內、外源提示對探測方塊注意影響的實驗研究

邱桂鳳　張利偉　張慶林

摘要 以方塊作為探測刺激，考察了內源和外源兩種提示條件對其注意加工的影響情況。結果發(fā)現，內源注意條件下，內源提示的效果不明顯。外源注意條件下，提示在下視野出現時，被試反應明顯快于提示在上視野出現；而探測在上視野出現時的反應時反而要短于在下視野出現；外源提示的作用非常明顯。實驗結果說明，上、下視野探測方塊在兩種注意條件下的反應情況有所不同。

關鍵詞 內源注意；外源注意；SOA

分類號 B842

1 引言

注意在認知領域的研究已經引起了眾多研究者的重視。有人曾提出過存在兩種類型的注意：一類是主動、隨意的、耗費心神的；另一類是被動、反射性、不隨意、不費心神的（楊華海，趙晨，張侃，1998）。Posne進一步將注意區(qū)分為內源性注意（endogenous）和外源性注意（exogenous）兩種（Posner，1980）。他在研究中運用空間線索技術，在注視點給被試呈現一個指向性符號作為線索，結果發(fā)現，注意指向的區(qū)域得到了更好的加工，而非注意指向的區(qū)域則相反。由于這種注意朝向是受意圖控制的，因此稱為內源性選擇注意。Jonides在其研究中發(fā)現（Jonides&Voluntary，1981），不論外周線索對目標出現地點提不提供信息，都能夠吸引被試的注意。這種注意主要取決于刺激特性，是獨立于被試者意圖控制的，因此稱為外源性選擇注意。

許多研究結果發(fā)現，內源和外源注意可能代表兩種不同的注意系統(tǒng)。例如，Eimer用短和長兩種時間間隔條件比較了內源和外源提示對目標刺激加工的 ERP 的影響（Eimer，2000）。結果表明，內源性注意和外源性注意加工的時間進程有所差異。Hopfinge等進一步考察了當內源性和外源性機制同時參與時，腦內信息加工的多重階段是如何受到影響的。結果發(fā)現，內源性和外源性注意產生了明顯重疊的對信息加工的影響（Hopfinger&West，2006）。有的行為研究也表明，內源提示和外源提示具有不同的機制。內源提示誘發(fā)緩慢的、受控制的和隨意的注意分配，而外源提示則以快速的、自動的、非隨意的方式吸引注意（Riggio&Kirsner，1997；Eimer，2000）。這些研究的結果似乎表明，內源和外源兩種條件影響注意的機制和效果可能是不同的。本研究擬選擇方塊作為探測刺激，進一步探討內、外源兩種提示條件對探測方塊注意的影響情況。

SOA（即刺激異步呈現時間）是視覺選擇性注意研究中考察的一個重要因素。已有研究表明，內源性注意的發(fā)展是漸進的，一開始是寬泛的注意（150ms SOA），然后是狹窄的

集中（500ms SOA）；而外源注意引起立即的、快速的、狹窄的集中（50ms SOA），但外源性注意在加速反應后（SOA大于300ms）會產生返回抑制（吳燕，隋光遠，曹曉華，2007）。Chastain的研究中提出，內源性提示能在較長SOA的條件下仍然有效（Chastain，1996）。基于這些研究的結論，本研究將內源注意條件的SOA設定在500-600ms，而外源注意的SOA設定在140-240 ms，一方面為了能夠有效區(qū)分兩種類型的注意，另一方面外源注意條件下也不會產生返回抑制。

在人類空間選擇性注意的研究中，許多實驗集中于對左、右視野的探討，而對上、下視野進行的研究相對較少，并且這些研究的結論也存在不一致性。例如，有的研究中提出，上、下視野具有功能上的不對稱性，并且下視野可能更具有某些功能上的優(yōu)勢（Maunsell&Van，1987）。但有的研究卻發(fā)現，在上視野的物體反而更容易被優(yōu)先掃描（Zhou&King，2002）。此外，有的研究者提出，垂直方向提示的有效性比水平方向要低（Rafal，Posner，Friedman，Inhoff，&Bernstein，1988）。考慮到這些問題，本研究將探測出現的位置區(qū)分為上、下方向，擬對垂直方向上內、外源提示的有效性進行進一步的探討，進而分析上、下視野在注意轉移中的優(yōu)勢性問題。

2 實驗一

2.1 被試

某大學本科生和碩士研究生32人（男生17人，女生15人），年齡19-24歲。視力或矯正視力正常，均為右利手。實驗結束后獲得適量報酬。

2.2 實驗設計

采用2×2被試內實驗設計。第一個因素是內源提示的指示方向，包括向上指示（箭頭向上 “↑”）和向下指示（箭頭向下 “↓”）兩個水平；第二個因素為探測刺激出現的位置，包括上視野出現和下視野出現兩個水平。

2.3 實驗程序

實驗程序用E-Prime軟件編寫。刺激呈現流程為，首先在屏幕上呈現一幅中央帶注視點“+”，注視點上下各有一個空白方框的圖片500ms，要求被試集中看中央注視點位置。接下來，在注視點位置呈現一個向上或者向下的紅色箭頭200ms，告訴被試箭頭指向的方向可能是后面的探測刺激出現的方向，也可能不是。隨機間隔300-400m后，在注視點的上方或下方方框內出現一個紅色的方塊，要求被試只要看到方塊出現就按“1”鍵。為了避免被試的反應定勢，程序中還包括探測不出現的情況，如果方塊不出現，就按“2”鍵。探測不出現的情況不進行統(tǒng)計分析。

整個實驗分為三個組塊。每個組塊中包括106組刺激，其中6組探測刺激不出現，不進行統(tǒng)計分析，另外100組包括50次提示箭頭向上和50次箭頭向下的情況。本研究中提示有效（即提示方向與探測出現位置一致）與提示無效的次數控制在4：1。各種情況的刺激隨機呈現，各個組塊之間被試可以進行適當的休息。被試練習15組，熟悉了按鍵反應后，正式實驗開始。實驗時被試靜坐于實驗室內，刺激呈現后要求被試盡可能快而準地作出按鍵反應。

2.4 結果

使用SPSS12.0對數據結果進行統(tǒng)計分析。將反應時在150-1000ms之外的反應剔除。統(tǒng)計結果顯示，被試作出正確按鍵反應的平均正確率為95.30℅。此處僅對正確反應的反應時進行統(tǒng)計分析。被試在各種情況下作出正確反應的平均反應時見表1。

對提示指向和探測出現位置進行兩因素重復測量方差分析。結果顯示，提示指向的主效應不顯著，F（1，31）=0.27，p >0.05。探測出現位置的主效應接近顯著，F（1，31）=4.00，p=0.054；進一步分析發(fā)現，探測方塊在上方出現的反應時有短于在下方出現的反應時的趨勢。兩因素的交互作用也沒有達到顯著性水平， F（1，31）=0.001，p >0.05。

3 實驗二

3.1 被試

某大學本科生32人（男生16人，女生16人），年齡18-21歲。視力或矯正視力正常，均為右利手。實驗結束后獲得適量報酬。

3.2 實驗設計

采用2×2被試內實驗設計。第一個因素是外源提示出現的位置，包括在上視野和下視野出現兩個水平；第二個因素為探測刺激出現的位置，也包括上、下視野出現兩個水平。

3.3 實驗程序

與實驗一不同的是，本實驗中的提示變?yōu)榱送庠葱蕴崾荆辉偈窃谥醒氤霈F提示，而是在上視野或者下視野短暫呈現一個紅色星號40ms作為提示。然后隨機間隔100-200ms后，在上視野或者下視野出現方塊，要求被試只要看到方塊出現就按“1”鍵。如果不出現就按“2”鍵。其他程序和要求與實驗一都是相同的。

3.4 結果

用SPSS12.0對數據結果進行統(tǒng)計分析。同樣將反應時在150-1000ms之外的反應剔除后，統(tǒng)計結果顯示，被試作出正確按鍵反應的平均正確率為93.80℅。只對正確反應的反應時進行統(tǒng)計分析。被試在各種情況下作出正確反應的平均反應時見表2。

對提示出現位置和探測出現位置進行兩因素重復測量方差分析。結果顯示，提示出現位置的主效應顯著，F（1，31）=6.27，p < 0.05；進一步分析發(fā)現，提示星號在下方出現時，被試的反應明顯快于提示在上方出現。探測出現位置的主效應也顯著，F（1，31）=9.15，p < 0.01；進一步分析發(fā)現，探測方塊在上方出現時的反應時明顯的短于在下方出現時的反應時。兩因素的交互作用非常顯著，F（1，31）=33.18，p = 0.000；兩者的交互作用示意圖如見圖1。進一步分析發(fā)現，提示星號出現位置與探測出現位置一致時的反應時要顯著的短于不一致時的反應時。

對內、外源注意條件下四種情況的反應時分別進行單因素方差分析。結果表明，只有在提示向下（在下）且探測在下的情況下，兩種條件的反應時差異顯著，p < 0.05。外源提示條件下的反應時要短于內源提示條件。

4 討論

由實驗結果可以看出，在內源注意條件下，提示指向的主效應并不明顯，指示箭頭向上或向下時，被試的反應時差異并不顯著。而外源注意條件下，提示出現位置的主效應比較明顯。提示在下方出現時的反應時明顯的短于在上方出現時的反應時。正如有的行為和ERP研究中指出的，下視野與上視野視覺相比具有某種優(yōu)勢（He，Cavanagh，&Intriligator，1996）（敖新宇，范思陸，何遜，陳霖，2000），本研究中，下視野外源提示優(yōu)于上視野的結論也為下視野優(yōu)勢提供了一定的證據。可能由于神經結構等方面的優(yōu)勢（Maunsell&Van，1987），下視野在空間注意的能力方面要優(yōu)于上視野。

此外，實驗一的結果表明，探測在上方出現時的反應時有短于下方出現的反應時的趨勢，實驗二的結果則明顯表明，探測在上方出現時的反應時要明顯短于在下方出現時的反應時。實驗一中雖然檢驗結果沒有達到非常顯著的水平，但我們可以看出是存在上方探測反應時短于下方的趨勢的。總之，兩個實驗的結果似乎說明，被試更容易對上方出現的探測作出反應。我們認為，該結果與前面所說的下視野優(yōu)勢并不矛盾。下視野優(yōu)勢可能在空間注意過程的早期更容易體現，而當空間注意機制發(fā)揮作用后，在接下來的階段，被試進行空間掃描，捕捉目標，在這個過程中，在上視野的物體可能被優(yōu)先掃描，因而只需要耗費較少的認知資源就能作出反應。而下視野的物體則需要耗費更多的認知資源。正如有的研究中指出的，上視野與下視野相比在掃描潛伏期和正確率上有優(yōu)勢，掃描的潛伏期更短，正確率更高（Zhou&King，2002）。宛小昂等人也發(fā)現，對上視野靶子的反應時要小于對下視野靶子的反應時（宛小昂，韓世輝，2003）。

最后，本研究的結果顯示，外源注意條件下，提示的效果非常明顯。也就是說當提示出現方向與探測出現方向一致時，反應時要明顯短于兩者不一致的情況。可以說，有效的外源提示促進了被試對探測的加工，而無效的提示則干擾了對探測的反應。但內源注意條件下，提示的這種效果并沒有體現出來，不論提示是否有效，被試對上方探測的反應時間都有小于下方的趨勢。正因為這樣，使得內源提示向下、探測在下情況的反應時要長于外源注意的此種情況。這與以往內源性注意研究中的“利益—損失”效應（趙晨，楊華海，張侃，1999）是不符合的。也就是說內源提示的預期注意效果沒有發(fā)揮作用。我們推測，這可能與本研究中內源提示任務的SOA時間設置有關，在500-600msSOA條件下，內源提示的作用可能已經消弱。因此內源提示的效果沒有體現出來。總之，有關內源性注意所需的SOA條件還需要后續(xù)研究的繼續(xù)探討。

參考文獻

敖新宇，范思陸，何遜，陳霖.（2000）.上下視野空間選擇性注意的ERP研究.生物物理學報，16，73-80.

宛小昂，韓世輝.（2003）.空間選擇性注意在上下視野間的轉移.心理與行為研究，1，171-176.

吳燕，隋光遠，曹曉華.（2007）.內源性注意和外源性注意的 ERP 研究.心理科學進展， 15，71-77.

楊華海，趙晨，張侃.（1998）.外源性視覺選擇性注意的時空特征.心理學報， 30，136-142.

趙晨，楊華海，張侃.（1999）.跨通道的內源性選擇注意.心理學報，31，148-153.

Chastain， G. （1996） . Multiple-element line segment precues：Orientation and location effects on attention. Perception and Psychophysics， 58， 1015–1025.

Eimer， M. （2000） .The time course of spatial orienting elicited by central and peripheral cues： Evidence from event-related brain potentials. Biological Psychology， 53（2/3），253-258.

He， S.， Cavanagh， P.， & Intriligator， J. （1996）. Attentional resolution and the locus of visual awareness. Nature， 383，334-337.

Hopfinger， J. B.， & West， V. M. （2006）.Interactions between endogenous and exogenous attention on cortical visual processing.NeuroImage，31，774-789.

Jonides， J.， & Voluntary， V. S.（1981）.Automatic control over the minds eyes movement. In： J B Long， A D Baddeley （Eds.）， Attention and performance IX （pp：187-203）. Hillsdale， NJ： Erlbaum.

Maunsell， J. H. R.， & Van， E. D. C. （1987）. The topographic organization of the middle temporalvisual area in the macaque monkey： representational biases and the relationship to callosal connections and myeloarchitectonic boundaries. Journal of Comparative Neurology，266， 535–555.

Posner， M. I. （1980）.Orienting of attention. Quarterly Journal of Experimental Psychology， 32，3-25.

Rafal， R. D.，Posner， M. I. ， Friedman， J. H. ， Inhoff， A. W.， & Bernstein， E.（1988）. Orienting of visual attention in progressive supranuclear palsy. Brain ， 111，267–280.

Riggio， L.， & Kirsner， K. （1997）.The relationship between central and peripheral cues in covert visual orientation. Perception and Psychophysics， 59，885-899.

Zhou， W.， & King， W. （2002）. Attentionl sensitivity and asymmetries of vertical saccade generation in monker. Vision Research，42， 771-779.

Abstract：This experiment used diamond as dection， in order to study the the effect of endogenous and exogenous attention on them. The result showed that， under endogenous attention condition， the main effect of endogenous cue wasnt remarkable. Under the exogenous attention condition， participants responded faster when cue appeared in the lower rather than the upper position.Whereas RTs was faster when target appered in the upper position. And the effect of exogenous cue was obvious. This suggested that the response might be different for detection of upper and lower diamond under two different cuing condition.

Key words： endogenous attention； exogenous attention； SOA

欄目編輯/丁堯 終校/黃才玲