使用 Stroop 任务检查双语语言控制

Summary

此双语 Stroop 任务仅使用第一语言 （L1） 中的块中呈现的一致、不协调和中性刺激，仅使用第二语言 （L2）以及 L1 和 L2 的组合。此任务允许检查 L1 和 L2 中的语言处理和认知控制。

Abstract

斯特罗普任务的许多变化已经用于心理学，语言学和神经科学等领域，以检查有关阅读的自动性，语言处理和认知控制等问题，等等。在观察双语个体时，此任务可用于获取双语第一语言 （L1） 和第二语言 （L2） 的语言干扰和控制的度量，以及测试双语优势假说。Stroop 任务向参与者提供以一致颜色书写的颜色术语（例如，用红色字体书写的红色字）、不协调的颜色（例如，以绿色字体书写的红色一词），以及用于控制的非颜色术语（例如，在任何一个字体中呈现的 TREE 一词）颜色），并使用反应时间从不同的条件来评估干扰和便利程度。在 Stroop 双语任务的秘密版本中（即参与者通过按下按钮而不是大声命名来响应），L1 和 L2 中的刺激通常以单独的块形式呈现。虽然这允许对每种语言的处理和认知控制进行简单而有效的评估，但它未能捕获双语青年成人群体中在处理和控制方面的任何潜在差异。本任务将单语言块与新颖的混合语言块相结合，增加了任务的难度，从而适合测试年轻人的认知控制。介绍了单语言块与混合语言块中性能差异的代表性结果，并讨论了混合语言块的优点。

Introduction

斯特罗普任务，以它的创造者约翰·里德利·斯特罗普的名字命名，在文学领域享有80多年的流行^。这个简单的任务已经用于数百项研究，不同的变体被创建来研究不同的人群和心理学、语言学和神经科学等领域的研究问题。特别是，它允许研究人员检查语言过程，如书面单词阅读²的自动性，以及相关的认知控制过程。后者也称为"执行控制"，包括一系列过程，包括但不限于抑制（即抑制干扰）、注意力、冲突监测和解决、选择和任务切换。具体到双语者，这项任务非常适用于获得双语第一语言（L1）和第二语言（L2）的语言干扰和控制措施，以及测试双语优势假说^3，这是目前一个相当大的争论话题。⁴

在最初的任务中，红色、绿色、蓝色、棕色和紫色三种实验都进行了应用。在第一个实验中，参与者大声朗读用不协调颜色打印的颜色单词列表（例如，用蓝色墨水打印的紫色单词;正确答案"紫色"）和用黑色墨水打印的相同列表。在第二个实验中，参与者大声说出列表中单词的颜色（例如，用蓝色墨水打印的紫色单词;正确答案为"蓝色"），并将相同的颜色简单地命名为彩色方块。最后，第三个实验检查了这些任务的实践是否会影响结果，在所有情况下，这些结果都是读取或命名给定列表中的项目所需的时间。

结果显示，阅读文字和颜色命名之间存在一种有趣的不对称：不同颜色和黑色阅读单词之间的差异为2.3秒（或阅读颜色单词所需的时间增加5.6%），而命名书写不协调颜色单词的颜色和命名正方形颜色之间的差异为47.0秒，或单词¹的命名时间显著增加了74.3%。换句话说，颜色不会干扰单词阅读，但阅读会强烈地干扰颜色命名。在存在冲突书面文字的情况下，颜色命名时间的延长被称为"斯特罗普效应"，虽然实践可以减小其大小，但无法完全消除干扰。

提出了不同的理论来解释斯特罗普效应，在50年斯特罗普文学的广泛回顾中，MacLeod⁵描述了两个比较主要的理论：1）处理的相对速度和2）选择性的关注。在前者中，单词的读取速度比命名颜色快，相对处理时间的差异会导致 Stroop 效果。在后者中，受控的、资源密集型的色彩命名过程与自动读取过程同时发生;不同词和颜色信息之间的直接竞争是干扰源和斯特罗普效应^2。选择性关注理论是目前比较被接受的观点^{6，7，8，9。}

解决词色竞争是一个认知上要求很高的过程，需要抑制分散注意力的信息，同时将注意力转向任务的目标。为了正确命名颜色，必须抑制自动处理的书写字的干扰，同时必须注意较少实践的，因此控制颜色命名任务。因此，斯特罗普任务不仅成为抑制的量度，而且成为注意力的衡量标准，并且通过各种操作，它允许对不同级别的认知控制进行¹⁰的检验。通常，Stroop 干扰的减小被认为是更好的抑制和注意力资源分配的指示。对斯特罗普任务的全面理论审查超出了本文件的范围，但可从以前的著作^2、5中查阅。虽然Stroop任务存在非语言版本（例如，数字11，oculomotor12，空间^13），但目前的工作对语言认知控制感兴趣，因此，讨论的其余部分将集中在任务的原始语言版本上。

原来的斯特罗普任务自1935年以来经历了各种修改， 现在常用的任务包括一个一致的条件，其中颜色字以它的名字（蓝色墨水显示的"蓝色"字;正确答案，"蓝色"）显示，以及一个控制条件，该条件可以由颜色形状组成，如原始任务、星号 （*）、一行符号（如 X、%'s 或 _''s，或高频、非颜色相关单词（例如 DOG）。这些添加允许 Stroop 任务检查促进效果。便利效果是由从书面文字和视觉颜色在一致条件下的信息的收敛带来的，从而加快了命名时间^7（尽管有关便利效果的可靠性问题，请参阅 MacLeod^5）。除了 Stroop 干扰效果外，它们还可用于使用控制项获取基线读取时间或颜色命名时间度量。便利和干扰被定义为一致性和控制之间的响应时间差异，以及不一致试验和控制试验之间的差异，尽管 Stroop 效应有时可以计算为一致和不一致试验之间的差异，如原始任务⁶中。在任务中，一致、不一致和中性条件可以呈现在单个块中（所有一致、所有不一致或所有中性试验）或由所有三个条件组成的单个块中，并且以各种语言呈现。

在双语 Stroop 任务中，可能会显示双语第一语言 （L1） 或第二种语言 （L2） 或两者的颜色术语，并且可能会指示参与者用两种语言中的任意一种语言命名颜色。这种类型的任务允许研究人员检查语言内干扰（通过在 L2 中让参与者命名 L1 和 L2 单词）和语言间干扰（在 L2 中命名 L1 单词，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。例如，语言间干扰可以告诉我们关于词法表示和语言之间在心理词典中连接的强度，这种干扰通常比语言内干扰小^14。

Stroop任务的双语改编使用了多种语言对，包括中英文15、16、日文英语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、荷兰语-英语^7。正如一些人已经注意到^的15，因素，如这些语言的拼字，可以影响语言内和语言之间的干扰的程度。尽管如此，尽管在幅度上存在差异，但斯特罗普效应始终显而易见。

需要注意的是，许多同时包含两种语言的研究^需要明名，这很容易受到词汇访问效果²³的影响。在需要按下按钮的任务中，L1 和 L2 通常分别显示^24，并且仅包含三种或四种颜色^6、8。然而，这样的演示可能使任务过于简单，对于认知控制能力达到顶峰的年轻人^{来说，并且}会导致所有参与者在天花板上表演。因此，用少量可能的反应进行单一语言的介绍可能不足以引起年轻成人双语小组之间的任何可能差异。因此，当前协议试图通过增加颜色术语的数量并将 L1 和 L2 项混合到单个块中来增加任务挑战，从而不仅检查阅读的自动性、注意力和认知控制过程，而且还创建一个适合测试年轻成人群体中双语认知控制的任务。

在这项双语任务中，用英文和法文选择了刺激。图 1中使用的刺激的一个示例。但是，可以使用任意两种语言。因此，下面的协议将只使用语言 A （La） 和语言 B （Lb） 来描述每种语言中的刺激。有关实验协议的全部细节，请参阅我们以前的工作^26，27。

Protocol

本文介绍的所有方法和程序均已获得渥太华大学研究伦理委员会的批准。

图1：斯特罗普任务样本刺激。显示了当前实验中使用的颜色和非颜色术语以及背景颜色。对于不协调和中性刺激，将显示示例颜色词刺激。在实验中，任何单词都可以在六种颜色中的任何一种。请点击此处查看此图的较大版本。

1. 为双语部队任务准备刺激

注： Stroop 任务可以在许多用于演示行为实验的商用软件包中编程（参见材料表）

1. 通过编程六个以大写字母书写的 60 倍新罗马字体的颜色术语，在语言 a （La） 中创建一致项，其书写字和字体颜色与之匹配。例如，以绿色字体显示"绿色"一词，以红色字体显示"红色"一词。
2. 在 La 中创建不协调项，编程大小为 60 倍的新罗马字体用大写字母书写的六个颜色术语，其字和字体颜色不匹配。例如，以红色字体显示"绿色"一词，以绿色字体显示"红色"一词。
3. 通过编程六个非彩色和非颜色相关术语，在 La 中创建中性项目，这些术语以大小 60 倍的新罗马字体大写。使用单词代替符号，以得出此基于读取的任务的基线读取速度。
   1. 在前两个步骤中使用的每个颜色中显示每个单词。例如，以绿色和红色字体显示 BOOK 一词。
4. 重复上述三个步骤，在语言 b （Lb） 中创建项。确保您不使用两种语言中相同的颜色术语（例如，分别使用英语和法语中的"BLUE"和"BLEU一词。
   注：在目前的实验中，La是英语，使用的颜色术语是红色、黄色、绿色、黑色、银色和白色。Lb 是法语，使用的颜色术语是 ROUGE、JAUNE、VERT、NOIR、ARGENT 和 BLANC。

2. 创建两个单语言块

1. 创建一个 La 块，其中包含 25 个一致性、25 个不协调项和 25 个中性项目，该块中共有 75 个项目。在块的开头包含五个中性练习项。
2. 对实验进行编程，以在随机混合试验中呈现所有项目，如图2所示。

图 2：斯特罗普任务过程。显示不协调的试验。试验从 250 毫秒固定十字开始，当参与者按下响应按钮或通过 4，000 毫秒时结束。请点击此处查看此图的较大版本。

3. 在 Lb 中重复前两个步骤，使用 25 个一致性、25 个不协调项和 25 个中性项，在块中总共执行 75 个项目。
4. 包括两个块之间的自点时中断，以及下面第 3 部分中描述的混合语言块演示前的自点时中断。

3. 创建一个混合语言块

1. 创建一个块，其中包括 25 个一致性、25 个不协调项和 25 个"中性"项目，以及 25 个一致性、25 个不协调项和 25 个空位项目，在块中总共包含 150 个项目。在块的开头包含五个中性练习项。
2. 对实验进行编程，以在随机混合试验中呈现所有项目，如图2所示。

4. 测试参与者

1. 测试参与者在声音衰减的测试室或展位。学员应舒适地坐在电脑屏幕前，屏幕前有一个按钮框或键盘。
2. 向学员解释，他们将在前面的屏幕上看到不同颜色的单词，他们的任务是按下与他们看到的文本颜色相匹配的按钮。强调他们应该尽可能快速准确地回答，但如果他们犯了错误，这是可以的。让学员有时间提问。
3. 一旦参与者对任务感到舒适，离开测试室/展位，让他们开始实验。实验大约需要 8 分钟才能完成。
4. 在实验结束时，感谢学员们的时间，并汇报他们的任务和目的。

Representative Results

包括单一语言块和混合语言块的一个好处是，可以确认每一种参与者的语言的预期结果（促进和抑制效果）。然后，将有可能解释混合语言块的发现。下文介绍的结果来自一项调查英法双语者的研究。我们的主要研究问题之一侧重于学习第二语言的年龄（习得年龄或 AoA）如何影响语言和一般认知处理。因此，在这里，我们使用我们之前考察过的 AoA 组来说明目的，以展示基于 AoA 的双语的不同好处。这些数据包括一组从出生起就获得英语和法语的同时双语者，以及一组早期双语者，他们习得英语作为第一语言，然后在早期沉浸式学校课程中沉浸于法语作为第二语言。这些参与者在7岁之前接触过法语并沉浸于法语中。参加者都报告说，目前每天使用英文和法文，各小组在熟练程度衡量方面没有显著差异。

进行的第一项分析是检查每个参与者群体是否在单一语言区块中每种语言中表现出预期的促进和抑制效果。如下图 3所示，每个参与者组都显示了促进和抑制作用。然而，只使用单一语言块，没有理由声称"同时"和"早期双语"之间存在任何差异。因此，这两种不同类型的双语者通常被分组进行分析，这可能是部分原因，一些发现没有认知控制差异的双语和单语。

图 3：来自单语言块的结果。每个参与者群体都看到了一致性（促进和抑制）的主要影响。不同组之间没有显著差异。请点击此处查看此图的较大版本。

然而，当我们在混合语言块（图4）中观察相同的效果时，每个语言组都显示出不同的促进和抑制效果。一旦任务更具挑战性，群体间差异开始出现。发现了不同的促进和抑制效应模式，我们再也不能支持在同时和早期双语参与者群体中崩溃的论点。混合语言块可能会导致语言切换效应，这可能导致某些参与者的认知成本。有趣的是，这可能让我们也能够专门研究La和Lb之间的转换成本。然而，对此的讨论超出了本文件的范围。

图 4：混合语言块的结果。同时双语对英语试验表现出显著的抑制作用，而早期双语者对英语试验表现出很强的促进作用，对法语试验有很强的抑制作用。请点击此处查看此图的较大版本。

Discussion

这里介绍的实验设计描述了对传统斯特罗普任务的一个转折。这种扭曲的主要目标是增加任务的复杂性，使由于年龄而处于性能巅峰的各组之间可能出现差异。从本质上讲，为了使任务更具挑战性，以便能够区分组，我们在传统的 Stroop 任务中添加了一个混合语言块，该任务通常一次只从一种语言收集试验数据。要使这种变种发挥作用，研究人员必须确保关键刺激不包括共性项目，并且控制词不会引起特定颜色（例如，不要使用"草"，因为与绿色有关）。当前任务中尚未解决的另一个问题是，语言模式²⁸的任何影响是否发挥作用。我们目前没有对照实验者对参与者使用的语言进行控制：所有参与者都用英语进行测试，这不一定是所有参与者的主要语言。因此，控制语言模式可能是未来研究的重要补充。此外，与语言斯特罗普任务的所有变体类似，认知控制是通过视觉呈现的语言进行测试的。因此，如果该任务用于测试双语认知控制能力，则很可能还需要使用非语言性认知控制任务。控制语言模式和测试非语言认知可以提供额外的比较，显示双语带来的更现实的认知益处模式。

结果显示，当我们在只需要一种语言的任务中测试参与者时，促进一致试验和抑制不协调试验的预期结果是显而易见的（见图3）。同声双语者与早期双语者之间没有差异。此结果与其他 Stroop 任务中发现的数据一致，这些任务一次测试一种语言⁸。但是，请务必注意，当在本实验中给出混合语言任务时，这些跨组相似性不再可见。对于参与者来说，此任务可能更加困难，这种增加的难度导致行为数据中出现差异。事实上，在另一项在非Stroop冲突解决任务中同时使用单一和混合语言条件的研究中，发现了不同条件的差异，在混合语言条件下发现了更大的执行控制功能^29。

正如我们在²⁶日其他地方所说，混合语言Stroop任务中不同的便利和抑制模式表明，即使同时和早期双语参与者都很早就获得了这两种语言，但每种语言可能有不同的基本过程。重要的是，这意味着这些参与者不应该被分组在一起的任务测试他们的语言和更一般的认知技能。此外，虽然在混合语言块中发现的这些差异可能只是由于复杂性增加，但也值得考虑语言上下文的影响。双语者是一个非常异质的群体，他们使用他们的语言的方式非常不同，因此在双语城市（如加拿大渥太华）的英法双语者的表现可能与参与者语言的双语较少的城市（如加拿大多伦多）的英法双语者不同。这些上下文效应（见Green和同事^30，31）需要进一步探讨，并仔细考虑双语参与者过去和现在两种语言的用法。但是，必须指出，在发现的行为差异时，不清楚是什么基础进程导致这些跨组效应。此类研究的未来方向是，通过测量行为数据与大脑数据（例如，与事件相关的大脑电位）同时测量行为数据，探索神经学层面发生的情况。

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Button box	Cedrus		Button box for response; however, any response pad or the computer keyboard can be used to collect responses.
Desktop computer (Windows OS)	Dell		Computer system for delivering stimuli; however, any computer, including laptops, can be used.
Presentation	Neurobehavioural Systems		Software for presenting behavioural experiments; however, the experiment can be programmed using a variety of experimental software.