ERP研究:负注意定势对快速视觉呈现中的靶刺激加工影响2

5月 6, 2010

The impact of negative attentional set upon target processing in RSVP:An ERP study
ERP研究:负注意定势对快速视觉呈现中的靶刺激加工影响
作者：Dexuan Zhanga,Xiaolin Zhoua,Sander Martensd 翻译：acefgh123 提交日期：2010年4月20日

3. 实验二

实验二是为了检测负注意定势能否在抽象的概念的水平上诱导出来。为了达到这一目的，我们使用了两种类型的D1，阿拉伯数字和中文数字。第一种D1和数字T2有着同样的知觉和概念属性，而中文数字在知觉属性上区别于数字T2，但是在概念范围确实一致的。问题是中文的D1能在多大程度上诱发负注意定势和损害T2的成绩，并且是否T2的ERP反应会不会有N2pc和SPCN效应。

3.1 方法

3.1.1 被试

22名右利手的北大的学生，他们没有参加过本研究中的实验一，两个被试的ERP数据被剔除，由于他ERP们数据的质量太低。剩下的20名被试有正常的颜色视觉和正常的矫正视力。

3.1.2 刺激和程序

实验有三个重要的条件：D1缺失，阿拉伯数字D1，中文数字的D1。中文数字D1和阿拉伯数字D1出现在T1之前的lag1位置。每种条件下有200个刺激序列，T2经常出现在中央注视点的左边或右边，且左右出现的概率相等。使用了200个补白的刺激序列，即没有阿拉伯数组或中文数字的D1镶嵌在RSVP的刺激流中。此外，使用了100个只有字母的补白刺激序列。总共900个刺激序列被分为20个区组。正式实验开始之前先呈现24个练习刺激序列。刺激呈现，收集、分析行为数据以及ERP数据的程序和实验一相同。

3.2. 结果

3.2.1. 行为结果

对T1的准确率进行3（D1的条件）X2（T2的位置）的方差分析显示，D1条件存在主效应，F(2,38)=7.14,p<0.01。中文数字的D1的条件下的T1的准确率显著低于阿拉伯数字D1和D1缺失的条件，ps<0.01，而阿拉伯数字D1和D1缺失的条件则彼此没有差异，p>0.1。不像阿拉伯数字D1，中文数字D1出现在lag1 的位置的时候损害了T1的成绩。T2的位置的主效应不存在，T2的位置和D1的条件之间不存在交互作用，Fs<1。

T2和T1都报告正确的正确率用同样的方法进行分析。D1条件的主效应显著，F(2,38)=18.88,p<0.001,在D1缺失的条件下的T2成绩要显著好于D1存在的条件下T2的成绩，ps<0.001。中文数字的D1和阿拉伯数字的D1条件下的准确率没有达到显著差异，p>0.1。T2的位置的主效应不存在，T2的位置和D1的条件之间不存在交互作用，Fs<1。

对入侵率进行了2(D1条件)X2（T2位置）的方差分析。D1条件的主效应显著，F(1,19)=20.86,p<0.001,阿拉伯数字D1条件下的入侵率要显著高于中文数字D1下的入侵率，其他效应不显著，Fs<1。

表2.实验二中D1条件下的平均值。方差分析中的主效应的F值。

3.2.2. T2的ERP反应

六组配对电极的差异波展示在图5中。对N2pc潜伏期进行3（D1条件）X6（电极对）的方差分析。D1条件下差异显著，F(2,38)=3.41,p<0.05,中文D1条件下潜伏期延迟最大，D1缺失的情况下延迟最小，阿拉伯数字的D1情况下居中（表2）。尽管Bonferroni校正校验事后多重比较发现，只有D1缺失条件下和中文数字的D1条件下存在显著差异，p<0.05，但是在D1缺失，阿拉伯数字D1，中文数字D1条件下，潜伏期却是成线性趋势增加的，并且是显著的，F(1,19)=9.0,p<0.01。D1条件个电极对之间的交互作用不明显，F<1。

N2pc的峰振幅和SPCN的潜伏期以及峰振幅都没有发现任何的主效应以及交互作用。另一方面，T2的ERP在T2报告错误的情况下受到了明显的抑制，和实验一的情况一样。（图5）

图5.同侧的T2反应的ERP减去对侧T2的ERP的差异波，从P3/4,P5/6,P7/8，PO3/4,PO5/6,PO7/8平均化。错误报告T2 的差异波也包括在内.。

3.2.3．D1的ERP反应

阿拉伯数字的D1，中文数字的D1，D1缺失（字母分心项）的三种条件下的差异波在图6中进行了描述。很明显，两种D1在都诱发了一个N2，其中额叶中央处最大。统计分析显示两种条件下N2都显著大于零条件，ps<0.001，表明阿拉伯数字和中文数字的D1都诱发了负注意定势。此外，中文数字的D1条件下的N2峰振幅比阿拉伯数字的D1条件下的要更负，p<0.01。潜伏期没有发现显著差异。

图6.实验二中的D1f反应的配对电极的差异波。D1缺失的条件下lag1处的分心字母的ERP反应作为基线，并且从D1存在的条件下的D1的ERP反应中减去。

3.2.4 T1的ERP反应

和实验一相同，T1的P300在D1的条件下没有差异。

3.3. 讨论

这个实验说明中文数字的D1和阿拉伯数字的D1都能损害T2成绩，中文数字D1条件下的N2pc效应比阿拉伯数字条件下的要稍微强一点，这和中文数字D1条件下的N2强于阿拉伯数字D1条件下的相一致。行为方面，中文数字D1和阿拉伯数字D1对T2的成绩的损害程度一样，但是阿拉伯数字的D1比中文D1导致了更多的侵扰误差率。和阿拉伯数字不一样，尽管T1的P300没有受到D1操作的影响，但是中文的D1损害了T1的成绩。

中文数字D1对T1成绩的影响可以归因于它对注意捕获的能力。中文数字在知觉属性方面区别于周围的分心字母，并且母语为汉语的被试对这些属性更加敏感。这种突出性可能增加中文D1捕获注意的几率，从而向T1转移注意就不那么容易了。正文D1条件下打的N2部分程度上反应了这种注意捕获。因此，中文D1能头通过两种路径影响T2的成绩以及T2的N2pc：注意捕获导致AB并且负注意定势对抽象的数字范畴起作用。这可以解释为什么T2的N2pc在中文D1的条件下要比阿拉伯D1条件下延迟的厉害。

尽管在D1缺失，阿拉伯D1，中文D1三种条件下T2的N2pc的潜伏期成线性增加趋势，但是，和实验一不同，阿拉伯d1和中文D1条件下并没有达到显著差异。比较表1和表2，我们发现实验一中阿拉伯D1条件下lag1处的N2pc的潜伏期是220ms，而实验二是216ms实验一中D1缺失的条件下的N2pc的潜伏期是181ms，实验二中是209ms，没有明显的转变。因此，当D1没有实际存在的时候改变刺激的组成（如用中文数字作为D1）在一定程度上会对T2的N2pc的潜伏期造成影响。此外，在阿拉伯数字的D1的lag1的条件下的侵扰误差率在两个实验里并没有达到显著差异，t(34)<1。T2和T1的准确报告率也 没有不同，t（34）<1。这些结果表明，引发实验二中T2的N2pc的潜伏期效应可以归因于刺激组成的相对复杂性导致了大脑对基线刺激的反应。也有可能是实验二中D1的不确定性可以重塑对于数字范畴的注意定势，从而在基线条件下具有更大的负性。尽管在知觉特征方面区别于阿拉伯数字T2，中文的D1也能损害T2的成绩并且延迟T2的N2pc，这些都表明负注意定势可以建立在抽象的语义范围内。

4. 实验三

我们解释了实验一和实验二中阿拉伯或者中文D1对T2成绩以及T2的N2pc潜伏期的负影响是由于D1诱发了与D1和T2的语义范畴相对的负注意定势。这种注意定势具有范畴特异性，只有D1和T2具有同意范畴并且和任务相关时才会建立。有一种解释是D1通过一种非特异性范畴的机制损害了T2的加工，这种机制和对分心字母偏倚以外的任何项目都具有作用的负注意定势相关，或者和偏移D1特征的注意捕获有关。因为D1和T2在知觉方面个字母产生了偏移，普遍的负注意定势就建立在了D1的基础上并且这种注意定势对字母流中的知觉特征有一点相似的任何项目都有一种抑制作用。根据这种观点，任何D1只要在知觉方面偏移了字母项就会损害T2的成绩以及延迟T2的N2pc的潜伏期，即使在D1和T2不属于同一语义范畴也是这样。这种机制的一种变异就是特征偏移的D1捕获了注意并且D1引起的注意资源的枯竭在一定程度上损害了T2成绩。按照前面讨论的，这种注意捕获解释不能很好的解释数字D1对T1成绩没有损害，T1距离D1比T2还要近，并且D1唤醒的额叶中央的N2大于P300。

实验三为了排除非特异性范畴的普遍的负注意定势的解释。在这个实验里，我们使用了三种类型的D1：在阿拉伯数字D1，中文数字D1的基础上添加了键盘符号D1，在特征和知觉方面都不同于T2和分心字母项。如果是普遍的负注意定势而不是特异性范畴的注意定势在起作用，那么符号的D1就会想实验一和实验二中那样损害T2的成绩以及延迟N2pc的潜伏期。如果不是这样，那么负注意定势就是特异性范畴，符号D1应该对T2几乎没有影响。

4.1. 方法

4.1.1. 被试

十五名右利手的北大学生参加了本次实验，他们没有参加过实验一和实验二，并且有被试费。

4.1.2. 刺激和程序

刺激和程序除了一下四个方面其他的和以上两个实验相同。首先，每个RSVP总的项目呈现82ms，而不是100ms，项目之间没有时间间隔。第二点是除了阿拉伯数字和中文数字，符号D1可以使用以下形式的任何一种： “?”, “#”, “/”, “%”, “>”, “<”, “*”, “ˆ’’ 。此外，采用了传统的RSVP形式，也就是，T2在中心位置出现，和分心项，D1，T1出现的位置一样，T2出现的同时也没有伴随的分心项。最后一点不同是T1到T2之间的TOA采用了三个水平（lag1，lag3，lag8）而D1到T1之间的TOA总是lag1.因此在实验里是3（TOA）x4（D1的类型，包括D1缺失的情况）的被试内因素设计。在每种混合条件下有32个刺激序列。实验共有384个刺激序列，被分为8个区组。正式实验开始前有24个练习序列。

4.2 结果

T1总的准确率为80.1%（图7A）。TOA和D1的条件作为被试内两个因素进行方差分析，结果显示D1的条件存在主效应，F(3，42)=7.99,p,0.001.Bonferroni校正事后多重比较显示D1缺失条件下的T1准确率（84.5%）显著高于符号D1（78.3）和中文D1条件下的和准确率（76.6%），ps<0.05，但是却和阿拉伯数字D1（81%）情况下的准确率没有显著差异。这些结果表明符号D1和中文D1比阿拉伯数字D1在注意捕获和损害T1成绩强很多。TOA的主效应也达到了显著，F(2,28)=7.81,p<0.01，lag1的T1的准确率（82.9%）显著高于lag8（78.6%），p<0.05，lag3的T1的准确率（78.9%）在他们之间。D1和TOA的交互作用不显著，F(6,84)=1.44,p>0.1。

T2成绩（T2和T1都正确）（图7B）用同样的方式进行了分析， D1条件的主效应达到显著，F(3,42)=37.97,
p<0.001。而在符号D1的T2准确率（68.6%）和D1缺失下T2的准确率（70%）没有差异，阿拉伯数字和中文D1条件下的T2的准确率显著低于前两种条件下的准确率，ps<0.01并且他们之间也存在显著性差异，p<0.05。这些结果说明阿拉伯数字和中文数字的D1损害了T2的成绩，但是符号D1则没有损害。TOA的主要应也达到了显著，F(2,28)=23.89,p<0.001,lag1的T2准确率（73.3%）最高，lag3处（44.6%）最低，lag8处(64%)居中,是一种典型的AB效应。D1和TOA之间的交互作用不显著，F(6,84)=1.77,p>0.1。

对侵扰误差率进行了2(D1类型：阿拉伯数字D1和中文数字D1)x3（TOA）方差分析。D1类型的主效应显著，F(1,14)=4.94,p<0.05,阿拉伯数字的D1下的侵扰误差率（33.8%）比中文D1下的高（23.3%）。TOA的主效应也达到显著，F(2,28)=12.42,p<0.001,lag1的侵扰误差率（20%）显著低于lag3处的(37.2%)，lag8居中(28.5%).D1类型和TOA骄傲互作用不显著。

图7.实验三中T1和T2的成绩。A是T1正确识别的比例。B是T2正确识别的比列（T1和T2都正确识别）

4.3. 讨论

结果显示符号D1和中文D1都对T1成绩造成了损害。更重要的是，阿拉伯数字D1和中文数字D1损害T2成绩并且诱发侵扰误差，相对D1缺失作为基线符号D1对T2成绩没有影响。更进一步，D1对T2的影响和TOA无关，表明D1效应独立于T1诱发的AB效应，并且这种效应会持续一段相当长的时间。符号D1对T2影响的缺失使得我们可以排除将由阿拉伯数字和中文数字D1引起的T2的受损（T2准确率以及N2pc潜伏期）归因于一种普遍的负注意定势，非特异性范畴可能性，这种负注意定势由刺激在知觉属性上偏移D1所致。同时也可以排除将阿拉伯数字和中文数字D1引起的T2的受损归因于注意捕获和由D1引起的注意资源的枯竭。尽管符号D1损害了T1成绩，很可能是通过注意捕获，从而对T2成绩没有影响。

这个实验也显示阿拉伯数字和中文数字条件下lag3TOA和lag8TOA均有T2受损。尽管我们在实验一实验二中使用了lag5，lag5并非最佳AB效应和负注意定势影响T2最大的位置，但是由于ERP实验的设计，lag5足够解释D1诱发的负注意定势对T2成绩以及N2pc潜伏期的影响。

5. 总的讨论

本研究调查了T1之前的D1诱发的负注意定势是否能够影响线性的靶刺激的加工，以RSVP刺激流中的T2的准确报告率和引发的ERP作为指标。呈现和数字T2术语相同概念范畴的D1，并且测量T2诱发的N2pc。在实验一和实验二中，T2报告错误的条件下比起T2报告正确的条件N2pc受到了明显的抑制。此外，阿拉伯数字的D1无论是lag1还是lag3（实验一）以及阿拉伯数字和中文数字D1的lag1（实验二）处均诱发了N2和延迟了N2pc的潜伏期。尽管T1的准确报告率在一定程度上受到中文D1的影响有所减小，但是T1的P300在每个实验里都没有受到D1的影响。行为数据和ERP数据所得的结果一致，说明和T2属于同一语义范畴的阿拉伯数字D1或者中文数字D1都引起了T2的受损和T2报告时的错误入侵。实验三提供了更进一步的行为证据，添加了知觉上偏移分心字母以及范畴内偏移T2的符号D1，结果显示对T2没有影响。符号D1和中文D1都损害了T1成绩，和实验二相一致。这些发现证明了RSVP刺激流中的线性靶刺激的加工能够被和靶刺激有着相同语义属性的D1所诱发的负注意定势所损害。

通常认为加工系统采用了负注意定势来抑制RSVP刺激流中的分心刺激。一项Maki和Padmanabhan的研究证明当在RSVP刺激流中插入和T2有着相同属性的项目之后AB效应被扩大了。Olivers和Watson也观测到当在T1之前呈现与T2具有相同颜色和任务不相关的分心刺激后T2受到了损害。我们以前也有研究扩展了这两项研究，显示在线性的刺激序列的基础上能够建立抽象的语义范畴内的负注意定势。在现在的这个研究中，我们也发现阿拉伯数字和中文数字的D1都能损害数字T2的成绩并且导致T2报告时的侵扰误差。然而，这些行为数据还不能对下面这个问题提供明确的证据， T2的损害是否归因于在靶刺激进行报告的提取阶段的D1和T2之间的竞争，或者是归因于D1诱发的负注意定势对数字表征的抑制。

现在的研究提供了电生理信号，需要忽视的和随后呈现的T2有着相同语义范畴的特殊分心项D1不仅诱发了和抑制相关的额叶中央的N2，也诱发了对D1和T2的数字范畴期抑制作用的负注意定势。因为T2不得不克服这种抑制，所以T2的N2pc的潜伏期延迟了。鉴于N2pc反应了注意资源对T2的线性分配，N2pc潜伏期的延迟证明了T2的线性加工能够被建立在刺激序列基础上的负注意定势所抑制。

重要的是，这种负注意定势是一种特异性范畴，由于d1和T2有着同样的语义范畴并且和任务相关，而不是一种普遍的，建立在对知觉上偏移字母分心项任何项目起作用的加工模式的负注意定势。实验三证明，知觉上突出的分心项（符号D1），对T2的准确率没有影响，即使它捕获了注意并且影响了T1的成绩。由D1诱发的特异性范畴的负注意定势被进一步支持了，因为和T2有着同样语义范畴的中文数字D1也能够对T2的成绩和N2pc的潜伏期造成损害，即使和阿拉伯数字在知觉上几乎完全不一致也是这样的。尽管D1和T2知觉上的相似性也起到了一定作用，但是还是可以说明D1诱发的负注意定势可以建立在抽象的语义范畴内。因此，我们扩展了Olivers和Wastson的实验。

这些发现对于当前的关于AB机制的讨论有很大的实际意义。如我们在第一部分介绍，TLC假设，T1的加工占据了前额叶皮层的中枢系统，并且负责自上而下的输入过滤器的控制信号。T1之后的分心项改变了过滤器的设置，并变为了受自下而上细腻下控制的输入。因为这种过滤器的设置最初是根据自上而下的任务进行配置的，于是和T2不能及你想那个匹配了，T2加工就受到损害，导致了RSVP中普遍观察到的AB效应。尽管TLC假设被发现在AB范式中存在内源性的线索的事实所攻击，但是我们现在的这个研究和我们先前的研究都提供了进一步的证据来反对这种假设。T1的加工不能解释D1所诱发的负注意定势，而是增强了。如实验一中由D1和T1距离所引起的效应。此外，这种特异性范畴的负注意定势似乎持续了一段相当长的时间，在D1 700ms后呈现T2仍可以发现T2仍然受影响。显然，自上而下的控制在AB期间并没有丢失并且TLC假设不可能成为解释AB机制的广泛的理论，这些发现也和其他空间领域的注意定势的研究相一致。Tipper和Driver在一项实验里观测到了负启动效应也能发生在一种抽象的语义的水平上，视觉分心项（一幅狗的照片）呈现在一个刺激序列里并且随后呈现听觉的探测刺激（单词猫）。此外，在一项非AB任务里，Koivisto和Revonsuo发现和注意刺激有这相同语义范畴却没有共同的知觉特征的预料之外的刺激比起语义性的不相关的刺激更能侦测到。结合现在的研究，我们可以说一种普遍的抽象的基于范畴的注意定势时通过时间或空间存在于注意选择过程中。

总而言之，通过测量对RSVP刺激流中的靶刺激的行为反应和ERP反应，我们证明了T1之前的特殊分心物D1能够诱发负注意定势以及损害线性的T2的加工，延迟T2的N2pc。这种负注意定势必然限定在一种抽象水平上，并且是特异性的范畴，使得只有在抑制唤醒的D1和靶刺激在相同的语义范畴内时才能发挥作用。

ERP研究:负注意定势对快速视觉呈现中的靶刺激加工影响 1

原文来源：
The impact of negative attentional set upon target processing in RSVP:An ERP study
Dexuan Zhanga,Xiaolin Zhoua,Sander Martensd Neuropsychologia 47 (2009) 2604–2614
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