认识未知:运动反应的执行反映了在识别过程中积极证据的存在
《Acta Psychologica》:Recognizing the unknown: Motor-response execution reflects the availability of positive evidence during recognition
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时间:2025年12月18日
来源:Acta Psychologica 2.7
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该研究通过视觉词素决策任务,探讨了词素相似性与运动执行时间的关系,发现前额叶时间随词素相似性梯度变化,而运动时间则取决于是否有积极证据支持,验证了决策动态在运动执行阶段的分化。
本研究旨在探讨记忆基础识别过程中,正面证据的存在与否如何影响决策的动态变化。研究者通过设计视觉词汇判断任务,结合运动时间(MT)与前运动时间(PMT)的分离测量,揭示了识别决策中不同阶段的调控机制存在本质差异。
实验采用多层级刺激材料,构建从高频率词( HF )到非法字母字符串( STR )的连续梯度。刺激材料经过严格筛选,确保在词频、旧词20距离(OLD20)和双词频率等关键参数上形成显著梯度。通过脑电信号(EMG)记录技术,将反应时间精确解分为PMT(刺激呈现到运动 onset)和MT(运动 onset到按键完成)两个独立阶段,实现了对决策动态的精细化分析。
在PMT维度,研究发现了与词义相似度高度相关的决策加速效应。高频词(平均PMT 580.95ms)与非法字母字符串(平均PMT 111.40ms)显著快于低频词(平均PMT 692.41ms),而伪词(平均PMT 591.18ms)与低频词呈现混合模式。这种差异在相似性分析(RSA)中得到验证,PMT与词义相似度(OLD20和双词频率综合指标)的Spearman相关系数达0.27(p<0.001),表明前运动阶段主要受词汇相似度的驱动。
运动阶段(MT)的分析揭示了完全不同的调控机制。高频词、低频词和非法字符串的MT值(111.40-111.72ms)显著快于伪词(133.29ms)和替换伪词(136.11ms),且三组合法刺激的MT值无显著差异(p>0.05)。这种模式表明,当存在明确的词汇证据(如高频词、非法字符串)时,运动执行阶段主要受决策完成度影响;而当缺乏正面证据(伪词和替换伪词)时,运动执行时间显著延长,可能涉及额外的验证机制。
错误分析显示,高频词和非法字符串的错误纠正率最高(平均达98.7%),而伪词的错误纠正率仅为89.3%(p<0.001)。特别值得注意的是,替换伪词(S-PW)的错误激活比例(4.66%)显著高于普通伪词(3.09%),但两者的MT值无差异,说明运动阶段的延迟并非单纯由错误纠正次数决定,而是与证据积累的质性特征相关。
该研究发现对传统词汇判断模型提出了重要挑战。经典模型假设存在单一决策变量驱动反应时间,而本研究通过分离PMT和MT,揭示了决策过程的层级化特征:
1. 前运动阶段(PMT)反映词汇相似度的决策加速机制,符合激活扩散理论中全局激活的时序特征。
2. 运动阶段(MT)体现决策完成度的执行调控,其差异主要由证据存在的质性特征决定,而非单纯词汇相似度梯度。
研究创新性地引入非法字母字符串作为极端对照组,发现其PMT与高频词相当(p>0.05),但MT与高频词无差异,这表明非法字符串的快速决策可能源于明确的非词汇证据(如违反正字法规则),而非词汇相似度。
在理论解释层面,研究提出了"证据驱动双路径模型":
- 路径1(高频词/非法字符串):快速决策模式,PMT与词汇相似度负相关,MT由证据明确性决定。
- 路径2(伪词/替换伪词):慢速验证模式,PMT与词汇相似度正相关,MT受证据不明确性影响。
该模型解释了为何替换伪词(S-PW)虽然词汇相似度较高(OLD20=4.12),但其MT仍与普通伪词(PW)相当。这表明在缺乏明确词汇证据时,决策系统可能启动默认的运动执行时序,而非单纯依赖词汇相似度梯度。
研究还通过反应激活分析(CIAF)揭示了错误修正的时序特征:伪词和替换伪词在早期响应阶段(前2%最快反应)的错误激活比例高达37.2%,但仅有12.5%的错误能被成功纠正,这与高频词的错误纠正率(98.7%)形成鲜明对比。
该发现对认知神经科学具有重要启示:
1. 决策执行阶段(MT)存在明显的证据敏感性阈值,当积累到临界量时(如非法字符串的正字法违反),决策速度与词汇相似度无关。
2. 前运动阶段的词汇相似度效应可能源于语义网络的激活扩散过程,而运动阶段的延迟则与运动计划的重构相关。
实验方法设计具有创新性,通过双手交替响应设计,有效控制了运动计划固着性的干扰。EMG信号的双通道记录(主响应手与非响应手)不仅捕捉到真实的运动 onset,还能检测到错误激活的肌肉微动作(partial errors),这对研究决策过程中的实时纠错机制具有重要价值。
研究局限性及未来方向:
1. 样本量(N=41)在心理学实验中属于中等规模,可能影响效应量的稳定性。
2. 未采用眼动追踪技术,难以精确定位决策阶段的空间神经表征。
3. 未涉及多模态刺激(如语音+视觉),未来可探索跨模态决策机制。
4. 研究主要基于意大利语数据,跨语言验证仍需后续研究。
该研究为认知决策的双路径理论提供了实证支持,揭示了运动执行阶段如何受证据质量的质性影响,而非单纯的数量差异。这种理论突破对人工智能中的决策优化系统开发具有重要参考价值,特别是在多模态证据整合和实时纠错机制设计方面。
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