（基础心理学专业论文）视野位置及刺激特征对目标搜索影响的眼动研究.pdf

y8 8 9 2 9 0 首都师范大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 乃1 劲 日期：2 0 0 6 年5 月1 9 同 首都师范大学位论文授权使用声明 本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留 学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学 位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学 位论文的内容编入有关数据库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出 版。保密的学位论文在解密后适用本规定。 学位论文作者签名疹吻 日期：2 0 0 6 年5 月1 9 日 中文摘要 视觉注意理论中存在刺激驱动的注意捕获和目标驱动的注意选择两种分歧的观点。在视觉搜索中， 注意受到多种因素的影响，如突现、形状、颜色等。在本研究中，控制了刺激晕现的3 种视野位置 中央窝区、副中央窝区和边缘视觉区。旨在探讨，刺激特征和目的意图对视觉搜索的作用是否受到视野 位置的影响，以及在不同的视野位置上对各种特征( 静态特征、动态特征) 的加工情况。实验采用视觉 搜索范式，要求被试在4 个项目中搜索某一特定的靶子，其中可能会出现一个突现的干扰，记录了被试 的反应时和多种眼动指标。结果表明在不同的视野位置上，视觉搜索过程受目标状态和刺激特征的影 响程度发生了变化，随视角增大目标影响减弱、刺激特征( 突现) 影响增加，并且多种指标反映出对形 状和颜色特征的加工存在差异。研究说明，在视觉搜索中，对刺激的形状特征和颜色特征的加t 存在时 间和加工位置上的分离，并且二者受动态特征的影响情况存在差异；选择性注意存在明显的空间位置效 应；在选择性注意中内源性和外源性眼动各有其特点；自上而下的控制和自下而上的因素在选择性注意 中同时发挥了作用，并且它们的作用情况受到视野位置和刺激的静态特征的影响。 关键词：注意捕获、视野位置、突现、眼动 第1 页共3 2 页 t h ei n f l u e n c e so fc h a r a c t e r i s t i e sa n dl o c a t i o no fv i s u a ls t i m u l u so i lv i s u a ls e a r c h ： a ne y em o v e m e n ts t u d y a b s t r a c t ：t h e o r i e so fv i s u a l a t t e n t i o nd i s t i n g u i s hs t i m u l u s d r i v e ns e l e c t i o nf r o mg o a l - d r i v e ns e l e c t i o n a t t e n t i o ni sa f f e c t e db yl o t so ff a c t o r sd u r i n gt h ev i s u a ls e a r c h ，s u c ha sa b r u p to n s e t ，s h a p ea n dc o l o r , e t c t h i s r e s e a r c ha i m e dt oi n v e s t i g a t eh o wt h e s ef a c t o r sa n dt h et a r g e ti n f l u e n c ev i s u a ls e a r c hw h e nt h es t i m u l u s p r e s e n t e di nt h ef o v e a l ，p a r a f o v e a lo rp e r i p h e r a lr e g i o n w eu s e dt h ev i s u a ls e a r c hp a r a d i g m i nt h i ss t u d y , o b s e r v e r ss e a r c h e df o rat a r g e ta l o n gw i t h3d i s t r a c t e r s ，w h i l ea na b r u p to n s e ta p p e a r e do rn o t t h er e a c t i o n t i m ea n de y em o v e m e n t sw e r er e c o r d e d t h ee 仟c c t so ft o p - d o w nc o n t r o la n ds t i m u l u s - d r i v e nc h a n g e dw e r e f o u n dd u r i n gv i s u a ls e a r c ht a s k ，d e p e n d i n go nt h ev i s u a lf i e l d s t h e s ef i n d i n g si n d i c a t et h el a r g e rt h ev i s u a l a n g l ec h a n g e ，t h es t r o n g e rt h ei n f l u e n c eo fs t i m u l u s d r i v e nb e c o m e s ，w h e r e a st h ew e a k e rt h ei n f l u e n c eo f t o p - d o w nc o n t r o lb e c o m e s a n dt h e r ew e r es i g n i f i c a n td i f f e r e n c e sb e t w e e ni n f o r m a t i o np r o c e s s i n go fs h a p e a n dc o l o r w ec o n c l u d e dt h a t ，( 1 ) s h a p ea n dc o l o rp r o c e s s i n ga r ed i f f e r e n c e si nt i m ec o u r s ea n dl o c a t i o n ，a n d t h ei n f l u e n c e so ft h ea b r u p to n s e to nt h e ma r ed i f f e r e n t ；( 2 ) t h e r ei sl o c a lr e g i o ne f f e c to nv i s u a ls e l e c t i o n ( 3 ) t h e r ea r cd i f f e r e n tc h a r a c t e r sw i t h i ne n d o g e n o u sa n de x o g e n o u sa t t e n t i o n a ls e l e c t i o n ( 4 ) b o t ht h et o p d o w n c o n t r o la n dt h eb u t t o n - u pc h a r a c t e r si n f l u e n c et h ea t t e n t i o n ，a n dt h ee f f i c a c yo ft h e ma r ec h a n g e dw i t h i n d i f f e r e n tv i s u a li x ：g i o n sa n dd i f f e r e n ts t a t i cc h a r a c t e r s k e yw o r d ：a t t e n t i o n a lc a p t u r e ，v i s u a lr e g i o n ，a b r u p to n s e t ，e y em o v e m e n t s 第2 页共3 2 页 图和附表清单 图1 实验过程示意图 图2 两种特征在不同突现类型条件下的反应时及正确率， 图3 两种特征条件f 在三个视野位置上首次眼跳指向各对象的比率一 图4 突现与特征的交互作用对注视频次的影响 图5 突现与特征的交互作用对进入信息区的注视频次的影响。 图6 在不同的视野位置上落在不同对象上的第一个注视点的平均注视时间 图7 实验中使用的部分图片，一 图8 信息区示例图， 图9 未进入信息区的首次眼跳示例图 图1 0 搜索颜色和形状特征时的眼跳路径比较示例图 图l l 边缘视野条件下眼跳过程的特点， 表 表 表 表 表 表 不同情境下的反应时和正确率 不同情境下的眼跳路径， 不同情境下的首次眼跳的潜伏期 不同情境下的注视频次 不同情境下的进入信息区的注视频次 不同情境下的第一个进入信息区的注视点的平均注视时间 第5 页，菇3 2 页 埒 h 屿 博 坞 勰 扎 缸 坞 m 埔 埔 墙 1 引言 在研究注意资源的选择性分配或前注意的方向性问题时，一般认为注意受到来自两个方面的因素的 影响，即目标驱动( 自上而下) 的加工和刺激驱动( 自下而上) 的加工。目标驱动的选择性注意理论认 为，注意的选择是自主的，受主观目的、意图和预期等心理活动的影响；而刺激驱动理论则认为注意的 选择是非自主的，由刺激的特征决定的。相应地，在空间选择性注意领域中，p o s n e r 丁 1 9 8 0 年( h e r m a n n 等1 9 8 9 ；f o l k 等，1 9 9 2 ) 提出了控制内在( c o v e n ) 注意方向的两种模式，即内源性选择注意( e n d o g e n o u s ) 和外源性选择注意( e x o g e n o u s ) ，它们分别对应于自上而下的注意控制和自下而上的注意捕获。 两种理论的核心问题是在多大程度上我们可以控制在视觉环境中所选择的信息，外在的或内在的 ( o v e r t 或c o v e r t ) 注意选择受控于刺激情景还是意图和目标。当我们只有意地选择与当前任务目标一 致的物体时，采用的是自主的、目标驱动的选择方式。当无论目标或观念如何，仅由视觉场景中的刺激 决定选择时，此时采用的是非自主的、刺激驱动的选择方式。有些情况下，某一物体不是观察目标但它 具有某种优势，此时这种物体捕获了我们的注意，这种现象就是注意捕获( y a n f i s ，1 9 9 6 ) ，如果同时我 们外在的眼跳也指向这一物体所在位置时就发生了眼跳捕获。 1 1 研究范式及结果的分离 1 1 1 刺激驱动的注意捕获 注意捕获研究中应用较多的是视觉搜索范式。实验的任务是要求被试在一系列干扰项中搜索某个特 定靶子。其中应用较多的是“额外奇异刺激”范式( a d d i t i o n a ls i n g l e t o n ) 。实验中被试的任务是搜索某 一维度上的独特束0 激( 如，搜索绿色圆圈中的绿色三角形) 。同时在搜索画面中还有一个其它维度的奇 异刺激( 如，绿色圆圈中的红色圆圈；又如，其中一个绿色圆圈为突现物) 。这个奇异刺激可能永远不 会成为靶子，或者成为靶子的可能性仅在机率水平上。其研究的逻辑是：如果这种刺激作为干扰使得对 目标搜索的反应时减慢，或者其作为靶子时对它的反应时缩短，j j v z , 说明这一维度的刺激捕获了注意。 近年来，在上述研究范式的基础上形成了“眼动捕获”范式( o c u l o m o t o rc a p t u r e ) 。此范式与上述 范式在研究方法上类似，只是测量手段上的不同。在这种范式中研究者使用眼动指标( 如，注视时间、 眼跳潜伏期、第一注视点等等) 分析额外奇异刺激对眼动的捕获特征。 使用这两类研究范式研究得到的结果般认为，一些特征维度的附加刺激可以引起非自主的、反射 性的注意转移，它们可以捕获注意或眼动。 t h e e u w e s 于1 9 9 1 年( t h e e u w e s 等，2 0 0 3 ) 使用“额外奇异刺激”范式探讨了独特的元素( 颜色、 形状或明度) 是否可以引起选择性注意，结果表明，与任务无关的维度的特异子影响与任务有关的维度 的特异子的搜索，搜索奇异形状受到奇异颜色的影响。研究者认为对特定维度的选择性注意必然受到其 第6 页，菇3 2 页 它无关维度的干扰。 众多的研究发现突现可以有效的捕获注意或眼动，无论它是否有可能成为靶子( i r w i n ，等2 0 0 0 ； l u d w i 2 等2 0 0 2 p c t e r s o n 等，2 0 0 2 ) 。在i r w i n 等( 2 0 0 0 ) 的研究中，首先向被试呈现了靶子可能出现的 四个位置( 线索) ，被试的任务是判断这四个可能位置中一个颜色特异子中字母的开口方向，实验中在 提示位置之外可能出现一个新的刺激( 突现物) ，这个刺激是要求被忽视的。结果表明，即便当观察者 具有将眼跳指向独特的颜色特异子这一自上而下的目标时，他们也不能阻止指向突现物的眼跳，这个与 任务无关的突现物可以捕获眼睛，并可使指向靶子的反应时减慢。p a s h l e r ( 2 0 0 1 ) 使用现实材料进行的 一项记忆研究也发现，特异物体( 甚至于静态的特异子) 比其它物体更多地被报告出来，尤其当其为闪 烁项目时更为如此。 内源性和外源性选择性注意研究的另一研究方法是空间线索范式。这种范式是在目标出现之前，在 目标可能出现的位置上提供一个线索，这种空间位置线索可能是有效的( 有效线索) 也可能是无效的( 无 效线索) ，并且被试被事先告知了这一点。此类研究的假设是，如果线索位置恰好是目标出现的位置( 有 效线索) ，被试的反应相对于目标出现在别的位置( 无效线索) 要快，则说明线索捕获了注意。其中线 索分为内源性线索和外源性线索。内源性的线索是在刺激呈现之前，这种线索往往被呈现在视野中央， 并具有概念性特性( 如，一个箭头) ；而外源性线索，是在外周提供的一种纯刺激性的线索( 如，一个 闪烁的信号) 。这些线索指向靶子的可能位置，并且线索的有效性是被控制的。j o n i d e s 研究发现( 杨华 海等，1 9 9 8 ) ，无论外周线索对目标出现地点提不提供信息，都能吸引注意；而中央线索只有在对目标 出现地点提供信息的条件下，才能吸引注意。因而外周线索引发的注意选择独立丁注意控制，主要取决 于刺激特征。 1 1 2 概念驱动的选择性注意 b a c o n 和e g e t h 丁：1 9 9 4 年( l u d w i g 等，2 0 0 2 ) 重复了t h e e u w e s l 9 9 1 年的形状特异子搜索实验， 在实验中使用颜色特异子作为干扰，然而由于搜索材料中又添加了其它形状( 如正方形和三角形) 使得 靶子形状不再是特异子，结果发现在这种条件下颜色特异子不再起到干扰作用。b a c o n 和e g e t h 认为添 加的形状消除了靶子的独特性，在这种条件下，被试不再使用不同显著程度的监测方式( 特异子监测模 式) ，转而使用特征监测模式。在特征监测模式中，观察者可以专门指导他们的注意指向相关的日标特 征，而无关的特异子不再起到干扰作用。b a c o n 和e g e t h 认为“由某一已知特征定义的靶子的目标驱动 的选择性注意可以克服由突出的特异子引起的刺激驱动的捕获”。这些结果表明，当观察者“选择”特 征侦察模式时，不会出现无关特异子引起的注意捕获。这种由策略选择引起的注意控制作用表明，注意 捕获在一定程度上是自上而下控制的。 这种注意捕获受到自上而下控制的观点与f o l k ( 1 9 9 2 ) 提出的“有条件的捕获假设”( c o n t i n g e n t 第，页t 共3 2 页 c a p t u r eh y p o t h e s i s ) 是一致的。在f o l k 等人的研究中使用的是空间线索范式研究发现“无效的突现 前线索对突现靶子有影响，但对颜色靶子没有影响；相应的，无效的颜色前线索对颜色靶子有影响，但 对突现靶子没有影响”。也就是说，如果被试的任务是搜索一个突现的靶刺激时那么只有突现的前线 索才能捕获注意，同样的，搜索的是颜色刺激时，只有颜色前线索才能捕获注意。进而他们认为不存在 完全的自下而上的注意捕获，相反他们认为特异子的注意捕获能力完全取决于注意捕获刺激是否与自上 而下的注意控制设定( c o n t r o ls e t ) 一致而定，它是建立在当前注意任务基础之上的。根据有条件的注 意捕获模型，只有与自上而下的控制设定致的刺激才能够捕获注意，那些与控制设定不一致的刺激将 被忽视。因而根据这一理论，即便当靶子和干扰都为突出的特异子时，自上而下控制也是可以起作用的。 由此a n s o r g e 等( 2 0 0 5 ) 认为靶子发生捕获作用的原因有二：首先，根据这一假说，空间注意的捕获是 由最佳匹配的刺激引起的，而非不匹配的刺激；第二，由于有控制设定在先，由适宜刺激引起的捕获在 刺激出现后就会马上发生，因而人们会作出快而准确的反应。 另外，许多通过其它范式或方法研究的结果也支持了自上而下的控制作用。如，b e k k e r i n g 等( 2 0 0 2 ) 研究发现与行为相关的意图可以加强与行为相关的视觉特征的加工。又如，p e t e r s o n 等( 2 0 0 1 ，实验2 ) 发现上下文线索可以抑制突现的作用。面突现对上下文线索几乎没有影响，进而可以认为记忆可以对刺 激驱动的注意捕获起到抑制作用。m o n t a g a i n i 等( 2 0 0 5 ) 研究发现，自主眼跳的激活机制受控于知觉目 标。同时，d a v i d 等( 2 0 0 5 ) 研究自上而下的注意活动时发现了个很有意思的现象，当注意指向与工 作记忆中的内容相匹配的刺激时，这种自上而下的指向过程可以是一种早期的、不随意的注意活动。 1 2 刺激的显著程度对注意和眼动的影响 “究竟什么特征能够引起注意? ”是很多注意研究关心的重要问题之一。一般来说，研究中涉及到 的特征可以分为静态和动态两类，静态特征主要包括颜色、形状、朝向以及明度上的特异性等，动态特 征主要包括刺激的突现或消失、运动等。 i r w i n 等( 2 0 0 0 ) 的研究发现，突现( 新物体) 可以最有效的捕获注意和服动；明度增加的作用虽 然不如新物体的出现那样强，但它仍然可以捕获注意；颜色特异子不能捕获注意，除非之前有将颜色作 为靶子的经验。突现和明度增加可以引起反射性的、非自主的眼跳，而颜色的变化却不起作用。而 t h e e u w e s 、g o d l i n 等人( 2 0 0 3 ) 使用附加特异子范式研究了颜色靶子形状干扰和形状靶子颜色干扰的 作用，发现附加的特异颜色也可以引起强的注意和眼动捕获，而形状对颜色则没有这种影响。说明虽然 在一些研究中颜色不能捕获注意或眼动，但在一些情况下颜色周突现一样可以捕获注意。 这些研究可能存在一个共同的解释，即“刺激的显著程度”。正如t h e e u w e s ( 1 9 9 4 ) 指出的，“突 现比颜色特异子更突出，所以在呈现颜色特异子的同时呈现突现物，颜色特异子不会捕获注意或眼动就 不足为奇了。”p y l y s h y n 等( 张学民等，2 0 0 3 ) 认为，注意优先效应发生在特征显著的目标上，这时由 第8 页，共3 2 页 于目标在前注意和注意过程中被视网膜登记并建立索引，在注意加工中不必再重新搜索，当多个对象存 在竞争时，特征显著或新异者会被自动登记并建立索引，从而获得了注意优先权。根据以往的研究可以 得到这样的结论，即尽管动态特征( 如突现) 比静态特征( 如明度、颜色) 更能捕获注意和眼动，静态 特征实际上也能捕获注意，并且其内部存在着程度上的差异，如明度的增加的显著程度大于颜色、而颜 色的显著程度又人于形状。实际上，就一个维度而言在它的不同水平上也存在显著程度上的差异，即诱 目性的不同。韩玉昌( 1 9 9 7 ) 发现，人在观察不同形状和颜色时，眼运动具有时间序列和空间序列的特 性，形状和颜色一样具有诱目性序列特性，三角形和黄色更具有诱目性。 1 3 选择性注意中的时间因素 时间进程也是注意研究的重要内容。h e r m a n n 和r a b b i t t ( 1 9 8 9 ) 使用空间线索范式研究了视觉注 意的反射性的和自主的方向转移的时间进程问题。在实验中他们将线索到刺激出现的时间间隔( s o a ) 作为自变量，将反应时( m a n u a lr t ) 作为因变量。结果表明外周线索和中央线索的促进和抑制作用的 时间过程不同，外周线索作用快，而中央线索的作用较慢，当两种线索指向不同的位置时，中央线索受 到外周线索的影响；同时研究也发现。外周线索的作用随时闻逐渐消退，被试的注意位置越来越取决于 中央线索的情况。继而研究者认为，空间转向受控于两个分离的机制，二者处于一个有限的注意系统中， 反射机制引起的注意是自动化的，当它对适宜的刺激做出朝向反应时是不可抑制的，并且如闪烁这样的 外周线索可以迅速的捕获注意；相反，自主机制作用较慢，且受各种因素影响。如竞争任务的资源要求、 反射机制的干扰等。d o n k 等( 2 0 0 4 ) 在对突现物的作用机制研究后指出，新元素的优先性是建立在瞬 时加工基础上的，而不是一个时间消耗过程。 此外，近年来在使用眼动指标进行研究的实验中也发现了类似的特征。一些研究者( t h e e u w e s ， 2 0 0 4 ；t h e e u w e s 等2 0 0 3 ；l u d w i g 等，2 0 0 2 ；i r w i n 等，2 0 0 0 ) 在他们的实验中使用了“额外奇异刺 激”范式，并且对反应时和跟动反应分别进行了测量。结果表明，从首次眼跳的眼动潜伏期来看，指向 干扰的眼动潜伏期明显短于指向目标的眼动潜伏期。也就是说，由某些适宜刺激引起的眼动快于由实验 目标引起的眼动，内源性和外源性选择性注意在时间上是存在差别的。 1 4 视野位置在视觉信息加工中的作用 在注意过程中，对视觉信息的加t 起到重要作用。研究表明，空间因素对视觉信息的加工存在影响。 “基于空间”的注意理论认为人脑不能同时对视野范嗣内的所有刺激进行有效的加工，加工的情况与注 意的位置有关。p o s n e r ( 1 9 8 2 ) 发现有效线索提示对空间任务有明显的促进作用以此提出了注意的“聚 光灯”模型。e r i k s e n ( 1 9 8 6 ) 等在p o s n e r 研究的基础上，提出了“透镜”模型，该模型把注意资源的空 间分布看作连续的、逐渐变化的。 在阅读研究中，r a y n e r 于1 9 7 8 年( 阎国利，2 0 0 4 ) 将落在视网膜上的一行文字分为三个区域：中 第9 页，共3 2 页 央窝视觉区( f o v e a lr e g i o n ) 、副中央窝视觉区( p a r a f o v e a lr e g i o n ) 和边缘视觉区( p e r p h e r a lr e g i o n ) 。中 央窝视觉区与读者注视点成一度到两度的视角，在这个区域内，视敏度高：在中央窝以外，视敏度显著 下降，被试识别呈现在中央窝以外的字的能力不如识别呈现在中央窝以内的能力强，副中央窝视觉区与 读者注视点人约成1 0 。视角；边缘视觉区包括副中央窝视觉区以外的全部区域。在视网膜不同的区域上 可以获得不同的信息。 外周视野信息对阅读起到重要影响，w h i t e ( 2 0 0 6 ) 研究发现眼跳落点取决于非中央窝正字法的影 响。p a r k e r 于1 9 7 8 年( h e n d e r s o n 等，2 0 0 3 ) 使用在图片上呈现六个简单物体作为实验材料，发现观察 者可以在i 0 。以外的视角上监测到变化。而h e n d e r s o n 等丁1 9 9 9 年( h e n d e r s o n 等，2 0 0 3 ) 研究发现， 在视觉场景中涉及到物体的语义加工的情况下，观察者的平均眼跳广度为3 5 0 ，这一结果说明对物体的 语义加工只能在中央窝和副中央窝上进行。近来p o m p l u n 等( 2 0 0 1 ) 使用“窗口”范式对副中央窝和 边缘视野的线索效应进行了研究。在实验中，他们设置了直径为5 。和1 0 。的两种窗口条件，线索特征包 括单特征和双特征对两种情况，其中单特征包括颜色、形状、方向三个水平。结果表明，颜色线索的作 用最强，在两种窗口条件下都起到作用；形状线索只在5 0 窗口和无靶子时的1 0 。窗口情况下起作用；而 方向线索无论在何种窗口条件下都没有起到作用。由此他们认为，目疑跳选择性中存在着明显的线索效应， 并且线索效应随窗口的减小效应增强。同时，我们也可以看出，在视野的不同位置上可以加工不同特征 的信息，如颜色信息可以在5 0 乃至1 0 0 视角以外都可以得到加工，而方向信息则不能在5 0 视角以外得 到加工。 如上的实验直接或间接的说明了，信息呈现的视野位置在视觉注意中扮演着重要角色，在不同的视 野位置上注意或眼动受不同信息的影响情况可能存在差异。 1 5 注意与眼动的关系 眼动与心理活动的关系问题，一直是眼动研究的一个关键问题。有些研究者认为，内在的注意捕获 ( c o v e r ta t t e n t i o nc a p t u r e ) 是有条件的，受自上而下的控制的，而这种自上而下的控制对外在的鼹动捕 获( o v e r c a p t u r e ) 却不起作用他们认为眼动捕获不能作为注意捕获的指标。而有些观点则认为，在 内在的注意和眼动之间存在着一定的联系。应该说这是近二十年来争论的一个热门话题。 在注意与眼动关系的研究中一个具有重要地位的理论是“注意的前运动理论( p r e m o t o rt h e o r yo f a t t e n t i o n ) ”，它认为注意转移伴随着眼跳准备( e i m e r 等，2 0 0 5 ) 。h o f f m a n ( 1 9 9 5 ) 发现，被试注意位置和 眼跳的方向必须是同样的，这表明视觉的空间注意机制对产生自主的眼跳发挥重要作用。当然对此观点 也存在许多争议。如来自神经科学领域的研究发现了一些二者在神经基础上的差异。近来s a t o ( 2 0 0 3 ) 研究发现，f e f 中存在两类神经，一类神经主要对特异子进行优先反应，另一类神经主要负责选择眼跳 的落点位置。这两种神经类型的存在说明视觉选择和眼跳选择是不同的加工过程。但不容忽视的是，很 第1 0 页共3 2 页 多研究都发现，在执行指向某一位置的眼动之前事先伴随着注意的转移。k a r i n ed 0 r 6 - m a z “s ( 2 0 0 4 ) 在研 究视觉注意和眼跳执行的关系时明确指出，视觉选择与眼跳落点的选择相伴。有些更细致的研究揭示着 注意和眼跳的关系。如k a r i n ed o r 6 m a z a r s ( 2 0 0 5 ) 指出“注意指向实际的眼跳落点位置，而非计划位 置”；又如r i c h a r d 等( 2 0 0 3 ) 认为“在眼跳之前注意平行分配到眼跳目标上，并有更多的注意分配到 了第一眼跳目标上”。同时从一些研究( 如，i r w i n 等，2 0 0 0 ) 的结果来看，眼动指标和反应时反映出的 结果确实是一致或类似的( 在一些研究中，将反应时作为衡量内在注意的指标) 。也就是说，传统的内 在注意和由眼动反映出的外在注意( o v e r ta t t e n t i o n ) 具有着某种内在的联系。这些研究得到了同样的结 论，“眼动捕获伴随着注意捕获”( l u d w i g 等，2 0 0 2 ) 。此观点也等到了来自神经生理学研究的支持， h a n e s ( 2 0 0 1 ) 研究发现f e f 和上丘( s c ) 之间存在着交互作用，同样的结构参与了刺激驱动的和目标 驱动的眼跳过程，如，与眼跳相关的f e f 神经直接投射到s c ，从而抑制反射性的刺激驱动的眼跳。 尽管更多的人接受了注意与眼动具有内在的一致性这一观点。但同时，也有些研究发现，刺激驱动 和目标驱动的因素对不同反应的影响是不同的。在一些研究刺激驱动的注意和眼动的实验中发现了相矛 盾的结论。l u d w i g 等人( 2 0 0 2 ) 发现，突现对眼跳存在影响，但对一般的反应时却没有影响。他们认 为，突现对眼动系统的作用是独特的，并且对眼动的作用大于手动反应( f i n d l y , e a l l c e 1 9 9 9 ) ，这其中 的一个可能原因是由靶子位置特点所造成的，这是因为将靶子置于中央窝需要比手动反应更高的空间分 辨能力。然而，p e t e r s o n 等( 2 0 0 2 ) 与其它一些不要求眼动的视觉搜索任务( n o n s i n g l e t o ns e a r c h t a s k ) 进行了比较，发现，在需要眼动的情况下突现的作用减弱了。他们认为这与被试的模式化的眼动方式有 关，当被试眼动的模式化较强时，他们会在突现呈现之前形成眼跳计划，从而抑制了指向突现的眼跳， 同时他们认为尽管突现并不能总是捕获外在的注意，但可以捕获内在的注意。又如从d a v i ds o t o 等 ( 2 0 0 5 ) 研究了上作记忆中自上而下的注意，结果发现启动对眼动的影响较小而对反应时影响较大，说 明意识的作用对外在的眼动的影响大于内在的注意。在b o n n i e ( 2 0 0 4 ) 对眼动和注意转移对空间工作 记忆影响情况的比较中发现，眼动对工作记忆的影响大于注意转移的影响，其中的原因可能是眼动占用 了更多的资源。 1 6 问题与假设 从以往的研究来看，关于注意究竟受控于概念因素还是刺激因素仍然存在争议，并且对注意的研究 中时间是一个重要的主题，但相应的对视野位置因素对注意影响的直接研究则较少，尤其是对图形注意 情况的研究。在不同的视野位置上，对各种特征的加工状况如何? 自上而下和自下而上的加t 发挥作崩 的情况如何? 以及各种因素之间的交互作用如何? 所以在本研究将对“视野位置”进行重点的分析，以 考察刺激特征和目的意图对视觉搜索的作用是否受到视野位置的影响，以及在不同的视野位置上对各种 特征( 静态特征、动态特征) 的加工情况。本研究的假设是，刺激呈现的视野位置影响对不同特征的加 第1 1 页，共3 2 页 工，并左右自上而下和自下而上的因素对任务完成的影响，这将体现在反应时和眼动指标上。 1 7 理论及实际意义 在本实验中，将刺激呈现的视野位置作为重要自变量，可以弥补以往研究只重时间因素的不足。并 且本研究将通过眼动指标对传统的注意理论进行新的探讨。 本研究使用的搜索目标为特征定义的目标，此类方法得到的结论一般较有争议。并且在实验中引入 了一些新的变量。希望通过本研究与以往的研究结果进行比较，为“注意受自上而下或受自下而上的加 工的影响情况”这一古老的话题注入新鲜的血液。 由于在研究中涉及到了一些应用领域中受到关注的因素，因而研究结果可以对实际应用起到指导作 用，如在网页设计方面，颜色因索、动态因素等都会对网页浏览者产生重要的影响。 2 实验 2 1 被试 2 1 名首都师范大学的大学生和研究生参与了实验，其中男生8 人、女生1 3 人。他们的裸眼视力或 矫正视力均在1 o 以上，色觉正常。 2 2 实验设计 实验采用2 3 3 的组内设计，三个因素分别是静态特征( 颜色和形状) 、动态特征( 突现物与目 标相同、突现物与目标不同和无突现物) 以及视野位置( 中央窝区半径为1 。视角、副中央窝区一 一半径为6 0 视角和边缘视野区半径为l l o 视角) 。 2 3 仪器与材料 e y e l i n k 眼动追踪系统，采样率2 5 0 h z 。1 7 寸显示器呈现刺激，分辩率8 0 0 x 6 0 0 像素。刺激图片 由四个图形构成，图形具有不同的颜色或不同的形状。每个图形中有一个小符号n 或u ( 符号的 开口向下或向上) 。这四个图形同时分布在半径为1 。、6 。或1 1 。视角的假想圆环上，并处于四个不同的 象限( 见附录7 1 ) 。在图片呈现之前会先呈现线索。线索由“+ ”( 1 个) 和“ ”( 3 个或4 个) 构成。 其中“+ ”呈现在屏幕的正中，“ ”分别位丁：四个象限中刺激图形可能出现的位置上。当线索“ ”为3 个时，刺激图片中将有一个图形出现在线索提示之外，此图形称作“突现”刺激。这种由3 个“$ ”提 示构成的组称作突现组，由4 个“+ ”提示的组称作非突现组。实验中图形大小约为1 5 。x 1 5 0 视角， 线索的大小为i o 视角，图形中小字符的大小为0 ，5 0 0 8 。视角；线索及指导语为白色，背景颜色为黑 色：图形颜色明度致：各种颜色、形状、突现在各象限上出现的频率相等；突现在各种颜色、形状及 位置上的频率相等；两种判断“向上或向下”的频率相等；各种特征( 颜色、形状、突现) 成为靶子的 第1 2 页，共3 2 页 概率为机率水平。实验中总刺激数为1 9 2 个，随机排序，分四组进行。实验总时间约为3 0 分钟。 2 4 实验过程 实验过程见图1 。实验中，以文字形式要求被试搜索某一特定图形( 颜色或形状) ，被试的任务是判 断目标中符号的开口方向，并尽量快且准确地通过按键进行判断。记录反应时和眼动轨迹。人眼到显示 器的视距为8 5 c m 。 指导语见附录7 3 。 3 实验结果 图1 实验过程示意图 在分析眼动潜伏期和反应时时，排除了每名被试的实验数据中处于三个标准差之外的数据，约为 l 。对所有有效数据进行了重复测量的方差分析。 3 1 反应时和错误率 当目标物出现在不同的视野位置上时、目标物为颜色或形状特征时、在测试图片中是否有突现物出 现以及突现物和靶子是否为同一物体时的反应时及正确率见表1 。 表i 不同情境下的反应时和正确率( 反应时单位：m s ) 视野范厨刺激特性突现物与目标的关系 中央窝副中央窝边缘视野形状颜色相同 不相同无突现物 反应时9 4 5 正确率0 ，9 5 9 7 8 0 9 7 1 0 5 6 0 9 7 1 0 8 2 0 9 5 9 0 4 0 9 8 9 5 6 o 9 7 1 0 1 5 0 9 6 9 9 7 0 9 6 方差分析表明，随视野位置角度的增大搜索时间有增加的趋势，搜索不同视野位置上的目标的反应 时之间差异显著【e ( 2 ，4 0 ) = 2 3 6 5 ，p o o h ，其中当刺激物呈现在边缘视野上时搜索的反应时明显长于其 呈现在中央窝和副中央窝时( p ( o o i ，p o 0 1 , ) ；并且这种反应时的变化并不是以正确率的相应增减为 前提的，在正确率方面只是当刺激呈现在中央窝时反应正确率低于当刺激呈现在副中央窝时( p o 0 5 ) 。 这表明目标搜索的反应时与其距最初注视点的距离呈正相关，尤其在边缘视野加工需要更多的注意资 第1 3 页共3 2 页 源。这与以往的一些相关研究结果类似，如张学民等2 0 0 4 的脑电研究，结果证明了注意具有“透镜” 的属性。 特征对反庶时影响显著，对颜色的反应时显著短于对形状的反应时【h l ，2 0 ) = 1 5 9 6 6 ，p 0 o l 】：并且 与颜色相比，形状的判断更容易出错e v i l ，2 0 ) = 1 0 6 2 ，p 0 0 1 1 ，结果体现了对颜色目标进行搜索时的 优势。 突现物对反应时也存在显著影响【“2 ，4 0 ) = 7 6 2 ，p 0 0 1 】，当靶子与突现物为同一物体时比它们为不 同物体时反应时短( p o 0 5 ) ；并且突现也显著影响正确率 h 2 ，4 0 ) = 4 7 2 ，p 0 0 5 ，当靶子与突现物 为同一物体时比它们为不同物体时正确率高( p ( o 0 5 ) 。 同时，静态特征和突现的交互作用对反应时和正确率影响显著【尺2 ，4 0 ) = 1 0 1 0 7 ，p 0 0 1 ； f ( 2 ，4 0 ) = 3 7 4 ，p 0 0 5 1 ( 见图2 ) ，其中当刺激为形状特征时，突现与靶子相同与否对反应时和正确率的 影响更加明显 b 1 4 2 3 ( 2 ，4 0 ) ，p 0 0 hf ( 2 , 4 0 ) = 6 8 7 ，p o 0 1 。结果表明，对形状进行搜索和判断可能 更容易受到搜索目标是否突现的影响。 】2 0 0 篷1 0 0 0 时 ( m s ) 8 0 0 相目 不相同无突现 突现类型 0 9 8 嘉o 9 6 毫09 4 0 9 2 相同不相同无突现 突现类型 图2 两种特征在不同突现类型条件下的反应时及正确率 一形状 - - - - 颜色 3 2 眼动反应 为了进一步研究各因素对视觉搜索的影响，我们对首次眼跳方向、眼跳潜伏期，注视频次、注视时 间等进行了分析。 3 2 1 首次眼跳的方向 首次眼跳的方向即首次眼跳指向目标、突现物或其它干扰物的比率。 当目标物出现在不同的视野位置上时、目标物为颜色或形状特征时，不同突现条件下的首次眼跳跳 向三种对象的比率见表2 。 表2 水同情境下的眼跳路径( 单位：比率) 视野范围刺激特性 突现的情况 中央窝副中央窝边缘视野 形状颜色突现组控制组 目标0 5 9 突现物0 2 6 干扰物0 1 4 0 5 4 0 2 5 0 2 1 注；控制组中实无突现物出现，此处为相对应于突现组中突现物出现的位置。 第1 4 页，共3 2 页 髓凹 o 0 0的拍坫 o o 0“就m o o o 们驼拈 0 0 o弛兽s 舯。 方差分析表明，刺激呈现在不周视野位置上时，指向各对象的首次眼跳的频率存在差异 【跗，8 0 ) = 6 9 5 8 ，p o o l 】，指向靶子的比率随视野位置角度的增加逐渐降低 r 2 4 0 ) = 8 4 2 ，p 0 0 1 ，而 指向其它干扰物的眼跳比率随视野位置角度的增加而增加i f ( 2 ，4 0 ) = t 3 5 ，p 0 0 1 。结果表明随视野位 置角度的增加鉴别能力逐渐降低，体现了中央窝视野在随意搜索中的优势作用。 当刺激为颜色或形状特征时，首次眼跳指向不同对象的情况存在差异i t ( 2 ，4 0 ) = 1 9 2 4 4 ，艇0 0 1 ， 其中当刺激为颜色特征时首次眼跳指向靶子所在象限的比率较多 h 1 ，2 0 ) = 2 9 3 ，p 0 0 1 ，而指向突现 物和其它干扰物的眼跳较少e f o ，2 0 ) = 5 7 7 ，p 0 0 5 ，f ( 1 ，2 0 ) = 1 9 9 6 ，p 0 0 1 ( 示例见附录7 5 ) 。此结果与 反应时结果一致仍然表现出了在颜色特征加工方面具有优势，或者说颜色更容易识别和区分。 当突现物和靶子为不同物体时，指向靶子、突现物和其它干扰物的首次眼跳的比率存在显著的差异 f ( 2 , 4 0 ) = 3 3 6 2 8 ，p 0 0 1 3 ，其中措向靶子的次数显著多于突现物和其它物体( p 0 。o l ，p 0 0 5 ) 。这说明首次眼跳的位置主要取决于被试所持有的目际，但突现物的出现 也吸引了一定比率的首次眼跳，自上而一f 的目的状态并没能完全控制这种自下而上的反应。但有趣的是， 从第一个进入信息区的注视点的分布来看，并未发现有更多的注视点落入突现物所在信息区的现象。虽 然落在不同对象所在信息区上的第一个注视点的比率存在差异 h 2 ，4 0 ) = 4 3 6 4 5 ，p 0 0 1 ；但其中注视 靶子的比率多于突现物或其它干扰物( p o 0 1 ，p 0 0 1 ) ，而注视突现物的注视点却少于其它干扰物 ( p 0 0 5 ) ，落在靶子、突现物和其它干扰物上的首次注视点的比率分别为o 5 3 、0 加、o 2 8 。这与首次 眼跳的情况不尽相同，结果暗示出一些指向突现物的限跳没有落在信息区里( 示例觅附录7 4 ) ，这一结 果可能与r i c h a r d g o d i j n 等( 2 0 0 2 ) 的研究类似，体现了自上而下的加工对反射性眼跳的调节作用。 同时，当刺激呈现在边缘视野时，刺激为颜色特征还是形状特征对首次眼跳跳向的对象存在影响 f ( 2 舯) 1 3 4 0 ，p = 0 0 5 ( 见图3 ) 其中当刺激为颜色特征时，指向靶子的首次眼跳明显多于其它干 扰物 f ( 2 ，4 0 ) = 8 1 0 ，p 0 0 5 。 跳0 8 动0 6 私t 比0 ，2 例 0 形状颜色形状颜色 形状颜色 刺激在中央窝视野刺激在副中央窝视野刺激在边缘视野 图3 两种特征条件下在三个视野位置上首次眼跳指向各对象的比率 口 靶子 突现物 口其他于扰