跨通道注意轉移研究述評

陳雪瑩　呂勇

摘要 介紹了跨通道注意轉移研究中常用的實驗范式，回顧了包括通道特異性資源說、通道上系統(tǒng)、分離聯(lián)系說等關于跨通道注意轉移的理論解釋，總結了跨通道注意轉移的影響因素和神經(jīng)機制，梳理了該領域的研究存在的問題，并對未來走向進行了展望。

關鍵詞 選擇性注意，注意轉移，跨通道注意。

分類號 B842.3

一個人坐在房間里，從門外進來的人會很容易吸引其注意。這是因為他知道有人可能從門外進來，因而將注意力集中在門的位置而不是窗的位置上。此即基于空間的選擇性注意（Ericksen&Hoff-man，1973；Posner，1980），它指注意選擇的是空間的特定位置，此時注意的作用是易化出現(xiàn)在該位置上的物體的加工。倘若此時窗戶外又傳來說話聲，此人又會將注意轉移到窗戶的位置，并仔細傾聽。在此過程中，既發(fā)生了空間位置的注意轉移（門一窗），又發(fā)生了感覺通道的注意轉移（視覺-聽覺），此即注意的跨通道轉移（Lukas，Philipp，&Koch，2010；Wright&Ward，2008）。注意的跨通道轉移現(xiàn)象在日常生活中很常見，例如開車的時候聽見后面的喇叭聲，司機就會將視線轉向后視鏡看是否有人超車。對跨通道注意轉移的研究有助于更全面地了解選擇性注意的機制，這也是當前注意研究的熱點之一（Petersen&Posner，2012；Wri曲t&Ward，2008）。

1.研究跨通道注意轉移的兩種范式

1.1線索-目標范式

研究跨通道注意轉移最常用的范式是線索-目標范式。最初Posner（1980）采用此范式來研究注意定向，要求被試對目標刺激進行反應，在目標呈現(xiàn)之前會有提示線索，告訴被試目標最有可能出現(xiàn)的位置。線索分為內(nèi)源性線索和外源性線索。內(nèi)源性線索是象征性的，通常是呈現(xiàn)在中心位置的箭頭，箭頭的方向代表目標出現(xiàn)的位置。外源性線索是具體的（如橫線，突出的方塊，閃光等），通常直接出現(xiàn)在目標即將出現(xiàn)的位置上，而非固定在屏幕中央。許多研究將線索和目標采用不同的通道呈現(xiàn)，來探討空間注意的跨通道轉移，刺激通道包括視覺、聽覺、觸覺以及本體覺等（Eimer&van Velzen，2002；Green&McDonald，2006；Jackson，Miall，&Balslev，2010；McDonald，Teder-Salejarvi，Heraldez，&Hillyard，2001；Spence&Driver，1996，1997）。隨著研究的深入，這種范式出現(xiàn)了許多變式。

在有些研究中，線索提示的是目標出現(xiàn)的位置。例如，在一項研究中，實驗條件分成注意視覺和注意聽覺條件。線索為指向左或右的箭頭，視覺目標為M字母，聽覺目標為高音。被試的任務是只對出現(xiàn)在線索位置的目標作反應（Eimer&Schruger，1998）。又如在Green等（2006）的研究中，實驗1采用視覺線索一聽覺目標任務，視覺線索由朝上和朝下的兩個箭頭，呈現(xiàn)在屏幕中央，分別提示目標在左邊或右邊，分為紅色和綠色，告知被試只需注意其中一種顏色（綠色或紅色）箭頭的提示。聽覺目標為兩種聲音，聲音中有靜音，當聽覺目標出現(xiàn)，根據(jù)靜音時間的長短不同判斷兩種聲音。另外，被試還要對探測刺激（第三種聲音，占目標刺激的1/3）作反應，若探測刺激和線索提示的位置一致，則按鍵，若不一致，則不需要按鍵。設置探測刺激的目的是確保被試注意的是線索提示的位置。實驗2用聽覺刺激作為線索，視覺刺激為目標。聽覺線索由左右兩個揚聲器同時呈現(xiàn)，讓被試感覺聲音是從屏幕中央發(fā)出。不同頻率的聲音代表不同的提示方向。視覺目標是豎條，任務是判斷其長短。目標刺激中有1/3用作為探測刺激的灰色圓形取代。在這個研究中，無論是視覺線索還是聽覺線索，都在屏幕中央呈現(xiàn)，屬于內(nèi)源性線索。

在另外一些研究中，線索提示的是目標出現(xiàn)的通道。如有研究采用視覺線索提示目標通道，呈現(xiàn)在屏幕中央的線索包括黃燈和綠燈，分別提示目標通過視覺或聽覺呈現(xiàn)。視覺目標為紅燈，聽覺目標為白噪音，目標呈現(xiàn)在屏幕的四周（左上，右上，左下，右下）（Hugenschmidt，Peiffer，McCoy，Hayasaka，&Laurienti，2009）。另有研究采用視覺和觸覺來呈現(xiàn)刺激（Miles，Brown，&Poliakoff，2011），線索在手背上呈現(xiàn)，并使手處于視線中央，線索有觸覺刺激和視覺刺激，提示目標可能出現(xiàn)的通道。目標呈現(xiàn)在食指和小指上，被試用腳踏板作反應，判斷刺激的左右。

還有的研究中線索同時提示目標的位置和通道信息。如有研究采用聽覺刺激作為線索，線索包括笛音和琴音（表示目標的通道），高音和低音（表示目標的位置），四種聲音兩兩組合構成四種線索（高長笛音，低長笛音，高木琴音，低木琴音），被試只對線索提示的位置和空間皆有效的目標作反應（Eimer&van Velzen，2002）o

1.2通道提示任務

在該任務中，通過提示使被試把注意集中在特定通道上。提示的設置與線索一目標范式不同。在線索一目標范式中，每一個trial內(nèi)都會出現(xiàn)線索提示，而在通道提示任務中，提示偶爾出現(xiàn)，目的是讓被試將注意保持或轉移到某個通道上，這種任務不涉及空問注意。Townsend等（2006）的研究采用fMRI技術比較了在注意集中條件和注意轉移條件下大腦活動的差異。實驗分為兩種條件，一種是注意集中條件，另一種是注意轉移條件。集中條件下，被試將注意集中在某一通道（視覺或聽覺），而忽略轉移線索和另一通道的刺激。在轉移條件下，被試根據(jù)提示線索將注意從視覺轉移到聽覺或者從聽覺轉移到視覺。轉移條件的提示線索雙通道同時呈現(xiàn)，分別為單詞look/hear和提示音look/hear。被試的任務是對目標刺激（概率20%）作反應。視覺和聽覺隨機呈現(xiàn)，兩種條件下刺激的呈現(xiàn)方式相同。在Shomstein和Yantis（2004）的研究中加人了分心物，將刺激分為目標刺激和分心刺激，由16個字母組成。聽覺通道的目標字母由男聲讀出，雙耳同時呈現(xiàn)。兩個分心字母在兩耳分別呈現(xiàn)，由女聲讀出。視覺通道的目標刺激呈現(xiàn)在屏幕中央，四個分心字母呈現(xiàn)在目標字母四周，上下左右各一個。通道轉移的提示線索為數(shù)字2和4，在兩種通道中皆做為目標刺激呈現(xiàn)，2表示將注意保持在當前的通道中，4表示將注意轉移到另一個通道中。被試的任務是當注意通道中出現(xiàn)線索2或4就按鍵，在非注意通道中出現(xiàn)則不作反應。

2.跨通道注意轉移的理論解釋

目前對空間注意的跨通道轉移的理論解釋主要包括：通道特異注意資源說，通道上系統(tǒng)說，分離一聯(lián)系假說和相互作用說。

通道特異性注意資源說（modality-specific attentional resources account）認為大腦中的視覺、聽覺和觸覺注意系統(tǒng)是相對獨立的，因此人們能將他們的視覺注意轉到某個位置上，同時也能將聽覺或觸覺注意轉到其他位置上，各個通道間獨立進行表征（Spence，2010；Woods，Alho，&Algazi，1992）（如圖1所示）。Woods等（1992）的研究發(fā)現(xiàn)，跨通道注意信息的加工有特定的皮層區(qū)域，當注意視覺通道，跨通道信息的加工主要影響頂葉，而當注意聽覺通道，跨通道信息主要影響額中央?yún)^(qū)。

根據(jù)通道上系統(tǒng)說（supramodal attentional systern）的觀點，跨通道注意的轉移受到一個共同的多重感覺表征的注意機制的調(diào)節(jié)（Eimer&vanVelzen，2002；Farah，Wong，Monheit，&Mo～ow，1989；McDonald，et al，2001；Wright&Ward，2008）（如圖2所示）。根據(jù)這一觀點，某一通道的線索激活了多重感覺表征，引發(fā)了通道上某空間位置注意通道的開啟，如果另一個通道的目標刺激也出現(xiàn)在相同的空問位置上，則注意通道已經(jīng)做好了準備，目標刺激能夠立即進行注意加工，其加工速度要比沒有線索的情況下要快。并且通道上系統(tǒng)在空間上分配注意，而不管注意的是哪個通道。

分離聯(lián)系說（separate-but-linked）認為視覺、聽覺和觸覺問注意轉移的過程并不是完全獨立的，在信息加工的早期階段，不同通道的注意系統(tǒng)可能是分離的，但這些通道問又存在一種聯(lián)系，有一個既分離又聯(lián)合的加工機制來調(diào)節(jié)不同通道間的注意轉移（Eimer&SchrSger，1998；McDonald&Ward，2000；Spence&Driver，1996）（如圖3所示）。有研究發(fā)現(xiàn)，對于聽覺目標，當注意通道為聽覺時，其空間注意效應顯著，表現(xiàn)為有效trial引發(fā)的事件相關腦電位（event-related potentials，ERPs）成分大于無效trial，當注意通道為視覺時，其空間注意效應不顯著。而對于視覺目標，當注意通道為聽覺和注意通道為視覺時，空間注意效應都顯著，即有效trial的ERPs顯著大于無效trial（Eimer&Schrsger，1998）。如果注意轉移是通道上系統(tǒng)控制，則不同通道間的空間效應應該是相同的，不論當前通道是否相關，而根據(jù)分離聯(lián)系說的觀點，則不同通道間的空間效應是不對稱的（Eimer&van Velzen，2002）。

相互作用說（interaetivity thesis）認為在空間注意控制中，通道上系統(tǒng)和通道特異系統(tǒng)相互作用（BaneIjee，Snyder，Molholm，&Foxe，201l；Fscker，H～tting，Gondan，&RSder，2010；Santangelo，F(xiàn)agioli，&Macaluso，2010；Sosa，Teder-Salejarvi，&McCourt，2010；Spence，2010）（如圖4）。在Bane巧ee等（2011）的研究中，讓被試先完成聽覺空間任務，再完成視覺空間任務，考察被試的振蕩al—pha波（8-15Hz），結果發(fā)現(xiàn)在聽覺空間任務和視覺空間任務中都出現(xiàn)了頂枕Mpha波，支持通道上說。但是在較晚的時間窗口內(nèi)，兩任務的alpha波的地形圖有差異，表明通道特異機制的作用。因此研究者認為在空間注意控制中，通道上系統(tǒng)和通道特異系統(tǒng)交互發(fā)揮作用。

3.跨通道注意轉移的影響因素

3.1對線索的注意程度

在一般的線索一目標任務中，線索對目標有提示作用，并且在實驗前都會告知被試應認真注意線索信息。而當告知被試當線索和目標沒有任何關系時，被試不關注線索信息，則線索對目標的影響會因線索與目標間隔時間長短（stimulus onset asynchrony，SOA）的不同而不同。在視覺-聽覺注意轉移中，有研究采用線索-目標任務，但告知被試線索與目標沒有任何關系，以降低對目標的預期性，結果發(fā)現(xiàn)在SOA為150ms時出現(xiàn)了線索通道效應（當線索和目標在同一通道呈現(xiàn)時反應加快），在SOA為600ms時沒有出現(xiàn)線索通道效應，而在SOA為1000ms時，出現(xiàn)了類似返回抑制效應，表明在短時間內(nèi)無關線索的通道信息會自動捕獲個體的注意（Turatto，Galfano，&Umilta，2002）。在另一項聽覺一觸覺注意轉移研究中，當SOA為150ms和600ms時，也出現(xiàn)了線索通道效應，而在SOA為1000ms時，沒有出現(xiàn)線索通道效應（Turatto，Gafano，Bridgeman，&Umilta，2004）。有研究讓被試對線索中的“gap”線索（即觸覺刺激或視覺刺激中有停頓）作反應，增強被試對線索的關注，結果發(fā)現(xiàn)對同通道目標的反應反而慢于跨通道目標，這可能是因為“gap”線索和任務無關，被試對任務無關刺激作反應反而分散了對目標的注意使得線索的通道信息沒有促進作用（Miles et al，2011）。這些研究表明被試對線索的注意程度可以通過指導語進行控制，并且SOA也會和線索的注意程度產(chǎn)生交互作用，從而影響跨通道注意轉移。

3.2年齡因素

有研究探討了年輕人和老年人在持續(xù)的視覺和聽覺選擇性注意以及跨通道注意中的差異，任務采用提示通道任務，即根據(jù)線索保持注意在某一通道或者轉移注意到另一通道，結果發(fā)現(xiàn)老年人和年輕人的成績沒有差異，而腦區(qū)的激活程度有差異，在集中注意和轉移注意的條件下，老年人的雙側額葉和頂葉激活程度顯著增大，表明即使在集中注意的條件下，老年人仍然會將注意轉移到不需注意的信息，從而使得與注意控制相關的腦區(qū)激活程度增加（Townsend et al，2006）。另一項研究也發(fā)現(xiàn)，在線索一目標任務中，老年人和年輕人的跨通道注意加工的表現(xiàn)一樣好（Hugenschmidt et al，2009）。這些研究說明在行為表現(xiàn)上，老年人和年輕人在跨通道注意加工上或許沒有年齡差異，而在腦區(qū)激活狀態(tài)上可能存在差異。關于年齡對注意轉移的影響尚需要更多的研究。

3.3前一目標的影響

在線索一目標任務中，除了線索對目標有顯著作用外，N-1個trial中的目標的通道信息也會有影響，如果兩者通道相同，則會產(chǎn)生促進作用，如果不同則會產(chǎn)生轉移代價，此即通道轉移效應或通道轉換效應（modality shift efffect，MSE）（Cohen&Rist，1992；Tollner，Gramann，Muller，&Eimer，2009）。MSE是完全的外源性效應，是自動化地將注意轉到刺激通道上，這在線索一目標任務中可能是一個混淆因素。在以往的研究中發(fā)現(xiàn)N-1個trial中目標對N個trial目標的影響比N個trial中線索對目標的影響更大（Miles et al，2011）。

4.跨通道注意轉移的神經(jīng)機制

在探討通道轉移效應的腦電研究中，Toellner等人（2009）發(fā)現(xiàn)通道改變伴隨著前部N1波幅的增加，認為前部N1的增強反映的是對通道改變的覺察和對注意的重新調(diào)整，以更好地覺察目標。

Hater等（1991）采用線索-目標范式，進行視空間研究時發(fā)現(xiàn)注意定向線索引發(fā)了兩個ERP成分——早期注意定向負波（early directing attention negativity，EDAN）（線索后200ms）和晚期注意定向正波（ate directing attention positivity，LDAP）。研究認為EDAN反映的是線索提供的空間信息的編碼，是對線索位置的早期的注意。但后來有研究認為EDAN只是反映的是線索的加工，不包括對線索后信息位置的加工（van Velzen&Eimer，2003）。LDAP一般出現(xiàn)在線索后500-800ms，反映的是對即將出現(xiàn)信息的預期的調(diào)節(jié)。另外一些研究發(fā)現(xiàn)由線索位置引發(fā)的前部定向注意負波（anterior directing attention negativity，ADAN）（線索后300-500ms）出現(xiàn)在頭皮前部對側區(qū)域，與大腦前部注意系統(tǒng)中空間注意的執(zhí)行控制有關（Eimer&vanVelzen，2002；van Velzen&Eimer，2003）。

除了視覺定向線索引發(fā)了ADAN和LDAP，有研究（Eimer&van Velzen，2002；van Velzen&Eimet，2003）還發(fā)現(xiàn)聽覺目標和觸覺目標的定向線索也能引起ADAN和LDAP，因此研究者認為ADAN反映的是前額皮層的通道上加工，LDAP反映的是后頂葉的通道上加工，包括空間上的注意轉移（Eimet&van Velzen，2002；van Velzen&Eimer，2003）。但其他的研究結果對ADAN的解釋并沒有達成一致。有研究采用線索一目標范式發(fā)現(xiàn)ADAN在單通道的聽覺目標任務中和跨通道的聽覺線索一視覺目標任務中并沒有出現(xiàn)，研究者認為ADAN并沒有反映通道上的注意控制。而LDAP在兩種任務中都有出現(xiàn)，因此頂葉LDAP反映的是通道上加工對注意轉移的調(diào)節(jié)控制（Green&McDonald，2006；Green，Teder-Salejarvi，&McDonald，2005）。

Posner和Petersen（1990）將注意系統(tǒng)分為三個部分：警覺、定向和執(zhí)行控制。定向網(wǎng)絡是指對感覺信息輸入的選擇，包括通道的選擇和空間位置的選擇。后部頂葉和額葉都和注意定向有關（Petersen&Posner，2012）。在跨通道注意轉移的flVlRI研究中發(fā)現(xiàn)，后頂葉（posterior parital）和上前額皮層（superior prefrontal cortices）在視覺一聽覺轉移初期就得到激活（Shomstein&Yantis，2004）。視覺和觸覺的空間注意的研究采用視覺線索-觸覺目標任務，無論哪個通道，都發(fā)現(xiàn)頂內(nèi)溝和上額皮層激活，表明這些腦區(qū)和空間注意的通道上網(wǎng)絡有關（Macaluso，F(xiàn)rith，&Driver，2002）。有研究發(fā)現(xiàn)頂葉產(chǎn)生的alpha波和跨通道注意分配有關（Baneriee et al，2011）。這些研究表明頂葉和額葉在空間注意的跨通道轉移中起重要作用。

5.問題與展望

關于注意轉移的機制，目前還存在爭議。主要集中在通道上系統(tǒng)假說還是分離聯(lián)系說。也有研究提出通道上系統(tǒng)和通道特異系統(tǒng)相互作用于注意的跨通道轉移，但關于兩個系統(tǒng)的相互作用是如何怎么實現(xiàn)的，是否有時間的先后順序以及作用大小之分，尚需要進一步研究。

從任務上來看，在常用的線索-目標任務中，當用外源性線索提示目標位置，然后呈現(xiàn)跨通道目標時，從線索到目標之間，個體既產(chǎn)生了跨通道的注意轉移，又產(chǎn)生了空間注意轉移，這兩種轉移過程是否有時間上的差異，在目前研究中關注得較少。另外，前-trial中的目標通道信息對后-trial中的目標反應產(chǎn)生的影響與線索對目標產(chǎn)生的影響是否會混淆，如何將其區(qū)分開來也有待于進一步研究。

目前大多數(shù)研究采用的是青年人被試，在個體畢生發(fā)展階段，跨通道注意轉移隨著年齡變化呈現(xiàn)什么樣的特點？腦損傷病人，注意缺陷障礙患者與正常人在跨通道注意轉移中是否有差異？其差異的本質(zhì)是什么？這些目前還不是很清楚，今后的研究可以從不同年齡階段、不同被試群體等來對跨通道注意轉移做更深入的研究。