摘要 目前在智力研究領域出現(xiàn)了一種新的研究趨勢，研究者開始關注心理計量學智力與認知或生理心理學變量的相關，考察的重點是心理速度，相應的測量指標主要有檢測時（IT）、反應時、ERP或神經(jīng)傳導速度，等等。在運用IT任務進行的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)傳導速度均與一般智力因素（g因素）存在較高的相關。上述研究發(fā)現(xiàn)促進了智力與心理速度關系的跨學科研究，成為智力研究領域中的熱點。
　　關鍵詞 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知科學的最新研究成果中尋求支持，關注的重點集中在信息加工速度或神經(jīng)效率上，特別是大腦如何進行信息加工上[2~4]。這方面的研究已取得不少重要進展，本文將對此進行簡要述評。
　　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系問題很早就為研究者所注意。在智力測驗中，許多測驗任務都與被試的加工速度有關，包括在非常簡單的作業(yè)任務上的加工速度[5]。智力測驗所要測量的多項能力都能找到與之對應的速度變量，如表1所示。
　　
　　表1 不同的智力形式及其相對應的速度變量
　　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）
　　構思的流暢性（ideational fluency） 提取速度（retrieval speed）
　　認知速度（cognitive speed） 完成測驗的速度（test-taking speed）
　　加工速度（processing speed） 反應時（reaction time）
　　
　　
　　另外，像記憶和學習這樣的能力雖然沒有可明確對應的速度變量，但我們知道工作記憶是和復述的速度相關的，學習效應則主要體現(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[6]。心理速度實際上是智力測量的基本指標。
　　常用的測量信息加工速度的方法是選擇反應時（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指標時，研究者通常將智力測驗、IT和ERP等多項指標整合在一起使用。
　　1.2 智力g因素與信息加工速度的生物學研究方向
　　以美國心理學家Jensen為代表的生物學方向的智力研究，把g因素與一些生物指標聯(lián)系起來，強調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（an index measure of neural processing speed）[7]。
　　Deary和Crawford（1998）運用因素分析法從已發(fā)表的各類測驗中提取出g因素的載值（g loading values），計算它與一些生物指標的相關[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雜度，以及視覺誘發(fā)電位（Visual evoked potentials）、大腦神經(jīng)傳導速度（Brain nerve conduction velocities）和視覺通路的神經(jīng)傳導速度（Visual pathway nerve conduction velocity，簡稱NCV）等許多生物指標（biological indices）存在高的正相關。
　　Duncan 等人（2000）利用PET技術進一步研究g因素與大腦皮層激活區(qū)的聯(lián)系[9]。他們采用了三種認知任務：空間任務、語詞任務和感覺運動任務，每一種任務又分為兩種水平：高g因素任務和低g因素任務。研究發(fā)現(xiàn)，不管是在哪一種認知任務下，高g因素任務伴隨的腦激活區(qū)和低g因素任務伴隨的腦激活區(qū)之間的差別都出現(xiàn)在側額葉（lateral frontal cortex）；在高g因素的認知任務中，被試側額葉的激活水平更高。該實驗進一步支持了g因素的生物學存在。
　　人們熟知的液態(tài)智力（fluid intelligence）概念[10]也與生物學基本特征相關，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[11]。液態(tài)智力主要包括推理、記憶和知覺速度，一般用數(shù)字測驗來測量；而晶態(tài)智力包括知識和流暢性，一般用言語測驗來測量[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得。到成人期，這種主導性的影響逐漸轉移到晶態(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）實驗
　　出于文化公平性的考慮，研究者嘗試運用生理測驗代替智力測驗，IT實驗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。1976年，Nettelbeck和Lally首次用IT進行IQ研究，并發(fā)現(xiàn)了IT與IQ之間的顯著相關關系[16]，引起了心理學界的關注。
　　檢測時實驗的基本程序如圖1所示。
　　圖1 檢測時實驗的基本程序
　　注：(1) 預警線索，(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)一個小實心圓，作為預警線索。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準確率（一般是75%或95%）為取舍標準。主試通過調整刺激呈現(xiàn)的時間調節(jié)辨別反應的難度，刺激呈現(xiàn)時間從幾百ms到10ms不等，一般呈階梯狀排列。
　　檢測時實驗是以視知覺理論為基礎的。在視知覺領域，研究者傾向于認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，以及當信息累積到足夠量以做出準確的辨別判斷的機制[18]。IT實驗以“準確率”（accuracy）為指標，它是刺激呈現(xiàn)時間長度的函數(shù)。所以，IT實驗所測的并不僅僅是反應所需的時間。
　　IT實驗相對于反應時實驗的優(yōu)勢是，在刺激呈現(xiàn)后有掩蔽刺激，可以排除高水平的認知策略的影響。由于任務簡單，它避免了反應時實驗中的多因素混合影響的問題，也避免了速度－準確性權衡效應的出現(xiàn)。有觀點認為，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]。更詳細的討論可參考劉正奎和施建農（2003）的研究[22]。
　　信息加工取向的IT研究成為近年來的主流，越來越多的學者認為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、最強的信息加工指標[24]。這一指標體現(xiàn)為信息加工速度，而信息加工速度的神經(jīng)基礎則是神經(jīng)傳導速度（nerve conduction velocity，NCV），后者與智力的相關在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制
　　Woodcock和Mather（1989）的信息加工能力的層次結構模型認為，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），最上層是關系教育能力（education of relations）。從底部到頂部，認知加工的復雜性逐步增加。這個結構中相鄰層級之間的相關高于不相鄰層級之間的相關。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中，平均反應時為250~260ms。信息經(jīng)丘腦的外側膝狀核（lateral geniculate nucleus，LGN）傳導，從視網(wǎng)膜出發(fā)，到達初級視皮層V1區(qū)。隨后，信息在V2和V4區(qū)繼續(xù)加工，到達前/后顳下皮層區(qū)(PIT和AIT)，此處有特異性地對某類刺激進行反應的神經(jīng)元。信息再傳遞給前額葉皮層（PFC），此處有負責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決策。隨后，信號通過前運動皮層（PMC）和初級運動皮層（MC）傳到脊髓的運動神經(jīng)元，再發(fā)出運動指令使手指肌肉做出運動[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如IT，應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，與視覺加工（Gv）、加工速度（Gs）和短時記憶（Gsm）呈高相關[28]，在時間上主要對應于感覺檢測等過程；而晚成分與高水平的心理成分相關，對應于知覺組織和關系整合等過程[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。一些研究也開始關注ERP和心理能量間的關系，主要指標是ERP的波幅和潛伏期。
　　在文獻中，ERP潛伏期與智力的相關平均為-0.30左右[31~33,29]。對于ERP波幅，臨床研究發(fā)現(xiàn)，許多病理條件都會導致ERP波幅的降低[34]。在智力和ERP波幅之間的關系上，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[35]，而晚成分（250~500ms）表現(xiàn)出智力和波幅的負相關[33]。
　　3.2 檢測時任務與ERP測量
　　ERP研究的基本實驗范式是讓不同IQ水平的實驗組完成相關作業(yè)任務，同時進行ERP記錄。實驗所用的作業(yè)任務主要有怪球作業(yè)、檢測時、Sternberg記憶搜索任務（Sternberg memory scan）和工作記憶等任務，發(fā)展趨勢是從傳統(tǒng)心理測驗轉變?yōu)榉从痴J知能力的測驗。
　　運用IT作業(yè)任務，研究發(fā)現(xiàn)刺激呈現(xiàn)后140~200ms的波（N1－P2波）能夠對智力有差異的被試進行區(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）運用5項韋氏測驗任務：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ERP和IT刺激判斷ERP[23]。結果表明，IT與劃消測驗（Gs）表現(xiàn)出－0.42的顯著相關，但是與其它任務沒有表現(xiàn)出顯著相關。這與以前的結果一致。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，N1波和句子記憶之間也表現(xiàn)出顯著相關。該實驗還發(fā)現(xiàn)潛伏期70ms（N70）到240ms的波與認知能力測驗相關，并與IT相關，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因素。該實驗把ERP研究的傳統(tǒng)指標進一步擴展到了N1、P1、P2和N70指標，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。
　　上述結果與通過其它智力作業(yè)任務得到的結果一致。人們對刺激的鑒別和分類一般從165ms開始[38]，運用Sternberg記憶搜索任務也發(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)出更長的負向轉折。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，檢測時、反應時、ERP或神經(jīng)傳導速度都表現(xiàn)出與智力g因素的較高相關。這些指標是從非常簡單的基本作業(yè)任務中獲得的，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。智力的心理計量學研究出現(xiàn)的結果間的沖突，有可能在認知心理學和生理心理學層面上得到解決。
　　當前的研究趨勢是，在同一項智力研究中同時運用認知的與生物的兩種研究途徑[47,48]。也就是說，把心理計量學智力關聯(lián)到認知或生理心理學變量上，以便考察兩者之間的關聯(lián)是否與信息加工的生物學因素有關。
　　不過，獲得心理計量學智力測驗與簡單的認知指標和生物參數(shù)的顯著相關并不困難，困難的問題是這些簡單指標的有效成分是什么，以及它們與智力差異的關聯(lián)機制是什么。這應該是未來研究的重點。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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