視覺搜索中注意模板促進(jìn)搜索的內(nèi)在機(jī)制

王紫樂 張 琪

·研究前沿(Regular Articles)·

視覺搜索中注意模板促進(jìn)搜索的內(nèi)在機(jī)制

王紫樂 張 琪

(閩南師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院, 漳州 363000)

生物的視覺搜索能力對(duì)適應(yīng)外部復(fù)雜環(huán)境具有非常重要的生存意義。注意模板可以在搜索任務(wù)的過程中增強(qiáng)相關(guān)信息和抑制無關(guān)信息, 從而快速找到目標(biāo)?？偨Y(jié)近期研究結(jié)果主要有以下發(fā)現(xiàn)：在建立注意模板的過程中并不能明確是基于語義信息還是視覺特征信息; 注意模板不僅可以存儲(chǔ)在工作記憶中, 也可以存儲(chǔ)在長時(shí)記憶中; 不同類型注意模板的神經(jīng)機(jī)制存在差異。未來的研究應(yīng)關(guān)注注意模板在建立過程中內(nèi)部信息如何傳遞, 并關(guān)注不同人群注意模板的神經(jīng)機(jī)制, 以及解決拒絕模板抑制機(jī)制的理論爭(zhēng)議。

注意模板, 拒絕模板, 神經(jīng)機(jī)制, 記憶

1 引言

在日常生活中, 我們經(jīng)常需要在復(fù)雜、豐富的視覺世界里去搜索特定的目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)室研究中, 視覺搜索一般是指?jìng)€(gè)體在某一背景中找到特定的目標(biāo)或判斷這個(gè)目標(biāo)是否出現(xiàn)。視覺搜索任務(wù)主要包含以下過程：首先提取對(duì)目標(biāo)的抽象描述, 并在頭腦中形成目標(biāo)的圖像, 將其用作注意模板(attentional template)或搜索模板(search template)維持在短時(shí)記憶中。在之后的搜索過程中不斷轉(zhuǎn)移注意, 將外界輸入的視覺信息與短時(shí)記憶中的模板進(jìn)行匹配直到找到最匹配的目標(biāo), 即完成搜索(Vickery et al., 2005)。在視覺搜索任務(wù)中探究模板的內(nèi)在機(jī)制對(duì)理解人類的視覺搜索過程有著重要的意義。

關(guān)于模板的思想最早可以追溯到Duncan和Humphreys于1989年提出的注意投入理論(Attentional Engagement Theory), 該理論認(rèn)為視覺搜索包含3個(gè)過程：首先是平行加工的知覺描述階段, 對(duì)視野內(nèi)的信息進(jìn)行多空間尺度的結(jié)構(gòu)化表征; 第二個(gè)是選擇過程, 將輸入的信息與當(dāng)前行為所需的內(nèi)部模板進(jìn)行匹配; 最后將選擇的信息進(jìn)入視覺短時(shí)記憶(Duncan & Humphrey, 1989; Duncan & Humphreys, 1992)。在視覺搜索任務(wù)中, 保存在短時(shí)記憶中的模板信息被用于確定感覺信息加工的優(yōu)先級(jí), 并判斷當(dāng)前信息是否與目標(biāo)匹配(Geng & Witkowski, 2019)。在以往的一些研究中, 并沒有嚴(yán)格區(qū)分注意模板和搜索模板的概念(Geng & Witkowski, 2019; Malcolm & Henderson, 2009; Reeder, van Zoest et al., 2015; Witkowski & Geng, 2019)。隨著對(duì)注意模板(或搜索模板, 以下都稱為注意模板)研究的擴(kuò)展, 研究者們將注意模板分為目標(biāo)模板和拒絕模板兩類。因此注意模板根據(jù)存儲(chǔ)的信息類型可以分為兩種, 一種存儲(chǔ)目標(biāo)相關(guān)信息, 用于對(duì)目標(biāo)的注意選擇過程, 一般稱為目標(biāo)模板(Hout & Goldinger, 2015; Vickery et al., 2005; Won et al., 2020); 另一種存儲(chǔ)干擾物相關(guān)信息, 用于抑制干擾物, 稱為拒絕模板(Arita et al., 2012; Cunningham & Egeth, 2016; Geng, 2014; Moher & Egeth, 2012; Sawaki & Luck, 2011; Vatterott & Vecera, 2012; Won & Geng, 2018)。

對(duì)注意模板的研究主要分為注意模板的建立過程、注意模板包含的信息、注意模板與記憶的關(guān)系以及不同類型注意模板的神經(jīng)機(jī)制等。特征整合理論(the Feature-Integration Theory)認(rèn)為視覺搜索包含兩個(gè)階段, 在第一個(gè)階段會(huì)對(duì)刺激的不同特征進(jìn)行平行加工, 如顏色、方向等, 屬于自動(dòng)加工階段; 在第二個(gè)階段將同一物體的不同特征進(jìn)行整合, 從而能夠?qū)ξ矬w進(jìn)行正確表征, 這個(gè)階段需要注意的集中參與才能完成(Treisman & Gelade, 1980; Treisman & Sato, 1990)。偏向競(jìng)爭(zhēng)模型(Biased Competition Model)認(rèn)為, 在視覺搜索過程中, 目標(biāo)和干擾物會(huì)以相互競(jìng)爭(zhēng)的方式捕獲注意, 除了自下而上的注意偏向之外, 還需要自上而下的注意控制(Desimone & Duncan, 1995)。特征整合理論和偏向競(jìng)爭(zhēng)模型都認(rèn)為視覺搜索是自上而下的知識(shí)和自下而上的信息之間的交互過程, 在干擾物中選擇目標(biāo)需要將視覺輸入與自上而下的注意模板相匹配。注意模板通常是根據(jù)目標(biāo)或者干擾物的相關(guān)信息建立的, 這種信息一般以提示的形式呈現(xiàn)給被試, 被試根據(jù)提示建立模板并搜索目標(biāo)。例如, Vickery等人(2005)采用線索提示范式來研究模板的建立過程。在5個(gè)實(shí)驗(yàn)中研究者分別采用不同的提示線索類型來探究不同類型的信息在建立目標(biāo)模板中的作用。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)提示的圖片線索與目標(biāo)完全匹配(精確線索)時(shí), 搜索速度快于中性線索(無提示信息)或語義線索, 同時(shí)提示精細(xì)線索還快于小線索或旋轉(zhuǎn)線索; 與語義線索或中性線索相比, 小線索或旋轉(zhuǎn)線索提示時(shí)搜索更快。因此研究者認(rèn)為視覺信息比語義信息更加有利于建立注意模板, 進(jìn)而提高視覺搜索效率。注意模板在建立之后并非只存儲(chǔ)在工作記憶中。例如, Woodman等人(2007)的研究發(fā)現(xiàn), 在搜索目標(biāo)試次間變化的條件下, 搜索任務(wù)會(huì)受到記憶任務(wù)的顯著影響, 說明注意模板存儲(chǔ)在視覺工作記憶中; 而在搜索目標(biāo)試次間恒定的條件下, 搜索任務(wù)不會(huì)受到記憶任務(wù)的影響, 說明在這個(gè)條件下, 搜索目標(biāo)可能存儲(chǔ)在長時(shí)記憶中。在注意模板神經(jīng)機(jī)制的研究中, 對(duì)靈長類動(dòng)物的研究發(fā)現(xiàn), 注意模板的激活涉及到前額葉皮層(prefrontal cortex)的神經(jīng)元, 在選擇和維持目標(biāo)中發(fā)揮作用(Chelazzi et al., 1998; Evans et al., 2011), 并投射到表征物體的顳下(inferotemporal)皮層(Hout & Goldinger, 2015; Peelen et al., 2009)。Wei等人(2009)發(fā)現(xiàn)在視覺搜索任務(wù)中, 雙側(cè)額葉眼動(dòng)區(qū)(frontal eye field)、頂內(nèi)溝(intraparietal sulcus)、中央前回(precentral gyrus)和輔助眼動(dòng)區(qū)(supplementary eye field)起到表征目標(biāo)的作用, 用于探測(cè)目標(biāo)是否出現(xiàn)并做出反應(yīng), 同時(shí)右側(cè)額上回和雙側(cè)顳頂交界處可能在過濾和拒絕干擾信息中發(fā)揮作用。

近年來, 研究者們對(duì)注意模板的內(nèi)在機(jī)制進(jìn)行了更加深入的研究, 本文將從以下角度進(jìn)行闡述, 包括在建立注意模板時(shí)依賴的信息(建立過程)、注意模板與記憶的關(guān)系(存儲(chǔ)過程)、注意模板促進(jìn)搜索的機(jī)制(作用機(jī)制)等現(xiàn)有研究成果, 以及未來側(cè)重的研究方面。

2 注意模板內(nèi)在機(jī)制的研究

2.1 在視覺搜索中建立注意模板依賴的信息

2.1.1 依賴視覺信息建立注意模板的觀點(diǎn)

一些研究者發(fā)現(xiàn)進(jìn)行視覺搜索任務(wù)時(shí)建立注意模板依賴的是視覺信息。在對(duì)目標(biāo)模板的研究中, Reeder和Peelen (2013)采用點(diǎn)探測(cè)范式研究了在類別水平的自然場(chǎng)景搜索任務(wù)中目標(biāo)模板的內(nèi)容, 實(shí)驗(yàn)是由75%的視覺搜索任務(wù)和25%的點(diǎn)探測(cè)任務(wù)組成。在視覺搜索任務(wù)中, 被試根據(jù)線索提示來判斷搜索屏中的目標(biāo)在屏幕左邊還是右邊, 在點(diǎn)探測(cè)任務(wù)中點(diǎn)出現(xiàn)之前會(huì)在屏幕左右兩邊分別呈現(xiàn)不同的探測(cè)刺激, 并告知被試忽略這些刺激, 探測(cè)刺激消失后會(huì)出現(xiàn)點(diǎn), 被試的任務(wù)是判斷點(diǎn)出現(xiàn)在屏幕左側(cè)還是右側(cè)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)范式中, 由于75%的試次是視覺搜索任務(wù), 所以當(dāng)線索提示呈現(xiàn)后, 被試就會(huì)根據(jù)相應(yīng)的線索形成目標(biāo)模板, 這個(gè)實(shí)驗(yàn)假設(shè)當(dāng)注意模板中的內(nèi)容包含某個(gè)探測(cè)刺激時(shí), 那么呈現(xiàn)相應(yīng)探測(cè)刺激的一側(cè)會(huì)捕獲注意, 當(dāng)接下來點(diǎn)呈現(xiàn)在同一位置相比于不同位置, 反應(yīng)時(shí)更快, 稱為一致性效應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)輪廓的部分特征有顯著的一致性效應(yīng), 說明注意模板包含判斷物體類別的部分特征。Wurth和Reeder (2019)在后續(xù)研究中同樣采用點(diǎn)探測(cè)范式以及自然場(chǎng)景的圖片作為實(shí)驗(yàn)材料, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)物體類別水平的注意模板由整個(gè)物體輪廓和判斷物體類別的部分特征組成, 但僅有判斷物體類別的部分特征并不能構(gòu)成一個(gè)充分的目標(biāo)模板。Zhang和Li (2020)采用點(diǎn)探測(cè)范式發(fā)現(xiàn)在快速視覺搜索任務(wù)中, 在短時(shí)記憶中的目標(biāo)模板信息更多的是低頻信息, 并且在閾限附近的低頻信息能夠內(nèi)隱地促進(jìn)目標(biāo)識(shí)別過程, 進(jìn)而提高視覺搜索效率。這些結(jié)果說明了注意模板中包含了用于搜索的客體相關(guān)特征的視覺信息。Reeder, van Zoest和Peelen在2015年使用點(diǎn)探測(cè)范式探索了在自然場(chǎng)景下目標(biāo)模板到底是基于搜索場(chǎng)景中視覺特征, 還是腦海中語義信息產(chǎn)生。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 自然場(chǎng)景搜索條件下對(duì)目標(biāo)搜索的關(guān)鍵因素是視覺特征對(duì)目標(biāo)模板的激活。不僅如此, Chen等人(2018)發(fā)現(xiàn), 可以利用目標(biāo)模板通過模態(tài)補(bǔ)全(amodal completion)的方式對(duì)一些遮擋的圖像進(jìn)行搜索, 視覺系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)遮擋物體缺失的部分進(jìn)行補(bǔ)全的機(jī)制叫模態(tài)補(bǔ)全。實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)由圖形定義, 以簡單圖形或復(fù)合圖形的形式呈現(xiàn), 這兩種呈現(xiàn)方式在搜索任務(wù)中隨機(jī)出現(xiàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在全局搜索任務(wù)(圖片完整呈現(xiàn))中, 搜索復(fù)合圖形要比在局部任務(wù)(圖片部分呈現(xiàn))以及馬賽克任務(wù)(圖片部分馬賽克遮擋)中的反應(yīng)更快, 且正確率更高。這說明全局搜索任務(wù)中, 在搜索全局圖形時(shí)會(huì)形成注意模板, 因此在搜索被遮擋的復(fù)合圖形時(shí)注意模板會(huì)自動(dòng)補(bǔ)全缺失部分。在對(duì)全局圖形搜索過程中建立的目標(biāo)模板能夠?qū)φ趽醯膱D形自動(dòng)補(bǔ)全, 也說明了注意模板可以通過目標(biāo)的視覺特征信息建立。目標(biāo)模板中不僅包含目標(biāo)的特征信息, 也包含了干擾物的特征信息。在對(duì)拒絕模板的研究中, Geng等人(2017)在實(shí)驗(yàn)中操縱了視覺搜索任務(wù)中出現(xiàn)與目標(biāo)相似干擾物的概率, 在高相似組中, 與目標(biāo)顏色相似的干擾物出現(xiàn)的概率較高, 在低相似組中, 與目標(biāo)顏色相似的干擾物出現(xiàn)的概率較低。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與低相似組相比, 高相似組的反應(yīng)更快, 反應(yīng)時(shí)能夠更早地達(dá)到漸近水平, 且達(dá)到漸進(jìn)水平的拐點(diǎn)明顯更接近目標(biāo)顏色。說明在拒絕模板中, 也包含干擾物的視覺信息, 并且拒絕模板包含的信息可以根據(jù)干擾物的情況進(jìn)行靈活的調(diào)整; 與目標(biāo)相似的干擾物出現(xiàn)的頻率越高, 拒絕模板對(duì)干擾物的表征越精確, 同時(shí)對(duì)干擾物的抑制能力越強(qiáng)。

2.1.2 依賴語義信息建立注意模板的觀點(diǎn)

我們?cè)诮⒆⒁饽０鍟r(shí)語義信息并不是不起作用的, 因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)生活中的注意模板并不總是能提供與特定目標(biāo)的視覺屬性精確匹配的信息, 搜索目標(biāo)的信息通常是由語義信息提供的。例如, 當(dāng)別人問你是否能在衣柜里找到他的包, 但是你事前并不知道關(guān)于那個(gè)包的具體的視覺信息, 比如是紅色的還是綠色的, 是大的還是小的, 但是依舊能準(zhǔn)確地找到包。研究者也提供了關(guān)于語義信息在注意模板建立時(shí)產(chǎn)生影響的證據(jù)。Nako等人(2015)采用事件相關(guān)電位研究不同線索類型對(duì)建立目標(biāo)模板的效率的影響。實(shí)驗(yàn)中每個(gè)試次都會(huì)先呈現(xiàn)新的搜索目標(biāo), 每個(gè)目標(biāo)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中只出現(xiàn)一次, 實(shí)驗(yàn)中將N2pc (N2 posterior contralateral)成分作為目標(biāo)選擇的空間注意指標(biāo)(Luck & Hillyard, 1994)。在實(shí)驗(yàn)中搜索目標(biāo)呈現(xiàn)后, 會(huì)出現(xiàn)連續(xù)3個(gè)搜索屏, 被試需要在每個(gè)搜索屏中找到目標(biāo)并報(bào)告該目標(biāo)的位置。實(shí)驗(yàn)將不同目標(biāo)第一次、第二次和第三次呈現(xiàn)所引發(fā)的N2pc成分進(jìn)行了對(duì)比, 當(dāng)目標(biāo)的注意模板是由單詞定義時(shí), 第一次搜索相對(duì)于第二次和第三次搜索時(shí)的N2pc振幅降低。在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中, 單詞線索被一幅準(zhǔn)確的目標(biāo)圖像替換, 即目標(biāo)的線索是由圖片定義的。結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)第一次呈現(xiàn)和隨后兩次呈現(xiàn)的N2pc成分沒有顯著差異。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明當(dāng)線索是圖片時(shí), 第一次搜索之前就已經(jīng)形成精確的目標(biāo)模板; 而當(dāng)線索是以單詞形式呈現(xiàn)時(shí), 第一次搜索并沒有很好的建立精確的目標(biāo)模板, 而在后續(xù)的搜索中隨著目標(biāo)的出現(xiàn)才開始建立精確的目標(biāo)模板。這說明在建立精確目標(biāo)模板方面, 單詞線索的效率可能不如圖片線索。Baier和Ansorge在2019年的研究中探討了視覺搜索中顏色類型的注意捕獲是否依賴于語言或語義信息, 結(jié)果也同樣發(fā)現(xiàn)基于顏色視覺信息產(chǎn)生的目標(biāo)模板相比于基于語義信息產(chǎn)生的目標(biāo)模板搜索效率更高, 說明在建立目標(biāo)模板方面, 語義信息可能并不如視覺信息有效(Baier & Ansorge, 2019)。Sun等人(2015)研究與顏色相關(guān)的概念詞(例如, 海洋與藍(lán)色相關(guān))是否能夠激活相應(yīng)物體顏色的目標(biāo)模板時(shí)發(fā)現(xiàn), 注意模板可以在沒有視覺特征的條件下通過語義信息生成, 并且由概念產(chǎn)生的目標(biāo)模板與由視覺特征產(chǎn)生的注意模板在任務(wù)表現(xiàn)上沒有顯著差異。盡管對(duì)于建立拒絕模板依賴語義信息的研究相比于目標(biāo)模板要少(Daffron & Davis, 2015), 一些研究者仍發(fā)現(xiàn)了在建立拒絕模板時(shí)也可以依賴語義信息(Balani et al., 2010; Daffron & Davis, 2015, 2016)?？傊? 就目前研究來看, 注意模板不僅涉及語義信息的激活, 而且還涉及到物體的視覺信息的激活(Hwang et al., 2011; Lupyan, 2008; Meyer et al., 2007; Moores et al., 2003; Nako et al., 2015; Sun et al., 2015; Telling et al., 2010)。我們并不能單獨(dú)考察語義或視覺特征對(duì)注意模板的影響, 因?yàn)樵谘芯恐形覀儾⒉荒軐⒄Z義和視覺特征很好的分離(Hwang et al., 2011), 在我們模板的建立過程中, 在前期可能是由語義特征建立的, 隨著搜索的進(jìn)行, 視覺特征的優(yōu)勢(shì)效應(yīng)在后期起作用(de Groot et al., 2017; Hwang et al., 2011; Nako et al., 2015)。模板建立過程使用的是視覺信息還是語義信息或者兩者共同驅(qū)動(dòng)以找到目標(biāo), 仍有待后續(xù)研究。

2.2 注意模板與記憶的關(guān)系

2.2.1 注意模板存儲(chǔ)在工作記憶的觀點(diǎn)

注意模板一般被認(rèn)為存儲(chǔ)在視覺工作記憶中,用于在視覺搜索過程中引導(dǎo)注意力(Olivers et al., 2011; 張豹等, 2013; 車曉瑋等, 2020)。在工作記憶中保持模板的觀點(diǎn)至少可以追溯到20世紀(jì)90年代的行為和神經(jīng)生理學(xué)研究(Desimone & Duncan, 1995; Duncan & Humphreys, 1989)。Duncan和Humphreys (1989)認(rèn)為視覺搜索過程中, 與內(nèi)部模板匹配的視覺信息進(jìn)入短時(shí)記憶, 從而實(shí)現(xiàn)注意控制。視覺搜索被認(rèn)為是由任務(wù)相關(guān)特征形成的視覺工作記憶表征, 即注意模板引導(dǎo)的(van Loon et al., 2017)。對(duì)于注意模板與記憶的關(guān)系, 最普遍接受的理論認(rèn)為模板直接保存在工作記憶中, 因此等同于工作記憶表征(Soto et al., 2008)。這一觀點(diǎn)也得到了一些認(rèn)知神經(jīng)研究的支持, Woodman和Arita (2011)采用對(duì)側(cè)延遲活動(dòng)(the contralateral delay activity, CDA) 來研究工作記憶是否參與維持注意模板, CDA成分被認(rèn)為是視覺工作記憶負(fù)荷的可靠指標(biāo)(Vogel et al., 2005; Vogel & Machizawa, 2004), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)線索引發(fā)的CDA一直持續(xù)到執(zhí)行搜索, 說明模板的確保持在工作記憶中(Woodman & Arita, 2011)。

一些研究者認(rèn)為雖然在工作記憶中可以存儲(chǔ)多個(gè)的記憶項(xiàng), 但可以激活的模板數(shù)量僅限于一個(gè), 其他項(xiàng)目作為附屬記憶項(xiàng)存儲(chǔ)在工作記憶中(Burra & Kerzel, 2013; Carlisle & Woodman, 2011; Hollingworth & Hwang, 2013; Olivers et al., 2011; Ort et al., 2017; Soto et al., 2012; van Moorselaar et al., 2014, 2015)。例如, 對(duì)于目標(biāo)模板的研究, Houtkamp和Roelfsema (2009)采用信號(hào)檢測(cè)理論將數(shù)據(jù)擬合到不同模板的模型中來估計(jì)工作記憶中可以存儲(chǔ)的模板數(shù)量, 實(shí)驗(yàn)中采用快速視覺呈現(xiàn)范式(rapid serial visual presentation), 在進(jìn)行搜索前呈現(xiàn)兩個(gè)形狀(形狀實(shí)驗(yàn)), 或兩個(gè)顏色(顏色實(shí)驗(yàn)), 或一個(gè)形狀一種顏色(組合實(shí)驗(yàn)), 被試需要在快速呈現(xiàn)的刺激序列中判斷是否包含呈現(xiàn)過的形狀或者顏色。行為結(jié)果發(fā)現(xiàn)搜索兩個(gè)項(xiàng)目要比單獨(dú)搜索一個(gè)項(xiàng)目的表現(xiàn)更差, 并且數(shù)據(jù)擬合結(jié)果發(fā)現(xiàn), 無論是搜索單個(gè)項(xiàng)目還是兩個(gè)項(xiàng)目, 估計(jì)出的模板數(shù)量在0.9到1.1之間, 說明在工作記憶中只存儲(chǔ)一個(gè)模板。對(duì)于拒絕模板的研究, van Moorselaar等(2014)發(fā)現(xiàn)當(dāng)記憶負(fù)載顏色數(shù)量只有一種時(shí), 與之匹配的干擾顏色的存在會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)變慢, 當(dāng)記憶負(fù)載的顏色為兩個(gè)以上時(shí), 與記憶顏色匹配的干擾顏色和不匹配的干擾顏色對(duì)搜索的干擾沒有顯著差異, 說明在工作記憶中存儲(chǔ)的拒絕模板的數(shù)量只有一個(gè)。其他研究者持相反的觀點(diǎn), 認(rèn)為工作記憶中也可以同時(shí)存儲(chǔ)多個(gè)注意模板(Ansorge & Horstmann, 2007; Beck et al., 2012; Beck & Hollingworth, 2017; Hollingworth & Beck, 2016; Irons et al., 2012; Kerzel & Witzel, 2019; Worschech & Ansorge, 2012; Zhou et al., 2020)。例如, 對(duì)于目標(biāo)模板的研究, Beck等人(2012)研究了在工作記憶中是同時(shí)維持兩個(gè)目標(biāo)模板還是在兩個(gè)目標(biāo)模板之間切換。在實(shí)驗(yàn)中, 要求被試在一半試次中先后搜索兩種顏色的項(xiàng)目(順序搜索條件), 在另一半試次中同時(shí)搜索兩種顏色的項(xiàng)目(同時(shí)搜索條件)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)被試在同時(shí)搜索條件和順序搜索條件的搜索速度沒有顯著差異; 在順序搜索條件下, 出現(xiàn)了顯著的轉(zhuǎn)換成本(相對(duì)于對(duì)同一種顏色的注視, 從一種顏色注視到另一種顏色的注視時(shí)間會(huì)增加), 而在同時(shí)搜索條件下的轉(zhuǎn)換成本要比順序搜索條件下更小, 并且在兩種搜索條件下的平均注視時(shí)間沒有差異, 這說明在不同的任務(wù)指令下, 在工作記憶中既可以順序激活兩個(gè)目標(biāo)模板, 也可以同時(shí)激活兩個(gè)目標(biāo)模板。Grubert和Eimer (2015)采用N2pc成分作為注意選擇的指標(biāo), 發(fā)現(xiàn)在順序搜索兩個(gè)由顏色定義的目標(biāo)時(shí)所出現(xiàn)的搜索的延遲并不是由于目標(biāo)模板的轉(zhuǎn)換成本導(dǎo)致, 而是兩個(gè)目標(biāo)模板之間相互競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果。Kerzel和Witzel (2019)對(duì)顏色目標(biāo)的注意模板數(shù)量進(jìn)行測(cè)量時(shí)發(fā)現(xiàn), 顏色搜索的線索效應(yīng)不受記憶顏色數(shù)量的影響, 工作記憶中可以存儲(chǔ)不止一個(gè)目標(biāo)模板。對(duì)于拒絕模板的研究, Hollingworth和Beck (2016)發(fā)現(xiàn)工作記憶中可以存儲(chǔ)不止一個(gè)拒絕模板。實(shí)驗(yàn)中要求記憶一種或者兩種顏色的色塊, 在記憶維持階段被試會(huì)進(jìn)行搜索任務(wù), 記憶色塊總是作為干擾顏色出現(xiàn)在搜索屏中。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)搜索屏中的干擾顏色無論與記憶色塊相匹配的顏色是一種還是兩種, 搜索的反應(yīng)時(shí)沒有顯著差異。說明記憶中至少是可以有兩個(gè)拒絕模板的。目前對(duì)工作記憶存儲(chǔ)的模板數(shù)量仍有爭(zhēng)議。一些研究者認(rèn)為, 當(dāng)搜索兩個(gè)項(xiàng)目時(shí)要比搜索單個(gè)項(xiàng)目表現(xiàn)更差, 存儲(chǔ)在工作記憶的注意模板只有一個(gè)(Burra & Kerzel, 2013; Hollingworth & Hwang, 2013; Olivers et al., 2011; Ort et al., 2017; Soto et al., 2012; van Moorselaar et al., 2015), 然而, 同時(shí)搜索兩個(gè)項(xiàng)目比搜索一個(gè)項(xiàng)目的表現(xiàn)要差的原因有很多, 并不能直接的認(rèn)為工作記憶中只存儲(chǔ)一個(gè)模板。例如, 當(dāng)兩個(gè)模板同時(shí)存儲(chǔ)在工作記憶時(shí), 由于工作記憶資源有限, 每個(gè)模板得到的資源相比于只存儲(chǔ)一個(gè)模板時(shí)會(huì)相應(yīng)減少, 進(jìn)而導(dǎo)致搜索效率的降低; 同時(shí), 模板在工作記憶中的表征可能分為同時(shí)激活和切換兩種, 當(dāng)兩個(gè)模板同時(shí)激活時(shí), 在線態(tài)中的信息會(huì)相互干擾, 從而導(dǎo)致同時(shí)搜索兩個(gè)項(xiàng)目要比搜索一個(gè)項(xiàng)目的表現(xiàn)要差(Zhang et al., 2021);當(dāng)兩個(gè)模板為相互切換時(shí), 此時(shí)切換不僅需要時(shí)間, 同時(shí)記憶表征會(huì)受到損害, 也會(huì)使同時(shí)搜索兩個(gè)項(xiàng)目的效率低于搜索一個(gè)項(xiàng)目(Zhang et al., 2021)。而且不同的實(shí)驗(yàn)范式也可能是造成不同結(jié)果的原因(Fr?tescu et al., 2020), 在不同的范式中, 不同的項(xiàng)目在工作記憶的優(yōu)先級(jí)是有差別的, 當(dāng)不同的項(xiàng)目在實(shí)驗(yàn)中優(yōu)先級(jí)相同時(shí), 在工作記憶中得到等量的資源就可能會(huì)建立兩個(gè)模板(Grubert & Eimer, 2020), 而當(dāng)其中一個(gè)項(xiàng)目由于任務(wù)需求而被剝奪優(yōu)先級(jí)時(shí), 它在工作記憶中得到的資源就會(huì)減少, 無法建立多個(gè)注意模板(Kerzel & Witzel, 2019)。

2.2.2 注意模板可能存儲(chǔ)在長時(shí)記憶的觀點(diǎn)

另一些理論認(rèn)為, 雖然注意模板儲(chǔ)存在工作記憶中可能是必要的, 但不足以把工作記憶表征等同于模板(Dube & Al-Aidroos, 2019; Hollingworth & Hwang, 2013; Kerzel & Cong, 2021)。也有研究者認(rèn)為注意模板具有獨(dú)立于工作記憶表征的屬性, 這表明注意模板與工作記憶表征可以分離(Carlisle & Woodman, 2011; Kerzel, 2019)。然而Kong等人(2020)的研究表明, 注意模板和工作記憶并不是等同的, 但是兩者也并不能完全獨(dú)立, 可能存在一個(gè)共享的機(jī)制負(fù)責(zé)注意模板和工作記憶。盡管有很多研究發(fā)現(xiàn), 注意模板可以存儲(chǔ)在工作記憶中(Berggren & Eimer, 2018a; Carlisle & Nitka, 2019; Desimone & Duncan, 1995; Duncan & Humphreys, 1989; Sawaki & Luck, 2011; Shirama et al., 2017), 但是一些研究人員認(rèn)為注意模板也可以存儲(chǔ)在長時(shí)記憶中(Carlisle et al., 2011; Cowan, 1995; Woodman et al., 2013)。當(dāng)目標(biāo)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中保持不變時(shí), 搜索任務(wù)不會(huì)受到記憶任務(wù)的影響, 說明注意模板有可能被儲(chǔ)存在長時(shí)記憶中(Woodman et al., 2001), 而當(dāng)目標(biāo)在試次之間變化時(shí), 注意模板存儲(chǔ)在視覺工作記憶中(Woodman et al., 2007)。

然而, 有研究者認(rèn)為, 注意模板不能被簡單的認(rèn)為保存在工作記憶或者長時(shí)記憶中。Carlisle等人(2011)的研究發(fā)現(xiàn)注意模板在初期會(huì)保持在視覺工作記憶, 但后續(xù)會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移到長時(shí)記憶中。在實(shí)驗(yàn)中, 研究者采用線索提示的視覺搜索任務(wù), 每個(gè)試次的搜索目標(biāo)隨機(jī)出現(xiàn), 可能是雙目標(biāo)提示或單目標(biāo)提示, 被試需要判斷提示的目標(biāo)是否出現(xiàn), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試在雙目標(biāo)提示條件下的CDA振幅是單目標(biāo)提示條件下的CDA振幅的兩倍, 說明搜索的目標(biāo)的表征都保持在視覺工作記憶中; 研究者還采用了固定目標(biāo)的搜索范式, 發(fā)現(xiàn)隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行, CDA成分逐漸減少, 說明隨著注意模板的獲得, 存儲(chǔ)在視覺工作記憶的模板就會(huì)轉(zhuǎn)移到長時(shí)記憶中。其他的研究結(jié)果也支持了這一發(fā)現(xiàn)(Grubert et al., 2016; Gunseli et al., 2014; Reinhart et al., 2015; Reinhart & Woodman, 2014a), 例如, Grubert等人(2016)的研究中, 在每個(gè)試次開始會(huì)給被試提示一種、兩種或者三種可能的目標(biāo)顏色, 被試的任務(wù)是根據(jù)提示所代表的顏色找到目標(biāo)。在顏色恒定試次中, 與目標(biāo)相關(guān)的顏色始終是不變的; 在顏色變化的試次中, 目標(biāo)顏色在試次之間會(huì)發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)CDA成分在目標(biāo)顏色變化的試次中要比在顏色恒定的試次中更大, 并且CDA成分都會(huì)隨著顏色記憶負(fù)荷的增加而增強(qiáng), 說明目標(biāo)在試次間變化時(shí), 不同目標(biāo)模板之間可能存在切換, 注意模板存儲(chǔ)在工作記憶中; 而當(dāng)目標(biāo)在試次間恒定時(shí), 存儲(chǔ)在工作記憶中的注意模板至少部分會(huì)轉(zhuǎn)移到長時(shí)記憶中。最近的一項(xiàng)研究質(zhì)疑了這一發(fā)現(xiàn), 當(dāng)被試搜索兩個(gè)目標(biāo)中的其中一個(gè)時(shí), 即使目標(biāo)的身份是固定的, 注意模板還是可以繼續(xù)存儲(chǔ)在工作記憶中(Berggren & Eimer, 2018b)。Woodman等人(2013)將P170成分作為長時(shí)記憶中的信息積累的直接指標(biāo), 通過對(duì)Carlisle等人(2011)的研究數(shù)據(jù)重新繪制發(fā)現(xiàn), 隨著CDA消失, 同時(shí)觀察到P170振幅增加。在他們團(tuán)隊(duì)后續(xù)的研究中同樣發(fā)現(xiàn), 隨著目標(biāo)在試次間重復(fù), P170成分的振幅是逐漸增大的, 說明了目標(biāo)模板是可以轉(zhuǎn)移到長時(shí)記憶中的(Reinhart & Woodman, 2014b)。注意模板在兩種記憶中的存儲(chǔ)或許有條件限制, 當(dāng)呈現(xiàn)方式不同時(shí), 注意模板可能分別存儲(chǔ)在兩種記憶中, 即當(dāng)目標(biāo)不變時(shí), 存儲(chǔ)在工作記憶中的注意模板會(huì)轉(zhuǎn)移到長時(shí)記憶中, 當(dāng)目標(biāo)變化時(shí), 不同目標(biāo)模板之間可能存在切換, 被試就無法對(duì)一種模板進(jìn)行持續(xù)性學(xué)習(xí), 只能保持在工作記憶中。然而, 目前研究中注意模板也可以存儲(chǔ)在長時(shí)記憶的觀點(diǎn)大多來自目標(biāo)模板的研究, 拒絕模板在視覺搜索中是否可以從工作記憶轉(zhuǎn)移到長時(shí)記憶中需要更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

不同范疇下的注意模板可能具有不同的存儲(chǔ)機(jī)制, 已有的研究主要集中在精確的客體范疇下, 而類別范疇的注意模板相對(duì)不精確, 可以包含同一類別下的不同客體, 那么類別范疇下的注意模板是會(huì)隨著搜索的進(jìn)行不斷調(diào)整模板的內(nèi)容, 使表征更精確, 還是保持原有的注意模板內(nèi)容不變, 以及類別范疇注意模板的存儲(chǔ)方式是否同樣受到目標(biāo)是否變化的影響仍有待研究。

2.3 視覺搜索中注意模板的作用機(jī)制

2.3.1 目標(biāo)模板的作用機(jī)制

在視覺搜索過程中, 不僅需要增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)注意, 還涉及到對(duì)干擾物的抑制, 以達(dá)到更快的搜索效果。因此對(duì)目標(biāo)成功的搜索需要涉及到兩種注意機(jī)制：增強(qiáng)目標(biāo)的相關(guān)信息和抑制干擾物的信息(Won & Geng, 2018)。在大部分研究中主要關(guān)注前者, 發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的特征可以通過增強(qiáng)相關(guān)感覺信息而得到優(yōu)先加工, 但在更快速選擇目標(biāo)的同時(shí), 也會(huì)導(dǎo)致與目標(biāo)具有相同特征的干擾物被錯(cuò)誤的選擇(Desimone & Duncan, 1995; Treisman & Gelade, 1980; Treisman & Sato, 1990; Wolfe & Horowitz, 2004); 在對(duì)后者的研究中, 發(fā)現(xiàn)確實(shí)存在著一種對(duì)干擾物的抑制機(jī)制, 能夠提高搜索效率(Cunningham & Egeth, 2016; Gaspar & McDonald, 2014; Gaspelin et al., 2015, 2017; Noonan et al., 2016; Sawaki & Luck, 2011)。因此, 目標(biāo)模板和拒絕模板都能促進(jìn)視覺搜索。雖然目標(biāo)模板和拒絕模板都能促進(jìn)搜索, 但是它們可能由不同的機(jī)制在起作用(Zhang et al., 2020)。抑制機(jī)制可以獨(dú)立于選擇機(jī)制對(duì)環(huán)境中的某個(gè)刺激或位置進(jìn)行抑制, 并且由不同的神經(jīng)元控制(Chelazzi et al., 2019), 這一觀點(diǎn)得到認(rèn)知神經(jīng)研究的支持。研究者發(fā)現(xiàn), 右后顳皮層(right posterior temporal cortex, pTC)區(qū)域表征待檢測(cè)物體類別的信息, 能夠促進(jìn)目標(biāo)的搜索(Reeder, Perini et al., 2015)。前上頂葉(anterior superior parietal lobule)參與了目標(biāo)模板對(duì)任務(wù)相關(guān)特征的表征(Peelen & Kastner, 2011)。皮層α頻段活動(dòng)可能與抑制任務(wù)無關(guān)神經(jīng)元的功能, 或增加任務(wù)相關(guān)神經(jīng)元的興奮性有關(guān)(van Diepen et al., 2019)。Reeder等人(2017)采用功能磁共振成像技術(shù)研究了哪些腦區(qū)與拒絕模板的作用有關(guān), 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)目標(biāo)模板和拒絕模板激活的腦區(qū)是有差異的。在搜索任務(wù)中要求被試回答目標(biāo)字母T是朝左還是朝右, 進(jìn)行視覺搜索前會(huì)呈現(xiàn)線索提示, 提示中的“+”、“?”、“○”分別代表正向線索(目標(biāo)出現(xiàn)在與線索顏色相同的彩色圓圈中), 負(fù)向線索(干擾物出現(xiàn)在與線索顏色相同的彩色圓圈中)與中性線索(線索提示顏色不會(huì)出現(xiàn)在搜索屏中)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 目標(biāo)模板的注意選擇過程可能與雙側(cè)枕極(bilaterally at the occipital pole)以及外側(cè)枕葉(lateral occipital cortex)的激活有關(guān), 后頂葉皮層與楔前區(qū)相鄰的區(qū)域(thearea of posterior parietal cortex bordering precuneus)在拒絕模板過濾與任務(wù)無關(guān)的信息中發(fā)揮作用。不僅如此, Reeder等人(2018)在后續(xù)的研究也發(fā)現(xiàn), 目標(biāo)模板在初級(jí)視覺皮層中有明顯的表征, 而對(duì)于干擾物模板則沒有明顯的表征, 支持了目標(biāo)模板和拒絕模板存在不同的神經(jīng)機(jī)制。

2.3.2 拒絕模板的作用機(jī)制

Arita等人(2012)提出了一種抑制性的注意模板, 稱為“拒絕模板”, 拒絕模板是基于干擾物的線索建立的, 可以抑制干擾物特征, 并且與中性線索相比, 干擾物線索會(huì)更加有利于搜索。

對(duì)于拒絕模板的神經(jīng)機(jī)制研究, 許多研究者通過事件相關(guān)電位分析發(fā)現(xiàn), 當(dāng)視覺搜索屏中包含顯著但與任務(wù)無關(guān)的干擾物時(shí), 呈現(xiàn)這些干擾物的對(duì)側(cè)大腦后部區(qū)域會(huì)引發(fā)更正性的成分, 這種成分被稱為Pd (distractor positivity), 被認(rèn)為是與主動(dòng)抑制干擾物有關(guān)的腦電成分(Burra & Kerzel, 2014; Kiss et al., 2012; Sawaki et al., 2012; Sawaki & Luck, 2010)。在Berggren和Eimer (2018a)的研究中, 呈現(xiàn)的搜索屏中只有一側(cè)的視覺刺激是與任務(wù)相關(guān)的, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在干擾物的對(duì)側(cè)誘發(fā)了Pd成分, 表明對(duì)對(duì)側(cè)干擾物的主動(dòng)抑制。如果在對(duì)干擾物的抑制過程是由拒絕模板控制的, 那么Pd成分的存在應(yīng)該表明拒絕模板已被激活。背外側(cè)前額葉皮層(dorsolateral prefrontal cortex)的激活可能與對(duì)干擾物的抑制有關(guān)(Geng, 2014; Suzuki & Gottlieb, 2012)。抑制過程可以發(fā)生在注意轉(zhuǎn)移之前, 以防止顯著性刺激引起注意, 這種抑制能力隨著被試逐漸獲得干擾物相關(guān)的特征而逐漸增強(qiáng)(Gaspelin & Luck, 2019)。在以往對(duì)高焦慮個(gè)體的研究發(fā)現(xiàn)注意抑制效應(yīng)會(huì)隨著個(gè)體焦慮水平的提高而下降。例如, Gaspar和McDonald (2018)使用N2pc和Pd成分來研究高焦慮特質(zhì)是否與防止注意捕獲并抑制干擾物有關(guān), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在高焦慮組中觀察到干擾物引發(fā)了顯著的N2pc 成分, 但是不管高焦慮組還是低焦慮組, 都能觀察到Pd成分, 說明低焦慮的個(gè)體可以主動(dòng)抑制干擾物, 而高焦慮的個(gè)體只有在被干擾物捕獲注意后才會(huì)開始抑制干擾物。不僅如此, Salahub和Emrich (2021)的研究也發(fā)現(xiàn), 當(dāng)個(gè)體的焦慮程度越高時(shí), 越有可能被與拒絕模板匹配的干擾物捕獲注意, 而焦慮程度較低的個(gè)體可以避免被與模板匹配干擾物的捕獲注意。對(duì)不同人群來說, 拒絕模板對(duì)搜索效率的影響也可能不同, 比如老年群體, 由于認(rèn)知控制能力減弱, 抑制無關(guān)干擾物的能力也有限, 注意模板在促進(jìn)搜索的機(jī)制可能也存在差異, 對(duì)一些正常人的研究結(jié)果可能并不具有普遍適用性。因此, 在對(duì)注意模板的后續(xù)研究中, 需要考慮不同人群之間的差異。

在對(duì)注意的抑制機(jī)制的研究中, 許多研究者認(rèn)為在抑制干擾物時(shí), 可能是對(duì)干擾物所在的位置進(jìn)行抑制的(Dark et al., 1996; Theeuwes et al., 1998; Watson & Humphreys, 1997)。近年來概率學(xué)習(xí)的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)特定干擾物出現(xiàn)在一個(gè)位置的頻率遠(yuǎn)高于其他位置時(shí), 對(duì)于該位置的選擇效率就會(huì)降低(Ferrante et al., 2017; Wang & Theeuwes, 2018a, 2018b)。對(duì)干擾物的空間位置抑制也得到了電生理學(xué)證據(jù)的支持。例如, Sch?nhammer等人(2020)采用空間線索范式研究發(fā)現(xiàn), 當(dāng)提示的位置與目標(biāo)位置相同時(shí), 反應(yīng)要快于提示位置與目標(biāo)位置不同的條件, 并且在提示位置的對(duì)側(cè)產(chǎn)生一種抑制性的腦電成分Pd, 說明產(chǎn)生的是對(duì)干擾物空間位置的抑制。Beck等人在2015年與2018年的研究發(fā)現(xiàn), 拒絕模板對(duì)干擾物的抑制不太可能是基于特征, 可能是由于在搜索屏出現(xiàn)時(shí)將特征信息轉(zhuǎn)換為空間信息, 即拒絕模板對(duì)于干擾物的抑制是基于空間位置(Beck et al., 2018; Beck & Hollingworth, 2015)。然而在后續(xù)的研究中, Carlisle和Nitka (2019)采用提示范式對(duì)Beck等人(2015)基于位置的拒絕模板進(jìn)行檢驗(yàn), 結(jié)果并沒有發(fā)現(xiàn)被試使用基于位置的策略來執(zhí)行任務(wù)。近年來的一些研究也發(fā)現(xiàn), 拒絕模板在對(duì)干擾物進(jìn)行抑制時(shí), 并不是基于干擾物的空間位置, 而是對(duì)干擾物的特征進(jìn)行抑制(Tanda & Kawahara, 2020)。即使干擾物的特征是顯著的, 在經(jīng)過的學(xué)習(xí)訓(xùn)練之后, 也能有效抑制干擾物(de Tommaso & Turatto, 2019; Gaspelin & Luck, 2018; Turatto et al., 2018)。一些研究者探究了模板搜索策略(特征搜索模式和單例搜索模式)對(duì)顯著干擾物抑制的影響(de Tommaso & Turatto, 2019; Graves & Egeth, 2015)。研究發(fā)現(xiàn)在特征搜索條件下, 隨著學(xué)習(xí)的進(jìn)行, 被試可以有效的對(duì)顯著干擾物進(jìn)行抑制; 而在單例搜索條件下, 無法習(xí)得抑制效應(yīng)的原因可能包括以下兩種, 在單例搜索策略下, 目標(biāo)和顯著干擾物都是特征單例(de Tommaso & Turatto, 2019), 或目標(biāo)和干擾物的特征不固定, 存在相互切換(Graves & Egeth, 2015)。

目前研究者所使用的研究范式容易將特征和空間位置混淆, 在對(duì)干擾物的特征進(jìn)行抑制時(shí), 也仍然不能排除空間位置的影響(Tanda & Kawahara, 2019)。而且對(duì)于不同的研究范式, 基于位置還是基于特征的抑制優(yōu)先級(jí)是不同的。例如, 當(dāng)在搜索任務(wù)之前提示位置信息時(shí), 對(duì)位置的抑制可能占主導(dǎo)地位(Sch?nhammer et al., 2020); 當(dāng)搜索任務(wù)之前提示特征信息時(shí), 基于特征的抑制可能占主導(dǎo)地位(Arita et al., 2012; de Tommaso & Turatto, 2019)。因此, 在未來研究中, 可以采用更完善的實(shí)驗(yàn)范式將特征和空間位置進(jìn)行分離, 在匹配特征信息和空間位置信息難度的情況下, 可以采用眼動(dòng)儀記錄被試的眼動(dòng)軌跡, 進(jìn)一步探究拒絕模板在分別基于兩種信息的抑制過程中優(yōu)先級(jí)的影響因素。

3 未來研究展望

在視覺注意模板內(nèi)在機(jī)制的研究中, 主要有以下爭(zhēng)議：首先, 視覺搜索任務(wù)建立注意模板依賴的信息中, 目前的實(shí)驗(yàn)研究并不能將視覺信息和語義信息很好的分離, 因此在考察建立注意模板依賴的是視覺信息, 還是語義信息或是兩者共同驅(qū)動(dòng)的仍有爭(zhēng)議; 其次, 在抑制機(jī)制的研究中, 對(duì)干擾物的抑制在基于位置和基于特征的抑制優(yōu)先級(jí)的影響因素仍需進(jìn)一步研究; 最后, 注意模板也不能簡單的認(rèn)為是存儲(chǔ)在工作記憶中的, 也可能存儲(chǔ)在長時(shí)記憶中, 但是現(xiàn)有研究并未區(qū)分存儲(chǔ)這兩種記憶的條件。除此之外, 注意模板的內(nèi)在機(jī)制的研究中仍然有其他問題需要解決, 主要有以下方面：

第一, 我們對(duì)模板信息在視覺搜索過程中如何被傳遞和使用知之甚少, 而且在大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室任務(wù)中, 并沒有關(guān)注模板的建立過程, 尤其是在目標(biāo)固定的任務(wù)中, 在練習(xí)后, 被試已經(jīng)形成了相應(yīng)的注意模板, 所以一些研究忽略了注意模板的建立過程(Alfandari et al., 2019)。注意模板在促進(jìn)搜索的過程是復(fù)雜的, Hout和Goldinger (2015)和Rajsic和Woodman (2019)認(rèn)為注意模板在促進(jìn)搜索時(shí)具有引導(dǎo)搜索和決策的雙重功能, 可以引導(dǎo)人們注意潛在的相關(guān)項(xiàng)目, 并將視覺輸入與注意模板進(jìn)行比較, 以進(jìn)行目標(biāo)確認(rèn)或拒絕。有研究者認(rèn)為在利用模板進(jìn)行視覺搜索的過程中, 實(shí)際上有兩種相關(guān)的表征或“模板”, 第一種是“引導(dǎo)模板”, 引導(dǎo)模板包含比較粗糙的特征, 用于引導(dǎo)注意到可能的候選目標(biāo)上; 另一個(gè)是前文提到的“目標(biāo)模板”, 包含物體的精確特征, 用于確認(rèn)目標(biāo)(Anderson, 2014; Cunningham & Wolfe, 2014; Kerzel, 2019; van Loon et al., 2017; Wolfe, 2012, 2020a, 2020b)。Yu等人(2022)研究了模板信息在視覺搜索引導(dǎo)和決策階段是如何使用的, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)單個(gè)目標(biāo)模板在兩個(gè)過程中所使用的信息是不同的。但是目前很少有研究探討引導(dǎo)和決策過程在視覺搜索周期中發(fā)生的時(shí)間節(jié)點(diǎn), 也很少有研究探討在搜索多個(gè)目標(biāo)時(shí)引導(dǎo)和決策過程中使用的信息是否相同, 這些問題仍需要更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)來解決。

第二, 研究者在對(duì)異常人群的研究中, 發(fā)現(xiàn)ASD (自閉癥譜系障礙)個(gè)體在完成視覺搜索任務(wù)中相比于TD (正常)個(gè)體具有明顯的視覺搜索優(yōu)勢(shì)(Hessels et al., 2014; Marciano et al., 2021; Shirama et al., 2017), 在同等任務(wù)難度的情況下, ASD個(gè)體搜索正確率要高于TD個(gè)體, 并且對(duì)目標(biāo)和外周干擾物的注視次數(shù)要少于TD個(gè)體(彭曉玲, 黃丹, 2018)。ASD和TD個(gè)體在視覺搜索中激活的腦區(qū)也有所不同, ASD個(gè)體主要激活額葉、枕葉和頂葉腦區(qū), 而TD個(gè)體激活的腦區(qū)集中在左殼核(left putamen) (Keehn et al., 2012), 鑒于ASD和TD個(gè)體之間在視覺搜索任務(wù)中可能存在差異, 未來對(duì)注意模板的研究可以擴(kuò)展到異常人群。

第三, 盡管對(duì)拒絕模板抑制機(jī)制的研究取得了很大的進(jìn)展, 但是拒絕模板的抑制到底是如何發(fā)生的仍存在爭(zhēng)議。有研究者認(rèn)為拒絕模板在促進(jìn)搜索時(shí)是通過被試主動(dòng)抑制已知的干擾物來進(jìn)行的, 這也被稱為主動(dòng)注意抑制假說(active attentional suppression hypothesis) (Arita et al., 2012; Zhang et al., 2020)。Zhang等人(2020)采用點(diǎn)探測(cè)范式研究拒絕模板的早期注意效應(yīng), 實(shí)驗(yàn)中在進(jìn)行搜索任務(wù)之前會(huì)呈現(xiàn)負(fù)向線索(提示干擾物顏色), 被試已知提示的線索為干擾物特征, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在搜索開始后100 ms, 目標(biāo)相比于干擾物被更多的捕獲注意, 實(shí)驗(yàn)支持主動(dòng)注意抑制的觀點(diǎn); 其他一些研究者認(rèn)為注意力首先會(huì)被干擾物所吸引, 在被干擾物捕獲注意后, 抑制過程才會(huì)發(fā)生, 這稱為搜索破壞假說(search and destroy) (Moher & Egeth, 2012)。這一觀點(diǎn)也得到一些眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究的支持, 在這些研究中, 搜索任務(wù)開始前會(huì)給被試呈現(xiàn)干擾物的提示信息(干擾物的特征信息或位置信息), 被試已知提示內(nèi)容為干擾物信息, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn), 盡管被試被告知要盡可能直接眼跳到目標(biāo), 但被試還是會(huì)更多的眼跳到干擾物上, 隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行, 被試逐漸表現(xiàn)出對(duì)干擾物的抑制, 更少的直接眼跳到干擾物上(Beck et al., 2018; Chang et al., 2019; Kugler et al., 2015; Moher & Egeth, 2012)。雖然都有實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持這兩種拒絕模板抑制效應(yīng)的假說, 但這兩個(gè)假說的爭(zhēng)論目前也沒有明顯的定論。

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The internal mechanisms of attentional templates in facilitating visual search

WANG Zile, ZHANG Qi

(School of Educational Science, Minnan Normal University, Zhangzhou 363000, China)

The visual searchability of organisms has a crucial survival significance for adapting to a complex environment. Attentional templates can enhance relevant information and suppress irrelevant information to find the target quickly during the search task. Recent studies indicate that it is not clear whether the process of establishing attentional templates is based on semantic or visual feature information. Moreover, attentional templates can be stored in both the working and long-term memory, and there are differences in the neural mechanisms of different types of attentional templates. Future research should pay attention to how the internal information is transmitted during the establishment of attentional templates, the neural mechanisms of attentional templates in different populations, and resolve theoretical disputes about the suppression mechanism of rejection templates.

attentional templates, rejection template, neural mechanism, memory

B842

2021-10-15

張琪, E-mail: zq1892@mnnu.edu.cn