无关刺激与动作控制：通过干扰项-反应绑定范式分析被忽略刺激的影响

摘要

本文介绍了干扰刺激-反应绑定范式。该范式可用于揭示无关刺激在与目标竞争反应时对人类行为所产生的影响。在此范式中，可同时分析反应提取效应和干扰刺激抑制效应。

摘要

在人类动作控制的研究中，常使用选择任务，即呈现简单刺激（例如字母），要求被试从一个或多个干扰刺激中选择目标刺激。在这些实验设计中，一个重要的问题是：干扰刺激与目标刺激在引发反应时相互竞争，它们如何影响行为？可通过干扰-反应绑定范式来研究这种影响。该范式特别适用于分别分析反应提取和干扰抑制效应。实验通过计算机收集数据（反应时和错误率）。在一系列依次呈现的刺激阵列对（启动-探测设计）中，被试需对目标刺激做出反应，同时忽略干扰刺激。重要的是，每一对阵列中的反应关系（重复 vs. 变化）和干扰关系（重复 vs. 变化）被正交地加以变化。当干扰刺激重复出现时，其效应会因阵列间的反应关系（重复或变化）不同而不同。这种结果模式可归因于干扰重复所引发的反应提取。此外，干扰重复带来的一般性优势表明存在干扰抑制效应。已有研究表明，该范式有助于确定影响人类动作反应提取效应的相关参数。

引言

为了在无尽的信息流中穿梭，实现对周围世界的感知并产生几乎无限的行为可能，我们的大脑必须依赖数量有限且简单高效的过程与机制。其中一个重要机制是选择性注意，即区分相关信息与无关信息的能力。一旦某个刺激被识别为无关信息，抑制机制便会减弱对该干扰信息表征的激活¹，或阻断其进入反应系统的通路，从而减少干扰²。干扰抑制是认知控制的核心概念之一³。

人类行为的另一个重要特征是，并非我们行为的每个方面都可以被有意控制。因此，需要其他机制将源于受控且耗费资源的信息加工过程的有意行为转化为高效的行为模式。先前行为事件的提取可能在行为自动化过程中发挥重要作用。根据近期的基于实例的模型，特定刺激可与在时间上紧随其出现的反应相结合，这种刺激与反应的组合随后作为“实例”⁴或“事件文件”^5,6存储于情景记忆中。当再次遇到此类事件文件中的刺激时，整个事件（包括相关的反应）将从记忆中被提取出来^4-8。这种对先前行为的提取过程快速且自动，通过建立由刺激驱动的行为模式，实现对行为的有效自下而上的控制。最近的研究证据表明，该机制也可由干扰物触发，即基于干扰物的先前事件与反应的提取同样会影响人类的行为控制⁹。

干扰物-反应绑定范式的发展旨在专门研究那些与目标刺激竞争反应的干扰物对动作控制的影响。特别是，该技术能够区分在干扰物加工背景下讨论的两种机制，即干扰物抑制和基于干扰物的反应提取。

干扰项-反应绑定范式源于采用负启动范式的研究（综述见 Fox¹⁰）。在负启动范式中，当先前在启动阶段作为干扰项的刺激在探测阶段重复出现为目标时，被试的反应时更慢或错误率更高，相较于在探测阶段出现的、此前未在启动阶段出现过的目标刺激而言，即产生负启动效应（i.e.）。该范式存在一个难题：至少有两种不同的机制可以解释负启动效应。一方面，有研究提出，在启动刺激呈现时，启动阶段的干扰项会受到抑制，以便能够对启动目标做出反应；若该先前的干扰刺激在探测阶段需要被反应，则其残留的抑制状态将导致反应劣势^1,11。另一方面，负启动效应也可能源于提取机制^12,13。例如，Neill 认为，在启动阶段，干扰项会与“不反应”标签一同被编码，当该刺激在探测阶段作为目标重复出现时，该“不反应”标签被重新提取，从而与当前对该刺激做出反应的要求产生冲突¹⁴。

最近，刺激-反应提取理论（Stimulus Response Retrieval theory, SRR¹⁵）认为，干扰物会与反应整合，并可触发反应的提取。这为单独研究因干扰物重复而产生的提取效应提供了新的可能性。根据事件编码理论（Theory of Event Coding¹⁶），SRR 提出目标、干扰物和反应的特征会被编码为一个临时的情景记忆痕迹，即事件文件。当下次遇到其中任一刺激时（例如，也包括干扰物刺激），均可触发整个事件文件的提取，其中包括目标反应。这种因干扰物重复而产生的提取效应被称为干扰物-反应绑定。研究表明，干扰物-反应绑定可在视觉、听觉和触觉模态中影响人类的反应表现^17-19，并在位置选择中调节反应²⁰。该效应的多种调节因素表明，干扰物-反应绑定并非完全自动化，仅在特定条件下才会影响行为^21-23。

这种效应在序列选择任务中表现为，分心物重复对任务表现的影响取决于反应是否重复。如果在启动刺激和探测刺激中需要给出相同的反应，那么与分心物改变相比，分心物重复会带来更好的表现，因为该分心物能够提取出与目标相容的反应。相反，如果需要改变反应，则重复分心物会阻碍反应，因为该分心物提取出的是与当前目标不相容的反应。因此，基于分心物的提取效应可通过反应重复与分心物重复之间的交互作用（response repetition × distractor repetition）来体现。

相较于负启动范式的一个优势在于，干扰项-反应绑定范式能够区分干扰项抑制效应与反应提取效应²⁴。其中，提取效应通过反应重复与干扰项重复之间的交互作用来体现，而干扰项抑制则通过干扰项重复的主效应来衡量。也就是说，根据抑制理论^1,25，连续两次抑制同一刺激应始终带来促进作用，因为前一次（启动试次）中干扰项抑制的残留效应将促进后一次（探测试次）中对干扰项的抑制。然而，按照抑制理论，这种重复干扰项带来的促进效应应独立于反应是否重复。

进一步分析干扰物-反应绑定效应的先决条件和调节因素，对于更好地理解日常生活中被忽略的物体如何影响人类反应具有重要意义。本文详细描述了用于分析基于干扰物的提取和干扰物抑制的实验范式。

方案

该方案遵循美国心理学会和世界医学协会的伦理准则（1989年修订的赫尔辛基宣言）。

1. 通用实验设置

1. 通过计算机在反应时间实验中收集有关干扰项-反应绑定效应的数据。

2. 实验准备

1. 使用标准实验软件对实验进行编程。大多数先前的研究采用了 E-Prime。
2. 确定刺激材料。分心物-反应绑定已在单个字母、数字、彩色圆点、图标和位置上得到证实。
3. 创建一个刺激集，目标刺激和干扰刺激均从中选取。例如，该刺激集可包含八个字母：S、D、F、G、H、J、K 和 L。
   1. 将刺激集分为四组，每组分配一个对应的反应。例如，将 S 和 D 分配给左手无名指按压按钮，F 和 G 分配给左手中指按压按钮，H 和 J 分配给右手中指按压按钮，K 和 L 分配给右手无名指按压按钮。
   2. 确定刺激物的排列方式。务必以分组形式呈现目标刺激和干扰刺激。格式塔原则有助于实现刺激物的分组。例如，将字母以水平排列而非垂直排列。
   3. 确定目标选择的标准。该标准可以在整个实验过程中保持不变，也可以在每次显示前进行指定。例如，将目标和干扰项呈现在一条水平线上，并定义某些位置包含目标例如 “DKDKD”，其中K为靶目标，D为干扰项。实验中所有显示均使用相同的刺激排列方式。
4. 准备六种不同类型的试验类型（即 引物探针序列），正交变化的反应关系（相同目标的反应重复 vs. 不同目标的反应重复 与 反应变化）和干扰项关系（干扰项重复 vs. 干扰项变化）。在每个启动刺激和每个探测刺激的排列中，需确保干扰项和目标项分别对应不同的反应。
   1. 对于 RRi-DR 试验类型，通过在启动显示和探测显示中呈现相同的靶刺激身份，实现在对启动靶刺激的反应与对探测靶刺激的反应之间的反应重复；通过在启动显示和探测显示中呈现相同的干扰刺激，实现干扰重复。
   2. 对于 RRi-DC 试验类型，通过在启动显示和探测显示中呈现相同的靶刺激身份来实现反应重复；通过在启动显示和探测显示中呈现不同的干扰刺激来实现干扰物变化。
   3. 对于 RR-DR 试验类型，通过在启动显示和探测显示中呈现来自相同反应类别的目标刺激来实现反应重复；通过在启动显示和探测显示中呈现相同的干扰刺激来实现干扰重复。
   4. 对于 RR-DC 试验类型，通过在启动显示和探测显示中呈现来自相同反应类别的目标刺激来实现反应重复；通过在启动显示和探测显示中呈现不同的干扰刺激来实现干扰物变化。
   5. 对于 RC-DR 试验类型，通过在启动显示和探测显示中呈现来自不同反应类别的目标刺激来实现反应变化；通过在启动显示和探测显示中呈现相同的干扰刺激来实现干扰项重复。
   6. 对于RC-DC试验类型，通过在启动显示和探测显示中呈现来自不同反应类别的目标刺激来实现反应变化；通过在启动显示和探测显示中呈现不同的干扰刺激来实现干扰变化。
5. 在各自试验类型的限制条件下，从刺激集随机分配刺激物作为启动目标、启动干扰物、探测目标和探测干扰物。请注意，在每次启动和每次探测的排列中，所使用的干扰物必须对应与目标反应不同的按键。为每种试验类型进行上述分配，并重复30次，共形成180个试验。
6. 将180次试验的顺序随机化。
7. 使用60次试验的随机样本来进行练习阶段。

3. 实验步骤

1. 欢迎参与者并分配计算机。可以以小组形式进行测试，但建议在独立的隔音房间内对参与者进行单独测试。
2. 首先收集额外的数据，如年龄、性别和视力缺陷情况。
3. 提供书面说明，内容包括任务描述（始终按下与目标刺激相对应的按钮，同时忽略干扰刺激），并提醒参与者在不犯错误的前提下尽快做出反应。说明可通过计算机屏幕呈现。
4. 在每次试验中呈现以下显示内容（见图1）。单个字母的水平和垂直视角度应在0.5°至1°之间。在每个启动刺激和每个探测刺激显示中，将目标刺激和干扰刺激并列呈现（以最大化刺激的分组效应）。
   1. 呈现一个提示符（例如，一个星号），提示参与者可通过按空格键开始下一次试验。在此处可在试验之间安排休息，再按空格键继续。（也可采用1,500毫秒的试验间间隔）。
   2. 在屏幕中央呈现一个注视标记（例如，加号），持续500毫秒。
   3. 在屏幕中央呈现启动刺激显示，直到参与者按下其中一个反应按钮为止。
   4. 记录启动反应时间（从启动刺激呈现到反应的时间）以及启动反应的准确性。
   5. 若反应不准确，则呈现一个持续1,500毫秒的警告，提醒参与者应尽可能快速且准确地做出反应。
   6. 在屏幕中央再次呈现注视标记（例如，加号），持续500毫秒。注意保持从启动反应到探测刺激呈现之间的时间短于1,000毫秒。
   7. 在屏幕中央呈现探测刺激显示，直到参与者按下其中一个反应按钮为止。
   8. 记录探测反应时间（从探测刺激呈现到反应的时间）以及探测反应的准确性。
   9. 若反应不准确，则呈现一个持续1,500毫秒的警告，提醒参与者应尽可能快速反应，同时避免错误。
5. 排除反应重复且目标身份重复的试验（即 RRi试验），以消除目标身份重复效应的影响。
6. 在分析探测反应时间时，仅纳入启动刺激和探测刺激反应均正确的试验，并排除预期性反应（低于200毫秒）以及异常值反应时间（例如，采用Tukey²⁶方法）。
7. 将探测反应时间纳入一个2（反应关系：重复 vs. 变化） × 2（干扰关系：重复 vs. 变化）的方差分析（ANOVA）。同一方差分析也可用于分析探测错误率。

结果

在对探测反应时进行的 2（反应关系：重复 vs. 变化）× 2（分心物关系：重复 vs. 变化）方差分析中，反应关系与分心物关系之间的显著交互作用表明存在分心物-反应绑定效应。分心物重复的优势在反应重复试次中大于反应变化试次。也就是说，RR-DC 与 RR-DR 试次之间的平均反应时差异，显著大于 RC-DC 与 RC-DR 试次之间的平均反应时差异。分心物重复的显著主效应表明存在额外的分心物抑制效应。如果仅有分心物-反应绑定效应影响反应模式，则预期的效应如图 2A所示：重复的分心物在反应重复试次中带来优势，但在反应变化试次中导致劣势。如果分心物抑制也影响反应时，则预期出现如图 2B所示的模式：分心物重复的一般性额外优势使得在反应重复试次中分心物重复效应更大，并抵消了在反应变化试次中因分心物重复带来的劣势。需要注意的是，反应重复与反应变化之间分心物重复效应的差异保持不变，仍可作为分心物-反应绑定的证据。图 3展示了 Frings、Rothermund 和 Wentura（2007）收集数据的一个示例。...

讨论

干扰刺激-反应绑定范式可用于研究干扰刺激对目标刺激反应执行竞争的影响。特别是，该范式能够分别区分在选择任务中影响行为表现的某些机制。具体而言，可以分别分析与干扰刺激相关的反应提取和抑制效应。此外，在此范式中还可以分别操控干扰刺激-反应绑定的不同方面。如果关注某一特定因素（例如注意、干扰刺激与目标刺激的起始异步性、额外的警觉信号等）对与干扰刺激进行反应整合的影响，则可以在启动刺激中对该因素进行变化，而在探测刺激中保持其恒定。若要分析某一因素对反应提取的影响，则可在探测刺激中操控该因素，同时在启动刺激中保持其不变^22,23。

由于该范式并不局限于特定刺激，因此可以在多种感觉模态中分析检索与抑制效应。迄今为止，在视觉、听觉和触觉模态中均已发现干扰项-反应绑定的证据^18,19,32。尽管平均反应时会对该效应产生调节作用，但这种调节在以往的视觉、触觉和听觉实验中似乎具有一致性（见图4）。这些结果还表明，该效应反映了一种相对中枢的动作控制机制。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
标准PC			在研究干扰项-反应绑定的实验中，已使用多种不同型号的计算机
E-Prime	Psychology Software Tools		版本1.0和版本2.0均已被使用