類別注意控制定勢在注意捕獲中的加工機(jī)制*

吳 瑕 王浚哲 王 赟 陳 瀛 楊海波,2,3

類別注意控制定勢在注意捕獲中的加工機(jī)制*

吳 瑕1,2,3,4王浚哲1王 赟1陳 瀛5楊海波1,2,3

(1天津師范大學(xué)心理學(xué)部;2教育部人文社會科學(xué)重點研究基地天津師范大學(xué)心理與行為研究院;3學(xué)生心理發(fā)展與學(xué)習(xí)天津市高校社會科學(xué)實驗室, 天津 300387) (4中國科學(xué)院大學(xué)心理學(xué)系, 北京 100049) (5天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)職業(yè)教育學(xué)院, 天津 300222)

注意捕獲是指注意定向的過程中刺激不自覺地捕獲注意的現(xiàn)象。在復(fù)雜的視覺搜索任務(wù)中, 類別注意控制定勢(cACS)能夠幫助我們將注意引導(dǎo)到與目標(biāo)定義類別匹配的刺激上, 并對其進(jìn)行優(yōu)先加工。探討cACS在注意捕獲中的加工機(jī)制, 不僅能夠擴(kuò)展注意捕獲領(lǐng)域的理論研究, 還能對實際生活提供指導(dǎo)。通過文獻(xiàn)梳理, 從cACS的作用階段、cACS的加工強(qiáng)度及cACS作用時的激活腦區(qū)三個方面總結(jié)了注意捕獲中的cACS的加工機(jī)制。未來研究可以就抑制分心物的ACS、不同類型的cACS加工差異和人工類別ACS加工過程等進(jìn)行探討。

注意捕獲, 注意控制定勢, 類別, cACS

1 引言

人們生活的外部環(huán)境中充斥著大量繁雜的信息, 為了當(dāng)前任務(wù)能夠順利進(jìn)行, 大腦必須快速地選擇有效信息, 排除無關(guān)信息, 所以視覺搜索和注意定向就顯得尤為重要。注意捕獲是指在注意定向的過程中, 與任務(wù)無關(guān)的刺激不自覺地捕獲注意, 得到優(yōu)先加工的現(xiàn)象(Folk & Remington, 1998; Theeuwes, 1992)。例如穿越叢林時, 危險的動物能夠迅速捕獲注意, 這樣才能保證個體的生命安全。注意捕獲揭示了注意選擇過程中對無關(guān)刺激的加工狀態(tài), 因此, 對它的探討能夠幫助我們更深刻地理解自上而下和自下而上加工的聯(lián)系與區(qū)別。

根據(jù)注意捕獲相關(guān)理論, 可以將注意捕獲分為自下而上與自上而下兩種。注意捕獲是自下而上的加工觀點認(rèn)為注意選擇發(fā)生在前注意(pre- attentive)階段, 是自動化的注意轉(zhuǎn)移, 且完全基于自下而上的特征(凸顯性)進(jìn)行定向。只有早期注意定向到某個客體和位置上, 其特征和屬性才能夠得到進(jìn)一步加工(Theeuwes, 1992)。注意捕獲是自上而下加工的觀點則認(rèn)為, 只有當(dāng)分心物與目標(biāo)的屬性相匹配時, 分心物才會捕獲注意(Folk et al., 1992)。Folk等人(1992)提出, 注意捕獲是由注意控制定勢(attentional control settings, ACS)決定的, ACS又被稱為“注意模板” (attentional template), 它能夠引導(dǎo)注意定向到與當(dāng)前任務(wù)相關(guān)的刺激上, 以此來優(yōu)先加工與目標(biāo)屬性匹配的物體, 類似于過濾器的作用。譬如, 當(dāng)要求尋找紅色目標(biāo), 紅色ACS會引導(dǎo)注意定向到相關(guān)刺激上, 所有紅色的物體都會得到優(yōu)先加工, 從而使個體更好的搜索到紅色目標(biāo)。ACS是個體根據(jù)當(dāng)前任務(wù)需求主動進(jìn)行選擇的, 較少受到過去選擇歷史的影響(Giammarco et al., 2021)。Luck等人(2021)對傳統(tǒng)的自上而下和自下而上的觀點進(jìn)行融合, 認(rèn)為影響自上而下和自下而上作用的決定因素是個體能否對顯著的分心物進(jìn)行主動抑制。刺激項目較少時, 個體可以有效地抑制顯著的分心物, 因此注意捕獲更多受到自上而下的加工。隨著刺激項目的增多, 個體無法抑制對顯著分心物的注意, 所以會受到更多自下而上的加工影響(Wang & Theeuwes, 2020)。

許多研究發(fā)現(xiàn), 特定維度的目標(biāo)定義屬性都會產(chǎn)生特異性的ACS, 如出現(xiàn)與否(Kiss & Eimer, 2011)、顏色(Folk et al., 2002; Lamy et al., 2004)等, 并以此形成特征特異的ACS (feature-specific ACS, fACS)。除了fACS外, 有許多研究證實了在視覺搜索和注意選擇過程中存在類別特異的ACS (category-specific ACS, cACS; Wu et al., 2013; Alexander & Zelinsky, 2011; Yang & Zelinsky, 2009; Reeder & Peelen, 2013; Peelen et al., 2009)。Yang和Zelinsky (2009)要求被試在日常生活用品中搜索泰迪熊, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 雖然泰迪熊形態(tài)各異, 但只要是泰迪熊類別的刺激都會吸引注意, 證實了視覺搜索是可以基于類別信息的。Reeder和Peelen (2013)采用點探測范式, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)提示和目標(biāo)屬于同一類別時, 反應(yīng)時快于不同類別, 說明cACS在視覺搜索和注意選擇過程中起作用。cACS反映了目標(biāo)導(dǎo)向的注意控制對注意捕獲的影響, 并且關(guān)注了較為復(fù)雜的類別信息加工, 因此, 本文中主要探討自上而下的cACS對注意捕獲的影響。

由于信息的復(fù)雜多變, 我們無法單獨地了解世界上的每一個物體, 但能在類別層面上對它們進(jìn)行分類。類別是由多個客體組成的集合, 它可以有效地減少信息負(fù)載, 使人們更高效地分配認(rèn)知資源以應(yīng)付不斷變化的環(huán)境(Reeder & Peelen, 2013)。同時, 類別加工是較復(fù)雜和高級的加工, 與我們的思維邏輯和概念的形成息息相關(guān)(Peelen & Kastner, 2014)。與實驗室的研究相比, 生活中有很多情境需要人們對類別信息進(jìn)行迅速的注意選擇和加工。例如：過馬路時需要識別和注意來往車輛、反恐警察需要在喧鬧的人群中迅速鎖定危險分子等。因此, 考察在注意捕獲過程中cACS的作用及加工機(jī)制, 不僅能夠擴(kuò)展及豐富前人對注意捕獲領(lǐng)域的理論研究, 還能更好的將實驗室與現(xiàn)實生活相結(jié)合, 對實際的生產(chǎn)生活提供依據(jù)和指導(dǎo), 具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。本文基于已有研究, 對cACS的作用階段、加工強(qiáng)度及其影響因素和作用時參與的腦區(qū)進(jìn)行綜述和討論, 從而整合并提出cACS在注意捕獲中的加工機(jī)制, 最后提出研究展望。

2 類別注意控制定勢的作用階段

cACS在注意捕獲過程中的哪些階段起作用? 對于其作用階段的考察, 不僅能夠探究cACS作用的時間進(jìn)程, 還能夠幫助我們理解注意捕獲過程的本質(zhì)。然而, 以往對于cACS的作用階段存在爭議, 研究發(fā)現(xiàn)ACS在刺激呈現(xiàn)之前、刺激加工早期階段、注意選擇晚期階段均會起作用, 因此, 不同條件下cACS作用階段的差異和整合將是未來研究的趨向。

傳統(tǒng)的理論(Theeuwes, 1992; Folk et al., 1992)認(rèn)為, ACS會在刺激呈現(xiàn)后起作用。然而, 有研究發(fā)現(xiàn), ACS不僅作用于感知覺加工后階段, 還會在刺激未出現(xiàn)時根據(jù)目標(biāo)定義進(jìn)行預(yù)激活(preparatory activity)。Grubert和Eimer (2018)在目標(biāo)出現(xiàn)之前連續(xù)呈現(xiàn)多屏線索, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 雖然沒有呈現(xiàn)目標(biāo), 但線索屏依然引發(fā)了顯著的N2pc (注意到的物體對側(cè)引發(fā)的負(fù)波, 與早期注意相關(guān)), 說明ACS可以在目標(biāo)出現(xiàn)之前預(yù)先激活。Grubert和Eimer (2020)發(fā)現(xiàn), 注意系統(tǒng)可能同時預(yù)激活多個fACS。此外, Grubert等人(2017)還發(fā)現(xiàn), 當(dāng)個體已經(jīng)將注意轉(zhuǎn)移至目標(biāo)位置后, ACS會在100 ms內(nèi)進(jìn)行快速的去激活, 在后續(xù)的注意選擇階段, ACS又會重新激活。然而, 目前仍然不確定預(yù)激活與去激活能否出現(xiàn)在cACS中, 這可能會受到cACS激活方式的影響：如果cACS激活的是整體的類別信息, 那么其預(yù)激活模式就會和fACS類似, 可以同時進(jìn)行多個cACS的預(yù)激活; 如果cACS激活的是類別內(nèi)所有項目信息, 那么預(yù)激活會受到工作記憶容量的影響, 超出容量項目的cACS則不會進(jìn)行預(yù)激活?？梢灶A(yù)期的是, 隨著任務(wù)類別復(fù)雜程度的增加, 個體消耗的認(rèn)知資源會越多。相對于單一的特征, cACS預(yù)激活的時間可能會提前, 去激活的時間可能會延后。

預(yù)激活后, ACS會作用于當(dāng)前搜索任務(wù)。當(dāng)目標(biāo)定義為類別時, 與cACS匹配的刺激能夠得到優(yōu)先的定向, 產(chǎn)生注意捕獲; 與cACS不匹配的刺激則會受到抑制。然而, cACS在任務(wù)中的作用階段仍然存在爭議。一方面, 有研究認(rèn)為cACS作用于早期的前注意階段, 選擇與目標(biāo)屬性相關(guān)的刺激并進(jìn)行優(yōu)先定向和加工(Kiss et al., 2008; Lien et al., 2010)。Battistoni等人(2018)運(yùn)用腦磁圖(magneto-encephalo graphy, MEG)來考察基于類別信息的視覺搜索及空間定位的時間進(jìn)程。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在刺激呈現(xiàn)后240 ms時, 空間注意會定位到目標(biāo)位置, 而180 ms時就已經(jīng)完成對類別目標(biāo)刺激的解碼。這說明, 自上而下的注意會先調(diào)節(jié)類別加工, 之后才會進(jìn)行對目標(biāo)刺激的定位, cACS的加工階段發(fā)生在早期空間注意之前。另一方面, 有研究認(rèn)為cACS發(fā)生在晚期的鞏固加工階段。延遲脫離模型(delayed disengagement model, Theeuwes, 2010)認(rèn)為, 注意捕獲的早期階段是由刺激驅(qū)動的, 無論是否與目標(biāo)相關(guān), 凸顯的刺激均會得到注意捕獲, ACS的作用較少。在更晚的階段, ACS才使注意力從與目標(biāo)不匹配的刺激中脫離出來并讓注意資源重新回到與目標(biāo)相關(guān)的刺激物上。Contini等人(2017)也提出, 從時間進(jìn)程上來看, 低水平的特征表征引導(dǎo)的注意加工發(fā)生在早期階段, 而高級別的類別表征引導(dǎo)的注意加工則發(fā)生在晚期階段。

兩階段加工理論(two-stage selection scenario, Kiss et al., 2013)試圖調(diào)和cACS作用階段的矛盾, 該理論認(rèn)為cACS的加工既會發(fā)生在早期階段, 也會發(fā)生在晚期階段：在早期的注意定向中, 不同任務(wù)特征會形成不同的ACS并由各自的特征通道獨立控制, 之后在晚期的鞏固加工中, 多個ACS會進(jìn)行整合, 對刺激進(jìn)行整體的注意調(diào)節(jié)和識別。Eimer和Grubert (2014)采用了聯(lián)合搜索任務(wù), 將目標(biāo)定義為顏色特征和形狀特征的結(jié)合(例如藍(lán)色方形), 要求被試在特征部分匹配的分心物中盡快找到目標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 刺激呈現(xiàn)后大約250 ms, 顏色與形狀部分匹配的分心物引發(fā)的N2pc之和等于目標(biāo)所引發(fā)的N2pc。然而, 刺激呈現(xiàn)250 ms之后, 目標(biāo)的N2pc大于部分匹配分心物的N2pc之和。這表明, 在早期(250 ms)對顏色和形狀所形成的特征ACS相對獨立并平行加工; 而在其后的階段(250 ms之后)兩種fACS整合為一個客體ACS來調(diào)節(jié)注意, 只有完全符合兩種fACS的目標(biāo)才能夠引發(fā)更強(qiáng)烈的注意定向, 結(jié)果支持了兩階段加工理論。

此外, 有研究發(fā)現(xiàn), 兩階段加工理論不僅適用于基于特征的注意加工, 也適用于基于類別的注意加工。Jenkins等人(2016)發(fā)現(xiàn), 注意系統(tǒng)能夠?qū)ψ帜富驍?shù)字類別進(jìn)行早期的平行加工。Wu等人(2016)將目標(biāo)定義為顏色特征和字母類別的結(jié)合(如藍(lán)色的字母), 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 早期階段顏色的fACS和字母的cACS獨立作用, 晚期階段兩種ACS進(jìn)行整合并影響目標(biāo)識別。Wu等人(2020)進(jìn)一步將目標(biāo)定義為顏色類別和形狀類別的結(jié)合(如暖色的“O”形), 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 早期階段兩種cACS也可以獨立作用, 對匹配的刺激進(jìn)行注意定向(N2pc, 220～260 ms), 并對不匹配的刺激進(jìn)行注意抑制(PD, 分心物對側(cè)引發(fā)的正波, 與注意抑制相關(guān), 290～330 ms), 之后在晚期反應(yīng)選擇階段進(jìn)行整合從而影響目標(biāo)識別。這證實了cACS作為較復(fù)雜的ACS仍然可以在早期階段獨立作用, 并在晚期階段整合加工, 為兩階段加工理論提供了更多證據(jù)。

以往的研究雖然支持兩階段加工理論, 但目標(biāo)定義的類別均較為簡單(如：藍(lán)色的字母), 激活類別中的各個特征時能夠有較為充足的注意資源投入, 因此能夠在早期進(jìn)行獨立特征加工, 在晚期才進(jìn)行整合鞏固。然而, 當(dāng)搜索日常生活中更為復(fù)雜的類別信息時(如：恐怖分子, 可能包含衣著、長相、表情等復(fù)雜信息), 認(rèn)知資源不足以對類別中的所有信息進(jìn)行激活和保持, 早期階段獨立的特征通道加工會變得非常困難?；谧钚≠M力的策略(Kim et al., 2019), 個體可能會根據(jù)當(dāng)前的任務(wù)需求, 靈活地選擇ACS的加工方式(Büsel et al., 2018; Ort et al., 2017)。在類別搜索任務(wù)中, 如果目標(biāo)類別較為簡單, 則可以將類別拆分為不同特征的組合, 通過兩階段加工影響視覺搜索; 如果目標(biāo)類別較為復(fù)雜, 則會激活類別的整體概念或類別中的典型樣例(原型), 根據(jù)刺激與概念或原型的相似度進(jìn)行注意定向和選擇; 如果目標(biāo)類別特別復(fù)雜、而分心物較為簡單時, 則會形成分心物的抑制模板, 對分心物進(jìn)行注意抑制和排除, 以此高效地選擇目標(biāo)。因此, 未來研究可以對不同復(fù)雜程度的cACS的預(yù)激活和去激活模式進(jìn)行探討, 以此促進(jìn)對類別信息加工模式和cACS加工階段的理解。

3 類別注意控制定勢的加工強(qiáng)度

和日常生活中的復(fù)雜客體類似, 當(dāng)注意搜索任務(wù)中的目標(biāo)被定義為多個特征的結(jié)合時, 會形成多個ACS (Cho & Seok, 2018), 不同的ACS會存在作用權(quán)重(weight)上的差異(Weidner & Muller, 2009)。引導(dǎo)搜索模型(Guided Search model, Wolfe, 2007)認(rèn)為, 任務(wù)定義的目標(biāo)的不同屬性會形成“優(yōu)先圖式” (priority map), 注意會根據(jù)優(yōu)先圖式對目標(biāo)刺激進(jìn)行選擇和識別。在優(yōu)先圖式中每種屬性存在權(quán)重的差異。維度權(quán)重理論(dimensional weighting theory, Memelink & Hommel, 2013)認(rèn)為, 除了視覺搜索, 在知覺加工和控制執(zhí)行等過程中均存在權(quán)重的差異。

以往研究發(fā)現(xiàn), 從總體上看, cACS和fACS存在加工強(qiáng)度的差異。具體到類別內(nèi)部, 不同屬性、不同類別大小和不同類別層級的cACS均存在加工強(qiáng)度的差異。對不同cACS的加工強(qiáng)度差異進(jìn)行總結(jié), 不僅可以考察類別信息之間或類別與其他信息在注意捕獲中的權(quán)重差異, 還可以明確cACS是如何指導(dǎo)個體在現(xiàn)實復(fù)雜場景中進(jìn)行高效目標(biāo)搜索的。

首先, 作為高水平的復(fù)雜信息, 類別引導(dǎo)注意時所形成的cACS與低水平的fACS存在加工強(qiáng)度上的差異, 搜索類別定義的目標(biāo)比搜索特征定義的目標(biāo)效率低得多。Yang和Zelinsky (2009)發(fā)現(xiàn), 相對于特征搜索, 類別搜索的反應(yīng)時顯著延長。Malcolm和Henderson (2009)發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)實場景中進(jìn)行類別搜索(文字提示搜索咖啡杯)需要掃描的時間比進(jìn)行特征搜索(具體咖啡杯)時更長。Wu等人(2016), Wu和Fu (2017)也發(fā)現(xiàn), 在聯(lián)合視覺搜索任務(wù)中, 當(dāng)對目標(biāo)匹配屬性進(jìn)行增強(qiáng)和對目標(biāo)不匹配屬性進(jìn)行抑制時, fACS的加工強(qiáng)度均強(qiáng)于cACS的加工強(qiáng)度。Nako等人(2015)發(fā)現(xiàn), 抽象的文字線索在引導(dǎo)注意時的效率不如具體的圖片線索。Wu等(2013)也發(fā)現(xiàn), 當(dāng)使用符號提示搜索字母類別時, 雖然也能引起穩(wěn)定的N2pc, 但其幅值顯著低于由具體字母提示搜索字母時引起的N2pc。cACS的加工強(qiáng)度較fACS更弱可能有兩種解釋, 一種解釋認(rèn)為, fACS會根據(jù)任務(wù)提示激活某一維度的特征或某一具體形象以排除分心物, 而cACS引導(dǎo)注意時會根據(jù)任務(wù)情景建立一個包含多種特征的目標(biāo)庫去預(yù)測目標(biāo), 但由于目標(biāo)庫中還會包含從長時記憶中提取的同類目標(biāo), 會使其不能很好的與特定任務(wù)相關(guān)的目標(biāo)進(jìn)行匹配, 導(dǎo)致cACS引導(dǎo)注意的效果減弱; 另一種解釋認(rèn)為, 相對于特征這種生動具體的信息, 類別信息激活的表征是抽象模糊的, 不能形成精確的視覺模板。這種限制使cACS在引導(dǎo)注意匹配任務(wù)目標(biāo)時的加工強(qiáng)度弱于fACS的。

第二, 不同屬性的cACS在加工強(qiáng)度上也會存在差異。屬性是刺激的不同特征維度, 如顏色、形狀、大小等。其中, 顏色相對于形狀(Eimer & Grubert, 2014)和字母數(shù)字類別(Nako et al., 2016)在“優(yōu)先圖式”中具有較大的權(quán)重, 引導(dǎo)視覺搜索的效率也更高。Eimer等人(2014)發(fā)現(xiàn), 個體在進(jìn)行視覺搜索時會更加依賴顏色特征來區(qū)別目標(biāo)與分心物, 從而弱化其他特征(例如形狀)引導(dǎo)注意的能力。更進(jìn)一步的, 顏色cACS的加工強(qiáng)度應(yīng)該也比其他屬性的cACS加工強(qiáng)度更強(qiáng)。Wu等人(2020)驗證了這一假設(shè), 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)在聯(lián)合搜索任務(wù)中同時定義了顏色cACS和形狀cACS時, 顏色cACS的加工強(qiáng)度更強(qiáng)。這說明, 復(fù)雜的類別信息也會由于屬性的不同而產(chǎn)生加工強(qiáng)度的差異, cACS的作用也會由具體的屬性通道(如顏色、形狀等)進(jìn)行特異化加工。

第三, 類別的大小也會影響cACS的加工強(qiáng)度。隨著類別內(nèi)項目的增多, 搜索效率會逐漸下降。說明類別越小, cACS的加工強(qiáng)度越強(qiáng)(Wolfe, 2012; Yang & Zelinksy, 2009)。Wolfe (2012)發(fā)現(xiàn), 類別項目越多, 搜索時間越長, 且搜索時間與類別大小成對數(shù)關(guān)系。然而, 也有研究結(jié)果不支持類別大小對cACS加工強(qiáng)度產(chǎn)生影響。Wu等人(2013)發(fā)現(xiàn)字母和數(shù)字兩種大小的類別目標(biāo)引發(fā)的N2pc沒有顯著差異, Wu等人(2016)也發(fā)現(xiàn), 不同數(shù)量的符號表征引導(dǎo)視覺搜索時, 產(chǎn)生的注意捕獲也沒有顯著差異。類別大小是否會影響cACS的加工強(qiáng)度可能和具體任務(wù)及考察指標(biāo)有關(guān)。在早期的注意定向階段(N2pc指標(biāo); Wu et al., 2013; Wu et al., 2016), 類別內(nèi)項目會進(jìn)行平行獨立的感知覺加工和早期注意定向, 因此類別大小可能不會影響加工強(qiáng)度。然而, 在晚期的鞏固階段(行為的反應(yīng)時間; Wolfe, 2012; Yang & Zelinksy, 2009), 類別內(nèi)的項目會進(jìn)行整合, 并與工作記憶中的目標(biāo)進(jìn)行依次比對, 此時類別的大小會對反應(yīng)選擇產(chǎn)生影響。

第四, 類別的層級也會影響cACS的加工強(qiáng)度。層級是類別概括性的體現(xiàn), 層級越高, 概括性越強(qiáng), 抽象性越強(qiáng); 層級越低, 概括性越弱, 抽象性越弱。Maxfield和Zelinsky (2012)認(rèn)為, 相比高層級(superordinate-level)類別和一般(basic-level)類別, 低層級(subordinate-level)類別作為線索時能夠更好地引導(dǎo)視覺搜索, 因為低層級類別有更大的特異性, 能夠提高搜索效率。Wu等人(2018)使用16個熟悉的公司標(biāo)志作為搜索目標(biāo), 其中8個為概括性較高的大類別, 另外8個為概括性較低的小類別, 讓被試學(xué)習(xí)后對指定目標(biāo)的類別進(jìn)行判斷。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 對概括性較低的小類別的搜索引發(fā)的N2pc更大。Bravo和Farid (2009)也發(fā)現(xiàn), 在復(fù)雜的場景中, 高層級類別線索不能較好的引導(dǎo)視覺搜索。類別的層級對cACS強(qiáng)度的影響可能和層級本身的組織結(jié)構(gòu)有關(guān), 低層級的類別概括性較低, 更加接近特征水平加工, 加工強(qiáng)度更強(qiáng); 高層級的類別概括性較強(qiáng), 更加接近抽象概念水平加工, 加工強(qiáng)度更弱。因此, 層級對cACS強(qiáng)度的影響, 本質(zhì)上可能是特征與類別信息加工強(qiáng)度的差異導(dǎo)致的。未來研究若能分離類別的層級與特征概括性, 則可更好的探討此問題。

綜上所述, cACS在引導(dǎo)個體進(jìn)行注意定向及加工時, 可能會使用完整的抽象的類別概念模板, 也可能會形成多個特征模板, 由于認(rèn)知資源的限制, 同時保持多個ACS會使其加工強(qiáng)度變?nèi)?Berggren et al., 2019)。就cACS加工強(qiáng)度的影響因素而言, 目前為止更多的研究是從刺激的固有屬性或任務(wù)要求等外部條件來進(jìn)行探討, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)對于某種或某類刺激的加工必定會強(qiáng)于其他刺激, 如fACS會強(qiáng)于cACS, 顏色cACS會強(qiáng)于其他屬性(形狀、大小等)的cACS, 低層級的cACS強(qiáng)于高層級的cACS。然而, 不同cACS的加工強(qiáng)度的差異可能反映的實質(zhì)是類別信息的加工方式：如果類別信息按照整體方法進(jìn)行組織, 那么其抽象性(fACS、層級等)會是影響cACS加工強(qiáng)度的主要因素; 如果類別信息按照多個項目組合的方式進(jìn)行組織, 那么其包含項目的明確性和個數(shù)(屬性、大小等)會是影響cACS加工強(qiáng)度的主要因素。因此, 未來的研究可以針對類別信息組織形式進(jìn)行更深入的考察, 以此來探討不同影響因素的差異。

4 類別注意控制定勢的激活腦區(qū)

cACS加工過程中, 個體首先要根據(jù)任務(wù)情景預(yù)期并形成目標(biāo)的視覺表征, 再將從長時記憶中激活的視覺模板與搜索任務(wù)中的刺激進(jìn)行對比, 根據(jù)搜索規(guī)則設(shè)定判別標(biāo)準(zhǔn), 從而將目標(biāo)與分心物進(jìn)行區(qū)分, 最后執(zhí)行選擇及反應(yīng)過程, 不同腦區(qū)會參與類別加工的不同階段.首先, 額頂網(wǎng)絡(luò)與認(rèn)知控制有關(guān), 在類別學(xué)習(xí)中負(fù)責(zé)表征與實施分類規(guī)則(Buschman et al., 2012; Meyers et al., 2008; Braunlich et al., 2015)。Antzoulatos和Miller (2011)比較了類別學(xué)習(xí)及分類過程中紋狀體(striatum, STR)與前額皮層(prefrontal cortex, PFC)的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在類別學(xué)習(xí)的初期, PFC參與了從已有知識中抽象出規(guī)則并應(yīng)用到新樣本中的過程; 而在多次學(xué)習(xí)后, 獲得類別知識后的執(zhí)行階段, STR起主要作用。此外, 頂葉皮層參與了整合類別成員的相關(guān)信息(如視覺空間信息) (Shadlen & Newsome, 2001; Freedman & Assad, 2009)。Swaminathan和Freedman (2012)發(fā)現(xiàn), 頂葉參與了類別信息整合以及決策的過程。雖然額頂網(wǎng)絡(luò)和頂葉均參與了分類決策的過程, 但在類別學(xué)習(xí)的早期階段, 主要是額頂網(wǎng)絡(luò)(認(rèn)知控制網(wǎng)絡(luò))參與, 隨著類別知識逐漸掌握, 分類決策趨于自動化, 分類任務(wù)則更多由頂葉參與。其次, 還有研究發(fā)現(xiàn)輔助運(yùn)動區(qū)(supplementary motor areas, SMA)和楔前葉(precuneus)會參與類別分類反應(yīng)中的速度與準(zhǔn)確率的權(quán)衡(Wenzlaff et al., 2011)。最后, 在分類過程中, 左側(cè)顳上溝(left superior temporal sulcus, lSTS)可能參與了任務(wù)指定的目標(biāo)類別與不同顯著性(saliency)的刺激的對比過程, 即參與了自下而上(刺激顯著性)和自上而下加工(任務(wù)要求類別)的整合(Corradi-Dell'Acqua et al., 2015)。

當(dāng)cACS引導(dǎo)注意進(jìn)行視覺搜索時, 會根據(jù)任務(wù)需求建立高級的類別模板, 以此來增強(qiáng)對目標(biāo)的捕獲并抑制對分心物的識別。物體選擇皮層(object-selective cortex, OSC)與cACS的作用最為相關(guān)。Peelen等人(2009)要求被試在圖片場景中搜索指定類別(人或車), 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 腹側(cè)顳葉皮層(ventral temporal cortex)和OSC的激活最強(qiáng), 搜索不同類別時腦區(qū)也會產(chǎn)生具有特異性的激活模式：在要求搜索人體時, 腦區(qū)形成了搜索人體相關(guān)的激活模式; 要求搜索汽車時, 也會形成與搜索汽車相關(guān)的激活模式。Peelen和Kastner (2011)考察了根據(jù)線索進(jìn)行類別搜索的過程, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)僅給被試提供線索而不進(jìn)行具體搜索時, OSC也表現(xiàn)出了類別特異的激活模式, 這表明OSC的預(yù)激活能夠促進(jìn)對類別目標(biāo)的檢測, 內(nèi)側(cè)前額葉(medial prefrontal cortex)可能負(fù)責(zé)指導(dǎo)這種自上而下的加工。此外, Peelen和Kastner (2011)還發(fā)現(xiàn)OSC的激活與任務(wù)表現(xiàn)呈正相關(guān), V1則與任務(wù)表現(xiàn)呈負(fù)相關(guān)?？赡艿慕忉屖荗SC與抽象的類別信息相關(guān)聯(lián), V1與具體的特征信息相關(guān)聯(lián), 說明特定特征的激活不利于類別目標(biāo)的檢測。最后, Seidl等人(2012)還證明了OSC在抑制分心物中的重要作用。任務(wù)要求被試在圖片中搜索指定類別的刺激, 并將刺激分為三種：目標(biāo)、中性刺激和分心物(上一個任務(wù)要求搜索的目標(biāo))。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 相對于中性刺激類別, OSC的激活模式中包含更多目標(biāo)類別的信息, 而分心物類別的信息則更少。

綜上所述, cACS在注意捕獲中進(jìn)行加工時, 需要多個腦區(qū)及網(wǎng)絡(luò)參與。首先, 在cACS作用之前, 需要進(jìn)行類別學(xué)習(xí), 類別學(xué)習(xí)的過程涉及類別規(guī)則的學(xué)習(xí)(額頂網(wǎng)絡(luò))及掌握(STR)、類別信息的整合與決策(頂葉)、類別分類反應(yīng)權(quán)衡(SMA和楔前葉)以及整合自上而下和自上而下信息(lSTS)。當(dāng)cACS發(fā)生作用時, 需要提取儲存在長時記憶中的類別知識, OSC參與了激活相應(yīng)的cACS并進(jìn)行目標(biāo)選擇和分心物抑制的過程。然而, OSC的激活更多與類別信息本身有關(guān), OSC在注意網(wǎng)絡(luò)(PFC, FEF, IPS, TPJ等)中的作用尚不清楚, 未來研究可以通過控制刺激本身(層級、屬性、生物性等)和個體經(jīng)驗(預(yù)期、類別學(xué)習(xí)經(jīng)歷)因素, 考察不同條件下cACS加工時的腦網(wǎng)絡(luò)激活情況, 以此建立cACS的腦網(wǎng)絡(luò)模型。

5 總結(jié)與展望

在復(fù)雜的現(xiàn)實世界中, 類別信息能夠幫助我們高效地進(jìn)行視覺搜索和注意選擇。當(dāng)目標(biāo)定義為類別時, 注意系統(tǒng)會形成類別特異的注意控制定勢(cACS)。綜合已有文獻(xiàn), 本文總結(jié)出cACS的加工機(jī)制：首先, cACS能夠在加工早期的前注意階段對類別信息進(jìn)行預(yù)激活(OSC), 促進(jìn)對類別目標(biāo)的檢測。當(dāng)視覺刺激呈現(xiàn)后, cACS能夠?qū)δ繕?biāo)定義屬性和當(dāng)前刺激進(jìn)行對比(N1, P1成分), 額頂網(wǎng)絡(luò)(PFC, LIP等)參與了類別判斷過程, 左側(cè)顳上溝(lSTS)參與了自上而下與自下而上的整合過程。與目標(biāo)定義匹配的刺激能夠引發(fā)注意捕獲(N2pc成分), 而與目標(biāo)定義不匹配的刺激會引發(fā)注意抑制(PD成分)。當(dāng)cACS作用于視覺搜索任務(wù)時, 注意的加工強(qiáng)度會受到目標(biāo)定義的不同屬性(顏色、形狀等)、類別內(nèi)項目大小、類別層級等因素的影響。此外, 如果目標(biāo)定義為多種cACS, 那么每個屬性通道的cACS會獨立影響注意捕獲和抑制, 獨立影響后的較晚期階段, 復(fù)雜搜索任務(wù)下的多個cACS能夠整合成一個cACS, 并對工作記憶鞏固(CDA成分)及反應(yīng)權(quán)衡(正確率和反應(yīng)時, SMA和楔前葉參與)產(chǎn)生影響。盡管前人的研究對類別控制定勢在注意捕獲中的作用進(jìn)行了探討, 但還有一些問題存在爭議, 有待進(jìn)一步研究。

首先, 除ACS外, 以往研究發(fā)現(xiàn)了拒絕模板(template for rejection)。在任務(wù)不確定的情況下, 注意系統(tǒng)可以根據(jù)非目標(biāo)的抑制或忽略的屬性形成拒絕模板, 以此主動抑制分心物的屬性(Gaspelin & Luck, 2018; Kim et al., 2019; Chang & Egeth, 2019; Moorselaar & Slagter, 2019; Gaspelin et al., 2019)。然而, 只有當(dāng)個體預(yù)先明確需要抑制的特征時, 拒絕模板才能起作用。拒絕模板需要大量的認(rèn)知資源, 個體需要經(jīng)過練習(xí)來提高對分心物的注意抑制(Berggren & Eimer, 2020b)。ACS和拒絕模板并不沖突, 它們分別針對注意系統(tǒng)在注意捕獲中對目標(biāo)屬性的選擇和對分心物屬性的抑制功能, 強(qiáng)調(diào)兩種過程的主動選擇性。拒絕模板補(bǔ)充了ACS的形成方式, 認(rèn)為注意系統(tǒng)能夠采取靈活的加工策略, 在無法確認(rèn)目標(biāo)屬性時, 能夠通過主動抑制來排除分心物, 從而消耗更少的工作記憶資源, 使視覺搜索更加高效。然而, 拒絕模板作用的前提條件較為嚴(yán)格, 不僅需要明確分心物的特征, 還需要經(jīng)過大量的練習(xí)才能形成, 而練習(xí)所形成的拒絕模板可能反映的是一種習(xí)慣化而非注意系統(tǒng)的選擇。未來的研究如果能在同一任務(wù)中控制目標(biāo)和分心物的權(quán)重大小, 就可以進(jìn)一步解釋ACS與拒絕模板形成條件和作用強(qiáng)度的差異, 為注意捕獲中的目標(biāo)選擇與分心物抑制過程提供證據(jù)。

其次, 以往研究雖然對cACS的加工機(jī)制進(jìn)行了探討, 但并沒有對不同類型的cACS進(jìn)行區(qū)分。按照組成類別的形式, cACS可以分為基于概念和基于原型的?；诟拍畹腸ACS是指任務(wù)要求搜索由概念組成的類別目標(biāo)(Wyble et al., 2013)。例如, 當(dāng)要求搜索字母或數(shù)字類別時, 會從長時記憶中激活字母或數(shù)字的概念所包含的所有項目, 當(dāng)視覺刺激與類別里的某個項目匹配時, cACS會引導(dǎo)注意進(jìn)行目標(biāo)選擇(Wu et al., 2016)。概念的形成是長期學(xué)習(xí)的結(jié)果, 因此基于概念的cACS的形成需要長時記憶的參與。此外, 由于概念cACS激活的類別項目數(shù)量較多, 項目間的特征聯(lián)系較少, 因此會消耗更多的認(rèn)知資源, 搜索效率可能會下降(Berggren & Eimer, 2020a)?；谠偷腸ACS是任務(wù)要求搜索由原型組成的類別目標(biāo)(Wu et al., 2020)。原型是類別中最典型的、最基礎(chǔ)的表征, 當(dāng)視覺刺激與該原型的特征相似時, cACS會認(rèn)為它屬于目標(biāo)定義的類別, 從而引導(dǎo)注意對其進(jìn)行選擇(Yang & Zelinsky, 2009; Lim et al., 2021); 與基于概念的類別中包含特定項目不同, 基于原型的類別中項目是在特征上與原型相似的且動態(tài)可變的。因此, 基于原型的cACS可能需要更多的感知覺加工的參與(Lech et al., 2016)。然而, 以往研究對基于原型和基于概念的類別加工沒有進(jìn)行直接的比較, 對于兩種cACS涉及到的加工過程、參與腦區(qū)和認(rèn)知資源等, 均沒有直接的考察。同時考察兩種cACS在注意捕獲中的作用, 不僅能夠探討類別形成的機(jī)制, 還能夠?qū)ACS的加工階段進(jìn)行更深入的考察。

最后, 由于日常生活的類別存在大小、形狀、紋理、生物性、熟悉性等方面的影響, 如果人工創(chuàng)造和定義一種類別, 能夠?qū)⑦@些因素加以控制, 便能夠更好的探討cACS的作用機(jī)制。相對于日常生活中已經(jīng)形成的、經(jīng)過長期熟悉性學(xué)習(xí)過的現(xiàn)實類別, 人工類別的cACS的作用可能涉及到更多的類別聯(lián)結(jié)過程, 需要的認(rèn)知資源也會更多。Folstein等人(2017)讓個體學(xué)習(xí)包含3個特征維度(顏色、形狀、紋理)的人工類別, 學(xué)習(xí)后完成類別匹配任務(wù)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 隨著刺激與目標(biāo)匹配的特征數(shù)量增加, SN/N250成分(與注意選擇和客體識別有關(guān))的波幅增大。說明對人工類別的選擇是基于定義類別的特征, 而非類別本身。之后, 隨著人工類別學(xué)習(xí)時間的增長, 對刺激的反應(yīng)逐漸基于完整的類別, 而不是組成類別的特征。Antzoulatos和Miller (2011)也發(fā)現(xiàn), 經(jīng)過多次學(xué)習(xí), 類別信息激活時由PFC的參與逐漸變?yōu)镾TR的參與。然而, 以往研究對于人工類別的學(xué)習(xí)過程及其相應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制的探索尚不完善, 未來還需要進(jìn)一步探索。

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The processing mechanism of category-specific attentional control settings in attentional capture

WU Xia1,2,3,4, WANG Junzhe1, WANG Yun1, CHEN Ying5, YANG Haibo1,2,3

(1Faculty of Psychology, Tianjin Normal University;2Key Research Base of Humanities and Social Sciences of the Ministry of Education, Academy of Psychology and Behavior;3Tianjin Social Science Laboratory of Students' Mental Development and Learning, Tianjin 300387, China) (4Department of Psychology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China) (5College of Vocational Education, Tianjin University of Technology and Education, Tianjin 300222, China)

attentional capture refers to the phenomenon that stimuli can involuntarily capture attention in the processing of orientation. In the complex visual search task, category-specific attentional control settings (cACS) can help us to guide attention to the stimuli that match the target-defining category, and then prioritize the processing of the matching stimuli. Exploring the mechanism of cACS in attentional capture can not only extend the theoretical account of the research field of attentional capture, but also provide guidance for real life. Previous studies have focused on the effects of cACS in attentional capture, including the processing stage, the impact factors of the processing weight, and the involved brain regions. We summarized the mechanism underlying the cACS in attentional capture. Future research can explore the mechanism of rejected templates for categorical disctractors, the differences among different types of categories and the processing of the artificial category.

attentional capture, attentional control settings, category, cACS

B842

2021-05-13

*中國博士后科學(xué)基金(資助編號：2021M693377)、天津市哲學(xué)社會科學(xué)規(guī)劃重點項目(TJJX21-001)。

楊海波, E-mail: yanghaibo@tjnu.edu.cn