（生物物理学专业论文）flanker和simon双冲突融合的注意范式研究.pdf

大连理工大学硕士学位论文 摘要 冲突处理是人们信息加工的一个重要方面，包含冲突的注意范式可以评估人们排除 干扰、解决冲突的能力。尤其是冲突任务融合的范式，调用了更多的脑区资源，进一步 加大了认知冲突的难度，有助于进一步理解注意机制、反应选择及其认知加工过程。 本文的研究目的在于探讨f l a n k e r 与s i m o n 双冲突融合于同一实验范式时，两种冲 突的独立效应、冲突间的交互作用以及注意网络情况，考察提示线索的位置对其的影响。 通过将f l a n k e r 与s i m o n 两种冲突融合于同一范式，采用斜线任务提高冲突难度，设计 上下、左右和斜线三种位置提示线索，并根据其类型的不同划分为三个实验。实验程序 采用e p r i m e 软件编制，利用p h o t o s h o p 软件绘制实验材料。采用s p s s l 6 0 统计分析冲 突下的正确率与反应时数据，用重复测量方差分析得出两种冲突的效应及其交互作用， 采用相关分析考察相应的注意网络的情况，以及不同的线索位置对其影响。结果表明： 1 对于由位置线索不同而区分的三个实验中，f l a n k e r 冲突和s i m o n 冲突在反应时 和正确率上都有显著的冲突效应。实验一的位置提示线索为上下位置线索，此时正确率 的结果显示，f l a n k e r 和s i m o n 冲突之间的交互作用显著；实验二和实验三的位置线索分 别为左右位置线索和斜线位置线索，正确率数据显示f l a n k e r 和s i m o n 冲突间的交互作 用不显著。 2 对于实验的反应时数据来说，尽管s i m o n 和f l a n k e r 两种冲突的效应是显著的， 但三个实验中这两种冲突间的交互作用都没有达到显著水平。 3 注意网络的分析表明，实验一中警觉和定位网络有显著的相关性，实验二和实验 三中警觉、定位、执行控制这三个网络两两之间没有显著的相关性，注意的三个网络是 独立的。 综上，本文得出结论：融合在同一任务中的f l a n k e r 冲突与s i m o n 冲突之间是否存 在交互作用以及三种注意网络的独立与否与提示线索的位置密切相关。 关键词：提示线索；f l a n k e r 冲突；s i m o n 冲突；注意网络 f l a n k e r 和s i m o n 双冲突融合的注意范式研究 t h es t u d yo fi n t e g r a t e da t t e n t i o np a r a d i g m ：f l a n k e ra n ds i m o nc o n f l i c t s a b s t r a c t d e a l i n gw i t hc o n f l i c t si sa ni m p o r t a n ta s p e c to fh u m a ni n f o r m a t i o np r o c e s s i n ga n dt a s k s i n v o l v e dc o n f l i c t sc o u l de v a l u a t et h ec a p a b i l i t yo fc o n f l i c tr e s o l u t i o n e s p e c i a l l yt h ei n t e g r a t e d t a s kt h a ti n c o r p o r a t e dd i f f e r e n tt y p e so fi n t e r f e r e n c ec o u l df u r t h e ri n c r e a s ed i f f i c u l t yo f c o g n i t i v ei n t e r f e r e n c ea n dd e m a n dm o r eb r a i nr e s o u r c e ，w h i c hw o u l dh e i pf u r t h e ru n d e r s t a n d t h ei n t e n t i o n a lm e c h a n i s m ，r e s p o n s es e l e c t i o na n dc o g n i t i v ep r o c e s s i n g t h ep r e s e n ts t u d yi n v e s t i g a t e df l a n k e ra n ds i m o nc o n f l i c te f f e c t ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n t h e ma sw e l la st h ea t t e n t i o n a ln e t w o r k si na ni n t e g r a t e dt a s kt h a ti n c o r p o r a t e db o t ht y p e so f i n t e r f e r e n c e u n d e rt h ei n f l u e n c eo ft h ed i f f e r e n tc l u el o c a t i o n s b yc o m b i n i n gf l a n k e ra n d s i m o ni n t e r f e r e n c e ，t h ee x p e r i m e n t a lt a s k s ，u s i n gt h es l a s ht a s kt or a i s et h ed i f f i c u l t y ，w e r e d e s i g n e dw i t ht h r e ed i f f e r e n tc l u el o c a t i o n sw h i c hw e r eu p - d o w nl o c a t i o nc l u e s ，l e f t - r i g h t l o c a t i o nc l u e sa n ds l a s hl o c a t i o nc l u e s b a s e do nt h et h r e ed i f f e r e n tc l u et y p e s ，w ec o n d u c t e d t h r e ee x p e r i m e n t s s t i m u l iw e r em a d eb yp h o t o s h o ps o f t w a r ea n dt h ee x p e r i m e n t a lp r o c e d u r e s w e r eo p e r a t e db ye p r i m es o f t w a r e 劝ea c c u r a c ya n dr e s p o n s et i m ew e r et a k e ni n t oa n a l y s i s s e p a r a t e l yf o rt h et h r e ee x p e r i m e n t s ，e s p e c i a l l yt h ei n t e r a c t i o no ft h et w o i n t e r f e r e n c ea n dt h e a t t e n t i o n a ln e t w o r k su n d e rt h ei n f l u e n c eo fd i f f e r e n tc l u el o c a t i o n s ，w e r ee l i c i t e db ya n a l y s i so f v a r i a n c eo fr e p e a t e dm e a s u r e sa n dc o r r e l a t i o na n a l y s i s ab r i e fo v e r v i e wo ft h em a i nr e s u l t si s i n t r o d u c e db e l o w ： 1 b o t hf l a n k e ra n ds i m o nc o n f l i c tw e r es i g n i f i c a n ti ne i t h e ra c c u r a c yo rr e s p o n s et i m e c o n s i d e r i n g 廿1 ea c c u r a c y f o rt h eu p d o w nl o c a t i o nc l u e se x p e r i m e n t ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e n f l a n k e rc o n f l i c ta n ds i m o nc o n f l i c tw a ss i g n i f i c a n t ；w h i l ei tw a sn o t ，f o rt h el e m r i g h tl o c a t i o n c l u e sa n ds l a s hl o c a t i o nc l u e se x p e r i m e n t s 2 f o rt h er e s p o n s et i m e ，t h e r ew a sn os i g n i f i c a n ti n t e r a c t i o ni na l lt h et h r e ed i f f e r e n tc l u e l o c a t i o ne x p e r i m e n t s 3 a s 细a st h ei n v e s t i g a t i o no fa t t e n t i o n a ln e t w o r k s ，w ef o u n dt h e r ew a sas i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o nb e t w e e na l e r t i n ga n do r i e n t i n gn e t w o r k si nu p d o w nl o c a t i o nc l u e se x p e r i m e n tb u t n os i g n i f i c a n tc o r r e l a t i o ni nt h eo t h e rt w oe x p e r i m e n t s n ep r e s e n td a t ai n d i c a t e dt h a tt h ec l u el o c a t i o i l sm i g h th a v eam a j o ri m p a c to nt h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nf l a n k e rc o n f l i c ta n ds i m o nc o n f l i c ta sw e l l2 u st h ei n d e p e n d e n c eo f a t t e n t i o n a ln e t w o r k sw h e nt h et w ot y p e so fc o n f l i c tm e r g e di no n e t a s k 一i i 大连理工大学硕士学位论文 k e yw o r d s ：c l u e s ；f l a n k e rc o n f l i c t ；s i m o nc o n f l i c t ；a t t e n t i o n a ln e t w o r k s 1 1 1 大连理工大学学位论文独创性声明 作者郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究 工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用内容和致谢的地方外， 本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请 学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献 均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文题目：坠生盘堕坐必叁弛丝逢量丝迎益盏 作者签名：j _ 址一魄耳年工月旦日 大连理工大学硕士学位论文 大连理工大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解学校有关学位论文知识产权的规定，在校攻读学位期间 论文工作的知识产权属于大连理工大学，允许论文被查阅和借阅。学校有 权保留论文并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，可以将 本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印、或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 学位论文题目： 作者签名： 导师签名： 大连理工大学硕士学位论文 引言 注意是人类认知功能的重要方面，对人们的生活具有十分重要的意义。注意对人的 心理活动起着积极的维持和组织作用，使人们能够及时的注意到自己的心理活动，清晰 地反映客观事物，可以更好地适应环境。因而，注意是保证心理活动正常进行的根本， 注意的研究是认知功能研究的基础。 人类大脑的信息加工容量是有限的 1 】，同一时刻能够处理的信息量也是有限的。人 们在处理信息时，通过注意机制将信息加以区分，选择与我们行为目标最为相关的信息， 忽视其它无关的一些信息 2 】。也就是说，我们选择性地注意一些事物，以牺牲对其它事 物的注意为代价 3 】。人脑这种选择信息、排除干扰的功能就是注意的选择功能。这种对 外界信息进行选择和过滤的认知功能，被称为“注意 机制。但是，我们的这种选择能 力并不十分完善，不能很好地排除一些不必要信息的干扰。这些干扰不可避免地造成冲 突，从而使我们犯更多的错误，减慢我们的反应速度。 处理冲突是人们信息加工的一个重要方面，神经心理学以及临床研究经常使用包含 认知冲突的范式来对此进行研究 1 】。通过冲突范式，尤其是包含空间提示线索的认知冲 突，不仅可以考察人们的冲突控制能力，还可以对相应的注意网络进行研究。通过对人 们执行控制能力的考察，可以更有效地研究正常人的认知以及精神病人的病理生理机制 【4 】。警觉、定位、执行控制是目前比较公认的注意相对独立的三个网络。一些研究发现， 与正常被试相比，精神分裂症病人要花费更长的时间来解决冲突，他们的执行控制网络 存在缺陷 5 】。对冲突范式的研究，无论是从实验还是临床角度都具有重要的意义。 冲突融合的范式受到越来越多的研究者的偏爱，通过把几种冲突融合在同一实验范 式中，可以有效地加大认知冲突的难度。这不仅对正常人和病人的区分有帮助，对正常 人认知状态的研究也具有一定的意义。b u s h 等研究表明，在冲突融合的范式中，冲突 效应更加突出( 例如更长的反应时间和更小的正确率) ，并且更有效地激活了前扣带回 ( a n t e r i o rc i n g u l a t e dc o r t e x ，a c c ) 和背外侧前额叶( d o r s a ll a t e r a lp r e f r o n t a lc o r t e x ， d l p f c ) 等与认知冲突相对应的脑区【4 】。 本研究在斜线任务中，融合了f l a n k e r 和s i m o n 两种维度的认知冲突。与斜线任务 相对应，设置了上下、左右、斜对角线三种不同的位置提示线索，分别考察f l a n k e r 和 s i m o n 两种冲突的效应、它们彼此之间的交互作用以及注意网络的情况。 f l a n k e r 和s i m o n 双冲突融合的注意范式研究 关于注意的研究综述 1 1关于注意理论的研究 心理学家从认知心理学的角度对注意进行了大量的研究，认知心理学是以信息处理 为核心的心理学，注意研究常选择听觉、视觉或者体感觉作为特定刺激的切入点，由于 人类获知的外部世界信息8 0 来自于视觉系统，因此视觉注意的研究显得尤为重要，视 觉注意的研究贯穿着现代心理学发展1 0 0 多年的历史，现在仍然是认知心理学和认知神 经科学中最活跃的领域之一。 注意并不是一种独立的心理活动，它本身并不反映事物及其属性，它是感觉、知觉、 想象、思维等认识过程的一种共同特性，是心理活动的指向和集中状态。著名心理学家 j a m e s ( 1 8 9 0 ) 在心理学原理一书中指出：“注意是心理以清晰而又生动的形式对 若干种似乎同时可能的对象或连续不断的思维中的一种占有。其意味着摆脱某些事物以 便更有效地处理其它事物 【6 】。 早期的视觉研究认为，注意的实质和特征包括6 个方面 7 ：( 1 ) 选择性，即选择 一部分信息；( 2 ) 集中性：排除无关的刺激信息；( 3 ) 搜寻：从一些对象中寻找一部 分有用的信息；( 4 ) 激活：应付一切可能出现的刺激；( 5 ) 定式：对特定的刺激进行 反应；( 6 ) 警觉：保持较长时间的注意。 j e n k i n 和h a r r i s 8 从功能上将视觉注意划分为4 个种类：包括选择性注意、分离性 注意、引导性注意和警觉性注意。选择性注意是指用来选择部分视觉信息，以满足大脑 信息处理能力的容量限制；分离性注意是指将目标和背景相分离，以便进行模式识别； 引导性注意是指引导紧急中断、正常探测和维持关注等行为的切换；警觉性注意是指唤 醒潜在的视觉信息处理过程。 我们无时无刻都在接受着外界大量而复杂信息，这些信息有的对我们很重要，有的 对我们并不重要甚至毫无意义，还可能会对当前正在进行的活动造成干扰。目前，对注 意的研究集中在对外界信息的选择性加工。从某种意义上说，我们所看到的、听到的、 感觉到的以及记住的，不仅取决于进入我们感官的信息，同时也取决于我们所选择注意 的内容 9 。 1 1 1 视觉选择性注意理论 选择性视觉注意是各个研究领域共同关心的一个焦点，目前研究者对视觉注意的研 究几乎全都集中于此，是现代认知心理学和认知神经科学研究最充分的理论之一。通过 大连理工大学硕士学位论文 选择性视觉注意的控制和调节能力，人类的视觉系统可以通过极为有限的信息处理资源 完成极为复杂的信息处理任务。 注意的选择性作用是指，视觉系统在特定时刻的输入信息远远多于视觉系统本身所 能加工的，因而往往需要对输入的信息进行筛选 1 0 。由于注意的选择功能，只有部分 信息得到了感觉系统的加工。一般来说，注意选择信息的方式受两个方面因素影响：一 个因素是当前的任务目标，另一个因素是外界信息的性质 1 1 。虽然某些信息可能与当 前的任务无关，但是注意还是可能被一些具有特异性的事物吸引。人们认为，由目标导 向的注意是自上而下的注意控制过程，由刺激驱动的注意则为自下而上的注意控制过程 1 2 。 近年来，研究者对视觉选择注意的规律和认知机制进行了大量的实验研究。视觉注 意所选择的信息的表征问题受到了研究者的广泛关注，尤其是选择性注意是基于空间还 是基于客体的是当今认知心理学注意研究领域中争论不休的热点。 “基于空间 的理论是从视觉信息加工的生理功能特点及人脑同步信息加工有限性 的角度出发的，该理论认为，视觉选择是基于对视野的纯粹的空间表征进行操作的，人 脑是不能同时对视野范围内的所有刺激进行有效加工的 1 3 ，视觉注意选择的是特定的 空间，然后才对落入所选空间内的物体进行有效的加工 1 4 。当我们的视觉系统注意某 些景象时，只有其中的一部分是清晰的，而其它部分则不那么清晰，是模糊不清的。这 是由于注意像聚光灯一样，会集中于视觉空间的某一区域，并对该区域内的刺激进行有 效的知觉分析，忽视该区域外的其它刺激。这一基于空间的聚光灯模型，形成了“基于 空间”选择注意的理论基础。p o s n e r 的空间线索实验范式为该理论提供了有力的实验支 持，实验发现有效的空间线索对空间任务有明显的促进作用 1 5 。p o s n e r 等提出，由于 通过预知刺激呈现空间位置所获得的作业绩效的改善并非是眼动的结果，而是与预先将 注意转移至正确的空间位置有关。采用类似的实验范式，e r i k s e n 和l a r b e r y 等对“注意 聚光灯 的空间操作特点进行了进一步的研究，形成了“基于空间 的选择性注意理论 的基本框架。 “基于客体的理论认为，视觉注意选择的是知觉物体，是基于客体本身进行的， 而不管物体所处的空间位置。注意加工是在前注意阶段已组织好的客体的基础上进行的 1 6 。当注意集中于某一客体时，该客体的各种构成成分就会获得时间上的平行加工， 而对其它客体则进行时间上的系列加工，因而可以认为注意的选择性是基于客体本身进 行的。许多实验研究验证了这一理论。在同时需要完成两个作业的分散注意任务中， d u n c a n 发现两个作业涉及同一客体时成绩要好于涉及两个客体。这一结果可以作为注意 基于客体选择的证据，而基于空间的选择理论不能解释这一结果 1 7 。l a v i e 等研究也发 f l a n l ( e r 和s 蚰o n 双冲突融合的注意范式研究 现，当两个靶子元素呈现在同一客体上比在不同客体上识别的又快又准，即使两个靶子 位于不同客体的时空间距比位于同一客体时还小时，情况也是如此。这也同样为注意基 于客体选择的理论提供了依据 1 8 。e g l y 等采用空间提示线索范式，对线索有效性进行 了研究，结果发现，被试对提示物体呈现在提示位置反应最快，而非提示物体呈现在提示 位置反应最慢。这表明注意是基于客体加工的 1 9 。大量的研究表明，空间是视觉注意 特有的性质，被试选择注意客体时，可能会忽略其位置，而注意位置时却不会忽略客体 2 0 ，2 1 。 综合以上二个方面的研究，一些学者认为“基于空间”和“基于客体 的注意选择 机制是同时存在的，而实验当中表现哪一种机制与作业任务有关。f a n 等研究发现，在 高度有效的提示线索下，基于客体和基于空间的成分都会出现 2 2 ；而在线索有效性低 的情况下，基于空间的成分会消失，而基于客体的成分依然存在 2 3 。人的视觉认知系 统即可选择客体所在空间，也可选择客体本身，抑或即选择客体又选择空间作为作业相 关的信息来源进行进一步的认知加工 1 3 。同样，一些学者也认为，“基于客体和“基 于空间 的注意理论之间并不是完全独立、互不相容的，它们之间存在一定的内在联系， 彼此互相补充，并且与注意加工的条件有密切关系 1 3 。客体因素很可能通过影响注意 空间分配而产生特定影响 2 1 ，2 4 ，空间对于视觉注意起到一个特别的作用 9 。s o t o 和b l a n o 在同一实验范式下，同时观察到了基于空间和基于客体的注意成分，而且发现 两种注意成分具有显著的交互作用 2 5 。基于客体的注意仅仅出现在空间线索无效的情 况下，空间线索有效时，物体线索的效应很小，说明基于客体的注意明显受到了空间线 索的调节 1 4 。因而，基于空间和基于客体的注意成分在视觉选择过程中相互调节。并 且，空间提示线索的因素是不容忽视的。 1 1 2 注意的脑机制研究 脑、认知和行为的关系一直以来是认知心理学以及认知神经科学研究的核心问题， 而对于认知控制的潜在的神经机制的研究是认知神经科学研究的一个重要目标。执行控 制是执行功能的核心，指在追求认知表征目标时抑制对无关刺激反应的能力。它在多种 心理过程协同工作来完成一项任务中起着重要的作用，为个体提供同时处理多重信息和 将行为组织成逻辑顺序的能力。 脑功能成像的研究表明，在冲突控制加工过程中，普遍激活了前扣带回和前额叶皮 质。人们普遍认为前额叶皮质参与执行控制加工【2 6 】。研究表明，不同的前扣带回部分 的异常与神经精神医学的许多紊乱相关，例如注意缺陷、活动过度紊乱、老年痴呆、焦 虑紊乱等。 一4 一 大连理工大学硕士学位论文 相当多的研究表明，前扣带回( a c c ) 和额叶、顶叶、颞叶等有着广泛的联系， b o t v i n i c k 等人认为从这种神经结构特点看，a c c 很有可能参与调控多个阶段的冲突加 工过程 2 7 1 。前额区( p f c ) 负责冲突的解决和评估执行控制的需要 2 8 】，并且a c c 可 以为这种控制起到补充和唤起的作用 2 9 ，3 0 。因而，当冲突出现时，a c c 先激活，起 到检测或监控冲突的作用，而p f c 起到控制和调节冲突的作用。d u r s t o n 等研究发现， a c c 可检测到早期的冲突，d l p f c 可以通过自上而下的注意偏向引起顶叶激活 3 1 】。 b r a v e 提出的反馈模型阐明了这一点，该模型认为，首先是环境刺激情况产生了冲突， a c c 检测到了这一冲突，向p f c 发起唤起信号，p f c 由此加强控制，调整策略，使冲 突水平降低 2 8 ，3 2 1 。 图1 1a c e 和p f c 的反馈回路 f i g 1 1 t h ef e e d b a c kl o o po f a c ca n dp f c 额叶的其它一些区域也在冲突控制过程中起重要的作用，一些研究指出，额极皮质 可以通过认知控制来支持灵活性的行为。而根据任务类型的不同，额下回、顶叶以及前 运动区等不同的脑区也有参与力n - r 2 8 。注意中的执行控制无疑需要多个脑区共同参与 任务，其中a c c 和p f c 起到十分关键的作用。 f l a n k e r 和s i m o n 双冲突融合的注意范式研究 1 2 注意的实验范式研究 1 2 1 冲突范式研究 冲突范式是研究执行功能的有效工具。研究注意冲突控制的范式有很多，p o s n e r 提 示模式 3 3 是近3 0 年来用以研究视觉空间注意最重要的一个模式，其基本程序为：实 验中先在计算机显示屏中央或者四周呈现提示，比如在屏幕中央呈现一个箭头或者在四 周特定位置闪亮一下，提示可以是指向标靶将要出现的位置( 有效提示) ，或者指向相 反的位置( 无效提示) ，也可以指向其它的位置( 中性提示) ，然后再出现靶刺激，受 试者则需要按实验任务要求尽可能快地做出按键反应。随着对注意认知神经机制探索的 不断深入，研究者设计了许多其它的实验模式如s i m o n 任务、f l a n k e r 任务、g o - n o g o 任务等，为了达到特定的研究目的，这些实验范式经常独立或者彼此交叉运用于同一研 究之中。 s t r o o p 任务、s i m o n 任务、e r i k s e nf l a n k e r t y p e 任务 3 4 是三个比较经典的认知干扰 任务范式。s t r o o p 是一种广泛使用的视觉任务，用以考察视觉选择性注意。s t r o o p 任务 体现刺激特征维度间的冲突，比如颜色词的词义与字体颜色的冲突( c o l o r - w o r ds t r o o p ) 3 5 、或者是刺激意义与刺激空间方位的冲突( s p a t i a ls t r o o p ) 3 6 。色词s t r o o p ( c o l o r - w o r ds t r o o p ) 是指，当词的印刷颜色与词的意义不一致时，要求被试命名印刷 颜色时，被试的反应要更慢一些，正确率也低一些。类似的，在空间s t r o o p ( s p a t i a ls t r o o p ) 中，位于屏幕下方的向上的箭头，相比判断屏幕下方的向下的箭头要困难一些。s i m o n 任务体现空间冲突，主要表现为目标位置和反应方位之间的冲突 3 7 ，当目标位置与反 应方位一致时要比不一致时，被试会有更好的表现，例如更高的正确率和更短的反应时 3 8 ，3 9 。这是由于，位于屏幕左侧的刺激需要按右侧的反应键来对应，这种情况要比 位于右侧的刺激按右键反应包含更多的冲突。大量的研究表明，s i m o n 效应可以有效地 考察不相关的空间信息影响反应选择的方式。e r i k s e nf l a n k e r t y p e 任务 4 0 】也体现空间冲 突，描述中央刺激受旁侧空间干扰物的影响。在该任务中，被试需要对中央呈现的靶刺 激进行反应，同时忽略靶刺激两边呈现的干扰刺激。当旁侧的刺激与中间靶子方向一致 时，被试的反应更快，正确率也更高【4 1 】，这种条件称为“反应一致”条件；当旁侧的刺 激与中间靶子方向不一致时，被试的反应最慢，正确率也低，称为“反应不一致”条件。 通常来说，以上三种范式都包含了任务相关和任务不相关两个因素。这三种任务都给出 了干扰刺激，评估人们排除干扰、解决冲突的能力1 4 2 1 。研究表明，这三种任务使用的 一6 一 大连理工大学硕士学位论文 是相似的认知加工，受相似的脑区支配，其中最重要的脑区就是前扣带回( a n t e r i o r c i n g u l a t e dc o r t e x ，a c c ) 2 ，4 3 ，4 4 】 1 2 2 空间注意的线索效应 关于注意控制的研究范式很多，线索范式一直受到研究者的青睐。线索范式的基本 原理是用刺激或指导语来引导被试注意一个明确的输入源，然后把对这一输入源的加工 和对其它输入源的加工进行比较 1 1 。注意是否明确指向要加工的客体对于客体信息的 加工有着显著的影响。当一定空间提示范围出现时，对该范围内出现的刺激，可以进行更 有效的选择，并对其进行更精细的加工。这种空间提示影响视觉任务的效应被称为空间 注意的线索效应 4 5 。 线索范式中常用的自变量主要是线索有效性和线索位置。线索有效性通常是指实验 中线索指向的位置和紧随其后的刺激出现位置的吻合程度。在大量的视觉空间提示的实 验中，在靶刺激呈现之前给予被试提示信息，与提示信息方位一致的称为有效提示，反 之则为无效提示。提示物依据其自身特征分为两类：中央提示和范围提示。中央提示是 指提示线索出现在视野中央，指向靶子位置并且是靶子可能出现的所有位置的几何中 心；范围提示是指提示物出现在靶子附近，是闪现在视野周围的特定信号 4 6 。研究表 明，中央提示被认为激活了内源性注意系统，即被试将首先进行提示信息的解码，然后 出现主动的随意注意的投入，是一种“自上而下努的控制，诱发缓慢的、受控制的和随 意的注意分配；范围提示通常被认为起外源性注意定向作用，即由于突然出现的意料之 外的提示信息引导了被试注意的非随意投入，是一种“自下而上”的控制。因此，两类 提示的视觉注意启动与加工模式是完全不同的，对信息加工的影响机制也是不同的，但 是这两类提示并非互相独立，而是互相影响的，以迅速的、自动的、非随意的方式吸引 注意 4 7 ，4 8 。 位置线索会影响被试对反应目标的加工，当在前线索条件下，被试对目标的加工更 为精细。a d a m 等人认为，线索提供的信息会加快被试的反应 4 9 】。这说明线索出现的位 置影响被试对目标的加工程度。一些研究指出，在线索范式中，可以从被试的反应推断 出注意控制的方式。例如，在中央线索条件下，有效线索的情况比无效线索的情况下， 被试的反应更快，就可以认为是线索引导了注意，并可以认为此时的注意选择过程是自 上而下的注意控制过程f 4 5 ，5 0 1 。 1 2 3 注意网络及a n t 范式 p o s n e r 等根据大量的研究提出，注意可以分为警觉、定位和执行控制等功能和系统 网络【5 1 】。目前的研究普遍认为，警觉、定位、执行控制是注意相对独立的三个方面， h a n k e r 和s i m o n 双冲突融合的注意范式研究 并且它们与不同的脑区相联系【4 1 】。f a n 等人开发的a n t ( a t t e n t i o nn e t w o r kt e s t ) 是 e r i k s e nh a n k e r t y p e 任务f 4 0 1 和提示线索反应时间【3 3 】的一个很好的结合。该任务设置了 三个提示线索条件：无空间提示线索( 基线) 情况、双空间提示线索( 警觉，时间信息) 情况、位置提示线索( 警觉加上定位，给出时间和空间信息) 情况，对这三个网络进行 了有效的考察。在f a n 等人设计的a n t 任务中，注意网络中的警觉、定向和执行控制 功能的效率可以通过不同条件下的反应时减法计算得出：警觉网络效应= 无提示条件的 反应时有提示条件的反应时，这是由于提示条件可以把注意力集中于靶子将出现的位 置，而使反应时间较无条件时减少( 警觉作用) ；定向网络效应= 无效空间提示的反应 时有效空间提示的反应时，这是由于有效空间提示提供了定位的信息；执行控制网络 效应= 方向不一致的靶刺激条件的反应时方向一致的靶刺激条件的反应时【4 1 ，5 2 】。这是 由于靶箭头与两侧的箭头方向不一致时要比一致时花费更多的时间来克服这一e r i k s e n f l a n k e r t y p e 冲突 4 0 ，4 1 。在注意的这三个网络中，执行控制受到了人们的普遍关注。 警觉是指达到和维持一个高度警醒的内在状态的功能，以准备即将来临的刺激相关 的事件【5 3 1 ，通常被认为是一种目标导向的注意准备，警觉网络管理维持一种警觉状态 的能力。根据p o s n e r 等提出的模型，警觉功能与右半球的前额区和顶区等脑区相联系 【5 1 1 。 定位是从复杂的感觉刺激中选择特定信息的一种能力，是注意网络中研究最普遍的 成分。在一些实验范例中，经常会呈现出有效和无效线索提示的试次，通过无效线索条 件的反应时减去有效线索条件的反应时，得到一个效率得分。相比无提示线索的情况， 正确的提示线索情况表现出一个小的定位优势，而错误的提示线索情况表现出一个较大 的损失。这种定位功能与顶叶和前额叶皮质等脑区相联系，同时也包括像丘脑这样的皮 层下区域【5 】。 执行控制网络管理一种能力，负责基于一个原则或者是目标，在冲突或竞争间做决 策。注意的执行功能通常通过包含冲突的任务来考察，研究发现，执行控制与中前额区 ( 尤其是前扣带回) 和背外侧前额叶等脑区相联系 5 4 1 。一些研究认为，任何一种自上 而下的控制情况都是注意的执行功能；而其它一些研究则把执行控制解释为通过在不同 的神经区域间估算来监控和解决冲突，包括计划和决策，错误探测等。注意的执行功能 通常通过刺激和反应维度间的不相容性来计算【5 5 】，这是由于在不相容的反应间监控和 解决冲突需要自发的和注意控制行为【5 6 】。 一8 一 大连理工大学硕士学位论文 1 2 4 冲突融合的范式 长期以来，人们一直致力于视觉注意的探索研究。近年来，由于研究的需要，越来 越多的学者喜欢把s t r o o p 、s i m o n 、e r i k s e nf l a n k e r t y p e 这三种维度的冲突融合在一个实 验范式中来加大认知冲突的难度f 3 1 ，同时也有助于进一步理解注意机制、反应选择及其 认知加工过程。 g e o r g eb u s h 等人使用多源冲突任务( m u l t i s o u r c ei n t e r f e r e n c et a s k ，m s i t ) 【4 】来融 合多种认知冲突( 例如s t r o o p 、s i m o n 、f l a n k e r ) ，研究发现，与控制情况相比，在多 源冲突条件下的反应时间明显延长，错误率显著提高。不仅如此，其反应时的冲突效 应比s t r o o p 、s i m o n 、e r i k s e nf l a n k e r t y p e 这三种冲突单独效应都显著更大 5 7 】。功能磁 共振成像( f u n c t i o n a lm a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g , f m r i ) 的研究表明，完成多源冲突任务能 够显著地激活c f p ( c i n g u l o f r o n t a l p a r i e t a l ) 认知胜意网络，尤其激活前扣带回背侧皮 质( d o r s a la n t e r i o rc i n g u l a t e dc o r t e x ，d a c c ) 。同时，这一脑区也对基于有报偿的决策行 为起重要作用【5 8 】。这一结果不仅对研究正常人的认知过程有帮助 5 9 1 ，而且对研究精神 病人的病理生理也有很重要的意义 5 7 】。 认知冲突的范式对区分不同人群的执行控制能力是敏感的。通过包含冲突的认知任 务，研究者发现，与正常入相比，精神分裂症病人存在执行控制能力的缺陷，他们要比 正常人花费更长的时间来解决冲突f 5 】。m s i t 任务可以作为功能神经成像的诊断测试 【5 7 ，采用m s i t 研究范式，发现精神分裂症病人缺少前扣带回的正常激活，进而为精 神分裂症病人前扣带回异常提供了实验依据【6 0 】。不仅如此，大量的研究表明老年人比 青年人更容易受到不相关信息的影响，表现出更大的冲突效应【6 1 】。 l i ux u n 等人将s i m o n 和s t r o o p 冲突结合于同一个范式，提取了这两种冲突的独立 效应，得出结论，s i m o n 效应由刺激一反应的空间方位冲突引起，而s t r o o p 效应则起源 于刺激维度之间的矛盾，尽管它们由共同的自上而下的注意控制机制调控，但脑区的激 活模式并不完全相同【3 6 】。此结果说明，如果将两种任务融合，将动用更多的脑区资源， 加大认知冲突难度。 f a n 等人则把f l a n k e r 和s i m o n 冲突融合在了同一个任务中，不仅考察了独立作用， 也考察了交互作用。在其实验范式中，水平排列的五个箭头出现在屏幕的左方或者右方。 被试需要根据中央靶箭头的朝向做出反应。当靶箭头朝向与其余四个箭头所指的方向不 同时，则存在f l a n k e r 冲突；而当判断靶箭头朝左( 位于屏幕右侧) 按左键或者是判断 靶箭头朝右( 位于屏幕左侧) 按右键，则存在s i m o n 冲突。结果发现当这两种冲突独立 出现时，都激活了c f p 。而当它们融合在一起时，f l a n k e r 和s i m o n 效应之间的交互作 用，对于反应时的影响是显著的，对于正确率边缘显著，只是s i m o n 本身的冲突效应并 f l a n k e r 和s i m o n 双冲突融合的注意范式研究 不显著【4 3 】。这可能是由于在这一直线任务的实验范式中，s i m o n 冲突( 朝左的箭头位 于屏幕右侧或者是朝右的箭头位于屏幕左侧) 的难度不大，使得该效应体现得不是很明 显，不能有效地体现出s i m o n 冲突效应。 大连理工大学硕士学位论文 2 问题提出及研究意义 冲突融合的实验范式通过融合多维的认知冲突加大了整体实验认知冲突的难度，可 以更有效地考察认知冲突过程。因而，冲突融合的实验范式受到了研究者的关注。但是， 多种冲突融合时，对于单个冲突的独立效应及冲突维度间的相互关系考察的研究并不是 很多，尤其是考察它们之间的相关性是否受到提示线索的影响更不多见。而这方面的研 究，对于进一步理解冲突融合时的认知过程，以及优化现有的实验范式都具有一定的促 进作用。 b u s h 等人【5 7 】设计的多源冲突任务( m s i t ) 在同一个实验范式中成功地融合了 s t r o o p 、s i m o n 以及f l a n k e r 三种维度的认知冲突。但是在该研究范式中并没有分别指明 s t r o o p 、s i m o n 以及f l a n k e r 这三种冲突类型的独立效应和相应的神经生理反应，也没有 考察冲突间的影响情况，是否存在交互作用。在f a n 等人【4 3 】设计的f l a n k e r 和s i m o n 融合的实验范式中，虽然考察了f l a n k e r 和s i m o n 冲突的独立效应，但是由于实验中没 有得到显著的s i m o n 冲突效应，因而影响了f l a n k e r 和s i m o n 这两种冲突交互作用的考 察。 本研究通过改进f a n 等人提出的a n t 实验范式，在同一任务下融合了h a n k e r 和s i m o n 两种冲突效应。并且为了避免以往的直线任务过于简单，我们采用了斜线刺 激形式，期望可以通过加大任务难度，在得到显著f l a n k e r 效应的同时，能够得到显著 的s i m o n 冲突，形成双冲突融合在一起的斜线任务。与斜线任务相匹配，我们设计了 上下、左右、斜对角线三种位置提示线索，指示反应刺激将要出现的方位。我们的研究 目的在于考察f l a n k e r 和s i m o n 两种冲突融合在一起时各自的冲突效应、它们彼此间 的交互作用效果以及注意网络的情况，并且进一步考察三种不同的提示线索类型对其的 影响。在本研究中，位置线索给出方位信息，位置线索起到提示反应刺激排列方位的作 用，在三个实验的指导语中，分别提示被试，上和左位置线索的出现提示正对角线排列 的反应刺激，下和右位置线索的出现提示反应刺激呈反对角线排列，斜线位置提示线索 对应相应排列的反应刺激。 根据位置提示线索的不同，这一研究包括如下三个实验： ( 1 ) 实验一 当位置线索为上下位置线索时( 提示线索位于“+ ”的上方或下方) ，从正确率和反 应时的角度，探讨f l a n k e r 和s i m o n 两种冲突融合在一起时，它们的冲突效应、彼此间 的交互作用效果以及警觉、定位、执行控制三个注意网络之间的相关性。 ( 2 ) 实验二 f l a n k e r 和s i m o n 双冲突融合的注意范式研究 探讨位置线索为左右位置线索时( 提示线索位于“+ 的左方或右方) ，f l a n k e r 和 s i m o n 两种冲突融合在一起时，从正确率和反应时的角度，分析两种冲突的冲突效应、 彼此间的交互作用效果以及三个注意网络之间的相关性。 ( 3 ) 实验三 探讨位置线索为斜线位置线索( 提示