客體工作記憶對注意的導向作用：抑制動機的影響*

2013-01-31 01:20:00胡艷梅張明徐展2李畢琴

心理學報 2013年2期

胡艷梅張明徐展2李畢琴

(1東北師范大學心理學院, 長春 130024) (2西南大學心理學部, 重慶 400715)

1 引言

注意和視覺工作記憶是密切相關的認知過程。它們在結構和功能上都表現出高度的一致性。一方面, 兩種加工都會誘發右側額頂葉皮層, 雙側腦島,右側枕葉皮層等腦區的神經激活(Anderson,Mannan, Rees, Sumner, & Kennard, 2010; Awh,Vogel, & Oh, 2006; Mayer, Bittner, Nikoli?,Bledowski, Goebel, & Lindena, 2007)。另一方面, 同一時刻兩者能保持的最大項目數均為 4個左右(每個項目可包括多個特征) (Cowan, 2000; Luck &Vogel, 1997; Yantis & Johnson, 1990)。并且視覺工作記憶的編碼和保持等過程也需要注意的參與(Awh, Vogel, & Oh, 2006)。

視覺工作記憶分為空間工作記憶和客體工作記憶兩個子系統, 分別負責對空間方位信息和客體信息的加工(Baddeley, 2003)。在信息保持過程中,我們對于空間工作記憶內容的復述是在注意的基礎上實現的(Awh et al., 2006), 即通過對某位置的持續注意來維持對該位置的記憶。此時, 注意的內容即是空間工作記憶內容, 兩種認知系統功能一致。因此, 出現在記憶位置上的刺激會得到更快更好地加工(Awh, Jonides, & Reuter-Lorenz, 1998;Postle, Awh, Jonides, Smith, & D’Esposito, 2004)。

如果視覺工作記憶與注意在功能上始終保持一致, 則客體工作記憶的復述機制也應是基于注意的。即對客體的保持依賴于對客體的注意。此時, 注意的內容和客體工作記憶內容一致, 注意與客體工作記憶功能一致。因此在信息加工過程中, 注意將指向與客體工作記憶內容相同的刺激, 即保持在客體工作記憶中的內容會捕獲注意(張明, 張陽, 2007;Carlisle& Woodman, 2011a; Downing, 2000; Huang& Pashler, 2007; Kumar, Soto, & Humphreys, 2011;Olivers, Meijer, & Theeuwes, 2006; Pan & Soto,2011; Soto, Wriglesworth, Bahrami-Balani, &Humphreys, 2010; Soto, Heinke, Humphreys &Blanco, 2005; Soto, Mok, McRobbie, Quest,Waldman, & Rotshtein,, 2011)。Olivers等(2006)首先給被試呈現一個記憶項目, 然后要求被試在保持該記憶項目的同時完成一項搜索任務, 最后對被試進行記憶探測。總體上, 實驗包括三種條件：(1)搜索任務中沒有單例分心物(Singleton Distractor) (無單例條件); (2)搜索任務中有一個單例分心物, 但該項目與客體工作記憶內容不同(無關條件); (3)搜索任務中有一個單例分心物, 且該項目與客體工作記憶內容相同(相關條件)。結果發現, 后兩種條件下搜索速度均慢于第一種條件。更重要的是：與無關條件相比, 相關條件下搜索速度更慢。相關條件下,單例分心物的凸顯性不僅源于其物理特征的獨特性, 更源于其與客體工作記憶內容的一致性。因此,這類單例分心物會更顯著地捕獲注意, 進而在更大程度上降低搜索效率。由于這種注意捕獲效應是與客體工作記憶過程密不可分的, 即與客體工作記憶內容一致是刺激捕獲注意的原因, 因此 Olivers等(2006)將之稱為“由記憶導向的注意捕獲(Memorydriven Attention Capture)”。與此類似的, Soto等(2005)也發現注意會不隨意地指向與客體工作記憶內容匹配的刺激, 并且這是一種自上而下的加工過程。他們同樣要求被試在保持一個記憶項目的同時完成一項搜索任務。有效條件下, 記憶項目特征與搜索目標相同; 無效條件下, 記憶項目特征與搜索分心物相同; 控制條件下, 沒有任何搜索項目與記憶項目相同。結果發現有效條件下搜索反應時快于控制條件, 而無效條件下搜索反應時慢于控制條件。即與客體工作記憶內容匹配的搜索項目捕獲了注意。Soto等(2005)進一步排除了啟動等知覺加工過程對實驗結果的干擾。在搜索任務前, 如果僅向被試呈現一個刺激但不要求記憶, 那么在搜索任務中與該刺激匹配的項目將不會捕獲注意。Kumar,Soto和Humphreys (2011)發現搜索任務中與客體工作記憶項目匹配的分心物會誘發顯著的 N2pc成分。N2pc反映了個體對某個刺激的注意過程, 即當注意指向某個刺激時, 將在刺激出現的對側腦區(與同側腦區相比)誘發更大的負電位(Woodman &Luck, 2003; Woodman, 2010)。

上述研究均表明客體工作記憶內容與注意內容一致, 可以捕獲注意。但這并不意味著客體工作記憶內容必然會成為注意的內容, 或者說兩種認知系統在功能上始終保持一致。越來越多的研究發現,客體工作記憶對注意的導向作用是靈活可控的; 與客體工作記憶內容匹配的刺激并不總能捕獲注意,即對客體工作記憶內容的復述并非必須依賴注意,兩種認知系統在功能上存在差異。(Downing &Dodds, 2004; Han & Kim, 2009; Houtkamp &Roelfsema, 2006; Olivers, 2009; Sawaki & Luck,2011; Woodman & Luck, 2007)。Houtkamp和Roelfsema (2006)采用眼動技術研究客體工作記憶內容對注意的導向作用。他們首先向被試同時呈現兩個客體, 并明確告知被試這兩個客體分別是隨后將繼時呈現的兩個搜索任務的目標。例如, 同時向被試呈現一張“椅子”和一個“籃子”, 并要求被試在隨后出現的第一個搜索任務(搜索任務1)中判斷“椅子” (目標 1)是否出現, 而在第二個搜索任務(搜索任務2)中判斷“籃子” (目標2)是否出現。為了順利完成實驗任務, 被試在完成搜索任務1的同時還要保持目標 2。結果發現, 當兩個目標項目同時出現在搜索任務1中時, 作為分心物的目標2不會獲得更多的掃視。任務1的搜索反應時也沒有因為目標2的出現而增長。可見, 雖然目標2被保持在客體工作記憶中, 但由于它與當前任務(搜索目標 1)無關, 因而沒有捕獲注意。這符合注意選擇的原則,即選擇與當前任務相關的刺激, 拒絕與當前任務無關的刺激。實際上, 如果對當前任務而言客體工作記憶內容只是某種干擾信息, 那么被試還將會抑制與客體工作記憶內容匹配的刺激。Woodman和Luck (2007)的研究有力地證明了上述觀點。他們采用與前人類似的雙任務實驗范式(Downing &Dodds, 2004; Olivers et al., 2006), 要求被試在保持一個或多個記憶項目的同時完成一項搜索任務。不同的是, 他們在實驗指導語中明確告知被試 “記憶項目永遠不同于搜索目標”。因此被試沒有理由在搜索任務中主動注意客體工作記憶內容。如果客體工作記憶內容對注意的捕獲是不可控的(即記憶的內容必然是注意的內容), 那么與記憶內容匹配的分心物(下文中簡稱“匹配分心物”)必將捕獲注意; 反之, 匹配分心物不會捕獲注意。結果發現, 與控制條件(沒有任何搜索項目與記憶項目匹配)相比, 當搜索序列中出現匹配分心物時搜索速度更快, 即搜索過程中匹配分心物不但沒有捕獲注意, 反而被抑制了(Woodman & Luck, 2007, 實驗3和4)。更重要的是, Carlisle和Woodman (2011b)利用ERP技術,以N2pc為指標研究客體工作記憶內容對注意選擇的影響。結果發現當記憶項目僅與搜索分心物匹配時, 它們不會誘發N2pc成份。Hu, Xu和Hitch (2011)也發現當被試明確知道記憶項目只與搜索分心物匹配后, 他們可以通過抑制對匹配分心物的注意來促進搜索任務表現。但這種抑制作用的有效性受到匹配分心物數量和記憶項目呈現時間的影響。僅當匹配分心物足夠多(匹配力度大)并且記憶項目呈現時間足夠長(認知控制準備時間長)時, 匹配分心物才能得到有效抑制(Han & Kim, 2009)。可見, 客體工作記憶與注意在內容上并非總是保持一致; 客體工作記憶內容不一定總能捕獲注意。當客體工作記憶內容與當前任務無關, 甚至可能會干擾當前任務的順利進行時, 與其匹配的項目將受到抑制。此時,對客體工作記憶內容的復述并非是基于注意的。

如果客體工作記憶對注意的導向作用的確會受到上述自上而下加工的調節, 那么這種抑制性認知控制的效用應該受到抑制動機的影響。抑制動機主要指個體主動進行抑制性操作的傾向水平, 而與其抑制能力無關。一方面, 當被試確認在當前任務中客體工作記憶內容只是一種干擾信息時(如告知被試“記憶項目永遠不同于搜索目標”), 通過抑制匹配分心物可以更快更好地完成任務。另一方面,由于對匹配分心物的抑制是一個需要付出巨大認知努力的過程, 因此個體抑制動機水平的高低會影響抑制作用的有效性。例如, Olivers等(2006)之所以沒有發現對匹配分心物的抑制作用, 可能就是因為未能有效地激發被試的抑制動機。在他們的實驗中匹配分心物是以單例形式出現的。這種匹配分心物不僅與客體工作記憶內容相同, 還在特征上與其他搜索項目不同。關于注意捕獲的研究表明, 由于刺激特征上的與眾不同, 單例分心物能極大地捕獲注意(自下而上加工) (Theeuwes, 2010; Stigchel,Belopolsky, Peters, Wijnen, Meeter, & Theeuwes,2009)。并且認知控制對這種注意捕獲的調節能力有限, 即便是通過大量練習, 單例分心物的干擾作用也只能在一定程度上被減弱, 而難以被克服(M?ller,Geyer, Zehetleitner, & Krummenacher, 2009)。因此, 在Olivers等(2006)的實驗條件下, 抑制單例分心物的困難很大。當認知控制的努力很難收獲效果時, 被試的抑制動機水平將變得極低甚至為零。這種情況下, 匹配分心物能捕獲注意并不奇怪。

根據上述解釋, 客體工作記憶內容是否能被抑制取決于兩點：(1)個體抑制動機是否被激活; (2)個體抑制動機水平的高低。當客體工作記憶內容與當前任務相關時, 個體抑制動機不會被激活, 與客體工作記憶內容匹配的刺激會捕獲注意(Soto et al.,2005); 當客體工作記憶內容與當前任務無關時, 為了促進任務表現個體傾向于抑制與工作記憶內容匹配的刺激。并且, 這種抑制作用的有效性還受到抑制動機水平高低的影響。抑制動機水平只有達到一定程度, 匹配分心物才能被有效抑制, 否則認知控制將難以克服匹配分心物的干擾作用, 從而在結果中出現匹配分心物對注意的捕獲效應。本研究將通過兩個實驗驗證上述觀點。為了激發被試的抑制動機, 我們在指導語中明確指出“記憶項目永遠不同于搜索目標” (Hu, Xu, & Hitch 2011; Woodman& Luck, 2007)。實驗1通過改變匹配試驗在實驗中出現的概率來誘發被試不同水平的抑制動機。M?ller等(2009)在研究認知控制對(刺激驅動的)注意捕獲的作用時, 通過調節凸顯分心物(salient)的出現概率來調控個體的控制動機水平。這種概率的調節主要操控的是個體的動機水平, 而非認知控制能力。匹配試驗里, 搜索序列中將有三個分心物與記憶項目完全相同。我們期望, 隨著匹配試驗概率的增加, 被試抑制匹配分心物的動機水平也將提高, 從而產生更大的抑制效應。實驗2排除了練習的干擾, 在保持匹配試驗概率不變的條件下(始終為 50%), 僅通過改變指導語來誘發不同程度的抑制性動機水平。

2 實驗1

2.1 方法

2.1.1 被試

30名(14男, 16女)大學本科學生隨機分為 3組參加實驗, 每組 10人。年齡 19～22歲(

=20.43,

=1.14)。所有被試的視力或矯正視力正常。實驗后, 被試獲得相應報酬。

2.1.2 儀器和材料

實驗程序在 17寸 PC機上呈現, 屏幕背景為灰色(RGB值為128/128/128), 被試距離屏幕約70 cm。記憶項目和記憶探測項目都是一個彩色圖形(視角為 1.35°× 1.35°), 呈現在屏幕中央(見圖1)。該圖形的備選顏色包括紅色, 黃色, 藍色或綠色(RGB值分別為, 255/0/0, 255/255/0,0/0/255, 0/255/0); 備選形狀包括圓形、十字形、平行四邊形或漏斗形。這些顏色和形狀特征共組成16種備選圖形。單次試次里呈現的記憶項目從上述16種圖形中隨機抽取。搜索項目是內嵌有黑色開口方框的彩色圖形(圖形視角為 1.35°× 1.35°, 選自與記憶項目相同的圖集; 開口方框視角為 0.45°× 0.45°,方框線條粗0.08°, 開口寬0.12°), 包括5個分心物和1個搜索目標。搜索目標中的方框向上或向下開口, 分心物中的方框向左或向右開口。搜索目標的圖形與某兩個分心物相同(但圖形內開口方框朝向不同); 剩余 3個分心物的圖形相同(但圖形內開口方框朝向不同)。所有搜索項目隨機排列在圓的 12等分點上(每個點距離屏幕中心 3.3°左右)。每兩個項目的中心點之間至少相距1.7°。

圖1 實驗1流程

2.1.3 實驗設計

實驗1為2×3混合設計。被試內變量為搜索序列中是否有分心物與記憶項目匹配(試驗類型)。匹配試驗中, 有 3個分心物的圖形與記憶項目完全相同(顏色形狀都相同)。其余搜索項目均不同于記憶項目。控制試驗中, 沒有任何搜索項目與記憶項目相同。被試間變量為匹配試驗在實驗中出現的概率(匹配試驗概率)。80%概率條件下,匹配試驗占總試次的 80%; 50%概率條件下, 匹配試驗占總試次的 50%; 20%概率條件下, 匹配試驗占總試次的20%。

2.1.4 實驗程序

首先向被試呈現兩個數字(隨機選自 10以下的阿拉伯數字(1和 0除外), 以黑色(RGB值為 0/0/0)呈現; 每個數字的視角為 1.70° ×0.85°, 其中心點分別向左和向右偏離屏幕中心0.65°), 呈現時間為1000 ms。要求被試在整個試次中以每秒3～4個數字的速度連續不斷地出聲復述它們(該過程受到主試的監督)。這種發聲抑制程序可以強迫被試進行視覺編碼, 從而排除語音編碼干擾(Baddeley, 2002)。數字消失后間隔1500 ms向被試呈現記憶項目, 呈現時間為500 ms。要求被試記住該項目的顏色和形狀。記憶序列結束后間隔500 ms呈現搜索序列。要求被試盡快找到搜索目標, 并指出其內部開口方框的具體朝向。開口向上按鍵“A”,向下按鍵“Z”。被試做出反應后搜索序列不會即時消失, 而是固定呈現2500 ms。如果被試在2500 ms內沒有按鍵, 則計為錯誤反應。搜索序列結束后再間隔500 ms呈現記憶探測序列。要求被試判斷記憶探測項目與記憶項目是否完全相同。完全相同(顏色形狀均相同)按鍵“K”, 不同(顏色相同而形狀不同或形狀相同而顏色不同)按鍵“L”。實驗中, 將通過指導語明確告知被試“記憶項目的顏色和形狀永遠不同于搜索目標”, 以及匹配試驗出現的概率。同時, 要求被試在搜索任務中又快又準地反應, 而在記憶任務中盡量保證正確反應。

每個被試完成120次試次, 匹配試驗和控制試驗的次數取決于匹配試驗概率, 隨機交替呈現。正式實驗前被試首先完成 16次練習試次以熟悉實驗任務(各組條件下, 練習中的匹配試驗概率均為50%)。正式實驗中, 完成60次試次后休息2 min。

2.2 結果與分析

表1顯示了實驗1中各條件下被試的平均反應時和正確率。對因變量進行 2 (試驗類型：匹配試驗和控制試驗) × 3 (匹配試驗概率：20%、50%和80%)混合設計重復測量方差分析。搜索正確率方面,沒有發現任何顯著的主效應或交互作用。搜索反應時方面, 匹配試驗概率主效應不顯著,

(1, 27) ＜ 1,

=0.13; 但試驗類型主效應顯著,

(1, 27)=6.85,

＜0.05,

=0.20。匹配試驗中搜索反應時(

=1305.02 ms)快于控制試驗(

=1353.10 ms)。更重要的是兩者交互作用顯著,

(2, 27)=13.94,

=0.001,

=0.51。簡單效應分析結果表明, 20%概率條件下匹配試驗搜索反應時慢于控制試驗,

(1, 9)=8.78,

＜0.05,

=0.49; 而 50% (

(1, 9)=7.36,

＜0.05,

=0.45)和 80% (

(1, 9)=13.94,

＜0.01,

=0.61)概率條件下匹配試驗搜索反應時均快于控制試驗。為了進一步分析實驗1中對匹配分心物的注意抑制過程, 我們把控制試驗和匹配試驗的搜索反應時差值作為抑制效應量。當匹配試驗搜索反應時顯著快于控制試驗時, 該效應量為正值, 表明匹配分心物在搜索過程中受到了抑制; 當匹配試驗搜索反應時顯著慢于控制試驗時, 該效應量為負值, 表明匹配分心物不僅沒有被抑制, 反而捕獲了注意。實驗1中, 20%, 50%和80%三種概率條件下抑制作用的效應量分別為?77.74 ms (

(9)=?2.96,

＜0.05),63.59 ms (

(9)=2.71,

＜0.05), 158.35 ms (

(9)=3.73,

＜0.01) (見圖2)。兩兩比較發現, 50%概率條件下的效應量大于 20%概率條件,

(19)=?4.02,

=0.001;80%概率條件下的效應量大于50%概率條件(

(19)=?2.41,

＜0.05)和 20%概率條件(

(19)=?4.73,

=0.001)。即抑制效應量隨著匹配試驗概率的提高而增大。

表1 實驗1中被試的平均反應時和正確率

圖2 實驗1中不同匹配試驗概率條件下抑制效應量

用反應時分布等分法分別求出不同匹配試驗概率條件下的搜索反應時累計概率分布情況(圖3a,3b, 3c)。它們描述了每個十分位點上被試在不同實驗條件下的平均反應等分值。通過這一分析我們可以觀察上述抑制作用的時程特點。如果認知控制可以發生在短暫迅速的信息加工過程中, 那么我們期望在反應時極快的試次里(如反應時在前 10%的試次)也能觀察到對匹配分心物的抑制。對第一個十分位點上的反應時數據進行秩和檢驗發現, 20%概率條件下匹配試驗搜索反應時(

=854.00 ms)慢于控制試驗(

=705.50 ms),

=?2.67,

p ＜

0.01。50%概率條件下不同試驗類型反應時差異與 20%概率條件一致,

=831.16 ms,

=768.60 ms,

=?2.44,

p ＜

0.05。但80%概率條件下匹配試驗搜索反應時(

=755.21 ms)快于控制試驗(

=826.11 ms),

=?2.62,

p ＜

0.01。即在80%概率條件下認知控制可以發生在快速的信息加工過程中。記憶正確率方面, 試驗類型主效應顯著, 匹配條件下記憶正確率顯著高于控制條件,

(1,27)=11.14,

＜0.01,

=0.30。匹配試驗概率主效應和兩變量間交互作用均不顯著。

2.3 討論

實驗1結果表明, 當明確知道客體工作記憶內容永遠不同于搜索目標時, 被試可以通過抑制匹配分心物來促進搜索任務表現。對于這種靈活可控的機制, 客體工作記憶內容提供了一種“需要抑制的刺激”模板。Woodman和Luck (2007)指出, 當被試明確知曉客體工作記憶內容永遠不同于搜索目標(卻可能與搜索分心物匹配)時, 客體工作記憶內容將被當做“需要抑制的刺激”模板。此時, 所有與客體工作記憶內容在客體或特征上匹配的刺激都是需要抑制的(Carlisle, Arita, Pardo, & Woodman,2011)。

更重要的是, 通過調節匹配試驗概率, 本研究發現：對于上述靈活可控的機制, 抑制動機水平是影響抑制過程有效性的關鍵因素之一。當被試的抑制動機水平很低時(20%概率條件), 匹配分心物不但不能被抑制, 反而還會捕獲注意。這種注意捕獲效應在短暫迅速的信息加工過程中(搜索反應時在前 10%的試次)也存在。而當被試有充足的抑制動機時(50%和 80%概率條件), 匹配分心物將得到有效抑制。并且這種認知控制的效用會隨著抑制動機的提高而增大, 即80%概率條件下抑制作用的效應量大于50%概率條件。時程方面, 當被試的抑制動機處于中等水平時(50%概率條件), 抑制作用僅發生在相對較慢的信息加工過程中。當被試具有較高水平的抑制動機時(80%概率條件), 在搜索反應時極快的試次中也能觀察到顯著的抑制作用。因此,抑制動機的高低不僅可以調節抑制作用的效應量,還會影響抑制作用發生的時程。

圖3 實驗1各匹配概率條件下搜索反應時累積概率分布

此外, 記憶正確率方面, 我們發現不同概率條件下, 匹配試驗的記憶正確率始終高于控制試驗。抑制效應量為正時(50%和 80%概率條件), 個體通過有效地抑制與客體工作記憶內容匹配的分心物從而提高了搜索效率。但由于搜索序列呈現時間固定(2500 ms), 被試在完成搜索任務后(匹配試驗搜索任務平均反應時為 1305.02 ms)將有充分的時間將注意轉回匹配分心物, 以鞏固記憶。從而在整體上表現為匹配試驗記憶正確率更高。Bundesen(1990)的視覺注意理論(TVA)指出根據任務目標的需要, 與工作記憶內容匹配的刺激可以被設置很高的注意權重以引導注意選擇過程。反之, 工作記憶內容也可以被設置極低的注意權重, 以避免與之相同的刺激得到注意。根據這一理論, 本實驗中當被試完成搜索任務時, 為了更快地找到搜索目標, 客體工作記憶內容的注意權重極低(甚至為零)。一旦搜索任務完成后, 為了更好地完成隨后的記憶探測任務, 客體工作記憶內容的注意權重將顯著提高,此時被試將通過重新注意匹配分心物以鞏固記憶。因此匹配試驗記憶成績更高。但這種鞏固記憶的過程不是本研究的重點, 且效應普遍較小(Woodman& Luck, 2007; Han & Kim, 2009)。抑制效應量為負時(20%概率條件), 個體不能抑制對匹配分心物的注意, 即匹配分心物捕獲了注意, 從而降低了搜索效率。由于匹配分心物與客體工作記憶內容一致,因此匹配試驗記憶正確率也隨之提高。

為了誘發不同水平的抑制動機, 我們在實驗 1中系統地操作了匹配試驗概率。該操作可能會使實驗結果受到練習的干擾。例如, 當匹配試驗概率從50%提高到 80%時, 實驗中匹配試驗的次數也隨之增加了 36次。這樣在 80%概率條件中, 被試有更多的機會練習使用抑制策略, 從而獲得更大的認知控制效用。為了排除練習的干擾, 我們將在實驗 2中保持各條件下匹配試驗概率恒定(50%), 僅通過改變指導語來操作抑制動機水平。

3 實驗2

3.1 方法

22名(10男, 12女)大學本科學生隨機分為2組參加實驗。年齡 19～22歲(

=20.32,

=1.09)。所有被試的視力或矯正視力正常。實驗后, 被試獲得相應報酬。其中有 2名被試表示“實驗中匹配試驗實際出現的概率與指導語信息不一致”, 其數據未納入統計分析。因此, 實際統計分析中每組10人。

實驗儀器、材料、設計和程序除以下方面外, 與實驗1相同。實驗2中匹配試驗概率條件分為20%和 80%兩種。兩種條件下匹配試驗出現概率相同,均占總試次的50%。但被試接收到的指導語信息不同。20%概率條件下, 我們告訴被試實驗中有 20%的試次是匹配試驗; 而 80%概率條件下, 我們告訴被試實驗中有80%的試次是匹配試驗。實驗完成后,被試還將報告：(1)指導語中告知的匹配試驗概率;(2)實驗中匹配試驗出現的概率是否符合指導語信息。問題(2)是為了確認指導語中對匹配試驗概率的操作有效。如果被試認為“實驗中匹配試驗出現的概率符合指導語信息” (指導語為20%概率條件下匹配試驗很少; 而指導語為 80%概率條件下匹配試驗很多), 則表明被試相信指導語信息, 據此調整動機水平來進行操作, 并且在實驗過程中沒有體驗到指導語信息與匹配試驗實際出現概率有沖突。所有被試都正確地回答了第一個問題。但有2名被試認為實驗中匹配試驗實際出現的概率與指導語信息不一致, 他們的數據未納入統計分析。

表2 實驗2中被試的平均反應時和正確率

3.2 結果與分析

表2顯示了實驗2中各條件下被試的平均反應時和正確率。對因變量進行 2 (試驗類型：匹配試驗和控制試驗) × 2 (匹配試驗概率：20%和80%)混合設計重復測量方差分析。搜索正確率方面, 沒有發現任何顯著的主效應或交互作用。搜索反應時方面, 匹配試驗概率(

(1,18)=.01)和試驗類型主效應(

(1,18)＜ 1)均不顯著。但兩者交互作用顯著,

(1, 18)=26.02,

＜0.001,

=0.59。簡單效應分析結果表明, 20%概率條件下匹配試驗搜索反應時慢于控制試驗,

(1,9)=17.52,

＜ 0.01,

=0.66; 而 80%概率條件下匹配試驗搜索反應時快于控制試驗,

(1,9)=11.83,

＜0.01,

=0.57。進一步比較不同條件下認知控制的效用發現,80% (111.26 ms,

(9)=3.45,

＜0.01)與 20% (?80.18 ms,

(9)=?4.19,

＜0.01)概率條件下抑制效應量差異顯著,

(19)=?5.10,

＜0.001 (圖 4)。搜索反應時累計概率分布如圖5a和5b。對第一個十分位點上的反應時數據進行秩和檢驗發現,20%概率條件下匹配試驗搜索反應時(

=786.79 ms)慢于控制試驗(

=719.01 ms),

=?2.82,

p＜

0.01; 80%概率條件下匹配試驗搜索反應時(

=784.01 ms)快于控制試驗(

=831.24 ms),

=-2.83,

p ＜

0.01。

圖4 實驗2中不同匹配試驗概率條件下抑制效應量

圖5 實驗2各匹配概率條件下反應時累積概率分布

記憶正確率方面, 試驗類型主效應顯著, 匹配條件下記憶正確率顯著高于控制條件,

(1,18)=9.37,

＜0.01,

=0.34。匹配試驗概率主效應和兩變量間交互作用均不顯著。

3.2 討論

實驗2排除練習的干擾后發現了與實驗1類似的結果。實驗 2中, 當被試以為匹配試驗概率為20%時, 匹配試驗搜索反應時慢于控制試驗, 即匹配分心物捕獲了注意; 而當被試以為匹配試驗概率為 80%, 匹配試驗搜索反應時快于控制試驗, 即匹配分心物受到了抑制。雖然兩種條件下被試接收到的指導語信息不同, 但匹配試驗實際出現的次數卻始終一樣, 均為總試次的50%。因此, 實驗2的結果不能用練習來解釋, 而是源于不同的指導語信息引發了被試不同水平的抑制動機。隨后, 我們將進一步討論在客體工作記憶對注意的導向過程中抑制動機的作用。

4 總討論

本研究通過兩個實驗證明了客體工作記憶內容不一定總能捕獲注意。在視覺搜索任務中, 當被試知道客體工作記憶內容永遠不可能成為搜索目標時, 將傾向于抑制匹配分心物, 從而促進搜索任務表現, 匹配試驗搜索反應時更快。實驗1通過操作匹配試驗出現的概率來誘發不同水平的抑制動機。實驗2則僅通過改變指導語來調節抑制動機水平, 從而排除練習的干擾。兩個實驗結果均表明,當被試的抑制動機水平很低時(20%概率條件), 匹配分心物會捕獲注意, 從而減慢搜索速度; 而當被試的抑制動機水平足夠高時(50%和80%概率條件),匹配分心物會被抑制, 從而加快搜索速度。并且該抑制作用的效應量會隨著抑制動機水平的提高而增大。此外, 抑制動機水平還會影響認知控制的時程。隨著抑制動機水平的提高, 認知控制介入的時間也將提前。

Olivers等(2006)曾提出由于客體工作記憶和注意在結構和功能上的高度相似性, 兩者可能是同一個認知系統。客體工作記憶和注意在內容上應始終保持一致; 客體工作記憶內容必然會捕獲注意。本研究中, 在20% (實驗1和實驗2)概率條件下發現了匹配分心物對注意的捕獲效應。如果這種注意捕獲的發生是必然的, 那么可以推測客體工作記憶內容的保持是基于注意的。但事實卻遠非如此。本研究中, 在50% (實驗1)和80% (實驗1和實驗2)概率條件下發現匹配分心物不但沒有捕獲注意, 反而受到了有效地抑制。并且隨著匹配試驗概率的提高,這種抑制作用的效應量也在增大。可見, 客體工作記憶內容對注意的捕獲是可以被克服的。Woodman和Luck (2007)也發現當被試明確知道客體工作記憶內容永遠只和搜索分心物匹配(而不同于搜索目標)時, 他們將把記憶內容當做一種“需要抑制的刺激”模板, 并通過認知控制來使注意偏離匹配分心物。

綜上, 本研究發現：客體工作記憶內容對注意的導向過程是靈活可控的; 與客體工作記憶內容匹配的刺激既可以捕獲注意, 也可以被抑制。當客體工作記憶內容與當前任務目標無關時, 它將被當做“需要抑制的刺激”模板, 使注意偏離與之匹配的刺激。因此, 客體工作記憶內容不一定總是注意的內容。注意在客體工作記憶復述機制中的作用和地位還有待進一步明確。對于這種靈活可控的機制, 抑制動機水平(本研究中通過調節匹配試驗概率來操作)不僅會影響認知控制的有效性及其作用大小,還會影響認知控制介入的時間。該發現在一定程度上彌補了已有研究的不足, 為已有研究的爭議給出了新的解釋。

如前所述, 已有研究在客體工作記憶內容是否總能捕獲注意這一問題上尚未達成一致。一些研究發現客體工作記憶內容對注意的捕獲是不隨意的;另一些研究卻表明這種注意捕獲受到認知控制的調節。為了解釋這些互相矛盾的結果, 研究者們考察了諸多外部因素的作用。首先是任務類型的影響(Olivers, Peters, Houtkamp, & Roelfsema, 2011;Peters, Goebel, & Roelfsema, 2008)。當搜索目標固定時, 對目標的保持較為容易, 有多余的資源加工客體工作記憶內容, 匹配分心物能夠捕獲注意; 當搜索目標在試次間不斷變化時, 注意資源全部集中在對目標的保持過程中, 沒有資源加工其他項目,匹配分心物無法捕獲注意。如 Olivers (2009)發現“由記憶導向的注意捕獲”僅發生在搜索目標固定的搜索任務中, 而不出現于目標不斷變化的搜索任務中。但該解釋卻不符合我們的實驗結果。本研究采用了目標固定的搜索任務。結果發現：除20%概率條件外, 其他條件中匹配分心物不僅沒有捕獲注意, 反而受到了抑制。類似的, Woodman和 Luck(2007)采用目標固定的搜索任務也發現了對匹配分心物的抑制作用(Han & Kim, 2009)。其次, 也有研究者考察刺激類型的影響。Zhang等(2010)指出當搜索項目為復雜客體(如不規則圖形)時, 完成搜索任務將消耗大量資源, 與任務無關的項目(如匹配分心物)不會捕獲注意; 而當搜索項目為簡單客體(如彩色方框)時, 除完成搜索任務外還有多余資源加工其他項目, 匹配分心物將捕獲注意。這種解釋仍然不符合我們的發現。一方面, 本研究使用的刺激是內嵌開口方框的彩色圖形。其顏色標準, 形狀規則, 可以歸類于簡單客體。另一方面, 根據Zhang等(2010)的觀點, 注意捕獲效應的消失是由于沒有多余的資源加工客體工作記憶內容。而本研究卻發現匹配分心物會受到抑制。即匹配分心物之所以不能捕獲注意, 是因為個體利用認知資源進行了自上而下控制, 而非資源緊張。此外, 刺激強度, 任務知覺難度, 匹配分心物數量等外部因素也被認為是導致現有矛盾結果的原因(Hu, Xu, & Hitch, 2011;Han & Kim, 2009; Olivers, 2009)

本研究關注內部因素的作用, 認為抑制動機是客體工作記憶內容對注意的導向過程中影響認知控制加工的關鍵因素。抑制動機是指個體進行抑制性認知控制的傾向。抑制動機的影響分為兩個層次：(1)有無抑制動機; (2)抑制動機水平的高低。我們首先明確告知被試客體工作記憶內容永遠不同于搜索目標, 使被試產生了抑制匹配分心物的動機,進而在實驗中觀察到了對匹配分心物的抑制作用。Woodman和 Luck (2007)使用相同的指導語操作,也發現了上述抑制作用。可見, 當客體工作記憶內容與當前任務無關時, 與之匹配的項目會受到抑制。反之, 當客體工作記憶內容與目標相關時, 與之匹配的項目將自上而下地捕獲注意。例如, 在Soto等(2005)的實驗中工作記憶內容可能會與搜索目標匹配。此時, 為了更快地找到搜索目標, 被試將主動注意與記憶內容匹配的項目, 而不存在抑制匹配項目的動機。Carlisle和Woodman (2011)采用類似的操作也發現, 當記憶項目匹配搜索目標時搜索速度最快; 而當記憶項目匹配搜索分心物時搜索速度最慢。即由于記憶項目可能與搜索目標相同,被試便不再抑制與記憶項目匹配的刺激了, 而是主動注意它們(Woodman & Luck, 2007實驗5)。

抑制動機的產生只是誘發抑制性認知控制的前提條件, 匹配分心物是否能被有效抑制還取決于被試抑制動機水平的高低。本研究中僅當抑制動機處于中等(50%概率條件)或偏上(80%概率條件)水平時, 才發現了顯著地抑制作用, 即匹配試驗搜索反應時快于控制試驗。而當抑制動機水平很低時(20%概率條件), 匹配分心物捕獲了注意, 即匹配試驗搜索反應時慢于控制試驗。可見, 即便被試具有抑制匹配分心物的傾向, 當這種抑制動機較弱時,認知控制的作用仍然難以發揮。例如Olivers (2009)的研究中, 雖然也通過指導語明確告知被試記憶項目與搜索目標不同, 但由于抑制匹配分心物的難度太大, 無法激發較高水平的認知控制動機, 因而在結果中觀察到了“由記憶導向的注意捕獲”效應。Olivers (2009)的實驗中匹配分心物始終是一個具有獨特顏色的單例刺激。前已述及, 對這種匹配分心物的抑制不僅要克服客體工作記憶內容的干擾,還要克服其獨特特征帶來的干擾。兩種干擾作用疊加在一起急劇地加大了認知控制的難度。此外, 抑制動機水平不僅會決定認知控制的有效性, 還會影響認知控制的效應量。實驗1中80%概率條件下抑制作用的效應量大于50%概率條件, 表明抑制作用的效應量隨著抑制動機水平的提高而增大。

在時程方面, 當自上而下加工的目的是使注意指向客體工作記憶內容時, 已有研究發現認知控制可以迅速地介入信息加工過程(Carlisle &Woodman, 2011a; Mannan, Kennard, Potter, Pan, &Soto, 2010)。在 Carlisle 和 Woodman (2011a)的實驗中, 記憶項目可能會與搜索目標匹配。前已述及,當客體工作記憶內容與任務目標相關時, 為了更快找到目標, 被試將主動注意與客體工作記憶內容匹配的刺激。Carlisle和Woodman (2011a)發現, 即便在非常迅速的信息加工過程中, 這種認知控制的作用依然顯著。但當自上而下加工的目的是抑制客體工作記憶內容時, 已有研究卻發現認知控制需要一定的時間才能介入。如Han和Kim (2009)要求被試在保持記憶項目的同時完成一項搜索任務。匹配條件下記憶項目僅與分心物匹配。結果發現對匹配分心物的抑制只發生在相對較慢的信息加工過程中。具體而言, 簡單搜索任務中信息加工速度很快, 認知控制沒有時間介入, 因此匹配分心物將捕獲注意;而復雜搜索任務中信息加工速度相對緩慢, 認知控制有充分地時間介入, 因此匹配分心物將受到抑制。Hu, Xu和Hitch (2011)也發現這種抑制性的認知控制只在準備時間充足時有效。本研究50%概率條件下的實驗結果與上述研究一致。雖然整體上匹配試驗搜索反應時快于控制試驗, 但在反應時極快的試次里匹配試驗搜索反應時慢于控制試驗。即對匹配分心物的抑制沒有發生在短暫迅速的信息加工過程中。不同的是, 80%概率條件下, 本研究在反應時極快的試次里也發現了對匹配分心物的抑制作用。該結果表明抑制性認知控制并非只能發生在加工時間較長的認知過程中。當抑制動機足夠強時,認知控制介入的時間可以被提前。這一結果與Sawaki和Luck (2011)的研究一致。他們發現與當前任務無關的客體工作記憶內容會受到抑制, 并誘發Pd成分。Pd反映了個體對某個刺激的抑制過程。當對某個刺激進行抑制時, 將在刺激出現的對側腦區(與同側腦區相比)誘發更大的正電位, 即Pd成分(Hickey, Di Lollo, & McDonald, 2009)。該成分一般出現在刺激呈現后150 ms到250 ms。即對客體工作記憶內容的抑制是可以迅速發生的。但 Sawaki和 Luck (2011)的研究并沒有采用視覺搜索任務,而只是要求被試注視那些與任務無關的客體工作記憶內容。因此, 在視覺搜索這類更復雜的任務中抑制性認知控制的時程特點還有待進一步明確。后續研究可以利用時間精度較高的研究手段(如 ERP技術)來探討這一問題。

關于上述抑制性認知控制的產生機制方面,Bundesen (1990)的視覺注意理論(TVA)提供了一種合理的解釋。Bundesen (1990)指出, 工作記憶內容既可以被賦予較高的注意權重從而使與之匹配的刺激獲得更多的注意, 也可以被賦予極低(甚至為零)的注意權重從而防止與之匹配的刺激獲取注意。本研究中, 由于記憶項目只與搜索分心物匹配(而不同于目標), 客體工作記憶內容將被賦予極低的注意權重。這一過程幫助被試抑制了對匹配分心物的注意, 從而能夠更快找到目標。當被試完成搜索任務后, 刺激序列不會立即消失。此時, 為了促進隨后的記憶任務表現, 客體工作記憶內容的注意權重會被迅速提高。這一過程幫助被試在完成搜索任務后主動注意匹配分心物以鞏固記憶, 進而提高記憶成績。本研究50%和80%概率條件下的實驗結果支持該假設：匹配試驗中, 不僅搜索反應時快于控制試驗, 記憶正確率也高于控制試驗。

5 結論

本研究通過兩個實驗驗證了客體工作記憶內容對注意的導向過程是靈活可控的; 與客體工作記憶內容匹配的刺激既可以捕獲注意, 也可以被抑制。更重要的是, 在客體工作記憶內容對注意的導向過程中, 抑制動機是影響認知控制作用的關鍵因素。一方面, 抑制動機水平的高低會影響認知控制的有效性; 另一方面, 隨著抑制動機水平的提高,認知控制不僅會獲得更大的效應量, 其介入信息加工過程的時間也會提前。

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