工作記憶表征對(duì)視覺注意的影響：基于非目標(biāo)模板的視角

李楊卓 楊旭成 高 虹 高湘萍

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工作記憶表征對(duì)視覺注意的影響：基于非目標(biāo)模板的視角

李楊卓 楊旭成 高 虹 高湘萍

(上海師范大學(xué)教育學(xué)院心理系, 上海 200234)

儲(chǔ)存在工作記憶中的視覺表征會(huì)影響注意選擇過程。其中, 與目標(biāo)有關(guān)的工作記憶表征(靶子模板)對(duì)視覺注意起到自上而下的引導(dǎo)作用, 而與目標(biāo)無(wú)關(guān)的工作記憶表征(非目標(biāo)模板)亦會(huì)對(duì)注意分配產(chǎn)生影響。本文通過系統(tǒng)分析非目標(biāo)工作記憶表征影響視覺搜索過程的相關(guān)研究, 發(fā)現(xiàn)非目標(biāo)模板在視覺搜索任務(wù)中既存在自動(dòng)化的注意捕獲, 也會(huì)形成主動(dòng)抑制以提高目標(biāo)搜索績(jī)效。進(jìn)一步地, 對(duì)非目標(biāo)模板的注意捕獲或抑制受實(shí)驗(yàn)范式、任務(wù)難度、刺激材料特征以及認(rèn)知控制水平等因素的影響。未來研究應(yīng)該在不斷深入細(xì)化變量操縱、完善變量控制的同時(shí), 進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域的研究。

選擇性注意; 工作記憶表征; 非目標(biāo)模板; 注意捕獲; 注意抑制

1 引言

選擇性注意對(duì)個(gè)體在日常生活中持續(xù)將注意集中于當(dāng)前目標(biāo)并有效排除無(wú)關(guān)干擾刺激、提高工作效率具有十分重要的意義。Yantis (2000)在分析了大量視覺選擇性注意的研究后指出, 選擇性注意是自上而下(目標(biāo)驅(qū)動(dòng)加工)和自下而上(刺激驅(qū)動(dòng)加工)兩種加工機(jī)制相互制約、相互影響的過程。當(dāng)我們尋找目標(biāo)客體時(shí), 通常會(huì)預(yù)先設(shè)定并記住該刺激的基本特征(即對(duì)目標(biāo)形成“模板”), 并在隨后的視覺搜索過程中不斷地將輸入的視覺信息與“靶子模板”進(jìn)行比較和辨認(rèn)。也就是說, 在視覺搜索任務(wù)中, 靶刺激通常是以“模板”的形式儲(chǔ)存在視覺工作記憶當(dāng)中的(Desimone & Duncan, 1995; Carlisle & Woodman, 2011)。與此同時(shí), 視覺情境中無(wú)關(guān)刺激的知覺特性(如更亮、突然出現(xiàn)、突出的顏色或形狀)也會(huì)對(duì)注意分配產(chǎn)生影響(Theeuwes, 1991)。不過就目前看來, 自上而下的注意調(diào)控在選擇性注意中似乎起著更為重要的作用, 可以說幾乎所有的視覺搜索過程都存在自上而下注意控制的參與(Desimone & Duncan, 1995; Chelazzi, Duncan, Miller, & Desimone, 1998; 張明, 張陽(yáng), 2007)。

近年來, 越來越多研究者發(fā)現(xiàn), 不僅儲(chǔ)存在工作記憶中的“靶子模板”能夠引導(dǎo)注意優(yōu)先偏向目標(biāo)刺激, 事先保持在工作記憶當(dāng)中的非目標(biāo)表征亦能影響注意分配, 即與任務(wù)無(wú)關(guān)的工作記憶表征也能夠產(chǎn)生注意引導(dǎo)效應(yīng)(Kumar, Soto, & Humphreys, 2009; Soto, Greene, Chaudhary, & Rotshtein, 2011; Soto, Llewelyn, & Silvanto, 2012; 胡艷梅, 張明, 徐展, 李畢琴, 2013; 胡艷梅, 張明, 2016; 張豹, 胡岑樓, 黃賽, 2016)。但目前為止, 非目標(biāo)工作記憶表征究竟如何引導(dǎo)視覺注意, 研究結(jié)果還未能取得一致。一些研究發(fā)現(xiàn), 注意總是自動(dòng)化地指向與工作記憶儲(chǔ)存內(nèi)容相同的刺激, 不管其是否與搜索目標(biāo)特征相關(guān)(Downing, 2000; Soto, Heinke, Humphreys, & Blanco, 2005; Olivers, Meijer, & Theeuwes, 2006)。相反, 基于自上而下注意調(diào)控在目標(biāo)搜索中的重要作用, 另一些研究者則更強(qiáng)調(diào)任務(wù)相關(guān)性及認(rèn)知控制對(duì)注意分配的影響, 認(rèn)為如果工作記憶中儲(chǔ)存的知覺表征與目標(biāo)任務(wù)無(wú)關(guān), 個(gè)體就沒有理由將注意優(yōu)先分配到與記憶類似的刺激物當(dāng)中, 因此非目標(biāo)工作記憶表征不會(huì)對(duì)注意選擇產(chǎn)生影響, 相反應(yīng)該產(chǎn)生注意的主動(dòng)抑制效應(yīng), 避免認(rèn)知加工偏向干擾刺激(Downing & Dodds, 2004; Han & Kim, 2009; Sawaki & Luck, 2011; Sawaki, Geng, & Luck, 2012; Woodman & Luck, 2007)。那么, 在視覺搜索過程中, 非目標(biāo)工作記憶表征究竟會(huì)怎樣影響視覺注意？非目標(biāo)表征總是會(huì)捕獲注意, 干擾目標(biāo)搜索嗎？或者個(gè)體能夠基于非目標(biāo)表征產(chǎn)生注意抑制, 從而提高視覺搜索效率？其中的作用機(jī)制是什么？鑒于以上疑問, 筆者基于最新研究進(jìn)展, 綜合行為與電生理指標(biāo), 對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征在視覺搜索任務(wù)中的注意引導(dǎo)作用進(jìn)行系統(tǒng)的回顧和總結(jié)。并進(jìn)一步探討了影響個(gè)體對(duì)非目標(biāo)記憶表征產(chǎn)生注意抑制的重要因素, 以期為深入理解工作記憶表征在視覺搜索任務(wù)中如何影響注意選擇過程提供一個(gè)獨(dú)特的視角。

2 非目標(biāo)工作記憶表征在視覺搜索任務(wù)中的注意引導(dǎo)作用

2.1 非目標(biāo)工作記憶表征的自動(dòng)捕獲

偏向競(jìng)爭(zhēng)模型(Bias Competition Model)最早被用于解釋注意選擇的兩種調(diào)控機(jī)制(自上而下和自下而上)是如何在視覺搜索過程中發(fā)揮作用的(Desimone & Duncan, 1995)。Desimone (1998)借助偏向競(jìng)爭(zhēng)模型說明工作記憶表征對(duì)注意的引導(dǎo)作用, 指出視野內(nèi)的各種刺激總是在相互競(jìng)爭(zhēng)以捕獲注意, 事先儲(chǔ)存在工作記憶中的表征以自上而下的方式增強(qiáng)對(duì)早期視覺皮層中與之相同或相似的刺激的選擇, 自動(dòng)形成“注意模板(attentional template)”, 從而使這些刺激在視覺搜索中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?；谄蚋?jìng)爭(zhēng)理論, 工作記憶中儲(chǔ)存的客體表征即便不與目標(biāo)刺激匹配, 注意仍會(huì)不可避免地指向它們, 這一自動(dòng)化傾向不受個(gè)體主觀意志的影響(Chelazzi, Duncan, Miller, & Desimone, 1998; Downing, 2000; Soto et al., 2005)。

Soto等人在其系列研究中, 采用工作記憶–視覺搜索雙任務(wù)范式(Working Memory-guided visual search task), 對(duì)該觀點(diǎn)進(jìn)行了細(xì)致的考察(Soto et al., 2005; Soto, Hodsoll, Rotshtein, & Humphreys, 2008; Kumar et al., 2009)。在他們的研究中, 被試需要在記憶保持的同時(shí), 完成一項(xiàng)視覺搜索任務(wù)。視覺搜索序列中的目標(biāo)與工作記憶表征之間存在3種匹配關(guān)系：(1)有效匹配——工作記憶表征與視覺搜索目標(biāo)特征匹配; (2)無(wú)效匹配——工作記憶表征與視覺搜索非目標(biāo)特征匹配; (3)中性條件——視覺搜索中沒有任何刺激與工作記憶表征匹配。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 與中性條件相比, 有效匹配條件下被試的搜索反應(yīng)時(shí)更快, 無(wú)效匹配條件下搜索反應(yīng)時(shí)更慢。眼動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)一步顯示, 無(wú)論在有效匹配還是無(wú)效匹配條件下, 視覺搜索階段被試的第一次眼跳均明顯受到與工作記憶表征相同刺激的影響(Soto et al., 2005)。這一研究結(jié)果表明, 無(wú)論工作記憶表征是否與當(dāng)前目標(biāo)特征一致, 注意均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生自動(dòng)化的偏向, 工作記憶表征對(duì)視覺注意的引導(dǎo)似乎發(fā)生在視覺注意的早期階段(Soto et al., 2005)。

Kumar等(2009)采用事件相關(guān)電位技術(shù)(ERPs)考察了注意是否會(huì)自動(dòng)分配到與工作記憶表征匹配的刺激中。他們同樣要求被試在記憶一個(gè)視覺刺激的同時(shí)完成一項(xiàng)搜索任務(wù)(呈現(xiàn)三個(gè)分心刺激和1個(gè)目標(biāo))。無(wú)效條件下, 一個(gè)分心刺激會(huì)與記憶項(xiàng)目匹配。記憶匹配分心刺激可能與目標(biāo)同側(cè)視野出現(xiàn), 也可能出現(xiàn)在目標(biāo)對(duì)側(cè)?？刂茥l件下, 所有的搜索項(xiàng)目均與記憶項(xiàng)目不同。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)工作記憶匹配的分心刺激與搜索目標(biāo)在同側(cè)視覺區(qū)域時(shí), 相比對(duì)側(cè)呈現(xiàn), 目標(biāo)刺激誘發(fā)出更大的N2pc波幅。N2pc (后對(duì)側(cè)N2成分)為刺激出現(xiàn)后150~225 ms時(shí)間段內(nèi), 在刺激呈現(xiàn)視野對(duì)側(cè)腦區(qū)產(chǎn)生的一個(gè)負(fù)性成分, 與注意選擇過程密切相關(guān)(Hickey, McDonald, & Theeuwes, 2006; Woodman, 2010)。他們認(rèn)為這是由于目標(biāo)和同側(cè)工作記憶匹配的干擾刺激同時(shí)捕獲注意, 產(chǎn)生了N2pc波幅的疊加, 因而導(dǎo)致一個(gè)更大的生理對(duì)側(cè)N2pc成分。但當(dāng)目標(biāo)和工作記憶匹配干擾物對(duì)側(cè)出現(xiàn)時(shí), 誘發(fā)的N2pc會(huì)互相抵消, 導(dǎo)致目標(biāo)刺激表現(xiàn)出更小的生理對(duì)側(cè)N2pc波。這一結(jié)果為非目標(biāo)工作記憶表征能夠自動(dòng)捕獲注意提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。但是, Kumar等人的研究?jī)H考察了視覺搜索早期階段(前150~200 ms)的注意加工特性, 沒有對(duì)晚期階段的注意分配過程做進(jìn)一步分析, 因此我們并不清楚當(dāng)個(gè)體察覺到輸入的知覺表征并非當(dāng)前目標(biāo)任務(wù)刺激時(shí), 是否會(huì)采取一些策略彌補(bǔ)注意資源錯(cuò)誤地分配到無(wú)關(guān)刺激而造成的損失。

2.2 非目標(biāo)工作記憶表征能夠被主動(dòng)抑制

在Soto等人(2005)的研究中, 由于目標(biāo)出現(xiàn)的位置不確定, 被試需要依次查找所有呈現(xiàn)的刺激客體, 直到發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。這種情況下, 與事先存儲(chǔ)在工作記憶中類似的刺激表征更有可能基于再認(rèn)而被優(yōu)先識(shí)別。另外, 他們的研究中, 幾種條件類型(控制、有效匹配、無(wú)效匹配)交替出現(xiàn), 當(dāng)前一個(gè)試次中目標(biāo)出現(xiàn)在與工作記憶匹配的刺激中時(shí), 被試很可能對(duì)下一個(gè)試次中目標(biāo)類型形成期待, 在無(wú)效匹配條件下仍然保持對(duì)識(shí)記過的客體的自動(dòng)化注意偏向。為此, 一些研究者設(shè)想, 當(dāng)被試被明確告知目標(biāo)不會(huì)是記憶過的客體時(shí), 被試可能策略性地避免注意對(duì)記憶匹配刺激的部署。

為驗(yàn)證該假設(shè), Woodman和Luck (2007)在研究中同樣采用工作記憶–視覺搜索雙任務(wù)范式, 即被試在完成視覺搜索任務(wù)的同時(shí)完成一項(xiàng)間隔的記憶監(jiān)測(cè)任務(wù)。但明確告知被試, 保持在工作記憶中的客體特征永遠(yuǎn)不會(huì)與目標(biāo)特征一致。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 與控制條件(沒有任何搜索項(xiàng)目與記憶項(xiàng)目匹配)相比, 被試的搜索反應(yīng)時(shí)變快了。這一結(jié)果提示, 非目標(biāo)記憶匹配刺激不但沒有捕獲注意, 反而被有效抑制了, 促成了視覺搜索成績(jī)提高。Sawaki和Luck (2010)提出信號(hào)抑制假說(signal suppression hypothesis)解釋個(gè)體對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的主動(dòng)抑制效應(yīng)。該假說認(rèn)為, 注意控制由刺激驅(qū)動(dòng)(stimulus-driven)和目標(biāo)驅(qū)動(dòng)(goal-driven)兩種加工過程共同組成。信號(hào)客體(工作記憶表征)能自動(dòng)化產(chǎn)生一個(gè)凸顯性信號(hào), 優(yōu)先捕獲注意, 這與刺激驅(qū)動(dòng)理論一致; 但當(dāng)信號(hào)客體作為干擾物出現(xiàn)時(shí), 為避免信號(hào)刺激對(duì)目標(biāo)任務(wù)的干擾, 人們會(huì)通過自上而下的認(rèn)知控制, 對(duì)工作記憶表征產(chǎn)生“拒絕模板” (reject template), 抑制對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的持續(xù)注意, 完成目標(biāo)導(dǎo)向的加工, 這與目標(biāo)驅(qū)動(dòng)理論一致。也就是說, 被試可以根據(jù)任務(wù)的要求, 將工作記憶表征視為目標(biāo)模板, 也可以將其設(shè)置為拒絕模板。然而, 有研究者指出, 由于Woodman和Luck (2007)在研究中采用了較為復(fù)雜的工作記憶–視覺搜索雙重任務(wù), 這可能導(dǎo)致被試運(yùn)用在單純的視覺搜索任務(wù)中不會(huì)使用的策略, 類似于視覺標(biāo)記負(fù)啟動(dòng)策略(Visual Marking and Negative Priming), 通過忽略出現(xiàn)在視野中的舊刺激物, 提高搜索新異客體的效率(Watson & Humphreys, 1997; Olivers & Humphreys, 2003)。因此不能有力地證明個(gè)體確實(shí)能夠?qū)ぷ饔洃洷碚餍纬伞熬芙^模板”, 應(yīng)當(dāng)使用更為簡(jiǎn)單明確的線索進(jìn)一步探究注意加工過程是否能夠有目的地使用非目標(biāo)特征。Arita, Carlisle和Woodman (2012)率先對(duì)“拒絕模板”的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。他們僅在搜索序列之前呈現(xiàn)線索序列, 被試無(wú)需對(duì)線索刺激進(jìn)行再認(rèn), 且不同的線索類型(有效、無(wú)效和中性)分別獨(dú)立出現(xiàn)在一個(gè)完整的試次組合中, 順序隨機(jī)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)線索為非目標(biāo)刺激時(shí), 被試的搜索反應(yīng)時(shí)加快。因此, 他們相信, 個(gè)體確實(shí)能夠基于負(fù)性線索形成“拒絕模板”, 提高目標(biāo)搜索效率, 即便這種促進(jìn)作用不如正性線索條件強(qiáng)。

那么, 個(gè)體對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的主動(dòng)抑制究竟發(fā)生在注意的哪一階段？一些研究指出, 對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的注意抑制可以發(fā)生在捕獲之前。例如, Carlisle和Woodman (2011)研究發(fā)現(xiàn), 對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征只在加工后期(300~ 500 ms左右)誘發(fā)了注意抑制相關(guān)的Pd成分, 沒有發(fā)現(xiàn)注意捕獲相關(guān)的N2pc成分, 表明被試對(duì)非目標(biāo)工作記憶的表征沒有產(chǎn)生早期注意偏向。不過遺憾的是, 目前尚未有研究能夠完全重復(fù)Carlisle和Woodman的結(jié)果。雖然Sawaki和Luck (2011)的研究中也發(fā)現(xiàn)與工作記憶表征相同的探測(cè)刺激只誘發(fā)了抑制相關(guān)Pd成分, 但在該研究中, 探測(cè)序列中刺激物的表征類型(顏色)僅是記憶序列的附加特征而非識(shí)別特征(刺激物的朝向), 只能解釋與任務(wù)類型無(wú)關(guān)的工作記憶表征更容易被提前抑制, 以避免注意資源的損耗。Sawaki和Luck (2013)通過ERP成分指標(biāo), 發(fā)現(xiàn)在搜索序列呈現(xiàn)后的150 ms左右, 非目標(biāo)工作記憶匹配刺激首先誘發(fā)了注意捕獲相關(guān)的N2pc成分, 隨后(400 ms左右)出現(xiàn)了與抑制過程相關(guān)的差異正波(Pd成分)。國(guó)內(nèi)學(xué)者胡艷梅和張明(2016)考察了認(rèn)知控制動(dòng)機(jī)水平對(duì)基于記憶的注意捕獲和抑制效應(yīng)的影響, 發(fā)現(xiàn)隨著動(dòng)機(jī)水平的提高, 注意捕獲的效應(yīng)量(N2pc波幅)逐漸變小、潛伏期更短; 對(duì)應(yīng)地, 與抑制過程相關(guān)的Pd波幅逐漸變大。但是, 無(wú)論認(rèn)知控制動(dòng)機(jī)水平如何變化, 線索序列呈現(xiàn)后200~300 ms左右(信息加工早期階段)非目標(biāo)記憶匹配刺激總是會(huì)誘發(fā)注意捕獲相關(guān)的N2pc成分。表明雖然對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的注意抑制受到認(rèn)知控制水平(如動(dòng)機(jī))的調(diào)節(jié), 但這種控制性調(diào)節(jié)無(wú)法完全消除基于工作記憶的注意捕獲效應(yīng), 記憶儲(chǔ)存刺激仍然能夠在加工初期自動(dòng)捕獲注意(類似結(jié)果也見: Gaspar & McDonald, 2014; 張豹等, 2016)。

綜上, 我們認(rèn)為, 在視覺搜索任務(wù)中, 個(gè)體確實(shí)能夠?qū)Ψ悄繕?biāo)工作記憶表征形成“拒絕模板”, 從而促進(jìn)目標(biāo)搜索。但通常是一個(gè)早期的注意偏向, 而后產(chǎn)生注意抑制的過程。那么, 隨之產(chǎn)生的一個(gè)重要的問題是, “拒絕模板”是如何發(fā)揮作用的？即, 成功抑制保持在工作記憶中的內(nèi)容需要什么條件？近期一些研究者也開始探討哪些因素會(huì)影響非目標(biāo)工作記憶表征的注意捕獲和抑制效應(yīng), 哪些情況會(huì)導(dǎo)致對(duì)非目標(biāo)記憶表征注意抑制的失敗, 捕獲發(fā)生。大量研究結(jié)果表明, 研究范式的差異、任務(wù)難度、刺激材料特征以及認(rèn)知調(diào)控能力等因素是影響對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征注意捕獲和抑制的重要原因。

3 影響非目標(biāo)工作記憶表征注意捕獲和抑制的因素

3.1 范式差異

研究范式的不同是導(dǎo)致各項(xiàng)研究結(jié)果不同的重要因素。例如, Soto等人(2005)在研究中采用雙重刺激雙任務(wù)范式(Binary-stimulusdual-task paradigm),即要求被試在垂直或水平朝向的線條當(dāng)中尋找唯一一個(gè)傾斜線條, 線條外面被不同顏色圓環(huán)包圍, 發(fā)現(xiàn)注意能夠被與記憶儲(chǔ)存顏色相同的圓環(huán)自動(dòng)吸引。與他們不同的是, Woodman和Luck (2007)在研究中使用的是獨(dú)立刺激雙任務(wù)范式(Unitary- stimulusdual-task paradigm), 即搜索序列由不同缺口朝向的蘭道環(huán)(Landolt C)組成, 目標(biāo)刺激為某一特殊開口方向(朝上或者朝下)的蘭道環(huán), 其余干擾刺激開口朝左或者朝右, 而目標(biāo)客體所在的蘭道環(huán)顏色不可能與工作記憶儲(chǔ)存顏色相同。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 被試能夠主動(dòng)避免記憶匹配刺激的干擾。Dowd, Kiyonaga, Egner和Mitroff (2015)在采用探索性回歸分析法分離出兩種范式后, 發(fā)現(xiàn)看似相同的兩個(gè)范式可能各自代表了注意引導(dǎo)的不同方向：雙重刺激范式可能更依賴個(gè)體的視覺工作記憶能力, 而獨(dú)立刺激范式能更好地評(píng)估注意敏感性相關(guān)特征。先前也有一些研究者指出, 工作記憶能力可顯著預(yù)測(cè)注意捕獲效應(yīng)(Soto et al., 2008; Anderson, Vogel, & Awh, 2013)。因此, 在多重刺激序列任務(wù)中, 兩類不同形式的刺激(彩色圓環(huán)和搜索線條)在理論上可以被處理為兩個(gè)單獨(dú)的對(duì)象, 導(dǎo)致高強(qiáng)度的工作記憶資源征稅, 注意抑制資源不足, 產(chǎn)生注意捕獲效應(yīng)(Olivers, Peters, Houtkamp, & Roelfsema, 2011)。相反, 獨(dú)立刺激序列只有一種刺激形式, 減少了對(duì)注意資源的占用。對(duì)應(yīng)地, 其他使用雙重刺激雙任務(wù)范式的研究結(jié)果, 也支持非目標(biāo)工作記憶表征的注意捕獲效應(yīng)(Kiyonaga, Egner, & Soto, 2012; Soto et al., 2008), 而采用獨(dú)立刺激雙任務(wù)范式的研究結(jié)果則表明個(gè)體能夠?qū)Ψ悄繕?biāo)工作記憶表征產(chǎn)生注意抑制(Han & Kim, 2009; Woodman & Luck, 2007; Arita et al., 2012)。

3.2 刺激材料特征

注意抑制模型(attention model based on inhibition)認(rèn)為, 個(gè)體對(duì)更顯著的干擾物(more potent distractors)會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的抑制作用(Yantis & Egeth, 1999)。Geng和DiQuattro (2010)考察了非目標(biāo)工作記憶表征的知覺特征對(duì)視覺搜索任務(wù)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)搜索序列中刺激物的知覺顯著性相同時(shí), 干擾刺激影響了成績(jī)。但當(dāng)干擾刺激的特征更凸顯時(shí), 被試的反應(yīng)時(shí)更快, 準(zhǔn)確率更高。眼動(dòng)指標(biāo)進(jìn)一步證實(shí), 這種促進(jìn)作用是通過對(duì)干擾物更快速的注意轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)的。Geng (2014)在一篇相關(guān)綜述中指出, 干擾物的知覺特性會(huì)影響注意抑制的有效性：高凸顯性(high salience)如更亮、突然出現(xiàn)、突出的顏色或形狀是個(gè)體迅速拒絕干擾刺激的重要條件之一。另外, 不同刺激屬性類型的注意抑制效應(yīng)也不同。研究發(fā)現(xiàn), 一些屬性(如顏色)比另一些屬性(如形狀)的引導(dǎo)作用更強(qiáng)(Wolfe, 2007; 張豹, 黃賽, 候秋霞, 2014)。對(duì)應(yīng)地, Woodman和Luck (2007)觀察到非目標(biāo)記憶表征注意抑制效應(yīng)的研究, 采用的是顏色作為刺激材料。而Peter, Goebel和Roelfsema (2009)以及Downing和Dodds (2004)的研究, 使用了形狀復(fù)雜的非自然圖形作為刺激材料, 則沒有觀察到非目標(biāo)工作記憶表征的注意抑制效應(yīng)。Zhang等(2010)將Luck等(2007)與Peter等(2009)兩項(xiàng)研究所使用的材料互換, 但不改變實(shí)驗(yàn)范式, 恰好得到了與原實(shí)驗(yàn)相反的結(jié)果。另有一些研究從獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)的角度來考察了材料特征對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征注意抑制的影響。Hickey, Chelazzi和Theeuwes(2010)發(fā)現(xiàn), 與高獎(jiǎng)賞反饋聯(lián)結(jié)的刺激特征會(huì)引發(fā)P1、N2pc相關(guān)波幅, 表明獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)能夠在視覺加工的早期階段增強(qiáng)刺激物的注意捕獲效應(yīng)。Gong和Li (2014)發(fā)現(xiàn), 獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)能夠增強(qiáng)對(duì)刺激物的知覺表征, 提高工作記憶成績(jī)。在該研究的基礎(chǔ)上, Gong, Yang和Li (2016)進(jìn)一步考察了獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)對(duì)視覺搜索任務(wù)中干擾物注意抑制作用, 結(jié)果顯示, 在工作記憶–視覺搜索雙任務(wù)中, 如果儲(chǔ)存在工作記憶中的分心刺激與高獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié), 被試搜索目標(biāo)的反應(yīng)時(shí)會(huì)顯著快于低獎(jiǎng)賞和控制兩種條件, 表明與高獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)導(dǎo)致的工作記憶表征的增強(qiáng)能夠被認(rèn)知控制所利用, 進(jìn)而調(diào)控注意分配, 優(yōu)化行為績(jī)效(Gong et al., 2016)。

綜上, 物理上具有突顯性的刺激能易化注意的主動(dòng)抑制效應(yīng), 與價(jià)值(如獎(jiǎng)勵(lì))聯(lián)結(jié)的刺激因?yàn)樵黾恿舜碳さ耐伙@性從而也能夠促進(jìn)對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的抑制過程。那么, 具有物理突顯性的干擾刺激對(duì)獎(jiǎng)賞驅(qū)動(dòng)的注意抑制效應(yīng)有沒有調(diào)節(jié)作用呢？Gong, Jia和Li (2017)考察了非目標(biāo)記憶表征的知覺突顯性和獎(jiǎng)賞突顯性的交互作用, 發(fā)現(xiàn)對(duì)工作記憶表征的注意抑制受其物理屬性和獎(jiǎng)賞效應(yīng)量的共同調(diào)節(jié)。當(dāng)干擾刺激的知覺顯著性高于目標(biāo)時(shí), 高獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)下的注意抑制作用最大; 當(dāng)目標(biāo)刺激的知覺顯著性大于干擾刺激時(shí), 高低獎(jiǎng)賞兩種水平下的搜索反應(yīng)時(shí)差異不顯著。

3.3 任務(wù)難度

對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征抑制的成功與否, 其中一個(gè)重要因素是當(dāng)前視覺搜索任務(wù)的難度。Han和Kim (2009)的研究, 通過改變搜索目標(biāo)與干擾刺激開口的相對(duì)大小操縱搜索難度, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 容易的視覺搜索任務(wù)(目標(biāo)和干擾刺激開口差異相對(duì)較大), 被試對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征產(chǎn)生注意捕獲; 視覺搜索任務(wù)變難, 注意捕獲效應(yīng)消失, 甚至在一些試次中觀察到了注意抑制效應(yīng)。另一些研究者則試圖從搜索序列知覺負(fù)載大小來揭示任務(wù)難度對(duì)非目標(biāo)記憶表征抑制的影響。在Soto等(2005)的研究中, 被試的任務(wù)是在4個(gè)刺激客體中尋找一個(gè)目標(biāo)客體。而Carlisle和Woodman (2011)以及Arita等(2012)的研究中, 視覺搜索任務(wù)難度相對(duì)較大, Arita等(2012)的研究視覺搜索序列中有12個(gè)刺激, Carlisle等(2011)的研究搜索序列更是多達(dá)20個(gè)。前者的研究發(fā)現(xiàn)非目標(biāo)記憶表征自動(dòng)捕獲注意, 而后兩者則發(fā)現(xiàn)了被試對(duì)非目標(biāo)記憶表征的注意抑制效應(yīng)。Tan等(2015)通過操縱搜索序列的知覺負(fù)載(高/低), 并結(jié)合腦電(ERP)指標(biāo), 進(jìn)一步考察了兩種負(fù)載條件下工作記憶表征如何影響目標(biāo)搜索。行為結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在低知覺負(fù)載條件下, 非目標(biāo)記憶匹配刺激的出現(xiàn)會(huì)明顯增加目標(biāo)搜索反應(yīng)時(shí)。而在高知覺負(fù)載條件下, 非目標(biāo)記憶匹配刺激并不會(huì)對(duì)搜索成績(jī)?cè)斐捎绊?。腦電觀察到低知覺負(fù)載下, 頂枕區(qū)的N1有更大的激活。頂枕區(qū)被認(rèn)為是注意控制的重要區(qū)域, 不僅能引導(dǎo)注意偏向記憶相關(guān)刺激(Mevorach, Hodsoll, Allen, Shalev, &Humphreys, 2010), 同時(shí)還能有效抑制注意遠(yuǎn)離突顯的或者與工作記憶表征類似的非目標(biāo)刺激(Soto, Mok, McRobbie et al., 2011; Soto, Rotshtein, & Kanai, 2014)。研究者認(rèn)為, 認(rèn)知負(fù)載(工作記憶表征數(shù)量)影響了對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的注意捕獲和抑制效應(yīng), 低知覺負(fù)載條件下, 對(duì)非目標(biāo)記憶表征的抑制難度更高, 更容易產(chǎn)生注意捕獲。Olivers (2009)的研究發(fā)現(xiàn), 當(dāng)要求被試在記住搜索目標(biāo)特征的同時(shí)額外識(shí)記一種顏色, 沒有產(chǎn)生對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的注意偏向。但撤去其中一種任務(wù)后, 注意會(huì)自動(dòng)偏向記憶匹配刺激。他們?cè)诤罄m(xù)研究中, 操縱了工作記憶項(xiàng)目個(gè)數(shù)(1/2/3/4), 發(fā)現(xiàn)只有記憶負(fù)載為1時(shí), 出現(xiàn)了明顯的注意捕獲效應(yīng)(搜索反應(yīng)時(shí)更慢), 其他三種條件下(2/3/4), 對(duì)搜索成績(jī)沒有影響(van Moorselaar, Theeuwes, & Olivers, 2014)?？梢? 隨著工作記憶表征數(shù)量的增加, 記憶匹配刺激的注意捕獲效應(yīng)會(huì)降低。

3.4 認(rèn)知控制水平

個(gè)體通過認(rèn)知調(diào)控, 主動(dòng)抑制非目標(biāo)工作記憶表征的知覺優(yōu)勢(shì), 避免對(duì)當(dāng)前任務(wù)產(chǎn)生干擾(Woodman & Luck, 2007)。但認(rèn)知調(diào)控的有效性常受到一些額外因素的影響, 如個(gè)體的動(dòng)機(jī)水平、準(zhǔn)備時(shí)間等。胡艷梅等(2013)在研究中, 通過操縱非目標(biāo)工作記憶表征在搜索任務(wù)中出現(xiàn)的概率(20%/ 50%/ 80%), 誘發(fā)被試不同程度的抑制動(dòng)機(jī)水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 隨著非目標(biāo)記憶表征匹配概率的增高(50%和80%條件下), 被試目標(biāo)搜索任務(wù)的成績(jī)也得到了顯著提高。并且, 當(dāng)僅改變指導(dǎo)語(yǔ)誘發(fā)不同程度的抑制動(dòng)機(jī)水平, 得到了與客觀改變匹配刺激概率一致的結(jié)果。表明動(dòng)機(jī)水平確實(shí)能在一定程度上提高個(gè)體的認(rèn)知控制能力, 增強(qiáng)抑制性認(rèn)知控制。胡艷梅和張明(2016)進(jìn)一步結(jié)合ERP技術(shù), 提供了神經(jīng)層面上動(dòng)機(jī)水平對(duì)注意抑制影響證據(jù)。他們發(fā)現(xiàn), 隨著認(rèn)知控制動(dòng)機(jī)水平的提高(50%和80%條件), 非目標(biāo)記憶匹配刺激誘發(fā)的N2pc成分越來越小, 潛伏期越來越短, 且誘發(fā)了更大的抑制性差異正波(Pd)。表明隨著認(rèn)知控制動(dòng)機(jī)水平的不斷提高, 產(chǎn)生了更大的抑制控制機(jī)制, 自上而下調(diào)節(jié)作用的力度顯著增強(qiáng), 促使注意更快地脫離工作記憶內(nèi)容。Han和Kim (2009)通過改變記憶序列和搜索序列的間隔時(shí)間(ISI)來調(diào)節(jié)認(rèn)知控制介入的時(shí)間, 發(fā)現(xiàn)當(dāng)記憶序列和搜索序列的ISI較短時(shí), 認(rèn)知控制尚未發(fā)揮作用, 工作記憶表征會(huì)自動(dòng)地捕獲注意。而當(dāng)間隔時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí), 保持在工作記憶中的內(nèi)容就不會(huì)自動(dòng)地捕獲注意, 甚至在一定程度上受到抑制。Hu等人也發(fā)現(xiàn), 基于記憶的注意抑制過程需要一定的準(zhǔn)備時(shí)間才能發(fā)揮作用(Hu, Xu, & Hitch, 2011)。但是, 也有研究發(fā)現(xiàn), 對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的注意抑制在很短的時(shí)間內(nèi)(100 ms)就能形成(Arita et al., 2012)。

總的來說, 由于對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征的注意抑制作用受到諸多因素的影響, 目前的研究結(jié)果尚未形成明確的定論。較為一致的結(jié)論是, 個(gè)體確實(shí)能夠通過自上而下的認(rèn)知控制對(duì)非目標(biāo)工作記憶表征產(chǎn)生注意抑制, 只是在信息加工的早期階段, 基于記憶的注意捕獲效應(yīng)往往難以完全消除, 且認(rèn)知控制也需一定的條件和時(shí)間才能逐漸發(fā)揮作用。

4 總結(jié)與展望

視覺搜索是研究選擇性注意的重要范式, 為探討注意的選擇性功能積累了豐富的研究成果。工作記憶作為一種服務(wù)于當(dāng)前任務(wù)的信息儲(chǔ)存與加工認(rèn)知系統(tǒng), 在視覺搜索過程中扮演著關(guān)鍵角色。事先形成的目標(biāo)記憶表征能夠有效促進(jìn)之后的目標(biāo)搜索成績(jī)。然而, 如果記憶表征刺激與當(dāng)前任務(wù)無(wú)關(guān), 它又會(huì)如何影響目標(biāo)搜索任務(wù)的結(jié)果？對(duì)這一問題的回答, 有助于闡明個(gè)體在選擇性注意過程中, 如何主動(dòng)避免非目標(biāo)工作記憶表征對(duì)目標(biāo)任務(wù)的干擾, 對(duì)于揭示人類信息加工的認(rèn)知調(diào)控規(guī)律具有重要的科學(xué)意義。本文通過分析與綜合已有的研究成果, 試圖從工作記憶表征匹配視覺搜索干擾物這個(gè)視角, 探討個(gè)體是如何調(diào)控注意分配, 發(fā)揮主動(dòng)抑制作用的。雖然越來越多的證據(jù)表明, 個(gè)體確實(shí)能夠?qū)?chǔ)存在工作記憶中的干擾刺激產(chǎn)生注意抑制, 但其中的調(diào)節(jié)機(jī)制卻十分復(fù)雜, 各種因素互相交織, 共同影響注意選擇的結(jié)果。因此, 非目標(biāo)工作記憶表征對(duì)注意選擇的影響是一個(gè)重要但仍需系統(tǒng)、深入研究的課題。有四個(gè)方面的問題值得特別關(guān)注。

首先, 是否存在“拒絕模板”。近年來一些研究者陸續(xù)對(duì)“拒絕模板”提出了質(zhì)疑。如, Beck和Hollingworth(2015)認(rèn)為, 雖然Arita等(2012)證實(shí)了“拒絕模板”的有效性, 但在他們的研究中, 記憶匹配客體與目標(biāo)客體總是分別出現(xiàn)在視野兩側(cè), 很可能導(dǎo)致被試將干擾物特征線索(顏色)轉(zhuǎn)變?yōu)楦?jiǎn)單的空間線索(左或右)。Beck等將搜索序列的線索客體和目標(biāo)客體隨機(jī)呈現(xiàn)到左右視野, 結(jié)果只發(fā)現(xiàn)了正性線索效應(yīng)(工作記憶表征匹配目標(biāo)刺激條件), 沒用發(fā)現(xiàn)負(fù)性線索效應(yīng)(工作記憶表征匹配非目標(biāo)刺激條件)。研究者據(jù)此認(rèn)為, 所謂“拒絕模板”, 很可能間接地基于空間線索發(fā)揮作用, 而非基于對(duì)特征線索的加工。Becker, Hemsteger和Peltier (2015)在研究中也發(fā)現(xiàn), 只有當(dāng)搜索序列中的干擾刺激顏色唯一且空間位置固定(單側(cè)空間視野呈現(xiàn)), 才能重復(fù)以往研究的結(jié)果(Woodman & Luck, 2007; Arita et al., 2012)。而當(dāng)打亂刺激呈現(xiàn)空間位置或增加搜索序列干擾刺激顏色類型, 就不能出現(xiàn)加工優(yōu)勢(shì)。于是他們認(rèn)為, 所謂“拒絕模板”實(shí)質(zhì)上是一種對(duì)目標(biāo)顏色和位置的預(yù)期產(chǎn)生的目標(biāo)線索策略。如果是這樣, 對(duì)非目標(biāo)記憶表征的注意抑制的依據(jù)究竟是什么呢, 基于特征還是基于空間？亦或二者都是？仍有待后期研究進(jìn)一步證實(shí)。

其次, 獎(jiǎng)賞在注意抑制任務(wù)的作用仍有待澄清。雖然一些研究者從獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)提高刺激物顯著性的角度, 解釋獎(jiǎng)賞在抑制非目標(biāo)工作記憶表征中的作用。但是另一些研究者也從動(dòng)機(jī)的角度來解釋獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)對(duì)注意選擇的影響(Pessoa & Engelmann, 2010; Chelazzi, Perlato, Santandrea, & Della Libera, 2013; 紀(jì)麗燕, 陳寧軒, 丁錦紅, 魏萍, 2015)。例如, Dodd和Flowers (2012)發(fā)現(xiàn), 獎(jiǎng)賞增強(qiáng)了與自上而下注意控制有關(guān)的腦區(qū)活動(dòng), 同時(shí)也激活了動(dòng)機(jī)相關(guān)腦區(qū), 如后頂葉皮層。動(dòng)機(jī)突顯性理論(Berridge & Robinson, 1998)指出, 獎(jiǎng)賞相關(guān)的中腦多巴胺系統(tǒng)增強(qiáng)了與獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)刺激的知覺表征突顯性, 提高了個(gè)體選擇該刺激的動(dòng)機(jī), 進(jìn)而影響注意選擇過程?；谠摾碚? 獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)促進(jìn)注意抑制是通過自上而下的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)機(jī)制起作用的。此外, 一些研究發(fā)現(xiàn), 獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)并不總能易化非目標(biāo)工作記憶表征的主動(dòng)抑制過程。例如, Hickey等(2010)發(fā)現(xiàn), 獎(jiǎng)賞與目標(biāo)聯(lián)結(jié)時(shí)才會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響, 對(duì)干擾物的抑制則不起作用。因此他們認(rèn)為, 獎(jiǎng)賞對(duì)注意選擇的作用是分離的, 能夠促進(jìn)目標(biāo)的加工但不能抑制分心物的加工。Wang等(2015)則發(fā)現(xiàn), 高獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)的干擾刺激更能夠突破中央抑制區(qū)(center-surround inhibition), 無(wú)論距離目標(biāo)遠(yuǎn)還是近, 都出現(xiàn)了較大的干擾, 降低了視覺搜索效應(yīng)(Wang et al., 2015)。研究者把這類高獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)的自動(dòng)捕獲命名為價(jià)值驅(qū)動(dòng)的注意捕獲(value-driven attentional capture), 即人們傾向于更快速定向環(huán)境中有價(jià)值的信息, 從中獲益。受價(jià)值驅(qū)動(dòng)的影響, 與高獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)的刺激物能夠自動(dòng)捕獲注意而不受任務(wù)類型、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)和刺激物知覺突顯性的影響(Anderson, Laurent, & Yantis, 2013; Mine & Saiki, 2015; Bucker & Theeuwes, 2017), 表明獎(jiǎng)賞聯(lián)結(jié)對(duì)注意的引導(dǎo)可能獨(dú)立于自上而下或自下而上的注意調(diào)節(jié), 具有獨(dú)立的加工機(jī)制。雖然關(guān)于獎(jiǎng)賞影響注意選擇的認(rèn)知機(jī)制以及獎(jiǎng)賞起作用的注意階段的探討已經(jīng)有了一定的成果, 但不同的研究者有不同的看法, 獎(jiǎng)賞究竟如何影響注意抑制目前還沒有統(tǒng)一、清晰的定論, 這仍是未來需要研究者深入研究的一個(gè)焦點(diǎn)。

第三, 個(gè)體差異的影響。盡管Beck等(2015)沒有發(fā)現(xiàn)整體上的負(fù)性線索效應(yīng), 但在消除了個(gè)體差異的因素后, 發(fā)現(xiàn)正性線索條件下反應(yīng)時(shí)更快的被試, 也傾向于在負(fù)性線索條件下有更快的反應(yīng)。國(guó)內(nèi)學(xué)者于斌、樂國(guó)安和劉惠軍(2014)提出, 工作記憶加工與個(gè)體自我調(diào)控關(guān)系密切, 日常生活中持續(xù)的自我調(diào)控可能提高被試的工作記憶能力。因此, 我們推測(cè), 對(duì)非目標(biāo)記憶表征的注意抑制受個(gè)體自我調(diào)控水平的影響。日常生活中, 自我調(diào)控能力強(qiáng)的個(gè)體, 可能更容易避免各種與生活目標(biāo)無(wú)關(guān)刺激的干擾(如抵制酒精、堅(jiān)持鍛煉、改變不良生活習(xí)慣等)。

最后, 目前關(guān)于非目標(biāo)工作記憶表征與視覺注意的研究, 主要集中在基礎(chǔ)性研究領(lǐng)域, 實(shí)驗(yàn)任務(wù)和材料多以簡(jiǎn)單的幾何圖形為主, 這自然導(dǎo)致該類研究所反映的社會(huì)意義十分有限, 僅涉及了一些基本的認(rèn)知過程。因此, 未來研究應(yīng)該在不斷拓展非目標(biāo)工作記憶表征如何影響視覺搜索領(lǐng)域研究的同時(shí), 結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 引入一些外部生態(tài)效度比較高的實(shí)驗(yàn)材料(比如面孔圖片、生活場(chǎng)景圖片等), 探索更為廣闊的人類視覺加工系統(tǒng)的注意選擇機(jī)制。

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The role of working memory representation in visual search: The perspective of non-target template

LI Yangzhuo; YANG Xucheng; GAO Hong; GAO Xiangping

(Department of Psychology, School of Education, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China)

The contents of visual working memory (VWM) have been repeatedly found to be linked with attention allocation during visual searching. While the target representation in working memory (target template) was found to affect memory-driven attentional capture in a top-down manner, non-target representation in working memory (non-target template) can also affect attentional selection. The present article reviews existing literature on the modulation of attentional selection by non-target template stored in visual working memory. It is concluded that non-target presentations can not only automatically bias attention to information that matches the non-target template, but also benefit visual search performance by strategically suppressing items that matches the non-target template. The suppression functions of non-target template were affected by several factors including experiment paradigm, task difficulty, characteristics of stimuli and level of cognitive control. Future research should be aimed towards further investigation of its properties and promote both basic and applied research.

selective attention; visual working memory; non-target template; attentional capture; attentional suppression

2017-08-28

高湘萍, E-mail: gaoxp@shnu.edu.cn

B842

10.3724/SP.J.1042.2018.01608