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浙江大学硕士学位论文 工作记忆负荷对注意捕获的影响 工作记忆负荷对注意捕获的影响 摘要 注意捕获研究对于揭示两种控制过程自上而下的加工与自下而上的加 工之间的关系具有重要的意义。传统注意捕获研究常利用额外奇异刺激范式，更 强调刺激相对显著性特征对注意捕获的影响，认为注意捕获是一个纯粹的刺激驱 动的加工过程，而对于自上而下的认知控制作用却少有研究。许多行为和脑电实 验表明，在选择性注意任务中，工作记忆具有以目标为导向的认知控制作用，它 能保持目标加工的优先权，能积极主动地抑制无关刺激的干扰。本研究目的在于： 通过检验不同工作记忆负荷对注意捕获的影响，探讨自上而下的认知控制作用和 刺激显著性在注意捕获中的作用及其关系。 本研究共包括三个实验：实验一比较了单、双任务条件对颜色干扰子注意捕 获的影响；实验二探讨了不同工作记忆负荷对颜色干扰子注意捕获的影响；实验 三则考察了不同工作记忆负荷对形状干扰子注意捕获的影响。 本研究获得以下结果：( 1 ) 工作记忆不仅在选择性注意任务中具有认知控制 作用，而且这种作用能扩展到注意捕获现象中。( 2 ) 注意捕获不是纯粹的刺激驱 动的加工过程，而受到自上而下的认知控制调节作用。具体表现为，随着工作记 忆负荷水平的增加，无关干扰子产生的注意捕获的程度增大。( 3 ) 无关干扰刺激 能否捕获注意主要取决于自上而下的认知控制作用和刺激显著性在注意捕获中 的相对贡献。 因此，工作记忆对注意捕获具有认知控制作用，无关干扰刺激能否捕获注意 主要取决于自上而下的认知控制作用和刺激显著性在注意捕获中的相对贡献。 关键词：注意捕获，额外奇异刺激范式，认知控制，工作记忆，刺激显著性 浙江大学硕士学位论文 工作记忆负荷对注意捕获的影响 t h ee f f e c to f w o r k i n gm e m o r yl o a do n a t t e n t i o n a lc a p t u r e a b s t r a c t a t t e n t i o n a lc a p t u r ei so fg r e a ti m p o r t a n c ei nr e v e a l i n gt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e n t w ok i n d so fa t t e n t i o n a lc o n t r o l ：b o t t o m - u dp r o c e s sa n dt o p - d o w np r o c e s s i nt h e t r a d i t i o n a la t t e n t i o n a lc a p t u r er e s e a r c h e s ，m o s to ft h er e s e a r c h e r su s e da d d i t i o n a l s i n g l e t o np a r a d i g m ，p a i dm o r ee m p h a s i so nt h er o l eo fs t i m u l u ss a l i e n c yi na t t e n t i o n a l c a p t u r e ，a n da t t e n t i o n a lc a p t u r ew a sp u r e l ys t i m u l u sd r i v e np r o c e s s ，w h i l et h e r ew e r e f e wr e s e a r c h e sa b o u tt h et o p d o w nc o g n i t i v ec o n t r o li na t t e n t i o n a lc a p t u r e b e h a v i o u r a la n dn e u r o i m a g i n gs t u d i e ss h o w e dt b a t w o r k i n gm e m o r yp r o v i d e d g o a l d i r e c t e dc o n t r o lo fv i s u a ls e l e c t i v ea t t e n t i o n 1 1 l ec o g n i t i v ec o n t r o lf u n c t i o no f w o r k i n gm e m o r ys e l v e st om a i n t a i nc u r r e n tp r i o r i t i e sb e t w e e nt a r g e t sa n dd i s t r a c t o r s a n dd e c r e a s e sd i s t r a c t i o nb yg o a l i r r e l e v a n td i s t r a c t o r si ns e l e c t i v ea t t e n t i o n t h e s t u d ye x p l o r e dt h ee f f e c to fw o r k i n gm e m o r yl o a do na t t e n t i o n a lc a p t u r e ，i no r d e rt o p r o b ei n t ot h ee f f e c to ft o p d o w nc o g n i t i v ec o n t r o la n dt h ee f f e c to ft h es t i m u l u s s a l i e n c yo na t t e n t i o n a lc a p t u r e t h r e ee x p e r i m e n t sw e r ei n c l u d e d t h ee f f e c t so fs i n g l e t a s ka n dd u a l - t a s ko n a t t e n t i o n a lc a p t u r eo fc o l o rd i s t r a c t o r sw e r ec o m p a r e di ne x p e r i m e n t0 n e w h i l e d i f f e r e n tw o r k i n gm e m o r yl o a do na t t e n t i o n a lc a d t o r eo fc o l o rd i s t r a c t o r sw e r e e x a m e di ne x p e r i m e n tt w 0 a n dd i f f e r e n tw o r k i n gm e m o r yl o a do na t t e n t i o n a l c a p t u r eo ff o r md i s t r a c t o r sw e r ee x p l o r e di ne x p e r i m e n tt l l r e e s o m em a j o rr e s u l t sw e r eo b t a i n e d f i r s t l y , t h ec o g n i t i v ec o n t r o lf u n c t i o no f w o r k i n gm e m o r yn o to n l ya f f e c t e di ns e l e c t i v ea t t e n t i o nb u ta l s oi na t t e n t i o n a lc a p t u r e s e c o n d l y , a t t e n t i o n a lc a p t u r ew a sn o tp u r e l ys t i m u l u s d r i v e nb u tw a ss u b j e e tt o t o p d o w nc o n t r 0 1 t h u s ，i tw a sc o n c l u d e dt h a tt h eh i g h e rw o r k i n gm e m o r yl o a d ，t h e m o r et h ee f f e c t so fa t t e n t i o n a lc a p t u r ep r o d u c e db yt h ei r r e l e v a n ts i n g l e t o n t h i r d l y , w h e t h e ra ni r r e l e v a n ts t i m u l u sc o u l dc a p t u r ea t t e n t i o no rn o t , d e p e n d e do nt h ew e i g h t b e t w e e nt h ee 圩e c to fs t i m u l u ss a l i e n c ya n dt h ee f f e c to ft o p d o w nc o g n i t i v ec o n t r o l o na t t e n t i o n a lc a p t u r e i nc o n c l u s i o n , w o r k i n gm e m o r yh a dt h ee f f e c to fc o g n i t i v ec o n t r o lo na t t e n t i o n a l c a p t u r ea n dw h e t h e ra ni r r e l e v a n ts t i m u l u sc o u l dc a p t u r ea t t e n t i o no rn o t ，d e p e n d e d o nt h ew e i g h tb e t w e e nt h ee f f e c to fs t i m u l u ss a l i e n c ya n dt h ee f f e c to ft o p d o w n c o g n i t i v ec o n t r o lo na t t e n t i o n a lc a p t u r e k e y w o r d s ：a t t e n t i o n a lc a p t u r e ，a d d i t i o n a ls i n g l e t o np a r a d i g m ，c o g n i t i v ec o n t r o l ， w o r k i n gm e m o r y ，s t i m u l u ss a l i e n c y l l 浙江大学硕士学位论文 工作记忆负荷对注意捕获的影响 第一部分：引言 在日常生活中，我们的视觉系统每时每刻都要接受大量的信息输入，但由于 视觉系统加工能力的有限性，因此同一时刻输入人眼的大量信息中只有部分信息 可被选择，得以进一步加工。一般来说，注意选择信息受两个方面因素的影响： 一是我们当前的任务目标，主要是自上而下的目标驱动加工过程，它强调期望和 有关目标刺激的假设对个体选择信息的影响；二是外界的信息特征，主要是自下 而上刺激驱动的过程，它强调刺激特征对个体信息加工的影响【圳。 某些具有显著性特征的刺激( 如在形状、明度或颜色等特征维度上不同于其 它客体) 不受当前任务的制约而自动获得注意的现象叫注意捕获( a t t e n t i o n a l c a p t u r e ) 5 - 7 1 。注意捕获普遍存在于人们生活之中。例如，当观察一个场景时， 那些与任务目标相关的令人感兴趣的区域常能吸引注意。然而，场景中一些与当 前任务目标无关的奇异、独特或瞬时变化的刺激也往往可把注意从当前任务目标 吸引过来。 在过去的3 0 年中，有关注意捕获的研究主要涉及到是否存在纯粹的刺激驱 动的注意捕获、自上而下的控制作用是否对注意捕获具有调节作用等问题【8 - 1 ”。 注意捕获的研究一方面可以揭示刺激显著性对注意加工的影响效应，另一方面也 提供了探讨自上而下和自下而上两种注意控制机制交互作用的途径【1 2 1 。迄今为 止，对上述问题的研究已形成了一系列典型的研究范式，并积累了丰富的研究成 果。 1 注意捕获的研究范式及其相关研究回顾 注意捕获的研究范式有多种变化，但大体可归纳为以下几种范式。 1 1 额外奇异刺激范式( a d d i t i o n a ls i n g l e t o n ) 及其相关研究 t h e e u w e s 和y a n t i s 等人使用额外奇异刺激范式，通过一系列经典实验，提 出注意捕获是一个完全自下而上的刺激驱动加工过程的假设1 6 , 1 3 - 1 7 】。该假设基于 以下事实：在某些情景下，即使知道某个特征与当前任务无关，刺激驱动的外源 性注意仍会不由自主地将被试转移到该特征上。实际上，这一假设通常是注意捕 获的操作定义，即即使刺激与任务目标无关，但它仍然影响被试的操作绩效 n , 1 5 , 1 6 1 。 w o l f e 根据对物体特征和物体本身的区分提出了视觉搜索的“引导搜索模型” ( g u i d e ds e a r c ht h e o r y ) i l s l ，即：当知觉对象具有一个不被视野中其它刺激所共 享的独特特征时，由于刺激对比的作用该对象可获得最高的显著性。例如，在客 体的许多绿色属性背景上突显出一个红色属性，就能获得很高的刺激显著性。但 是，红色属性的唯一性还不够充分，如果背景上包括多种颜色属性，则红色属性 在主观上将不会具有显著性。因此，显著性具有两个条件：是刺激与其紧邻的 项目在某个维度上不同；二是在这一维度上，周围的其它项目相一致( d u n c a n & h u m p r e y s ，1 9 8 9 ) 1 9 1 。t h e e u w e s 等将这类具有显著性特征的刺激称为特征独子 ( f e a t h e rs i n g l e t o n ) 【6 ，2 0 l 。 p a s h l e r ( 1 9 8 8 ) 认为在视觉搜索中特征独子能独立于任务目标的要求自动地 捕获注意f 2 1 】。他在实验中要求被试在倾斜线段中寻找圆形靶子，或者反之。被 试事先不知道靶子是倾斜线段中的圆还是圆中的倾斜线段。被试的任务是报告形 状特征独子的位置。在呈现的项目中，有两个是红色的( 颜色独子) ，其余的呈 绿色。告诉被试颜色独子与搜索的靶子完全无关，且永远不会成为靶子，要求其 忽略。但结果发现，对形状独子的定位正确率随无关颜色独子的出现而降低。作 者据此推断，被试在搜索形状独子时难以忽略颜色独子，颜色独子捕获了注意。 t h e e u w e s ( 1 9 9 2 ) 让被试从事一项视觉搜索任务，要求搜索某个特征维度上 的独特刺激【1 4 1 。例如，在刺激画面中搜索一个形状独特刺激( 在许多方形中找 一个圆) ，但在一半试验中可能出现一个与任务无关的颜色特征独子( 某个方形 是红色，其它均为黄色) 。一系列实验结果显示，颜色特征独子出现条件下的目 标反应时显著慢于未出现颜色特征独子的条件。作者据此推断，尽管颜色独子与 目标任务无关，但被试不能忽略无关的颜色特征独子，也就是说颜色特征独子捕 获了注意。t h e e u w e s ( 1 9 9 4 ) 和f o l k ( 1 9 9 2 ) 等人也都得到了类似的结果【8 , 1 6 。 t h e e u w e s 等( 1 9 9 8 ，2 0 0 4 ) 认为，一个刺激是否能够引起注意捕获往往依 赖其相对于其他刺激的显著性程度，显著性越高，捕获注意的可能性就越大【6 , 1 7 1 。 即使与任务无关，具有高显著性的特征独子仍能通过自下而上的j n - r 方式捕获注 2 意。近年来，t h e e u w e s 和i - i i e k e y 等( 2 0 0 4 ) 结合行为实验和脑电、眼动等技术开 展研究，发现了进一步支持上述观点的证据【2 2 2 3 1 。 1 2 线索化范式( c u i n gp a r a d i g m ) 及其相关研究 f o l k 等( 1 9 9 2 ，1 9 9 8 ) 采用线索化范式来探讨注意捕获的问题。在线索化范 式中，让被试在进行一项视觉搜索任务前先观察某个空间线索，被试事先知道这 个线索并不能提示目标刺激将出现的位置阳l 。若线索恰好出现在靶子呈现的位 置上( 有效线索) ，则目标反应时可能减少；反之，若出现在干扰项位置上( 无 效线索) ，则反应时可能将增加。通过观察线索与目标位置是否一致对目标的反 应时的影响，可推断线索是否捕获了注意。f o l k 等的研究支持注意捕获不完全是 一个自下而上的加工过程，而受自上而下的调节作用的观点。 f o l k 和r e m i n g t o n ( 1 9 9 2 ) 进行了一系列的实验，对自下而上的刺激驱动的 注意捕获提出了质疑1 8 】。在他们的实验中，存在两种类型的目标刺激( 颜色独特 刺激和突现刺激) ，它们与两种类型的线索( 颜色线索和突现线索) 交叉搭配。 结果表明，当被试搜索突现目标刺激时，只有突现的线索才能捕获注意，颜色的 独特刺激线索不起作用；当被试搜索颜色独特刺激目标时，只有颜色独特刺激线 索才能捕获注意，突现线索没有作用。 f o l k 等人提出了一个假设：被试通过“注意控制设置”( a t t e n t i o n a lc o n t r o l s e t t i n g ) 来决定什么刺激特征控制注意的分配。当被试对某个特征或特征集 ( f e a t u r eo rf e a t u r es e t ) 采用主动的准备状态时，与此特征相一致的前线索刺激 将趋于吸引注意，与此特征不一致的前线索刺激则不会吸引注意i 们。因此，只 有当线索特征与被试当前的注意设置( a t t e n t i o ns e t t i n g ) 相一致时，才能捕获注 意。例如，当被试搜索一个动态刺激( 例如一个运动的靶子) 时，只有动态前线 索才能捕获注意；如果注意定势是搜索静态刺激，那么只有静态前线索才能捕获 注意。另外，当被试的任务是搜索某个特征维度上的特定值( 比如绿色) 时，只 有相同值的前线索( 绿色而不是红色) 才能捕获注意。 在理解注意捕获机制的问题上，f 0 l k 等( 1 9 9 8 ) 给出了一个对主动的注意策 略和自动的注意捕获的相互影响的框架【9 j 。f o l k 和r e m i n g t o n ( 1 9 9 2 ，1 9 9 8 ) 提 出了注意的条件捕获( c o n t i n g e n tc a p t u r e ) 理论：注意捕获是有条件的，某一特 征能否捕获注意由该特征与自上而下的注意设置( a t t e n t i o ns e t t i n g ) 间的匹配关 3 系决定。只有当两者相匹配时才能捕获注意【8 9 】。 1 3 无关特征搜索范式( i r r e l e v a n tf e a t u r es e a r c h ) 及其相关研究 无关特征搜索范式类似于额外奇异刺激范式，与后者的重要区别在于搜索画 面中的无关特征有可能成为搜索的靶子。无关特征搜索范式推断刺激能否捕获注 意主要从与画面中干扰项数目有关的反应速度斜率的变化进行推断，而不只是简 单地依据反应时的减少。在每次试验中，搜索画面上都有一个特征独子，事先告 诉被试，画面上的任何项目( 包括靶子) 成为特征独子的概率均为1 n ( n 为搜 索项目数) 。结果表明：如果特征独子作为干扰项，则搜索反应时间随着项目数 的增多而增加，即注意以序列的方式逐一对项目进行搜索加工；相反，当特征独 子作为靶子时，反应时间不受项目数的影响，无论项目数多少都能最先将特征独 子探测出来，这种情况下，可认为特征独子捕获了注意。 y a n t i s 等人使用无关特征搜索范式进行研究，结果支持t h e e u w e s 的观点， 认为注意捕获是一个刺激驱动的加工过程1 4 , 2 4 1 。他们的实验是这样进行的：先 呈现若干个“8 ”字形的占字符掩蔽刺激，接着“8 ”字形的某些线条被移去而变 成不同的字母，同时，在先前某个空白的位置呈现一个新的刺激( a b r u p t o n s e t ， 突现刺激) ，这个刺激在1 n ( n 为搜索项目数) 的概率下会成为靶子。结果发现， 当靶子是非突现刺激( n o o n s e t ) 时，不能自动捕获被试的注意；而当靶子是突 现刺激时，能自动地捕获注意。y a n t i s 等( 1 9 8 8 ) 解释认为突现刺激能捕获注意 的原因在于：突现产生了一个明度上突然的增加，正是这个短暂的信号引起了注 意。但后来y a n t i s 和h i l l s t r o m ( 1 9 9 4 ) 也利用无关特征搜索范式做了相类似 的实验，结果发现明度上的增加并不足以产生注意捕获【2 5 1 。例如，突然改变持 续呈现的字母的明度，这并不能捕获注意，而一个突现的新客体，虽然并不引起 太大的明度改变，它仍可捕获注意。后来他们提出了其他的解释：突现产生了新 客体，而视觉系统对新客体的出现很敏感，于是新的客体能自动捕获被试的注意 【2 5 】。 2 注意研究范式及其相关研究存在的问题 当前对注意捕获的加工机制一直存在两种争论。一是以t h e e u w e s ，y a n t i s 和m o o r s 等人为代表，强调刺激相对显著性特征对注意捕获存在影响，认为注 4 意捕获完全独立于当前任务目标的要求，纯粹是一个自下而上的刺激驱动加工过 程f 体1 5 ，2 6 。二是以f o l k 和r e m i n g t o n 等人为代表，强调任务目标所产生的影响， 认为注意捕获受到自上而下的控制调节作用，只有与当前任务目标特征相匹配的 刺激才能捕获注意【8 一。之所以对注意捕获的加工机制得出不一致的结论，重要 的原因可能是不同的研究者在各自的实验中采取了不同的范式。主张刺激驱动注 意捕获的研究者大多采用额外奇异刺激搜索范式和无关特征搜索范式，而主张自 上而下控制作用的研究者则大都采用线索化范式。 总体上讲，以往的注意捕获的研究范式存在以下几个问题。 2 1 搜索策略的差异 以上三种实验范式研究结果表明，突现刺激能自动捕获注意，但颜色、形状 和朝向等其他显著性特征在不同的范式中的作用是不同的。在额外奇异刺激范式 下，颜色特征独子增加了搜索时间，表明颜色特征独子捕获了注意；在线索化范 式下，仅仅当颜色线索与目标特征相一致时才能捕获注意；而在无关特征搜索范 式下，当颜色特征独子恰好是靶子时，搜索速度并未加快，颜色特征独子并没有 捕获注意。基于以上差异，可以推测被试在不同的实验范式中可能采取了不同的 搜索策略，而这是导致实验结果出现差异的原因【2 7 , 2 8 。b a c o n 和e g e t h ( 1 9 9 4 ) 以及e g e t h 和l a m y ( 2 0 0 3 ) 修改了t h e e u w e s ( 1 9 9 2 ) 的额外奇异刺激范式1 2 9 删， 发现当靶子不是一个特征独子而是一个特征维度上的某个特定值( 如在方形和菱 形中搜索一个圆) 时，一个额外的无关特征独子就不能捕获注意。因此，他们提 出被试可能采取了两种不同的搜索策略：第一，特征独子搜索策略( s i n g j e t o n d e t e c t i o n ) 。在典型的额外特征独子范式中，当被试搜索的靶子是一个特征独子， 而另外的一个特征独子项目却捕获了注意。这可能与被试采取的注意定势有关。 所以尽管被试主动搜索一个特征独子( 比如颜色特征独子) ，而任何别的维度上 的特征独子( 形状特征独子) 也会吸引注意。这种情况下被试采取的是一种特征 独子搜索策略。这也表明，注意不是自动地被吸引到特征独子上，而只有当被试 注意定势在特征独子的搜索时，特征独子才会自动捕获注意。这也反映了刺激驱 动的注意捕获受到自上而下的控制调节。第二，特征搜索策略( f e a t u r es e a r c h ) 。 当被试搜索目标不是特征独子时，被试只会注意刺激的具体特征( 比如红色或绿 色等) ，所以只有与注意任务具体特征值相匹配的刺激特征才能捕获注意。在这 5 种假设的框架下，自下而上刺激驱动的注意捕获仍受自上而下的控制调节作用。 这支持f o l k 等提出的注意的条件捕获理论，说明注意捕获依赖于被试的注意设 置( a t t e n t i o ns e t t i n g ) 1 8 , 9 。 2 2 注意捕获评价标准的差异 ： 采用额外奇异刺激搜索范式和无关特征搜索范式的研究者认为注意捕获是 一种刺激驱动的n - r 过程，而采用线索化范式的研究者则认为注意捕获不是纯粹 的刺激驱动的加工过程，而受到自上而下的控制调节作用。对注意捕获h n t 机制 之所以出现差异，可能与在不同的实验范式下注意捕获的评价标准不一致有关。 在强调注意捕获是自下而上的加工过程的范式中，大多对于扰子出现与不出现的 条件进行比较，根据被试对目标刺激的反应时差异来评价干扰子是否捕获了注 意；而在支持注意捕获受到自上而下的调节作用的范式中，大多对有效线索与无 效线索条件进行比较，根据被试对目标刺激反应时的差异来判断线索是否捕获了 注意。两者采取的评价标准不一致，得出的结果也可能不一致。 2 3 仅对刺激显著性进行调整 ： 以往的研究范式只对自下而上的刺激显著性进行调整，并比较目标与干扰子 刺激的显著性水平的差异，即单纯地讨论刺激的显著性水平对注意捕获的影响， 而对自上而下的认知控制作用没有追加任何的控制。这样，未能对自上而下和自 下而上两大注意控制机制在注意捕获中的交互作用展开探讨。众多研究表明，工 作记忆在选择性注意中具有认知控制作用( 1 0 n e ，2 0 0 3 ；l a v i e ，1 9 9 5 ，2 0 0 4 ； f o c k e r t ，2 0 0 1 ) 3 1 - 3 4 。例如，f o c k e r t 等( 2 0 0 1 ) 和l a i v e 等( 2 0 0 4 ) 发现，工 作记忆能维持目标刺激与无关刺激之间的差别，即保持目标刺激n - r 的优先权， 便于区分相关刺激和无关刺激，进而有利于抑制对无关刺激的反应【3 1 , 3 2 】。 3 工作记忆在选择性注意中的认知控制作用研究回顾 研究显示，如果本次试验的干扰刺激作为下一次试验的目标刺激，则下次反 应的时间和错误率就会增加。一般称这种现象为负启动效应( n e g a t i v e p r i m i n g ) 。 用当前刺激中的一个干扰项作为后一个刺激的目标来研究前一任务对后一任务 的抑制作用，这种研究范式称为负启动研究范式。e n g l e 和c o n w a y ( 1 9 9 4 ，1 9 9 5 ) 采用负启动研究范式进行探讨，发现工作记忆容量小的个体，其选择性注意的抑 6 制效率也较低 3 5 嗣。c o n w a y 等人进一步发现，不管以单词还是以抽象几何图形 为材料，当给个体增加工作记忆负荷时，即使工作记忆容量大的个体，其负启动 量( 表征对干扰刺激的抑制能力) 也较d d 3 7 1 。c o n w a y ( 2 0 0 1 ) 还发现，6 5 的 工作记忆容量较小者的非追随耳能辨别出自己的名字( 显示出鸡尾酒效应) ，而 仅有2 0 的工作记忆容量较大者能辨别出自己的名字，即工作记忆容量较大者能 较好地注意追随耳。k a n e 和e n g l e ( 2 0 0 3 ) 采用s t r o o p 效应研究范式，发现 工作记忆容量小的被试更容易受到单词颜色的干扰，进一步显示工作记忆容量较 大者更易抑制无关刺激的干扰1 3 3 。r o s e n 和e n g l e ( 1 9 9 8 ) 采用成对联想任务， 也发现个体的工作记忆容量与其抑制干扰能力有关【3 9 】。然而，这些研究属于工 作记忆与选择性注意的相关性研究，并不能直接说明工作记忆与选择性注意是否 存在的因果关系。 f o c k e r t 等( 2 0 0 1 ) 在s c i e n c e 发表论文，提供了支持工作记忆在选择性注意 中具有认知控制作用的行为和脑功能成像实验证据【3 1 1 。他在实验中使用了类似 于s t r o o p 的范式，设置了工作记忆和视觉选择性注意两类任务。具体方案为： 首先呈现一固定顺序数字序列( o ，1 ，2 ，3 ，4 ) 或一随机数字序列( 0 ，3 ，1 ， 2 ，4 ) ，前者为工作记忆低负荷条件，后者为工作记忆高负荷条件；然后呈现视 觉选择性注意任务，同时呈现面孔照片和名字，要求被试辨别是流行歌唱家的名 字还是政治人物的名字，名字与照片的关系可能匹配( 名字是政治家，照片是政 治家) ，也可能不匹配( 名字是政治家，照片是歌星) ，或是中性( 名字是政治家， 照片是普通人) ；最后呈现一个探测数字，要求被试说出这个数字在记忆任务中 下一个位置的数字( 如图1 3 1 所示) 。f m r i 脑成像表明，与面孔干扰刺激相关 的脑区如梭状回( f u s i f o r mg y m s ) 、右侧顶下小叶( r i g h ti n f e r i o ro c c i p i t a ll o b e ) 和左侧言语回( l e f tl i n g u a lg y m s ) 的激活水平在高工作记忆负荷条件下比低记 忆负荷条件下强。m i l l e r ( 1 9 9 6 ，1 9 9 8 ) 的两项电生理研究发现，与工作记忆有 着密切联系的前额叶皮层神经元生理细胞的激活依赖于刺激与注意的相关程度， 即对与目标刺激相关的信息有着更强的反应1 4 0 , 4 1 1 。y i 等( 2 0 0 4 ) 和f a b r i c e 等人 ( 2 0 0 6 ) 认为，前额叶皮层( p r e f r o n t a lc o r t e x ) 在工作记忆等高水平的认知控制 加工过程中起着重要作用，能主动积极控制目标刺激的激活并确保其加工的优先 级 4 2 , 4 3 。 7 图1 - 3 1l a i v e 等( 2 0 0 1 ) 使用的实验范式 l a v i e 等( 2 0 0 4 ) 提出，不同的注意负荷类型会对选择性注意产生不同的影 响1 3 2 】。因此，在选择性注意中，存在两种不同的选择机制。第一为知觉选择机 制，即当前任务的加工负荷决定了无关干扰刺激被加工的程度。由于注意资源有 限，如果当前任务的负荷较高，有限的资源被耗尽，则无关干扰刺激将得不到加 工。反之，如果当前任务的负荷较低，其加工只耗用了一部分注意资源，则剩下 的资源自动地被用以无关干扰刺激的加工。干扰刺激没得到加工，仅是因为没有 足够的注意资源。知觉选择是一个消极被动的选择过程。第二为更主动、积极的 认知控制机制。即使在低知觉负荷条件下，注意资源充足，仍能选择对目标刺激 的j n - v ，并主动抑制干扰刺激引起的不恰当反应。这种主动抑制依赖于更高级的 认知功能，如工作记忆，即能积极保持当前任务的加工优先权，以确保无关刺激 得不到加工。因此，与知觉负荷的作用相反，在认知功能高负荷条件下，主动控 制的资源耗尽，从而导致干扰效应增加。l a v i e 等( 2 0 0 4 ) 进而指出，知觉选择 作为早期的、被动的选择过程，主要在高知觉负荷下起作用；而认知控制作为晚 期的主动控制过程，主要在低知觉负荷下起作用，此时注意资源仍能充足，需要 主动抑制干扰刺激引发的不恰当反应。 y i 等( 2 0 0 4 ) 利用n b a c k 范式进行了研究【4 2 1 。当前任务是辨别中央面孔的 o n e - b a c k ( 低工作记忆负荷) 或t w o b a c k ( 高工作记忆负荷) 项目，面孔周围是 相对于前一次试验重复或不重复的场景。由于海马旁回对场景有特定反应，因此 当重复场景出现时会引起海马旁回的适应性，使得海马旁回对场景的反应信号下 降。结果发现，在增加中央面孑l 的知觉负荷时，场景是否重复并不影响海马旁回 的反应信号，而增加工作记忆负荷，海马旁回对不重复场景有增强的反应。说明 增加知觉负荷会耗尽注意资源，从而降低对外周干扰刺激的知觉，即场景是否重 复并不影响海马旁回的反应信号；增加工作记忆负荷不会耗尽注意资源，而耗尽 主动控制资源，从而不能较好抑制由干扰刺激引发的不恰当反应，海马旁回因而 仍可以敏感地接受外周的干扰刺激，即当探测到重复的场景时产生可适应，使反 应信号降低。这进一步证实了知觉负荷和工作记忆负荷对选择性注意具有不同的 影响，与l a v i e 等( 2 0 0 4 ) 的结论相一致。 s h a l l i c e 和b u r g e s s ( 1 9 9 1 ) 认为，主动认知控制能抑制无关刺激的干扰， 例如，与主动控制有关的前额叶皮层受损的病人更容易受到无关刺激的干扰【4 4 1 。 m a y o r 和l a v i e ( 1 9 9 8 ) 的研究发现，中老年被试在低工作记忆负荷下也会出现 较高的干扰效应，而年轻被试在低工作记忆负荷下容易抑制无关刺激的干扰【4 5 1 。 k r a m m e r 等( 1 9 9 4 ) 认为，随着年龄的增大，前额叶皮层损失最严重，因此老年 被试比年轻被试更容易受到无关刺激的干扰1 4 6 1 。前额叶皮层包括了不同的认知 控制加工，如工作记忆和双任务控制协调等。因此，在选择性注意任务中，工作 记忆负荷增加，被试更容易受到无关干扰子的干扰。 总之，无论是行为的研究还是脑成像的研究，都表明工作记忆在选择性注意 中具有认知控制作用，它有利于保持目标的j n - r 优先性，主动抑制由干扰刺激引 发的不恰当反应。 9 4 对工作记忆在注意捕获中作用的思考及本研究目的 4 1 对工作记忆在注意捕获中作用的思考 传统的注意捕获研究常利用额外奇异刺激范式，更强调刺激显著性特征对注 意捕获的影响，并认为注意捕获是一个纯粹的刺激驱动的加工过程，而对于自上 而下的认知控制却少有研究。众多研究已表明，工作记忆在选择性注意中具有认 知控制作用，而自上而下的主动认知控制机制对目标的反应选择有重要影响。 l a v i e 等( 2 0 0 1 ，2 0 0 4 ) 和m i l l e r 等( 1 9 9 6 ，1 9 9 8 ) 根据一系列行为和脑电实验 结果提出，工作记忆在选择性注意中起着维持目标刺激和无关刺激之间的差别的 作用，即保持目标刺激j - r 的优先权，用于区分任务中的相关刺激和无关刺激， 进而抑制对无关刺激的反应1 3 1 3 2 , 4 0 , 4 1 1 。考察工作记忆在注意捕获中是否也具有认 知控制作用，以及它对注意捕获将产生怎么的影响等问题，有利于进一步揭示注 意捕获的加工机制以及自上而下的加工和自下而上的加工之间的关系。 在t h e e u w e s 和y a n t i s 等人的实验中，与大多的传统的注意捕获的研究一样， 并没有考虑到自上而下的认知控制对注意捕获的影响【5 1 4 1 6 1 。按照l a v i e ( 2 0 0 1 ， 2 0 0 4 ) 和m i l l e r ( 1 9 9 6 ，1 9 9 8 ) 的观点，工作记忆的认知控制作用能保持目标加 工优先性，主动抑制无关刺激的反应。如果工作记忆的认知控制作用能扩展到注 意捕获中的话，那么可以推测：与没有任何工作记忆负荷的单任务相比，在增加 工作记忆负荷的双任务条件下，被试将不能较好地保持对目标的优先j n - r ，更容 易受无关刺激的干扰，从而将表现出注意捕获效应的增强。如果工作记忆负荷对 注意捕获有影响的话，那么可进一步推测：在双任务条件下，高工作记忆负荷下 由干扰子产生的注意捕获效应将大于低工作记忆负荷。 t h e e u w e s ( 1 9 9 4 ) 1 6 】在实验中发现显著性较弱的刺激不能捕获注意，并将 其不能捕获注意的现象归因于无关形状干扰子的显著性程度太低，而我们认为， 显著性较弱的刺激不能捕获注意，可能不完全是刺激显著性程度太低之故，还可 能是因为被试的工作记忆负荷太低，能较好地保持对目标加工的优先权，即能排 除无关干扰子的干扰，使其不能捕获注意。对此，我们认为有必要在增加工作记 忆负荷任务的情景下考察显著性较弱的刺激的注意捕获现象，这对于进一步比较 自上而下的认知控制作用和刺激显著性在注意捕获中的作用也具有一定的意义。 我们预测，在高工作记忆负荷下，以前被认为不能捕获注意的显著性较弱的刺激 l o 可捕获注意。 通过分别比较不同的任务条件和不同的工作记忆负荷对注意捕获的影响，可 更好地理解工作记忆在注意捕获中的作用。 4 2 本研究目的 根据上述分析，本研究希望： ( 1 ) 探讨工作记忆的认知控制作用能否扩展到注意捕获中，以进一步考察 工作记忆负荷对注意捕获的影响。 ( 2 ) 探讨注意捕获加工机制到底是纯粹的刺激驱动的加工，还是受到自上 而下的控制调节作用。以往研究者大多采用单任务范式，单纯对刺激显著性做调 整，而对于增加工作记忆负荷的双任务范式结果如何，还需进一步探讨； ( 3 ) 探讨自上而下的认知控制作用和刺激显著性在注意捕获中的交互作 用。t h c e u w g s 等( 1 9 9 2 ，1 9 9 4 ) 的实验显示，刺激相对显著性较弱的形状干扰子 不能捕获注意，而对于刺激相对显著性较弱的形状干扰子不能捕获注意的真正原 因如何，还需进一步探讨。 4 3 研究内容 基于以上考虑，本研究设计了下述三个实验： 实验一：单、双任务条件对颜色干扰子注意捕获的影响 比较单任务( 无工作记忆负荷) 和双任务( 有工作记忆负荷) 条件对颜色干 扰子注意捕获的不同影响。t h c c u w c $ ( 1 9 9 2 ，1 9 9 4 ) h 4 , 1 6 研究发现，在单任务条 件下，无关颜色干扰子能捕获注意。本实验在增加工作记忆负荷任务的双任务条 件下，考察无关颜色干扰子是否仍能捕获注意，以及双任务条件将对注意捕获产 生怎么的影响，以探讨工作记忆对注意捕获是否具有认知控制作用。 l a v i e 等( 2 0 0 1 ，2 0 0 4 ) 和m i l l e r 等( 1 9 9 6 ，1 9 9 8 ) 的研究表明，工作记忆的 认知控制作用能保持对目标的优先加工，能主动抑制对干扰刺激的反应，因而在 高工作记忆负荷下，被试更容易受无关刺激的干扰。对本实验，我们有以下预期 的结果：与单任务条件相比较，在双任务条件下被试更容易受到无关颜色干扰子 的影响，无关颜色干扰子出现与不出现的条件下反应时的差异( 反映注意捕获效 应的程度) 应大于单任务条件。 实验二：不同工作记忆负荷对颜色干扰子注意捕获的影响 如果工作记忆负荷对注意捕获有影响的话，那么在双任务条件下，不同的工 作记忆负荷将对注意捕获产生怎么的影响及其变化规律如何? 对该实验，我们有以下预期的结果：在高工作记忆负荷下，被试更易受无关 颜色干扰刺激的影响，无关颜色出现与不出现的条件下反应时差异应大于在低工 作记忆负荷下。 实验三：不同工作记忆负荷对形状干扰子注意捕获的影响 前两个实验考察不同工作记忆负荷对刺激显著性较强的颜色干扰子注意捕 获的影响。实验三主要探讨不同工作记忆负荷对刺激显著性较弱的形状干扰子注 意捕获的影响，并比较自上而下的认知控制作用和刺激显著性在注意捕获中的作 用。t h c c u w c s ( 1 9 9 4 ，2 0 0 4 ) 和y a n t i s ( 1 9 9 6 ) 实验均发现无关形状干扰子不能 捕获注意陋1 7 1 。作者认为，无关形状干扰子不能捕获注意，可能是单任务情景下 工作记忆负荷较低之故。因此，应在增加工作记忆负荷的双任务条件下进一步考 察形状干扰子的捕获注意效应。 对本实验，我们有以下预期的结果：在高工作记忆负荷条件下，以前被认为 不能捕获注意的无关形状干扰子可捕获注意。 第二部分：实验研究 l 实验一：单、双任务条件对颜色干扰子注意捕获的影响 1 1 实验目的 以往的实验大多在单任务情景通过调制刺激的显著性变化考察注意捕获的 现象。t h e e u w e s 等人利用额外奇异刺激范式，发现无关颜色刺激能捕获注意， 并由此指出一个刺激是否能够引起捕获注意往往依赖其本身相对于其他项目的 显著性程度，显著性越高，捕获注意的可能就越大 1 4 , 1 6 , 1 7 】。他们认为，注意捕获 可完全独立于观察者当前的任务，是一个纯粹的刺激驱动的加工过程。但随着研 究的深入，f o l k 和b a c o n 等人认为注意捕获仍受到自上而下的控制作用1 8 ，9 。 l a v i e ( 2 0 0 1 ，2 0 0 4 ) 和m i l l e r 等( 1 9 9 6 ，1 9 9 8 ) 在一系列行为和神经生理 实验中证实工作记忆能保持目标加工优先性，如果增加工作记忆负荷，则主动抑 制干扰子加工的能力将减弱，干扰效应增加。我们也认为，在没有任何工作记忆 负荷或工作记忆负荷较低的情景下，无关颜色干扰子能捕获注意；如果增加工作 记忆负荷，则被试将不能较好地保持对目标的优先加工，更容易受无关干扰刺激 的干扰，在实验中将表现出注意捕获效应的增强【3 1 , 3 2 , 4 0 , 4 1 l 。如果无关颜色干扰子 注意捕获的效应大小受工作记忆负荷的影响，就可以说明注意捕获不是纯粹的刺 激驱动的加工过程，而受到自上而下的认知控制作用。 根据这一设想，本实验拟比较单任务( 无工作记忆负荷) 与双任务( 有工作 记忆负荷) 的差异，以迸一步考察工作记忆对注意捕获的认知控制作用，并探讨 注意捕获现象的内在控制机制。 1 2 实验方法 1 2 1 实验材料和实验任务 实验材料分为两类，一类为无干扰子图形，小圆和方形，均为绿色。另类 为有干扰子图形，其中一小圆是红色，其他的均为绿色。实验材料具