摘要 目前在智力研究領(lǐng)域出現(xiàn)了一種新的研究趨勢，研究者開始關(guān)注心理計(jì)量學(xué)智力與認(rèn)知或生理心理學(xué)變量的相關(guān)，考察的重點(diǎn)是心理速度，相應(yīng)的測量指標(biāo)主要有檢測時（IT）、反應(yīng)時、ERP或神經(jīng)傳導(dǎo)速度，等等。在運(yùn)用IT任務(wù)進(jìn)行的ERP研究中發(fā)現(xiàn)，ERP波幅和潛伏期的不同往往能夠反映出智力上的差異。信息加工速度和神經(jīng)傳導(dǎo)速度均與一般智力因素（g因素）存在較高的相關(guān)。上述研究發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了智力與心理速度關(guān)系的跨學(xué)科研究，成為智力研究領(lǐng)域中的熱點(diǎn)。
　　關(guān)鍵詞 智力g因素，心理速度，檢測時，ERP。
　　分類號 B842
　　
　　
　　自從Spearman指出g因素的存在以來，人們對大腦的信息加工機(jī)制已有了更多的了解。近期的智力研究開始嘗試與這些最新理解的結(jié)合。由于對g因素的解釋一直不太成功[1]，研究者希望從腦與認(rèn)知科學(xué)的最新研究成果中尋求支持，關(guān)注的重點(diǎn)集中在信息加工速度或神經(jīng)效率上，特別是大腦如何進(jìn)行信息加工上[2~4]。這方面的研究已取得不少重要進(jìn)展，本文將對此進(jìn)行簡要述評。
　　1 智力與信息加工速度
　　1.1 智力的心理速度理論（Mental speed theories of intelligence）
　　智力與信息加工速度的關(guān)系問題很早就為研究者所注意。在智力測驗(yàn)中，許多測驗(yàn)任務(wù)都與被試的加工速度有關(guān)，包括在非常簡單的作業(yè)任務(wù)上的加工速度[5]。智力測驗(yàn)所要測量的多項(xiàng)能力都能找到與之對應(yīng)的速度變量，如表1所示。
　　
　　表1 不同的智力形式及其相對應(yīng)的速度變量
　　能力（Ability） 速度變量（Speed Variable）
　　液態(tài)智力（fluid intelligence） 推理速度（speed of reasoning）
　　晶態(tài)智力（crystallized intelligence） 閱讀速度（reading speed）
　　空間能力（spatial ability） 知覺速度（perceptual speed）
　　構(gòu)思的流暢性（ideational fluency） 提取速度（retrieval speed）
　　認(rèn)知速度（cognitive speed） 完成測驗(yàn)的速度（test-taking speed）
　　加工速度（processing speed） 反應(yīng)時（reaction time）
　　
　　
　　另外，像記憶和學(xué)習(xí)這樣的能力雖然沒有可明確對應(yīng)的速度變量，但我們知道工作記憶是和復(fù)述的速度相關(guān)的，學(xué)習(xí)效應(yīng)則主要體現(xiàn)在知覺加工和概念加工的流暢性上，也都與信息加工的速度有關(guān)[6]。心理速度實(shí)際上是智力測量的基本指標(biāo)。
　　常用的測量信息加工速度的方法是選擇反應(yīng)時（choice reaction time, RT）和檢測時（inspection time, IT），其中又以后者最為常見，特別是在考察智力的生物學(xué)指標(biāo)時，研究者通常將智力測驗(yàn)、IT和ERP等多項(xiàng)指標(biāo)整合在一起使用。
　　1.2 智力g因素與信息加工速度的生物學(xué)研究方向
　　以美國心理學(xué)家Jensen為代表的生物學(xué)方向的智力研究，把g因素與一些生物指標(biāo)聯(lián)系起來，強(qiáng)調(diào)速度因素是智力測量的重要依據(jù)。Reed和Jensen (1993)把g因素歸為神經(jīng)加工速度的指標(biāo)（an index measure of neural processing speed）[7]。
　　Deary和Crawford（1998）運(yùn)用因素分析法從已發(fā)表的各類測驗(yàn)中提取出g因素的載值（g loading values），計(jì)算它與一些生物指標(biāo)的相關(guān)[8]。他們發(fā)現(xiàn)，g因素與頭型、腦葡萄糖代謝率、平均誘發(fā)電位的幅值和波形的復(fù)雜度，以及視覺誘發(fā)電位（Visual evoked potentials）、大腦神經(jīng)傳導(dǎo)速度（Brain nerve conduction velocities）和視覺通路的神經(jīng)傳導(dǎo)速度（Visual pathway nerve conduction velocity，簡稱NCV）等許多生物指標(biāo)（biological indices）存在高的正相關(guān)。
　　Duncan 等人（2000）利用PET技術(shù)進(jìn)一步研究g因素與大腦皮層激活區(qū)的聯(lián)系[9]。他們采用了三種認(rèn)知任務(wù)：空間任務(wù)、語詞任務(wù)和感覺運(yùn)動任務(wù)，每一種任務(wù)又分為兩種水平：高g因素任務(wù)和低g因素任務(wù)。研究發(fā)現(xiàn)，不管是在哪一種認(rèn)知任務(wù)下，高g因素任務(wù)伴隨的腦激活區(qū)和低g因素任務(wù)伴隨的腦激活區(qū)之間的差別都出現(xiàn)在側(cè)額葉（lateral frontal cortex）；在高g因素的認(rèn)知任務(wù)中，被試側(cè)額葉的激活水平更高。該實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步支持了g因素的生物學(xué)存在。
　　人們熟知的液態(tài)智力（fluid intelligence）概念[10]也與生物學(xué)基本特征相關(guān)，它隨年齡的增長而衰減。與此不同，晶態(tài)智力（crystallized intelligence）更多地受到環(huán)境和教育因素的影響，并隨年齡的發(fā)展而變化，與言語能力顯著相關(guān)[11]。液態(tài)智力主要包括推理、記憶和知覺速度，一般用數(shù)字測驗(yàn)來測量；而晶態(tài)智力包括知識和流暢性，一般用言語測驗(yàn)來測量[12]。根據(jù)智力投資理論[10]，液態(tài)智力對晶態(tài)智力保持動態(tài)的影響。液態(tài)智力是嬰兒期行為的主要決定因素，它影響文化知識和特定的文化技能的習(xí)得。到成人期，這種主導(dǎo)性的影響逐漸轉(zhuǎn)移到晶態(tài)智力上。晶態(tài)智力隨年齡的增長而增長或保持不變[13,14]，然而基本的生物行為還是主要受液態(tài)智力的影響，如早期知覺行為。
　　2 心理速度與檢測時（inspection time，IT）實(shí)驗(yàn)
　　出于文化公平性的考慮，研究者嘗試運(yùn)用生理測驗(yàn)代替智力測驗(yàn)，IT實(shí)驗(yàn)范式就是在這一背景下提出的。它最早是被用于研究知覺過程的[15]，后來被用于揭示智力個體差異的生理基礎(chǔ)。1976年，Nettelbeck和Lally首次用IT進(jìn)行IQ研究，并發(fā)現(xiàn)了IT與IQ之間的顯著相關(guān)關(guān)系[16]，引起了心理學(xué)界的關(guān)注。
　　檢測時實(shí)驗(yàn)的基本程序如圖1所示。
　　圖1 檢測時實(shí)驗(yàn)的基本程序
　　注：(1) 預(yù)警線索，(2)刺激材料，(3)掩蔽刺激。
　　靶刺激包含兩條長度不同的垂直線，頂端由一條水平線相連（見圖1中的A和B）。在靶刺激出現(xiàn)前，顯示屏中心出現(xiàn)一個小實(shí)心圓，作為預(yù)警線索。幾百ms后（如，425ms）靶刺激出現(xiàn)，隨后立即出現(xiàn)掩蔽刺激。被試需要做出的反應(yīng)是短線出現(xiàn)在左邊還是右邊。檢測時（IT）就是從靶刺激出現(xiàn)到掩蔽刺激出現(xiàn)之間的間隔時間，這一間隔時間的長度以反應(yīng)準(zhǔn)確率（一般是75%或95%）為取舍標(biāo)準(zhǔn)。主試通過調(diào)整刺激呈現(xiàn)的時間調(diào)節(jié)辨別反應(yīng)的難度，刺激呈現(xiàn)時間從幾百ms到10ms不等，一般呈階梯狀排列。
　　檢測時實(shí)驗(yàn)是以視知覺理論為基礎(chǔ)的。在視知覺領(lǐng)域，研究者傾向于認(rèn)為個體是以量子方式從環(huán)境中抽取信息的，每一個量子被稱為一個知覺量。Vickers （1970）的“知覺決策的累積模型”[17]（acculmulator model of perceptual decision making）描述了視知覺早期階段信息抽取的過程，以及當(dāng)信息累積到足夠量以做出準(zhǔn)確的辨別判斷的機(jī)制[18]。IT實(shí)驗(yàn)以“準(zhǔn)確率”（accuracy）為指標(biāo)，它是刺激呈現(xiàn)時間長度的函數(shù)。所以，IT實(shí)驗(yàn)所測的并不僅僅是反應(yīng)所需的時間。
　　IT實(shí)驗(yàn)相對于反應(yīng)時實(shí)驗(yàn)的優(yōu)勢是，在刺激呈現(xiàn)后有掩蔽刺激，可以排除高水平的認(rèn)知策略的影響。由于任務(wù)簡單，它避免了反應(yīng)時實(shí)驗(yàn)中的多因素混合影響的問題，也避免了速度－準(zhǔn)確性權(quán)衡效應(yīng)的出現(xiàn)。有觀點(diǎn)認(rèn)為，IT所反映的是在迫選條件、后掩蔽模式下的知覺閾限值[19~21]。更詳細(xì)的討論可參考劉正奎和施建農(nóng)（2003）的研究[22]。
　　信息加工取向的IT研究成為近年來的主流，越來越多的學(xué)者認(rèn)為IT反映了一種核心信息加工能力的早期階段，是形成多種智力的基本元素[4,23]。IT是IQ最可靠、最強(qiáng)的信息加工指標(biāo)[24]。這一指標(biāo)體現(xiàn)為信息加工速度，而信息加工速度的神經(jīng)基礎(chǔ)則是神經(jīng)傳導(dǎo)速度（nerve conduction velocity，NCV），后者與智力的相關(guān)在0.26~0.48之間[25,7]。
　　3 信息加工時間與ERP成分
　　3.1 信息加工時間的腦機(jī)制
　　Woodcock和Mather（1989）的信息加工能力的層次結(jié)構(gòu)模型認(rèn)為，人的信息加工能力是分層次的。[26]其中，感覺檢測能力（sensory detector capability）在最底層，上一層是聯(lián)想加工能力（association processing capability），再上一層是知覺組織能力（perceptual organisation），最上層是關(guān)系教育能力（education of relations）。從底部到頂部，認(rèn)知加工的復(fù)雜性逐步增加。這個結(jié)構(gòu)中相鄰層級之間的相關(guān)高于不相鄰層級之間的相關(guān)。該模型得到許多研究證據(jù)的支持，包括ERP數(shù)據(jù)的支持。在猴的視覺分類任務(wù)中，平均反應(yīng)時為250~260ms。信息經(jīng)丘腦的外側(cè)膝狀核（lateral geniculate nucleus，LGN）傳導(dǎo)，從視網(wǎng)膜出發(fā)，到達(dá)初級視皮層V1區(qū)。隨后，信息在V2和V4區(qū)繼續(xù)加工，到達(dá)前/后顳下皮層區(qū)(PIT和AIT)，此處有特異性地對某類刺激進(jìn)行反應(yīng)的神經(jīng)元。信息再傳遞給前額葉皮層（PFC），此處有負(fù)責(zé)物體分類的視覺神經(jīng)元，對視覺信息做出分類判斷和反應(yīng)決策。隨后，信號通過前運(yùn)動皮層（PMC）和初級運(yùn)動皮層（MC）傳到脊髓的運(yùn)動神經(jīng)元，再發(fā)出運(yùn)動指令使手指肌肉做出運(yùn)動[27]。
　　由于猴和人類在種族上的相似性，人類的簡單視覺鑒別任務(wù)如IT，應(yīng)該也遵循類似的由后頭部到前頭部的信息加工過程。
　　對于心理能力的不同層次，也可以通過ERP的不同成分反映出來。研究發(fā)現(xiàn)，ERP潛伏期反映了皮層的信息加工時間，早成分與低水平的心理成分相關(guān)，與視覺加工（Gv）、加工速度（Gs）和短時記憶（Gsm）呈高相關(guān)[28]，在時間上主要對應(yīng)于感覺檢測等過程；而晚成分與高水平的心理成分相關(guān)，對應(yīng)于知覺組織和關(guān)系整合等過程[29,30]。
　　由于智力反映了個體在神經(jīng)加工速度上的差異，也反映了心理能量上的差異。一些研究也開始關(guān)注ERP和心理能量間的關(guān)系，主要指標(biāo)是ERP的波幅和潛伏期。
　　在文獻(xiàn)中，ERP潛伏期與智力的相關(guān)平均為-0.30左右[31~33,29]。對于ERP波幅，臨床研究發(fā)現(xiàn)，許多病理?xiàng)l件都會導(dǎo)致ERP波幅的降低[34]。在智力和ERP波幅之間的關(guān)系上，研究發(fā)現(xiàn)，兒童的ERP早成分（100~250ms）表現(xiàn)出智力和波幅的正相關(guān)[35]，而晚成分（250~500ms）表現(xiàn)出智力和波幅的負(fù)相關(guān)[33]。
　　3.2 檢測時任務(wù)與ERP測量
　　ERP研究的基本實(shí)驗(yàn)范式是讓不同IQ水平的實(shí)驗(yàn)組完成相關(guān)作業(yè)任務(wù)，同時進(jìn)行ERP記錄。實(shí)驗(yàn)所用的作業(yè)任務(wù)主要有怪球作業(yè)、檢測時、Sternberg記憶搜索任務(wù)（Sternberg memory scan）和工作記憶等任務(wù)，發(fā)展趨勢是從傳統(tǒng)心理測驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉从痴J(rèn)知能力的測驗(yàn)。
　　運(yùn)用IT作業(yè)任務(wù)，研究發(fā)現(xiàn)刺激呈現(xiàn)后140~200ms的波（N1－P2波）能夠?qū)χ橇τ胁町惖谋辉囘M(jìn)行區(qū)分。高IQ和低IQ組在刺激呈現(xiàn)后140~200ms之間出現(xiàn)了ERP波形上的顯著差異，高IQ的被試，N1-P2上升曲線波形更陡，而低IQ的被試，上升曲線的波形較為平緩。這種現(xiàn)象在額葉和顳－頂腦區(qū)表現(xiàn)得更明顯[36,37]。
　　Burns等人（2003）運(yùn)用5項(xiàng)韋氏測驗(yàn)任務(wù)：句子記憶（Gsm）、劃消（Gs）、視覺完形（Gv）、圖形詞匯（Gc）和分析-合成（Gf），測量兩種視覺ERP：黑白格棋盤式反轉(zhuǎn)ERP和IT刺激判斷ERP[23]。結(jié)果表明，IT與劃消測驗(yàn)（Gs）表現(xiàn)出－0.42的顯著相關(guān)，但是與其它任務(wù)沒有表現(xiàn)出顯著相關(guān)。這與以前的結(jié)果一致。在ERP成分上，頂葉的P100波潛伏期與句子記憶、劃消、分析-合成和IT表現(xiàn)出顯著相關(guān)，N1波和句子記憶之間也表現(xiàn)出顯著相關(guān)。該實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)潛伏期70ms（N70）到240ms的波與認(rèn)知能力測驗(yàn)相關(guān)，并與IT相關(guān)，說明在神經(jīng)生理過程中的加工速度因素至少是智力的部分貢獻(xiàn)因素。該實(shí)驗(yàn)把ERP研究的傳統(tǒng)指標(biāo)進(jìn)一步擴(kuò)展到了N1、P1、P2和N70指標(biāo)，特別是N1-P2斜率（N1-P2 slope）正逐步成為智力ERP研究中的重要指標(biāo)。
　　上述結(jié)果與通過其它智力作業(yè)任務(wù)得到的結(jié)果一致。人們對刺激的鑒別和分類一般從165ms開始[38]，運(yùn)用Sternberg記憶搜索任務(wù)也發(fā)現(xiàn)IQ對于ERP波幅的影響發(fā)生在165ms左右[39,40]。同時，IQ越高的被試在165ms處表現(xiàn)出更長的負(fù)向轉(zhuǎn)折。在對于IQ、IT和ERP的研究中，Morris、Alcorn(1995)[36]和Crinella、Yu (2000)[37]同樣發(fā)現(xiàn)IQ影響ERP發(fā)生在165ms左右。這些證據(jù)都表明，智力對認(rèn)知加工過程的影響發(fā)生在ERP早成分的一個特殊時段。
　　4 總結(jié)與展望
　　綜上所述，作為心理速度或信息加工速度的評估指標(biāo)，檢測時、反應(yīng)時、ERP或神經(jīng)傳導(dǎo)速度都表現(xiàn)出與智力g因素的較高相關(guān)。這些指標(biāo)是從非常簡單的基本作業(yè)任務(wù)中獲得的，不但可以解決文化公平性問題，也是評估智力差異的穩(wěn)定指標(biāo)。智力的心理計(jì)量學(xué)研究出現(xiàn)的結(jié)果間的沖突，有可能在認(rèn)知心理學(xué)和生理心理學(xué)層面上得到解決。
　　當(dāng)前的研究趨勢是，在同一項(xiàng)智力研究中同時運(yùn)用認(rèn)知的與生物的兩種研究途徑[47,48]。也就是說，把心理計(jì)量學(xué)智力關(guān)聯(lián)到認(rèn)知或生理心理學(xué)變量上，以便考察兩者之間的關(guān)聯(lián)是否與信息加工的生物學(xué)因素有關(guān)。
　　不過，獲得心理計(jì)量學(xué)智力測驗(yàn)與簡單的認(rèn)知指標(biāo)和生物參數(shù)的顯著相關(guān)并不困難，困難的問題是這些簡單指標(biāo)的有效成分是什么，以及它們與智力差異的關(guān)聯(lián)機(jī)制是什么。這應(yīng)該是未來研究的重點(diǎn)。同時，心理速度只是智力能力的一個方面，要更好地理解智力和智力差異問題，需要多學(xué)科的交叉與融合。
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　　Researches on Intelligence and Mental Speed
　　
　　Wang Ling, Shen Zheng
　　(Department of Psychology, Peking University, Beijing 100871, China)
　　Fan Chunlei
　　(Institute of Psychology, the Chinese Academy of Science, Beijing 100101, China)
　　
　　Abstract: There is now a new tendency in the field of intelligence, researchers attempt to discover the correlation between psychometric intelligence to a cognitive or psychophysical variable, and employ cognitive and biological approaches in the same studies. This research emphasis is mental speed, which is indexed by inspection time (IT), reaction time, ERP or nerve conduction velocity. Many studies suggest that, in IT task, the patterns of amplitude and latency period of ERP are different between higher IQ and lower IQ participants. Many findings demonstrate that both information processing speed and nerve conduction velocity have a higher correlation with intelligence g factor, and that the cross-disciplinary studies on the relationship between intelligence and mental speed have become an important approach.
　　Key words: intelligence g factor, mental speed, inspection time, ERP.
　　

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