一种结合快速序列视觉呈现的双任务范式用于检测非目标刺激的注意瞬脱

摘要

本文介绍了一种新颖的双重任务程序，结合快速序列视觉呈现，用于在不同刺激 onset 异步条件下研究注意瞬脱现象。该实验程序与其他方法的不同之处在于，它针对非目标刺激测试了注意瞬脱。

摘要

当观察者在快速序列视觉呈现（RSVP）序列中搜索目标时，如果两个目标在约500毫秒内相继出现，则第一个目标容易被发现，而第二个目标则很可能被遗漏。这种注意瞬脱（AB）现象已被广泛用于研究注意在检测视觉目标时的时间容量。然而，采用典型的AB实验程序，无法考察RSVP中非目标项目的加工如何受到注意的影响。本文描述了一种新颖的双任务程序，并结合RSVP，用于检验在不同刺激起始异步时间（SOA）下注意瞬脱对非目标项目的影响。在一个示例实验中，首先呈现一个目标类别，随后呈现8个名词组成的序列。如果其中一个名词属于该目标类别，参与者在序列结束后应做出“是”的反应，否则应做出“否”的反应。随后进行两个二选一的迫选记忆任务，以确定参与者是否记得目标前后立即出现的词，以及序列中其他位置的一个随机词。在第二个示例实验中，采用了相同的设计，但有两个改变：1）记忆任务被平衡分为两组，其SOA分别为120毫秒或240毫秒；2）序列结束后进行三个记忆任务，用于检测对序列中非目标名词的记忆情况，这些名词的位置可位于目标名词前3个项目至目标名词后3个项目之间的任意位置。一项先前发表的研究的代表性结果表明，我们的程序可用于检验注意的分化效应，这种效应不仅增强对目标的加工，同时也抑制对非目标的加工。本文展示了来自一名代表性参与者的实验结果，成功重复了先前的研究发现。 

引言

快速序列视觉呈现（Rapid Serial Visual Presentation, RSVP）已被用于证明，当两个目标在约500毫秒内依次呈现时，会出现注意瞬脱（attentional blink, AB）现象。¹然而，如果第二个目标刺激在约150毫秒内呈现，则两个目标的加工均会得到增强（例如，lag-1 保留）²在空间注意研究中也发现了类似现象。选择性注意的偏向竞争模型³ 以及注意的归一化模型⁴ 表明注意会增强呈现在注意位置的项目加工，但会抑制邻近项目的加工。这种空间邻近抑制是否也能解释后续项目（包括非目标和目标）的时间注意瞬脱现象？

以往的研究考察了项目呈现的记忆，发现当要求参与者部分报告项目序列时会出现注意眨眼效应（AB），而当要求报告整个序列时则未出现该效应^5,6。这些结果表明，当注意力分配到序列中的所有单词上时，不会出现注意眨眼效应，且注意范围较广。由于上述实验中将全部或一半的单词作为目标刺激，那么如果仅要求参与者寻找一个目标，其余所有单词均为非目标刺激时，会发生什么情况？非目标刺激是否也会出现注意眨眼效应？

Loach 和 Mari-Beffa 发表了一项关于目标检测对干扰项记忆影响的研究，发现干扰项的记忆会因其与目标的接近程度而受到抑制⁷。然而，这种间接设计仅限于使用四个字母（X、H、S 和 O），其中任何一个字母都可能作为目标、关键干扰项或探测项。那些从未作为目标或探测项呈现的字母则作为其余的干扰项。

为了克服以往研究中的局限性，孟和波特开发了一种新颖的双任务范式，以探究目标的检测是否会抑制对邻近非目标刺激的加工⁸。本文详细描述了该实验程序。首先，参与者在一系列快速序列视觉呈现（RSVP）的词语中搜索一个类别性的目标词。其次，设置了一项记忆任务，涉及在RSVP任务中出现但并非目标的词语。在此程序中，这些非目标词语作为干扰项。那些将在记忆任务中被测试的非目标词语，必须由受试者加以注意并记住。在每一次试验中均使用新的词语；因此，非目标词语从未被作为目标呈现。

方案

注意：所有受试者必须在实验方案开始前签署知情同意书。所有操作流程、同意书及实验方案必须经由当地人类受试者保护委员会批准。

1. 实验前受试者的准备

1. 从当地招募参与者，并为其时间提供补偿。参与者必须具有正常或矫正至正常的视力，且以英语为第一语言。

2. 刺激材料

1. 从 Battig 和 Montague⁹ 提供的类别中选择至少七个不同的类别，用于下文所述的目标检测任务。
2. 从 Battig 和 Montaque⁹ 所选的类别规范中选取名词作为目标词，同时从其他不同类别中选取词语作为下文所述目标检测任务中的干扰词。确保此步骤收集的词语数量足够大，以便在不重复使用相同目标词的情况下，对每位受试者进行多次试验。
3. 从 Penn Treebank 语料库中选择词频高于每百万词出现一次的名词¹⁰，作为非目标词和干扰词，用于下文所述记忆任务中与非目标名词进行对比测试。确保此步骤收集的词语集合也足够大，以避免对同一受试者重复使用相同词语。
4. 选择长度为 4 或 5 个字母的词语。试验可分为 4 字母词试验和 5 字母词试验。4 字母词试验仅使用 4 字母词，5 字母词试验仅使用 5 字母词。
5. 在每次试验中，从第 2.2 步准备的目标词和干扰词中随机选取 1 个目标词和 1 个干扰词；从第 2.3 步准备的词集中随机选取 7 个词作为非目标词，5 个词作为记忆任务中的干扰词。确保在同一次试验中不重复使用任何词语。

3. 从参与者处收集信息

1. 在实际实验开始之前，应在实验记录中添加一个部分，或准备一张纸用于记录参与者的信息（姓名、年龄、利手、性别）。

4. 显示说明

1. 确保参与者理解并完整阅读所有说明。
2. 明确告知参与者实验包含两个任务：首先，参与者需要判断在显示的类别中是否存在目标名词；其次，参与者将接受序列中其他词语的测试，因此必须尽量记住以下所述快速序列视觉呈现（RSVP）任务中的所有词语。
3. 使反应键的设置清晰且易于记忆。

5. 快速序列视觉呈现（RSVP）

1. 使用21英寸CRT显示器或同等性能的显示器（刷新率为85 Hz，分辨率为1,280 × 1,024像素）呈现刺激材料。使用标准科学软件及刺激呈现工具箱运行实验。在白色背景上以黑色Courier字体（字号14）呈现单词。
2. 每个试次开始时，先呈现目标类别1.2秒，随后呈现注视十字500毫秒，接着呈现空白屏幕200毫秒。随后，以120、240或360毫秒/项的刺激呈现间隔（SOA）依次呈现8个名词，确保干扰项名词在不同试次中从未作为目标名词出现。每个试次持续约10秒。
   注意：在示例实验1中，共包含96个正式试次和8个练习试次，每种条件重复16次。采用该实验设计的典型实验过程，受试者通常需要15–20分钟完成。

6. 靶标检测任务

1. 为每次试验准备两个名词，其中一个属于目标类别，另一个不属于目标类别（干扰名词）。在一半的试验中呈现目标名词，在另一半试验中呈现干扰名词。确保目标名词的位置从不位于呈现序列的首位或末位。
2. 快速序列视觉呈现（RSVP）结束后，给予参与者 2 秒时间回答“是”或“否”，以表明呈现内容中是否包含目标类别中的词语。

7. 非目标项目的识别记忆任务

1. 在完成分类任务并经过2秒间隔后，呈现针对非目标词的第一次再认记忆任务。
   注意：该第一次记忆任务中的词始终为序列中位于目标词之前或之后的词，或在不包含目标词的试验中为序列中间的某个词。
2. 将测试词与一个未出现在序列中的词（来自实验步骤2.2）随机呈现在屏幕的左侧或右侧。
3. 保持这些词在屏幕上的显示，直到参与者使用左箭头键或右箭头键作出反应，按键对应于该词在原始序列中出现时的位置。
4. 在参与者作出反应后，呈现第二次记忆测试，使用序列中与目标词不相邻的词，以防止参与者对目标词周围的词给予额外关注。第二次记忆测试的程序与第一次记忆任务相同。
5. 为避免疲劳或视疲劳，鼓励参与者在实验试次之间适当休息。通常情况下，连续试次之间仅需几秒钟的休息时间即可。

8. 平衡的刺激呈现时间间隔记忆任务

1. 如果希望进一步研究注意瞬脱（AB）效应对更多非目标项目的影响，可在第二个实验中采用相同的快速序列视觉呈现（RSVP）程序，并使用平衡的被试间设计。
   注意：在示范性研究中，120毫秒或240毫秒的刺激间隔时间（SOA）在不同被试间进行了平衡。也可测试其他SOA条件。该实验无需与第一个实验使用相同的被试，也不必在相同实验环节中进行。
2. 本实验在检测任务后使用三种记忆测试。确保测试词汇在目标出现试次中等概率地来自目标前后第2至第7个位置，或在目标缺失试次中等概率地来自干扰名词前后第2至第7个位置。
   注意：测试程序及按键反应与第一个实验相同。

9. 收尾工作

1. 如果参与者有兴趣了解研究目的，可向其说明。为保护参与者的隐私，应删除参与者的身份信息（例如，姓名），并以数字编码替代，以便与数据文件关联。
2. 如有需要，在收集多名参与者的数据时，可采用方差分析（ANOVA）或预先设定的对比 t 检验，比较目标出现与目标未出现条件下记忆表现的差异。
   注意：建议重点关注目标检测任务中正确回答试验的数据，因为在错误回答的试验中，参与者的注意力可能未集中。

结果

在实验1中，该代表性受试者在不同刺激呈现间隔（SOA）下对目标类别中名词的检测准确率为：120毫秒时为72%，240毫秒时为91%，360毫秒时为94%。在记忆任务中，仅使用目标检测任务中正确回答的试验数据，并根据是否存在类别目标名词将试验分组，随后依据其相对于目标名词的位置（或在无目标试验中相对于干扰目标名词的序列位置）进一步划分为子集。图1展示了该代表性受试者在第一项记忆任务中的结果。受试者在120毫秒和240毫秒SOA条件下，对类别名词之后立即出现的目标记忆较为困难，但在360毫秒SOA条件下的编码准确率相对较高。类别名词之前立即出现的词语均被较为准确地记住。当快速序列视觉呈现（RSVP）序列在120毫秒和240毫秒SOA条件下未包含目标时，序列后部词语的记忆效果优于前部词语；而在360毫秒SOA条件下，所有非目标词语均能被轻松记住。图2展示了第二项记忆任务的结果。词语根据其在RSVP序列中出现在目标序列位置之前或之后被划分为不同子集。

在实验2中，名词类别检测的准确率为：120毫秒SOA条件下的准确率为80...

讨论

这种新颖的双任务方法将分类快速序列视觉呈现（RSVP）检测任务与紧随其后、在检测任务之后立即进行的二选一迫选记忆任务相结合。我们的代表性结果重复了先前已发表的研究⁸，表明目标检测可能会损害在目标之后呈现的非目标刺激的记忆编码，尤其是在RSVP序列中滞后2位置（lag-2）的项目。从表面上看，这是一种类似于注意眨眼效应（AB）的现象，其中滞后1位置得到保留，提示目标检测所调节的瞬时注意机制的作用⁸。然而，传统的AB范式仅能检验注意对目标刺激的影响。在传统AB范式中，由于参与者需要在工作记忆中保持目标的描述信息，因此无法区分由瞬时注意引起的作用与工作记忆本身所产生的效应。相比之下，我们的范式通过探测非目标刺激的编码过程，能够独立于目标与目标之间的相互作用，研究视觉注意的时间特性。利用该范式，实验者可以检验关于空间注意的理论是否可推广至时间邻近性的情境中。

在双选迫选记忆任务中，对测试顺序和确切的时间滞后进行平衡，将使实验者能够更有把握地解释其结果。研究人员应谨慎选择快速序列视觉呈现（RSVP）序列中的词汇，各词汇的长度和熟悉度应大致相同；否则...

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
戴尔CRT显示器	Dell Inc.	P1130	21英寸，刷新率 = 85 Hz，分辨率 = 1,280 x 1,024 像素，16位色深
苹果Macintosh计算机	Apple Inc.	A1278
MATLAB	The MathWorks Inc.	R2009b
MATLAB心理物理学工具箱		PTB-3	该工具箱用于呈现刺激并收集行为数据。