一系列以不一致颜色印刷的颜色词列表（例如，单词 PURPLE 以蓝色墨水印刷；正确答案为"purple"），以及同一列表以黑色墨水印刷的版本。在第二个实验中，参与者需大声说出列表中每个词的颜色（例如，单词 PURPLE 以蓝色墨水印刷；正确答案为"blue"），同时还需命名仅以彩色方块形式呈现的相同颜色。最后，第三个实验考察了这些任务的练习是否会影响结果，结果均以完成阅读或命名给定列表中所有项目所需的时间来衡量。

结果揭示了词阅读与颜色命名之间存在一种有趣的不对称性：以不同颜色和黑色阅读词语所需时间的差异仅为2.3秒，无统计学显著性（即阅读颜色词所需时间仅增加5.6%）；而命名不一致颜色词所呈现的颜色与命名色块颜色之间的差异则达到47.0秒，即颜色命名时间显著增加了74.3%¹。换句话说，颜色对词语阅读几乎没有干扰，但词语阅读却显著干扰了颜色命名。这种在存在冲突文字的情况下颜色命名时间延长的现象被称为Stroop效应；尽管通过练习可减小其程度，但这种干扰无法完全消除。

针对斯特鲁普效应，已有多种理论被提出。在对长达50年的斯特鲁普文献进行广泛综述时，MacLeod⁵描述了其中两种占主导地位的理论：1）加工速度差异理论，以及2）选择性注意理论。根据前一种理论，词语的阅读速度比颜色的命名速度更快，这种加工时间上的相对差异导致了斯特鲁普效应。而后一种理论认为，颜色命名这一受控的、资源消耗较大的过程与阅读这一自动化过程是平行发生的；相互冲突的词语信息与颜色信息之间的直接竞争，是产生干扰和斯特鲁普效应的来源²。目前，选择性注意理论得到了更广泛的认可^6,7,8,9。

解决文字与颜色之间的竞争是一个认知要求较高的过程，需要在抑制干扰信息的同时，将注意力转向任务目标。为了正确说出颜色名称，必须抑制由自动加工的文字信息所产生的干扰，同时将注意力转向练习较少、因而需要主动控制的颜色命名任务。因此，斯特鲁普任务不仅可用来测量抑制能力，也可用于评估注意力；通过各种实验操控，该任务还能帮助研究不同层次的认知控制¹⁰。通常，斯特鲁普干扰效应的减弱被认为反映了更优的抑制能力及注意力资源分配。本文不拟对斯特鲁普任务进行完整的理论综述，相关内容可参见以往研究^2,5。尽管斯特鲁普任务存在非语言版本（如数值¹¹、眼动¹²、空间¹³等），但本研究关注的是语言相关的认知控制，因此后续讨论将集中于该任务的原始语言版本。

自1935年以来，原始的斯特鲁普任务经历了多种修改，目前常用的任务包括一个一致条件，即颜色词以其所命名的颜色呈现（例如，单词“BLUE”以蓝色墨水呈现；正确答案为"blue"），以及一个控制条件，该条件可由原始任务中的彩色图形、星号（***）、一排符号（如X、%或#）或高频的、与颜色无关的词语（例如DOG）组成。这些补充设计使得斯特鲁普任务能够检验促进效应。促进效应源于一致条件下书面文字信息与视觉颜色信息的汇合，从而加快颜色命名速度⁷（尽管参见MacLeod⁵关于促进效应可靠性的讨论）。此外，控制项目还可用于获取基线阅读时间或颜色命名时间的测量值，以及斯特鲁普干扰效应。促进效应和干扰效应通常分别定义为一致条件与控制条件之间的反应时差异，以及不一致条件与控制条件之间的反应时差异；但有时斯特鲁普效应也可按原始任务中的方式，计算为一致与不一致试验之间的反应时差异⁶。在该任务中，一致、不一致和中性条件可以分别呈现在独立的试验组块中（全部为一致、全部为不一致或全部为中性试验），也可以混合呈现在包含三种条件的单一组块中，并可用于多种语言环境。

在双语Stroop任务中，可以呈现双语者的第一语言（L1）或第二语言（L2）中的颜色词汇，或同时呈现两种语言的词汇，参与者可能被要求使用其两种语言中的一种来命名颜色。这类任务使研究人员能够考察语言内部干扰（要求参与者用L1命名L1词汇，用L2命名L2词汇）以及语言间干扰（用L2命名L1词汇，反之亦然），从而更深入地了解双语者如何处理和管理其语言系统。例如，语言间干扰可以揭示心理词典中词汇表征以及语言间连接强度的信息，而这种干扰通常小于语言内部干扰¹⁴。

斯特鲁普任务的双语改编已采用多种语言组合，包括中文-英语^15,16、日语-英语^15,17,18、西班牙语-英语^15,19,20、法语-阿拉伯语²¹、阿拉伯语-希伯来语²²、英语-希腊语¹⁴、英语-德语¹⁴以及荷兰语-英语⁷。正如一些研究者所指出的¹⁵，这些语言的正字法等因素可能影响语言内和语言间干扰效应的强度。然而，尽管干扰强度存在差异，斯特鲁普效应始终显著存在。

需要注意的是，许多同时包含两种语言的研究²⁰要求进行明确的命名任务，而这种任务容易受到词汇通达效应的影响²³。在需要按键反应的任务中，通常将第一语言（L1）和第二语言（L2）分开呈现²⁴，且仅包含三到四种颜色^6,8。然而，这种呈现方式可能使任务对于认知控制能力处于巅峰状态的年轻成年人而言过于简单²⁵，导致所有参与者的表现均达到上限。因此，采用单一语言呈现且可能反应数量较少的任务设计，可能不足以揭示年轻成年双语者不同组别之间可能存在的任何差异。为此，本实验方案旨在通过增加颜色词汇的数量，并在同一任务组块中混合呈现第一语言（L1）和第二语言（L2）项目，以提高任务难度；这不仅有助于考察阅读自动化、注意力和认知控制过程，同时也构建了一种适用于评估年轻成年人群双语认知控制能力的任务范式。

在此双语任务中，刺激材料选用英语和法语。所用刺激材料的一个示例如图1所示。然而，任何两种语言均可使用。因此，以下方案将仅使用语言A（La）和语言B（Lb）来描述每种语言的刺激材料。有关实验方案的完整细节，请参见我们之前的工作^26,27。

方案

本文所述所有方法和操作均已获得渥太华大学研究伦理委员会的批准。

图 1：Stroop 任务示例刺激材料。 本实验中使用的颜色词与非颜色词以及背景颜色如图所示。对于不一致和中性刺激，图中展示了示例的颜色-词刺激。在实验中，任意词语均可呈现为六种颜色中的任何一种。 请点击此处查看该图的放大版本。

1. 准备双语 Stroop 任务的刺激材料

注意：Stroop 任务可在多种市售的行为实验呈现软件包中进行编程（参见材料表）

1. 通过编程生成语言 a（La）中的匹配项目，使用 60 号 Times New Roman 字体的大写字母书写六个颜色词，使所写的词语与其字体颜色一致。例如，将单词 GREEN 以绿色字体呈现，单词 RED 以红色字体呈现。
2. 通过编程生成语言 a（La）中的不匹配项目，使用 60 号 Times New Roman 字体的大写字母书写六个颜色词，使所写的词语与其字体颜色不一致。例如，将单词 GREEN 以红色字体呈现，单词 RED 以绿色字体呈现。
3. 通过编程生成语言 a（La）中的中性项目，使用 60 号 Times New Roman 字体的大写字母书写六个非颜色且不与颜色相关的词语。使用词语而非符号，以便为该基于阅读的任务获取基线阅读速度。
   1. 将每个词语以前述两个步骤中使用的所有颜色分别呈现。例如，将单词 BOOK 分别以绿色和红色字体呈现。
4. 重复前述三个步骤，生成语言 b（Lb）中的项目。确保在两种语言中不使用互为同源词的颜色词（例如，英语中的 BLUE 与法语中的 BLEU）。
   注意：在本实验中，La 为英语，所使用的颜色词为 RED、YELLOW、GREEN、BLACK、SILVER 和 WHITE；Lb 为法语，所使用的颜色词为 ROUGE、JAUNE、VERT、NOIR、ARGENT 和 BLANC。

2. 创建两个单语言文本块

1. 创建一个La组块，其中包含25个一致试次、25个不一致试次和25个中性试次，共75个试次。在该组块开始处加入五个中性练习试次。
2. 编程使实验以随机混合的方式呈现所有试次，如图2所示。

图 2：Stroop 任务流程。 显示为一个不一致试次。每个试次以持续 250 ms 的注视十字开始，并在参与者按下反应按钮或 4,000 ms 时间结束时终止。 请点击此处查看该图的放大版本。

3. 在 Lb 中对 25 个一致试次、25 个不一致试次和 25 个中性试次重复前两个步骤，共计 75 个试次组成该区组。
4. 在两个区组之间以及下文第 3 部分所述的混合语言区组呈现之前，各安排一次由受试者自行控制时长的休息。

3. 创建一个混合语言区块

1. 创建一个包含 25 个 La 语言的匹配项、25 个 La 语言的不匹配项和 25 个 La 语言的中性项，以及 25 个 Lb 语言的匹配项、25 个 Lb 语言的不匹配项和 25 个 Lb 语言的中性项的组块，共计 150 个试验项。在该组块开始处加入五个中性练习项。
2. 编程使实验以随机混合的方式呈现所有试验项，如图 2所示。

4. 测试参与者

1. 在隔音的测试房间或测试隔间内对受试者进行测试。受试者应舒适地坐在计算机屏幕前，面前放置按钮盒或键盘。
2. 向受试者说明，他们将在屏幕前方看到不同颜色的词语，其任务是按下与所见文字颜色相对应的按钮。强调他们应尽可能快速且准确地作答，即使出错也无妨。留出时间让受试者提问。
3. 当受试者熟悉任务后，离开测试房间/隔间，允许其开始实验。实验完成时间约为 8 分钟。
4. 实验结束后，感谢受试者付出的时间，并向其说明任务内容及实验目的。

结果

同时包含单语言任务模块和双语言混合任务模块的一个优势在于，可以分别确认每位参与者在其两种语言中的预期结果（促进效应和抑制效应），从而能够对混合语言模块的结果进行解释。以下展示的结果来自一项针对英-法双语者的研究。我们的主要研究问题之一是探讨第二语言的学习年龄（即习得年龄，AoA）如何影响语言及一般认知加工过程。因此，本文以我们先前研究过的AoA分组为例，说明基于不同习得年龄的双语优势差异。这些数据包括一组同时性双语者，他们在出生时即同时习得英语和法语；另一组为早期双语者，他们以英语作为第一语言，随后在早期沉浸式学校项目中将法语作为第二语言进行学习，并在7岁之前开始接触并沉浸于法语环境。所有参与者均报告目前在日常生活中同时使用英语和法语，且两组在语言熟练度测量上无显著差异。

首先进行的分析是检验每个参与者群体在单语言任务模块中，其每种语言是否表现出预期的促进和抑制效应。如下方图3所示，每个参与者群体均表现出促进效应和抑制效应。然而，仅使用单语言任务模块的数据时，没有理由认为同时双语者和早期双语者之间存在任何差异。因此，在分析...

讨论

本文介绍的实验设计对传统的斯特鲁普任务进行了改进。这种改进的主要目的是在任务中增加一定复杂性，从而可能揭示由于年龄原因正处于表现巅峰期的不同群体之间的差异。本质上，为了使任务更具挑战性，以便能够区分不同群体，我们在传统斯特鲁普任务的基础上增加了一个混合语言任务模块，而传统任务通常仅在单个语言条件下逐次收集数据。为确保该变式有效，研究人员必须确保关键刺激不包含同源词，且控制词不会引发特定颜色联想（例如，由于“grass”与绿色相关联，因此不应使用"grass"）。当前任务尚未解决的另一个问题是语言使用模式²⁸是否会产生影响。目前我们未控制实验者与参与者交流时所使用的语言：所有参与者均以英语接受测试，而英语并不一定是所有参与者的主导语言。因此，在未来的研究中，控制语言使用模式可能是一项重要的补充。此外，与所有语言斯特鲁普任务变式类似，该任务通过视觉呈现的语言来测试认知控制能力。因此，若使用该任务来评估双语者的认知控制能力，则可能还需同时采用非语言性的认知控制任务进行测试。控制语言使用模式并结合非语言性认知测试，可能提供更全面的比较，从而揭示双语经验所带来的更真实的认知优势模式。...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
反应盒	Cedrus		用于记录被试反应的反应盒；但也可使用其他任何反应装置或计算机键盘来收集反应数据。
台式计算机（Windows 操作系统）	Dell		用于呈现刺激的计算机系统；但任何计算机（包括笔记本电脑）均可使用。
Presentation	Neurobehavioural Systems		用于呈现行为实验的软件；但该实验也可使用多种其他实验软件进行编程实现。