考試焦慮者注意偏向的認知與神經機制*

劉 瑩，張文娟，周仁來

(1.上海體育學院運動科學學院應用心理學教研室，上海200438;2.東南大學學習科學研究中心，南京210096;3.北京師范大學心理學院應用實驗心理北京市重點實驗室，北京100875;4.西安電子科技大學人文學院心理學系，西安710071;5.北京師范大學認知神經科學與學習國家重點實驗室，北京100875)

1 引言

考試焦慮(Test Anxiety，TA)是在一定應試情境激發下，受個體認知評價、人格傾向和其他身心因素所制約，以擔憂為基本特征，以防御或是逃避為行為方式，通過不同程度的情緒反應表現出來的一種心理狀態(袁章奎，林可勇，2004)。它是一種情境化的特質焦慮。考試焦慮的注意模型認為，考試結果受到個體考試過程中對任務注意分配的影響(Wine，1971;Tryon，1980)。焦慮的認知理論認為，在焦慮發生和維持中，注意偏向的作用非常重要(Mathews，1990;Eysenck，1992)。然而，目前僅有少數研究直接探索與考試焦慮相聯系的注意變化。如Vasey 等人(1996)發現，非臨床高考試焦慮兒童對威脅信息存在選擇性注意。

目前，威脅相關注意偏向的起因仍存在爭論。Posner 等(1990)提出，對刺激的注意包含三項操作:(1)初始階段注意轉向刺激;(2)注意卷入(engage)到刺激;(3)注意從刺激中脫離(disengage)出來。對注意偏向也作同樣的區分，考試焦慮的注意偏向也許和注意的一個或多個過程相聯系。Cisler 等(2009)認為，雖然大量研究一致發現對威脅刺激存在注意偏向，但是，這種注意偏向是由對威脅的快速注意還是注意的脫離困難，或者兩者兼具所導致的仍存在爭議。

和行為研究結果一致，正常被試的腦成像結果揭示:在除邊緣系統(如杏仁體)以外的許多視覺皮層區域上存在著對威脅相關刺激的增強反應。這些增強反應反映了被試對情緒刺激增強的注意(Vuilleumier，2002)。中性線索操縱空間注意朝向的研究表明，加強的神經活動通過增強的P1(80 ～110ms)體現出來(Hillyard et al.，1996)。因此，對威脅刺激視覺處理的加強反映了對情緒刺激的注意增強(Vuilleumier，2002)。據此預測，焦慮個體對情緒信息增加的注意分配與注意的早期ERP 成分波幅的增加相聯系。

以往的研究只探索是否存在考試焦慮的注意偏向，并未涉及它的起因。探索注意偏向起因的研究也主要探究特質焦慮(Koster，Verschuere，Crombez，＆ Damme，2005)。研究將借用考察特質焦慮的選擇性情緒偏向起因的實驗任務來考察考試焦慮的注意偏向，出于兩個目的:一是考察考試焦慮的注意偏向是由對負性刺激的警覺還是脫離困難導致的;二是這種注意偏向(警覺與脫離)發生的具體時間進程和神經機制。

2 實驗一

2.1 實驗設計

采用2(組別:高考試焦慮組，低考試焦慮組)×2(線索有效性:有效提示，無效提示)×3(線索類型:考試相關威脅、考試無關威脅和考試無關非威脅)的混合設計。其中組別為組間變量，其余均為組內變量。

2.2 方法

2.2.1 被試與實驗設計

隨機選取43 名上海市格致中學的高二學生，5名學生因行為數據未記錄、單手按鍵或漏答問卷題目等原因未完成實驗，最終共38 名學生完成了實驗。4 名被試因為錯誤率過多被刪除，最終得到34名被試的有效數據，其中男生18 人，女生16 人，平均年齡均為16 歲。

采用美國臨床心理學家Spielberger 于1980 年編制的考試焦慮量表(Test Anxiety Inventory，TAI)評估考試焦慮水平。該量表中文版具有較好的信效度(王才康，2003)。根據TAI 總分，以中位數33 分為界，得分高的19 人為高考試焦慮組，得分低的19人為低考試焦慮組。

2.2.2 實驗材料和工具

實驗材料包括線索詞和靶子。由4 名心理系研究生和一位英語系老師互譯Vasey 等(1996)和Keogh 等(2001)實驗中的材料，選出了三類線索詞:考試相關威脅詞、考試無關威脅詞和考試無關非威脅詞，每類16 個，共48 個單詞。詞頻信息參考《現代漢語頻率詞典》，匹配三組詞的詞頻和筆畫數。選取愉悅度的七點量表，由30 位研究生對詞性進行評定。結果發現，詞頻和筆畫數差異均不顯著，詞頻:F(2，45)=0.40，p ＞0.05;筆畫數:F(2，45)=2.01，p ＞0.05。詞性差異顯著，F(2，45)=100.45，p ＜0.001。如表1 所示。靶子刺激為一個星號“* ”。17 寸純平顯示器，用Inquisit 軟件呈現刺激和收集數據。

表1 線索詞詞頻、筆畫數及詞性的平均數和標準差(M±SD)

2.2.3 實驗步驟和流程(1)情緒誘發

本實驗采用Keogh 等(2001)實驗中的情緒誘發技術(從1000 往后減三倒數)。隨后，讓被試完成外部線索任務。

(2)情緒版本的外部線索任務

任務流程:首先，在黑色屏幕上出現兩個灰色矩形框，且在兩個矩形框中間有一個白色的“+”作為注視點，呈現1000ms;隨后矩形框中出現線索刺激，呈現200ms;詞語消失后出現矩形框和固定點“+”，呈現50ms;然后靶子出現，要求被試按鍵判斷“* ”出現的位置，按鍵后“* ”消失，間隔1000ms 進入下一試次。當線索和靶子位置相同時為有效提示;當線索和靶子位置不同時為無效提示。

灰色矩形框(3.8° ×10°視角)，兩個矩形框的中心分別距離注視點7.5°視角;線索和靶子都呈現在矩形框的中央。

被試先完成48 個試次的練習(中性詞線索)，隨后完成4 個實驗block。正式實驗中，48 個詞(每類各16 個)被分入4 個block，每個block 包含每類詞各4 個，每個block 中12 個詞重復8 次(96 試次/block);4 個block 共有384 個實驗試次。考試相關威脅、考試無關威脅和考試無關非威脅每個條件各128 個試次，其中每類詞有96 個試次為有效提示條件，32 個試次為無效提示條件。每個線索出現在有效和無效試次及左右位置的概率相等。

2.3 實驗結果

2.3.1 量表結果

高低考試焦慮組的TAI 得分差異顯著(高組(n=17):43.18 ±5.95;低組(n=17):27.71 ±3.50);t(32)=85.43，p ＜0.001，Cohen’s d=3.27。

2.3.2 反應時分析

刪除錯誤反應及反應時長于750ms 和短于150ms 的反應;另外，去除反應時偏離每個被試總體平均值3 個標準差以外的數據。各條件下反應時如表2 所示:

表2 高、低考試焦慮組在各條件下的平均反應時(M±SD)(ms)

混合方差分析結果表明，線索有效性主效應顯著，F(1，32)=36.64，p ＜0.001，=0.53。線索有效性與組別交互作用顯著，F(1，32)=4. 84，p ＜0.05，=0.13;簡單效應分析發現，高考試焦慮組表現出更明顯的線索有效性效應，高考試焦慮組:F(1，32)=34.05，p ＜0.001;低考試焦慮組:p =0.01＜0.05，如表3 所示:

表3 高、低考試焦慮組在有效和無效提示條件下的平均反應時(M±SD)(ms)

線索類型×有效性×組別的三元交互作用邊緣顯著，F(1，32)=2.88，p =0.063，=0.08。為了進一步探明這個三元交互作用，采用Koster 等(2006)的方法:計算被試的注意卷入指數和脫離指數。注意卷入指數是在有效提示條件下，中性線索后同側出現的靶子刺激的平均反應時減去威脅線索后同側出現的靶子刺激的平均反應時。注意脫離指數則在無效提示條件下，中性線索后異側出現的靶子刺激的平均反應時減去威脅線索后異側出現的靶子刺激的反應時。每個被試計算兩組指數:考試相關/無關的注意卷入指數和注意脫離指數，結果見表4。

對高低組幾項指數間的組間差異進行統計，結果表明:高考試焦慮組的考試相關注意脫離指數顯著小于低考試焦慮組，t(32)=4.90，p ＜0.05，Cohen’s d=0.78;其他效應都不顯著。

表4 高低考試焦慮組考試相關與無關提示條件下對目標刺激的反應時計算得到的卷入指數和脫離指數(M±SD)

2.4 討論

實驗結果表明，兩組被試的注意脫離困難存在組間差異。由于考試焦慮程度的不同，他們在注意分配上出現了顯著差異。比起低考試焦慮者，高考試焦慮者的注意更難從考試相關的威脅詞中脫離出來，支持了考試焦慮個體存在情緒一致性注意偏向的觀點。結果還提示高考試焦慮者注意偏向的發生與注意從威脅出現過的地方脫離困難的增加相聯系。

為了探明與考試焦慮相關注意偏向的神經機制，實驗二采用ERP 技術探索考試焦慮相關注意偏向的具體時間進程特點。

3 實驗二

3.1 實驗設計 同實驗一

3.2 方法

3.2.1 被試

隨機選取南京市第六中學初二和高二年級共269 名學生，根據TAI 量表得分高低，挑選出得分最高的50 個學生和得分最低的40 個學生，發放實驗邀請，由他們自愿來參加腦電實驗，最終16 名高考試焦慮者(12 名女生)和19 名低考試焦慮者(5 名女生)完成了實驗，平均年齡15 歲。

3.2.2 實驗材料和工具 同實驗一

3.2.3 實驗步驟和流程

研究發現，隨著間隔時間的延長，注意偏向效應會削弱(Williams et al.，1996)。因此，ERP 實驗采取了間隔隨機化來保證較好的基線，將間隔時間調整為隨機呈現，以保證目標鎖時ERP 的良好基線。反應設備由鍵盤換成反應盒。其它同實驗一。

3.2.4 腦電數據采集與處理

采用Neuroscan 64 導設備記錄并處理EEG 信號。用四個面部雙極電極置于左右眼角的外側，以及左側眼眶較高以及較低的區域檢測水平和垂直眼電(EOGs)。雙側乳突作參考。0.01 ～100Hz 帶通濾波和50Hz 的陷波濾波。頭皮電阻保持在5kΩ 以下。以回歸法自動矯正眼電偽跡，波幅大于±70μV視為偽跡，在疊加中自動剔除。采用30HZ 低通濾波。與靶子鎖定的腦電分析時程設為靶子后500ms，基線為靶子前100ms。按六類條件疊加EEG信號:有效考試相關威脅、有效考試無關威脅、有效考試無關非威脅、無效考試相關威脅、無效考試無關威脅和無效考試無關非威脅。

3.3 結果

3.3.1 量表結果

兩組被試的TAI 得分差異顯著(高組(n =16):48.14 ±8.52;低組(n =17):26.00 ±3.89)，t(31)=100.78，p ＜0.001，Cohen’s d=3.17。

3.3.2 行為結果

兩名高考試焦慮者由于出錯過多、腦電出現嚴重飄移而被去除，對余下的33 名被試數據進行統計分析。各條件下反應時如表5 所示。方差分析顯示，線索有效性主效應顯著，F(1，31)=17.19，p ＜0.001，=0.997;線索類型主效應顯著，F(2，62)=8.07，p ＜0.05，=0.21，多重比較結果表明，考試無關非威脅的反應時顯著長于考試相關威脅的反應時。其他效應均不顯著。

表5 高、低考試焦慮組在不同提示條件下的平均反應時(M±SD)(ms)

3.3.3 腦電數據分析

兩個明顯與靶子鎖時的ERP 成分被分析:側枕分布的P1(100 ～130ms)和全腦分布的P3(250 ～370ms)(見圖1)。對腦電數據的方差分析采用Greenhouse-Geisser 方法進行校正，并且由于篇幅 的限制，僅報告與線索類型相關的效應。

圖1 有效提示條件下高低考試焦慮組ERP 的總平均圖(電極位置:PZ、POZ)

(1)P1

根據P1 的腦區分布，選取電極PO5、POZ、PO6、O1、OZ 和O2，對有效提示和無效提示下以及對高低考試焦慮組P1 的平均波幅分別進行3(線索類型:考試相關威脅、考試無關威脅和考試無關非威脅)×2(腦區:頂枕區、枕區)×3(電極位置:左、中和右)的混合方差分析。有效提示條件的結果發現，高考試焦慮組，提示線索類型主效應顯著，F(2，28)=4.35，p ＜0.05。多重比較結果顯示，考試相關以及無關威脅條件下P1 的平均波幅都顯著低于考試無關非威脅條件的平均波幅(兩者p ＜0.05)。低考試焦慮組各效應均不顯著。

無效提示條件的結果發現，僅在低考試焦慮組上，線索類型與電極位置交互作用顯著，F(10，160)=3.61，p ＜0.01。簡單效應分析發現，在PO5 位置上，考試相關威脅條件下P1 平均波幅顯著大于考試無關威脅(p ＜0.01)和考試無關非威脅條件(p ＜0.05);在POZ 位置上，考試無關威脅條件下P1 平均波幅顯著小于考試相關威脅(p ＜0.01)和考試無關非威脅條件(p ＜0.05)見圖2。

圖2 無效提示條件下低考試焦慮組被試ERP 的總平均圖

(2)P3

結合腦電地形圖，對有效提示條件和無效提示條件下P3 的平均波幅分別作2(組別:高考試焦慮組、低考試焦慮組)×3(線索類型:考試相關威脅、考試無關威脅和考試無關非威脅)×4(電極位置:額部FZ、中央部CZ、頂部PZ 和枕部OZ)的混合方差分析。結果發現，在有效提示條件下，線索類型主效應顯著，F(2，54)=8.906，p ＜0.001，=0.25，Bonferroni- Dunn 檢驗發現，考試無關威脅的波幅(2.488)顯著大于考試相關威脅(1.988)和考試無關威脅(1.905)，p 值均小于0.01。組別和線索類型交互作用邊緣顯著，F(2，54)=3.009，p =0，058，=0.100。對于低考試焦慮組，考試無關威脅波幅最大，考試無關非威脅次之，考試相關威脅波幅最小。而對高考試焦慮組，考試無關威脅最大。考試相關威脅次之，考試無關非威脅波幅最小。線索類型與電極位置交互作用顯著，F(6，162)=5.028，p＜0.001，2=0.100。簡單效應檢驗發現，線索類型在額部、中央部和頂部均差異顯著:F(2，54)=11.49，p ＜0. 001;F(2，54)= 7. 25，p ＜0. 01;F(2，54)=4.26，p ＜0.05;考試無關威脅波幅在額部和中央部顯著大于考試無關非威脅;考試無關威脅波幅在頂部顯著大于考試相關威脅波幅。其他效應均不顯著。見表6 和圖3。

而在無效提示條件下，無線索類型相關的效應。

表6 高、低考試焦慮組在有效提示條件下不同線索詞后靶子刺激鎖時P3 成分的平均波幅(M±SD)(μV)

考慮到兩組被試性別比例差異，以性別為組間變量統計分析，結果顯示實驗所得對考試相關詞的注意偏向是與高考試焦慮組相關的現象，而不是由性別差異導致的。

圖3 有效提示條件下高低考試焦慮組ERP 的總平均圖(電極位置:FZ)

3.4 討論

實驗二采用腦電技術，讓被試對不同提示條件后出現靶子的位置做出反應。通過對比高低考試焦慮組在反應時和與靶子鎖時的ERP 成分上的差異來探索考試焦慮與注意偏向的關系。

腦電結果顯示，P1 的平均波幅反映了高考試焦慮個體對兩類威脅注意處理的削弱，Mueller(2009)等使用點探測任務也發現了情緒線索出現過的地方的視覺處理削弱，即情緒刺激會引發增強的P1，而對于情緒刺激后的刺激，P1 則會相應減弱。這可能是情緒刺激分配了大量的認知資源導致的，注意的卷入效應可能就源自于此。

P300 是與心理因素有關的一個內源性成分。在一定程度上P300 的幅度與所投入的心理資源量成正相關。當前實驗中所觀察到的高低考試焦慮組在無關威脅線索(相比于考試相關和考試無關非威脅線索)條件下，較高的P300 波幅反映了高低考試焦慮組被試對這類威脅后靶刺激的心理資源投入較多;但是比較發現，低考試焦慮組的考試無關非威脅條件波幅大于考試相關威脅條件下的波幅，而高考試焦慮組則是考試相關威脅條件下的波幅大于考試無關非威脅，說明高考試焦慮組在考試相關威脅條件下比低考試焦慮組投入了更多的注意資源。雖然關于P300 反映何種認知過程目前仍存在爭議，但是行為實驗揭示出的考試焦慮相關注意脫離效應有可能源自于此。臨床上發現很多伴有認知功能損害的疾病都伴有P300 潛伏期、波幅的改變。而高低考試焦慮組在考試相關威脅和考試無關非威脅這兩種線索條件下的靶子鎖時的P300 的波幅上存在顯著差異模式的不同。因而認為P300 在考試焦慮的臨床鑒別上有一定的發展前景。

王才康.(2003).考試焦慮量表(TAI)的信度和效度研究.中國臨床心理學雜志，11(1)，69 -70.

袁章奎，林可勇.(2004).考試焦慮模型及其控制策略.黔西南民族師范高等專科學校學報，4，70 -74.

Cisler，J.M.，Bacon，A.K.，＆ Williams，N.L.(2009).Phenomenological characteristics of attentional biases towards threat:A critical review. Cognitive Therapy and Research，33，221 -234.

Eysenck，M.W.(1992).Anxiety:The cognitive perspective.Hillsdale，NJ，England:Lawrence Erlbaum Associates，Inc.

Hillyard，S.A.，Anllo -Vento，L.，Clark，V. P.，Heinze，H. J.，et al.(1996).Neuroimaging approaches to the study of visual attention:A tutorial，in converging operations in the study of visual selective attention.American Psychological Association:Washington，DC，US，107 -138.

Keogh，E.，＆ French，C. C. (2001). Test anxiety，evaluative stress，and susceptibility to distraction from threat. European Journal of Personality，15，123 -141.

Koster，E. H. W.，Verschuere，B.，Crombez，G.，＆ Damme，S.V.(2005).Time-course of attention for threating pictures in high and low trait anxiety. Behavior Research and Therapy，43，1087 -1098.

Koster，E.H.W.，Crombez，G.，Verschuere，B.，Damme，S.V.，＆ Wiersema，J.R.(2006).Components of attentional bias to threat in high trait anxiety:Facilitated engagement，impaired disengagement，and attentional avoidance. Behavior Research and Therapy，44，1757 -1771.

Mathews，A.(1990).Why worry?The cognitive function of anxiety.Behaviour Research and Therapy，28(6)，455 -468.

Mueller，E.M.，Hofmann，S.G.，Santesso，D.L.，Meuret，A.E.，Bitran，S.，＆ Pizzagalli，D. A. (2009). Electrophysiological evidence of attentional biases in social anxiety disorder. Psychological Medicine，39，1141 -1152.

Posner，M.I.，＆ Petersen，S.E.(1990).The attention system of the human brain.Annual Review of Neuroscience，13，25 -42.

Tryon，G. S. (1980). The measurement and treatment of test anxiety.Review of Educational Research，50，343 -372.

Vasey，M.W.，El-Hag，N.，＆ Daleiden，E.L.(1996).Anxiety and the processing of emotionally threatening stimuli:Distinctive patterns of selective attention among high - and low -test-anxious children.Child Development，67，1173 -1185.

Vuilleumier，P. (2002). Facial expression and selective attention.Current Opinion in Psychiatry，15，291 -300.

Williams，J.M. G.，Mathews，A.，＆ MacLeod，C. (1996). The emotional stroop task and psychopathology.Psychological Bulletin，120，3 -24.

Wine，J.(1971).Test anxiety and direction of attention.Psychological Bulletin，76，92 -104.