目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇間差異對(duì)多身份追蹤的促進(jìn)作用*

白 田 呂 創(chuàng) 魏柳青 周義斌,4 張學(xué)民,5

(1北京師范大學(xué)心理學(xué)院,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)(2浙江大學(xué)心理與行為科學(xué)系,杭州 310028)(3河南省體育科學(xué)研究所,鄭州 450044)(4福州大學(xué)人文社會(huì)科學(xué)學(xué)院,福州 350108)(5認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)

1 前言

傳統(tǒng)的視覺知覺和注意研究主要集中在靜態(tài)場(chǎng)景和單焦點(diǎn)目標(biāo)領(lǐng)域。而在實(shí)際生活中,人們所處的環(huán)境是不斷變化的,且常常需要對(duì)多個(gè)動(dòng)態(tài)變化的信息同時(shí)進(jìn)行知覺和注意加工。Pylyshyn和Storm(1988)提出的多目標(biāo)追蹤(Multiple Object Tracking,MOT)范式是研究動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中視覺注意加工較常用的范式。在多目標(biāo)追蹤范式中,目標(biāo)和非目標(biāo)表面特征相同,即不帶有身份特征。基于現(xiàn)實(shí)生活中個(gè)體注意的對(duì)象往往帶有一定的表面特征信息,Oksama和 Hy?n?(2004)使用帶有身份特征的運(yùn)動(dòng)對(duì)象,發(fā)展出了多身份追蹤(Multiple Identity Tracking,MIT)范式。多身份追蹤任務(wù)廣泛地存在于人們的日常生活中。例如,觀看籃球或足球比賽時(shí)注意場(chǎng)上雙方球員的跑動(dòng)變化,司機(jī)開車時(shí)注意前后左右相對(duì)運(yùn)動(dòng)的行人和車輛等。多身份追蹤的研究揭示了影響人們視覺追蹤和身份識(shí)別的因素與認(rèn)知加工機(jī)制,以及如何才能更高效精準(zhǔn)的追蹤特定身份的目標(biāo)。

以往關(guān)于多身份追蹤的研究發(fā)現(xiàn),對(duì)象的身份特征在追蹤過程中會(huì)得到加工并對(duì)追蹤表現(xiàn)和身份識(shí)別產(chǎn)生影響(Oksama &Hy?n?,2004,2008;Horowitz et al.,2007;Makovski &Jiang,2009a,2009b;Ren,Chen,Liu,&Fu,2009;Pinto,Howe,Cohen,&Horowitz,2010;De-Wit,Lefevre,Kentridge,Rees,&Saygin,2011;Liu,Chen,Liu,&Fu,2012;Howe &Holcombe,2012;張濱熠,丁錦紅,2011;魏柳青,張學(xué)民,李永娜,馬玉,2014)。有研究表明,多身份追蹤中身份加工與目標(biāo)追蹤共享有限的注意資源(Cohen,Pinto,Howe,&Horowitz,2011;Botterill,Allen,&McGeorge,2011;Horowitz et al.,2007),并且身份加工在某種程度上是不隨意的(Involuntary),無論其能否促進(jìn)目標(biāo)追蹤,身份信息都會(huì)得到加工(Liu et al.,2012)。

與新異物體相比,熟悉物體作為目標(biāo)對(duì)象的身份特征可以促進(jìn)身份識(shí)別(Oksama &Hy?n?,2004,2008);與此類似,重復(fù)區(qū)組(Repeated Block,目標(biāo)和非目標(biāo)的獨(dú)特身份特征在一個(gè)區(qū)組的各個(gè)試次間保持不變)也會(huì)促進(jìn)追蹤表現(xiàn)和身份識(shí)別(Pinto et al.,2010)。以上效應(yīng)可能是由于熟悉物體從長時(shí)記憶中的提取速度較快(Oksama &Hy?n?,2004,2008)或目標(biāo)身份特征的重復(fù)性促進(jìn)了追蹤過程中身份——方位的綁定(Pinto et al.,2010)。

多身份追蹤中,目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性或?qū)ο笊矸莸莫?dú)特性對(duì)追蹤表現(xiàn)和身份識(shí)別的影響近年來較受關(guān)注。張學(xué)民等人(2008)發(fā)現(xiàn)當(dāng)復(fù)合運(yùn)動(dòng)刺激的局部和整體特征都發(fā)生變化時(shí),目標(biāo)顏色變化(目標(biāo)與非目標(biāo)區(qū)分開)對(duì)追蹤和目標(biāo)識(shí)別的促進(jìn)效應(yīng)不顯著;當(dāng)刺激的局部特征和整體特征只有一個(gè)變化時(shí),目標(biāo)的顏色變化對(duì)追蹤和目標(biāo)識(shí)別有顯著的促進(jìn)作用。Makovski和 Jiang(2009a,2009b)發(fā)現(xiàn),當(dāng)目標(biāo)在一個(gè)特征維度上與非目標(biāo)存在差異(如顏色、形狀、數(shù)字等),這種差異性可以促進(jìn)追蹤表現(xiàn)。而當(dāng)目標(biāo)在兩個(gè)特征維度的組合上與非目標(biāo)不同,但其中一個(gè)特征與非目標(biāo)共享時(shí),如某一目標(biāo)為紅色數(shù)字 4,另一非目標(biāo)為紅色數(shù)字5,兩者共享紅色這一特征,但在數(shù)字特征上存在差異,在這種情況下,即使目標(biāo)身份特征具有獨(dú)特性,也不會(huì)促進(jìn)追蹤表現(xiàn),反而會(huì)對(duì)追蹤產(chǎn)生干擾作用。研究者認(rèn)為,多身份追蹤中,目標(biāo)單一特征的獨(dú)特性而非組合特征的獨(dú)特性能夠促進(jìn)追蹤表現(xiàn),這是因?yàn)槟繕?biāo)獨(dú)特的單維身份特征被儲(chǔ)存在工作記憶中,在目標(biāo)丟失的情況下可以重新找回目標(biāo);而組合特征的綁定(Feature Binding)在運(yùn)動(dòng)過程中很難保持,所以不利于追蹤(Makovski &Jiang,2009a,2009b)。張濱熠、丁錦紅(2011)的研究也發(fā)現(xiàn)被試可利用目標(biāo)與非目標(biāo)在大小特征屬性上的區(qū)別來促進(jìn)追蹤,但當(dāng)目標(biāo)和非目標(biāo)在追蹤過程中同時(shí)變大或變小時(shí),追蹤成績并不受到影響(張濱熠,丁錦紅,2010)。Howe 和 Holcombe(2012)發(fā)現(xiàn)在某些情況下目標(biāo)與非目標(biāo)的組合特征差異性也能促進(jìn)追蹤表現(xiàn),關(guān)鍵在于目標(biāo)特征是否具有引導(dǎo)性或注意指向作用,能夠引導(dǎo)被試更多地把注意指向到目標(biāo)而不是非目標(biāo)上。因?yàn)橛醒芯堪l(fā)現(xiàn)多目標(biāo)追蹤過程中分配給目標(biāo)的注意資源不是固定的,注意資源分布可以根據(jù)具體的實(shí)驗(yàn)條件和任務(wù)要求進(jìn)行調(diào)整(Alvarez &Franconeri,2007;Iordanescu,Grabowecky,&Suzuki,2009;Cohen et al.,2011)。還有一種可能是觀察者根據(jù)目標(biāo)與非目標(biāo)特征屬性的某種分配形成并保持了對(duì)目標(biāo)的分組表征,從而在某種程度上降低了追蹤負(fù)荷(Howe &Holcombe,2012)。Liu等人(2012)通過操作身份信息的復(fù)雜程度研究了對(duì)象身份特征獨(dú)特性對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響,結(jié)果表明對(duì)象身份的獨(dú)特性對(duì)目標(biāo)追蹤是促進(jìn)還是干擾,取決于對(duì)象身份信息的復(fù)雜性和工作記憶容量的限制。當(dāng)身份信息復(fù)雜性較低或在工作記憶的容量范圍內(nèi)時(shí),對(duì)象身份的獨(dú)特性促進(jìn)了追蹤表現(xiàn),而當(dāng)身份信息復(fù)雜性較高或超出了工作記憶容量時(shí),對(duì)象身份的獨(dú)特性會(huì)干擾追蹤表現(xiàn)。以上Makovski和Jiang(2009a,2009b)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果似乎也可以用該機(jī)制來解釋。

以上研究的對(duì)象身份特征多為顏色、數(shù)字、形狀等簡單物理特征,當(dāng)對(duì)象身份特征為面孔等復(fù)雜社會(huì)性信息時(shí),與對(duì)象身份特征完全相同條件(目標(biāo)和非目標(biāo)為同一張面孔)相比,對(duì)象身份特征的獨(dú)特性(目標(biāo)與非目標(biāo)的面孔兩兩不同)會(huì)干擾追蹤表現(xiàn)(Ren et al.,2009)。這是由于面孔作為對(duì)人類有特殊意義的刺激可能引發(fā)了一定水平的強(qiáng)制或不隨意身份識(shí)別和加工,從而占用了目標(biāo)追蹤的注意資源。或是由于面孔負(fù)載的信息過多,其在工作記憶中的儲(chǔ)存數(shù)量有限,被試無法利用儲(chǔ)存在工作記憶中的信息找回目標(biāo)。

以往研究中目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異均在同一范疇類別內(nèi),如同一顏色不同形狀、同一形狀不同顏色,或目標(biāo)非目標(biāo)均為數(shù)字等。如果目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征均具有獨(dú)特性且屬于不同的范疇類別,這種差異性是否會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)多身份追蹤的追蹤表現(xiàn)和身份識(shí)別？其對(duì)追蹤表現(xiàn)的作用是否受目標(biāo)數(shù)量也即追蹤負(fù)荷的影響？如果有促進(jìn)作用,其背后的認(rèn)知加工機(jī)制可能是什么？這是本研究所要探討的主要問題。本研究通過操作目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征在范疇內(nèi)和范疇間的變化,探究目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性對(duì)多身份追蹤的影響。這里的范疇主要指的是刺激對(duì)象的不同屬性分類或符號(hào)類別。本研究包括2個(gè)實(shí)驗(yàn),其中實(shí)驗(yàn)1A探討了目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征范疇內(nèi)與范疇間差異對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響;實(shí)驗(yàn) 1B通過變化目標(biāo)數(shù)量進(jìn)一步探討了追蹤負(fù)荷在目標(biāo)非目標(biāo)差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)影響中的作用;實(shí)驗(yàn)2在以上實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了該差異性對(duì)多身份追蹤的追蹤表現(xiàn)及身份識(shí)別的影響。

2 實(shí)驗(yàn)1

2.1 實(shí)驗(yàn)1A

實(shí)驗(yàn)1A采用數(shù)字和字母作為對(duì)象的身份特征,考察目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征無差異、存在范疇內(nèi)差異、存在范疇間差異三種條件下,被試在目標(biāo)方位追蹤表現(xiàn)上的差異。

2.1.1 被試

被試共 26人,其中男生 3人,女生 23人,年齡范圍為 18～25周歲,平均年齡為 21±1.78歲,視力或矯正視力正常,色覺正常。所有參加實(shí)驗(yàn)的被試均獲得一定報(bào)酬。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn) 1A為單因素被試內(nèi)設(shè)計(jì),自變量為目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性。在無差異條件下,目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征為相同的數(shù)字,目標(biāo)與非目標(biāo)不存在差異;中差異性條件下,目標(biāo)與非目標(biāo)為各不相同的數(shù)字,其身份特征差異在范疇內(nèi)部水平;高差異性條件下,目標(biāo)為各不相同的數(shù)字,非目標(biāo)為各不相同的字母,目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征存在數(shù)字——字母范疇間的差異。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)在三星臺(tái)式機(jī)的 17英寸顯示器上,屏幕分辨率為1024×768 pixel,垂直刷新頻率為65 Hz。刺激呈現(xiàn)區(qū)域?yàn)槠聊恢醒?00×600 pixel(水平視角約 25°,垂直視角約 20°)的白線方框[(RGB(255,255,255),寬度1 twip]內(nèi),背景為黑色[RGB(0,0,0)]。運(yùn)動(dòng)對(duì)象為直徑 40 pixel(約 2°)的實(shí)心圓,內(nèi)部填充白色[(RGB(255,255,255)]。圓內(nèi)呈現(xiàn)的數(shù)字或字母為黑色[RGB(0,0,0)],其中數(shù)字包括：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9;字母包括：A、C、E、K、N、P、R、T、U、Y。每試次目標(biāo)與非目標(biāo)的數(shù)量均為 5,內(nèi)部填充的數(shù)字或字母隨機(jī)呈現(xiàn)并各不相同。

實(shí)驗(yàn)程序采用Visual Basic 6.0程序語言進(jìn)行編寫。運(yùn)動(dòng)階段開始時(shí)視覺對(duì)象運(yùn)動(dòng)的方向隨機(jī),并在這個(gè)方向上以初始速度為約6.5°/s運(yùn)動(dòng)。之后每 50 ms改變一次速度和方向,擺動(dòng)幅度都是在6.5°/s的基礎(chǔ)上加或減2%,保證了對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度的隨機(jī)變化(軌跡不可預(yù)測(cè))。當(dāng)運(yùn)動(dòng)對(duì)象碰撞邊框或相互碰撞時(shí),運(yùn)動(dòng)對(duì)象將隨機(jī)改變運(yùn)動(dòng)的方向(改變以1°為單位)。運(yùn)動(dòng)對(duì)象之間無相互遮擋的情況。

2.1.4 實(shí)驗(yàn)過程

被試距離屏幕約45 cm。實(shí)驗(yàn)過程如下：步驟①：被試按空格鍵開始實(shí)驗(yàn)(如圖1所示),對(duì)象以隨機(jī)方位呈現(xiàn)在屏幕上,彼此中心間的距離大于圓環(huán)直徑(40 pixel)。其中5個(gè)圓環(huán)閃爍6次被標(biāo)記為目標(biāo),持續(xù)時(shí)間為2.4 s。步驟②：閃爍停止后,所有圓環(huán)開始隨機(jī)運(yùn)動(dòng),并在 5～6 s間隨機(jī)停止,以防止被試采取只看運(yùn)動(dòng)停止前的畫面的策略。步驟③：運(yùn)動(dòng)停止后,與運(yùn)動(dòng)對(duì)象所有參數(shù)一致,但不帶數(shù)字或字母的實(shí)心圓立即掩蔽所有運(yùn)動(dòng)對(duì)象。步驟④：要求被試用鼠標(biāo)點(diǎn)出目標(biāo),之后按空格鍵進(jìn)入下一試次。

圖1 實(shí)驗(yàn)過程示例

被試在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行6次練習(xí),緊接著完成60次正式實(shí)驗(yàn),每種條件 20次,試驗(yàn)順序隨機(jī)呈現(xiàn)。被試每完成20試次休息1 min,實(shí)驗(yàn)總時(shí)間約為 20 min。程序自動(dòng)記錄被試的追蹤正確率(正確追蹤個(gè)數(shù)/5)。

2.1.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3種條件下的追蹤正確率見圖2。單因素重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果表明,目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性的主效應(yīng)顯著,

F

(2,50)=26.75,

p

<0.001,h=0.52。事后檢驗(yàn)結(jié)果表明目標(biāo)與非目標(biāo)間的差異性水平越高,追蹤成績?cè)胶?無差異與范疇內(nèi)差異：

MD

(Mean Difference)=–0.06,

p

<0.001;無差異與范疇間差異：

MD

=–0.09,

p

<0.001;范疇內(nèi)與范疇間差異：

MD

=–0.03,

p

=0.002)。

圖2 3種身份特征差異性水平下的追蹤正確率

2.2 實(shí)驗(yàn)1B

在實(shí)驗(yàn) 1A 的基礎(chǔ)上,改變目標(biāo)數(shù)量,探討在不同追蹤負(fù)荷下目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響。

2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用2×3被試內(nèi)設(shè)計(jì),其中目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性有3個(gè)水平,與實(shí)驗(yàn)1A的條件一致;另一自變量為追蹤負(fù)荷,在低追蹤負(fù)荷水平,追蹤目標(biāo)為 4個(gè),非目標(biāo)為 6個(gè);在高追蹤負(fù)荷水平,目標(biāo)與非目標(biāo)數(shù)量均為5個(gè)。

2.2.2 被試、實(shí)驗(yàn)材料與過程

被試共 27人,其中男生 5人,女生 22人,年齡范圍為 18～25周歲,平均年齡為 21.70±2.15歲,視力或矯正視力正常,色覺正常。所有被試均獲得一定報(bào)酬。

實(shí)驗(yàn)材料與過程與實(shí)驗(yàn) 1A基本一致,將目標(biāo)數(shù)量為4、目標(biāo)數(shù)量為5兩種條件的呈現(xiàn)順序進(jìn)行了平衡。在正式實(shí)驗(yàn)之前進(jìn)行6次練習(xí)。正式實(shí)驗(yàn)中被試共完成120試次,每種條件20試次,被試每完成20試次休息1 min,實(shí)驗(yàn)時(shí)間約40 min。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

各個(gè)條件下的追蹤正確率見圖3。重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果表明,追蹤負(fù)荷的主效應(yīng)顯著[

F

(1,26)=19.32,

p

<0.001,h=0.43],目標(biāo)數(shù)量為4的追蹤正確率顯著大于目標(biāo)數(shù)量為5的情況,說明通過變化目標(biāo)數(shù)量對(duì)追蹤負(fù)荷的操作是有效的;目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性的主效應(yīng)顯著,

F

(2,52)=21.32,

p

<0.001,h=0.45;追蹤負(fù)荷與目標(biāo)和非目標(biāo)身份特征差異性的交互作用顯著,

F

(2,52)=6.40,

p

=0.003,h=0.20。

圖3 實(shí)驗(yàn)1B加工負(fù)荷與身份特征差異的交互作用

進(jìn)一步的簡單效應(yīng)分析結(jié)果顯示：在高負(fù)荷水平上(目標(biāo)數(shù)量為 5),目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性的簡單效應(yīng)顯著,

F

(2,52)=18.26,

p

<0.001。兩兩比較結(jié)果表明,隨著目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性水平的提高,被試的追蹤正確率也顯著提高(范疇間差異與無差異：

MD

=0.12,

p

<0.001;范疇間與范疇內(nèi)差異：

MD

=0.07,

p

=0.001;范疇內(nèi)差異與無差異：

MD

=0.05,

p

=0.031)。在低負(fù)荷水平上(目標(biāo)數(shù)量為 4),目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性的簡單效應(yīng)顯著,

F

(2,52)=14.26,

p

<0.001。兩兩比較表明：無差異水平與范疇內(nèi)和范疇間差異水平的差異均顯著(范疇內(nèi)差異與無差異：

MD

=0.06,

p

=0.002;范疇間差異與無差異：

MD

=0.07,

p

<0.001),而范疇內(nèi)和范疇間差異的兩個(gè)水平間差異不顯著(范疇內(nèi)與范疇間差異：

MD

=–0.007,

p

=0.322)。

2.3 實(shí)驗(yàn)1A和1B小結(jié)

實(shí)驗(yàn) 1在僅要求被試追蹤目標(biāo)方位的范式下,操作目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性從無差異、范疇內(nèi)差異到范疇間差異逐漸提高,考察被試在3種條件下的追蹤表現(xiàn)。其中實(shí)驗(yàn)1A設(shè)置目標(biāo)數(shù)量為5,即中等追蹤難度,考察身份特征差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響。實(shí)驗(yàn)1B通過變化目標(biāo)數(shù)量為4和5以操縱追蹤負(fù)荷,進(jìn)一步探討不同追蹤負(fù)荷下身份特征差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響。

實(shí)驗(yàn) 1A發(fā)現(xiàn),隨著目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性水平(從無差異到范疇內(nèi)差異、范疇間差異)的提高,被試的追蹤正確率也顯著提高;在實(shí)驗(yàn) 1B中,當(dāng)目標(biāo)數(shù)量為5時(shí),發(fā)現(xiàn)了與實(shí)驗(yàn)1A一致的結(jié)果。當(dāng)目標(biāo)數(shù)量為4時(shí),被試在范疇內(nèi)與范疇間差異條件下的追蹤正確率顯著好于無差異條件,但兩者之間無顯著差異,這可能是由于出現(xiàn)了天花板效應(yīng),因?yàn)閮煞N條件下被試的追蹤正確率都很高(范疇內(nèi)與范疇間均為95%)。

綜合實(shí)驗(yàn)1A和1B的結(jié)果發(fā)現(xiàn),中等追蹤難度條件下(目標(biāo)數(shù)量為 5),目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇內(nèi)差異顯著促進(jìn)了追蹤表現(xiàn)。這與以往研究結(jié)果相一致(Alvarez &Franconeri,2007;Makovski &Jiang,2009a,2009b;Ren et al.,2009;Liu et al.,2012)。本研究中范疇內(nèi)差異條件下目標(biāo)和非目標(biāo)的身份特征均為數(shù)字,視覺復(fù)雜程度較低,其在工作記憶中的負(fù)荷也較低。追蹤過程中目標(biāo)獨(dú)特的身份信息可被儲(chǔ)存在工作記憶中,而不會(huì)對(duì)工作記憶造成較大的認(rèn)知載荷或與注意追蹤爭奪資源,在目標(biāo)丟失的情況下可利用儲(chǔ)存的信息找回目標(biāo),從而促進(jìn)了追蹤表現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn) 1A和 1B一致發(fā)現(xiàn)中等追蹤難度下被試在范疇間差異條件下的追蹤表現(xiàn)不僅顯著高于無差異條件,而且顯著高于范疇內(nèi)差異條件。造成這一差異的原因,除了上述的工作記憶理論,可能還涉及其他理論機(jī)制或策略,這將在綜合討論部分進(jìn)行詳細(xì)解釋。

3 實(shí)驗(yàn)2

實(shí)驗(yàn)1探討了目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響,其對(duì)目標(biāo)的身份識(shí)別是否有同樣的影響機(jī)制？在實(shí)驗(yàn)1的基礎(chǔ)上,實(shí)驗(yàn)2同樣采用多身份追蹤任務(wù),固定非目標(biāo)的身份特征范疇,不斷擴(kuò)大目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇間差異,進(jìn)一步研究目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)與身份識(shí)別的影響。

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用單因素被試內(nèi)設(shè)計(jì),自變量為目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇間差異,包含3個(gè)水平(條件一：目標(biāo)包含1個(gè)數(shù)字和4個(gè)字母;條件二：目標(biāo)包含3個(gè)數(shù)字和2個(gè)字母;條件三：目標(biāo)包含5個(gè)數(shù)字),非目標(biāo)刺激均為5個(gè)字母,每試次的數(shù)字或字母各不相同并隨機(jī)呈現(xiàn)。

3.2 被試、實(shí)驗(yàn)材料與過程

被試共 26人,其中男生 3人,女生 23人,年齡范圍為 18～25周歲,平均年齡為 21±1.78歲,視力或矯正視力正常,色覺正常。

實(shí)驗(yàn)材料及呈現(xiàn)過程與實(shí)驗(yàn)1類似。不同之處在于每次試驗(yàn)呈現(xiàn)至步驟④,即所有刺激停止運(yùn)動(dòng)并被實(shí)心圓掩蔽,被試首先用鼠標(biāo)點(diǎn)出目標(biāo)方位,按空格鍵確認(rèn);之后按照鼠標(biāo)點(diǎn)擊的順序輸入目標(biāo)上的數(shù)字或字母即目標(biāo)身份,完成上述操作后按空格鍵進(jìn)入下一試次。

被試在正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行6次練習(xí)。正式實(shí)驗(yàn)中被試共完成60試次,每種條件20試次,60試次順序隨機(jī)呈現(xiàn)。被試每完成20試次休息1 min,整個(gè)實(shí)驗(yàn)約需20 min。程序自動(dòng)記錄被試的追蹤正確率(正確追蹤個(gè)數(shù)/5)和身份識(shí)別正確率(正確識(shí)別個(gè)數(shù)/5)。

3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)追蹤正確率和識(shí)別正確率的單因素重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果表明,目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征范疇間差異的主效應(yīng)顯著(追蹤正確率：

F

(2,50)=42.28,

p

<0.001,h=0.63;識(shí)別正確率：

F

(2,50)=69.58,

p

<0.001,h=0.74),目標(biāo)追蹤和身份識(shí)別受到目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征范疇間差異的影響。事后檢驗(yàn)結(jié)果顯示,追蹤正確率：

MD

=–0.04,

p

=0.001;

MD

=–0.08,

p

<0.001;

MD

=–0.04,

p

<0.001;識(shí)別正確率：

MD

=–0.06,

p

<0.001;

MD

=–0.15,

p

<0.001;

MD

=–0.09,

p

<0.001。隨著目標(biāo)身份信息中數(shù)字范疇的比例增加,追蹤正確率和識(shí)別正確率均得到提高(如表1所示)。

表1 目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征范疇間不同差異水平的追蹤與識(shí)別正確率

對(duì)追蹤任務(wù)和識(shí)別任務(wù)的配對(duì)樣本

t

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),3種條件下被試的識(shí)別任務(wù)成績顯著低于追蹤成績(目標(biāo)包含1個(gè)數(shù)字：

t

(25)=11.13,

p

<0.001;目標(biāo)包含3個(gè)數(shù)字：

t

(25)=10.97,

p

<0.001;目標(biāo)包含5個(gè)數(shù)字：

t

(25)=8.72,

p

<0.001)。

3.4 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)2在實(shí)驗(yàn)1A和1B一致發(fā)現(xiàn)目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇間差異可顯著促進(jìn)追蹤表現(xiàn)的基礎(chǔ)上,操作了兩者范疇間差異的大小,進(jìn)一步考察了不同范疇間差異水平對(duì)目標(biāo)追蹤表現(xiàn)和身份識(shí)別的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著目標(biāo)與非目標(biāo)范疇間差異的不斷增大,被試的追蹤表現(xiàn)和身份識(shí)別表現(xiàn)都得到了顯著提高。在實(shí)驗(yàn)2的任務(wù)中,被試既要對(duì)目標(biāo)方位進(jìn)行追蹤,同時(shí)還要對(duì)目標(biāo)的方位和身份進(jìn)行綁定,唯有如此,才能完成身份識(shí)別任務(wù)。由結(jié)果來看,目標(biāo)與非目標(biāo)范疇間差異水平不僅影響了目標(biāo)的方位追蹤,而且對(duì)方位與身份的綁定也產(chǎn)生了影響,其背后的機(jī)制將在綜合討論部分進(jìn)行詳細(xì)探討。

值得注意的是,實(shí)驗(yàn)2中目標(biāo)包含5個(gè)數(shù)字(非目標(biāo)為5個(gè)字母)條件與實(shí)驗(yàn)1A的范疇間差異條件和實(shí)驗(yàn)1B目標(biāo)數(shù)量為5時(shí)的范疇間差異條件完全相同,僅在任務(wù)要求上存在差異。在實(shí)驗(yàn)1A和1B中,被試僅需要對(duì)目標(biāo)方位進(jìn)行追蹤;而在實(shí)驗(yàn) 2中,如上所述,被試不僅要對(duì)目標(biāo)方位進(jìn)行追蹤,而且要對(duì)目標(biāo)的方位與身份進(jìn)行綁定。從追蹤表現(xiàn)來看,所有實(shí)驗(yàn)中該條件下被試的追蹤正確率都在90%左右。而實(shí)驗(yàn)2中該條件的身份識(shí)別表現(xiàn)顯著低于追蹤表現(xiàn)。由這一結(jié)果可以看出,在多身份追蹤中,目標(biāo)方位追蹤與目標(biāo)身份和方位的綁定很可能是相互分離的兩個(gè)過程,目標(biāo)身份和方位的綁定過程并未對(duì)追蹤表現(xiàn)產(chǎn)生影響,因?yàn)榉轿蛔粉櫲蝿?wù)相對(duì)容易,被試可能優(yōu)先完成了該任務(wù),其次才是身份與方位的綁定任務(wù)。

4 綜合討論

實(shí)驗(yàn)1考察了目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響及不同追蹤負(fù)荷下其影響機(jī)制的差異。實(shí)驗(yàn)1A和1B一致發(fā)現(xiàn),在目標(biāo)數(shù)量為5也即中等追蹤負(fù)荷下,隨著目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征差異性水平的提高,即由無差異、范疇內(nèi)差異到范疇間差異,被試的追蹤表現(xiàn)也顯著提高。實(shí)驗(yàn)2在追蹤任務(wù)的基礎(chǔ)上增加了身份識(shí)別任務(wù),并操縱了目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇間差異水平,考察其對(duì)追蹤表現(xiàn)與身份識(shí)別的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著范疇間差異水平的提高,被試的追蹤表現(xiàn)與身份識(shí)別表現(xiàn)都得到了顯著提高,但身份識(shí)別表現(xiàn)低于追蹤表現(xiàn)。

4.1 目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征范疇內(nèi)與范疇間差異促進(jìn)追蹤表現(xiàn)的機(jī)制

實(shí)驗(yàn)1A和1B發(fā)現(xiàn),在中等追蹤難度下,與無差異條件相比,目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇內(nèi)差異顯著促進(jìn)了追蹤表現(xiàn)。這是由于目標(biāo)獨(dú)特的身份信息被儲(chǔ)存在工作記憶中,在目標(biāo)丟失的情況下,被試可利用儲(chǔ)存的信息重新找回目標(biāo)。當(dāng)目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征存在范疇間差異時(shí),被試的追蹤表現(xiàn)不僅顯著高于無差異條件,而且顯著高于范疇內(nèi)差異條件。我們認(rèn)為,范疇間差異對(duì)追蹤表現(xiàn)的促進(jìn)作用,不僅涉及到上述的工作記憶機(jī)制,而且還可能涉及到分組理論。

根據(jù)Yantis(1992)的分組理論(Grouping Theory),被試在完成多目標(biāo)追蹤任務(wù)過程中會(huì)使用知覺組織(Perceptual Organization)或知覺分組(Perceptual Grouping)策略。在目標(biāo)標(biāo)記階段,被試首先構(gòu)建起一個(gè)由目標(biāo)組成的虛擬多邊形的知覺表征(Perceptual Representation),然后在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程中持續(xù)更新該內(nèi)部模型(Internal Model)。在多目標(biāo)追蹤中,因?yàn)槟繕?biāo)與非目標(biāo)的表面特征相同,被試無法利用對(duì)象的身份信息來進(jìn)行分組表征。但在多身份追蹤中,被試可以利用目標(biāo)與非目標(biāo)的身份信息來進(jìn)行分類表征以更好地完成追蹤任務(wù)。當(dāng)然,這里的分類表征并不局限于知覺層面,而是更多地?cái)U(kuò)展到了注意和工作記憶層面。目標(biāo)與非目標(biāo)存在范疇間差異的條件使被試能夠?qū)δ繕?biāo)與非目標(biāo)進(jìn)行更有效地分類表征,或者按照Howe和Holcombe(2012)的解釋,這種分類表征起到了注意指向作用,可以引導(dǎo)被試把注意更多地指向目標(biāo)而不是非目標(biāo)。這可能是范疇間差異的追蹤表現(xiàn)顯著高于范疇內(nèi)差異的原因。

有研究發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的丟失(Dropping)和目標(biāo)與非目標(biāo)的混淆(Swapping)均會(huì)導(dǎo)致追蹤成績的下降(Drew,Horowitz,&Vogel,2013)。目標(biāo)與非目標(biāo)的范疇間差異到底是減少了目標(biāo)的丟失還是目標(biāo)與非目標(biāo)的混淆,目前的研究還不能確定。雖然目前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果無法確定到底是哪種機(jī)制或理論起了決定作用,但從實(shí)驗(yàn)1A和1B一致發(fā)現(xiàn)中等追蹤難度下范疇間差異的追蹤表現(xiàn)顯著高于無差異和范疇內(nèi)差異條件來看,我們傾向于認(rèn)為被試更可能在對(duì)目標(biāo)身份進(jìn)行認(rèn)知加工和工作記憶的基礎(chǔ)上采取了分組策略,即把同一范疇的目標(biāo)歸為一組,這一方面可以在某種程度上降低追蹤負(fù)荷,即由追蹤5個(gè)目標(biāo)變?yōu)樽粉?個(gè)大的虛擬客體;另一方面可以促進(jìn)對(duì)目標(biāo)身份的工作記憶,即“組塊”效應(yīng)。兩者協(xié)同作用促進(jìn)了范疇間差異條件下的目標(biāo)追蹤表現(xiàn)。當(dāng)然,要做出確切的結(jié)論,還需要進(jìn)一步的深入研究和探討。

4.2 目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征范疇間差異促進(jìn)身份識(shí)別的機(jī)制

目標(biāo)與非目標(biāo)范疇間差異在促進(jìn)追蹤表現(xiàn)的同時(shí),還促進(jìn)了身份識(shí)別表現(xiàn);隨著范疇間差異水平的提高,身份識(shí)別表現(xiàn)也得到了顯著提高(實(shí)驗(yàn)2)。這可能有兩種解釋：一是因?yàn)槟繕?biāo)與非目標(biāo)的范疇間差異降低了用于追蹤的注意資源消耗或存儲(chǔ)身份特征的工作記憶負(fù)荷,使被試有更多的認(rèn)知資源用于身份——方位的綁定,從而促進(jìn)了身份識(shí)別。

二是來自多身份追蹤模型的解釋(Oksama &Hy?n?,2008)。Oksama 和 Hy?n?(2004)的研究發(fā)現(xiàn),視覺工作記憶與注意切換能夠較高地預(yù)測(cè)個(gè)體在多身份追蹤任務(wù)中的追蹤成績,并在后續(xù)研究中提出了多身份追蹤模型(Model of Multiple Identity Tracking,MOMIT,Oksama &Hy?n?,2008),以解釋多身份追蹤的機(jī)制。該模型包括5種成分：①負(fù)責(zé)分析目標(biāo)身份信息的;②負(fù)責(zé)分析目標(biāo)位置信息的;③暫時(shí)的記憶緩沖器,用以保存目標(biāo)帶索引的位置信息;④注意切換控制系統(tǒng);⑤情節(jié)緩沖器,用以對(duì)目標(biāo)的位置信息和身份信息進(jìn)行綁定。該模型認(rèn)為多身份追蹤同時(shí)存在著平行加工和注意切換兩種機(jī)制。低級(jí)的平行加工同時(shí)加工了目標(biāo)的位置信息和身份信息。而高級(jí)的注意切換根據(jù)輸入的信息,有效的切換注意的焦點(diǎn)。情節(jié)緩沖器接受來自注意切換、位置加工、身份加工的信息而不斷更新,并對(duì)位置信息和身份信息進(jìn)行綁定。隨著目標(biāo)與非目標(biāo)身份范疇間差異水平的不斷提高,多身份追蹤模型的兩個(gè)加工成分可能發(fā)生變化：一是目標(biāo)身份信息的早期分析模塊,目標(biāo)與非目標(biāo)范疇間差異水平越高,被試從長時(shí)記憶中提取信息時(shí)發(fā)生混淆的概率越低;二是在情節(jié)緩沖器中保持目標(biāo)身份與方位綁定的時(shí)候,在目標(biāo)與非目標(biāo)范疇間差異水平較高的情況下,被試可更有效地排除非目標(biāo)的干擾作用,也即避免誤把非目標(biāo)的方位與目標(biāo)的身份綁定在一起,減少了綁定錯(cuò)誤,從而提高了身份識(shí)別表現(xiàn)。這兩個(gè)過程都可能是導(dǎo)致目標(biāo)與非目標(biāo)范疇間差異越大,目標(biāo)的身份識(shí)別表現(xiàn)越好的原因。

在本研究實(shí)驗(yàn)2中,身份識(shí)別正確率顯著低于追蹤正確率,說明位置信息和身份信息之間的捆綁并不“牢固”,在要求回憶目標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的身份信息時(shí),容易發(fā)生混淆和錯(cuò)誤。并且目標(biāo)方位追蹤與目標(biāo)身份和方位的綁定很可能是相互分離的兩個(gè)過程,被試可能優(yōu)先完成了方位追蹤任務(wù),其次才是身份與方位的綁定任務(wù)。

5 結(jié)論與展望

本研究考察了多身份追蹤任務(wù)中目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性對(duì)追蹤表現(xiàn)與身份識(shí)別的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在僅要求被試追蹤目標(biāo)的范式下,目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇內(nèi)和范疇間差異都顯著促進(jìn)了追蹤表現(xiàn)。本研究同時(shí)考察了目標(biāo)與非目標(biāo)身份特征的范疇間差異水平對(duì)追蹤表現(xiàn)與身份識(shí)別的影響。發(fā)現(xiàn)隨著范疇間差異水平的提高,被試的追蹤表現(xiàn)與身份識(shí)別表現(xiàn)都得到了顯著提高,但身份識(shí)別表現(xiàn)低于追蹤表現(xiàn)。

本研究深入探討了目標(biāo)與非目標(biāo)的身份特征差異性如何在多身份追蹤中發(fā)揮作用。但目標(biāo)之間的身份特征差異性對(duì)多身份追蹤的影響有待進(jìn)一步研究。此外,由于追蹤與識(shí)別兩種任務(wù)的要求不同,目標(biāo)與非目標(biāo)之間及目標(biāo)之間的身份特征差異性對(duì)兩種任務(wù)的不同影響有待更多的探討。在實(shí)際生活中,影響多身份追蹤的因素是多種多樣的,如當(dāng)追蹤目標(biāo)處于三維立體環(huán)境中時(shí),目標(biāo)往往帶有多維度的身份特征;真實(shí)場(chǎng)景中的物體往往帶有語義范疇等概念信息,不同語義范疇物體的認(rèn)知加工機(jī)制也不盡相同。因此,采用更生態(tài)化的情境研究多身份追蹤中目標(biāo)各個(gè)維度的身份特征在注意與視覺工作記憶中如何進(jìn)行加工將更具理論和應(yīng)用價(jià)值。

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