Полушарная асимметрия при различных способах предъявления стимулов в задаче Струпа

ПСИХОНЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ И НЕЙРОИММУНОЛОГИЯ

УДК 612.821:612

Н.В. Вольф, М.А. Онищенко, А.О. Брызгалов, О.М. Разумникова

ПОЛУШАРНАЯ АСИММЕТРИЯ ПРИ РАЗНЫХ СПОСОБАХ ПРЕДЪЯВЛЕНИЯ СТИМУЛОВ В ЗАДАЧЕ СТРУПА

ГУ НИИ физиологии СО РАМН, Новосибирск

Исследовано влияние методических различий в предъявлении конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов на эффект конгруэнтности в сериях с пространственным объединением и пространственным разнесением цветовой и словесной составляющих стимула в латерализованной версии задачи Струпа. В эксперименте 1 конгруэнтные и неконгруэнтные стимулы предъявляли последовательными блоками, в эксперименте 2 — случайно. Начинала каждый эксперимент серия с пространственным объединением составляющих стимула, за которой шла серия с их пространственным разнесением. Показано, что случайное предъявление стимулов способствует большему проявлению эффекта конгруэнтности и выявлению латеральных различий в его выраженности. В этой ситуации также обнаруживаются латеральные особенности взаимодействия процессов селективного и пространственного внимания.

Ключевые слова: задача Струпа, способы предъявления стимулов, латерализация.

Одной из наиболее используемых моделей для изучения селективного внимания является тест Струпа. Эффект замедления идентификации цвета в задаче Струпа появляется в результате конфликта, который происходит из-за расхождения семантического значения слова, обозначающего цвет, с цветом шрифта, которым написано это слово. В многочисленных исследованиях, проводившихся после опубликования оригинальной работы Струпа [1], производились различные модификации теста [2, 3]. Наряду с неконгруэнтными стимулами и цветовыми паттернами стали предъявлять конгруэнтные стимулы (значение слова и цвет, которым оно написано, совпадают). В результате появился дополнительный показатель эффективности селективных процессов, названный эффектом фасилитации. Использование компьютеризированных версий задачи привело к переходу от называния цвета к мануальным реакциям нажатия на клавиши, соответствующие определенным цветам. Компьютеризированные версии позволили также перейти от серийного к случайному предъявлению конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов, что снижает вероятность изменения стратегии выделения сигналов по сравнению с блочным предъявлением. Изучение межполушарных взаимодействий

при осуществлении функции селективного внимания привело к разработке задачи Струпа с пространственным разнесением словесной и цветовой составляющих стимула. Как следует из имеющихся экспериментальных данных и недавно предложенной тектонической теории эффектов Струпа (ЭС) [2, 3, 4], все эти модификации могут влиять на выраженность ЭС, приводить к изменениям параметров обработки как конгруэнтных, так и неконгруэнтных стимулов, то есть перестройке селективных процессов мозга.

Однако сравнительное экспериментальное изучение версий теста с серийным и случайным предъявлением конгруэнтных и неконгруэнтных пространственно объединенных и разнесенных стимулов проводилось лишь в единичных исследованиях [5, 6]. Совершенно не изучены изменения полушарной асимметрии в выраженности ЭС в зависимости от перечисленных условий предъявления стимулов. Очевидно, что такие исследования имеют значение для выявления условий наибольшей выраженности как самих эффектов, так и различий в их латерализации, исследования функции пространственного внимания, а также выяснения возможных причин неоднородности результатов, полученных при изучении полушарной

асимметрии ЭС. Показано как отсутствие асимметрии ЭС [7, 8, 9, 10], так и большая выраженность ЭС в левом полушарии [11, 12, 13, 14].

В задачу настоящего исследования входило сравнение латеральных различий эффектов Струпа при блочном и случайном предъявлениях конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов в вариантах пространственного объединения и разнесения словесной и цветовой составляющих стимула. Учитывая неоднозначность данных о половых различиях в выраженности ЭС [2], эксперименты проведены с учетом фактора пола испытуемых.

Методика

Испытуемые. В экспериментах участвовали 147 (50 мужчин и 97 женщин) студентов высших учебных заведений г. Новосибирска в возрасте от 18 до 22 лет. Все испытуемые были правшами по данным опросника М. Аннет и имели нормальное или скорректированное до нормального зрение. Испытуемые дали информированное согласие на участие в эксперименте. Исследование было одобрено этическим комитетом Института.

Стимулы. В качестве стимулов с пространственным объединением цвета и семантического значения слова использовали обозначающие цвет слова «красный», «желтый» и «зеленый». Слова были написаны шрифтом с цветом, соответствующим смыслу слова (слово «красный» — красным) или несоответствующим, взятым из приведенного выше набора цветов (например, слово «красный» — зеленым). Первый тип стимулов относится к конгруэнтным, второй — к неконгруэнтным.

При пространственном разнесении цветовой и словесной составляющих стимул состоял из цветных крестиков, расположенных над написанным черным шрифтом словом, обозначающим цвет. Количество крестиков соответствовало количеству букв в слове. Расстояние между составляющими стимула по вертикали было 1°. Как и в случае предъявления цветных слов, использовали конгруэнтные и неконгруэнтные стимулы.

Во время тренировочной процедуры в качестве стимулов использовали паттерны из крестиков одного цвета. Количество крестиков соответствовало количеству букв в слове, обозначающем цвет, которым были написаны крестики (красный — ххххххх).

Размеры используемых слов и цветовых паттернов составляли от 3,5° до 4° по горизон-

тали и 0,5° по вертикали.

Стимулы предъявляли справа или слева от расположенной в центре монитора компьютера точки фиксации взгляда. Стимулы были удалены вправо или влево от точки фиксации на 2°. При предъявлении цветных крестиков и слов стимулы были расположены на одной линии с точкой фиксации. При пространственном разнесении составляющих стимула крестики и слово были равноудалены по вертикали от горизонтальной линии, проходящей через центр точки.

Экспериментальные процедуры. Во время эксперимента испытуемые находились в положении сидя, подбородок испытуемых опирался на держатель, расположенный в 60 см от экрана монитора компьютера 1ВМ РС. Испытуемым была дана инструкция фиксировать взгляд в центральной точке на протяжении всего эксперимента. В ходе выполнения задачи Струпа испытуемые должны были как можно быстрее нажимать на заранее определенные клавиши, соответствующие трем цветам: красному желтому и зеленому. Все испытуемые работали правой рукой.

Каждый испытуемый участвовал в эксперименте, состоявшем из тренировочной и двух экспериментальных серий.

Эксперимент начинали с тренировочной серии, в ходе которой в центре экрана с периодичностью 1,5 с на 0,5 с предъявляли точку фиксации. Через 0,35 с после появления точки фиксации, в случайном порядке справа или слева от нее появлялся стимул из цветных крестиков, длительность предъявления — 0,15 с. В правой и левой частях зрительного поля крестики каждого из цветов были предъявлены по 7 раз в случайном порядке (по 21 предъявлению с каждой стороны). Далее следовала экспериментальная серия с предъявлением пространственно объединенных (СПО) стимулов, за ней — серия с предъявлением пространственно разнесенных (СПР) стимулов.

Было проведено два эксперимента, которые различались порядком предъявления конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов.

Эксперимент 1 с последовательным предъявлением в каждой серии двух блоков, один из конгруэнтных, другой — из неконгруэнтных стимулов. В блоке с предъявлением конгруэнтных стимулов каждой серии слово, обозначающее цвет, и цвет шрифта, которым написано слово или крестики (в случае СПР), были идентичны (например, слово «красный», написан-

ное красным шрифтом). В блоке неконгруэнтных стимулов семантическое значение слова, обозначающего цвет, отличалось от цвета шрифта, которым оно было написано (например, слово «красный», написанное желтым или зеленым шрифтом), или от цвета вышераспо-ложенных крестиков.

В каждом блоке стимулы предъявляли в случайном порядке справа или слева от точки фиксации взгляда. Параметры предъявления точки и стимулов и ответные реакции были такими же, как во время тренировки. Последовательность блоков в сериях эксперимента менялась от испытуемого к испытуемому как в группе мужчин, так и женщин, но была одинаковой в первой и второй сериях одного эксперимента.

Эксперимент 2 со случайным предъявлением конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов в каждой серии эксперимента. В отличие от предыдущего эксперимента конгруэнтные и неконгруэнтные стимулы не были сгруппированы, а предъявлялись в каждой серии в случайном порядке справа и слева от точки фиксации взгляда (по 21 конгруэнтному и 21 неконгруэнтному стимулу с каждой стороны).

Анализировали время сенсомоторных реакций на цвет. Для статистической обработки результатов применяли дисперсионный анализ с последующими плановыми сравнениями.

Результаты

Дисперсионный анализ проводили с выделением следующих факторов: пол (мужчины, женщины) х эксперимент (эксперимент 1, 2) х серия (СПО, СПР) х латеральность предъявления (предъявление стимула слева, справа) х конгруэнтность (конгруэнтные, неконгруэнтные стимулы). Выявлена значимость основного фактора конгруэнтности (Б(1, 143) = 21,08, р < 0,0001). Ответ испытуемых был быстрее при предъявлении конгруэнтных (М = 669 мс), чем неконгруэнтных (М = 686 мс) стимулов, что является демонстрацией эффекта Струпа.

Значимым было также взаимодействие факторов эксперимент х конгруэнт-

ность (Б(1,143) = 8,64, р = 0,004), серия х латеральность предъявления

(Б(1,143) = 4,40, р = 0,038), латеральность предъявления х конгруэнтность (Б(1,143) = 39,61, р = 0, <0,001), серия х конгруэнтность (Б(1,143) = 4,94,

р = 0,028), эксперимент х латераль-

ность предъявления х конгруэнтность (Б(1,143) = 37,31, р < 0,001), серия х латеральность предъявления х конгруэнтность (Б(1,143) = 14,04,

р < 0,001), эксперимент х серия х латеральность предъявления х конгруэнтность (Б(1,143) = 13,86, р < 0,001). Далее будет проанализировано только четырехфакторное взаимодействие, так как взаимодействия более низкого уровня в него включены.

Результаты анализа этого взаимодействия представлены на рисунке. Как видно из рисунка, при предъявлении конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов отдельными блоками (А) эффект конгруэнтности, определяемый как разница времени реакции на неконгруэнтные и конгруэнтные стимулы, присутствовал только в случае предъявления пространственно нераз-несенных стимулов. Латеральные различия в выраженности этого эффекта отсутствовали. При предъявлении стимулов в правом полуполе зрения эффект конгруэнтности в эксперименте 1 был меньше, чем в эксперименте 2 (Р = 0,022).

Для эксперимента 2 со случайным предъявлением конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов (Рис. Б) рассматриваемый эффект Струпа отчетливо наблюдался при предъявлении стимулов в правом поле зрения как при пространственном объединении, так и разнесении составляющих стимула. При предъявлении стимулов в левом поле зрения эффект был слабым для пространственно объединенных стимулов, а для пространственно разнесенных — наблюдалась его инверсия, связанная с тем, что конгруэнтные стимулы обрабатывались дольше, чем неконгруэнтные. Наличие латеральных различий в эффекте конгруэнтности подтверждается значимым взаимодействием факторов латеральность предъявления х конгруэнтность для обеих серий эксперимента 2 (для пространственно не разнесенных стимулов (Б(1,143) = 4,49, р = 0,035), для разнесенных (Б(1,143) = 5,48, р = 0,020).

Обсуждение результатов

Проведенное исследование показывает, что выраженность эффекта конгруэнтности зависит от способа предъявления стимулов. Наибольший эффект обнаружен в эксперименте 2, в котором конгруэнтные и неконгруэнтные стимулы предъявляются в случайном порядке. Полученные результаты отличаются от данных работы [6], в которой при случайном предъявлении стимулов эффект конгруэнтности был

А. Эксперимент 1

0,78

0,76

2 0,74

к 0,72

Ш 0,70 0)

I 0,66

и 0,64

0Д1 П""" а 0.04 0,57* 0.46

ид 0,07 о

0,62 0,60

ппз лпз ппз лпз

цвет и слово пространственно объединены разнесены

Б. Эксперимент 2

0,78 0,76

2 0,74

иг°>72'

а

§0,68-

I 0,66 Он 0,64 т 0,62 0,60

°’47 о..

“О.ОБ 'Х<о,оооп

<0,0 до <0,0 30 0,002

0,06 ^^0,000 ' ъ

СУ

ппз лпз ппз лпз

цвет и слово пространственно объединены разнесены

конгруэнтные

неконгруэнтные стимулы

Рис. Изменения времени реакции на цвет конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов в зависимости от их пространственной организации и предъявления блоками (А) или в случайном порядке (Б).

Цифры на рисунке обозначают достоверность различий между соответствующими средними значениями.

ППЗ — правое иоле зрения, ЛПЗ — левое иоле зрения.

менее выраженным, чем при серийном. Можно предположить, что наблюдаемые различия связаны с разной формой ответных реакций: вербальных в приведенной работе и мануальных в нашем исследовании. Расхождение результатов может быть обусловлено и различиями между латерализованным и центральным предъявлением стимулов в сравниваемых исследованиях, так как латерализованное предъявление требует дополнительного переключения внимания между правой и левой половинами поля зрения, а также изменяет вклад полушарий в селективные процессы. Вместе с тем полученные нами результаты согласуются с экспериментальными [15] и предсказаниями тектонической теории ЭС [16], согласно которым изменение баланса между конгруэнтными и неконгруэнтными стимулами в сторону пер-

вых приводит к усилению эффекта фасилита-ции, а в сторону вторых — ослаблению интерференции. В силу несимметричности (меньшей выраженности фасилитации по сравнению с интерференцией) может наблюдаться уменьшение эффекта конгруэнтности при предъявлении конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов блоками.

На фоне увеличения эффекта конгруэнтности при случайном предъявлении конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов в эксперименте 2 отчетливо проявляются и латеральные различия: эффект конгруэнтности больше при адресации стимулов левому полушарию. Такая ла-терализация эффекта совпадает с данными большинства исследований полушарной организации ЭС, в которых отмечены латеральные различия [11, 12, 13, 14]. Следует обратить внимание на тот факт, что в СПР этого эксперимента наблюдается инверсия эффекта Струпа при предъявлении стимулов в левое поле зрения. Показано, что при выполнении задачи Струпа в ситуации, когда цветовая и словесная составляющие стимула разнесены, важное значение приобретают процессы пространственной селекции информации [17], связанные с задними отделами преимущественно правого полушария [18].

При неизменной локализации целевой составляющей стимула (цвета) над словом при их пространственном разнесении в условиях случайного предъявления конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов наиболее целесообразной представляется стратегия пространственного выделения целевой составляющей стимула, то есть цвета. В таком случае должно ослабляться влияние словесной составляющей как конгруэнтного, так и неконгруэнтного стимулов, что отражается в снижении эффектов как интерференции, так и фасилитации.

В отличие от эксперимента 2 при предъявлении конгруэнтных и неконгруэнтных стимулов блоками в эксперименте 1 латеральные различия отсутствовали. Можно предположить, что в эксперименте 1 предъявление блоков из однотипных стимулов делает задачу более легкой, что приводит к незначительной выраженности интерференционных процессов в ПОС и их отсутствию в последующей ПРС, когда за счет организации пространственного внимания к области предъявления цветового паттерна испытуемые могут еще сильнее облегчить задачу селекции. Уменьшение эффекта препятст-

вует выявлению латеральных различий. Таким образом, отсутствие латеральных различий в эффекте конгруэнтности, отмеченное в ряде исследований, может быть связано, в частности, с особенностями организации стимульного материала.

Данные настоящего исследования подтверждают точку зрения о зависимости полушарных различий в эффекте Струпа от условий эксперимента [19] и указывают на целесообразность использования случайного предъявления неконгруэнтных и конгруэнтных стимулов в классической задаче Струпа для контрастирования как самого эффекта, так и латеральных различий в его выраженности.

Работа выполнена при поддержке Российского гуманитарного научного фонда, проект № 05-06-06234а.

HEMISPHERIC ASYMMETRY UNDER VARIOUS MODES OF STIMULUS PRESENTATION IN STROOP TASK N.V. Volf, M.A. Onishenko, A.O. Brizgalov,

O.M. Razumnikova

The present study examined the influence of methodic differences in presentation of congruent and incongruent stimuli on the congruity effect in series with spatial integration and separation of word and color constituents of the stimulus in lat-eralized Stroop task. In 1st experiment congruent and incongruent stimuli were presented in separate blocks, in experiment 2 they were presented in random order. Each experiment began with series where constituents of the stimulus were integrated and series where constituents of the stimulus were separated followed it. It was shown that random order of stimuli presentation is favorable to the production of greater congruity effect and to demonstration of lateral differences in it. Also, lateral differences in interaction between processes of selective and spatial attention have been found to occur under this order of stimuli presentation.

Литература

1. Stroop J.R. Studies of interference in serial verbal reactions / J.R. Stroop // Journal of Experimental Psychology.

- 1935. - Vol. 18. - P. 643-662.

2. MacLeod C.M. Half a century of research on the Stroop effect: An integrative review / C.M. MacLeod // Psychological Bulletin. - 1991. - Vol. 109. - P. 163-203.

3. MacLeod C.M. The Stroop task in cognitive research /

C.M. MacLeod, A. Wenzel, D.C. Rubin // Cognitive methods and their application to clinical research. - 2005. - P. 17-40.

4. Sabri M. A confluence of contexts: asymmetric versus global failures of selective attention to Stroop dimensions / M. Sabri, R.D. Melara, D. Algom // J. Exp. Psychol. Hum. Percept Perform. - 2001. - Vol. 27. - № 3. - P. 515-537.

5. MacLeod C.M. Training on integrated versus separated Stroop tasks: The progression of interference and facilitation / C.M. MacLeod // Memory & Cognition. - 1998. -Vol. 26. - P. 201-211.

6. Salo R. Interpreting Stroop interference: An analysis of differences between task versions / R. Salo, A. Henik, L.C. Robertson // Neurophysiology. - 2001. - Vol. 15. -P. 462-471.

7. Dyer F.N. The Stroop phenomenon and its use in the study of perceptual, cognitive, and response processes / F.N. Dyer // Memory & Cognition. - 1973. - Vol. 1. - P. 106120.

8. David S.D. Stroop effects within and between the cerebral hemispheres: Studies in normals and acallosals / S.D. David // Neuropsychologia. - 1992. - Vol. 30. - P. 161175.

9. Fuentes L.J. Facilitation and interference effects in a Stroop-like task: evidence in favor of semantic processing a parafoveally-presented stimuli / L.J. Fuentes, J.J. Ortells // Acta Psychol. - 1993. Vol. 84. - № 3. - P. 213-219.

10. Bertke E.D. The interhemispheric Stroop effect in agenesis of the corpus callosum / E.D. Bertke, W.S. Brown // Journal of the International Neuropsychological Society. -1996. - Vol. 2. - P. 31.

11. Schmit V. The role of hemispheric specialization in the analysis of Stroop stimuli / V. Schmit, R. Davis // Acta Psychologica. - 1974. - Vol. 38. - P. 149-158.

12. Franzon M. Visual half-field presentations of incon-gruent color words: effects of gender and handedness / M. Franzon, K. Hugdahl // Cortex. - 1986. - Vol. 22. - № 3. -P. 433-445.

13. Weekes N.Y. The effects of procedural variations on lateralized Stroop effects / N.Y. Weekes, E. Zaidel // Brain Cogn. - 1996. - Vol. 31. - P. 3308-3330.

14. Brown T.L. Visual half-field Stroop effects with spatial separation of words and color targets / T.L. Brown, C.L. Gore, T. Pearson // Brain Lang. - 1998. - Vol. 63. - № 1.

- P. 122-142.

15. Tzelgov J. Controlling Stroop effects by manipulating expectations for color words / J. Tzelgov, A. Henik, J. Berger // Mem Cognit. - 1992. - Vol. 20. - № 6. - P. 727735.

16. Melara R.D. Driven by information: a tectonic theory of Stroop effects / R.D. Melara, D. Algom // Psychol Rev.

- 2003. - Vol. 110. - № 3. - P. 422-471.

17. West R. Stroop Color-Word Interference and Electroencephalogram Activation: Evidence for Age-Related Decline of the Anterior Attention System / R. West, M.A. Bell // Neuropsychology. - 1997. - Vol. 11. - № 3. - P. 421-427.

18. Coull J.T. Neural correlates of attention and arousal: insights from electrophysiology, functional neuroimaging and psychopharmacology / J.T. Coull // Prog Neurobiol. - 1998. -Vol. 55. - № 4. - P.343-361.

19. Kavcic V. Hemispheric interactions during a face word Stroop-analog task / V. Kavcic, J.M. Clarke // Neuropsychology. - 2000. - Vol. 14. - № 4. - P. 579-587.