注意機制的深入探究
注意。從其他人的談話中突然聽到自己的名字，於是我幾乎立即停止了對自己活動的注意，開始傾聽那些人在說些什麼，這個過程被稱為注意的轉換，它發生迅速且無需主動的意志努力。
一、 注意的理論和實驗。三大注意理論：過濾器理論、資源限制理論和特徵整合理論。
（一） 過濾器理論與雙耳分聽技術。最早由羅布德本特（1958）提出。該理論也認為，既然注意在行為上的特點就是人們能選擇一部分信息進行加工，而忽略其他信息（就像酒會中我們有選擇地傾聽當前的談話而忽略其他談話聲），那麼，不妨將注意理解為人類信息加工系統中的一個瓶頸或閥門，來自外界的大量信息中只有少量能通過這個瓶頸，注意就像過濾器一樣只允許一部分信息通過瓶頸。雙耳分聽技術試圖回答：注意過濾器對信息進行選擇的位置究竟是在感覺階段、分析階段還是反應階段？過濾器理論細分為：早期選擇模型、中期選擇模型（衰減模型）和晚期選擇模型。
（1） 早期選擇模型。1958年，羅布德本特設計了最早的雙耳分聽實驗，並據此提出了早期選擇模型。該模型認為，過濾器選擇一些信息進入高級分析階段，其餘信息可能暫存於記憶中，然後迅速衰退。通過過濾器並進入高級分析水平的信息再接受進一步的加工，從而被識別和存儲。這種過濾器是按「全」或「無」工作的，即接通一個通道的同時關閉所有其他通道。韋爾福德（1959）稱其為單通道模型。但是，格雷和韋德伯恩（1960）發現，當雙耳分聽實驗中安排一些有意義的材料時被試不是按耳朵為單位再現，而多是按意義再現，即從兩隻耳朵分別接受的音節組成詞（objective）。這個結果表明，過濾器可能通過不止一個通道的信息。（羅布德本特最早的雙耳分聽實驗結果為雙耳分別再現的正確率高於成對再現的正確率，從而驗證了早期選擇模型，其表現形式為單通道模型，早期選擇模型得到很多方面的證明，但格雷和韋德伯恩安排的有意義材料（OB JEC TIVE）的雙耳分聽實驗其結果推翻了早期選擇模型）
（2） 中間選擇模型（衰減模型）。特雷斯曼（1964）對雙耳分聽技術進行了改進，設計了追隨耳實驗，並提出了注意的衰減模型。追隨耳實驗，就是要求被試在雙耳分聽過程中始終複述其一個耳朵聽到的信息，並且忽略所有來自另一耳朵的信息。兩耳分別被稱為「追隨耳」和「非追隨耳」。追隨耳實驗結果顯示：非追隨耳的信息也可以得到高級分析。因此特雷斯曼認為，過濾器並非依「全」或「無」的原則工作，而是按衰減方式進行的；不是只允許一個通道（追隨耳）的信息通過，而是既允許追隨耳的信息通過，也允許非追隨耳的信息通過，只是非追隨耳的信息受到衰減，強度減弱了。若是減弱的非追隨耳信號具有特別意義（如自己名字），具有較低閾值，那麼仍可得到高級加工而被最終識別。總之特雷斯曼的模型強調：（1）信息是大量輸入的，這與早期選擇模型相同；（2）加工過程是「衰減」的；（3）過濾器的位置有兩個，一為語義分析之前的外周過濾器，一為語義分析之後的中樞過濾器。可見，特雷斯曼強調了中樞過濾器的作用，因而又被稱為中期選擇模型。（特雷斯曼改進雙耳分聽實驗為追隨耳實驗，其結果顯示非追隨耳的信息也得到了高級分析，只是其信息量衰減、強度減弱，特雷斯曼認為過濾器分為語義分析之前的外周過濾器和語義分析之後的中樞過濾器，特雷斯曼更強調中樞過濾器。）
（3） 晚期選擇模型（反應選擇模型）。追隨耳實驗設計遭到批評，一耳複述另一耳不複述在開始就將兩個通道置於不公平地位，而且複述這一額外變數的可能造成實驗結果差異上的混淆。由多伊奇（1963）首先提出，他們認為多個輸入通道的信息均可進入高級分析水平，得到全部的知覺加工瓶頸處於知覺和工作記憶之間。因此，注意不在於選擇知覺刺激，而在於選擇對刺激的反應。晚期選擇模型強調輸入的所有信息都得到加工，所以能解釋注意分配現象（邊聽邊講做筆記、自拉自唱），又由於儲存在長時記憶中的這些項目激活閾值很低，所以也能解釋特別有意義的信息易引起人注意的現象。然而，由於該模型假定所有的輸入信息都被中樞加工，所以是不經濟的，而且它也無法解釋客觀存在的早期選擇現象。
（二） 資源限制理論與可證偽標準。由卡內曼（1973）提出。把注意看做心理資源，認為人的心理資源總量是有限的，注意的功能就是資源分配。如果一個任務沒有用盡所有的資源，那麼注意就可以同時指向另外的任務。批評者指出它的軟肋：有限資源的性質不明確，沒有探明資源的機制。更嚴重的一點，資源分配理論不能被證偽。（卡內曼提出的資源限制理論認為注意的功能就是資源分配，該理論的軟肋就是未達到可證偽的標準）
（三） 特徵整合理論與錯覺性結合實驗。由特雷斯曼（1977,1980）提出，特徵是某個維量的一個特定值，而客體則是一些特徵的結合。如，圖形和顏色是維量，正方形和顏色則分別是兩個維量的值，而藍色正方形是藍色和正方形這兩個特徵組成的客體。那麼隸屬於同一客體的各個特徵是如何結合在一起，使人們正確認識客體的呢？這就是捆綁問題。特徵整合理論認為：在空間知覺中，要藉由注意把客體的特徵捆綁在一起。特徵整合理論的核心是將客體知覺過程分為兩個階段：一個是前注意階段；一個是特徵整合階段。在前注意階段，知覺對特徵進行自動的平行加工，無須注意；而在整合階段，通過集中注意將諸特徵整合為客體，其加工方式是系列的，即對特徵和客體的加工是在知覺的不同階段實現的。錯覺性結合是指在不注意的條件下，向被試呈現的不同客體的特徵發生彼此交換的現象。（特雷斯曼提出特徵整合理論並圍繞其進行了大量實驗研究，他向被試視覺呈現1-30個不同顏色的字母，要求他們從中搜尋某一特定靶子（客體或特徵），同時記錄被試的反應時。結果發現客體靶子受項目數量的影響很大，項目數越多反應時越長；而特徵靶子則幾乎不受項目數量的影響。這個結果證明了特徵整合理論，因為特徵的加工是平行的，而客體的加工則是系列的）
二、 注意的操作定義。
（一）任務定義注意。從操作上定義注意的首選方法為任務定義注意。
（1）什麼是任務定義注意。任務定義注意確定為：在實驗控制條件下，對某些刺激值或刺激維度而非其他刺激值或刺激維度的反應。當注意一任務來定義時，只要被試根據任務規則對適當的刺激維度做出了反應，就被認為在注意了。任務定義注意經常用在關心注意的結果而非注意本身的實驗中。
（2）任務定義注意的關鍵問題。使用任務定義注意時，經常會發生兩種混淆：一種是任務定義注意與注意機制的混淆；另一種是涉及維度的任務定義注意和涉及維度值的任務定義注意的混淆。
1、避免任務定義注意與注意機制的混淆。大腦V4區可能在被試注意刺激物顏色的情況下有更高的活性，而MT區則在被試注意運動方向的情況下有更高的活性。儘管如此，研究者不能據此推斷，V4區中包含明確的顏色注意機制而MT區中包含明確的運動注意機制。實際上，V4和MT區活性的變化，可能只是前期調節區域（如V1區）向V4和MT這兩個區域傳送信息的反映而已。V4和MT區活性的變化只是任務定義注意作用的結果而不是注意的機制。（可能由任務定義注意的反應結果（如鴿子對紅棒啄鍵）造成的V4活性的變化，而不是因為顏色激活V4區從而導致其啄鍵反應）
2、避免維度任務定義注意與維度值任務定義注意的混淆。有時設計維度的任務定義注意和涉及維度上的值的任務定義注意之間也會發生混淆。如要求被試看紅色字母和綠色字母，兒童看到紅色字母就按鍵，而不必理會它是什麼字母。這顯然也是任務定義注意的情形，但要清楚這個實驗中的注意指的是一個維度上的值（紅色）而非整個維度（顏色）。因此，任務定義注意可能是涉及某個維度，或僅是某一維度上的某一值，然而有時在同一個實驗中兩種情況可能都發生。（紅色是維度值，顏色是維度）
（二）持續性注意。持續性注意描述的是注意的保持過程，即在同一對象或同一任務上保持一段時間的注意被稱為持續性注意。頂葉受損的病人很難把注意指向某些區域，但他們在保持注意上沒什麼困難；相反，患有ADHD（注意缺陷或多動障礙）的兒童通常可以引起注意但不能保持注意。注意保持能力的缺乏可能是由與注意不直接相關的系統引起的，因此無法保持注意並不足以證明注意系統本身受到損傷。已有研究表明，工作記憶損傷可能會造成注意保持上的困難，因為由這一記憶系統負責的任務表徵將無法保持。科恩及其同事（1999）就證明了精神分裂症所涉及的工作記憶損傷導致了持續性任務操作缺陷。
（三）加工定向注意。把注意看成是一個把心理集中於多個感覺輸入的一個主動加工的過程，注意提高了某些「被注意到」的任務或信息的加工質量。這個定義有兩個本質屬性：（1）注意被看做從可選物中做出選擇的過程；（2）選擇的目的是為了改進心理加工過程的效率。這種注意定義，被稱為加工定向注意。換言之，加工定向注意即指：為了改進加工速度或準確性而把認知加工過程限制並集中在所有當前信息的某個子集上的過程。採用加工定向注意的研究中，埃蓋思、維爾齊和加爾巴特（1984）的視覺搜索任務實驗是一個典型例子。在這項任務中，20個紅色和綠色的字母同時呈現，要求被試指出紅色字母O是否在其中出現。研究者分別改變紅色字母和綠色字母的數量並記錄被試的反應時。實驗結果表明，隨刺激列中紅色字母數量的增加，覺察目標的反應時也隨之延長。但是，反應時不受綠色字母數量的影響。超負荷的輸入對認知加工過程產生了消極影響，而注意的計算功能則增加了這些認知加工過程的速度和準確性。（埃蓋思、維爾齊和加爾巴特的視覺搜索任務實驗中有20個紅色字母和綠色字母同時呈現，要求被試指出紅色字母0是否在其中出現，實驗結果表明，隨刺激列中紅色字母（信息子集）數量的增多，反應時也隨之延長，但反應時不受綠色字母數量的影響，該實驗是加工定向注意的典型例子）
三、注意的研究方法。在注意的研究方法中，通常是把注意的狀態作為自變數（把注意指向一個任務而非另一個任務），來觀察記錄不同注意狀態下的反應，並在很多時候根據實驗的結果反過來推論注意的某些特徵。注意實驗的研究方法有提示範式、搜索範式、過濾範式、雙任務範式等。
（一）提示範式。提示範式的基本原理是：用刺激或指導語來引導被試注意一個明確的輸入源，然後把對這一輸入源的加工和對其他輸入源的加工作比較。其實，提示就是對注意指向的引導。提示分為外圍提示（提示直接出現在將被注意的位置）和符號提示（提示只是指出注意應指向某個位置的一個符號），也可分為預言性提示（有效試驗次數多餘無效試驗次數的提示）和非預言性提示。當某個位置被提示後，目標就在該位置呈現，這種情況被稱為有效試驗。這種範式主要作用於：（1）研究注意指向被提示信息的過程；（2）比較被注意到的刺激和對未被注意到的刺激在加工過程上的差別。空間提示範式是提示範式的典型代表。在空間提示範式中，每次試驗開始時都提示被試：在兩個位置中的某一位置上會出現目標刺激。然後延遲幾百毫秒，呈現一個目標，要求被試儘可能快的做出反應。
（1）提示範式的自變數。提示範式中常用的自變數主要有提示的有效性和提示類型。有效性即指實驗中提示指向的位置和緊接著刺激出現位置的吻合程度。提示有效性的三個水平：有效試驗、無效試驗、中立試驗。以提示的有效性為自變數，反應時為因變數。結果是：有效試驗的反應時最短，無效試驗的反應時最長。提示範式下的注意研究採用的第二種自變數即提示類型。首先，根據提示是否直接出現在將被注意的位置，提示可以分為外圍提示（提示直接出現在將被注意的位置）和符號提示（指出注意應指向某個位置的一個符號，如箭頭）。另外，根據整個實驗中有效試驗和無效試驗的比例來區分，提示可以分為預言性提示（有效試驗次數多於無效試驗次數）和非預言性提示。
（2）提示範式的研究範例。拉維（1995,1997）認為，決定注意在早期還是晚期階段起作用的關鍵變數是刺激或任務所施加的知覺負荷量。拉維認為，如果知覺系統沒有超負荷，那麼所有的刺激都應該被識別，選擇可以在更晚的階段發生。拉克和希爾亞德（1999）發展了這一知覺負載假說，提出只要某個特定的認知子系統面臨來自多個輸入的干擾，注意就在這個系統中起作用。就是說，選擇的位點是由干擾的位點決定的。如，知覺負載大（知覺加工過程面臨干擾），則注意在知覺加工過程起作用（早期選擇）；如工作記憶負載大，則注意在工作記憶階段的加工過程起作用（晚期選擇）。實驗過程：該範式中呈現包含10個彩色正方形（大大超過工作記憶儲存量）的記憶矩陣和延遲1000毫秒後再呈現測試矩陣。在有的試驗中測試矩陣與記憶矩陣相同，而其他實驗中測試矩陣中有一個正方形的顏色與記憶矩陣不同。要求被試判斷測試矩陣和記憶矩陣是否相同，實驗只記錄判斷的準確性。即使提示在記憶矩陣呈現結束之後250毫秒出現，提示還是有效的，顯然，這種提示不可能改善250毫秒之前就已結束的刺激的知覺加工。因此提示帶來的注意作用只可能是改善了工作記憶階段的加工過程。在知覺加工超負荷的任務中，實驗者加入同步掩蔽噪音，使任務的知覺加工階段變得很難，而且只使用了一個項目以使工作記憶不出現超負荷。這個結果說明了在高工作記憶負載時，發生的是晚期選擇。在高知覺負載和低記憶負載的條件下，只有當提示出現在記憶矩陣之前時，提示才是有效的，這個結果說明了在高知覺負載時，發生了早期選擇。
（二）搜索範式。搜索範式的基本原理是：要求被試尋找一個或多個混雜在非目標刺激中的目標刺激，實驗時這些刺激可以同時呈現，也可以相繼呈現。該範式反映了很多實際環境中出現的信息超負荷現象，它在兩個方面的研究中有比較突出的貢獻：（1）研究注意如何排除無關刺激的干擾；（2）研究注意如何在不同的感覺通道之間轉移。最常見的搜索範式是視覺搜索任務。在這種任務中，要求被試指出刺激矩陣中是否出現了某一特定目標。在大多數搜索實驗中，實驗者研究反應時和刺激規模（搜索矩陣中的項目數）的函數關係，即搜索函數的關係。例如，在拉克和希爾亞德（1990）的視覺搜索實驗中：在一個條件下，目標是帶線三角形，而非目標項目則是普通三角形；另一條件，目標是普通三角形，而非目標項目則是帶線條的三角形。在兩種條件下，又再劃分出矩陣中有目標（目標呈現試驗）和矩陣中無目標（目標缺乏試驗）這兩種情況。隨著反應時刺激規模的增大，反應時急劇增加，而且目標缺乏試驗的斜率經常大於目標呈現試驗。一些研究者認為，這一結果說明被試在此條件下執行的是順序搜索，即注意從一個項目到另一個項目直到目標被找到。在目標呈現試驗下發現目標平均需要搜索一半的項目，而在目標缺乏試驗下必須搜索整個矩陣才能確定目標未呈現，這就使得目標缺乏試驗的斜率比目標呈現試驗的斜率大兩倍。（拉克和希爾亞德的視覺搜索實驗使用的是帶線三角形作為材料）
（三）過濾範式。過濾範式的基本原理是：使被試的注意指向一個信息源，而實驗評估的則是那些未被注意的信息的加工過程，以此來研究注意的某些特徵。此前提到過的雙耳分聽技術，就是過濾範式的一個例子，還有整體-局部範式，雙側任務範式和負啟動範式。
（1）整體-局部範式。納馮（1977）發現了一個不對稱干擾模型，基於這個模型的研究方法通常被稱為整體-局部範式。在該模型中，大圖形由小圖形構成。實驗呈現的圖形由兩種情況，一種是整體字母與局部字母一致，另一種是不一致的。於是，整體-局部的一致性就成為該範式的第一個自變數。此外，實驗要求被試在圖形呈現後報告整體字母或局部字母，也就是讓被試注意整體或者注意局部，因此注意的指向在這裡是第二個自變數。實驗結果表明：當被試必須報告局部字母時，如果整體字母與局部字母不一樣，那麼反應時變慢；而當被試報告整體字母時，局部字母是否與整體字母相符卻幾乎沒有或完全沒有影響。後來的實驗指出，與很大或很小的物體相比，中等尺寸的物體能被更快的加工（1990）。通常，整體——局部範式對注意過程和感覺特徵（如尺寸和空間頻率）之間交互作用的研究很有用。（納馮發現的整體-局部範式即實驗呈現的圖形由大小圖形構成，該範式對注意過程和感覺特徵（如尺寸和空間頻率）之間交互作用的研究很有用）
（2）雙側任務範式。要求被試報告畫面中央的字母而忽略目標兩側的字母。因變數是被試報告中央字母的反應時。實驗結果：中央和兩側的字母一致時被試的反應時較快，而兩側和中央字母不一致時反應時往往變慢；但是，如果兩側字母離目標較遠，那麼這種干擾效應會減少或被排除。此範式對於注意從目標區域到附近區域分散程度的研究很有用。
（3）負啟動範式。該範式每次試驗呈現兩個刺激，其中一個需要被注意並作出反應。比如，呈現重疊的黑色和白色字母，要求被試說出每個白色字母的名稱。當前次試驗中不被注意的項目在下一個試驗中變成被注意的項目時，被試的反應時變慢。該範式常被用來評估對一個刺激有意忽略的情況下，注意能夠多大程度上自動的分配到該刺激上，並影響此後的加工。
（四）雙任務範式。上面的三個範式都關注注意在同一個任務中如何指向不同的刺激，雙任務範式關心注意是如何在多個並行任務間起到指向和調節作用的。雙任務的基本方法是：讓被試執行兩個明顯不同的任務，然後研究者來評估這兩個任務間相互影響的程度。實驗過程：要求被試同時執行兩項任務，而且規定了他們對每個任務的投入程度。該實驗結果可用作業操作特性函數來描述（1978），就是把一個任務中的作業水平定義成另一個任務的作業水平的函數。三類常見的結果。
1、第一種結果。如果兩個任務包含相同的認知加工過程，那麼更注意某個任務會使得任務的作業水平提高而另一任務的作業水平相應降低。如雙耳實驗。
2、第二種結果。當兩任務相互獨立時，同時執行兩個任務的水平可以和單獨執行每個任務一樣好。如裂腦人的雙耳實驗。
3、第三種結果。某項任務略受另一任務的影響，但不成完全相反的關係。如，一個經驗豐富的鋼琴師可一邊很流利的談話一邊彈琴。
（5）電生理學研究方法。注意的電生理學研究方法主要由腦電圖技術和事件相關電位技術。由於腦電圖技術只是在完全清醒條件下對人的注意進行生理分析，而未真正涉及注意的本質，所以現在注意的電生理研究更多使用事件相關電位技術。在時間上與事件聯繫的電位稱為事件相關電位。事件相關電位發生變化的大腦部位、電位隨時間變化的方式以及刺激呈現後的電位變化方向和潛伏期等特徵都可能與特定的注意狀態密切相關。事件相關電位研究的最基本方法就是根據某個事件相關電位成分的特徵來推斷某種注意狀態的特徵或作用。
下面將介紹時間相關電位技術在注意研究各個領域內的應用。
1、 注意分散任務的研究。大振幅事件相關電位的P200成分與注意分散任務有關。
2、 不隨意注意的研究。當不匹配負波之後伴隨一個正波或負正雙相複合波時，就會出現朝向反應。這個實驗結果為進一步解釋朝向反應的生理機制提供了支持。
3、 有關早期選擇理論的研究。受注意位置出現的目標的時間相關電位反應，比未受注意區域內出現的目標的事件相關電位高，在很多研究中這一差異在刺激呈現後的100毫秒內開始表現出來。這一發現為早期選擇理論提供了有效的支持。
在事件相關點位的研究中，還要注意一個問題，那就是不同的大腦部位的事件相關電位不同。
四、注意的應用研究。
（一）警戒。是持續性注意的一種形式，是指個體在一定環境中為覺察特定的，難以預測而又較少出現的信號所保持的準備狀態，主要以監視、檢測、搜索等任務形式出現。（1）信號的密度。長時間從事監視作業績效會下降。一般隨信號密度的增加，警戒作業績效得到改進。但是，巴德利和科洪（1969）的實驗結果卻不能證明這一點，這可能是因為密度的影響依賴於期望，也可能是因為研究中非信號刺激再差異性或顯著性方面不一樣。（2）信號的規律。信號規律的更大不確定性和更低的績效相聯繫。（3）信號的顯著性（比如信號的占空比）。更強的信號更容易被覺察。信號持續的時間在2-4秒以下時，持續時間才可能是至關重要的，超過這一臨界值，持續時間對警戒作業沒有影響。而且信號密度與顯著性之間還存在著交互作用，在高刺激密度和高顯著性情況下對信號的覺察是低刺激密度的二倍。
（二）飛行員的心理負荷。這種研究的目的旨在提供心理負荷的測量方法。研究中最常用的是簡單的雙任務範式，即通過次要任務的成績來估計首要任務所需的注意資源。此類研究中，一個常用的次要任務是選擇反應任務，首要任務是開飛機。結果發現，在飛機即將著陸的這段時間裡，飛行的分數最低，這意味著在飛行的這一片段注意力和心理負荷均最大。次要任務的作業水平最低，因為它們所得到的注意力最少。
（三）載重車司機的工作負荷。
*參考資料
實驗心理學/郭秀艷著. —北京：人民教育出版社，2004
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