多目標(biāo)視覺(jué)追蹤中的分組效應(yīng)及其可加性*

王春地 李姝婷 鄧 虎

（1)北京航空航天大學(xué)人文社會(huì)科學(xué)學(xué)院心理系，北京 100191；2)北京大學(xué)回龍觀臨床醫(yī)學(xué)院，北京回龍觀醫(yī)院，北京 100096）

持續(xù)性注意對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的活動(dòng)是至關(guān)重要的，日常生活中人們常常需要將注意維持在多個(gè)特定目標(biāo)上，如駕駛汽車(chē)時(shí)需要持續(xù)注意車(chē)輛周?chē)渌\(yùn)動(dòng)中的車(chē)輛和行人的情況。對(duì)動(dòng)態(tài)環(huán)境持續(xù)性注意的研究，有助于理解人類(lèi)在每日的動(dòng)態(tài)視覺(jué)環(huán)境中的注意加工和注意資源分配機(jī)制及其影響因素。Pylyshyn和Storm［1］提出多目標(biāo)追蹤（multiple object tracking，MOT）任務(wù)范式，讓觀察者對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體中的特定對(duì)象（目標(biāo)）進(jìn)行追蹤，在實(shí)驗(yàn)室條件下對(duì)個(gè)體的持續(xù)性注意進(jìn)行了研究。如何提高注意追蹤中的表現(xiàn)，哪些因素影響注意資源的消耗是持續(xù)性注意研究關(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。以往有關(guān)多目標(biāo)追蹤任務(wù)的研究發(fā)現(xiàn)，追蹤對(duì)象的特征會(huì)影響觀察者的追蹤表現(xiàn)，并產(chǎn)生基于不同特征的自下而上的分組效應(yīng)?；谀繕?biāo)的分組效應(yīng)可以有效節(jié)省注意資源，提高注意加工效率。研究者根據(jù)追蹤對(duì)象的特征屬性，將分組效應(yīng)分為3大類(lèi)：基于物體的分組、基于表面特征的分組和基于時(shí)空特征的分組［2］。在之后的研究中有研究者提出了分組效應(yīng)可加性的概念，即基于兩個(gè)及以上特征的分組效應(yīng)相加會(huì)產(chǎn)生比單個(gè)特征更大的分組效應(yīng)［3］。分組效應(yīng)可加性的研究表明，不同的知覺(jué)組織原則也許能夠根據(jù)知覺(jué)對(duì)象及任務(wù)要求的不同相互合作，進(jìn)一步提升認(rèn)知效率。后續(xù)研究對(duì)不同情況下分組效應(yīng)的可加性進(jìn)行了驗(yàn)證，并探討了特定分組效應(yīng)可加性和不可加性的神經(jīng)基礎(chǔ)。本文系統(tǒng)總結(jié)了有關(guān)多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的分組效應(yīng)及其可加性的相關(guān)行為與神經(jīng)研究，對(duì)理解基于表面特征、時(shí)空特征，以及基于物體的特征的知覺(jué)加工認(rèn)知規(guī)律與神經(jīng)機(jī)制具有一定的參考與啟示。

1 多目標(biāo)追蹤任務(wù)研究范式

多目標(biāo)追蹤任務(wù)范式最早由Pylyshyn和Storm［1］提出，研究中使用8個(gè)完全相同的物體作為刺激材料，所有刺激對(duì)象在限定的區(qū)域內(nèi)按隨機(jī)軌跡進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，觀察者需要追蹤其中的4個(gè)對(duì)象，即目標(biāo)，并在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后報(bào)告目標(biāo)所在位置（圖1）。經(jīng)典多目標(biāo)追蹤范式使用的目標(biāo)和分心物多為特征相同的物體，但后續(xù)研究表明，目標(biāo)和分心物的特征會(huì)顯著影響觀察者的追蹤表現(xiàn)，且這種影響是一種自下而上的加工過(guò)程［4］。一方面具有非常突出特征的分心物會(huì)自動(dòng)吸引注意資源，從而使得原本用于追蹤目標(biāo)的注意資源減少，另一方面目標(biāo)和非目標(biāo)具有相同的特征時(shí)，會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)和分心物的混淆從而降低追蹤表現(xiàn)［3］。因此，后續(xù)研究者對(duì)經(jīng)典多目標(biāo)追蹤任務(wù)范式進(jìn)行改進(jìn)，改變目標(biāo)和分心物的特征，在更生態(tài)化的基礎(chǔ)上探討影響追蹤任務(wù)表現(xiàn)的各種特征因素。以往研究已經(jīng)證實(shí)，物體顏色［2，5-8］、形狀［3，9］等物體表面特征（feature properties），運(yùn)動(dòng)速度（speed）［10-11］、運(yùn)動(dòng)軌跡（motion trajectories）［2，12-15］、運(yùn)動(dòng)特性（kinematic properties）［16］、群體剛性（group rigidity）［17］、目標(biāo)和分心物的空間距離［18］及其動(dòng)態(tài)變化［19］等時(shí)空連續(xù)性特征（spatiotemporal continuity），虛擬多邊形（virtual polygon）［11］、插補(bǔ)輪廓（contour interpolation）［20］等基于物體（object-based）的特征，以及語(yǔ)義范疇（semantic category）［21-23］等對(duì)象身份的獨(dú)特性，物體表面特征和背景的相似性［24］均會(huì)影響觀察者的追蹤任務(wù)表現(xiàn)。

Fig. 1 Typical MOT task［1］圖1 經(jīng)典多目標(biāo)追蹤研究示意圖［1］

2 多目標(biāo)追蹤中的分組效應(yīng)

知覺(jué)分組（perceptual grouping）是將元素重新排列組合以形成更大、更有意義的單元的過(guò)程［25-26］。知覺(jué)分組最早來(lái)源于格式塔心理學(xué)的知覺(jué)組織規(guī)律，Wertheimer等［27］提出了靜態(tài)知覺(jué)中的分組問(wèn)題并總結(jié)了不同的知覺(jué)分組組織原則，包括接近性原則、相似性原則、共同命運(yùn)（在其他條件相同的情況下，由于相同的運(yùn)動(dòng)方式而被知覺(jué)為一組）、對(duì)稱(chēng)性原則、連續(xù)性原則、平行原則、閉合性原則。通過(guò)知覺(jué)分組，不同的對(duì)象被知覺(jué)為一個(gè)整體，這有助于在觀察復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)環(huán)境中節(jié)省有限的注意資源，提高視覺(jué)工作記憶容量。多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的分組效應(yīng)是指在任務(wù)過(guò)程中，由于自身的不同特征、屬性，多個(gè)運(yùn)動(dòng)對(duì)象被觀察者知覺(jué)為一個(gè)更大的運(yùn)動(dòng)單元，即不同的分組。Yantis［11］發(fā)現(xiàn)觀察者在追蹤多個(gè)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)元素時(shí)，會(huì)自發(fā)性使用分組的策略以提高任務(wù)表現(xiàn)?？傮w來(lái)說(shuō)，分組普遍存在于知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)中，對(duì)分組效應(yīng)，尤其是動(dòng)態(tài)知覺(jué)分組的研究有助于深入了解個(gè)體知覺(jué)、表征物理世界過(guò)程中的規(guī)律以及個(gè)體持續(xù)性注意的能力。

2.1 分組效應(yīng)的分類(lèi)

2.1.1 基于時(shí)空特征的分組

基于時(shí)空特征的分組效應(yīng)主要是通過(guò)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)方向、速度、物體間的空間關(guān)系（如對(duì)稱(chēng)性、隨機(jī)分布或其他格式塔的空間關(guān)系規(guī)則）和距離變化等時(shí)空連續(xù)性有關(guān)的信息對(duì)目標(biāo)和非目標(biāo)進(jìn)行知覺(jué)分組。時(shí)空連續(xù)性信息是個(gè)體形成運(yùn)動(dòng)知覺(jué)的關(guān)鍵，通過(guò)時(shí)空連續(xù)性特征，隨時(shí)間、運(yùn)動(dòng)變化著的客體被表征為持續(xù)存在的一個(gè)物體，而非離散的不同物體［28-29］。而當(dāng)物體時(shí)空連續(xù)性被破壞時(shí)，如發(fā)生拓?fù)湫再|(zhì)的變化（topological change），原本的刺激則會(huì)被知覺(jué)為一個(gè)新的物體［30］。在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中，觀察者會(huì)利用物體的有關(guān)運(yùn)動(dòng)、方向、軌跡等信息，并且可以在追蹤多個(gè)對(duì)象的同時(shí)，保持有關(guān)目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)的信息［2，11-12，15，31-32］。當(dāng)目標(biāo)和非目標(biāo)運(yùn)動(dòng)軌跡或方向相同時(shí)，觀察者將目標(biāo)和非目標(biāo)知覺(jué)為同一組，一部分注意資源由目標(biāo)轉(zhuǎn)移到非目標(biāo)，追蹤成績(jī)出現(xiàn)顯著降低［31］。目標(biāo)和非目標(biāo)的不同移動(dòng)速度則會(huì)提高觀察者的追蹤表現(xiàn)，即便這種速度差異無(wú)法被有意識(shí)地感知［11］。Ericson和Beck［12］則將目標(biāo)和非目標(biāo)配對(duì)進(jìn)行規(guī)律的運(yùn)動(dòng)（圖2a），然后隨機(jī)改變其中一組的運(yùn)動(dòng)軌跡，發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)軌跡的隨機(jī)變化會(huì)損害多目標(biāo)追蹤任務(wù)的表現(xiàn)。Wang等［2］將目標(biāo)之間或目標(biāo)與非目標(biāo)之間兩兩配對(duì)，沿屏幕中的一條虛擬中心線進(jìn)行對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)（圖2b），發(fā)現(xiàn)目標(biāo)與目標(biāo)配對(duì)進(jìn)行對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者追蹤表現(xiàn)有所提高，而目標(biāo)與非目標(biāo)配對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，追蹤表現(xiàn)降低?？傮w來(lái)說(shuō)，基于物體運(yùn)動(dòng)軌跡、方向、空間關(guān)系等時(shí)空線索形成目標(biāo)和非目標(biāo)的分組時(shí)，會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)和干擾物時(shí)空連續(xù)性線索的中斷，導(dǎo)致更多注意資源的消耗，從而降低被試追蹤表現(xiàn)，當(dāng)物體時(shí)空線索有利于被試形成目標(biāo)間分組時(shí)，則會(huì)提高追蹤表現(xiàn)。

Fig. 2 Spatiotemporal-based grouping圖2 基于時(shí)空特征分組示意圖

2.1.2 基于物體的分組

基于物體（object-based）的分組效應(yīng)主要是根據(jù)知覺(jué)的格式塔原則，將組成視覺(jué)的不完整對(duì)象或離散對(duì)象知覺(jué)為一個(gè)整體或知覺(jué)為新的物體的知覺(jué)分組，如虛擬多邊形［11］、連接［33］、插補(bǔ)輪廓［20］等。不同于時(shí)空特征分組中對(duì)象間存在著時(shí)空關(guān)系，基于物體的分組中對(duì)象是離散的，但是由于個(gè)體的知覺(jué)經(jīng)驗(yàn)，這些離散的對(duì)象能夠被直接、同時(shí)注意到，并被知覺(jué)為一個(gè)更大的整體［33-34］。如觀察者在追蹤多個(gè)具有不同身份的物體時(shí)，會(huì)將運(yùn)動(dòng)中構(gòu)成一個(gè)虛擬多邊形的目標(biāo)整合到一個(gè)空間結(jié)構(gòu)中組合為一個(gè)更高階的對(duì)象，進(jìn)而影響追蹤，即產(chǎn)生整體構(gòu)型（spatial configuration）［35］。Scholl等［33］采用目標(biāo)和非目標(biāo)融合的范式用一條線或凸包將目標(biāo)和非目標(biāo)相連接（圖3a），隨著時(shí)間推移，當(dāng)目標(biāo)和非目標(biāo)不斷融合時(shí)，選擇和追蹤目標(biāo)變得愈發(fā)困難，即目標(biāo)和非目標(biāo)的分組損害了追蹤表現(xiàn)。Keane等［20］對(duì)多目標(biāo)追蹤任務(wù)進(jìn)行改進(jìn)，創(chuàng)造了多點(diǎn)追蹤任務(wù)范式（multiple vertex tracking，MVT）。他們將經(jīng)典多目標(biāo)追蹤任務(wù)中使用的黑色圓盤(pán)改為具有不同開(kāi)口角度的扇形，讓一個(gè)目標(biāo)與一個(gè)非目標(biāo)進(jìn)行配對(duì)，圍繞一個(gè)圓心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。當(dāng)目標(biāo)的開(kāi)口朝向固定，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相互插補(bǔ)組成一個(gè)虛擬的多邊形輪廓時(shí)，觀察者追蹤表現(xiàn)能夠得到顯著提升（圖3b）。已有研究結(jié)果表明，基于物體的分組效應(yīng)會(huì)影響觀察者多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的表現(xiàn)。

Fig. 3 Object-based grouping圖3 基于物體分組示意圖

2.1.3 基于表面特征的分組

基于表面特征的分組效應(yīng)主要是通過(guò)目標(biāo)和分心物表面特征的相似或不同進(jìn)行知覺(jué)分組。由于多目標(biāo)追蹤任務(wù)要求觀察者隨著時(shí)間推移建立有關(guān)追蹤目標(biāo)的信息，因此以往研究多認(rèn)為觀察者主要利用物體時(shí)空連續(xù)性的信息進(jìn)行追蹤任務(wù)，進(jìn)而忽略有關(guān)物體表面特征信息的影響，但后續(xù)研究表明物體表面特征也會(huì)影響追蹤表現(xiàn)［36］。觀察者會(huì)利用諸如顏色［2，5，7，9，37］、形狀［3，9］、大?。?，37］等物體表面特征有關(guān)的信息進(jìn)行追蹤任務(wù)。Makovski和Jiang［38］的研究結(jié)果表明，顏色和數(shù)字的不同會(huì)提高多目標(biāo)追蹤任務(wù)表現(xiàn)，但目標(biāo)和非目標(biāo)特征的配對(duì)（圖4a）會(huì)導(dǎo)致任務(wù)表現(xiàn)下降。Erlikhman等［9］對(duì)物體的顏色、反差極性、方向、大小、形狀、立體深度和不同特征間的組合等特征進(jìn)行操縱，結(jié)果發(fā)現(xiàn)顏色、形狀、立體深度、大小、組合特征對(duì)觀察者追蹤表現(xiàn)有顯著影響。Wang等［7］對(duì)目標(biāo)和分心物的顏色復(fù)雜程度和相似程度進(jìn)行控制，結(jié)果顯示，只有目標(biāo)的顏色復(fù)雜性會(huì)影響追蹤表現(xiàn)（圖4b），且目標(biāo)和分心物之間越相似，需要的注意資源就越多。這表明觀察者主要利用目標(biāo)的獨(dú)特性信息輔助追蹤過(guò)程，缺乏獨(dú)特性的目標(biāo)會(huì)使得觀察者耗費(fèi)更多注意資源來(lái)保持追蹤，從而降低追蹤成績(jī)，擁有獨(dú)特特征的目標(biāo)則可以減少注意資源消耗，提高追蹤表現(xiàn)。

Fig. 4 Feature-based grouping圖4 基于表面特征分組示意圖

總體來(lái)說(shuō)，當(dāng)基于物體特征的分組效應(yīng)（表面特征、時(shí)空特征等）與基于追蹤任務(wù)的分組相一致時(shí)，特征分組可以讓觀察者耗費(fèi)更少的注意資源來(lái)維持對(duì)目標(biāo)的追蹤，從而提高追蹤表現(xiàn)，當(dāng)上述兩種分組不一致時(shí)，即基于物體特征的分組效應(yīng)將目標(biāo)和干擾物分為一組時(shí)，需要耗費(fèi)更多的注意資源來(lái)抑制干擾物，以維持自上而下追蹤任務(wù)，從而降低追蹤表現(xiàn)。而除了上述3種類(lèi)型的分組效應(yīng)之外，近年來(lái)還有研究者發(fā)現(xiàn)存在基于語(yǔ)義范疇的分組效應(yīng)（表1），觀察者會(huì)將不同語(yǔ)義類(lèi)別的圖片知覺(jué)為同一組，并影響追蹤表現(xiàn)，如將兔子、小貓等動(dòng)物圖片知覺(jué)為一組，書(shū)桌、沙發(fā)等家具圖片知覺(jué)為一組［21-22］。盡管語(yǔ)義范疇分組與表面特征、時(shí)空特征，以及基于物體的分組都來(lái)自于個(gè)體的知覺(jué)組織經(jīng)驗(yàn)，但基于語(yǔ)義范疇的分組不僅涉及到對(duì)追蹤物體的知覺(jué)層面的加工，還涉及到對(duì)物體知識(shí)表征層面的加工，這為了解個(gè)體如何知覺(jué)組織客觀世界表征提供了更廣泛的視角。

Table 1 Related studies of grouping effect表1 分組效應(yīng)相關(guān)文獻(xiàn)總結(jié)

2.2 分組效應(yīng)中的注意資源

注意分配一直是知覺(jué)研究領(lǐng)域的重要問(wèn)題，對(duì)于分組是否需要注意資源的參與，研究者們的看法產(chǎn)生了分歧。在靜態(tài)知覺(jué)組織加工中，可以對(duì)不同維度的特征進(jìn)行提取整合形成不同層次的整體知覺(jué)，如物體的顏色、朝向、大小等，這種整體性知覺(jué)有助于使用有限的視覺(jué)容量處理復(fù)雜的視覺(jué)場(chǎng)景［41］。一些研究者認(rèn)為分組是發(fā)生在前注意階段的一種自動(dòng)化的認(rèn)知加工過(guò)程，無(wú)需注意資源的參與［42］。另一些研究者則認(rèn)為，分組過(guò)程需要注意資源的參與，注意對(duì)分組中的對(duì)象特征綁定有著重要作用［43-46］。盡管有后續(xù)研究表明，即便被試在非注意條件下沒(méi)有報(bào)告分組，其視覺(jué)感知確實(shí)受到了分組的影響［47-48］。而在動(dòng)態(tài)視覺(jué)任務(wù)中，不僅需要在復(fù)雜視覺(jué)場(chǎng)景中識(shí)別目標(biāo)物體，還需要對(duì)目標(biāo)物體進(jìn)行持續(xù)注意以完成追蹤任務(wù)，這可能導(dǎo)致了多目標(biāo)追蹤任務(wù)中存在與靜態(tài)知覺(jué)任務(wù)不同的注意資源參與過(guò)程。不同于靜態(tài)知覺(jué)任務(wù)，多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的分組過(guò)程涉及到兩個(gè)階段：第一個(gè)階段發(fā)生在目標(biāo)標(biāo)記過(guò)程中，觀察者受知覺(jué)組織的格式塔原則影響自發(fā)地對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行知覺(jué)分組，是“刺激驅(qū)動(dòng)”的“分組形成階段”；第二個(gè)階段發(fā)生在目標(biāo)追蹤過(guò)程中，觀察者受到對(duì)追蹤目標(biāo)組合內(nèi)部表征的動(dòng)態(tài)更新能力的影響，將注意集中在追蹤目標(biāo)上，為目標(biāo)導(dǎo)向的“分組保持階段”［11］。追蹤過(guò)程中對(duì)追蹤目標(biāo)的注意分配是強(qiáng)制性的［49］。

在追蹤過(guò)程中，一方面觀察者為了完成任務(wù)要求而有意識(shí)地將注意集中在追蹤目標(biāo)上，這屬于自上而下的加工過(guò)程，另一方面來(lái)自感覺(jué)通道的刺激對(duì)象本身的特征無(wú)意識(shí)地影響了觀察者的知覺(jué)組織過(guò)程，即產(chǎn)生自下而上的加工過(guò)程。因此，當(dāng)任務(wù)要求的目標(biāo)與非目標(biāo)分組與基于特征的分組相一致時(shí)，分組效應(yīng)會(huì)提高多目標(biāo)追蹤任務(wù)表現(xiàn)，反之則會(huì)引起加工沖突，從而需要觀察者在意識(shí)控制下忽略來(lái)自基于特征分組的干擾，耗費(fèi)更多注意資源來(lái)維持對(duì)目標(biāo)的追蹤，導(dǎo)致追蹤任務(wù)表現(xiàn)的降低。

2.3 分組效應(yīng)的自動(dòng)化機(jī)制

多目標(biāo)追蹤中分組效應(yīng)的自動(dòng)化是指在追蹤任務(wù)中，基于特征的分組效應(yīng)不受觀察者主觀策略控制而自發(fā)性的對(duì)追蹤表現(xiàn)產(chǎn)生影響，無(wú)論該影響是有益還是無(wú)益。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行分組效應(yīng)的自動(dòng)化研究時(shí)，需要根據(jù)追蹤對(duì)象的某一特征設(shè)置不同的分組條件和無(wú)分組的基線，當(dāng)觀察者在目標(biāo)-非目標(biāo)分組的表現(xiàn)顯著低于基線，同時(shí)目標(biāo)-目標(biāo)分組表現(xiàn)好于基線時(shí)，即證明了基于該特征分組效應(yīng)的自動(dòng)化［9］。不同類(lèi)別的分組效應(yīng)中，由于不同的任務(wù)要求以及自下而上知覺(jué)組織過(guò)程，可能產(chǎn)生不同的自動(dòng)化水平。

在基于表面特征的分組效應(yīng)研究中，Makovski和Jiang［5］使用不同顏色和數(shù)字進(jìn)行研究，證明了目標(biāo)和目標(biāo)的配對(duì)會(huì)提高追蹤表現(xiàn)，而目標(biāo)和非目標(biāo)的配對(duì)會(huì)損害追蹤表現(xiàn)。之后Erlikhman等［9］使用不同形狀的黑色物體進(jìn)行研究，結(jié)果也表明目標(biāo)-目標(biāo)分組會(huì)提高多目標(biāo)追蹤任務(wù)表現(xiàn)，而目標(biāo)非目標(biāo)分組會(huì)降低追蹤表現(xiàn)，進(jìn)一步證實(shí)了基于表面特征的分組效應(yīng)對(duì)多目標(biāo)追蹤任務(wù)的自動(dòng)化影響。

基于時(shí)空特征的分組效應(yīng)中，Wang等［2］根據(jù)空間對(duì)稱(chēng)性，使兩兩目標(biāo)或兩兩非目標(biāo)以顯示屏中的一條隱形對(duì)稱(chēng)軸為中心進(jìn)行對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)，證實(shí)了基于空間對(duì)稱(chēng)性分組的自動(dòng)化。胡路明等［15］將目標(biāo)與目標(biāo)或目標(biāo)與非目標(biāo)匹配進(jìn)行追趕運(yùn)動(dòng)，結(jié)果顯示與基線條件相比，目標(biāo)與目標(biāo)匹配時(shí)觀察者追蹤成績(jī)提高，目標(biāo)與非目標(biāo)匹配時(shí)追蹤成績(jī)則降低，證實(shí)了運(yùn)動(dòng)軌跡分組的自動(dòng)化。Wang等［2］和胡路明等［15］的研究共同證明了基于時(shí)空特征分組效應(yīng)的自動(dòng)化。

分組效應(yīng)的自動(dòng)化機(jī)制進(jìn)一步證實(shí)了多目標(biāo)追蹤過(guò)程中，追蹤對(duì)象自身特征對(duì)分組自下而上的影響，也解釋了當(dāng)目標(biāo)與非目標(biāo)被知覺(jué)為同一組時(shí)，特征分組與任務(wù)要求分組之間加工沖突導(dǎo)致的追蹤表現(xiàn)下降的現(xiàn)象。來(lái)自物體特征的自動(dòng)化分組將不同物體組合為一個(gè)整體，形成了無(wú)法忽視的視覺(jué)感知背景，在此基礎(chǔ)之上，觀察者受到自上而下的注意調(diào)控而對(duì)物體進(jìn)行“再分組”，即多目標(biāo)追蹤中任務(wù)要求的分組維持［50-51］。因此，當(dāng)來(lái)自物體表面特征所形成的知覺(jué)背景或來(lái)自時(shí)空屬性所形成的時(shí)空連續(xù)特征與與任務(wù)要求的目標(biāo)分組相沖突，形成目標(biāo)與非目標(biāo)的錯(cuò)誤分組時(shí)，觀察者的追蹤表現(xiàn)便會(huì)降低。

3 多目標(biāo)追蹤中分組效應(yīng)的可加性

多目標(biāo)追蹤中分組效應(yīng)的可加性是指，當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)不同的分組效應(yīng)共同支持同一個(gè)目標(biāo)分組時(shí)，產(chǎn)生的分組效應(yīng)對(duì)追蹤表現(xiàn)的提高顯著高于僅有單個(gè)分組效應(yīng)存在時(shí)［2］?；趦蓚€(gè)及以上特征分組效應(yīng)的可加性的研究，對(duì)于提升人類(lèi)的認(rèn)知和注意功能以及知覺(jué)組織加工具有重要意義。在基于一個(gè)特征的分組效應(yīng)基礎(chǔ)上，疊加一個(gè)新的特征，可以進(jìn)一步提高個(gè)體認(rèn)知加工客觀物體的效率，并提升在不同任務(wù)中的表現(xiàn)。以往研究表明，多目標(biāo)追蹤任務(wù)中，不同的表面特征之間不存在可加性［2-3，9，39］，表面特征和對(duì)稱(chēng)特征之間存在可加性［2，39］。

3.1 不同特征分組效應(yīng)的可加性

以往研究使用顏色、形狀和大小特征作為變量，結(jié)果均表明不同表面特征的分組效應(yīng)不存在可加性。Feria［3］使用不同形狀和顏色特征的物體進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)與非目標(biāo)的不同特征數(shù)量追蹤結(jié)果產(chǎn)生的影響是相同的，只有當(dāng)追蹤負(fù)荷非常低時(shí)，不同特征數(shù)量的影響才出現(xiàn)了顯著差異。Erlikhman等［9］對(duì)物體的形狀、顏色和大小特征進(jìn)行組合，發(fā)現(xiàn)基于三者的分組效應(yīng)與基于單一特征的分組效應(yīng)相比沒(méi)有顯著區(qū)別，即兩個(gè)及以上的表面特征的分組效應(yīng)是不具有可加性的。

以往研究已經(jīng)證實(shí)，多個(gè)表面特征的分組效應(yīng)不具有可加性，但Wang等［2］的研究則表明，基于表面特征的分組效應(yīng)和基于空間對(duì)稱(chēng)性的分組效應(yīng)之間存在可加性。研究以時(shí)空特征中的運(yùn)動(dòng)軌跡（是否空間對(duì)稱(chēng)）和表面特征中的顏色、形狀為變量，發(fā)現(xiàn)無(wú)論是顏色還是形狀特征，與運(yùn)動(dòng)軌跡結(jié)合產(chǎn)生的分組效應(yīng)均大于單個(gè)特征的分組效應(yīng)。這證明了基于空間對(duì)稱(chēng)性的分組效應(yīng)和基于表面特征相似性的分組效應(yīng)之間可加性的存在。

多個(gè)特征相加產(chǎn)生更大的分組效應(yīng)，表明了個(gè)體在前意識(shí)階段并非只能對(duì)注意特征進(jìn)行簡(jiǎn)單的直接加工，還選擇性地將注意資源分配到不同的注意對(duì)象上，并對(duì)不同注意對(duì)象進(jìn)行加工組合，以減少注意資源地消耗，提升認(rèn)知功能。在“分組形成階段”，觀察者利用物體表面特征進(jìn)行目標(biāo)標(biāo)記，形成與任務(wù)要求相一致的分組，然后在“分組保持階段”通過(guò)物體的時(shí)空特征維持對(duì)追蹤目標(biāo)的注意，這兩種自下而上的知覺(jué)組織過(guò)程在不同的加工階段相互合作，以提高追蹤表現(xiàn)。

3.2 分組效應(yīng)可加性的影響機(jī)制

對(duì)于不同表面特征分組效應(yīng)不可加性的出現(xiàn)，F(xiàn)eria［3］提出了兩個(gè)可能的原因。一個(gè)可能原因是視覺(jué)短時(shí)記憶（visual short-term-memory，VSTM）容量限制。當(dāng)觀察者需要追蹤多個(gè)目標(biāo)時(shí)，較高的追蹤負(fù)荷耗盡了視覺(jué)短時(shí)記憶資源，進(jìn)而缺乏足夠的資源來(lái)維持每個(gè)目標(biāo)的多個(gè)表面特征。另一個(gè)可能原因是，多目標(biāo)追蹤過(guò)程中目標(biāo)與分心物只進(jìn)行了粗略編碼，目標(biāo)的所有特征被當(dāng)作一個(gè)整體來(lái)知覺(jué)，即整體特征不同。此外，Erlikhman等［9］提出，視覺(jué)系統(tǒng)在追蹤過(guò)程中只使用其中最顯著的表面特征進(jìn)行分組也可能導(dǎo)致了這一現(xiàn)象。

對(duì)于空間對(duì)稱(chēng)性和表面特征具有可加性的結(jié)果，Wang等［2］也提出兩個(gè)可能原因。一個(gè)可能原因是空間對(duì)稱(chēng)特征和表面特征分別基于規(guī)則性和相似性這兩個(gè)不同的格式塔知覺(jué)組織原則。相似性原則主要用于區(qū)分目標(biāo)和分心物，單個(gè)特征差異已經(jīng)足以達(dá)到這個(gè)目的，因此不同表面特征的分組效應(yīng)不具有可加性。另一個(gè)可能原因是對(duì)稱(chēng)性屬于空間運(yùn)動(dòng)信息，主要與負(fù)責(zé)處理物體位置和空間關(guān)系的背側(cè)視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)（“where”通路）相關(guān)，而表面特征信息主要與負(fù)責(zé)處理物體形狀和身份信息的腹側(cè)視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)（“what”通路）相關(guān)，二者具有獨(dú)立的加工處理通道，彼此之間不存在競(jìng)爭(zhēng)性，因此兩者相加可以產(chǎn)生更大的分組效應(yīng)。

除了物體自身特征引起的知覺(jué)分組外，不同分組效應(yīng)是否存在可加性或許還受到個(gè)體自上而下的選擇性注意與注意抑制的調(diào)節(jié)。在基于表面特征的分組效應(yīng)中，個(gè)體在追蹤過(guò)程中只能選擇性注意其中最顯著的表面特征，而抑制其他無(wú)關(guān)的表面特征，因此不同表面特征不存在可加性；基于時(shí)空特征的分組效應(yīng)也同樣，個(gè)體只選擇性注意其中最顯著的時(shí)空特征而抑制無(wú)關(guān)的時(shí)空特征。但不同的時(shí)空特征和表面特征之間不會(huì)產(chǎn)生相互干擾，個(gè)體可以同時(shí)選擇性注意不同的表面特征和時(shí)空特征，產(chǎn)生表面特征分組和時(shí)空特征分組的可加性。

4 分組效應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制

經(jīng)典多目標(biāo)追蹤研究發(fā)現(xiàn)，個(gè)體在追蹤過(guò)程中大腦主要激活了包括頂內(nèi)溝（intraparietal sulcus，ⅠPS）、頂上（superior parietal lobule，SPL）和頂下小葉（inferior parietal lobule，ⅠPL）、額葉眼動(dòng)區(qū)（frontal eye fields，F(xiàn)EF）、額上溝（superior frontal sulcus，SFS），以及額中回（middle frontal gyrus，MFG）在內(nèi)的背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)［52-56］。

4.1 表面特征分組效應(yīng)相關(guān)腦區(qū)

以往研究表明，在基于表面特征的分組效應(yīng)主要激活腦區(qū)有雙側(cè)顳頂聯(lián)合區(qū)（temporal parietal junction，TPJ）、殼核（putamen）和額葉眼動(dòng)區(qū)（FEF）［39，57］。雙側(cè)顳頂聯(lián)合區(qū)主要與靜態(tài)特征區(qū)分任務(wù)有關(guān)［58］。右側(cè)顳頂聯(lián)合區(qū)（R aTPJ）主要與注意分配有關(guān)，屬于腹側(cè)視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)［40］。在顏色特征的多目標(biāo)分組任務(wù)中，目標(biāo)與分心物顏色相同時(shí)分心物會(huì)吸引注意資源，導(dǎo)致雙側(cè)顳頂聯(lián)合區(qū)的顯著激活［39，57］。此外，當(dāng)分心物與目標(biāo)具有相同的表面特征時(shí)，視覺(jué)系統(tǒng)也會(huì)消耗原本用于追蹤目標(biāo)的資源以對(duì)其進(jìn)行抑制［59-60］。因此，目標(biāo)和分心物特征的相似性會(huì)導(dǎo)致消耗更多的注意資源和空間工作記憶以建立追蹤目標(biāo)的時(shí)空連續(xù)性，出現(xiàn)與注意控制和工作記憶相關(guān)的腹側(cè)和背側(cè)前額皮層以及額下回（inferior frontal gyrus，ⅠFG）的正激活［57］。

殼核主要與識(shí)別和存儲(chǔ)相關(guān)信息，忽略和抑制無(wú)關(guān)信息相關(guān)［61-64］，Jiang等［62］的研究表明，殼核主要負(fù)責(zé)存儲(chǔ)特征關(guān)系信息，特征分類(lèi)和注意控制。在多目標(biāo)追蹤任務(wù)中，目標(biāo)與分心物顏色表面特征信息不一致時(shí)，觀察者可以通過(guò)顏色表面特征進(jìn)行分類(lèi)，出現(xiàn)殼核區(qū)域的顯著激活［39，57］，這表明殼核在區(qū)分目標(biāo)和非目標(biāo)上起著重要作用。Pylyshyn等［65］指出，與目標(biāo)特征不同的分心物會(huì)被預(yù)先過(guò)濾掉，而無(wú)需消耗注意資源進(jìn)行抑制。額葉眼動(dòng)區(qū)與基于特征的注意有關(guān)［66］。當(dāng)目標(biāo)和分心物的表面特征不一致，觀察者消耗較少的刺激驅(qū)動(dòng)和目標(biāo)導(dǎo)向的注意資源就能建立有關(guān)目標(biāo)的時(shí)空連續(xù)性的動(dòng)態(tài)信息，出現(xiàn)額葉眼動(dòng)區(qū)的顯著負(fù)激活［39，57］。

4.2 對(duì)稱(chēng)分組效應(yīng)的相關(guān)腦區(qū)

基于空間對(duì)稱(chēng)特征的分組效應(yīng)主要涉及的腦區(qū)為外側(cè)枕葉復(fù)合體（lateral occipital complex，LOC）。以往研究表明，LOC主要與將元素組合成物體有關(guān)，包括虛擬輪廓等實(shí)際上不存在的形式［67-69］。Ferber［70］的研究表明，基于運(yùn)動(dòng)的分組信息會(huì)引起區(qū)域LOC的激活，并且激活在運(yùn)動(dòng)結(jié)束后仍然持續(xù)，使得觀察者能夠維持對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的視覺(jué)感知。在基于空間對(duì)稱(chēng)的分組效應(yīng)中，對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)基于其運(yùn)動(dòng)信息組合為單個(gè)注意單元，被知覺(jué)為一個(gè)整體，引起后顳下回（posterior inferior temporal gyrus，pⅠT）的顯著激活［39］。后顳下回為L(zhǎng)OC的一部分，主要與物體識(shí)別和形式表征相關(guān)聯(lián)［71-72］，屬于高級(jí)腹側(cè)視覺(jué)通路，在模式識(shí)別中扮演者重要角色［73］。同時(shí)，由于對(duì)稱(chēng)運(yùn)動(dòng)的目標(biāo)組成的視覺(jué)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景相比于隨機(jī)目標(biāo)組成的場(chǎng)景更加簡(jiǎn)單和規(guī)則，其編碼和存儲(chǔ)消耗的認(rèn)知資源也更少，對(duì)稱(chēng)分組還出現(xiàn)了與復(fù)雜視覺(jué)圖像編碼有關(guān)的右側(cè)舌回（right lingual gyrus）［74］和與視覺(jué)空間工作記憶有關(guān)的右側(cè)楔葉（right cuneus）［75］的顯著負(fù)激活［39］。

4.3 分組效應(yīng)可加性的神經(jīng)機(jī)制

基于特征和空間運(yùn)動(dòng)信息的分組效應(yīng)可以進(jìn)一步提升追蹤任務(wù)表現(xiàn)，提高知覺(jué)加工和注意的功能，早期研究者猜測(cè)可能會(huì)與腹側(cè)通路和背側(cè)通路處理不同信息相關(guān)。認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的經(jīng)典“兩種視覺(jué)通路”理論認(rèn)為，從枕葉的初級(jí)視覺(jué)皮層（V1）延伸到頂葉的背側(cè)視覺(jué)通路主要負(fù)責(zé)處理有關(guān)物體位置和空間關(guān)系的信息，而從初級(jí)視覺(jué)皮層經(jīng)枕顳葉一直延伸到顳葉前端的腹側(cè)通路則主要負(fù)責(zé)處理有關(guān)物體形狀和身份的信息［76］。但多目標(biāo)追蹤任務(wù)本身就是包含運(yùn)動(dòng)信息的加工，所以關(guān)于多目標(biāo)追蹤中分組效應(yīng)可加性的神經(jīng)機(jī)制仍然需要進(jìn)一步實(shí)證的研究。

Wang等［39］的研究從神經(jīng)機(jī)制層面進(jìn)一步揭示了表面特征分組效應(yīng)和時(shí)空對(duì)稱(chēng)特征分組效應(yīng)之間可加性的機(jī)制，發(fā)現(xiàn)分組效應(yīng)之間是否存在可加性與其各自激活腦有關(guān)。Wang等的研究中發(fā)現(xiàn)，基于顏色特征的分組出現(xiàn)了雙側(cè)殼核區(qū)域的顯著正激活，腹側(cè)視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)中顳頂聯(lián)合和背側(cè)視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)中的額葉眼動(dòng)區(qū)的顯著負(fù)激活，基于形狀特征的分組出現(xiàn)的激活與顏色特征分組的激活類(lèi)似，基于空間對(duì)稱(chēng)特征的分組主要激活了右外側(cè)枕葉皮層（lateral occipital cortex，LO）。在對(duì)稱(chēng)-顏色分組中，既出現(xiàn)了與原本顏色特征分組相關(guān)的雙側(cè)殼核區(qū)域和顳頂聯(lián)合區(qū)的激活，又出現(xiàn)了與原本對(duì)稱(chēng)分組相關(guān)的外側(cè)枕葉皮層的激活。而在顏色-形狀分組則與單獨(dú)的顏色或形狀特征分組中出現(xiàn)的激活腦區(qū)沒(méi)有顯著差異。上述研究表明，不同分組效應(yīng)涉及的腦區(qū)激活機(jī)制可能是是否存在分組效應(yīng)可加性的關(guān)鍵，當(dāng)多個(gè)特征分別激活不同的腦區(qū)時(shí)，可以通過(guò)不同腦區(qū)之間的相互合作進(jìn)一步提高追蹤表現(xiàn)，產(chǎn)生可加性。

5 總結(jié)

近年除了從有關(guān)物體自身特征引起的分組效應(yīng)角度進(jìn)行研究外，還從觀察者角度進(jìn)行了研究，如個(gè)體自身運(yùn)動(dòng)［77］、觀察視角［78］對(duì)多目標(biāo)追蹤任務(wù)的影響、不同認(rèn)知發(fā)展階段觀察者［79］或自閉癥譜系障礙兒童［80］受分組效應(yīng)的影響等。尤其不同發(fā)展階段的相關(guān)研究，研究發(fā)現(xiàn)年齡顯著影響個(gè)體的追蹤能力，但并不影響個(gè)體的分組敏感性，揭示了個(gè)體知覺(jué)分組的發(fā)展成熟軌跡［79］。這些研究為了解多目標(biāo)追蹤任務(wù)中分組效應(yīng)的作用機(jī)制提供了更為豐富的視角。

本文從目標(biāo)追蹤任務(wù)中的分組效應(yīng)出發(fā)，圍繞動(dòng)態(tài)視覺(jué)追蹤任務(wù)的知覺(jué)組織原則與規(guī)律問(wèn)題，分別分析了不同類(lèi)型的分組效應(yīng)，分組效應(yīng)的自動(dòng)化，以及分組效應(yīng)中的可加性問(wèn)題。尤其是有關(guān)分組效應(yīng)是否存在可加性的研究，揭示了個(gè)體如何根據(jù)不同的視覺(jué)線索組織知覺(jué)表征，對(duì)深入了解不同知覺(jué)組織原則之間的競(jìng)爭(zhēng)與合作具有重要意義。在分組效應(yīng)可加性的相關(guān)研究中，證實(shí)了不同表面特征的分組效應(yīng)不具有可加性，表面特征分組效應(yīng)和對(duì)稱(chēng)分組效應(yīng)存在可加性［2-3，9］。對(duì)于不同表面特征分組效應(yīng)不可加的原因，F(xiàn)eria［3］和Wang等［2］各自提出了兩個(gè)可能原因，之后的腦成像研究則從神經(jīng)機(jī)制層面進(jìn)一步揭示了分組效應(yīng)可加性的機(jī)制。不具有可加性的多個(gè)表面特征屬于相同的知覺(jué)組織原則（相似性原則），各自激活的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域也相互重疊；而具有可加性的表面特征和時(shí)空特征分別屬于不同的知覺(jué)組織原則（相似性原則和時(shí)空關(guān)系原則），且各自激活了不同的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。這些研究有助于進(jìn)一步探索腹側(cè)、背側(cè)視覺(jué)網(wǎng)絡(luò)各自的功能及其相互協(xié)作關(guān)系。除此之外，對(duì)多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的個(gè)體持續(xù)性注意處理與控制能力的研究，有助于了解現(xiàn)實(shí)世界中各項(xiàng)需要持續(xù)性注意能力的專(zhuān)業(yè)技能活動(dòng)的心理過(guò)程，如體育運(yùn)動(dòng)、汽車(chē)駕駛、空中交通管制等，并針對(duì)性地提出訓(xùn)練和提高建議。

6 展望

以往研究在行為研究的基礎(chǔ)上，采用神經(jīng)影像學(xué)研究對(duì)不同分組效應(yīng)及分組效應(yīng)可加性的神經(jīng)基礎(chǔ)進(jìn)行了探索，發(fā)現(xiàn)了基于表面特征分組與時(shí)空特征分組的不同腦區(qū)和腦網(wǎng)絡(luò)，這為不同類(lèi)型分組效應(yīng)的劃分提供了神經(jīng)層面的支持證據(jù)，也進(jìn)一步揭示了不同分組效應(yīng)產(chǎn)生的神經(jīng)機(jī)制。但有關(guān)多目標(biāo)追蹤任務(wù)中的分組效應(yīng)可加性的研究仍然存在有待進(jìn)一步解決的問(wèn)題，如不同分組效應(yīng)各自獨(dú)特的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是否是產(chǎn)生可加性的決定因素，具有不同神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的知覺(jué)分組是否一定具有獨(dú)特的降低注意資源消耗的方式才會(huì)具有可加性，能否通過(guò)神經(jīng)機(jī)制來(lái)區(qū)分不同類(lèi)型的分組效應(yīng)，等等。因此，未來(lái)研究可以從以下幾個(gè)方面入手，通過(guò)對(duì)具體分組效應(yīng)及其組合的神經(jīng)機(jī)制研究為上述推測(cè)提供實(shí)證支持。

第一，注意追蹤中是否能進(jìn)一步增加基于不同特征的分組效應(yīng)，來(lái)降低注意資源的消耗，提高追蹤績(jī)效。以往研究中有關(guān)分組效應(yīng)可加性的研究主要從表面特征和時(shí)空特征入手，而很少涉及基于物體的分組效應(yīng)可加性的研究，有關(guān)基于物體的分組效應(yīng)與表面特征和時(shí)空特征分組效應(yīng)三者的可加性研究也仍然缺乏。因此今后研究可以從基于物體的分組效應(yīng)入手，探討諸如插補(bǔ)輪廓、連接等基于物體的分組效應(yīng)與顏色、形狀等表面特征分組效應(yīng)，或與空間對(duì)稱(chēng)、運(yùn)動(dòng)軌跡等時(shí)空特征分組效應(yīng)之間的可加性及其機(jī)制。對(duì)多種分組效應(yīng)組合疊加的嘗試，是了解不同分組效應(yīng)可加性與不可加性的認(rèn)知機(jī)制的必要基礎(chǔ)。

第二，注意追蹤中的各類(lèi)分組效應(yīng)是否都具有獨(dú)特的認(rèn)知和神經(jīng)機(jī)制。以往研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了基于表面特征和時(shí)空對(duì)稱(chēng)特征分組效應(yīng)的各自相關(guān)腦區(qū)［39］，但基于物體的分組效應(yīng)多為行為研究，影像學(xué)研究仍舊缺乏，至今仍不清楚哪些腦區(qū)與基于物體的分組效應(yīng)有關(guān)。今后研究可以進(jìn)一步深入探究基于物體分組效應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制，這有助于更好了解基于物體的分組效應(yīng)，拓寬對(duì)分組效應(yīng)分類(lèi)的認(rèn)知。

第三，基于不同特征的分組效應(yīng)的分類(lèi)仍然有諸多不清晰的問(wèn)題待解決，未來(lái)研究應(yīng)該提供更多實(shí)證研究證據(jù)，從而為分組效應(yīng)可加性研究提供基礎(chǔ)。以往研究中表面特征和時(shí)空特征的分組效應(yīng)的定義較為清晰，但基于物體的分組效應(yīng)則存在一定爭(zhēng)議。靜態(tài)選擇性注意任務(wù)研究結(jié)果顯示，存在基于物體，而非空間信息或表面特征的選擇性注意［81-82］。但在動(dòng)態(tài)視覺(jué)追蹤任務(wù)中，如Scholl等［33］的研究中，目標(biāo)與非目標(biāo)的分組方式不僅是基于知覺(jué)格式塔原則的融合與遮擋，在目標(biāo)與非目標(biāo)不斷融合的過(guò)程中，其時(shí)空連續(xù)性也受到損害，因此該研究是否完全屬于基于物體的分組效應(yīng)也有待商榷。此外，影像學(xué)研究表明，不同表面特征分組效應(yīng)（顏色、形狀等）的激活腦區(qū)重疊，證實(shí)了其分類(lèi)的存在。但基于時(shí)空特征和基于物體的分組效應(yīng)卻缺乏同樣的證據(jù)證明同一分類(lèi)下不同特征是否激活相同的腦區(qū)。因此，今后可以嘗試進(jìn)行更多基于物體以及基于時(shí)空特征的分組效應(yīng)的神經(jīng)層面研究，這是探究能否通過(guò)神經(jīng)機(jī)制區(qū)分不同分組效應(yīng)的關(guān)鍵所在。