價值導向的注意刷新及其機制

李海峰 林世卿 萬博溫

價值導向的注意刷新及其機制

李海峰 林世卿 萬博溫

(福建師范大學心理學院, 福州 350117)

人們能夠優先處理工作記憶中更有價值的信息, 可能是因為人們在工作記憶維持階段優先刷新了這些信息。那么, 人們是如何優先刷新這些信息的呢？本文通過價值導向的記憶范式操縱信息的價值, 結合點探測任務(實驗1和實驗2)和空白屏范式(實驗3)考察了價值導向的注意刷新及其機制。結果表明：(1)高價值項目的記憶成績優于低價值項目; (2)不論項目是同時還是繼時呈現, 相比低價值項目, 高價值項目對應位置的點探測反應時顯著更快; (3)相比低價值項目, 被試在高價值項目對應位置的注視頻率顯著更高。上述結果表明, 價值能夠引導注意刷新; 價值導向的注意刷新可能是通過增加高價值信息的刷新頻率來實現的。

注意刷新, 價值導向, 工作記憶, 刷新頻率, 注視時間

1 引言

信息的遺忘和維持是工作記憶研究的一個焦點。多數理論認為, 工作記憶中的信息會隨著時間的推移或受分心刺激的干擾而衰退(Barrouillet & Camos, 2012; Ricker et al., 2020), 而有一種依賴于注意的維持機制能夠抵制記憶的遺忘, 這一機制被稱為注意刷新(attentional refreshing) (Barrouillet & Camos, 2007)。注意刷新有別于更新(update)。更新是工作記憶中中央執行系統的一種功能, 它能在記憶過程中將舊的信息替換成新的信息(Kaur et al., 2020)。而注意刷新是指將信息提取到注意的焦點從而促進、延長和加強這些信息的激活的過程(Camos et al., 2018)。

以往關于注意刷新的研究發現, 人們不僅可以通過回溯線索的引導刷新工作記憶中指定的信息(Jafarpour et al., 2017; Lemaire et al., 2018; van Moorselaar et al., 2015), 而且會受經驗(如獎賞和自我相關的刺激)的影響自發地進行注意刷新(Thomas et al., 2016; Vergauwe et al., 2014; Yin et al., 2019)。前者的注意刷新過程是被動的、有意識的, 后者是自發的、無意識的。最近關于工作記憶的價值效應的研究發現, 人們會優先處理工作記憶中更有價值的信息(e.g., Allen & Ueno, 2018; Atkinson et al., 2019; Hitch et al., 2018; Hu et al., 2016)。這種效應可能意味著還存在一種自發的、有意識的注意刷新過程, 即價值導向的注意刷新。

在最新的一項研究中, Atkinson等(2022)使用一個探測價值范式(probe-value paradigm)探究了工作記憶中的探測價值效應是否是由注意刷新導致的。在他們的實驗中, 被試需要記憶4個有價值聯系的顏色。在最后的記憶測試中, 被試需要在色輪上標注出其中的一個顏色。在某些試次下, 顏色的價值有高、低之分, 其中一個項目的價值為4, 其它三個項目的價值為1; 在某些試次下, 所有顏色的價值都是相同的, 皆為1。在記憶維持階段, 插入了一個引導刷新程序來讓被試“思考(think of)”線索指向的顏色。在線索條件下, 有2個線索會引導被試思考其中的2個顏色, 并且會在記憶測試中測試其中的一個顏色; 在非線索(uncued)條件下, 同樣有2個線索會引導被試思考其中的2個顏色, 但在記憶測試中會測試沒有被線索引導的那2個顏色之一; 在無線索(none-cue)條件下, 沒有任何線索出現, 且記憶測試中會隨機測試4個顏色中的一個。結果發現, 高價值項目的回憶成績顯著好于低價值和相同價值項目的回憶成績; 線索能夠提升低價值和相同價值項目的回憶成績, 即低價值和相同價值項目在線索條件下比無線索條件下的回憶成績更好, 但線索效應在高價值項目上消失了, 即高價值項目在線索條件和無線索條件的回憶成績無顯著差別。這一結果說明, 盡管在無線索條件下沒有線索引導被試刷新高價值項目, 但被試可能仍然主動地優先刷新了高價值項目, 從而使得線索效應在高價值項目上失效了。

然而, 上述結果只是間接地證明了被試可能在記憶維持階段優先刷新了高價值項目。這是因為, 回憶成績不僅受記憶維持階段的注意刷新影響, 而且受記憶編碼的影響。由于項目是高價值的, 被試可能在編碼階段對高價值項目采取了更精細化的編碼策略, 或在高價值項目上花費了更多的時間(Castel et al., 2002; Cohen et al., 2017; Hennessee et al., 2019), 從而加強了高價值項目的記憶痕跡。因而, 在無線索條件下高價值項目有較好的回憶成績并不是完全由注意優先刷新了高價值項目導致的。Atkinson等(2022)也承認, 注意刷新部分地解釋了工作記憶中的探測價值效應。

此外, 盡管間接證明了工作記憶的價值效應可以部分地被注意刷新所解釋, 但Atkinson等(2022)的研究仍然無法回答高價值信息的注意刷新優勢是如何獲得的。根據基于時間的資源分享(time- based resource-sharing, TBRS)模型, 記憶痕跡會隨著時間的延長而衰退, 而通過注意來進行刷新可以恢復這些衰退的記憶痕跡(Barrouillet & Camos, 2007)。該模型假定, 人們通過將注意集中于先前的記憶項來重新激活記憶痕跡, 并且注意中心每次只能集中于單個項目上。因此, 注意刷新是通過在任務完成期間快速、頻繁地在處理和維持之間切換來實現的。更進一步地, 研究者認為, 工作記憶的價值效應可能是由一種稱之為有偏向的注意刷新程序(biased attentional refreshing procedure)導致的, 即在工作記憶的維持階段, 人們可能會更頻繁地或更長時間地去處理更有價值的項目(Atkinson et al., 2018, 2021; Hitch et al., 2018; Hu et al., 2016; Sandry et al., 2014)。然而, 目前并沒有這方面的證據。

最近有研究使用的點探測任務和空白屏范式允許實驗者以更直觀的形式測量價值導向的注意刷新及其機制。刷新過程中的注意偏向可以通過在記憶維持過程中插入一個點探測任務來反映(Yin et al., 2019)。其依據是, 當注意指向儲存在工作記憶中的某個位置時會提升對該位置上呈現的外部刺激的處理(processing) (Awh et al., 1998)。因此, 被試在維持階段插入的點探測的反應時長短可以反映被試對該位置對應信息的注意刷新優勢。反應時越短意味著注意刷新優勢越大。如果高價值信息相比低價值信息有注意刷新的優勢, 則高價值信息相應位置的點探測反應時將顯著快于低價值信息相應位置的點探測反應時。

空白屏范式利用眼動數據來描述個體的內部注意過程(Káldi & Babarczy, 2021)。該范式常用的做法是, 在視覺刺激呈現后顯示一個空白屏幕, 在此期間記錄被試的眼動軌跡。該范式背后的基本原理是, 被試在記憶的編碼階段構建了視覺場景的心理表征, 該表征中與任務相關的項目可以在缺乏視覺場景的情況下仍然得到關注。于是, 焦點注意能夠反映在注視的位置上：被試注視屏幕上先前已經被任務相關項目所標記的位置區域(Hoover & Richardson, 2008; Spivey & Geng, 2001; Theeuwes et al., 2009)。以往研究表明, 當刺激消失后, 關注項目所在的區域能夠提升該項目的工作記憶績效(Kuo et al., 2012; Martarelli et al., 2017; Vankov, 2009)。在空白屏上測得的眼動與注意轉移到相關的記憶項目有關(Scholz et al., 2016)。因此, 注意刷新會使個體的注意指向項目所在的位置區域, 從而引發眼球在空白屏幕中向對應的空間位置移動。如果高價值信息相比低價值信息有注意刷新的優勢, 則相比低價值信息, 高價值信息相應位置的眼動指標(如注視次數, 注視時間等)將具有一定的優勢。

本文擬通過3個實驗以更加直接的方式來重復驗證價值導向的注意刷新并探究其機制。實驗1和實驗2將結合價值導向的記憶范式和點探測任務來驗證高價值信息是否能夠在注意刷新中獲得優勢。被試首先需要同時或繼時記憶6個字母。每個字母對應一個數字表示其價值的高低。在記憶的維持階段, 插入一個點探測任務, 使得需要探測的刺激隨機出現在高、低價值項目所對應的位置。如果在注意刷新過程中, 被試優先刷新高價值信息, 則被試在高價值項目對應位置的點探測反應時將顯著快于在低價值項目對應位置的點探測反應時。實驗3將結合價值導向的記憶范式和空白屏范式, 并利用眼動技術來進一步探究價值導向的注意刷新的機制。被試需要同時記憶4個圖形, 每個圖形對應一個數字表示其價值的高低。隨后屏幕上會呈現一個空白屏。如果被試在記憶維持期間更頻繁地刷新高價值信息, 則被試在高價值項目對應位置的注視次數將顯著多于低價值項目對應位置的注視次數; 如果被試在記憶維持期間在高價值信息上停留了更多的時間, 則被試在高價值項目對應位置的注視時間將顯著多于低價值項目對應位置的注視時間。

2 實驗1：信息同時呈現條件下的價值導向的注意刷新

2.1 被試

參考前人的相關研究(Sandry & Ricker, 2020; Yin et al., 2019), 將效應量設置為0.5～0.8, 要觀察到顯著的點探測反應時差異(α設置為0.05單尾, power = 0.95), 需要19～45個樣本。本實驗共招募25名被試。其中1名被試因點探測正確率低于80%而被剔除, 因此有效被試為24名。其中, 男性7名, 年齡為18.92 ± 1.14歲。所有被試自愿參加實驗, 母語為漢語, 視力或矯正視力正常, 無生理或精神方面的疾病。實驗結束后被試獲得20元報酬。

2.2 實驗材料、設計和程序

實驗使用E-prime程序編寫, 背景默認為黑色, 在筆記本電腦上運行。該電腦的屏幕大小為13寸, 分辨率設置為1600 × 900像素。記憶材料使用21個大寫輔音字母B、C、D、F、G、H、J、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、X、Y、Z及配對數字1、9 (中間以“-”號連接), 以白色、22號、Times New Roman字體呈現在屏幕中央的虛擬正六邊形(中心距為495像素, 視角為7.55°)的6個頂點上。每一個試次被試需要記憶6個項目, 其中5個項目的價值配對為“1”, 1個項目的價值配對為“9”。

實驗1的流程圖見圖1。被試在實驗開始前被提醒需要在回憶階段盡力取得最高的分數。實驗開始后, 屏幕中呈現一個500 ms的注視點, 隨后呈現語音抑制任務, 要求被試不斷復述“福建師范大學”直至點探測任務完成。間隔500 ms后呈現記憶材料, 要求被試在4000 ms內盡可能地記住所有的字母。每個字母都有一個數字相聯系表示其價值。隨后屏幕上只呈現一個持續3000 ～ 3700 ms的注視點, 緊接著在注視點周圍呈現一個持續300 ms的方框, 提醒被試即將進行一個點探測任務。在點探測任務中, 被試需要在1500 ms內判斷屏幕上呈現的兩個小點是垂直的還是水平的。如果為垂直, 則按“9”, 水平則按“0”鍵。按鍵在被試間平衡, 且兩個小點是水平與垂直的概率都為50%。小點隨機呈現在之前字母呈現的其中一個位置。點探測的位置在價值之間平衡。點探測任務結束后進入回憶階段, 被試需要在12 s內在屏幕中呈現的6個方框中輸入記憶階段記憶的字母, 無需輸入數字。輸入完成后被試會接收到點探測任務的正誤反饋及當前試次的回憶得分。每個試次結束后, 要求被試將右手食指和中指放在“9”鍵和“0”鍵上, 按空格進入下一個試次。每個被試完成3組實驗, 每組48個試次, 共144個試次。在正式實驗開始前, 被試需要完成5次相同程序的練習試次以確保熟悉實驗流程。

本實驗采用單因素被試內設計, 自變量為信息價值(低1, 高9), 因變量為自由回憶的正確率和點探測任務的反應時。

2.3 實驗結果

實驗數據使用JASP 0.16進行分析。反應時的分析首先刪除了點探測錯誤(占總試次5.38%)以及點探測對應位置上回憶錯誤的試次, 然后排除了反應時在3個標準差之外的極端值(占總試次0.58%)。配對樣本檢驗發現：(1)被試對高價值(83.50% ± 7.47%)項目的記憶成績顯著高于低價值(54.35% ± 15.07%)項目的記憶成績,(23)= 8.55,< 0.001, 95% CI = [0.22, 0.36], Cohen’s= 1.75, 表明工作記憶過程中存在價值導向的記憶; (2)被試在高價值(770 ms ± 102 ms)項目對應位置的點探測反應時顯著快于低價值(789 ms ± 117 ms)項目對應位置的點探測反應時,(23) = ?2.41,= 0.012, 95% CI = [?34.50, ?2.60], Cohen’s= ?0.49, 表明在信息同時呈現的條件下, 工作記憶維持階段的注意刷新受價值信息的引導。

圖1 實驗1流程圖

3 實驗2：信息繼時呈現條件下價值導向的注意刷新

在信息同時呈現的條件下, 實驗1證實了存在價值導向的注意刷新過程。然而由于實驗1的記憶項目是同時呈現的, 使得這一結果存在一些替代性的解釋。首先, 在編碼階段被試可能對高價值項目所在位置有更長時間的注視, 這可能會使被試形成反應性的注意偏向。因此, 在維持階段的注意優勢可能是由位置引起的, 而不是價值。其次, 由于記憶項目是同時呈現的, 被試為了盡可能地取得高分, 可能會在編碼階段采取以高價值項目為起始點、進而依次編碼其他記憶項的策略。同樣在自由回憶階段, 被試也會優先回憶高價值項目, 從而導致高價值項目的記憶成績優于低價值項目的記憶成績。為了排除上述兩種可能性, 實驗2將記憶項目的呈現方式改為每次呈現1個字母, 每個字母的呈現時間相同且隨機出現在6個位置中的一個。

3.1 被試

實驗2共招募25名被試。其中2名被試因點探測正確率低于80%而被剔除, 因此有效被試為23名。其中, 男性7名, 年齡為19.83 ± 1.80歲。所有被試自愿參加實驗, 母語為漢語, 視力或矯正視力正常, 無生理或精神方面的疾病。實驗結束后被試獲得20元報酬。

3.2 實驗材料、設計和程序

除了記憶項目是隨機、繼時呈現外, 實驗2的實驗設備、實驗材料和程序同實驗1。每個記憶項目呈現的時間為1000 ms, 項目與項目之間間隔250 ms。此外, 為了檢測較小的價值是否仍然能夠產生價值導向的注意刷新, 實驗2中的高、低價值對應的配對數字分別設置為“5”和“1”。本實驗采用單因素被試內設計, 自變量為信息價值(低1, 高5), 因變量為自由回憶的正確率和點探測任務的反應時。

3.3 實驗結果

反應時的分析排除了點探測錯誤的試次(占總試次2.29%)、點探測回憶錯誤的試次, 以及反應時在三個標準差之外的極端值(占總試次0.52%)。配對樣本檢驗發現：(1)被試對高價值(79.41% ± 13.91%)項目的記憶成績顯著高于低價值(48.71% ± 11.59%)項目的記憶成績,(22) = 8.07,< 0.001, 95% CI = [0.23, 0.39], Cohen’s= 1.68, 表明工作記憶過程中存在價值導向的記憶; (2)被試在高價值(735 ms ± 110 ms)項目對應位置的點探測反應時顯著快于低價值(751 ms ± 130 ms)項目對應位置的點探測反應時,(22) = ?1.79,= 0.044, 95% CI = [?34.96, ?2.58], Cohen’s= ?0.37, 表明在信息繼時呈現的條件下, 工作記憶維持階段的注意刷新受價值信息的引導。

4 實驗3：價值導向的注意刷新的機制

實驗1和實驗2表明, 不論信息是同時還是繼時呈現的, 均存在價值導向的注意刷新過程。并且, 實驗2證明了盡管在編碼階段, 被試可用于編碼高、低價值信息的時間是一樣的, 但在維持階段高價值信息仍然優先得到了刷新。

這種高價值信息的注意刷新優勢是如何獲得的呢？根據有偏向的注意刷新程序(Atkinson et al., 2018, 2021; Hitch et al., 2018; Hu et al., 2016; Sandry et al., 2014), 價值導向的注意刷新可能通過兩種方式來實現：一是通過更頻繁地注意高價值信息對應的位置進行注意刷新; 二是通過對高價值信息對應的位置分配更多的時間來進行注意刷新。因此, 實驗3擬使用空白屏范式并結合眼動技術來探索這一機制。當記憶項目消失后, 維持階段的注意刷新會重新激活項目對應的位置標記, 從而引發眼球在空白屏幕中向對應的空間位置移動。因此, 在維持期間的空白屏上, 個體對不同價值信息對應的興趣區內的注視次數可以衡量注意刷新的頻率, 每個注視點的注視時間可以衡量注意刷新的時間。

4.1 被試

實驗3共招募25名被試。其中1名被試因眼動數據缺失而被剔除, 因此有效被試為24名。其中, 男性10名, 年齡為21.00 ± 2.38歲。所有被試自愿參加實驗, 母語為漢語, 視力或矯正視力正常, 無生理或精神方面的疾病。實驗結束后被試獲得20元報酬。

4.2 實驗材料、設計和程序

實驗使用Matlab中的Psychtoolbox插件進行編寫, 背景默認為白色。實驗的被試機為14寸的筆記本電腦, 屏幕分辨率為1600 × 900像素。采用EyeLink Portable DUO便攜式眼動儀記錄眼動數據, 該眼動儀的采樣頻率為500 Hz。眼動數據使用Data Viewer 4.1.1軟件分析。實驗中, 被試眼睛與屏幕之間的距離約為70 cm。

考慮到眼動設備的操作要求及回憶難度, 實驗3使用圖形作為記憶材料、數字作為價值配對材料。其中, 數字材料使用黑色、字號為80、字體為Times New Roman的“1”與“6”, 每次以3個“1”和1個“6”隨機出現在屏幕中央的虛擬正四邊形的4個頂點上。圖形材料使用灰色(R118, G113, B113)、大小為122 × 122 像素(視角為1.96°)的實心規則圖形(正三角形, 等腰梯形, 平行四邊形, 正方形, 正五邊形), 每次隨機抽取4個隨機呈現在屏幕中央的虛擬正四邊形(中心距為311像素, 視角為4.98°)的4個頂點上。回憶提示材料為空心圓形。回憶測試呈現的圖形與記憶圖形一致, 5個圖形以30像素(視角為0.48°)間隔呈現在白色屏幕的中心水平軸線上。

實驗3的流程圖見圖2。被試在實驗開始前被提醒需要在回憶階段盡力取得最高的分數。實驗開始后屏幕中呈現一個500 ms的注視點, 隨后要求被試復述“福建師范大學”直至進行回憶測試。然后屏幕上會呈現4個數字, 分別對應該位置上圖形的價值分數, 持續1000 ms。數字消失500 ms后呈現一個包含4個圖形的界面。被試需要在1500 ms內記住這些圖形。隨后呈現一個持續3000 ms的空白屏, 接著屏幕中出現提示材料1000 ms, 指示被試需要回憶該位置上的圖形。最后屏幕上呈現5個圖形材料。被試需要在4000 ms內從5個圖形中選擇一個圖形匹配該位置對應的圖形。每個被試完成2組實驗, 每組30個試次, 共60個試次。在正式實驗開始前, 被試需要完成5次練習試次以確保熟悉實驗流程。

本實驗采用單因素被試內設計, 自變量為信息價值(低1, 高6), 因變量為記憶測試的正確率、興趣區內的注視次數和單次注視時間(注視時間/注視次數)。

4.3 實驗結果

實驗數據使用JASP 0.16進行分析。每個圖形的興趣區大小為170 × 170像素, 視角為2.73°。實驗剔除了回憶錯誤的試次以及注視時間在100 ms以下的注視點(占總試次5.17%)。配對樣本檢驗發現：(1)被試的記憶成績在高價值(85.34% ± 12.52%)項目上顯著高于低價值(73.33% ± 17.23%)項目,(23) = 3.82,< 0.001, 95% CI = [0.06, 0.19], Cohen’s= 0.78, 表明工作記憶過程中存在價值導向的記憶; (2)高價值(0.32 ± 0.10次/試次)項目對應位置在空白屏期間的注視次數顯著高于低價值(0.27 ± 0.08次/試次)項目對應位置的注視次數,(23) = 2.63,= 0.007, 95% CI = [0.01, 0.08], Cohen’s= 0.54; (2)高(313 ms ± 102 ms)、低價值(332 ms ± 125 ms)項目對應位置在空白屏期間的單次注視時間無顯著差異,(23) = ?1.55,= 0.135, 95% CI = [?44.04, 6.33], Cohen’s= ?0.32。由于零假設統計檢驗的> 0.05并不能支持零假設。因此, 這里對單次注視時間進行了貝葉斯檢驗考察其是否支持零假設, 結果顯示BF10= 0.61, 并不支持零假設。上述結果表明, 價值導向的注意刷新可能是通過提高高價值信息的刷新頻率來實現的。

5 討論與結論

本文通過價值導向的記憶范式操縱信息的價值, 使用點探測任務和空白屏范式直接驗證了價值導向的注意刷新并探究了其機制。實驗1和實驗2發現, 不論信息是同時還是繼時呈現, 被試在高價值項目對應位置的點探測反應時顯著快于低價值項目對應位置的點探測反應時, 表明高價值信息在工作記憶維持階段得到了優先刷新。實驗3在空白屏范式下使用眼動技術記錄了被試在記憶維持階段的眼動數據, 發現相比低價值項目對應的位置, 被試對高價值項目對應位置的刷新頻率更高, 表明價值導向的注意刷新主要是通過提高高價值信息的刷新頻率來實現的。

圖2 實驗3流程圖

5.1 價值導向的注意刷新

以往研究表明, 人們能夠在工作記憶中優先處理更有價值的信息(e.g., Allen & Ueno, 2018; Atkinson et al., 2019; Hitch et al., 2018; Hu et al., 2016)。Atkinson等(2022)在最新的一項研究中首次證明, 注意刷新部分地解釋了上述工作記憶的價值效應。他們的實驗發現, 線索效應能夠提升低價值或同等價值信息的回憶正確率, 但不能提升高價值信息的回憶準確率。這可能是因為, 在非線索條件下, 即便沒有線索引導被試刷新, 他們仍然會去優先刷新高價值信息。這一結果間接地證明了高價值信息在注意刷新中具有優勢。

本文通過3個實驗, 結合反應時和眼動指標, 更加直接地證實了這種價值導向的注意刷新。本文的結果顯示, 相比點探測任務出現在低價值信息對應的位置, 當點探測任務出現在高價值信息對應的位置時, 被試的反應時更快; 被試在高價值信息對應位置的注視頻率顯著高于在低價值信息對應位置的注視頻率。在Atkinson等(2022)的研究中, 被試優先刷新高價值項目僅僅是根據在非線索條件下, 高價值項目擁有較高的回憶正確率而做出的推測。而高價值項目擁有較高的回憶正確率部分也可能是因為被試在編碼過程中分配給高價值項目更多的注意資源。因而他們也承認, 注意刷新能夠部分地解釋他們的實驗結果。但是, 本文的實驗明確地探測了高、低價值項目所在的位置, 結果發現了高價值項目相比低價值項目所對應的位置具有反應速度和刷新次數的優勢, 因而為價值導向的注意刷新提供了直接的證據。

以往注意刷新的研究主要聚焦于兩個方面：一是注意刷新的一般模式, 即在信息無差異的情況下, 個體優先刷新弱激活的信息(Jafarpour et al., 2017; Lemaire et al., 2018; van Moorselaar et al., 2015); 二是注意刷新的經驗優先模式, 即經驗(獎賞或自我)相關的信息在注意刷新中的優勢(Thomas et al., 2016; Yin et al., 2019)。優先刷新弱激活項與優先刷新高價值項并不沖突, 它們都是高效的記憶維持策略, 在不同的情況下各自發揮著作用。在記憶項目之間幾乎不存在價值區別的情況下, 人們取得最高分數的策略就是盡可能地記住最多的項目。由于項目的激活程度越低會導致遺忘, 因此優先刷新弱激活項無疑是在提高記憶數量方面最優的方法。而當記憶項目之間存在明顯價值區別的情況下, 人們取得最高分數的策略就是盡量保證記住高價值的項目。因此, 優先刷新弱激活項與優先刷新高價值項相輔相成, 保證人們的記憶系統能夠最大化地儲存信息。

同時, 優先刷新高價值項與優先刷新經驗相關刺激具有本質區別。優先刷新高價值項是一種目標導向的注意刷新策略, 通常是自發和可控的, 而優先刷新經驗相關刺激是一種經驗相關的注意刷新策略, 是強制和不可控的(Addleman & Jiang, 2019; Theeuwes, 2019)。這兩者聯合對記憶的影響可能取決于注意刷新的對象是否一致。一方面, 價值導向和經驗驅動可能在注意刷新過程中同時起作用, 從而增強記憶效果。比如, 個人相關的信息通常情況下也會被個體賦予更高的價值, 從而具有刷新優勢。另一方面, 兩者可能在注意刷新過程中相互競爭, 從而減弱記憶效果。比如, 當人們在努力地控制注意指向高價值刺激時, 經驗相關的刺激也通過強制的方式爭奪注意資源, 而那些低價值且不包含經驗信息的刺激最終淪為了犧牲品。

5.2 價值導向的注意刷新的機制

盡管Atkinson等(2022)首次間接地證實了價值導向的注意刷新, 但他們的研究仍然無法解釋價值導向的注意刷新是如何實現的, 即是更頻繁地刷新更有價值的項目, 還是更長時間地“思考”更有價值的項目(Atkinson et al., 2018, 2021; Hitch et al., 2018; Hu et al., 2016; Sandry et al., 2014)。

本文的結果顯示, 相比低價值記憶項對應的位置, 被試在記憶維持期間的空白屏上更頻繁地注視高價值記憶項對應的位置, 而不是在每次注視該位置時分配更多的時間。這表明價值導向的注意刷新是通過更頻繁地注意高價值信息對應的位置來實現的。這種價值導向的注意刷新機制符合針對TBRS開發的計算模型所預測的關于信息的激活程度與時間的關系。眾所周知, 記憶的提取依賴于項目的激活程度。激活程度越低, 項目越容易被遺忘; 激活程度越高, 項目越有可能被優先選擇并回憶出來。Oberauer和Lewandowsky (2011)的計算模型發現, 信息的激活程度隨著時間呈log型變化, 即信息的激活程度越高, 其激活衰退的速度也越快。因此, 為了維持高價值項目較高的激活程度, 個體必須頻繁地刷新高價值項目以保證其回憶優勢。

此外, 本文的結果顯示, 高、低價值項目對應的位置在單次注視時間上并沒有顯著差別, 可能表明價值導向的注意刷新并不是通過在高價值信息上分配更多的時間來實現的。我們需要對此結果持謹慎態度。以往研究認為, 注意刷新存在兩種形式(Camos et al., 2018)。一種是將注意焦點置于某一需要刷新的項目上, 隨后將注意力“快速”轉移到其他項目。另一種是將注意焦點置于某一需要刷新的項目上并短暫停留。然而現有的研究和實驗范式并不能有效分離這兩種刷新形式。如果被試更多地采取第一種方式, 則刷新頻率可能是反映注意刷新的一個良好指標; 而如果被試更多地采用第二種方式, 則注視時間可能是更好的指標。由于在實驗3中, 被試被要求盡可能地獲得最高的價值, 他們可能會采取頻繁轉移注意焦點的注意刷新方式, 并在高價值項目上進行了更多的刷新。

5.3 貢獻、不足和展望

本文的研究進一步豐富和拓展了注意刷新的研究, 并為人們在日常生活中如何優先處理信息提供了新的證據。作為一種內部心理過程, 優先刷新弱激活項、優先刷新經驗相關信息和優先刷新高價值信息均是個體維持工作記憶的有效方式, 并不存在絕對的優劣之分。此外, 本文揭示了價值導向的注意刷新的機制, 在一定程度上發展了TBRS模型, 能夠幫助人們更深入地理解在工作記憶過程中, 處理時間和注意資源是如何共享從而維持記憶表征的。對于這一機制的了解也有助于研究者開發新的計算模型來模擬人們的注意刷新過程。

本文還存在以下不足。首先, 本文雖然支持了價值導向的注意刷新可能是通過提高高價值信息的刷新頻率來實現的, 但仍不能完全否定被試在高價值信息上分配更多時間的實現機制。其原因可能是本文的實驗更傾向于讓被試采用不停切換注意焦點的刷新方式, 或被試用于注意刷新的時間太短而未能探測到此機制。因此, 未來的研究或許可以通過操縱實驗的要求(如, 盡可能獲得最高的價值 vs. 盡可能多地記住高價值項)來改變被試注意刷新的策略, 或延長可用于注意刷新的時間, 來進一步探究價值導向的注意刷新是否可以同時通過增加刷新頻率和延長停留時間來實現。

其次, 高、低價值的刷新頻率需要在不同實驗情境下得到重復驗證。雖然本文發現高價值信息相對低價值信息有更高的刷新頻率, 但實驗3中, 不論是高價值信息還是低價值信息, 其刷新頻率均相對較低。主要原因是在該實驗中, 記憶項目有4個, 但興趣區的大小相對較小(視角為2.73°), 且空白屏持續時間較短。由于在空白屏中, 圖形并沒有呈現在屏幕上, 被試在3 s內不僅需要刷新4個項目, 使得其注視點不一定能精確地落在項目所在的區域, 而且在項目之間的掃視也會耗費一定的時間, 從而導致落在興趣區的注視點偏少。還有一種可能是, 被試可能在沒有進行眼動的情況下, 內隱地對價值信息所在的位置進行了刷新(Scholz et al., 2018)。未來的研究可以使用更復雜的圖形、擴大圖形的興趣區、增大刺激與刺激之間的視角, 并延長空白屏的時間, 使被試的注視點可以相對輕松地落在圖片所在的興趣區內, 來進一步探究注意刷新的頻率。

5.4 結論

本文得到以下結論：(1)不論信息是同時還是繼時呈現, 高價值項目對應位置的點探測反應時均快于低價值項目對應位置的點探測反應時, 表明價值信息能夠引導注意刷新; (2)相比低價值項目對應的位置, 被試對高價值項目對應位置的刷新頻率更高, 表明價值導向的注意刷新主要是通過提高高價值信息的刷新頻率來實現的。

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Value-directed attentional refreshing and its mechanism

LI Haifeng, LIN Shiqing, WAN Bowen

(School of Psychology, Fujian Normal University, Fuzhou 350117, China)

Attentional refreshing is the process of promoting and prolonging the activation of information in working memory (WM) by returning it to the focus of attention. This process can prevent the information in WM from fading over time or being disrupted by distractors. Previous studies have demonstrated that attentional refreshing can be guided by retro-cues or influenced by various experiences, such as reward-related or self-related stimuli. Recent studies have also explored the value effect in WM and found that people tend to prioritize more valuable information in WM, indicating that value may play a role in guiding attentional refreshing during retention. In a groundbreaking study by Atkinson et al. (2022), attentional refreshing was shown to partially explain the value effect in WM. However, the study was unable to determine why high-value information was prioritized for refreshing. It has been suggested that the value effect in WM may be due to a biased attentional refreshing procedure where individuals tend to focus more frequently or for longer periods on the more valuable item during retention, as compared to the other items.

To investigate the value-directed attentional refreshing and its underlying mechanism, this study conducted three experiments. The sample size for each experiment was determined using G*power based on prior research, with 24, 23, and 24 participants in Experiments 1, 2, and 3, respectively. All experiments were designed with a within-subject design, with the independent variable being the value of the item (high or low). In Experiments 1 and 2, a value-directed memory paradigm and a dot probe task were used to examine whether high-value information was refreshed with higher priority than low-value information. Participants were asked to memorize 6 letters simultaneously (Experiment 1) or sequentially (Experiment 2) that were each assigned a value (e.g., 1 or 9) and perform a dot probe task during the memory retention stage. The probe stimuli appeared in either high- or low-value positions, and participants had to identify whether the two dots were arranged vertically or horizontally. They were then asked to recall the letters they remembered. Experiment 3 combined a value-directed memory paradigm and a blank screen paradigm and used Eeylink to further explore the mechanism of value-directed attentional refreshing. Participants were asked to memorize 4 regular grey graphs simultaneously, each with a corresponding value, and then a blank screen was presented to record their eye movements. Finally, one of the graphs was probed to test their memory.

The results of Experiment 1 and Experiment 2 indicated that participants exhibited better recall performance for high-value items compared to low-value items, regardless of whether they were presented simultaneously or sequentially. Furthermore, participants had faster reaction times when responding to the dot probe task at the location of high-value items as opposed to low-value items. Experiment 3 also supported the finding that recall performance was better for high-value items than low-value items. Additionally, the study found that participants tended to have more fixations at the location of high-value items than low-value items during the blank screen period. However, there was no significant difference in fixation duration between high-value and low-value items.

The above experiments directly confirmed the value-directed attentional refreshing that high-value information received priority for attentional refreshing in WM retention when compared to low-value information. More importantly, the results indicated that value-directed attentional refreshing might be achieved by increasing the refresh rate of high-value information rather than deploying more time on it. This study contributes to the research on attentional refreshing and provides new insights into how people prioritize information in their daily lives. Moreover, it sheds light on the mechanism of value-directed attentional refreshing and helps develop the time-based resource-sharing model to a certain extent. These findings can aid researchers in developing computational models that simulate people's attentional refreshing process.

attentional refreshing, value-directed, working memory, refresh rate, fixation duration

2022-09-23

李海峰, E-mail: lihaifengqiqi@163.com

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