2018选择性注意和分配性注意对多感觉整合的不同影响

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　　摘要：以简单图形为视觉刺激。以短纯音作为听觉刺激，通过指导被试注意不同通道（注意视觉、注意听觉、注意视听）以形成不同注意状态（选择性注意和分配性注意），考察了注意对多感觉整合的影响，发现只有在分配性注意时被试对双通道目标的反应最快最准确。通过竞争模型分析发现，这种对双通道目标的加工优势源自于视听双通道刺激的整合。上述结果表明，只有在分配性注意状态下才会产生多感觉整合。
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　　关键词：分配性注意，选择性注意，多感觉整合，竞争模型。
　　1.问题提出
　　人脑随时随地都在加工来自不同感觉通道的信息。整合和组织这些不同通道信息的加工过程是进行有效的知觉和一些认知功能的基础（Talsma，Senkowaki，Soto-FarRCO，&Woldorff，2010）。作为多通道加工的典型例子。多感觉整合（Multisensory Intenration）成为认知心理学与认知神经科学研究者关注的焦点问题之一。多感觉整合是指同时呈现的不同感觉通道（如视觉、听觉、触觉等）的信息之间相互作用从而产生新的结果或表征的认知加工过程（Talsma et al.2010；Talsma.2015）。多感觉整合通过合并来自不同通道的信息以减少知觉系统的噪音，从而使我们更好地知觉信息，在行为上表现为对多通道信息的判断更快更准确（孙远路，胡中华。张瑞玲，寻茫茫，刘强，张庆林，2011；Koelewiin.Bronkhorst，&Theeuwe8，2010）。已有研究将这种对双通道信息更快加工的现象称为“冗余信号效应”。
　　随着相关研究的不断深入，越来越多的研究者开始关注注意在多感觉整合中起的作用。有研究者认为多感觉整合是自动化过程，不受自上而下控制（如注意）的影?（Vroomen。Bertelson，&deC，dder，2001）；另有研究者认为，与不被注意的条件相比，只有当双通道刺激被注意时才会产生多感觉整合。因此认为注意在多感觉整合中起重要作用。需要指出的是，认为多感觉整合不受自上而下控制影响的早期研究多关注的是空间注意：而认为注意能够影响多感觉整合的研究仅关注注意与非注意条件影响多感觉整合的差异，而忽略了对注意条件的区分。众所周知，注意除能指向空间位置外。还能指向某个感觉通道。那么，多感觉整合不受空间注意影响的结论是否适用于指向感觉通道的注意呢？
　　Wilschut，Theeuwes和Olivers（2011）认为。在认知加工方面，注意系统包括定向（空间转移）和选择性（通道选择）等成分。同时，在行为表现上，对空间位置的注意可以增强个体对此位置上的信息的知觉，不论刺激来自于哪个通道；而对于通道的注意则会减弱个体对不被注意的通道内的信息加工，在被注意的通道内的信息加工则得到增强（spence，Nich0118，&Driver，2001）。也就是说，空间注意不同于指向通道的注意。因此，多感觉整合不受空间注意影响的结论可能并不适用于指向通道的注意。
　　此外，偏向竞争模型（biased competition model）认为，选择性注意能增强对所选择信息的感觉神经反应，并抑制无关反应（Beek&Kastner，2009；Mishra&Gazzaley，2012）。根据此模型，当注意集中于一个感觉通道时，对此通道内信息的神经反应被增强，而被忽视通道内信息的神经反应则被抑制，冈此可能不会产生双通道刺激的整合加工。签于此，本研究通过线索刺激将注意指向不同通道以形成选择性注意与分配性注意两种状态，考察这两种注意状态在影响多感觉整合时的差异。
　　2.方法
　　2.1被试
　　选取25名天津某高校大学生（男生14人，女生11人）参与此实验，平均年龄为19岁。所有被试视力或矫正视力正常，听力正常，均为右利手，身体健康无精神系统疾病，没有脑部损伤史。被试完成实验后获得少量报酬。
　　2.2实验仪器和材料
　　实验刺激的呈现通过采用E-prime 1.1软件编制的实验程序控制。视觉刺激通过17寸液晶显示器呈现。听觉刺激通过入耳式耳机呈现。响度约为64db。被试眼睛正对电脑显示器中央位置。距离约50cm。实验中线索包括三种：“请注意看”、“请注意听”、“请注意看和听”。这三种线索均用30号白色宋体字呈现于黑色背景中央。单通道视觉目标刺激为白色圆形和白色正方形，视角为3.4°。单通道听觉目标刺激采用Sound Forge 9.0软件制作和处理，为双耳呈现的高音（1200Hz）和低音（400Hz）。双通道目标刺激为视觉和听觉刺激同时呈现。
　　2.3实验程序与实验设计
　　在每个试次中，首先在黑色屏幕上呈现白色十字注视点。呈现时间为1000ms至1200ms之间的随机。随后注视点消失，在屏幕中央呈现线索，线索呈现1s，随后白色十字注视点出现在屏幕中央，呈现时间为1000ms至1200ms之间的随机，注视点消失后。呈现目标刺激。视觉和听觉刺激均呈现200ms，随后被试进行按键反应，按键后自动进入下一个试次。如果超过3s不做反应，该试次记为错误，自动进入下一试次。随后呈现1s的空屏作为试次间隔。被试的任务是根据线索的要求进行按键反应：当出现圆形、高音或圆形和高音同时呈现时按F键；当出现正方形、低音或正方形和低音同时呈现时按J键。按键顺序在被试问进行了平衡。为防止被试产生按键策略。将圆形和低音同时呈现，正方形和高音同时呈现作为填充刺激，不需要被试反应。在整个实验过程中。要求被试双眼注视屏幕正中央，既快又准确地做出反应，实验流程如图1所示。
　　根据线索的要求，实验设置不同的试次类型，具体如下：当线索为“请注意看”时。目标刺激为单通道视觉刺激或者多通道刺激中的视觉成分：当线索为“请注意听”时，目标刺激为单通道听觉刺激或者多通道刺激中的听觉成分：当线索为“请注意看和听”时，目标刺激为单通道视觉刺激、单通道听觉刺激或者同时呈现的多通道刺激。其中，当线索为“请注意看”和“请注意听”时，该试次属于选择性注意；当线索为“请注意看和听”时，该试次属于分配性注意。实验中。每个试次持续约5s、实验共有240个试次，整个实验约持续20分钟。在正式实验之前有32个试次作为练习。正式实验中每80个试次结束安排短暂休息，被试按空格键可以继续进行实验。   　　3.结果
　　按照同类研究中数据处理的常用方法，首先对被试的反应时和正确率进行初步统计分析。删除了反应错误的以及反应时小于200ms和大于1000ms的数据，还删除了反应时超出平均反应时3个标准差的数据。删除数据约占总数据的4.48%。3名男性被试因错误率较高（大于30%）而被剔除，剩余有效被试为22人（男女各半）。初步分析发现在反应时和正确率上均无被试性别的显著差异。故后续分析不再将被试性别作为自变量。
　　表1呈现了被试在不同注意状态下对三种目标刺激的做出反应的正确率和反应时。对正确率和反应时数据分别进行2（注意状态：分配性注意、选择性注意）×3（目标刺激类型：单通道视觉目标、单通道听觉目标、双通道目标）的重复测量方差分析。对正确率的分析发现。目标刺激类型主效应显著，F（2，36）=14.67，p0.1；单通道视觉目标正确率与双通道目标正确率之间无显著差异。p>0.1。注意状态主效应不显著，p>0.05。
　　对反应时的分析发现。注意状态主效应显著，F（1，20）=24.75，p0.1。目标刺激类型主效应不显著，p>0.05。
　　有研究者对冗余信号效应做出了不同解释。Raab（1962）提出的竞争模型（the race model）认为。在个体加工多通道刺激时。这些不同通道的刺激被分别加工，对多通道刺激的加工优势来自于统计便利：即，不同通道刺激之间相互竞争，最先完成加工的通道优先触发被试的反应（刘强，2010）。而共同激活模型（co-activation model）认为不同通道的刺激均被激活，它们在特定时间点上整合为统一的知觉信息，共同作用于随后的加工，因此产生了冗余信号效应（Miller，1982，1986）。近年来，不少研究者（如，孙远路等，2011：Altieri &Wenger，2013）采用Miller（1982）提出的竞争模型不等式来检验上述两种模型。该不等式认为。在任意给定时间点上，如果个体对多通道刺激的反应概率显著大于竞争模型预测值，那么对多通道刺激的反应偏离竞争模型，表明组成多通道刺激的两个单通道成分产生了神经上的整合，因此导致冗余信号效应的产生。
　　由于只在分配性注意状态下表现出冗余信号效应。因此本研究只对分配性注意状态下的反应时进行竞争模型分析（图3）。首先计算反应时的累积分布函数单通道视觉P（RTv  　　更为重要的是，本研究发现。当被试同时注意两个通道（分配性注意）时，与单通道目标相比，被试对双通道目标的加工即快又准确，即产生冗余信号效应。为检验这种效应是否来源于双通道信息的整合加工，本研究采用行为研究中较为常见的竞争模型分析法对分配性注意条件的反应时进行分析。结果发现，这种冗余信号效应的确源自于视听双通道刺激之间产生的整合。简言之，本研究结果表明，与选择性注意于一个通道（选择性注意）相比，只有在同时注意两个通道（分配性注意）的条件下才会产生多感觉整合。这个结果可能与信息加工时的皮层活性有关。有研究发现，当个体只注意一个感觉通道时，被忽略通道所在皮层的活性会被抑制（Farb，Segal，&Anderson，2013；Alho，Rirme，Herron，&Woods，2014），从而导致存被忽视的皮层中，用于产生多感觉整合的信息减少，因此与分配性注意相比，选择性注意于一个通道难以产生多感觉整合。而在分配性注意时，两个被注意的通道皮层均被激活。这样就保证了多感觉整合所需的资源量，因此能够产生整合，
　　最近有研究与本研究的结果基本一致Mittag，Alho。Takegat，Makkonen和Kuiala（2013）采用视听oddball范式，以音节作为刺激材料，在音节的不同视觉形式下考察了注意在字母-语音整合加工中的作用。他们的研究发现。当注意被指向视听双通道和视觉通道时，字母和语音之间会产生整合，而在注意单通道听觉和不注意刺激的条件下不会产生视听刺激之间的整合。本研究与Mittag等人的研究均发现在注意同时呈现的视听刺激时会产生多感觉整合。但是Mittag等人的实验还发现，只注意一个通道（视觉通道）也会产生多感觉整合这与本研究的结果不一致。产生这种差异的原因可能是。在Mittag等人的实验中采用oddball范式，被试的任务是当目标刺激出现时只需按一个键对其进行探测反应。而在本实验中，要求被试对呈现的圆形和方形或者高低音分?e按键，即本实验中采用的是辨别反应。在被试探测到目标刺激之后。还要进行对目标的分类。因此可能与探测反应相比，在本实验的选择性注意状态下，被试对双通道刺激的分类反应更难一些，不容易产生多感觉整合。
　　但是，本研究只采用了简单图形和高低短音作为实验材料。而有研究者认为，当刺激在内容上匹配时。被试更倾向于认为其来源于同一资源，可能与在内容上不匹配的刺激相比更容易被知觉系统融合（Su。2014）。未来研究需在本研究基础上，对刺激材料进行改进，使视听刺激之间产生语义联结。以观察在不同注意状态下，语义匹配与不匹配的视听刺激是否会对多感觉整合产生不同的影响。
　　5.结论
　　不同注意状态能够对多感觉整合产生不同影响，表现为：只有在同时注意视觉和听觉目标（分配性注意）时才会产生冗余信号效应，竞争模型分析发现，此效应源自于双通道刺激的视觉和听觉成分的整合。而在只注意视觉或只注意听觉通道时（集中注意状态）不会产生冗余信号效应，表明在此注意状态下并没有多感觉整合产生。