視覺空間注意的定向/重定向*

王愛君，劉曉樂，李畢琴，遲瑩瑩，張 明

視覺空間注意的定向/重定向*

王愛君1，劉曉樂1，李畢琴2，遲瑩瑩3，張 明1

(1.蘇州大學心理學系，蘇州 215123；2.江西師范大學心理學院，江西省心理與認知科學重點實驗室，南昌 330022；

3.東北師范大學心理學院，長春 130024)

基于位置的注意理論認為注意分布是以特定的空間位置或區域為基礎，該理論認為，被試根據任務要求，注意焦點可以像聚光燈一樣移動、注意范圍可以像變焦鏡頭一樣進行縮放以及注意在焦點處集中程度最高，并向四周逐漸擴散。自Posner提出這一理論以來，近30年研究者們對視覺空間的注意定向/重定向開展了大量的研究。本文對此進行了綜述，一方面包括注意定向/重定向的范式、類型；另一方面包括由此產生的早期易化和晚期抑制效應以及未來研究展望。

視覺空間；注意定向/重定向；內源性注意；外源性注意；返回抑制

1 引言

基于位置的注意理論認為注意分布是以特定的空間位置或區域為基礎，被試根據任務要求，注意焦點可以像聚光燈一樣移動、注意范圍可以像變焦鏡頭一樣進行縮放以及注意在焦點處集中程度最高，并向四周逐漸擴散。Posner將注意類比為聚光燈的視覺定向理論，首次采用線索化范式闡述了不同注意定向方式對視覺加工的影響。結果發現，當線索與目標之間的時間間隔(Stimulus onset asynchrony，SOA)小于300ms時，被試對呈現在線索化位置上的目標反應較快(Posner，Rafal，Choate，& Vaugham，1985)，即產生了早期的易化效應。但是，當SOA大于300ms時，被試對呈現在線索化位置上的目標反應較慢，即產生了晚期的抑制效應，這種晚期的抑制效應被稱之為返回抑制(Inhibition of return，IOR)(Posner，1985)。因此，不管是早期的易化效應還是晚期的抑制效應，當目標出現在先前提示過的位置時，視覺注意則需定向到此位置，而當目標出現在先前未提示過的位置時，視覺注意則需將從先前提示的位置脫離，而重新定向到先前未提示過的位置。

2 注意定向與重定向的范式

2.1 線索-目標范式

線索-目標范式中的提示線索可分為內隱線索與外顯線索(Posner，1980)(見圖1a)。在內隱注意中，線索化階段要求被試注視中央位置呈現的提示線索，而隨后的目標出現在外周位置。在這種條件下，眼球運動并未伴隨注意的轉移。在外顯注意中，要求被試對外周位置呈現的線索或者目標位置自由地移動眼睛。這種條件下，眼球運動并伴隨注意的轉移。在線索-目標范式中，內隱注意一般要求被試在線索化階段將注意保持在中央注視點位置，目標出現階段再將眼球轉移到目標的位置(Chica，Klein，Rafal，& Hopfinger，2010a)；外顯注意一般要求被試把眼球轉移到線索指示的位置，目標出現之前將眼球轉移到中央注視點位置，目標出現時再將眼球轉移到目標的位置(Taylor & Klein，2000)。

2.2 目標-目標范式

在目標-目標范式中不呈現需要注意的線索，而是要求被試對連續呈現的目標進行反應。當兩個相繼的目標呈現在相同的空間位置時，這個試次就被看作是有效或者是線索化的試次，當兩個相繼的目標呈現在不同的空間位置時，這個試次就被看作是無效或者是非線索化的試次(見圖1b)。目標—目標范式的眼動控制中，當目標出現時要求被試外顯的將眼球移動到目標出現的位置，下一個目標出現之前再將眼球返回到中央注視點位置(Bourgeois，Chica，Valero-Cabré，& Bartolomeo，2013；Posner，1980)。

圖1 空間定向范式的說明(引用并改自Chica，Martín-Arévalo，Botta，& Lupiánez，2014)

3 定向與重定向的類型

注意能夠通過兩種定向方式轉移到不同的空間位置：(1)自上而下的方式，也稱“隨意地”或者“內源性地”定向，其主要是根據我們的目標、意圖或者任務需求而定；(2)自下而上的方式，也稱“非隨意地”或者外源性地定向，其主要根據刺激的顯著性或者刺激之間潛在的相關性而定(Jonides，1981)。雖然這兩種定向都能使反應更快或正確率更高，但是這兩種定向也有重要的差別(Klein & Shore，2000)：(1)外源性線索能夠誘發快速、反射性且自動化的轉移，而內源性線索會導致緩慢、控制性且主動的定向加工；(2)外源性線索對干擾任務的影響不敏感，無論線索是否具有預測性，捕獲注意的自動化程度較高；(3)內源性線索的早期易化效應持續時間較長，可以持續到一秒鐘，而外源性線索引起的早期易化效應通常在幾百毫秒之后則消失；(4)當線索與目標之間的時間間隔較長情況時，外源性線索更易引起IOR效應，即目標出現在線索化的位置比目標出現在非線索化的位置的反應慢或正確率低。

3.1 外源性注意定向

外源性定向通常是將線索呈現在外周位置，可以是變化其中一個占位符亮度，可以是呈現一個新的客體，也可以是占位符消失。這些類型的外周線索均能夠產生注意定向(Riggio，Bello，& Umiltà，1998)。即使外周線索對目標位置沒有預測作用，鑒于外周線索的顯著性，它也能夠外源性地捕獲注意。外周線索的預測性通常為50%，這種情況下為純的外源性捕獲。但是外周線索也能夠對目標位置具有空間預測性，此種線索我們稱之為“混合線索”。如75%預測性情況下，線索的出現把注意外源性地定向到該位置，且當目標高概率地出現在這個位置時，這種最初的注意捕獲增強了。同樣地，外源性線索也能夠具有反向預測性，線索的預測性為25%種情況下，線索的出現把注意外源性地定向到線索的位置，然而內源性注意增加了相反位置的加工(Chica，Lupiáe，& Bartolomeo，2006)。

3.2 內源性注意定向

內源性定向通常使用對目標的空間位置有高概率預測的中央符號線索，其中最為常用的是中央箭頭。但是有研究發現，即使箭頭線索對目標位置沒有預測作用，仍然能夠引起定向注意(Marotta，Lupiáez，Martella，& Casagrande，2012)。這表明，在某種程度上，箭頭線索能夠自動地將注意定向到箭頭所指示的位置上。而且，箭頭指示的注意定向與使用中央預測數字線索的內源性注意和使用外周無預測性線索的外源性注意不同，說明了中央箭頭引起的注意定向與上述線索引起的注意定向是不同形式的注意定向(Ristic & Kingstone，2012)。內源性線索也會使用其他的符號，比如，根據呈現在中央位置圓點的顏色來指示目標的位置(Funes，Lupiáez，& Milliken，2007)。當中央線索是純符號時，如果它們對目標的位置沒有預測作用，那么它們不會產生任何的注意定向。因此，中央線索必須要對目標的位置具有預測作用才得以引發內源性定向。

3.3 兩者的爭議

傳統上，在進行比較時，通常使用空間預測性的中央符號線索作為內源性定向的線索，使用空間無預測性的外周線索作為外源性定向的線索。但是這樣比較的結果可能是由以下原因引起的：(1)線索類型和空間注意定向的內在機制；(2)線索的空間預測性；(3)其他知覺因素，如在外源性定向中，線索和目標會出現在相同的位置上，而中央線索與目標刺激就不會有空間一致性(Chica et al.，2006)。

為了克服上述問題，一些研究比較了外周線索在具有空間預測性和不具有空間預測性的條件。這時注意一直是被外源性地定向到線索化的位置，但是在線索具有空間預測性時，就存在一個動機內源性地將注意保持在線索化的位置(Briand & Klein，1987)。另一些研究比較了中央線索在有空間預測性和無空間預測性的條件(Doricchi，Macci，Silvetti，& Macaluso，2010)。這種情況下收益獨立于線索的預測性，但是只會在預測性線索下觀察到代價。另一些研究者則相反，認為外周預測線索同時涉及內源性和外源性注意。當使用空間預測的中央符號線索時，注意被內源性地引起并且維持。當外周線索不具有空間預測性時，注意被外源性地引發，盡管可能會有內源性的努力去避免注意捕獲或者從捕獲中脫離開。但外周線索具有空間預測性時，注意被外源性地引發并且內源性地保持。最后當外周線索具有反向預測性時，注意被外源性地引發并且內源性地從線索化的位置脫離開(Chica et al.，2011b)。

4 早期易化與晚期抑制

4.1 二維平面的早期易化

當使用中央箭頭線索時，這種易化效應可以在SOA為300ms左右的時候觀測到。這種條件下被試有著足夠的時間阻斷線索與注意定向的關聯(Remington & Pierce，1984)，并且會持續幾秒鐘時間(Posner，1980)。當使用外周無預測性線索時，通常在SOA為50ms時就能觀察到易化，但是這種易化效應持續的不是很久，通常在300ms以后消失。當外周線索對目標的位置具有空間預測性時，在線索化的位置觀察到了行為上的易化效應，卻沒有觀察到IOR(Chica et al.，2006)。但是，在長SOA下，即使線索具有高的預測性，也不是總能觀察到易化效應，除非線索和目標在時間上重疊(Chica et al.，2006)。Eimer等(1997)考察了預測性和無預測性內源性的提示效應。結果表明視空間注意可以由符號提示產生非自發性偏好。ERP的結果表明，在預測性的條件下，枕葉區P1幅值不受提示效度的影響，表明了內源性注意可能不影響視覺加工的早期階段。外源性注意對刺激加工影響的ERP研究表明，外源性注意和內源性注意效應既有共性也有差異。Doallo等(2004)采用有預測性和無預測性的外源提示，比較了不同SOA水平下外源注意的ERP成分。結果表明在很短的時間內，外源性提示加速了對出現在提示位置的刺激的知覺加工，長時間間隔則會產生抑制，使得有效提示下的目標的P1幅值下降。無預測性的外源提示在長SOAs下均比表現出提示有效位置的目標的P1幅值減少，說明外源性提示對早期視覺加工的影響與提示的預測性有關。

4.2 三維空間的早期易化

一些研究發現，被試對于出現在與線索化位置具有不同深度平面位置上的目標反應更慢，并且相對于注意從近處定向到遠處，注意從近處定向到遠處消耗了更多的注意資源(Gawryszewski，Riggio，Rizzolatti，& Umilta，1987；Maringelli，McCarthy，Steed，Slater，& Umilta，2001)。因此提出了注意在深度位置上的定向是基于觀察者中心的理論模型。然而，另一些研究則發現，被試對出現在線索化位置上的目標和與線索化位置不在同一深度的非線索化位置上目標的反應時并無差異。表明了注意并不能有效地在深度位置上進行定向，即出現“深度盲”現象(Ghiradelli & Folk，1996；Iavecchia & Folk，1995)。以生態學視角來看，最重要的問題就是快速地將注意定位具有潛在威脅性或者獎賞性的物體上，并且這些物體是突然出現在距離我們自身較近處的位置。當刺激突然意外地逼近自身情況下，為了生存的需要，需要迅速地將注意轉移到這些刺激上。相反，當刺激遠離自身情況下，我們對這些刺激的注意則較少(Gawryszewski et al.，1987)。同樣地，有研究發現對于突然地出現在距離我們較近位置上刺激的注意重定向要快于遠離我們刺激的重定向(Chen，Weidner，Vossel，Weiss，& Fink，2012)。

4.3 二維平面的晚期抑制

在空間無預測性外周線索的條件下，當SOA長于300ms時，與非線索化的位置相比，線索化位置的反應時和正確率都降低(Klein，2000)。并且這種IOR效應產生的時間進程依賴于任務需求(Chica et al.，2006)。在很長的時間，IOR被認為是抑制注意回到之前注意過的位置(Klein，2000；Posner et al.，1985)，即稱為重新-定向假說。但是，許多最近的研究表明在內源性注意的位置也觀察到了IOR(Chica et al.，2006)，說明了內源性注意的位置也會產生IOR。已有的研究已證明IOR獨立于一些形式的外源性定向，這些結果挑戰了重新定向假說，并且研究者提出了其他的知覺和運動機制解釋IOR效應(Chica et al.，2006，2010b；Lupiáez，Martín-Arévalo，& Chica，2013；Taylor & Klein，2000)。許多研究表明IOR不是因為抑制注意返回到之前注意過的位置，而可能是由于對之前反應過的位置不情愿的反應引起的，即所謂的運動假說，或注意捕獲的習慣化以及在編碼呈現在之前的刺激位置新客體的檢測損失，即所謂的知覺-注意假說。

一些研究采用ERP技術考察了IOR在不同的信息加工階段作用的電生理活動。研究發現，與出現在非線索化位置上的目標刺激誘發的早期P1/N1成分相比，出現在線索化位置上的目標刺激誘發的P1/N1成分在枕葉位置上有更小的波幅。而這兩個成分主要反映了源于外側紋狀體區域的知覺加工，這一結果表明位于線索化位置刺激的早期知覺加工受到了抑制(Mangun & Hillyard，1988)。fMRI的研究發現，IOR更多與負責眼動計劃腦區的激活有著密切的聯系(Chen，Wei，& Zhou，2006)。但Mayer等發現，外周線索引起的 IOR雖然也激活了右側FEF，但是同時也激活了其它非眼動相關的皮層區域，包括雙側顳頂聯合區域、雙側顳上回區域、右側顳中回、左側頂內溝等區域(Mayer，Seidenberg，Dorflinger，& Stephen，2004)。此外，Mayer也發現，無效線索化條件下的早期易化相比無效線索化條件下的晚期抑制只激活了一些前皮層結構(Mayer，Dorflinger，Rao，& Seidenberg，2004)。

4.4 三維空間的晚期抑制

現有研究對三維空間深度位置上是否存在IOR現象仍然有一定的爭議。Theeuwes和Pratt(2003)的研究認為，深度位置上不存在IOR。該研究發現，當注意在同一平面內定向/重定向時才會出現IOR，而注意在不同的深度位置間轉移并不存在IOR。Bourke，Partridge和Pollux(2006)認為未出現IOR的原因是由于后部平面內的“8”字部分被前面的“8”字所遮擋。因此，為了避免產生遮擋，他們增加了呈現在左右視野中不同深度平面兩個“8”字的水平距離。結果發現深度位置上出現了少量基于空間的IOR。但由于研究中增大了深度位置上兩個刺激的水平距離，因此結果中出現的少量IOR可能混淆了注意在水平平面定向/重定向的因素。上述關于三維空間IOR的研究均存在一定的問題：由于IOR研究范式中央線索化的作用，導致了注意在單純深度位置上的轉移并不是沿著直線方向。而與王愛君等的研究針對此問題，采用虛擬現實技術構建三維場景，考察了注意在三維空間深度位置上進行定向/重定向而產生的IOR現象。結果發現，注意沿著深度位置之間定向/重定向發現了基于空間的返回抑制，但目標出現在近處空間和遠處空間的返回抑制量存在差異，說明了返回抑制現象并不是完全的“深度盲”(王愛君，李畢琴，張明，2015)。

5 小結與展望

本文從注意定向/重定向的研究范式、類型以及注意定向/重定向過程中產生的早期易化和晚期抑制進行述評。盡管自Posner提出這一問題以來，該領域已得到了廣泛的研究，但這些研究成果中仍然存在一些亟待解決的爭議性問題以及可拓展的研究性問題。

首先，外源性注意定向能夠引發IOR的現象已經得到了公認，而內源性注意定向能否引發IOR仍沒有得到充分的認可，IOR經典的綜述中甚至沒有涉及內源性注意定向(Klein，2000；Lupiáez et al.，2006)。因此，內源線注意能否產生IOR仍有許多問題值得研究。其次，人對環境中的刺激給予注意并做出相應的行為反應的過程中可受到注意系統和獎賞系統的影響(Pessoa & Engelmann，2010)。其中，注意系統能夠選擇必要的信息進行再加工，而抑制不必要的信息，而獎賞系統負責確定目標、編碼獎賞價值、推動目標指向行為，為注意選擇和反應過程提供動力(Pessoa & Engelmann，2010)。兩者的交互關系可以有助于更好地理解注意定向/重定向網絡與社會信息之間交互關系。最后，隨著具身認知思潮的興起，越來越多的研究開始關注具身認知視角下人類的認知加工過程。具身認知強調心智或認知對身體及其感覺運動系統的依賴性，與傳統認知心理學的符號加工模式不同的是，它認為身體的構造和狀態、身體的物理屬性及其大腦與身體的特殊感覺—運動通道對認知具有塑造作用(葉浩生，2010)。因此，具身認知視角下的注意定向/重定向的加工過程也是一個值得關注的領域。

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Attentional Orienting/Reorienting in Visuospatial Attention

Wang Aijun1，Liu Xiaole1，Li Biqin2，Chi Yingying3，Zhang Ming1

(1.Department of Psychology，Soochow University，Suzhou 215123；2.School of Psychology，Jiangxi Key Laboratory of Psychology and Cognitive Science，Jiangxi Normal University，Nanchang 330022；3.School of Psychology，Northeast Normal University，Changchun 130024)

Objected attention model suggested that the distribution of attention is based on the specific spatial location or region.Therefore，Posner considered the attention as the visual orientation theory of spotlight which indicated that，according to the task demanding，the focus of attention can move like spotlights，the span of attention can zoom in and out like zoom lens，the attention usually reach the highest level at the focus，and spread around gradually.Since this model proposed by the Posner，researchers have been conducted thousands of studies on attentional orienting/ reorienting.Therefore，we attempt to review that in two ways，one is involved in the paradigms of the attentional orienting/ reorienting，the types of attentional orienting/ reorienting，the other is involved in the earlier facilitatory effect or the later inhibitory effect by attentional orienting/ reorienting.

visual spatial；attentional orienting/ reorienting；covert attention；overt attention；inhibition of return(IOR)

國家自然科學基金項目資助(31371025)。

張明，E-mail：psyzm@suda.edu.cn。

B842.5

A

1003-5184(2016)02-0117-06