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基于颜色和基于位置突显干扰物抑制的分离

作者:admin1 日期:2021-12-02 13:10:27 点击:356

摘要:在复杂的视觉场景中寻找特定的目标,这一过程包含目标激活和干扰物抑制,干扰 物抑制的其中之一是突显干扰物抑制,是指个体对于能够自动吸引视觉注意的突显干扰 的抑制。SawakiLuck 2010 )通过非线索化实验程序下突显干扰物抑制的研究提 出信号抑制假说的一阶特征抑制理论,认为当我们预先知道突显干扰物颜色时,就能够 习得对该颜色的抑制;但Awh等人(2012)提出注意选择经验的统计规律学习理论 (Statistical LearningSL),认为注意经验会引发注意偏差,其中一种方式就是统计规 律学习,该理论认为突显干扰物抑制是因为突显干扰物出现在一个特定位置的概率显著 高于其他位置,所以导致大概率位置相对于小概率位置被抑制,也就是说这是一种基于 位置的抑制。本研究通过三个实验,对突显干扰物抑制进行颜色和位置的分离,从而对 突显干扰物抑制进行探究。

实验一以24名高校学生为被试,采用配对样本t检验,被试执行经典的注意捕获 任务,研究发现:被试在反应时结果上表现出了突显干扰物抑制效应,当被试习得突显 干扰物抑制后,在有突显干扰情况下反应时显著低于没有显著干扰的情况。

实验二分为实验2A和2B,实验2A以21名高校学生为被试,在实验一的基础上 控制位置因素,探究是否存在基于颜色的突显干扰物抑制;实验2B在实验一的基础上 控制颜色因素,探究是否存在基于位置的突显干扰物抑制。结果发现经过64个试次的 学习后,基于颜色和基于位置都可以使抑制达到基线以下水平,并且在特定颜色突显干 扰物抑制习得后,在其他条件不变的情况下,颜色的变化使得抑制效应消失,捕获效应 出现。位置抑制也发现了类似的结果,即特定位置的抑制习得后,在其它条件不变的情 况下,位置呈现的变化使得抑制效应消失,捕获效应出现。这一结果验证了基于颜色和 基于位置突显干扰物抑制的存在,综上,实验二分离出了基于颜色和基于位置突显干扰 物抑制。

实验三分为实验3A和3B,都采用35名高校学生为被试。实验3A在实验2A基 础上,在红色条件下加入探针任务,采用捕获任务和探针任务结合的双任务范式(捕获 探针范式),探究基于颜色抑制的抑制性质,实验3B在实验2B基础上在位置固定条 件下加入探针任务探究基于位置抑制的抑制性质,研究发现在颜色抑制(3A)条件下, 呈现在注视点后0〜200ms的早期探针很好的捕获了注意,而呈现在200〜400ms的后期 探针则被抑制,在位置抑制(3B)条件下无论是早期探针还是后期探针都被抑制,就 目前研究结果来看,基于颜色的突显干扰物抑制与主动性抑制一致,基于位置的突显干 扰物抑制与反应性抑制一致。

因此本研究得出以下结论:突显干扰物抑制可以基于颜色也可以基于位置发生,且 基于颜色的抑制与主动性抑制一致,基于位置的抑制与反应性抑制一致。

关键词 突显干扰物抑制,主动性抑制,反应性抑制,颜色抑制,位置抑制

Abstract

To search for a specific target from a complex visual scene is a process involving the target activation and distractor inhibition. Currently, distractor inhibition is an issue at core of the visual attention research. Researchers believe that there is a salience distractor that can automatically attract the visual attention. However, whether the salience distractor inhibition contains the color inhibition and location inhibition or not remains a dispute. In 2010, Sawaki, Luck, et al., by studying the salience distractor inhibition under the uncued experimental procedures , put forward the first-order feature inhibition theory of the signal inhibition hypothesis, and though that, when the color of the salience distractor is known in advanced, inhibition of the color can be achieved through learning. On the contrary, Awh et al. (2012) put forward the statistical learning theory for the attention selection experience, holding that the attention experience can trigger the attention deviation, and that one way to trigger the attention deviation is statistical learning. According to their theory, the salience distractor inhibition is caused because the probability for the salience distractor to appear in one specific location is significantly higher than that of other positions. Consequently, the location with a higher appearance probability of the salience distractor is inhibited, compared with the location with a smaller appearance probability. In other words, this is a location-based inhibition. In this research, three experiences are carried out to separate the color and location inhibition of the salience distractor inhibition so as to examine the salience distractor inhibition.

In Experiment 1, 24 college students are adopted as participants, and the Paired-Samples T Test is carried out on the respondents. They are assigned with the typical attention capturing task (addtional singleton paradigm). Research shows that participants's reaction outcomes demonstrate the salience distractor inhibition effect. When participants acquire the salience distractor inhibition, the reaction time under the salience distractor is significantly shorter than that without the salience distractor。

Experiment 2 is made up of Experiment 2A and Experiment 2B. Both experiments adopt college students as participants. Based on Experiment 1, location factors are controlled to see whether the color-based salience distractor exists. Experiment 2B also chooses 21 college students as participants. In Experiment 2, color factors are controlled based on Experiment 1 to explore whether the location-based salience distractor inhibition exists. Research shows that the salience distractor inhibition, either based on the color or based on the position can both ensure the inhibition to below the baseline. Additionally, when the salience distractor inhibition of specific colors is learned with other conditions maintained the same, color changes will result in the disappearance of the inhibition effect, and the appearance of the capturing effect. Similar results are also found with the location inhibition, that is, after the inhibition of specific locations is learned with other conditions maintained the same, location changes will lead to the disappearance of the inhibition effect and the appearance of the capturing effect. The research finding provides solid evidence for the existence of the salience distractor inhibition based on color or location. To sum up, Experiment 2 separates the salience distractor inhibition based on the color and location, respectively.

Experiment 3 is divided into Experiment 3A and Experiment 3B, and both experiments adopt 35 college students as participants. Based on Experiment 2A, Experiment 3A adds the probe task under red conditions. The capture task and the probe task are combined to form the capture-probe paradigm to study the color-based inhibition attributes. Based on Experiment 2B, Experiment 3B adds the probe task under the condition of not changing the location, and the capture-probe paradigm is used to analyze the location-based inhibition attributes. Research shows that under color inhibition (3A), the early-stage probe presented at 0 to 200ms behind the attention spot can easily capture the attention. On the contrary, the post-stage probe presented at 200 to 400ms is inhibited. Under location inhibition (3B), both the early-stage probe and the late-stage probe are inhibited , and the current research results demonstrate the consistency between the color-based salience distractor inhibition and the proactive inhibition, and that the location-based salience distractor inhibition are consistent with its reactivity inhibition.

To sum up, this research comes to the following conclusion: The salience distractor inhibition can happen based on the color or location, and that the color inhibition and proactive inhibition are consistent with each other, so it is with the location inhibition and reactive inhibition.

Key words salience distractor inhibition, proactive inhibition, reactive inhibition, color inhibition, location inhibition

目录

摘 要 ................................................................... III

Abstract........................................................................................................................  V

引 言 ................................................................... 5

1      文献综述    3

1.1       突显干扰物抑制概述......................................... 3

1.1.1       突显干扰物抑制概念.................................... 3

1.1.2       突显干扰物抑制理论机制................................ 3

1.1.3突显干扰物抑制的脑机制研究:ERP研究.................... 5

1.1.4       基于颜色和基于位置的突显干扰物抑制.................... 5

1.1.5       主动性与反应性突显干扰物抑制.......................... 6

1.1.6       独子检测模式与特征检测模式              6

1.2       突显干扰物抑制研究范式..................................... 7

2      问题提出......................................................... 8

2.1       问题提出................................................... 8

2.2       研究假设................................................... 8

2.3       研究创新点................................................. 9

3      实验研究........................................................ 10

3.1       实验  1:验证特征检测模式下的突显干扰物抑制效应............ 10

3.1.1       实验目的与假设....................................... 10

3.1.2       实验方法............................................. 10

3.1.3       结果................................................. 11

3.1.4       讨论................................................. 13

3.2实验2A:基于颜色的凸显干扰物抑制........................... 14

3.2.1       实验目的和假设....................................... 14

3.2.2       实验方法............................................. 14

3.2.3       结果................................................. 14

3.2.4       讨论................................................. 16

3.3实验2B:基于位置的突显干扰物抑制........................... 17

3.3.1       实验目的与假设....................................... 17

3.3.2       实验方法............................................. 17

3.3.3       结果................................................. 18

3.3.4       讨论................................................. 20

3.4实验3A:基于颜色凸显干扰物抑制性质探究..................... 20

3.4.1       实验目的和假设....................................... 20

3.4.2       实验方法............................................. 21

3.4.3       结果................................................. 22

3.4.4       讨论................................................. 24

3.5实验3B:基于位置突显干扰物抑制性质研究..................... 25

3.5.1       实验目的和假设....................................... 25

3.5.2       实验方法............................................. 25

3.5.3       结果................................................. 26

3.5.4       讨论................................................. 27

4       总讨论......................................................... 29

4.1       特征检测模式下的突显干扰物抑制............................ 29

4.2       基于颜色与基于位置的突显干扰物抑制........................ 29

4.3       突显干扰物抑制性质的分离.................................. 30

5       结论........................................................... 32

6       研究不足与展望................................................. 33

6.1       研究不足.................................................. 33

6.2       研究展望.................................................. 33

参考文献.................................................................. 34

致 谢.................................................................. 37

引言

在日常生活中,当我们遇到充满刺激的复杂视觉场景时,我们没有办法同时加工所 有的刺激。因此,需要选择一部分刺激进行进一步的加工。在这个过程中注意可能会被 主动的分配给任务相关的客体或空间位置(Folketal., 1992),也可能会自动的,无意 识的被突显刺激吸引(Yantis, 1993)。后者称为注意捕获,例如霓虹灯,红色路标等, 这种自动的无意识的捕获导致了一个难题,即如果突显的非目标刺激总能自动吸引视觉 注意,我们当前的任务该如何完成?在生活中,注意捕获现象是普遍存在的,但是注意 捕获的机制问题却一直没能解决。近二十年来,注意捕获研究主要有两大理论分支,一 个是自上而下的注意捕获,一个是自下而上的注意捕获,自上而下的捕获理论认为,捕 获现象的发生源于该刺激与当前任务目标在维度上的相似性,自下而上的捕获理论则认 为刺激只要显著到一定程度就会自动捕获视觉注意,和与目标是否相似无关。二者都有 大量的研究基础,交叉的部分也各有解释,这导致了一定程度的僵局。

Sawaki和Luck (2010)提出的信号抑制假说整合了两种捕获理论,认为刺激自下 而上吸引注意,但是可以在注意被捕获前被自上而下地抑制,这样就可以拒绝该刺激对 知觉运动等的进一步入侵,该假说存在三种可能的抑制理论机制:一阶特征抑制论、二 阶特征抑制论和整体显著性抑制论。Gaspelin和Luck(2018)研究表明一阶特征抑制 论更好的解释了颜色抑制现象。一阶特征抑制论认为,当我们预先知道突显干扰物颜色 时,我们会逐渐习得抑制它。

随着研究的进行,Awh等人(2012)提出注意选择经验会独立于自上而下和自下 而上调节突显干扰物抑制。注意经验作用的一种方式是统计规律的学习(Wang & Theeuwes,2018a),认为当突显干扰物出现在一个固定位置的概率显著高于其他位置 时,该位置相对于其他位置受到抑制,该理论试图从位置角度解释突显干扰物抑制。事 实上已经有过很多研究者使用不同的研究方法研究基于颜色和基于位置的抑制,大多数 研究在线索化实验程序下并没有发现基于颜色的抑制,基于位置的抑制也并不明确,随 之而来的问题就是是否存在基于颜色和基于位置的突显干扰物抑制?是否能根据两种 不同的理论分离出基于颜色和基于位置的突显干扰物抑制? Chang等人(2018)试图在 研究中重复Gaspelin等人(2017)发现的基于颜色的抑制,但并没有发现颜色抑制效应, 这些结果表明基于颜色和基于位置的突显干扰物抑制依旧是一个没有定性的问题。伴随 着抑制现象的是抑制性质的探究,部分研究者(Moher & Egeth, 2012)认为凸显干扰 物抑制是一种主动性抑制,另一部分则认为反应性抑制更能够解释抑制现象,并且 ERP 研究也表明存在两种不同的抑制性质,这是另一种有待解决的不一致现象。

综合前人研究来看,突显干扰物抑制可以使显著刺激避免对注意的捕获,但被试依 据颜色还是位置进行抑制尚不明确,干扰物抑制的抑制性质问题也并未解决。 

1              文献综述

1.1        突显干扰物抑制概述

1.1.1     突显干扰物抑制概念

视觉注意研究中一直存在一个关键的问题,即显著的客体或事件是否能自动地吸引 视觉注意。在完成一项困难的任务时,个体的注意可能会被环境中的显著项目所吸引, 为了能够很好的完成当下的任务,个体会努力忽略这些客体或事件,以便把注意集中在 当下最重要的事件上。这其中就包含了两种视觉注意现象,一种是注意捕获,一种是干 扰物抑制。

首先我们要了解的是注意捕获和干扰物抑制这两个词的内涵。普遍承认的观点是, 个体大脑表征视觉刺激存在于三种不同的状态:一是刺激捕获注意,二是刺激未被注意, 三是刺激被抑制。不注意与抑制并不相同,尽管他们都会导致忽略特定的刺激。以上是 第一个需要我们分清楚的概念。

第二个重要的概念是,抑制功能的执行。越来越多的证据表明,干扰物抑制作用反 应了特定大脑区域的协调活动。但是为什么大脑要使用专门的神经认知机制来执行抑制 功能,那些负责空间定位和刺激激活的机制不可以执行抑制功能吗?随着研究得深入, 研究者发现在完成当前任务时,完全与任务无关但可能对当前的任务施加强烈干扰的刺 激,可能会受到一种隐性处理,这种隐性处理会评估该刺激对当前任务的意义,并在随 后的认知操作中尽可能地消除该无关刺激所有试图进一步对知觉、认知和运动操作地入 侵。

第三个对于当前研究很重要的概念是突显干扰物,突显干扰物是一种在同质背景中 具有独特颜色的物体(颜色突显),被认为能够自动吸引视觉注意。在视觉注意的研究 中突显干扰物是一种普遍使用的刺激,突显干扰物又称为独子刺激(张帆 等, 2021), 是一种与任务无关的干扰物。

1.1.2     突显干扰物抑制理论机制

研究者们对突显干扰物抑制的内在理论机制从不同角度进行了探讨,主要有信号抑 制假说的一阶特征抑制理论和注意选择经验的统计规律学习理论。

1.1.2.1      信号抑制假说的一阶特征抑制理论

视觉注意研究中一直存在两种得到广泛研究支持的注意捕获理论:刺激驱动理论

(自下而上)和目标驱动理论(自上而下)。刺激驱动理论认为,突显特征自动捕获视 觉注意,这一过程与注意者的目标无关(Franconeri&Simons, 2003),而目标驱动理 论认为,只有在干扰物特征与任务目标特征相匹配时才能吸引我们的注意力。在这两种 理论及其支持者的争论下,信号抑制假说(Sawaki& Luck, 2010)应运而生。根据这 一理论,所有突显的项目都能产生一个自下而上的信号,自动吸引视觉注意。但在注意 转移到产生突显信号的项目之前,这种信号可以被自上而下的抑制。信号抑制假说的最 初证据来自一个对应于突显干扰物的事件相关电位(ERP)成分(Pd),它反映了突显 干扰物抑制(Hickey et al., 2009),并且只有在突显干扰物没有捕获注意的情况下, 才会诱发Pd成分,在不突显的干扰物实验中没有发现该成分。

信号抑制假说认为存在三种引导视觉注意的信号类别,分别为一阶信号、二阶信号 和整体显著信号。一阶信号是单个视觉呈现项目的一阶特征(如蓝色、水平、明亮); 二阶信号由一阶特征的不同特征值之间的关系形成,代表了一个物体和附近物体特征值 之间的差异;整体显著信号与维度无关,是由多个一阶和二阶特征信号整合形成的显著 信号。因为这三种信号可以引导视觉注意到特定的物体上,所以相反的,它们还可能被 用来引导注意远离特定的物体。已有研究表明,这三种信号中的每一种都在引导人们注 意特定物体方面发挥着作用。很多注意捕获研究发现这些表征方式可用于引导抑制,下 面我们将对三种可能的抑制机制进行阐述。

一阶特征抑制:我们可以设置视觉系统只忽略特定的特征值。例如,如果一个突显 的干扰物始终是红色的,被试可能会学会抑制红色的项目。许多研究间接支持这种可能 性, Vatterott和Vecera(2012)在研究中证实了该理论,即当我们预先知道突显干扰物 颜色时,可以习得抑制该项目。

二阶特征抑制:可以设定视觉系统抑制特定特征维度上的局部特征差异。例如,在 视觉搜索任务中,一个与任务无关的突显干扰物以不可预测的颜色出现时,我们可能会 忽略颜色维度上的特征差异,而增加对形状维度上特征差异的注意。已有研究表明,我 们可以主动调整视觉注意,以检测特定特征维度上的特征差异性。例如Muller等人

( 1995)发现,在预先知道相关特征维度的情况下,被试可以快速搜索出特征差异点, 但在特征差异维度未知的情况下,搜索表现较差,这是一个明显的二阶特征抑制的证据。

整体显著性抑制:视觉系统可以抑制自下而上显著信号最强的项目(或任何超过某 个阈值的项目)。整体显著性模型对特征维度全盲,这与一阶特征抑制和二阶特征抑制 不同,显著信号是多个维度信号的加权和,我们会先整合该信号,再进行抑制。这种抑 制似乎也是合理的,并得到了研究的间接支持(Sawaki& Luck,2010)。

随着研究地深入,研究者发现一阶特征抑制更好的解释了突显干扰物抑制效应 ( Gaspelin & Luck, 2018)。

1.1.2.2      注意选择经验的统计规律学习理论

Awh等(2012)提出了另一个影响注意捕获的类型:注意选择经验,认为注意经 验会引发长效的注意选择偏差,而与自上而下和自下而上无关。注意选择经验引发选择 偏差的一种方式是捕获任务中出现的特定的统计规律(Wang &Theeuwes, 2018a)。 研究表明(Jiang etal.,2013; Ferrante et al.,2018; Wang & Theeuwes,2018a,2018b) 统计规律的学习可以使注意产生偏差,统计规律学习是人类认知系统学习和利用统计规 律的能力,是感知、认知和运动领域学习的重要组成部分,是最近研究的热点问题。同 样,统计规律的学习被证明可以调节突显干扰物抑制。由统计规律学习导致的突显干扰 物抑制在行为研究中表现为:在注意捕获任务中,各个位置出现突显干扰物的概率不相 等的情况下,高概率位置反应时显著低于低概率位置。并且当目标出现在高概率突显干 扰物位置时,目标搜索效率会显著降低。现有证据表明,这种统计规律学习是通过内隐 过程调节突显干扰物抑制的,并且被试无法通过刻意的认知努力达到该效果。

1.1.3突显干扰物抑制的脑机制研究:ERP研究

事件相关电位(ERP)技术已经识别出一种反映突显干扰物抑制的Pd成分,它发 生在刺激呈现后约200〜300ms,反映了皮质对突显干扰物反应的抑制。并且在干扰物不 突显的情况下不能观察到Pd成分。因此,在视觉注意过程中,除了可能出现的注意和 不注意状态外,还存在一种可区分的、独特的抑制状态。研究者认为Pd是一种用来阻 止对无关且突显刺激注意力分配的机制。随着研究的深入,一些研究(Kiss etal.,2012; Sawaki et al., 2012)发现,突显干扰物在同一任务中同时引起Pd和N2pc,然而另一 些研究中,一个显著的突显干扰物没有引出N2pc,只引出了 Pd成分(Sawaki&Luck, 2011),这也是突显干扰物被抑制的证据。许多研究已经证实了这两种完全不同的结果 模式。这意味着可能存在两种不同性质的抑制,即主动性与反应性抑制。

1.1.4      基于颜色和基于位置的突显干扰物抑制

突显干扰物抑制研究存在两种不同的实验程序,线索化和非线索化。研究者发现线 索化可以用来引导被试注意特定的位置和非空间特征,但是线索化是否可以引导被试抑 制特定的位置和非空间特征,还不明确,以往研究并没有形成统一的证据链,Leber等 人(2016)研究表明线索化突显干扰物位置可以导致突显干扰物位置被抑制,Wang和 Theeuwes (2018a)研究表明线索化突显干扰物位置不能导致突显干扰物位置被抑制, 颜色抑制研究中,Becker等人(2015)发现只有干扰物固定出现在左视野或者右视野 时,线索化可以导致突显干扰物的颜色特征被抑制。部分研究一致发现,对干扰物的位 置或特征的频繁线索化都不能使突显干扰物位置或特征被抑制。在非线索化实验程序 下, Gaspelin 和 Luck (2018)研究表明当突显干扰物颜色和位置不变时,能够发现颜 色抑制效应,但是颜色与位置的不变再次导致了颜色抑制与位置抑制的争议,因为在这 种情况下,颜色抑制理论和位置抑制理论都可以解释抑制效应,并且研究者(Chang et al., 2018)并没能在研究中重复Gaspelin等人(2017)发现的基于颜色的抑制,所以基 于以往研究颜色抑制与位置抑制依旧是一个有待解决的问题。

1.1.5       主动性与反应性突显干扰物抑制

ERP 研究结果表明,目前存在两种不同性质的突显干扰物抑制,一种是主动性抑 制,一种是反应性抑制。这意味着用于分散注意力的突显干扰物可能会被这两种不同性 质的机制所抑制,主动性抑制是一种对突显干扰物的先注意后抑制,即在对干扰物经过 最初的注意后,将注意快速脱离并集中在目标上,然而除了主动性的机制外,还存在另 一种解释,认为对干扰物的抑制经常会在一时冲动下产生(Chelazzi et al., 2019)。主 动性抑制表现为对于突显干扰物所处位置呈现刺激的早期注意,后期抑制。反应性抑制 表现为无论早期还是后期都出现抑制现象。

这两种性质的抑制从行为和脑电等方面得到了验证,主动性抑制的行为研究 (Makovski, 2019)表现为呈现在突显干扰物所处位置的探针刺激在早期捕获注意,而 在后期被抑制(主动性抑制),反应性抑制(Gaspelin et al., 2015)则表现为对突显干 扰物所处位置刺激在早期和后期都被抑制;脑电研究表现为脑电成分的差异,主动性抑 制可以同时观察到Pd和N2pc成分(Kiss et al., 2012; Sawaki et al., 2012),而反应 性抑制只能观察到Pd成分(Sawaki & Luck, 2011)。

1.1.6       独子检测模式与特征检测模式

研究者发现在突显干扰物抑制研究中存在两种不同的搜索模式,对应两种不同的搜 索策略,分别是独子检测模式和特征检测模式。

在独子检测模式下,我们需要在视觉呈现的八个项目中对形状不同的项目进行反 应,搜索项目分为七个正方形和一个圆形,或者七个圆形和一个正方形,在部分实验中 会出现一个独特颜色的突显干扰物,要求被试对目标形状内线段朝向或点的方位进行按 键反应。在独子检测模式下,对突显干扰物的抑制是很难达到基线及以下水平的,即当 突显干扰物存在条件下反应时依旧显著长于突显干扰物缺失的基线条件,基线条件并不 意味着我们直接减少了项目的数量,而是用与周围项目同质颜色的基线干扰物替换突显 干扰物。研究者(Gaspelinetal., 2015)认为在独子检测模式下我们观察到的结果模式 是由于我们采用了一种寻找独特项目的策略,这种策略鼓励我们去寻找独特的项目,而 突显干扰物是一种更显著的独特项,所以因为策略本身的原因很难将突显干扰物的加工 抑制在基线及以下水平。另一种搜索模式是特征检测模式,在这种搜索模式下,搜索序 列保持视觉呈现八个项目不变,项目形状增至五种。要求被试在几种不同的形状中找到 特定的形状并对特定形状内线段的水平与竖直进行反应,在部分实验中搜索任务会包含 一个独特颜色的突显干扰物,在特征检测模式下突显干扰物的加工会被抑制在基线及以 下水平,表现为突显干扰物存在条件下反应时显著低于基线条件。

1.2        突显干扰物抑制研究范式

在本研究中我们的实验范式为①注意捕获范式(Wang & Theeuwes,2018a; Gaspelin etal.,2015),捕获范式主要程序为:首先给被试呈现500ms注视点,然后呈现由8 个不同形状的离散视觉刺激(一个圆形和七个非圆形分别是:三角形、四边形、五边形、 六边形)组成的捕获任务,每个刺激中包含垂直或水平的线段。在部分试验中会出现一 个独特颜色的突显干扰物,这些刺激呈现在一个假想的圆上,要求被试对目标形状(圆 形)内线段的水平和竖直进行反应,水平按“F”,竖直按“J”。突显干扰物存在条件下的 刺激分配为: 1 个目标刺激, 6 个基线干扰物, 1 个突显干扰物。突显干扰物缺失的基 线条件下刺激分配为: 1 个目标刺激, 7 个基线干扰物(如图 1)。在实验三中,我们 采用捕获任务和探针任务结合的双任务范式,捕获探针范式(Won etal.,2019)。在探针 任务中,视觉刺激呈现与捕获任务相同,但是将捕获刺激中的线段替换为随机字母,呈 现200ms,此时不需要进行反应,最后呈现一个黑色的英文字母表作为反应显示。被试 在字母表中点击他们之前在探针刺激中看到的所有字母(最多8个字母)。点击“OK” 按钮终止试验(如图 8)。

2            问题提出

2.1       问题提出

综合前人研究成来看,突显干扰物抑制已经成为目前视觉注意研究的争论焦点之 一。已有研究表明突显干扰物的注意捕获可以被抑制,并且ERP研究表明存在两种不 同性质的抑制,分别是主动性与反应性抑制,但是目前研究并未明确突显干扰物抑制是 基于颜色还是基于位置,也并没有给出主动性和反应性抑制的界限,因此,本研究试图 通过理论和实验方法两方面探讨是否存在基于颜色和基于位置的抑制,并对其抑制性质 进行探讨。围绕这一目的,本研究将从三个问题入手对突显干扰物抑制进行深入探讨。

1、 探究特征检测模式下的突显干扰物抑制是否可以达到基线及以下水平。

2、  探究特征检测模式下是否可以分离出基于颜色和基于位置的抑制。

3、 在分离出基于颜色和基于位置的抑制前提下,探究基于颜色和基于位置抑制的 抑制性质。

2.2       研究假设

基于上述三个问题,本研究通过三个实验予以探究。

实验一验证特征检测模式下的突显干扰物抑制,如果存在抑制效应,是否可以达到 基线及以下水平。基于以往研究,我们发现特征检测模式与独子检测模式下都能够发现 突显干扰物抑制效应,但是大多数实验中只有在特征检测模式下,突显干扰物抑制可以 达到基线及以下水平,所以特征检测模式可能更适合用于分离颜色与位置抑制。因此, 实验一的研究假设为:特征检测模式下,能发现突显干扰物抑制效应,并且该效应可以 达到基线及以下水平。

实验二探究是否存在基于颜色与基于位置的突显干扰物抑制。基于研究一的研究假 设,我们认为特征检测模式可以使抑制达到基线及以下水平,这为分离程序排除了部分 干扰,在此基础上,如果颜色或位置抑制条件下,突显干扰物抑制不能达到基线及以下 水平,那么我们有理由质疑该条件的突显干扰物抑制是否存在,因此,实验二的研究假 设为,特征检测模式下,可以分离出基于颜色和基于位置的抑制。

实验三的目的是探究基于颜色抑制与基于位置抑制的抑制性质差异。实验有两种任 务类型分别是:早期探针任务和后期探针任务。以往主动性抑制研究大都在线索化的实 验程序下,并没有控制位置条件,即主动性抑制研究中突显干扰物位置大都是随机的, 一种可能的原因是线索化研究中,干扰物位置的随机导致了颜色抑制,所以基于颜色的 抑制可能是一种先注意后抑制,而位置固定条件下,被试可能直接排除了位置,所以基 于位置的抑制是反应性抑制。因此实验三的研究假设为,基于颜色的突显干扰物抑制为 主动性抑制,基于位置的突显干扰物抑制为反应性抑制。

基于以上分析,本研究的研究假设如下: 假设一:特征检测模式下,存在突显干扰物抑制现象,并且该抑制可以达到基线及 以下水平。

假设二:在特征检测模式下,可以分离出基于颜色和基于位置的突显干扰物抑制。 假设三:基于颜色的突显干扰物抑制为主动性抑制,基于位置的突显干扰物抑制为 反应性抑制。

2.3        研究创新点

首先,从研究方法上来看,本研究在特征检测模式下,分离颜色和位置,探究基于 颜色与基于位置的抑制。其次,从研究内容来看,本研究从颜色与位置分离角度来探讨 基于颜色和基于位置的抑制,试图分离出基于颜色和基于位置的突显干扰物抑制,并通 过颜色抑制与位置抑制的分离来分离两种不同的抑制性质,完善了信号抑制假说和注意 选择经验的统计规律学习论。

3              实验研究

3.1        实验 1:验证特征检测模式下的突显干扰物抑制效应

3.1.1      实验目的与假设

本研究在实验 1 中参考前人研究(Gaspelin et al., 2015; Wang & Theeuwes, 2018a) 采用注意捕获任务,考察被试能否在特征检测模式下,习得突显干扰物抑制效应,即在 特征检测模式下,对突显干扰物的加工是否可以被抑制在基线及以下水平。我们假设被 试在经过64个试次的学习后,能够习得突显干扰物抑制效应,并且由于特征检测模式 的特殊性,该效应可以达到基线以下水平,即突显干扰物存在条件反应时显著短于不存 在突显干扰物的基线条件。

3.1.2      实验方法

3.1.2.1       被试

本实验所有的被试均是来自于河北师范大学的本科生或者研究生,被试的年龄大约 在 18~30 岁之间,共 24人,平均年龄 24。所有被试的视力或者矫正视力均为正常,在 实验开始前一天没有服用过精神疾病类药物或还有咖啡因等物质。被试开始前填写知情 同意书。

3.1.2.2       实验设计

采用配对样本t检验,自变量是突显干扰物条件,分为存在条件和基线条件,因变 量是被试反应的反应时和正确率。实验顺序根据被试任务进行平衡。

3.1.2.3       实验材料

实验在安静、遮蔽外界自然光的行为实验室完成。本实验采用E-prime2.0编程。实 验材料呈现在14寸电脑显示器上,显示器的分辨率是1024x768,刷新率是100Hz。被 试坐在距离显示器50cm左右的正前方。实验采用的视觉刺激材料占用8个均匀分布在 虚拟圆形上的空间位置,以固定点为中心,背景为白色。其中目标刺激和基线干扰物轮 廓保持绿色不变,呈现位置随机,突显干扰物轮廓为红色且呈现位置固定不变; 8 个视 觉刺激由 5 种不同的形状组成,分别是三角形、四边形、五边形、六边形、圆,每个刺 激中包含垂直或水平的线段,要求被试对目标形状(圆形)内线段的水平或竖直进行反 应,水平按“F”,竖直按“J”。在整个捕获实验中,突显干扰物存在条件下的刺激分配为: 1 个目标刺激, 6 个基线干扰物, 1 个突显干扰物。基线条件下刺激分配为:1 个目标刺 激, 7 个基线干扰物。

3.1.2.3        实验程序

实验一采用经典注意捕获任务,首先给被试呈现500ms注视点,然后呈现视觉刺 激,视觉刺激由8个不同形状的离散刺激组成(一个圆形和七个非圆形分别是三角形、 四边形、五边形、六边形),每个刺激中包含垂直或水平的灰色线段。这些刺激呈现在 一个假想的圆上,以固定点为中心,背景为白色。任务有两种条件:突显干扰物存在条 件和突显干扰物缺失的基线条件,基线条件并不意味着直接减少刺激数量,而是将突显 干扰物替换为与周围刺激颜色同质的基线干扰物。被试要对目标形状(圆形)内线段的 水平和竖直进行反应,水平按“F”,竖直按“J”,在存在条件下突显干扰物的位置和颜色 不变,全部注意捕获任务包含128个试次,突显干扰物存在条件共96个试次,其中包 括用于习得抑制的 64个试次和正式实验32个试次,突显干扰物缺失的基线条件下共 32 个试次,实验流程图如图 1。

image.png

图 1 注意捕获任务部分流程图

 

3.1.3       结果

本实验采用SPSS18.0处理实验数据。我们对24名被试的数据进行整理与分析,保 证实验数据的有效性与准确性的前提下,对24个有效数据进行统计分析。根据前人研 究(Gaspelin et al., 2015)以及实验假设,我们分析捕获任务中突显干扰物存在条件与 基线条件下的反应时与正确率差异。

3.1.3.1        突显干扰物抑制效应测量结果

(1)反应时结果分析

本实验捕获任务的反应时结果在表1 和图2中呈现。在对突显干扰物存在条件和基 线条件进行配对样本t检验,发现反应时差异显著,/ (24) =-2.10, p<0.05,存在条 件反应时显著低于基线条件反应时,结果表明经过64个试次的学习,被试习得了突显 干扰物抑制,且突显干扰物存在条件下的反应时显著低于突显干扰物缺失的基线条件反 应时,这表明突显干扰物的加工被抑制在基线以下,我们验证了前人的研究,即在特征 检测模式下,被试对突显干扰物的加工可以被抑制在基线以下,另外以往研究表明独子 检测模式下,对于突显干扰物的抑制并不能达到基线以下水平,所以,目前实验结果表 明相比于独子检测模式,特征检测模式更加适合作为分离颜色抑制和位置抑制的工具。

( 2)正确率结果分析

本实验捕获任务的正确率结果在表1 和图3中呈现。在正确率上对突显干扰物存在 和基线两种条件进行配对样本t检验,发现存在条件与基线条件正确率差异显著,((24) = 2.38, p<0.05,发现突显干扰物存在条件下的正确率显著高于基线条件。

image.png

表1实验一正确率与反应时的t检验(M±SQ)


存在

(N= 24)

基线

(N= 24)

t

p

正确率

0.97±0.02

0.93±0.04

2.38

.026*

反应时(ms

773.67±61.15

799.40±57.72

-2.10

.046*

注:*p <.05, ***p <.001

 

image.png

3 存在、基线条件下的正确率均值

 3.1.4       讨论

从实验一结果来看,无论是突显干扰物存在与基线条件下的反应时还是正确率,差 异都是显著的,发现了抑制效应,由于我们收集的反应时数据是在保证正确率前提下, 因此在保证了正确率的前提下,被试在反应时结果上表现出了抑制效应,结果发现了突 显干扰物抑制效应。研究结果表明,在特征检测模式下,被试可以习得突显干扰物抑制, 并且在特征检测模式下,这种抑制会达到基线及以下水平,即突显干扰物存在条件的反 应时要显著低于突显干扰物缺失的基线条件。与特征检测模式相同的是,独子检测模式 也能够观察到抑制现象,但是在独子检测模式下,对于突显干扰物的抑制难以达到基线 以下水平,如果在独子检测模式下出现注意捕获效应,即未能将颜色特征独子的加工抑 制到基线及以下水平,我们将很难解释它究竟是因为基于颜色或者是基于位置的抑制不 存在还是说它发生了,只是没能达到基线及以下水平。以往突显干扰物抑制的研究在整 个实验过程中并不会替换突显干扰物的颜色,这种情况下基于颜色的理论和基于位置的 理论都能够预测抑制效应的产生,这就导致了颜色抑制与位置抑制的争议,所以我们将 在实验二中使用特征检测模式验证将颜色与位置分离后的突显干扰物抑制效应,这也意 味着在实验二中我们将反应时是否达到基线及以下水平作为判断抑制出现的标准。综上 所述:实验一的结果告诉我们特征检测模式对于分离是必要的,并且目前观察到的抑制 效应基于颜色和基于位置的理论都能解释,所以很难确定它是基于颜色还是基于位置的 一种效应,实验二将对该问题进行解决。

3.2实验2A:基于颜色的凸显干扰物抑制

3.2.1          实验目的和假设

在实验 1 中,我们验证了特征检测模式下的突显干扰物抑制。实验一在特征检测模 式下发现了抑制效应,且该效应可以达到基线以下水平。根据前人在未分离颜色与位置 的情况下产生的基于颜色和基于位置的争议,因此,实验2A中我们基于理论基础和实 验设计两方面在控制位置因素的情况下考察基于颜色的突显干扰物抑制。我们假设,在 位置因素被控制后,依旧能够发现基于颜色的突显干扰物抑制,即当突显干扰物出现在 各个位置的概率相等,且突显干扰物颜色不变时,被试对目标的反应时显著低于无突显 干扰的基线条件。

3.2.2          实验方法

3.2.2.1     被试

被试为河北师范大学学生,共22 名。年龄分布在 23~26周岁之间,平均年龄24 岁。所有被试视力正常。被试均为自愿参与实验,所有被试在完成实验后给予相应的报 酬。

3.2.2.2     实验设计

采用单因素重复测量设计,自变量为突显干扰物的不同颜色条件:红色条件、基线 条件、混色条件。因变量主要记录被试在三种条件下的对目标的反应时和正确率。

3.2.2.3     实验材料

刺激材料与实验一大致相同,不同的是在混色条件下,突显干扰物轮廓颜色变为七 种,分别是黄色、紫色、青色、蓝色、粉色、金色、橙色。且红色与混色条件下,突显 干扰物出现在八个位置中任一位置的概率相等。

3.2.2.4     实验程序

与实验一大致相同,红色条件等同于实验一的存在条件,不同的是加入作为对照组 的混色条件,混色条件相对于红色条件只改变了突显干扰物轮廓颜色数量,由固定红色 变为七种不同的颜色随机呈现,全部注意捕获任务包含160个试次,红色共96个试次, 其中包括用于习得抑制的64个练习试次,正式实验共96个试次,其中红色条件32个 试次,基线条件 32 个试次,混色条件 32 个试次。实验顺序为先练习,后完成红色和基 线条件实验,最后完成混色条件实验,实验流程图如图 1。

3.2.3          结果

本实验采用SPSS18.0处理实验数据。我们对21名被试的数据进行整理与分析,为 保证实验数据的有效性与准确性,剔除了练习数据、异常数据以及反应时在三个标准差 以外的数据。对剩余 21 个有效数据进行统计分析。根据实验假设,对不同任务下的反 应时和正确率进行分析。

3.2.3.1       正确率结果

本实验捕获任务的正确率结果在表2、表3和图5中呈现。在正确率上对颜色特征 独子颜色的三种条件进行重复测量方差分析,发现球形检验不显著,在正确率上主效应 不显著,F(2, 40) = 1.01, p> 0.05, n2p= 0.05,表明在突显干扰物的三种颜色条件下被 试反应的正确率差异不显著。

表2实验2A正确率与反应时的平均数和标准差(M±SQ)


红色 (N=   21 )

基线 (N=   21 )

混色 (N=   21 )

正确率

0.97±0.02

0.97±0.02

0.96±0.03

反应时(ms)

785.59±111.82

813.51±117.74

867.91±108.59

3.2.3.2 反应时结果

本实验捕获任务的反应时结果在表2、表3和图4中呈现。在反应时上对突显干扰 物颜色的三种条件进行重复测量方差分析,发现主效应显著F(2, 40)= 35.04, p< 0.001, n2p=0.64。事后比较发现,突显干扰物红色条件相较于突显干扰物基线条件反应时差异 显著,p<0.01;红色条件反应时显著低于基线条件;突显干扰物红色条件与突显干扰 物混色条件反应时差异显著,p< 0.001,红色条件反应时显著低于混色条件反应时;突 显干扰物基线条件与突显干扰物混色条件反应时差异显著,p< 0.001,基线条件反应时 显著低于混色条件反应时;由此我们认为在实验2A中发现了基于颜色的突显干扰物抑 制。

表3实验2A颜色条件的重复测量方差分析

因素

df

F

p

n2p

颜色条件(反应时)

2

35.04

.000***

0.64

颜色条件(正确率)

2

1.01

.375

0.05

注:*p <.05, ***p <.001

 3.2.4       讨论

从实验2A的结果来看,在突显干扰物三种颜色条件下,正确率差异不显著,反应 时差异显著。事后比较发现,突显干扰物红色条件反应时显著低于基线条件反应时,红 色条件反应时显著低于混色条件反应时,基线条件反应时显著低于混色条件反应时,红 色条件下经过64个试次的学习,被试对突显干扰物的加工被抑制在基线以下,并且当 突显干扰物颜色条件由红色变为混色时,对突显干扰物的加工重新回到了基线以上,这 表明基于颜色的抑制被分离出来。由于我们收集的反应时数据是在保证正确率前提下, 因此在保证了正确率的前提下,被试在反应时结果上发现了基于特定颜色的突显干扰物 抑制效应,其中红色条件与基线条件下的反应时差异表明了基于颜色抑制的出现,并且 在这基础上红色与混色条件下的反应时差异则明确表明,当前实验观察到的抑制现象是 基于特定颜色的,本研究控制了颜色和位置因素,让颜色在红色组可以预知,在混色组 不可预知,在这种情况下,基于颜色的信号抑制假说一阶信号抑制论可以预测抑制的出 现,而基于位置的注意选择经验的统计学习论则认为抑制不会出现。目前的结果与一阶 特征论预测的抑制现象一致,而与注意选择经验的统计学习论所预测的抑制现象不同, 目前的结果模式与 Gaspelin 等人(2015)的研究结果一致。

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