徐 鵬，張家健，趙 冰

(河海大學(xué)商學(xué)院，南京 211100)

選擇性注意的神經(jīng)機(jī)制和眼動(dòng)注意模型的研究綜述

徐 鵬，張家健，趙 冰

(河海大學(xué)商學(xué)院，南京 211100)

基于不同標(biāo)準(zhǔn)將眼動(dòng)模型進(jìn)行分類，分析不同模型的研究重點(diǎn)，剖析了各模型的優(yōu)勢(shì)和存在的問(wèn)題?？偨Y(jié)以人類為被試對(duì)象的研究中有關(guān)注意的神經(jīng)機(jī)制以及注意在覺知中的作用，并在已有模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了外顯眼動(dòng)-內(nèi)隱注意的眼動(dòng)注意模型，用以描述刺激顯著性與自上而下的主動(dòng)注意控制如何通過(guò)互相作用產(chǎn)生不同程度的大腦活動(dòng)，從而產(chǎn)生不同的眼動(dòng)和覺知狀態(tài)。

選擇性注意;注意的神經(jīng)機(jī)制;眼動(dòng)注意模型

本文主要研究選擇性注意的機(jī)制。選擇性注意是這樣一類認(rèn)知過(guò)程:它們讓有機(jī)體能夠加工與當(dāng)前情境相關(guān)的輸入、思想或行為，而忽視與當(dāng)前情境無(wú)關(guān)或引人分心的刺激。本文不討論注意的非選擇性過(guò)程，如喚醒;也不討論注意與其他認(rèn)知模塊的相互作用，如記憶。所以，本文的術(shù)語(yǔ)“注意”將指代選擇性注意這一特指的概念［1］。本文立足于容量有限加工假設(shè)，即人類的信息加工系統(tǒng)不能同時(shí)加工高信息負(fù)荷的多重輸入。在多重輸入的重壓下，人類的行為績(jī)效會(huì)下降。由資源有限性造成的加工瓶頸使這個(gè)系統(tǒng)不得不艱難地“決策”到底選擇哪些信息接受廣泛加工或獲得進(jìn)入覺知的機(jī)會(huì)。

1 選擇性注意的內(nèi)涵

注意一詞可能有許多內(nèi)涵，它涉及意識(shí)、覺知、注意力以及相關(guān)的功能障礙。注意是指將覺知集中于一個(gè)刺激、思想或行為上，同時(shí)忽略其他不相關(guān)的刺激、思想或行為的能力［2］。注意研究是與認(rèn)知心理學(xué)同步出現(xiàn)的。注意研究至少部分等同于對(duì)信息加工局限性的研究［3］。注意的存在表明我們沒有能力加工施加在感覺器官上的一切，并對(duì)其做出反應(yīng)，而且我們也不需要這種覆蓋一切的加工，特別是當(dāng)我們身邊充斥著大量信息的時(shí)候。內(nèi)隱注意(hermannvon helmholtz)指注意所指向的位置可以與注視的位置不同。實(shí)驗(yàn)證明:利用一種有意的意圖，即使不產(chǎn)生眼動(dòng)和眼球調(diào)節(jié)上的變化，人仍然可以將注意集中在外周神經(jīng)系統(tǒng)的一個(gè)特定部分上，并同時(shí)將來(lái)自其他部分的注意排斥在外［4-5］。

2 注意的神經(jīng)機(jī)制

腦電和腦成像結(jié)果為早期選擇模型提供了數(shù)據(jù)證據(jù)，不同的實(shí)驗(yàn)和模型從不同的角度解釋了注意的神經(jīng)機(jī)制。高度特異化的系統(tǒng)參與到了注意控制之中。注意控制系統(tǒng)包括頂葉的一部分、顳葉皮質(zhì)、額葉皮質(zhì)和一些下皮質(zhì)結(jié)構(gòu)，這些區(qū)域組成了注意控制的根源［6］。注意可以在多個(gè)加工階段中起作用，自下而上的刺激顯著性與自上而下的注意作用之間的相互作用決定了哪些信息輸入可以到達(dá)覺知而哪些不能［6］。

2.1 有意注意

在使用提示任務(wù)對(duì)空間有意注意的線索化研究中，當(dāng)目標(biāo)出現(xiàn)在被試所預(yù)期的位置上，被試會(huì)更快地對(duì)其做出反應(yīng);而如果目標(biāo)出現(xiàn)在未被提示的位置上，被試的反應(yīng)會(huì)變得較慢。因此可知，當(dāng)線索的預(yù)測(cè)能力促使被試將內(nèi)隱注意指向被提示的視野位置時(shí)，這種內(nèi)隱注意可能通過(guò)影響感覺和知覺加工來(lái)影響反應(yīng)時(shí)間;當(dāng)被試注意某一個(gè)刺激位置的時(shí)候，知覺加工就可能發(fā)生變化。初級(jí)視皮質(zhì)對(duì)神經(jīng)活動(dòng)進(jìn)行顱內(nèi)記錄的結(jié)果表明，最早一批上行輸入信號(hào)進(jìn)入紋狀皮質(zhì)V1是在刺激呈現(xiàn)至少35 ms后，因此，P1注意效應(yīng)反映的是皮質(zhì)活動(dòng)［7］。更多研究結(jié)果表明:最早的空間注意效應(yīng)產(chǎn)生于紋外皮質(zhì)，視覺選擇性注意在視覺感覺加工的早期就在視皮質(zhì)引發(fā)了穩(wěn)定的變化。

2.2 反射性注意

在反射性線索化范式中，注意是被外在刺激的低水平特征控制的，而不是被內(nèi)源性地有意控制。這類效應(yīng)趨向于表現(xiàn)出空間特異性，會(huì)影響到對(duì)被提示位置及其周邊區(qū)域的加工，但只存在于外源性線索之后很短的一段時(shí)間里(50～200 ms)。當(dāng)任務(wù)無(wú)關(guān)的外源性刺激與目標(biāo)刺激的時(shí)間間隔變大時(shí)(＞300 ms)，隨著時(shí)間流逝，最近被反射性地注意過(guò)的位置會(huì)被抑制，被試對(duì)被提示位置上的刺激的反應(yīng)會(huì)變得比較慢，產(chǎn)生返回抑制現(xiàn)象［8］。

當(dāng)一個(gè)感覺事件與之后的一個(gè)目標(biāo)刺激緊隨出現(xiàn)在同一位置時(shí)，反射性線索效應(yīng)就可能出現(xiàn)。在這種條件下，對(duì)被提示位置的反應(yīng)時(shí)間短于對(duì)非提示位置的反應(yīng)，但這種情況只在線索和目標(biāo)刺激間的時(shí)間間隔較短(＜200 ms)的時(shí)候出現(xiàn);在時(shí)間間隔較長(zhǎng)的情況下，這種效應(yīng)會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)，產(chǎn)生返回抑制。Joseph Hopfinger反射性的和有意的空間注意轉(zhuǎn)移都會(huì)對(duì)早期視覺加工施加相似的生理調(diào)制［1］。

2.3 視覺搜索的空間注意

在視覺搜索過(guò)程中，當(dāng)一個(gè)視覺搜索任務(wù)要求有意地進(jìn)行注意移動(dòng)時(shí)，被試的反應(yīng)要慢于視覺搜索任務(wù)不要求有意地進(jìn)行注意移動(dòng)的情況;當(dāng)被試讓自己注意的焦點(diǎn)被搜索集中的視覺感覺信息驅(qū)動(dòng)時(shí)，視覺搜索快于執(zhí)行緩慢、自主控制的項(xiàng)目搜索［9］。為了探索視覺空間注意的機(jī)制，Hans-jochen Heinze&G.R.M，Mangun將ERP和基于正電子發(fā)射斷層掃描PET的功能性成像技術(shù)結(jié)合，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)空間注意會(huì)導(dǎo)致被注意視野的對(duì)側(cè)半球紋外皮質(zhì)激活，這種激活在腹側(cè)皮質(zhì)表面上的后部梭狀回上尤為明顯［1］。由此可知，P1注意效應(yīng)和后部梭狀回的PET注意效應(yīng)是相互聯(lián)系的。在于空間注意的 fMRI研究中，Roger Tootell&Anders Dale［5］考察了視皮質(zhì)中注意調(diào)控的組織細(xì)節(jié)，研究發(fā)現(xiàn):空間注意表現(xiàn)為對(duì)多重紋外視覺區(qū)中神經(jīng)活動(dòng)的較強(qiáng)調(diào)節(jié)，同時(shí)也包括較小幅度的對(duì)紋外皮質(zhì)的調(diào)節(jié)。

2.4 特征注意

特征注意起到了提供信號(hào)讓空間注意能夠被指向含有相關(guān)特征的刺激所在位置上的作用，在這個(gè)位置上空間注意聚焦并執(zhí)行更細(xì)節(jié)化的分析。Marissa Carrasco指出:提前提供指向刺激的某個(gè)視覺特征的注意線索會(huì)導(dǎo)致任務(wù)表現(xiàn)提升。注意既可以被指向某個(gè)空間位置，又可以被指向目標(biāo)刺激的某個(gè)非空間的特征。

Steve Luck&Steve Hillyard發(fā)現(xiàn):N2pc是內(nèi)隱視覺注意聚焦的一個(gè)標(biāo)志，它反映了加工過(guò)程中完成客體識(shí)別前的一個(gè)階段。Max Hopf，Hans-Jochen Heinze&Steve Luck在使用ERP和MEG同步記錄的技術(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn):在搜索陣列呈現(xiàn)140 ms后，在腹側(cè)枕顳皮質(zhì)出現(xiàn)了一個(gè)與特征選擇相關(guān)的ERP，緊隨這種特征注意效應(yīng)，在枕顳皮質(zhì)更前端的位置產(chǎn)生了N2pc。實(shí)驗(yàn)證明:在類似視覺搜索范式這種沒有提前獲知目標(biāo)刺激所在位置的情況下，特征選擇性注意早于視覺空間注意。特征選擇會(huì)將隨后的注意轉(zhuǎn)移引導(dǎo)到這些被選擇的特征所在的位置上，以便在此進(jìn)行高分辨率的分析，從而識(shí)別聯(lián)合目標(biāo)刺激［9］。

在特征注意的成像研究中，Maurizio Corbetta &Steven Petersen利用PET技術(shù)考察了在選擇性地注意某些特征(如顏色、形狀、運(yùn)動(dòng))時(shí)，紋外皮質(zhì)中所發(fā)生的變化。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)被試在某個(gè)特定的刺激維度時(shí)，指向顏色、形狀或運(yùn)動(dòng)的選擇性注意在紋外皮質(zhì)的神經(jīng)被不同激活而且基本在各自不相重疊的腦區(qū)，并因刺激特征維度不同而受到調(diào)制。該實(shí)驗(yàn)也間接證明了選擇性注意在特征分析完成之前便在通道特異的皮質(zhì)區(qū)域內(nèi)影響對(duì)輸入的知覺加工［10］。Ariel Schoenfeld，Hans-Jochen Heinze&Steven Hillyard利用fMRI技術(shù)定位出了對(duì)指向顏色或運(yùn)動(dòng)的選擇性注意敏感的腦區(qū)，并發(fā)現(xiàn)這些區(qū)域中與注意相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)在刺激中的運(yùn)動(dòng)或顏色變化呈現(xiàn)1 200 ms后出現(xiàn)。

2.5 客體注意

John Duncan將空間注意與客體注意相對(duì)比，發(fā)現(xiàn)對(duì)同一客體可以同時(shí)進(jìn)行兩種知覺判斷，而且判斷正確率不會(huì)下降:但如果這2個(gè)知覺判斷同時(shí)對(duì)2個(gè)不同的物體進(jìn)行其正確率就會(huì)受到影響。Egly指出:在有效線索與無(wú)效線索分別指向不同客體時(shí)，與指向同一客體相比，空間線索有效性帶來(lái)的行為上的反應(yīng)時(shí)代價(jià)和收益變大。

Kathleen O’Craven，Paul Downing&Nancy Kanwisher通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明:注意對(duì)于客體表征存在直接影響，注意促進(jìn)對(duì)被注意客體的所有特征的加工。Notger Mueller&Andreas Kleinschmidt利用fMRI技術(shù)證明了空間注意中存在的客體效應(yīng)，即Egly提出的反應(yīng)時(shí)效應(yīng)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，在視覺皮質(zhì)的V1區(qū)到V4區(qū)，目標(biāo)與線索刺激同屬同一客體與分屬不同客體時(shí)相比，未被提示的位置表現(xiàn)出了更強(qiáng)的神經(jīng)活動(dòng)，且客體表征可以調(diào)制空間注意。

2.6 注意控制網(wǎng)絡(luò)

Joseph Hopfinger&Maurizio Corbetta利用fMRI技術(shù)對(duì)注意控制機(jī)制進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn):當(dāng)線索出現(xiàn)時(shí)，如果呈現(xiàn)相同的線索，但被試并不需要注意它們并對(duì)其做出反應(yīng)，但要持續(xù)對(duì)它們進(jìn)行被動(dòng)注視，則相關(guān)的自上而下的注意控制網(wǎng)絡(luò)腦區(qū)域(包括上部額葉、下部頂葉、上部顳葉、扣帶后皮質(zhì)的一部分和島葉)并不會(huì)出現(xiàn)激活，雖然視皮質(zhì)仍然會(huì)參與加工線索的視覺特征。除了有意空間注意的額頂葉注意網(wǎng)絡(luò)，Maurizio Corbetta發(fā)現(xiàn)了其他參與注意加工的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——顳頂聯(lián)合區(qū)TPJ和腹外側(cè)前額葉區(qū)域。2個(gè)系統(tǒng)共同起作用，以使注意可以被引導(dǎo)到相關(guān)的位置和潛在的目標(biāo)，同時(shí)也可以在一個(gè)新的目標(biāo)在他處出現(xiàn)時(shí)中斷這一注意狀態(tài)，以便注意中心得以轉(zhuǎn)移。

2.7 注意的神經(jīng)機(jī)制總結(jié)

綜上所述，腦成像研究為注意的早期選擇說(shuō)提供了確切證據(jù)，雖然不排除晚期選擇的存在，但是后者尚缺乏腦機(jī)制方面的證據(jù)，有待于未來(lái)探討。盡管大量的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究表明注意對(duì)視皮層加工的調(diào)節(jié)始于外紋狀皮層，但是越來(lái)越多的證據(jù)表明初級(jí)視皮層的加工也能受到注意的調(diào)節(jié)。

1)如果傳入的感覺信號(hào)含有將被注意的相關(guān)的物理特征，這些信號(hào)在感覺皮質(zhì)中就會(huì)發(fā)生變化。注意控制系統(tǒng)的投射影響著編碼這些刺激特征的皮質(zhì)神經(jīng)元的興奮性。

2)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)指出了注意效應(yīng)在知覺加工過(guò)程中產(chǎn)生作用的位置，在多個(gè)視皮質(zhì)區(qū)區(qū)域，被注意的刺激與被忽視的刺激相比能激發(fā)更大的神經(jīng)反應(yīng)。

3)高度集中的空間注意可以調(diào)節(jié)視覺系統(tǒng)中皮質(zhì)下水平的丘腦中繼核團(tuán)的活動(dòng)，這為早期選擇模型提供了證據(jù)支持。

4)基于特征的選擇性注意對(duì)視覺皮質(zhì)水平加工存在影響，且注意在刺激呈現(xiàn)后經(jīng)過(guò)很短的潛伏期便已對(duì)視覺皮質(zhì)水平加工的較早階段產(chǎn)生作用。這與早期選擇模型的觀點(diǎn)一致。

5)與選擇性空間注意效應(yīng)相反，特征注意的潛伏期較長(zhǎng)，并且這種注意效應(yīng)發(fā)生在視覺層級(jí)性加工系統(tǒng)的較晚階段。

6)基于空間的注意系統(tǒng)之外，還存在一個(gè)基于客體的注意系統(tǒng)。客體的出現(xiàn)會(huì)影響空間注意在空間中的分配方式。在一個(gè)客體內(nèi)部，注意擴(kuò)散會(huì)受到促進(jìn)。當(dāng)沒有空間注意參與時(shí)，自上而下的注意控制可以在客體表征這一水平上影響知覺分析。

7)從執(zhí)行注意控制系統(tǒng)發(fā)出的神經(jīng)投射與感覺特異性皮質(zhì)區(qū)域中的神經(jīng)元相聯(lián)系，并經(jīng)由這種聯(lián)系改變后者的可興奮性。如果某個(gè)刺激被賦予較高的優(yōu)先性，它在感覺區(qū)引發(fā)的神經(jīng)反應(yīng)可能會(huì)增大;如果它與當(dāng)前目標(biāo)無(wú)關(guān)，對(duì)它的反應(yīng)可能會(huì)減小。

3 眼動(dòng)注意模型

3.1 基于不同控制網(wǎng)絡(luò)(注意源)的眼動(dòng)注意模型

以眼動(dòng)所受的不同注意控制網(wǎng)絡(luò)(注意源)研究視角來(lái)看，眼動(dòng)的注意模型可分為刺激驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型和概念驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型。

3.1.1 刺激驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型

What模型是一個(gè)刺激驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型，強(qiáng)調(diào)視覺對(duì)識(shí)別物體的注意，揭示物體內(nèi)在含義與維持固視的作用［11］。在外顯眼動(dòng)行為上，這種視覺注意表現(xiàn)為固視與其維持時(shí)間，其中，固視的維持時(shí)間體現(xiàn)了個(gè)體對(duì)該物體注意的程度。

Where模型也是一個(gè)刺激驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型，強(qiáng)調(diào)視覺注意對(duì)確定物體的空間位置和觸發(fā)眼跳的作用。如果呈現(xiàn)在旁中央凹或者外周視野中的物體，尤其是新穎物體，那么個(gè)體視覺的注意可以有意識(shí)或無(wú)意識(shí)地確定其空間方位，并由此觸發(fā)指向個(gè)體感興趣的物體的眼跳，其中眼跳體現(xiàn)了個(gè)體對(duì)興趣物體注意的意圖［11］。

3.1.2 概念驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型

How模型是一個(gè)概念驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型，強(qiáng)調(diào)主動(dòng)的視覺注意以及由此而觸發(fā)的固視和眼跳［11］。在外顯眼動(dòng)行為上，這種視覺注意表現(xiàn)為對(duì)于同一刺激、不同的固視對(duì)象和不同的眼跳方向。

Spotlight模型也是一個(gè)概念驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意的模型，認(rèn)為視覺注意類似于一個(gè)“聚光燈”，強(qiáng)調(diào)視覺注意與眼動(dòng)是分離的，且視覺注意脫離中央凹注視的方向。視覺注意在場(chǎng)景中的轉(zhuǎn)移機(jī)制具有持續(xù)性，且視覺注意的每次“聚焦”的空間范圍是有限的，其中心任務(wù)就是定位［11］。當(dāng)位置確定后，就會(huì)觸發(fā)指向該位置的眼跳。

Morrison模型保留了“聚光燈”理論中將內(nèi)部注意機(jī)制比喻成一個(gè)聚光燈的思想，并作了一定修改。該模型認(rèn)為眼動(dòng)是由于成功地加工引起的，而不是由于遇到“困難”引起的。當(dāng)注意機(jī)制移動(dòng)到下一個(gè)詞的時(shí)候，就會(huì)有一個(gè)信號(hào)傳到眼動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)而發(fā)生眼跳，使眼睛注視下一個(gè)區(qū)域［11］。

3.2 基于不同知覺階段的眼動(dòng)注意模型

以眼動(dòng)注意發(fā)生在知覺不同階段的研究視角，眼動(dòng)的注意模型可分為早選擇的眼動(dòng)注意模型和晚選擇的眼動(dòng)注意模型。

3.2.1 早選擇的眼動(dòng)注意模型

信息加工系統(tǒng)模型包含了感覺輸入在內(nèi)的腦對(duì)數(shù)據(jù)的這個(gè)加工過(guò)程。這個(gè)過(guò)程被認(rèn)為是一個(gè)容量有限的階段，強(qiáng)調(diào)只有一定的信息能夠通過(guò)這一階段并被眼動(dòng)注意［1］。在該模型中，大量有可能進(jìn)入更高層次加工的感覺輸入不得不經(jīng)過(guò)篩選，以保證僅允許最重要的事件通過(guò)，獲得個(gè)體的眼動(dòng)注意。被選擇進(jìn)入更高層次加工或作為無(wú)關(guān)信息拒絕前，刺激不需要經(jīng)過(guò)完全的知覺加工。Anne Treisman提出，可能非注意通道的信息并不是徹底被阻擋在更高水平的加工之外，而是僅僅退化或被削弱了。

戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)模型認(rèn)為，被試在閱讀中通常會(huì)采用兩種策略，即整體性策略和局部策略進(jìn)行閱讀。采用整體性策略，被試盡量使眼睛落在中央凹視野的最佳視覺位置，然后進(jìn)行眼動(dòng)注意;同時(shí)被試會(huì)采用局部策略，當(dāng)眼睛沒有落在最佳注視位置上，被試就會(huì)使眼睛移動(dòng)到最佳注視位置的其他部分，從而對(duì)注視點(diǎn)進(jìn)行再注意。該模型認(rèn)為影響眼動(dòng)注意的最主要因素是在注意早期獲得的非注視物水平的信息，即眼睛在一個(gè)注視點(diǎn)上的最初停留位置，而當(dāng)注視點(diǎn)落在一個(gè)不合適的位置時(shí)，會(huì)有一次再注視［11］。

Glenmore模型認(rèn)為，眼跳目標(biāo)的選擇是通過(guò)平行加工以及在二維重要性地圖內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)抑制來(lái)完成的［11］。注視中心控制實(shí)際的眼跳觸發(fā)，并調(diào)節(jié)來(lái)自不同認(rèn)知加工路線的感覺輸入。當(dāng)眼跳被觸發(fā)時(shí)，目標(biāo)客體將會(huì)在重要性競(jìng)爭(zhēng)中處于優(yōu)勢(shì)地位，以贏者的身份出現(xiàn)，從而使眼跳到達(dá)目標(biāo)位置。其中，重要性地圖為當(dāng)前知覺廣度內(nèi)的某一位置賦予一個(gè)重要性向量值。

3.2.2 晚選擇的眼動(dòng)注意模型

知覺系統(tǒng)加工模型，認(rèn)為被注意和被忽視的感覺輸入都同等地被知覺系統(tǒng)加工，直到獲得語(yǔ)義水平的編碼和分析。會(huì)存在選擇過(guò)程來(lái)決定信息是否接受更進(jìn)一步的加工，或是否在覺知中獲得表征［1］。該模型指出:眼動(dòng)注意過(guò)程并不能通過(guò)改變刺激被感知覺系統(tǒng)加工的方式來(lái)影響知覺并獲得眼動(dòng)注意。相反，選擇發(fā)生在信息加工過(guò)程的更高階段，這些階段涉及對(duì)特定刺激是否應(yīng)該獲得進(jìn)入覺知的機(jī)會(huì)，是否應(yīng)該被編碼入記憶，是否在信息加工后獲得眼動(dòng)注意，是否應(yīng)該觸發(fā)一個(gè)反應(yīng)的決策［11］。

SWIFT-II模型認(rèn)為眼睛的運(yùn)動(dòng)和信息的加工狀態(tài)是聯(lián)系在一起的，而且眼睛向哪里運(yùn)動(dòng)和什么時(shí)候運(yùn)動(dòng)是隨著時(shí)間的變化而變化的，并主要依賴于之前的注視位置，強(qiáng)調(diào)信息的識(shí)別按空間分布的形式加工，并且信息加工并不是一個(gè)嚴(yán)格的序列過(guò)程［11］。根據(jù)中央凹到副中央凹視敏度的衰減，該模型認(rèn)為信息的加工率在中央凹處最高而在外圍衰減。眼跳計(jì)劃包含可變階段的加工階段和不可變階段的加工階段。眼跳目標(biāo)即使在眼跳計(jì)劃啟動(dòng)后仍可改變，眼跳發(fā)起時(shí)間是一個(gè)隨機(jī)過(guò)程，且被中央凹激活量調(diào)節(jié)。

E-Z讀者模型對(duì)認(rèn)知加工與閱讀中眼動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行了更為精細(xì)的定性說(shuō)明和定量描述，該模型是序列加工模型。E-Z模型的注意指認(rèn)知上的而非空間上的注意，強(qiáng)調(diào)注意的有序轉(zhuǎn)移［11］。該模型提出眼動(dòng)計(jì)劃可分為2步完成:眼跳計(jì)劃的不穩(wěn)定階段M1和眼跳計(jì)劃的穩(wěn)定階段M2。

3.3 眼動(dòng)模型的評(píng)價(jià)

眼動(dòng)的注意模型是在大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和已觀測(cè)到的眼動(dòng)現(xiàn)象基礎(chǔ)上提出的，其目的是解釋和預(yù)測(cè)眼動(dòng)現(xiàn)象。不同的眼動(dòng)注意模型不斷進(jìn)行改進(jìn)，并驗(yàn)證模型的相關(guān)假設(shè)及精確性。各種眼動(dòng)注意模型對(duì)于開展新的實(shí)驗(yàn)研究有一定的價(jià)值，各種模型發(fā)展至今已更具兼容性和完善性，不再像以前對(duì)不同的假設(shè)具有很強(qiáng)的排他性。不同的模型具有不同的優(yōu)勢(shì)，但同時(shí)也存在自身的局限:

1)what模型和where模型是刺激驅(qū)動(dòng)的眼動(dòng)注意模型，強(qiáng)調(diào)眼動(dòng)這一外顯的行為可以通過(guò)視覺注意間接研究人類大腦中樞是如何加工視覺信息的。視覺注意where模型的加工是平行的，而視覺注意what模型的加工是系列的，兩者共同解釋了視覺注意的 what與 where方面的完整加工模式。

2)視覺注意與眼動(dòng)分離，這是眼動(dòng)研究必須重視的問(wèn)題。因?yàn)槿绻曈X注意的方向和內(nèi)容與眼跳方向和眼動(dòng)的注視內(nèi)容不能對(duì)應(yīng)起來(lái)，那么就不能通過(guò)眼動(dòng)的結(jié)果推測(cè)個(gè)體的視覺注意情況，也不能用眼動(dòng)的結(jié)果推測(cè)個(gè)體的心理活動(dòng)。

3)how模型突出個(gè)體之間對(duì)視覺刺激加工的眼動(dòng)模式的差異性，以及期望、目的等心理活動(dòng)對(duì)視覺注意和眼動(dòng)的影響。

4)Morrison模型是一個(gè)比較系統(tǒng)的模型，能夠解釋眼動(dòng)的基本事實(shí)。但此模型不能解釋為什么會(huì)出現(xiàn)回視，也不能解釋注視停留位置是如何選擇的。

5)戰(zhàn)略戰(zhàn)術(shù)模型存在的問(wèn)題是所提出的最佳注視位置的結(jié)論是在獨(dú)立呈現(xiàn)的條件下獲得的，而正常的視覺識(shí)別要復(fù)雜得多，所提出的局部策略的預(yù)測(cè)并沒有得到實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。

6)Glenmore模型的獨(dú)特之處在于運(yùn)用重要性地圖，為自下而上的視覺加工提供了競(jìng)爭(zhēng)舞臺(tái)，將決定何時(shí)發(fā)生眼跳與視覺識(shí)別過(guò)程相互分離。雖然指出了語(yǔ)言加工對(duì)眼動(dòng)決定的實(shí)質(zhì)性影響，但沒有在信息水平上討論視覺和語(yǔ)言加工以及眼動(dòng)控制。

7)SWIFT-II模型采用眼跳計(jì)劃和眼跳目標(biāo)選擇分離的方法，推遲了目標(biāo)選擇的時(shí)間，在很大程度上克服了E-Z讀者模型所存在的問(wèn)題。該模型根據(jù)眼跳目標(biāo)選擇激活的動(dòng)態(tài)變化的原則，將初級(jí)眼球運(yùn)動(dòng)和認(rèn)知因素結(jié)合，認(rèn)為眼跳計(jì)劃和眼跳目標(biāo)選擇分離，視覺注意梯度分配，存在一定的自主性，注意分布觀點(diǎn)更加清楚。

8)E-Z讀者模型是在眼動(dòng)追蹤的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上建立的，不但對(duì)認(rèn)知加工與閱讀中眼動(dòng)關(guān)系進(jìn)行了定性的說(shuō)明，同時(shí)進(jìn)行了定量的描述。該模型存在的缺點(diǎn)是不能深入解釋所有閱讀中引導(dǎo)眼動(dòng)的加工，而只是描述了這些加工與眼動(dòng)結(jié)果之間的關(guān)系，忽視了更高級(jí)水平的語(yǔ)言加工在眼動(dòng)中的作用。

4 外顯眼動(dòng)-內(nèi)隱注意的眼動(dòng)注意模型構(gòu)建與分析

4.1 模型的構(gòu)建

Marois指出覺知中在自下而上的刺激影響與自上而下的注意制約間存在著相互作用。本文將What模型、Where模型、How模型和三分模型相結(jié)合，設(shè)計(jì)出了外顯眼動(dòng)-內(nèi)隱注意的模型，用以描述刺激顯著性與自上而下的主動(dòng)注意控制如何通過(guò)互相作用產(chǎn)生不同程度的大腦活動(dòng)，從而產(chǎn)生不同的眼動(dòng)和覺知狀態(tài)。外顯眼動(dòng)-內(nèi)隱注意的眼動(dòng)模型見圖1。

圖1 外顯眼動(dòng)-內(nèi)隱注意的眼動(dòng)模型

4.2 模型分析

1)閥下加工，即由覺知閥限以下的刺激所產(chǎn)生的大腦活動(dòng)。當(dāng)一個(gè)加工過(guò)程是閥下加工時(shí)，其信息無(wú)法到達(dá)覺知。

2)前意識(shí)加工，在這一狀態(tài)下，大腦中刺激驅(qū)動(dòng)的活動(dòng)強(qiáng)到足以產(chǎn)生明顯的感覺加工，但是在沒有自上而下的注意對(duì)其信號(hào)進(jìn)行放大的情況下，它不能達(dá)到覺知閥限。

3)有意識(shí)加工，指的是當(dāng)刺激足夠顯著，并且這些信號(hào)被自上而下的注意過(guò)程所擴(kuò)大，它們可以越過(guò)覺知的閥限［1-2］。

4)What模型強(qiáng)調(diào)視覺對(duì)識(shí)別物體的注意，揭示物體內(nèi)在含義與維持固視的作用。What模型的視覺神經(jīng)通路是“P型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞→外側(cè)膝狀體的小細(xì)胞胞層→V1區(qū)的4Cβ、斑點(diǎn)、斑點(diǎn)區(qū)間→V2區(qū)的亮帶、窄帶→V3區(qū)→V4區(qū)→IT區(qū)等”。人眼視網(wǎng)膜接受視覺信息后，經(jīng)視神經(jīng)傳遞至外側(cè)膝狀體，在該處換元后傳入沈葉的初級(jí)視皮層，信息得到初步加工后入顳葉的What神經(jīng)通路負(fù)責(zé)加工顏色、形狀、空間結(jié)構(gòu)，同時(shí)識(shí)別靜態(tài)物體。如果個(gè)體對(duì)處于中央凹視野中的物體感興趣，并由此對(duì)其進(jìn)行深度加工，那么個(gè)體視覺的注意中心將會(huì)始終維持在該物體上。在外顯眼動(dòng)行為上，這種視覺注意表現(xiàn)為固視與其維持時(shí)間，其中，固視的維持時(shí)間體現(xiàn)了個(gè)體對(duì)該物體注意的程度［12］。

5)Where模型強(qiáng)調(diào)視覺注意對(duì)確定物體的空間位置和觸發(fā)眼跳的作用。Where模型的視覺神經(jīng)通路是“M型神經(jīng)節(jié)細(xì)胞→外側(cè)膝狀體的大細(xì)胞胞層→V1區(qū)的4Cβ、4B層→V2區(qū)的寬帶→V3區(qū)→V5區(qū)、MST區(qū)→7區(qū)等”。人眼視網(wǎng)膜接受視覺信息后，經(jīng)視神經(jīng)傳遞至外側(cè)膝狀體，在該處換元后傳入沈葉的初級(jí)視皮層，信息得到初步加工后入頂葉的Where神經(jīng)通路負(fù)責(zé)加工視覺的空間信息，識(shí)別運(yùn)動(dòng)中的物體。如果呈現(xiàn)在旁中央凹或者外周視野中的物體，尤其是新穎物體，那么個(gè)體視覺的注意可以有意識(shí)或無(wú)意識(shí)地確定其空間方位，并由此觸發(fā)指向個(gè)體感興趣的物體的眼跳，其中眼跳體現(xiàn)了個(gè)體對(duì)興趣物體注意的意圖［12］。

6)How模型。Gibson強(qiáng)調(diào)主動(dòng)的視覺注意以及由此而觸發(fā)的固視和眼跳。在個(gè)體對(duì)刺激做出眼動(dòng)行為反應(yīng)前，腦中樞會(huì)先根據(jù)事物的要求或個(gè)體的期望對(duì)刺激做出是否需要眼動(dòng)反應(yīng)，如果反應(yīng)，那么對(duì)于不同的反應(yīng)進(jìn)行加工的這種中樞信息加工的結(jié)果就是個(gè)體的視覺注意的主動(dòng)性與隨意性。在外顯眼動(dòng)行為上，這種視覺注意表現(xiàn)為對(duì)于同一刺激，不同的固視對(duì)象和不同的眼跳方向［12］。

7)未注意的信息可以引導(dǎo)神經(jīng)反應(yīng)，盡管其強(qiáng)度變?nèi)趿耍梢酝ㄟ^(guò)產(chǎn)生干擾的方式影響注意信息的加工［13］。

8)有偏競(jìng)爭(zhēng)模型認(rèn)為，當(dāng)一個(gè)視覺場(chǎng)景中的不同刺激可能落入同一個(gè)視覺神經(jīng)元的感受野中，2個(gè)刺激競(jìng)爭(zhēng)對(duì)神經(jīng)元發(fā)放控制，此時(shí)注意可以有利于被注意的刺激的方式幫助解決這種競(jìng)爭(zhēng)。Abine Kastner等利用fMRI技術(shù)發(fā)現(xiàn)［14］:在空間集中注意缺失的情況下，同時(shí)呈現(xiàn)的臨近刺激會(huì)相互干擾，從而削弱每個(gè)刺激引發(fā)的神經(jīng)反應(yīng)。然而，當(dāng)將注意引入，并將其指向刺激陣列中的一個(gè)刺激時(shí)，同時(shí)呈現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)刺激便不再干擾反應(yīng)。這種干擾削弱的現(xiàn)象可以被認(rèn)為是注意削弱了分心刺激的影響，而如果注意不進(jìn)行干擾，這些分心刺激可能會(huì)對(duì)神經(jīng)活動(dòng)產(chǎn)生干擾。

9)模型中包含一個(gè)快速、并行的前注意感覺分析階段，其后是一個(gè)有限能力的注意階段，這一階段的輸出導(dǎo)致了覺知和不同的外顯行為眼動(dòng)。注意操作相比無(wú)意識(shí)加工出現(xiàn)較晚，其影響有意識(shí)信息被知覺、編碼、報(bào)告等的方式。

5 結(jié)束語(yǔ)

外顯眼動(dòng)-內(nèi)隱注意的眼動(dòng)模型是本文根據(jù)選擇性注意的神經(jīng)機(jī)制并結(jié)合已有眼動(dòng)模型優(yōu)缺點(diǎn)而設(shè)計(jì)的眼動(dòng)模型，用以描述刺激顯著性與自上而下的主動(dòng)注意控制如何通過(guò)互相作用產(chǎn)生不同程度的大腦活動(dòng)，從而產(chǎn)生不同的眼動(dòng)和覺知狀態(tài)。該模型的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于重視內(nèi)隱注意對(duì)眼動(dòng)的影響，指出了內(nèi)隱注意對(duì)視覺的重要作用，揭示了在引起大腦覺知產(chǎn)生前的神經(jīng)機(jī)制對(duì)輸入信息的加工過(guò)程和影響。

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(責(zé)任編輯楊黎麗)

Research and Innovation in Neural Mechanisms of Selective Attention and Eye Movement Patterns of Attention

XU Peng，ZHANG Jia-jian，ZHAO Bing
(Business School，Hohai University，Nanjing 211100，China)

Based on different standards，we classified eye movement models，and analyzed different models of research emphasis and studied the advantages and problems of each model.This paper summarized the neural mechanisms related to attention and awareness of the role of attention in the research that were tested in humans.On the basis of existing models，we designed a conspicuous move outside-pay attention to the implicit model to describe stimulate significant attention and top-down initiative to control how different levels of brain activity generated by the interaction，thus result in eye movement and awareness of different states.

selective attention;note that the neural mechanisms;note that eye movement patterns

TP18

A

1674-8425(2015)11-0112-08

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2015.11.019

2015-04-21

江蘇省社科聯(lián)研究基金資助項(xiàng)目(201035);中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)資助項(xiàng)目(2010B10714)

徐鵬(1991—)，男，碩士研究生，主要從事技術(shù)經(jīng)濟(jì)及管理研究。

徐鵬，張家健，趙冰.選擇性注意的神經(jīng)機(jī)制和眼動(dòng)注意模型的研究綜述［J］.重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版，2015(11):112-119.

format:XU Peng，ZHANG Jia-jian，ZHAO Bing.Research and Innovation in Neural Mechanisms of Selective Attention and Eye Movement Patterns of Attention［J］.Journal of Chongqing University of Technology:Natural Science，2015(11):112-119.