視覺選擇性注意空間位置的優先效應對目標識別的影響

金薷薏 包呼格吉樂圖

摘要：采用注意線索技術探討角度和空間位置對視覺選擇性注意的影響.實驗1被試對出現在屏幕上的"E"或"H"按鍵反應.實驗2被試對呈現的三個字母中不同的一個字母按鍵反應.結果發現各個角度和位置的反應時有顯著差異.實驗1出現目標刺激的反應時呈現"V"字空間梯度，出現上視野優勢和中心位置的優先效應;實驗2出現下視野優勢和返回抑制效應.根據以上結果，空間位置和角度都影響目標識別的反應時，優先效應隨著任務難度的增加而消失.

關鍵詞：空間梯度;空間角度;視野優勢;優先效應;返回抑制

中圖分類號：B842? 文獻標識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）08-0062-04

1 引言

選擇性注意是心理學研究的核心之一，隨著研究大量涌現，已有許多理論來解釋其現象、特征及作用.選擇性注意研究的核心問題是優先吸引個體注意的信息特征.注意優先理論認為注意優先是一種加工偏向，當刺激被注意時就得到了加工優先權[1-3].有研究者認為，刺激首先在注意過程中進行了信息登記，減少了再搜索的過程.當多個刺激競爭時，新異刺激就會優先得到信息登記，獲得注意優先權[4].還有學者使用附加特異子范式研究發現當顏色是目標刺激時可以引起注意和眼動[5-6].在捕捉注意的研究中發現，信息的動態特征和靜態特征都可以參與對注意的捕獲，并且在不同的程度上存在顯著差異，如明度比顏色更容易被個體注意，顏色比形狀更具有注意優先權.在同一刺激類型上也具有不同的顯著性，研究者發現三角形和黃色更具有顯著誘目性[7].

當前的研究主要是對注意優先權的影響因素的探索，影響因素包含線索提示和位置，刺激數目，特征，時間間隔，動態目標的捕捉等.空間位置是注意優先權的影響因素之一.在某一視野范圍內，人們會不自覺的偏向某一區域，從而導致出現在該區域的刺激識別率要高于其他區域[8].有研究發現，當使用眼動儀進行面孔知覺任務時，存在水平空間偏向，有些研究認為偏向左側視野，有些研究則認為偏向右側視野[9-10].右腦優勢模型認為，人左視野識別圖形的速度更快，因而具有左視野優勢[11].而在許多研究中都發現，不論是否存在線索提示，當目標刺激出現的位置與中心原點的距離增大，識別目標刺激的反應時越長，注意資源的分配呈現從中心到周圍逐漸遞減的梯度模型.

基于以上研究，本研究主要探討：（1）目標呈現位置對選擇性注意的影響;（2）任務復雜程度是否對選擇性注意產生影響.

2 實驗與結果

2.1 被試

大學在校本科生30人，男10人，女20人，平均年齡為21歲，均為右利手，視力或矯正視力正常.

2.2 儀器

聯想臺式電腦，分辨率為1366X768P.采用E-prime 2.0控制實驗程序.

2.3 實驗1

2.3.1 實驗材料和程序

刺激呈現在屏幕上，范圍為直徑是16.5cm的同心圓，所有刺激分布在大圓（視角為18.3°）、小圓（直徑為8.5cm，視角為9.6°）和圓心上.實驗為5X8的兩因素被試內設計，兩個因素分別為位置和角度，其中位置1、2、3、4、5（見圖1），角度為0°，45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°（從水平方向從左到右順時針算起）.記錄反應時和正確率.

在電腦中央處呈現注視點-間隔-掩蔽刺激-間隔-目標刺激，呈現時間為200ms-300ms-500ms-300ms，要求被試盡快做出反應.看到“E”，按“P”鍵，看到“H”，按“Q”鍵.干擾刺激為U、S.實驗1流程圖見圖1.

2.3.2 實驗結果

2.3.2.1 不同視角和位置下的目標的平均反應時

實驗1記錄不同位置角度的目標刺激反應時，剔除錯誤反應后，被試對于目標空間位置位于外圈的，即位置1和位置5的反應時最長;位于目標刺激內圈，即位置2和位置4的反應時次之;位于注視點，即位置3的反應時最短.當目標位于中心時對各個角度反應時的影響最明顯.目標刺激的平均反應時整體表現如表1所示.

2.3.2.2 不同空間位置的差異分析

由圖3可知，若橫軸為空間位置變量，縱軸為反應時變量，不同位置的整體反應時分布在坐標上大體呈“V”字形，如圖2.對總體反應時的多重比較顯示，五個位置之間每兩個位置比較，除位置2和位置4外，差異均顯著，（p<0.05）.

2.3.2.3 不同角度的差異分析

在兩個角度之間進行比較，225°與0°、45°、90°、135°、180°、270°呈現顯著差異（p<0.01）;270°與其他7個角度均有顯著差異（p<0.01）;315°與其他7個角度相比，除225°未出現顯著差異（p<0.01）;315°與其他6個角度之間差異均顯著（p<0.01）.通過對注視點與大圓、小圓目標以及小圓與大圓進行配對t檢驗，結果顯示，在同一角度內，注視點、大圓、小圓視覺搜索反應時均有顯著差異，從整體上看，呈現明顯的注意“梯度”變化.其中注視點-小圓用時最長，注視點-大圓用時最短.見表2.

2.3.3 討論

五個位置的反應時呈現出“V”字形梯度，且差異顯著，說明注意資源的分配隨著注視點向四周逐漸減少，呈梯度變化.但這種變化不是均衡變化的，與前人有研究不同[12]，從圖象中可以看出，不同角度斜率不同，即隨著位置的改變，反應時變化的速率不同.由此認為注意資源的分配以注視點為中心向四周分散，但并不是均衡分配的.角度作為其中的一個變量同樣影響反應時和“V”字圖.角度的變化不均衡，且僅有部分角度反應時變化顯著，可能與視野范圍有關.實驗過程對注意資源的占用比較大，被試對目標的搜索從注視點向周圍分散，因此“V”字才會呈現出刺激目標越遠離注視點，圖象變化的速率越大，反應時越長.且本實驗發現除位置2和位置4外，5個位置間兩兩對比均在0.01水平存在顯著差異，位置2和位置4則在0.05水平上顯著，表示與中心點的距離縮短時，位置效應就會被弱化.而位置3與其他4個位置相比，均在0.01水平上顯著，因此，位置3具有位置上的優先權[13].

大圓-小圓、注視點-大圓和注視點-小圓與角度的配對比較結果發現，不同圓在不同角度的反應時顯著變化，注視點-大圓反應時最短，大圓-小圓反應時次之，注視點-小圓反應時最長，這點與之前研究得出的結果不同.90°比270°反應快，說明上視野具有優勢效應，在225°～315°的直角范圍反應時明顯增加，說明被試在下視野的刺激刺激不敏感.與He的研究結果不同，他認為，下視野具有優勢效應，比上視野具有更高的注意分辨率[16].

2.4 實驗2

2.4.1 實驗材料和程序

本實驗為了增加難度，改變實驗任務，要求被試進行辨別任務.所有刺激呈現在以顯示屏中央為圓心、直徑為15cm的圓和注視點上.實驗為2X8的兩因素組內設計，兩因素分別是位置和角度，其中位置1、2（見圖2），角度為0°，45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°（從水平方向順時針算起）.記錄反應時和正確率.

當刺激出現時，要求被試搜尋與與其他兩個字母不同的字母“p”或“q”，找到單獨的“p”或“q”做按鍵反應.實驗流程見圖2.

2.4.2 實驗結果

2.4.2.1 不同空間視角和位置下的平均反應時

目標空間位置位于注視點（位置1）時反應時最長，位于非注視點時（即位置2）的反應時較短.角度不同，反應時也有差異.見表3.

2.4.2.2 不同角度和位置的差異比較

分別比較八個角度之間反應時的差異，結果發現225°與其他7個角度有顯著差異（p<0.05）.對位置的反應時進行t檢驗，發現兩種不同的位置的反應時有顯著差異（t=6.432，p<0.05）.位置1反應時的均值（1384.54ms）高于位置2（1217.99ms），F=55.102，t=6.432，p<0.05，差異顯著，說明處于位置1的刺激識別所用的時間明顯長于識別位于位置2的刺激所用的時間，即出現了返回抑制效應.

2.4.3 討論

從位置和角度的反應時看來，結果與實驗1不同，并未出現中心位置的優先效應，反而中心位置的反應時更長，這與之前的結果和聚光燈效應矛盾.可能是由于本實驗的設計要求先注視中心位置，因此當刺激出現在位置1時，被試已經消耗了許多認知資源在中心位置上;實驗2雖然在實驗材料上減少了兩個刺激，但實驗任務要求被試對比三個刺激的不同，從原來的搜索任務變成了辨別任務，因此視覺搜索方式從序列加工變為平型加工;掩蔽刺激與刺激的間隔時間為300ms，是認為出現返回抑制的時間節點，因此，實驗2材料需要的認知加工過程更加復雜，結果出現了返回抑制.

對角度的分析發現，225°的反應時顯著比其他7個角度短，其他位于下視野的角度的反應時比上視野有更短的趨勢，能更快被識別，因此推測在實驗2的任務中，具有下視野優勢.

3 總討論

3.1 空間位置對目標識別的影響

空間的選擇性在上下視野中存在不對稱性[14-15]，由實驗結果可知，當角度改變時，反應時顯著變化.實驗1被試在下視野的刺激刺激不敏感，具有上視野優勢.而位置3各角度間的反應時并不顯著，說明當刺激位于注視點時，干擾刺激對被試不造成影響，此時中心位置具有絕對優勢，不存在注意轉移.在實驗2中，225°反應最快，具有下視野優勢.此外，90°反應時長于其他7個角度，說明被試在90°上識別目標更難，視覺搜索的優勢方向是橫向的，出現了注意的轉移.這可能與大腦半球單側化有關，有研究表明，當使用眼動儀研究面孔知覺時，存在水平方向的視野偏向，這種加工過程可能是由于高級腦區的控制[10].

實驗1存在的注意優先權在實驗2中消失，可能與實驗任務有關，Yantis等研究發現，注意優先權與注意的加工方式相關，外周線索與目標刺激不一致時優先權消失.以往研究分別支持不同理論，目前認為兩種信息搜索方式并存，當目標與干擾刺激相似時進行系列搜索，否則進行平行搜索[6].從認知過程看，實驗2比實驗1增加了辨別過程，因此任務的復雜性提高，可能是造成矛盾結果的原因.兩個實驗的視覺搜索方式不同，實驗1進行的是平行加工，被試先建立索引，提高搜索效率.而實驗2則是系列加工，目標刺激與干擾刺激形態相近，且可以相互轉化，此時建立索引無效，被試必須辨別視野中的每一個刺激，當所有刺激辨別完成后才能做除反應，因此消耗更多的認知資源[17].

3.2 位置效應與返回抑制

在實驗2與實驗1相比，中心位置優先效應消失，位于圓上刺激的反應速度要快于位于注視點的刺激反應速度，產生了返回抑制效應，這與前人的研究相符[18].返回抑制（IOR），是指在線索-靶子實驗范式中，當線索與靶子呈現的時間間隔（SOA）小于250ms時，出現對呈現在線索位置的目標識別的易化現象[19-22].實驗1與實驗2的時間間隔均為300ms，實驗1未出現明顯的返回抑制現象.在廣泛的研究中，研究者公認在檢測及定位任務中普遍存在返回抑制現象.而在辨別任務中，是否存在IOR現象則一直存在爭議.一些研究者則認為，IOR現象同樣存在于辨別任務中.Lupianez、王均[23]等人同樣認為辨別任務中存在IOR現象.在本研究中，實驗1僅要求被試進行搜索定位，未出現返回抑制效應，可能是由于實驗任務較為簡單，只需要尋找出特定的目標即可.而在實驗2中，雖然間隔時間不變，但由于要求被試做辨別任務，加大了任務復雜性和難度，因此對空間位置的效應減弱，出現了返回抑制效應，注視點的空間優勢效應消失.

4 結論

空間位置和角度都影響目標識別的反應時，空間位置的優勢效應隨著任務難度的增加而消失.實驗1中，位置效應符合“V”字效應，但隨著刺激的位置與注視點的距離縮小，反應時差異顯著程度降低，且反應時不是均衡變化.當目標刺激出現在注視點上反應時最短，中心位置具有注意優先權.在實驗2中，當任務難度和復雜性增加，視覺的搜索方式由平行加工改變為系列加工，空間位置優先效應消失，并出現了返回抑制現象.

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參考文獻：

〔1〕趙欣，袁杰，徐依寧，傅世敏.基于物體的注意的機制與影響因素[J].心理科學進展，2014，22（11）：1708-1722.

〔2〕Shomstein， S.， & Yantis， S. （2002）. Object-based attention： Sensory modulation or priority setting？ Perception & Psychophysics， 64（1）：41-51.

〔3〕Shomstein， S.， & Yantis， S. （2004）. Configural and contextual prioritization in object-based attention. Psychonomic Bulletin & Review， 11（2）， 247–253.

〔4〕Yantis， S.， & Jonides， J. （1996）. Attentional capture by abrupt onsets： New perceptual objects or visual masking？ Journal of Experimental Psychology： Human Perception and Performance， 22（6）， 1505–1513.

〔5〕李楊，丁錦紅.視野位置及刺激特征對目標搜索影響的眼動研究[J].心理科學，2007，30（2）：344-347.

〔6〕張學民，舒華，高薇.視覺選擇性注意加工的優先效應與加工模式[J].心理科學，2003，26（2）：358-359.

〔7〕韓玉昌.觀察不同形狀和顏色時眼運動的順序性[J].心理科學，1997，20（1）：40-43+95-96.

〔8〕Ossandon， J. P.， Onat， S.， & Konig， P. （2014）. Spatial biases in viewing behavior. Journal of Vision， 14（2）， 20–20.

〔9〕Garcea， F. E.， Almeida， J.， & Mahon， B. Z. （2012）. A right visual field advantage for visual processing of manipulable objects. Cognitive， Affective， & Behavioral Neuroscience， 12（4）， 813–825.

〔10〕Guo， K.， Tunnicliffe， D.， & Roebuck， H. （2010）. Human Spontaneous Gaze Patterns in Viewing of Faces of Different Species. Perception， 39（4）， 533–542.

〔11〕陳桄，朱皕.嬰兒面孔偏好理論模型述評[J].心理科學進展，2006，14（4）：625-630.

〔12〕楊華海，趙晨，張侃.內源性和外源性視覺空間選擇注意[J].心理科學，1998，21（2）：150-152.

〔13〕周義斌，張學民，冉恬，李永娜.空間方位及SOA對視覺選擇注意的影響[J].心理學探新，2006，26（3）：35-38+57.

〔14〕敖新宇，范思陸，何遜，陳霖.上下視野空間選擇性注意的ERP研究[J].生物物理學報，2000，16（1）：73-80.

〔15〕宛小昂，韓世輝.空間選擇性注意在上下視野間的轉移[J].心理與行為研究，2003，1（3）：171-176.

〔16〕He， S.， Cavanagh， P.， & Intriligator， J. （1996）. Attentional resolution and the locus of visual awareness. Nature， 383（6598）， 334–337.

〔17〕韓振華，曹立人.平行搜索還是系列搜索——視覺搜索機制研究的理論分析[J].西北師大學報（社會科學版），2009，46（05）：129-132.

〔18〕張明，陳騏.注意定勢對基于空間位置的返回抑制的影響[J].心理科學，22004，27（2）：287-290.

〔19〕包燕，胡克松，肖小溪.返回抑制的容量研究：回顧與展望[J].心理科學進展，2006，14（2）：204-209.

〔20〕鄧曉紅，張德玄，黃詩雪，袁雯，周曉林.閾上和閾下不同情緒線索對返回抑制的影響[J].心理學報，2010，42（3）：325-333.

〔21〕王娜，任衍具.真實場景搜索中的眼動返回抑制[J].心理科學進展，2014，22（4）：640-649.

〔22〕徐丹妮，張佳悅，李先春.面孔性別辨認中返回抑制效應的性別差異[J].心理學報，2013，45（2）：161-168.

〔23〕王均，王玉改，王甦.任務難度對于返回抑制出現時間的影響[J].心理科學，2000，23（3）：319-323+383.