质疑注意瞬断中央瓶颈理论的证据（1）

11月 21, 2009

Evidence against a central bottleneck during the attentional blink:
Multiple channels for configural and featural processing
质疑注意瞬断中央瓶颈理论的证据：
多通道结构特征加工过程
Edward Awh, John Serences,Paul Laurey
译者：silva 提交日期：2009年11月21日

Abstract

When a visual target is identified, there is a period of several hundred milliseconds when the processing of subsequent targets is impaired, a phenomenon labeled the attentional blink (AB).The emerging consensus is that the identification of a visual target temporarily occupies a limited attentional resource that is essential for all visual perception. The present results challenge this view. With the same digit discrimination task that impaired subsequent letter discrimination for several hundred milliseconds, we found no disruption of subsequent face discrimination.These results suggest that all stimuli do not compete for access to a single resource for visual perception. We propose a multi-channel account of interference in the AB paradigm.

摘要

对一个目标的准确报告会使得被试很难报告之后几百毫秒内呈现的另一个目标，这种加工时出现的削弱现象被定义为注意瞬断（AB）。人们过去常常对这种现象的解释是以对视觉目标的识别加工需要暂时占用一个有限的注意通道的观点为基础的。而本实验的结果却对这个观点提出了质疑。在数字识别任务中，我们观察到了注意瞬断的削弱现象，但在另一个程序相同的面孔识别任务中却没观察到。这些结果指出刺激并不总是在竞争某一单一的资源通道以获得认知加工。我们假设了一个多通道来解释在注意瞬断范式中出现的干扰现象。

1.概述：

注意瞬断现象揭示了人只能运用一定有限的资源对连续呈现的目标刺激进行加工。当被试尝试在快速连续呈现的刺激中识别出两个目标（T1、T2）时，在T1呈现后的几百毫秒内，正确识别T2的能力被削弱了。目前，注意瞬断现象已在广泛的刺激范围内被证实存在，包括字母、数字、单词、几何图形和颜色。实际上，即使是具有独特特征的目标在注意瞬断期间被呈现时，仍然会被错误报告。这些结果都表明，在意识参与的视觉认知加工过程中的确存在着干扰。因此，我们假设了一系列模型来解释注意瞬断的干扰现象，并且引用了在有意识地识别视觉刺激差别时所需要的容量限制加工过程理论。例如，有一类模型认为在工作记忆时持续记忆痕迹的形成中可能存在着容量限制（Chun & potter,1995;Jolicoeur,1999）。按此说法，由于T1的加工占用了限制性的容量来整合入工作记忆，从而阻止了对接下来的几百毫秒内呈现的T2的成功整合。当T2在注意瞬断期间被呈现时，其最终的知觉信息将不能被整合，并且被下一个刺激信息所覆盖（Giesbrecht & DiLollo,1998）。Duncan,Ward.and Shapiro(1994)提出了另一种假设。他们认为在能引起显著行为的状态前，要维持物体表象的资源空间是有限的。因此，在他们看来，注意瞬断干扰现象的产生是因为不同物体对于注意资源的竞争。T2被错误报告也是因为T1已经占用了报告目标信息的行为的资源。关于注意瞬断的解释还有一种假设(Shapiro,Caldwell,&Sorensen,1997）认为早期的知觉分析产物进入视觉短时记忆后，每个组块被分配了一定的重量，这些重量被放入到有限的资源池中进行称量，从而决定了其被报告的可能性。而在一个目标之后进入的组块可能由于没能分到被成功提取所需要的相等重量而没能被报告出来。这些模型都有其各自的不同观点，但他们有着一个共同的特征，那就是他们都假设了一个用来知觉视觉刺激的单一的资源通道（用来整合，维持或提取相关的目标信息）。

单一资源通道的观点是当今注意瞬断研究争论的关键问题。而我们对这种观点的分析推动了之后的实验预期：注意瞬断可以被持续观测到，只要满足以下三个条件：（1）任务T1的加工需要占用大部分的的资源空间，从而导致下一个刺激加工无法顺利完成；（2）任务T2的加工需要大量的资源空间来承载任务T1的加工负载；（3）T1、T2都获得了同等地掩蔽（Giesbrecht&DiLollo，1998;Grandison,Ghirardelli,&Egeth,1997;Sieffert&DiLollo,1997）。因此，我们设置了一个实验程序，同时满足了以上三个条件。结果却发现，当在注意瞬断期间呈现面孔时，对面孔的识别并没有出现注意瞬断的干扰现象。在获得这项结果的实验中，我们所运用的T1在其他实验中能够对字母T2产生注意瞬断（条件一）。且面孔的识别比能产生注意瞬断的字母更困难（条件2）。面具的良好掩蔽效果也被多项实验所验证（条件3）。这些结果都让我们质疑对于各类型的视觉刺激的识别都只是通过一单一且唯一的通道这一理论。

现今，大多数有关于注意瞬断现象的实验研究都借用了系列快速的视觉呈现技术（RSVP）。在本实验中，被试被要求从一系列无关刺激中识别并报告出2个目标刺激。而目标刺激呈现的时间间隔不同步。普遍的结果都是：若在被试对目标一刺激进行识别的几百毫秒内呈现目标二刺激，那么，对目标二刺激的识别力会被削弱。在RSVP程序中，存在着多种干扰因素。除了拥有足够的识别目标刺激所需的资源空间外，被试还须在不确定的SOA基础上，从一系列无关刺激中识别出相关目标。有些模型表明，接受视觉刺激和报告这一简单的行为所固有的容量限制引起了注意瞬断现象。按此说法，那么，就没必要呈现无关的物体和说明T1呈现的不确定性。Duncan et al.（1994）证实了这个观点。他们运用了一个简单的双目标程序，实验中选取的SOA在0——900ms的范围内。当被试被要求同时识别两个目标时，在目标一被识别之后的几百毫秒时间内，目标二被识别的能力被削弱了。他们表示目标物体是在竞争一个有限的注意资源空间以期望获得相关的物体信息从而影响相关行为的。我们运用了一个与此相似的实验程序来检验在序列目标加工过程中这类限制资源的性质。

2、实验1：

实验1的目的在于建立一个能产生持续AB干扰的实验程序。注意瞬断模型表明，在该实验中，由于对T1的加工需要占用了一定的认知资源，而这些资源在其他视觉刺激的加工过程中也是必需的，因此，接下来呈现的T2的识别加工就会受到阻碍，即正确报告率会降低。按此推测，当T2是与T1任务难度相等甚至难度更大的任务时，由于T1的加工负载，在对T2的识别中就会产生注意瞬断现象。

2.1. 方法

2.1.1. 被试：

被试是来自俄勒冈大学的12名学生，年龄在18到30岁间。视力正常或矫正视力正常。参加实验的被试都能得到课程学分。在实验和控制条件下分别随机选择六名被试。

2.1.2. 过程:

被试被安置在距离显示屏50cm的位置上。并要求他们在实验过程中姿势尽量保持。实验中，事件的呈现顺序 (如 Fig. 1所示)如下： (1)屏幕中央有一个固定点，在其周围同时设置了两个标志点，用以标记目标出现的潜在位置 (定位在定位点之上和之下视角为1℃的位置)， 出现1529毫秒。 (2) 目标一出现在顶端或低端的标志物上面（每个测试的位置是随机选择的）71毫秒。目标一是数字“1”、“2”或“3”中的其中一个。数字高度为1℃，宽度为0.5℃ (3) 一个掩蔽面具（有三种面具随机呈现）阻挡目标一的位置71毫秒。(4)10种随机呈现的SOA，用以分离开两个目标的识别，分别为： 0、59、118、176、235、294、353、412、529和706ms. (5) 在SOA时间点上,目标二被呈现的固定点的右边或左边的位置上71毫秒。他们被精确在一个抽象的四边形里。四边形高度为5.5℃宽度为4℃。从四边形中心到固定点的距离是4.5℃。目标二的字母版本包括“J”“K”“L”三个字母。它们也将被随机呈现。 (6)目标二被一个掩蔽面具完全阻挡59毫秒(Fig. 1 将显示掩蔽面具刺激的例子)。每类掩蔽面具有三种不同版本，它们都将随机呈现。 (7) 在目标都被呈现之后，被试通过按键来报告其对目标的识别。除了要求被试只对目标二识别进行报告外，控制组的事件呈现顺序等都与实验组一样。

2.1.3. 设计

被试参与在实验条件和控制条件下30个测试中的15个部分，从而得到每个SOA条件下的45个观察结果。正式实验前被试都将先进行一个练习组。在实验后进行数据分析时，会排除那些错误报告目标一的测试数据，但若相同模式的结果在实验分析中有需要时可保留。

2.2. 结果和讨论：

目标一的正确报告率的均值为84%。实验1的主要目标是建立一个可以产生长久AB干扰的实验程序，用以获得以往实验中出现的注意瞬断现象。 我们测量在SOA各个水平上的两个目标的报告准确率。在实验控制的条件下需要同时报告两个目标，而在控制条件下只需要报告目标二。控制组的作用在于获得只由刺激显示引起的简单知觉干扰对正确报告率的影响结果。这个实验证实了先前的观察，这个简单的双目标程序能产生明显的AB干扰 (Duncan et al., 1994; Ward, Duncan, & Shapiro, 1997)。图2 说明了目标二的识别在和控制条件相关的实验中是如何被削弱的(F[1,10]=12.4, p <.01)。 重复先前的研究，我们观察到一个持续几百毫秒的削弱，伴随着在实验和控制条件下准确率逐步的聚合，SOA增加 (F[9,90]=2.4, p <.02)。

3 实验2

实验1表明双目标程序可以产生超过500毫秒的持续性的AB干扰。实验2提供了一个直接的假设检验，假设这种干扰招致了识别视觉刺激的中枢加工的中断。在实验2中， T1的加工负荷与实验1相同，但是T2刺激选用面孔替代字母。

3.1 方法

3.1.1. 被试

被试是来自俄勒冈大学的8名学生。视力正常或矫正视力正常。参加实验的被试都能得到课程学分。

3.1.2． 过程

每个实验的操作顺序都依照如图一所示的描述。除了把T2刺激用面孔替换了字母。其他所有方法上的细节都跟实验1相同。所有的T2刺激和掩蔽刺激在图三中都有阐述。被试要对三张面孔（对被试来说所有的都是陌生的）进行识别。掩蔽刺激（由面孔部分不规则组合形成）在每次实验中都是随机选择的。被试通过 “A”“S”“D”的按键反应来对面孔进行识别报告。每个键都对应一个面孔，用图表会用箭头呈现每个面孔各自的反应键。图表将在实验过程中提供给被试。每个被试都参加实验组和控制组两组实验。整个实验顺序和数量保持均衡。

3.2 结果和讨论

目标一正确报告率的均值为94%。当面孔在T2中被呈现时没有出现注意瞬断现象。图4表明，正确率在实验组和控制组呈现出一致性（F[1，7]=.05,p=.84）。这一致性甚至持续了实验的整个SOA阶段；并且组别和SOA之间没有交互作用（F [9,63]=.57,p=.82）。因此，虽然实验1和实验2中识别T1的任务是相同的，但是当实验2的T2刺激呈现的是面孔时，识别没有出现注意瞬断的现象。不过我们观察到了SOA的显著性效应（(F[9,63]=4.5,p< .01），当SOA从0增加到706毫秒时,正确率也呈现出了一个从87到91%的逐步增长过程。

SOA的这个影响和AB冲突是发生在实验和实验的控制条件的可能性是一致的——如果被试无意中加工了在控制条件中的T1刺激。然而，当确认在脸和字母的条件下T1均被加工，实验3与前两组实验的结果仍是一致的。
先前的研究表明，在注意瞬断期间人是能够从一系列干扰词中分辨出自己名字的（夏皮罗等 ， 1997年）。这个实验有一重要观点，即：有高熟悉度和高语义性的词，在AB期间较其他词更易被察觉。因为正确辨别的可能性是由刺激物的语义特征决定的，所以这个结果为此现象的延迟选择理论提供了一个有力的支持。然而，有关个人名字的结果并没排除在注意瞬断期间对所有类别视觉刺激的有意识知觉有削弱现象这一观点。相反，他们表明了特殊的词类会更少显示AB干扰现象，可能由于他们的激活门槛较其他的词更低(Shapiro et al., 1997)。我们的结果提出了一个本质上不同的观点。目前的实验需要被试去识别三个完全陌生的面孔刺激。因而这些任务可能没有享有和Shapiro实验里识别熟悉人名一样的便利（如由大量经验导致的更低的激活入口）。然而，实验3提供了一个有关这个面孔识别任务的理论的直接验证，这个实验比实验1里面用的字母任务更简单。

4 实验3

实验1和实验2表明，在注意瞬断期间，对面孔和字母的识别过程存在着明显的不同。在T1的注意过程后，相对于对字母的识别呈现了一个长时间的注意缺失现象，面孔却可以在实验条件下和控制条件下都得到很好的识别。然而，面孔可以抑制注意瞬断现象的出现这个结论是依赖于T1过程在实验1和实验2是完全一样这个假设的。所以，另外一种可能性是被试在对字母组。如果是这样，那么在实验1中T1的加工可能占用了更多的注意资源来假定注意瞬断的形成。但这种假设也存在问题，即在面孔组中T1的正确率（94%）是明显地高于字母组（84%）的（t（9）=3.8，p<.01）。这和前面的结论即认为实验1中被试对T1加工时占用了更多的注意资源时相矛盾的。与此相似，我们也做了另一种假设，认为实验1和实验2的控制组在T1加工上是不同的。也就是说，实验2中的被试在控制组条件下对T1刺激进行了无意识加工，尽管我们有要求被试忽视T1的指导语呈现。因而，在实验2的控制组和实验组都可能存在注意瞬断现象，这使我们无法观察到在两个条件组中的不同。这个可能性得到了我们结论的支持，即实验2的控制组和实验组的SOA都呈现了显著性效应。当然，当需要对实验组做出评估时，我们将对也受到AB干扰的控制组的比较基准进行一定的折中考虑。

另外一种可能的解释是说面孔识别也存在AB干扰现象，但是由于任务太简单，我们没能够检测到。很多研究都证明了高级的面孔特征加工系统的存在（Gauthier,William,Tarr,&Tanaka,1998;Tanaka&Gauthier,1997）。在现实生活中，由于人们有大量类似的知觉任务积累起来的经验，使这些刺激相对于其他同类别的刺激可以被人们更有效地识别出来。因此，我们需要在衡量知觉任务的难度时小心谨慎地去考虑那些表面上似乎没有呈现AB干扰现象的刺激。

针对以上对实验1和实验2的两种结果和我们提出的三种可能性假设的分析，我们设计了实验3。实验3的过程与实验1、实验2大致相同，除了将T2刺激改为面孔和字母同等概率地随机呈现，刺激材料仍然为实验1和实验2中所用的材料。T2在一半实验中呈现面孔，而在另一半实验中呈现字母。在实验3中，我们认为T1加工在面孔和字母的条件下是一致的。因为T1加工在第二个目标呈现之前都是正常进行的。而且，通过设置被试内的每个目标种类T2的呈现时间，使面孔和字母任务的难度都大致相同的。最后用对呈现时间的被试内测量来直接比较面孔和字母识别任务的难度。

4.1 方法

4.1．1 被试：

被试是来自俄勒冈大学的16名学生，年龄在18到30岁间。视力正常或矫正视力正常。参加实验的被试都能得到课程学分。

4.1.2 过程：

每个被试都要参与实验组和控制组的实验。包括分别在实验条件下和控制条件下的24个测验中的14个部分，在每个实验的最开始都有练习环节。实验中的组别的顺序在被试中是均衡的。

4.1.3 刺激的呈现

在实验和控制条件下的每个测验，T2有50%的机率呈现面孔或字母。4个SOAs将被测试：0，118，235和706ms。为了获得每个被试在实验时的刺激呈现时间，在实验开始前，每个被试都要做一个120次的实验过程，来确定每个被试要采用的呈现时间是多少。刺激开始呈现的时间是72ms，如果刺激被准确识别，则呈现的时间会减少一个单位；如果没有被准确识别，那么刺激的时间就会增加一个单位。如此进行120次后，取后三十次的平均呈现时间，并将该数值用在这个被试剩下的正式实验中去，作为其实验中刺激呈现的时间数值。

4.2 结果与讨论

图5表明的是在T2和SOA水平上T1的正确报告率。在整个SOA的时间范围内，面孔组和字母组的T1报告正确率是一致的。因此，在对T1正确报告率在T2目标刺激类型和SOA水平上的双因素方差分析表明：刺激任务类型的主效应及其与SOA的交互效应都不明显。因此，我们有理由相信，T1加工负载在面孔组和字母组都是相同的。我们会如此认为，是因为在T2呈现之前，T1的加工都是正常进行的。同样的，实验3也排除了：在只对面孔报告的控制组对T1进行了无意识加工的可能性。

图六则是在任务类型（面孔组和字母组）、组别（控制组和实验组）和SOA的不同水平上T2的报告正确率函数。从图表中我们看出，字母组中，相对于控制组来说，实验组中对T2字母的识别出现了显著地削弱现象（三角形所在的两条函数相比较）。而在面孔组中，实验组和控制组对T2面孔的识别没有明显的差别（正方形所在的两条函数相比较）。对T2的报告正确率作多因素方差分析也得出了相同的结论：组别的主效应显著（F[1,15]=4.9,p<.05），即实验组和控制组的差异性明显;控制组的正确率普遍大于实验组。SOA的主效应显著（F[3.45]=12.9,p<.01）,即随着SOA的增加，T2的正确报告率也有一定的稳定提高。T2的刺激类型（面孔和字母）和SOA的交互作用显著（F[3.45]=4.8,p<.01）,即随着SOA的增加，面孔组和字母组的正确报告率有显著地差异性，从图表上可以看出，面孔组普遍高于字母组。组别（控制组和实验组）和SOA的交互作用（F[3.45]=8.5,p<.01）的显著不同主要表现在SOA第二和第三个选取时间点间（118-235ms）。最后，最能说明问题的结果是3因素间的交互作用：在SOA第二和第三个选取时间点间（118-235ms）上，字母刺激类型的条件下，控制组和实验组的差异性最大。这些数据确定了如下的观点：对面孔的识别存在对AB干扰有阻抗，但在面孔组和字母组中，对T1的加工是没有差异的。

由于在控制组中出现了未预料到的干扰现象——可能是因为在面孔组中被试对T1刺激进行了无意识的加工，因此对于我们不能够在面孔识别中检测到AB干扰现象这一可能性，实验1跟实验2未得到相应的答案。另外，我们也考虑到了另一种可能性，即在实验2的实验条件下，较面孔组而言，被试对T1任务的加工运用了更少的资源。但是，实验3的结论却表明当在确保对面孔和字母组的T1加工负载量相等的前提下，T1的加工负载量与刺激类别存在着交互作用。因此，可以得到面孔识别没有出现AB干扰现象并不是由于T1加工过程不同而产生的结论。

回顾实验3中为设置面孔和字母呈现时间而进行的被试内基础练习测试。无疑从控制条件下识别面孔和字母结果中近似相等的正确率可看出该练习测试是有效的。另一方面，最终的呈现时间也表明了：面孔识别较字母识别更困难。面孔的呈现时间均值（63ms）明显高于字母（44ms）（t（13）=3.1，p<.01）。这些数据也提示我们：面孔识别未呈现AB干扰现象并不是由于简单的识别任务的原因。对这个结论也存在很多争议。有人认为面孔刺激的呈现时间可能受到与AB干扰无关的知觉因素的影响。很多研究也揭示说AB干扰影响了一个后知觉阶段的加工过程（如 Jolicoeur & Dell Acqa,2000;Shapiro et al.,1997;Vogel,Luck,&Shapiro,1998）如工作记忆中的信息整合阶段。

因而提出了一种可能：面孔识别虽然需要在整个知觉过程中花费更多的时间，但它并未给引起AB干扰的特殊的后知觉加工系统带来过多负担。实验4通过变换实验2中目标顺序来检测上述的假设。当实验2中的被试在面孔之前识别字母的时候，也没有观测到AB干扰现象。如果这个结果是由于面孔识别并不占用注意瞬断相关的加工过程而导致的话，那么当改变目标的顺序的时候，结果也应该是不变的。值得提出来的是，如果面孔任务并不需要占用引起注意瞬断现象的关键性资源的话，那么我们也就有理由去预测这些资源对下一个目标任务的加工是有用的。

质疑注意瞬断中央瓶颈理论的证据（2）
质疑注意瞬断中央瓶颈理论的证据（3）

原文来源：
Evidence against a central bottleneck during the attentional blink:
Multiple channels for configural and featural processing
Cognitive Psychology 48 (2004) 95–126
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