(1廣州大學(xué)教育學(xué)院/心理與腦科學(xué)研究中心, 廣州 510006) (2華南師范大學(xué)心理學(xué)院, 廣州 510631)

1 前言

工作記憶在視覺選擇注意中所扮演的角色是研究者們一直關(guān)注的重點問題。大多數(shù)注意理論認(rèn)為：視覺搜索過程中, 工作記憶會儲存靶子刺激的模板, 并提供靶子模板與外界刺激進(jìn)行匹配的場所(如Desimone & Duncan, 1995; Duncan & Humphreys,1989)。近年來研究發(fā)現(xiàn), 工作記憶中不僅與任務(wù)相關(guān)的靶子模板能自上而下地引導(dǎo)注意偏向到視覺情境中相之相同或相似的刺激(Chelazzi, Miller,Duncan, & Desimone, 1993; 2001), 而且與任務(wù)無關(guān)的工作記憶表征亦能引導(dǎo)注意偏向到與之具有共同特征的視覺刺激(Downing, 2000; Olivers,Meijer, & Theeuwes, 2006; Soto, Heinke, Humphreys,& Blanco, 2005; Soto & Humphreys, 2008, 2009;Soto, Humphreys, & Heinke, 2006; 白學(xué)軍等, 2011;潘毅, 許百華, 金紅軍, 劉偉, 2010; 張豹, 金志成,陳彩琦, 2008)。

無關(guān)工作記憶表征對視覺注意選擇的引導(dǎo)效應(yīng)得到了Soto等人(2005, 2006, 2009)一系列研究的證實。在Soto等人的雙任務(wù)范式實驗中, 通常讓被試先記住一個圖形, 然后在圖形保持階段完成一個視覺搜索任務(wù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)先前記住的圖形在視覺搜索任務(wù)中再次呈現(xiàn)時, 該圖形會捕獲視覺注意,即使它在視覺搜索任務(wù)中總作為干擾刺激。更為重要的是, Soto等認(rèn)為該引導(dǎo)效應(yīng)是較為自動化的過程(Soto, Hodsoll, Rotshtein, & Humphreys, 2008),廣泛地存在于視覺注意的早期階段(Soto等, 2005),Pop-out視覺搜索(Soto等, 2006), 較大的注意負(fù)荷(Soto & Humphreys, 2008)等多種情境中。

但上述基于工作記憶表征的注意引導(dǎo)效應(yīng)是否存在尚有爭議。例如 Downing和 Dodds (2004)采用與Soto等人(2005)相同的實驗范式, 但在記憶階段要求被試同時保持靶子刺激與另一個非靶子刺激, 結(jié)果當(dāng)非靶子刺激在視覺搜索任務(wù)中再次出現(xiàn)時, 并沒有發(fā)現(xiàn)其對注意的引導(dǎo)效應(yīng)。這一結(jié)果還得到了眼動研究(Houtkamp & Roelfsema, 2006)及ERP研究(Peters, Goebel, & Roelfsema, 2009)結(jié)果的支持, 因而他們推斷無關(guān)工作記憶表征不能引導(dǎo)注意選擇(Peters et al., 2009)。

對于上述爭議, Olivers (2009)通過系列實驗分析并驗證了多種可能因素后, 實驗5發(fā)現(xiàn)視覺搜索類型(或由視覺搜索類型引發(fā)的工作記憶表征狀態(tài),見綜述 Olivers, Peters, Houtkamp, & Roelfsema,2011)是導(dǎo)致爭議結(jié)果的主要因素。在觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的實驗中(如Soto et al., 2005, 2006), 視覺搜索靶子預(yù)先設(shè)定并在整個實驗中保持恒定。此類視覺搜索任務(wù)的靶子模板不需要存儲在工作記憶中, 不參與工作記憶資源的競爭(Carlisle, Arita, Pardo, &Woodman, 2011; Woodman, Luck, & Schall, 2007),因此貯存在工作記憶中刺激有足夠的資源來構(gòu)建一個強健而充分激活的記憶表征(Olivers, 2009)。一旦視覺搜索中出現(xiàn)與該記憶表征匹配的刺激時, 該刺激就很容易捕獲注意。而在沒有觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的實驗中(如Downing & Dodds, 2004; Houtkamp &Roelfsema, 2006; Peters et al., 2009), 視覺搜索靶子不斷隨機變化。此類視覺搜索任務(wù)的靶子模板必需保持在工作記憶中(Carlisle et al., 2011; Woodman& Arita, 2011; Woodman et al., 2007), 且處于優(yōu)先狀態(tài), 從而會阻斷其他無關(guān)工作記憶表征對注意的引導(dǎo)(Peters et al., 2009)。

但經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn), 在 Olivers (2009)關(guān)鍵性的實驗 5中可能有以下幾個因素會對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響：

(1)知覺難度對引導(dǎo)效應(yīng)的影響(Han & Kim,2009)。實驗中所采用的兩種視覺搜索任務(wù)的知覺難度不同, 即固定靶子搜索類型下搜索特定開口方向的圓環(huán)可能比變化靶子搜索類型下搜索特定顏色的圓環(huán)難度要大。

(2)工作記憶負(fù)載對引導(dǎo)效應(yīng)的影響(Zhang, B.,Zhang, J.X., Huang, Kong, & Wang, 2011)。實驗中兩種視覺搜索類型的測試中工作記憶負(fù)載不同, 即在變化靶子的測試中需要記住兩個項目, 負(fù)載為2,而固定靶子的測試中工作記憶只需保持一個項目,負(fù)載為 1。同樣, 在觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的實驗中工作記憶負(fù)載通常為1(如Soto et al., 2005, 2006), 而在沒有觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的實驗中工作記憶負(fù)載通常為2(如Downing & Dodds, 2004; Houtkamp &Roelfsema, 2006; Peters et al., 2009)。

(3)策略或認(rèn)知控制因素對引導(dǎo)效應(yīng)的影響(Carlisle & Woodman, 2011; Han & Kim, 2009)。基于工作記憶表征的注意引導(dǎo)是發(fā)生在視覺搜索的早期階段較為自動化的過程(Soto et al., 2005, 2006,2008), 而目前大部分實驗結(jié)果主要依據(jù)視覺搜索的行為反應(yīng)時指標(biāo)。視覺搜索時間反映了個體從視覺刺激的知覺、序列掃描、匹配、決策到反應(yīng)執(zhí)行一系列過程, 期間容易受到諸如策略(Carlisle &Woodman, 2011)或認(rèn)知控制(Han & Kim, 2009)等因素的影響。

因此, Olivers (2009)的研究結(jié)果并不能強有力地證明視覺搜索類型解釋或工作記憶表征狀態(tài)解釋是決定以往實驗中能否觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的真正原因。

眼動技術(shù)是認(rèn)知研究中的一項重要技術(shù), 過去幾十年大量的研究證實了注意與眼跳之間的緊密聯(lián)系, 例如研究發(fā)現(xiàn)每一次眼跳之前, 眼睛將要著陸的位置上的知覺加工會被顯著增強(Deubel &Schneider, 1996; Hoffman & Subramaniam, 1995;Kowler, Anderson, Dosher, & Blaser, 1995)。通過眼動儀所記錄的眼動模式能即時地獲得視覺搜索過程注意選擇的時間信息與空間信息, 因此亦被用來研究工作記憶表征對注意的引導(dǎo)效應(yīng) (Soto et al.,2005, 2006; Olivers et al., 2006; Houtkamp &Roelfsema, 2006)。眼動指標(biāo)能實時地反映視覺搜索過程中外顯注意的動態(tài)轉(zhuǎn)移軌跡, 相對于反應(yīng)時或正確率等行為指標(biāo)來說, 它能反映更為精細(xì)的視覺加工信息, 甚至不同于反應(yīng)時或正確率指標(biāo)的信息(Geyer, Von Mühlenen, & Müller, 2007)。例如首次注視點所提供的空間信息能更客觀、純凈地反映視覺搜索早期階段較為自動化的注意引導(dǎo)效應(yīng)(Soto et al., 2005, 2006), 從而減少視覺搜索后期來自策略(Carlisle & Woodman, 2011)或認(rèn)知控制(Han & Kim,2009)等因素的影響。

綜上所述, 為了深入了解工作記憶表征引導(dǎo)視覺注意選擇的產(chǎn)生機制及其制約因素, 有必要采用更為嚴(yán)格的實驗設(shè)計, 更為客觀的因變量指標(biāo), 來重新探究導(dǎo)致以往研究中沒有觀察到注意引導(dǎo)效應(yīng)的實質(zhì)原因。因此, 在Olivers (2009)實驗5的基礎(chǔ)上, 平衡各實驗條件下視覺搜索任務(wù)的知覺難度(實驗 1)與工作記憶負(fù)載(實驗 2), 采用眼動記錄技術(shù)實時記錄被試在視覺搜索過程中的注意空間配置, 同時以反應(yīng)時和首次注視點百分率為指標(biāo), 重新考察與評估不同視覺搜索類型下工作記憶表征能否引導(dǎo)視覺注意選擇。

2 實驗1 控制視覺搜索的知覺難度后的注意引導(dǎo)效應(yīng)

實驗1在Olivers (2009)實驗5的基礎(chǔ)上, 平衡視覺搜索任務(wù)的知覺難度, 重新評估與驗證視覺搜索類型對基于工作記憶表征的注意引導(dǎo)效應(yīng)的影響。因此在本實驗的所有測試中, 視覺搜索任務(wù)皆為搜索特定的彩色幾何圖形。

另外為了防止言語工作記憶(Soto &Humphreys, 2007)及言語抑制任務(wù)所帶來的額外負(fù)載(Soto & Humphreys, 2008)對注意引導(dǎo)的影響, 本研究采用 Olivers等(2006)實驗中的所用方法來控制被試在記憶階段對刺激進(jìn)行言語編碼(具體操作方法見程序部分)。

2.1 方法

2.1.1 被試

選取大學(xué)生被試12名(男生5人), 年齡在19～24歲之間, 平均年齡21.6歲, 視力或矯正視力正常, 色覺正常。所有被試均未參加過類似實驗, 實驗后給予報酬。

2.1.2 儀器與材料

實驗在微暗的單間隔音實驗室里進(jìn)行, 刺激呈現(xiàn)在17英寸CRT顯視器上(分辨率為1024×768, 刷新頻率為85 Hz), 屏幕背景為灰色。程序采用E-Prime 1.1編程與運行。記憶刺激是大小為 1.5°×1.5°視角, 線的寬度為 0.2°視角的方框, 邊框顏色包括藍(lán)、綠、紅、黃、粉、青、橙七種顏色, 每種顏色包括三種不同的飽和度。搜索刺激由向上或向下開口朝向的方框構(gòu)成, 開口的寬度為0.5°視角, 大小和顏色與記憶刺激相同。

采 用 Eyelink1000 (SR Research, Ontario,Canada)眼動儀采集眼動數(shù)據(jù), 采樣頻率為500 Hz。

2.1.3 程序

被試坐在離屏幕約57 cm的位置。如圖1所示, 每個測試包括3個階段。首先為記憶階段, 首先在屏幕中央呈現(xiàn)一個“+”作為注視點, 隨后注視點上下 2°視角處各呈現(xiàn)一個顏色彼此不同的方框2000 ms, 其中上方的圖形為隨后視覺搜索任務(wù)的靶子, 下方圖形要求被試記住直到記憶探測刺激出現(xiàn)(下稱記憶刺激)。間隔1000 ms后進(jìn)入視覺搜索階段。視覺搜索刺激由兩個開口向上和兩個開口向下的方框組成。方框顏色各不相同, 分布在一個半徑為6°視角的假想表盤上, 四個位置分別對應(yīng)1、4、7、10點鐘或2、5、8、11點鐘。被試任務(wù)是在3000 ms內(nèi)快速找出其中的靶子顏色, 并準(zhǔn)確判斷其開口朝向(向上按“S”鍵, 向下按“F”鍵)。檢測到反應(yīng)或超過 3000 ms后搜索刺激即刻消失,消失后1000ms進(jìn)入記憶探測階段。記憶探測階段屏幕上出現(xiàn)同種顏色不同飽和度的三個記憶探測刺激, 要求被試準(zhǔn)確判斷哪一個刺激與之前要求記住的刺激相同, 并按“J”、“K”、“L”進(jìn)行相應(yīng)的選擇。這樣操作可用來有效防止被試對方框顏色進(jìn)行言語編碼(Olivers et al., 2006)。被試自主按鍵進(jìn)入下一輪測試。

根據(jù)記憶項目與搜索刺激的關(guān)系, 實驗包括兩種匹配類型：50%的測試為干擾刺激匹配條件, 即記憶項目與隨后視覺搜索中的一個干擾刺激相同;50%的測試為控制條件, 即記憶項目不出現(xiàn)在隨后視覺搜索中。實驗分為兩個區(qū)組：一個區(qū)組的測試采用變化靶子類型的視覺搜索, 即在記憶階段注視點上方的方框顏色(視覺搜索靶子)不斷隨機變化;另一個區(qū)組的測試采用固定靶子的視覺搜索, 即在記憶階段注視點上方的圖形恒定為某一刺激(例如藍(lán)色方框), 并在區(qū)組開始前告之被試。每個區(qū)組包括40次練習(xí)測試和160次正式測試。在被試間對區(qū)組的順序進(jìn)行平衡。

采用眼動儀同步記錄被試右眼的眼動軌跡。每個區(qū)組之前, 或被試休息之后都采用9點矩陣進(jìn)行調(diào)節(jié)和校正。在每次測試開始的注視點出現(xiàn)時進(jìn)行漂移校正, 并要求被試在啟動視覺搜索任務(wù)之前將眼睛保持在注視點位置(注視點為中心 1.5度視角的范圍內(nèi)皆可授受)。

實驗設(shè)計為2 (視覺搜索類型：固定靶子vs.變化靶子) × 2 (匹配類型：干擾刺激匹配條件vs.控制條件)被試內(nèi)設(shè)計。

圖1 實驗1測試流程圖示

2.2 結(jié)果與討論

所有數(shù)據(jù)用SPSS 11.5進(jìn)行分析, 固定靶子和變化靶子條件下視覺搜索任務(wù)的正確率分別為99.33%、97.75% (由于視覺搜索任務(wù)的正確率比較高, 故不對搜索正確率進(jìn)行分析); 記憶任務(wù)的正確率分別為 82.23%、78.00%, 與 Olivers等(2006)采用相同的操作時的正確率相近。由于本研究只關(guān)注工作記憶內(nèi)容對視覺注意選擇的導(dǎo)向作用, 故本研究所有實驗只對視覺搜索任務(wù)正確的測試的搜索反應(yīng)時及首次注視點百分率進(jìn)行進(jìn)一步分析, 反應(yīng)時數(shù)據(jù)剔除標(biāo)準(zhǔn)為3個標(biāo)準(zhǔn)差以外的極端數(shù)據(jù)。

2.2.1 反應(yīng)時數(shù)據(jù)分析

反應(yīng)時數(shù)據(jù)納入 2×2重復(fù)測量方差分析, 結(jié)果表明(如圖 2左所示)：視覺搜索類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 11)=87.58,

p

< 0.001,固定靶子條件下的反應(yīng)時要顯著長于變化靶子條件; 匹配類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 11)=10.50,

p

<0.01, 兩者交互作用亦顯著,

F

(1, 11)=7.39,

p

<0.05。進(jìn)一步簡單效應(yīng)檢驗表明：當(dāng)視覺搜索為固定靶子類型時, 干擾刺激匹配條件下的平均反應(yīng)時顯著長于控制條件(1304 ms vs.1200 ms), 出現(xiàn)了顯著的引導(dǎo)效應(yīng)(104ms); 而當(dāng)視覺搜索為變化靶子類型時, 兩者差異不顯著(914 ms vs.902 ms), 沒有發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)效應(yīng)(12 ms)。

2.2.2 首次注視點百分率分析

對視覺搜索過程中眼動數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。由于本研究主要關(guān)注視覺搜索早期的注意捕獲, 故只分析首次注視點落在興趣刺激上的百分率。興趣刺激分為兩種：一種是在干擾刺激匹配條件下與記憶項目相同的干擾刺激(與Olivers et al., 2006相同); 另一種是控制條件下特定的干擾刺激, 這一刺激為程序中事先指定, 與其他干擾刺激無異, 但其出現(xiàn)的位置和頻率與干擾刺激匹配條件下興趣刺激相匹配, 用于后期數(shù)據(jù)分析的基線。興趣刺激的興趣區(qū)被定義為以興趣刺激為中心, 邊長為 1.2°視角的正方形區(qū)域內(nèi)。將落在興趣刺激的興趣區(qū)內(nèi)的首次注視點百分率納入2×2重復(fù)測量方差分析, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)(如圖1右所示)：視覺搜索類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 11)=71.77,

p

< 0.05; 匹配類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 11)=60.99,

p

< 0.05, 而且兩者交互作用亦顯著,

F

(1, 11)=12.57,

p

< 0.05。進(jìn)一步簡單效應(yīng)檢驗發(fā)現(xiàn), 不管視覺搜索類型為固定靶子還是變化靶子, 干擾刺激匹配條件下的興趣刺激都比控制條件下的興趣刺激要捕獲更多的首次注視點(固定靶子：38.02% vs.16.56%; 變化靶子：10.31% vs.4.48%), 即都出現(xiàn)了顯著的引導(dǎo)效應(yīng); 但固定靶子視覺搜索類型下的引導(dǎo)效應(yīng)要顯著大于變化靶子視覺搜索類型下的引導(dǎo)效應(yīng)(21.46% vs.5.83%),

t

(11)=3.55,

p

<0.05。

由以上分析可知, 當(dāng)平衡各條件下視覺搜索的知覺難度之后, 在反應(yīng)時指標(biāo)上再次驗證了Olivers (2009)的實驗結(jié)果, 即引導(dǎo)效應(yīng)只出現(xiàn)在固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)中, 而沒有出現(xiàn)在變化靶子類型的視覺搜索任務(wù)中。但與反應(yīng)時結(jié)果不一致的是, 在對首次注視點百分率進(jìn)行分析卻發(fā)現(xiàn),不僅在固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了顯著的引導(dǎo)效應(yīng), 而且在變化靶子類型的視覺搜索任務(wù)中亦發(fā)現(xiàn)了顯著的引導(dǎo)效應(yīng)。因為首次注視點指標(biāo)反映的是視覺搜索的早期階段的注意定向, 故實驗1的結(jié)果說明在視覺搜索的早期階段, 變化靶子類型的視覺搜索任務(wù)中與工作記憶表征匹配的干擾刺激確實能捕獲更多的注意。但在隨后視覺搜索過程中, 此引導(dǎo)效應(yīng)被其他一些因素掩蓋, 從而在較晚的反應(yīng)時指標(biāo)上顯現(xiàn)不出來。

圖2 實驗1各條件下的平均反應(yīng)時與平均首次注視點百分率

此外, 結(jié)果還發(fā)現(xiàn)固定靶子條件下視覺搜索時間要顯著長于變化靶子條件, 這可能與兩種視覺搜索類型下靶子的存儲狀態(tài)有關(guān)。根據(jù) Woodman等人(2007)的觀點, 當(dāng)視覺搜索靶子不斷變化時, 靶子模板位于工作記憶中, 且處于積極狀態(tài), 而當(dāng)視覺搜索靶子保持固定時, 靶子模板可能處于工作記憶之外的長時記憶中, 因而前者相對于后者而言,靶子模板在視覺搜索過程中具有更強的注意捕獲能力, 從而促進(jìn)被試更快地完成對靶子刺激的檢測。為了檢驗兩種類型的視覺搜索靶子對注意的捕獲能力的差異, 本研究對視覺搜索靶子捕獲首次注視點的百分率進(jìn)行分析。2×2重復(fù)測量方差分析發(fā)現(xiàn), 搜索類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 11)=218.63,

p

<0.001; 匹配類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 11)=22.47,

p

< 0.005, 但兩者交互作用不顯著。與上述解釋一致,此結(jié)果表明變化靶子條件下的靶子模板對注意的捕獲能力顯著強于固定靶子條件下的靶子模板(57.24% vs.15.99%)。

總的來說, 不管是反應(yīng)時指標(biāo), 還是首次注視點百分率指標(biāo), 實驗1的結(jié)果發(fā)現(xiàn)固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)下的引導(dǎo)效應(yīng)要顯著強于變化靶子類型的視覺搜索任務(wù), 似乎說明引導(dǎo)效應(yīng)受到視覺搜索類型的調(diào)節(jié)。但正如前言中的分析, 在實驗1、Olivers (2009)的實驗5及以往有關(guān)引導(dǎo)效應(yīng)不一致結(jié)果的實驗中(如 Downing & Dodds, 2004;Houtkamp et al., 2006; Soto et al., 2005, 2006), 除了視覺搜索類型不同之外, 記憶階段的工作記憶負(fù)載亦不相同。因此實驗2在實驗1的基礎(chǔ)上, 平衡兩種不同視覺搜索類型測試中的工作記憶負(fù)載, 以進(jìn)一步評估視覺搜索類型和工作記憶負(fù)載對注意引導(dǎo)效應(yīng)的影響。

3 實驗2 控制工作記憶負(fù)載后的注意引導(dǎo)效應(yīng)

3.1 方法

3.1.1 被試

另選取大學(xué)生被試 11名(男生 5人),年齡在20～24歲之間, 平均年齡21.9歲, 視力或矯正視力正常, 色覺正常。所有被試均未參加過類似實驗, 實驗后給予報酬。

3.1.2 儀器與材料

同實驗1

3.1.3 程序

實驗程序與實驗1相似, 只是固定靶子的視覺搜索任務(wù)所在的區(qū)組有所不同, 其中變化包括：(1)在該區(qū)組開始時, 隨機選擇一種刺激(例如“藍(lán)色方框”)作為視覺搜索靶子, 并提前告之被試在這一區(qū)組中的視覺搜索靶子固定為該刺激; (2)該組測試中, 在記憶階段注視點上下方的刺激均作為記憶刺激, 要求被試記住(工作記憶負(fù)載為 2), 并與實驗1一致, 在50%的測試中, 注視點下方的刺激在視覺搜索階段作為干擾刺激再次出現(xiàn); (3)記憶探測階段, 隨機選擇記憶階段的其中一個刺激顏色進(jìn)行探測。

3.2 結(jié)果與討論

實驗2固定靶子和變化靶子條件下視覺搜索任務(wù)的正確率分別為98.73%、96.27%, 記憶任務(wù)的正確率分別為76.73%、77.36%。

3.2.1 反應(yīng)時數(shù)據(jù)分析

反應(yīng)時的方差分析表明(如圖2左所示)：搜索類型的主效應(yīng)不顯著,

F

(1, 10)=2.95,

p

=0.11, 匹配類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 10)=22.34,

p

< 0.05, 視覺搜索類型和匹配類型的交互作用顯著,

F

(1, 10)=4.97,

p

< 0.05。進(jìn)一步簡單效應(yīng)檢驗表明：當(dāng)視覺搜索為固定靶子類型時, 干擾刺激匹配條件下的平均反應(yīng)時顯著長于控制條件(1175 ms vs.1123 ms), 出現(xiàn)了顯著的引導(dǎo)效應(yīng)(52 ms); 而當(dāng)視覺搜索為變化靶子類型時, 兩者差異不顯著(1053 ms vs.1044 ms), 沒有發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)效應(yīng)(8 ms)。

3.2.2 首次注視點百分率分析

(1)落在干擾刺激上的首次注視點百分率分析：2×2的方差分析發(fā)現(xiàn)(如圖2右所示)：視覺搜索類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1,10)=14.77,

p

<0.05; 匹配類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1,10)=13.03,

p

<0.05, 但兩者交互作用不顯著,

F

(1,10)=0.02。此結(jié)果表明兩種視覺搜索類型下干擾刺激匹配條件下的興趣刺激都比控制條件下的興趣刺激要捕獲更多的首次注視點(固定靶子：18.30%vs.12.73%; 變化靶子：11.70% vs.5.80%), 即都出現(xiàn)了顯著的引導(dǎo)效應(yīng), 且引導(dǎo)效應(yīng)在兩種不同的視覺搜索類型中差異不顯著(5.57% vs.5.91%),

t

(10)=0.15,

p

>0.8。

圖3 實驗2各條件下的平均反應(yīng)時與平均首次注視點百分率

由以上分析可知, 基于反應(yīng)時指標(biāo)的結(jié)果與實驗1一致, 即在固定靶子的視覺搜索任務(wù)中出現(xiàn)了顯著的引導(dǎo)效應(yīng), 而在變化靶子的視覺搜索任務(wù)中引導(dǎo)效應(yīng)消失。而基于首次注視點百分率的結(jié)果卻發(fā)現(xiàn), 雖然兩種視覺搜索類型下也都出現(xiàn)了引導(dǎo)效應(yīng), 但沒有發(fā)現(xiàn)量值上的顯著差異, 這表明實驗 2中的引導(dǎo)效應(yīng)并未受到視覺搜索類型的影響。

(2)落在靶子刺激上的首次注視點百分率分析：2×2的方差分析發(fā)現(xiàn), 視覺搜索類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 10)=33.11,

p

<0.001; 匹配類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1, 10)=27.86,

p

<0.001, 但兩者交互作用不顯著。實驗2的結(jié)果再次證明變化靶子條件下的靶子模板比固定靶子條件下的靶子模板具有更強的注意捕獲能力(42.39% vs.21.08%)。另外, 通過實驗間的比較發(fā)現(xiàn), 相對于實驗 1來說, 實驗2固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)中的引導(dǎo)效應(yīng)顯著減弱(首次注視點百分率：21.46% vs.5.57%,

t

(21)=3.48,

p

< 0.05, 反應(yīng)時指標(biāo)亦有減少的趨勢, 104ms vs.52 ms,

t

(21)=1.74,

p

=0.096),這表明固定靶子類型的視覺搜索條件下的引導(dǎo)效應(yīng)受到工作記憶負(fù)載的影響, 即隨著工作記憶負(fù)載的增加, 引導(dǎo)效應(yīng)顯著減少。

4 總討論

本研究通過2個實驗考察了不同視覺搜索類型下基于工作記憶表征的注意引導(dǎo)效應(yīng), 以重新驗證視覺搜索類型是否是決定注意引導(dǎo)效應(yīng)出現(xiàn)的決定性因素。實驗1在Olivers (2009)實驗5的基礎(chǔ)上控制視覺搜索的知覺難度這一無關(guān)變量之后, 基于反應(yīng)時的結(jié)果發(fā)現(xiàn)引導(dǎo)效應(yīng)只出現(xiàn)在視覺搜索靶子固定的情境下, 重復(fù)了Olivers (2009)的實驗5的結(jié)果。但基于首次注視點百分率的結(jié)果卻在固定靶子與變化靶子兩種視覺搜索任務(wù)中都發(fā)現(xiàn)了引導(dǎo)效應(yīng)的存在, 這一結(jié)果表明在視覺搜索的早期階段,即使視覺搜索的靶子不斷變化, 存儲在工作記憶中的無關(guān)記憶表征仍然能捕獲更多的注意。為了更深入地評估視覺搜索類型在引導(dǎo)效應(yīng)中的作用, 實驗2進(jìn)一步平衡兩種視覺搜索任務(wù)中的工作記憶負(fù)載,與實驗1的結(jié)果一樣, 基于反應(yīng)時的結(jié)果依然只在固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了引導(dǎo)效應(yīng),而基于首次注視點百分率的結(jié)果卻在兩種視覺搜索任務(wù)中都發(fā)現(xiàn)了引導(dǎo)效應(yīng)。但與實驗1相比, 實驗2在固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)中的引導(dǎo)效應(yīng)顯著減弱, 并與變化靶子類型的視覺搜索任務(wù)中的引導(dǎo)效應(yīng)沒有量上的差異。

首先從因變量指標(biāo)來看, 反應(yīng)時指標(biāo)與眼動指標(biāo)所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果并不一致。差異主要體現(xiàn)在視覺搜索為變化靶子類型時, 實驗1與實驗2中以首次注視點百分率為指標(biāo)時發(fā)現(xiàn)的引導(dǎo)效應(yīng)在反應(yīng)時指標(biāo)上消失了。這種差異可能源于行為反應(yīng)時容易受到諸如策略或認(rèn)知控制等因素的影響所致。如前言所述, 首次注視點百分率反映的是視覺搜索早期階段注意的自動偏向, 而反應(yīng)時指標(biāo)反映的是被試對視覺搜索任務(wù)最終行為決策的結(jié)果, 行為決策涉及到刺激輸入與選擇, 注意分配與轉(zhuǎn)移, 刺激辨別與匹配以及反應(yīng)選擇與輸出等一系列非常復(fù)雜過程,期間容易受到無關(guān)因素的影響。在實驗1與實驗2中, 視覺搜索早期階段產(chǎn)生的注意引導(dǎo)效應(yīng)可能在隨后受到策略或認(rèn)知控制的調(diào)節(jié), 從而導(dǎo)致在晚期的反應(yīng)時指標(biāo)上反映不出來。這種解釋得到了一些實驗證據(jù)的支持。例如Han和Kim (2009)在知覺加工速度較快的視覺搜索過程中發(fā)現(xiàn)了注意引導(dǎo)效應(yīng), 而在知覺加工速度較慢的視覺搜索中則出現(xiàn)了與注意引導(dǎo)效應(yīng)相反的注意拒絕效應(yīng), 故他們認(rèn)為注意引導(dǎo)效應(yīng)是一種發(fā)生在早期階段的自動化過程, 但在視覺搜索的后期階段, 注意控制等因素可能會掩蓋(override)早期的注意引導(dǎo)效應(yīng)。Carlisle和 Woodman (2011)也發(fā)現(xiàn)注意引導(dǎo)效應(yīng)會受到視覺搜索過程中被試的主觀策略的控制。鑒于首次注視點百分率無論是生態(tài)效度, 還是指標(biāo)的精確、靈敏性, 都比行為反應(yīng)時指標(biāo)更合適對注意引導(dǎo)效應(yīng)的探討, 因此隨后討論都根據(jù)首次注視點百分率的統(tǒng)計結(jié)果來進(jìn)行。

如前言所述, 以往研究關(guān)于注意引導(dǎo)效應(yīng)是否存在尚有爭議。對于能否觀察到注意引導(dǎo)效應(yīng),Peters等(2009)和 Olivers (2009), Olivers等(2011)都認(rèn)為這取決于實驗中所采用的視覺搜索類型, 或由視覺搜索類型所引發(fā)的工作記憶表征的狀態(tài)。根據(jù)這種解釋, 如果采用的視覺搜索任務(wù)的靶子在實驗過程中保持固定(如Soto et al., 2005, 2006), 那么儲存在工作記憶中的記憶表征就處于積極激活狀態(tài),從而能觀察到其對注意的引導(dǎo)效應(yīng); 相反, 如果采用的視覺搜索任務(wù)的靶子不斷變化(例如 Downing& Dodds, 2004; Houtkamp & Roelfsema, 2006;Olivers, 2009; Peters et al., 2009), 靶子模板就需要保持在工作記憶中, 從而會阻斷同處于工作記憶中的其他項目對注意的引導(dǎo)效應(yīng)。與上述解釋不一致的是, 本研究在Olivers (2009)實驗5的基礎(chǔ)上, 控制影響結(jié)果的無關(guān)因素后發(fā)現(xiàn), 雖然反應(yīng)時結(jié)果重復(fù)了Olivers (2009)的實驗結(jié)果, 但首次注視點百分率的結(jié)果卻發(fā)現(xiàn)不管視覺搜索的靶子是否變化, 都出現(xiàn)了顯著的注意引導(dǎo)效應(yīng)。更重要的是, 實驗 1發(fā)現(xiàn)采用固定靶子的視覺搜索任務(wù)時的注意引導(dǎo)效應(yīng)要強于采用變化靶子的視覺搜索任務(wù)下的引導(dǎo)效應(yīng), 但在實驗2中進(jìn)一步平衡了工作記憶負(fù)載因素之后, 發(fā)現(xiàn)固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)下的引導(dǎo)效應(yīng)顯著減少, 并與變化靶子類型的視覺搜索條件下的引導(dǎo)效應(yīng)無差異。

首先, 本研究結(jié)果提示, 即使在變化靶子的視覺搜索任務(wù)中, 與任務(wù)無關(guān)的工作記憶表征在視覺搜索的早期階段依然能引導(dǎo)注意, 這與 Zhang等(2010)的研究結(jié)果一致。但為何在之前采用變化靶子的視覺搜索的研究中(例如 Downing & Dodds,2004; Houtkamp & Roelfsema, 2006; Olivers, 2009;Peters et al., 2009), 卻沒有觀察到注意引導(dǎo)效應(yīng)呢？究其原因, 可能有以下幾種解釋：(1)反應(yīng)時指標(biāo)的敏感性不足。之前研究者采用的大多為行為反應(yīng)時技術(shù)(如 Downing & Dodds, 2004; Olivers,2009), 如前所述, 行為反應(yīng)時更容易受到諸如策略和認(rèn)知控制等因素的影響, 有可能由于這些因素的影響導(dǎo)致視覺搜索早期階段所出現(xiàn)的引導(dǎo)效應(yīng)在晚期的行為反應(yīng)時指標(biāo)上并不能顯現(xiàn)出來。(2)工作記憶負(fù)載的不同。正如前言中的分析, 在以往研究中, 沒有觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的實驗通常工作記憶負(fù)載為 2, 而在觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的研究中工作記憶負(fù)載為 1。在本研究的實驗 2中, 增加工作記憶負(fù)載后雖然引導(dǎo)效應(yīng)顯著減少, 但依然存在。這一結(jié)果提示工作記憶負(fù)載是影響注意引導(dǎo)效應(yīng)的重要因素, 但不是導(dǎo)致之前研究中沒有觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的實質(zhì)原因。(3)實驗材料的刺激屬性的差異。在之前沒有觀察到引導(dǎo)效應(yīng)的實驗中, 實驗材料一般采用比較復(fù)雜的圖形(Downing & Dodds, 2004;Houtkamp & Roelfsema, 2006; Peters et al., 2009),而這類刺激相對于Soto等(2005, 2006)以及本研究所采用的彩色幾何圖形來說, 缺少可有效引導(dǎo)注意的刺激屬性, 如顏色(Wolfe & Horowitz, 2004)。這一解釋得到了 Zhang 等(2010)研究的證實。Zhang等(2010)在其研究中采用 Soto等(2005, 2006)實驗范式, 但采用 Peters等(2009)所用的復(fù)雜圖形, 結(jié)果沒有觀察到注意的引導(dǎo)效應(yīng), 相反, 當(dāng)采用Peters等(2009)的實驗范式, 而采用 Soto等(2005,2006)所用的彩色幾何圖形, 結(jié)果卻觀察到了注意引導(dǎo)效應(yīng), 從而證實了實驗材料的刺激屬性對注意引導(dǎo)效應(yīng)的決定性影響, 同時否定了視覺搜索類型對決定注意引導(dǎo)效應(yīng)是否出現(xiàn)的決定性作用。

其次, 從本研究的結(jié)果來看, 能否觀察到注意引導(dǎo)效應(yīng)與采用的視覺搜索靶子是否變化無關(guān), 但可能受到工作記憶負(fù)載的調(diào)節(jié)。理由如下：實驗2在實驗1的基礎(chǔ)上增加固定靶子類型的視覺搜索任務(wù)中的工作記憶負(fù)載, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)該條件下的注意引導(dǎo)效應(yīng)顯著減少(21.46% vs.5.57%), 這一結(jié)果表明工作記憶負(fù)載在工作記憶表征對視覺注意引導(dǎo)中起重要作用。而且實驗2中兩種視覺搜索任務(wù)中的工作記憶負(fù)載保持相等之后, 原來在實驗1中所表現(xiàn)出的注意引導(dǎo)效應(yīng)在搜索任務(wù)間的差異亦隨之消失, 這提示視覺搜索類型對注意引導(dǎo)效應(yīng)并沒有產(chǎn)生影響, 實驗1中搜索任務(wù)間注意引導(dǎo)效應(yīng)的差異主要來自于工作記憶負(fù)載。此結(jié)論與 Olivers(2009)的實驗結(jié)果明顯不一致。但如前言中所述,Olivers (2009)發(fā)現(xiàn)視覺搜索類型對注意引導(dǎo)效應(yīng)具有決定影響的實驗5中, 知覺難度因素及工作記憶負(fù)載因素可能對研究結(jié)果產(chǎn)生了影響, 本研究的結(jié)果也證實了工作記憶負(fù)載對注意引導(dǎo)效應(yīng)的影響的存在。因此, 本研究結(jié)果相對于Olivers (2009)的研究結(jié)果來說更為可靠。另外, 本研究中所操縱的工作記憶負(fù)載變化范圍較小(1或2), 故當(dāng)工作記憶負(fù)載由1增加到2時, 注意引導(dǎo)效應(yīng)只是顯著減少, 但并未消失。但在同樣的工作記憶負(fù)載條件下,Downing和 Dodds (2004)、Houtkamp和Roelfsema(2006)、Peters等(2009)及 Olivers (2009)都沒有觀察到注意的引導(dǎo)效應(yīng), 這表明工作記憶負(fù)載只是導(dǎo)致這些研究沒有觀察到注意引導(dǎo)效應(yīng)的可能因素之一, 其他因素還有待進(jìn)一步探究。

綜上所述, 本研究的結(jié)果否定了視覺搜索類型對注意引導(dǎo)效應(yīng)的影響, 同時也間接地證實了工作記憶負(fù)載可能會對注意引導(dǎo)效應(yīng)產(chǎn)生影響。但工作記憶負(fù)載通過何種方式影響注意引導(dǎo)效應(yīng), 目前尚未可知。根據(jù)Desimone (1998), Desimone和Duncan(1995)提出的注意的偏向競爭假說, 注意引導(dǎo)效應(yīng)是由于工作記憶表征在前額葉中的激活通過自上而下的通道增強初級視覺皮層中與此表征相同或相似刺激, 使該刺激獲得競爭優(yōu)勢, 從而引導(dǎo)注意偏向該刺激所造成的。工作記憶負(fù)載影響注意引導(dǎo)效應(yīng)的方式可能有以下二種：第一種方式可能是當(dāng)工作記憶負(fù)載增加時, 同時保持在工作記憶中的項目之間會相互干擾(Warden & Miller, 2007), 因此各項目的表征質(zhì)量可能會受到損害, 從而導(dǎo)致工作記憶表征的激活水平下降, 進(jìn)而降低其對注意自上而下的引導(dǎo)效力。另一種方式可能是當(dāng)工作記憶負(fù)載增加時, 用于保持工作記憶表征的資源也隨之增加, 可能會侵占用于工作記憶表征自上而下的回饋機制所需的注意資源, 從而導(dǎo)致注意引導(dǎo)效應(yīng)減少。

需要指出的是, 首次注視點百分率只能反映視覺搜索早期階段工作記憶表征對外顯注意的偏向,而無法反映不伴隨明顯眼動的內(nèi)隱注意定向, 因此具有一定的局限性。但基于眼動指標(biāo)與基于反應(yīng)時指標(biāo)在本研究實驗結(jié)果上的差異, 提示采用眼動技術(shù)研究工作記憶表征對視覺注意自上而下的引導(dǎo)作用, 尤其是對早期階段的注意偏向, 能提供更為有效的信息。

5 總結(jié)

研究采用眼動技術(shù), 考察了不同視覺搜索類型下工作記憶表征對視覺注意自上而下的引導(dǎo)效應(yīng),得到的結(jié)論如下：(1)導(dǎo)致以往研究中沒有觀察到注意引導(dǎo)效應(yīng)的主要因素并非視覺搜索類型, 從而否定了Olivers (2009), Olivers等(2011)的視覺搜索類型解釋或工作記憶表征狀態(tài)解釋; (2)工作記憶負(fù)載可能在工作記憶表征對注意的引導(dǎo)過程中起重要作用。

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