賈 磊 張常潔 張慶林

(1浙江工業(yè)大學(xué)心理系, 杭州 310014)

(2西南大學(xué)心理學(xué)部, 重慶 400715)

1 前言

受注意系統(tǒng)資源有限性的制約, 進入視覺通道的刺激信息始終在競爭有限的加工資源。面對復(fù)雜刺激環(huán)境, 人類的中樞系統(tǒng)會以犧牲無關(guān)視覺輸入為代價, 通過注意選擇來解決刺激間的競爭問題。在此過程中, 與當(dāng)前目標或任務(wù)相關(guān)的內(nèi)源性和外源性因素, 均可在注意選擇與資源調(diào)配中發(fā)揮重要作用(Stein, Zwickel, Ritter, Kitzmantel, & Schneider,2009; Vuilleumier, 2005)。在眾多刺激因素中, 情緒信息因其對有機體生存至關(guān)重要, 通常會占據(jù)優(yōu)勢競爭地位并獲得更多注意資源。但對注意選擇而言,這種情緒競爭優(yōu)勢具有效果的兩面性——當(dāng)情緒刺激作為目標對象處于正性注意選擇模式下時, 由于情緒信息具有增強注意警覺和提高信息采集水平的作用, 中樞系統(tǒng)會形成對情緒刺激的注意偏向,目標情緒刺激的感知加工也會因此得以易化。但當(dāng)情緒刺激作為干擾刺激或是限制對象處于負性注意選擇模式下時, 情緒輸入反而會成為目標選擇與轉(zhuǎn)移的障礙, 干擾注意轉(zhuǎn)換并遲滯對新目標的注意選擇。作為以上兩種情緒效果在時間注意中的綜合體現(xiàn), 情緒性注意瞬脫(emotional attentional blink,EAB)近期受到了研究者們的關(guān)注(Mathewson,Arnell, & Mansfield, 2008; Schwabe et al., 2011;Stein et al., 2009)。

1.1 情緒性注意瞬脫及其特性

情緒性注意瞬脫實質(zhì)是一種由情緒注意引發(fā)的特殊注意瞬脫現(xiàn)象。注意瞬脫(attentional blink,AB)是在研究注意的時程問題時發(fā)現(xiàn)的一種功能性的注意缺陷, 它表現(xiàn)為一定時間內(nèi)注意系統(tǒng)所能識別處理的視覺刺激是數(shù)量有限的, 即時間注意的容量有限性(Raymond, Shapiro, & Arnell, 1992)。電生理學(xué)的研究發(fā)現(xiàn), 注意瞬脫的產(chǎn)生與中樞系統(tǒng)進行多項目處理遇到的工作記憶鞏固困難有關(guān)(Vogel,Luck, & Shapiro, 1998)。實驗室條件下此效應(yīng)可用雙任務(wù)快速系列視覺呈現(xiàn)(Rapid Serial Visual Presentation, RSVP)范式來誘發(fā)：以每秒6～20個刺激的速度呈現(xiàn)刺激流, 要求被試識別其中特定的兩個中性目標T1和T2。當(dāng)T1與T2的刺激時間間隔(Stimulus Onset Asynchrony, SOA)處于 200～500 ms時, T2識別正確率會顯著下降, 這就是標準的注意瞬脫現(xiàn)象(Raymond et al., 1992; 張明, 王凌云,2009)。而情緒性注意瞬脫則是標準注意瞬脫的一種特殊變型。與標準注意瞬脫相比, 情緒性注意瞬脫也采用雙任務(wù) RSVP范式誘發(fā), 但 T1須變?yōu)榍榫w刺激, 且 T1的報告任務(wù)也須指向其情緒屬性。此時受到情緒作用影響, 首階段情緒 T1的識別加工會干擾次階段 T2的識別加工, 使其正確率進一步下降, 進而強化注意瞬脫, 而該效應(yīng)即為情緒性注意瞬脫(Mathewson et al., 2008; Schwabe et al.,2011; Stein et al., 2009)。

自 Mathewson等人(2008)首次報告以來, 現(xiàn)有研究已就情緒性注意瞬脫有了較深入的認識。與標準注意瞬脫相比, 情緒性注意瞬脫同樣產(chǎn)生于RSVP刺激流下對T1和T2的序列識別, 因此時間上對不同目標的注意選擇以及目標間的注意轉(zhuǎn)換依然是其形成的先決條件。此外, 情緒性注意瞬脫的誘發(fā)也具有特殊任務(wù)要求。首先是對誘發(fā)刺激的特殊要求。行為實驗發(fā)現(xiàn), 雙任務(wù)RSVP范式下, 情緒性T1(尤其負性T1)、中性T2的刺激組合是誘發(fā)情緒性注意瞬脫的穩(wěn)定條件。與此相對, 若 T1和T2均為中性或情緒刺激, 或換成中性T1、情緒T2的刺激組合, 均無法有效誘發(fā)該效應(yīng)(Mathewson et al., 2008; Stein et al., 2009)1在注意瞬脫的研究歷程上, 情緒性注意瞬脫的發(fā)現(xiàn)要晚于情緒誘發(fā)的視盲(emotion-induced blindness, 簡稱 EiB; Most, Chun,Widders, & Zald, 2005)和情緒性注意瞬脫對抗效應(yīng)(emotional attentional blink sparing effect; Aronson, 2006)。這三者均是標準注意瞬脫的演化變型, 均反映了情緒輸入對時間注意的影響, 且都采用RSVP任務(wù)誘發(fā)。在目標設(shè)置上, 中性T1、情緒性T2的刺激組合會誘發(fā)注意瞬脫對抗效應(yīng)。而情緒性T1、中性T2的刺激組合下, 若僅報告中性T2, 無須報告情緒T1, 則會誘發(fā)情緒誘發(fā)的視盲。有關(guān)三種效應(yīng)的機制差異, 可見：陳武英, 盧家楣, 劉連啟, 周炎根(2014). 情緒誘發(fā)的視盲：一種獨特的功能性視盲. 心理科學(xué)進展,22(3), 422–430.。其次是對T1與T2間SOA的特殊要求。標準注意瞬脫的誘發(fā)通常要求T1與T2間的SOA處于200～500 ms范圍內(nèi)。但誘發(fā)情緒性注意瞬脫時, T1和T2間的SOA可以一定幅度降至200 ms以下。例如近期Stein等人(2009)的研究中, 當(dāng)負性T1和中性T2間SOA設(shè)為134 ms時, 效應(yīng)仍然十分穩(wěn)固。最后是對RSVP任務(wù)下目標指向的特殊要求。行為研究證實, 在滿足以上條件基礎(chǔ)上, 只有當(dāng)個體對 T1的有意注意指向情緒屬性而非其他感知屬性時, 才能誘發(fā)情緒性注意瞬脫(Stein et al., 2009)。由此可見, 情緒性注意瞬脫實質(zhì)是目標驅(qū)動的情緒注意自上而下強化注意瞬脫的過程, 且這一過程帶有情緒主動調(diào)制注意選擇與注意轉(zhuǎn)換的典型特征。

但問題在于, 目標 T1誘發(fā)的情緒加工是如何主動調(diào)制注意選擇與注意轉(zhuǎn)換以強化注意瞬脫的,現(xiàn)有研究卻尚未獲得有效結(jié)論。造成這一局面的關(guān)鍵原因有兩點。原因一是目前的研究多采用傳統(tǒng)的行為手段, 而行為研究手段無法直接測量情緒調(diào)制注意以強化注意瞬脫的動態(tài)過程。原因二也是根本原因, 實際是現(xiàn)有研究存在注意瞬脫產(chǎn)生機制的理論分歧, 爭論的焦點在于注意瞬脫是產(chǎn)生自中樞注意資源瓶頸, 還是源自注意的過度投入。這一分歧導(dǎo)致現(xiàn)有研究無法確定情緒對注意瞬脫的強化是基于注意資源分配的, 還是基于注意資源擴張的。

1.2 經(jīng)典瓶頸理論及其對情緒性注意瞬脫的解釋

作為注意瞬脫的經(jīng)典理論, 瓶頸理論(Bottleneck Theory)是當(dāng)前情緒性注意瞬脫最常用的理論解釋。該理論從Broadbent有關(guān)神經(jīng)高級中樞資源有限的經(jīng)典假設(shè)出發(fā), 強調(diào)注意系統(tǒng)對刺激的連續(xù)加工存有時間維度上的資源瓶頸(即資源有限性), 且該瓶頸所引起的注意分配困難是注意瞬脫產(chǎn)生的根本原因。具體來說, 由于標準RSVP任務(wù)下T1與T2間SOA較短且中樞系統(tǒng)資源有限, 先出現(xiàn)的T1會在注意資源分配中獲得優(yōu)勢地位并因此獲得較好的工作記憶鞏固。而后出現(xiàn)的T2因中樞資源瓶頸, 無法在資源分配中獲得足夠工作記憶資源進行記憶鞏固, 使得識別正確率顯著下降并最終產(chǎn)生注意瞬脫(Martens & Wyble, 2010; 張明, 王凌云, 2009)。

在瓶頸理論看來, 情緒性注意瞬脫可視作是標準注意瞬脫在情緒注意影響下的延伸和變型。依照該理論觀點, 若將標準注意瞬脫的中性 T1換成情緒刺激, 那么情緒性 T1相對中性T1, 它所誘發(fā)的有意情緒注意因其資源競爭優(yōu)勢將再度擠占中樞本已有限的認知資源, 使 T2的工作記憶鞏固更加困難, 最終形成情緒性注意瞬脫(Mathewson et al.,2008)。

瓶頸理論切合了前人有關(guān)中樞工作記憶容量有限的推論, 同時它所強調(diào)的資源分配機制也獲得了不少來自標準注意瞬脫和注意瞬脫對抗效應(yīng)研究的證據(jù)支持, 其中最突出的電生理證據(jù)便是次階段的 P3抑制現(xiàn)象——注意瞬脫的 ERP研究發(fā)現(xiàn),RSVP任務(wù)下次階段T2誘發(fā)的P3波幅會被明顯抑制; 但首階段 T1誘發(fā)的 P3波幅卻幾乎不受影響,有時甚至還會顯著增強(Martens & Wyble, 2010)。由于RSVP任務(wù)下的P3波幅通常反映了注意識別時中樞工作記憶對目標刺激的記憶鞏固情況, 因此這種次階段的P3抑制效應(yīng)被解釋為T2中樞加工所遭遇到的工作記憶鞏固困難, 說明T2在與T1的中樞資源競爭中處于不利地位, 進而顯示了中樞資源瓶頸的存在(賈磊等, 2012; Sergent, Baillet, &Dehaene, 2005; Vogel et al., 1998)。

1.3 過度投入理論、激活反彈理論對經(jīng)典瓶頸理論的質(zhì)疑

但在瓶頸理論之外, 還存有觀點對立的注意瞬脫理論——由Olivers和Nieuwenhuis (2006)提出的過度投入理論(Overinvestment Theory)。與瓶頸理論相比, 該理論雖然認可中樞工作記憶容量有限, 但并不認為工作記憶容量有限等同于中樞資源瓶頸,因此否認有限中樞資源的分配是導(dǎo)致注意瞬脫產(chǎn)生的本質(zhì)原因。實際上, 過度投入理論認為注意瞬脫并非產(chǎn)生于中樞資源瓶頸, 而是源自個體對RSVP任務(wù)下目標項目所需注意資源的過度投入。在該理論看來, 個體努力從視覺刺激流中識別出T1和 T2, 并將其送入中樞加工通道。但在進行注意投入時, 個體錯誤地認為投入的注意資源越多,績效越好。結(jié)果是注意投入實際超出了項目所需的資源閾限, 造成干擾刺激同T1和T2一起進入了中樞加工通道, 反而削弱了注意系統(tǒng)對干擾項目的負向抑制能力和對目標 T2的正向選擇效能, 最終干擾了T2的工作記憶鞏固并誘發(fā)注意瞬脫(Olivers &Nieuwenhuis, 2006; Olivers, van der Stigchel, &Hulleman, 2007)。

相較于瓶頸理論, 過度投入理論的核心證據(jù)在于個體的心理狀態(tài), 如情緒狀態(tài)或是注意分散狀態(tài),會直接影響注意瞬脫的產(chǎn)生。例如在RSVP任務(wù)前導(dǎo)入積極情緒(Olivers & Nieuwenhuis, 2005, 2006),或是采用分心任務(wù)誘發(fā)注意分散狀態(tài)(Arend,Johnston, & Shapiro, 2006), 都會抑制注意瞬脫的產(chǎn)生。以上效應(yīng)說明, 有效緩解注意的過度投入可以顯著提高個體在RSVP任務(wù)中對目標刺激的注意選擇和對干擾刺激的抑制能力。而這是強調(diào)中樞資源瓶頸與有限資源分配的瓶頸理論所無法解釋的。

如果說過度投入理論是站在個體主動注意投入的層面解釋了注意瞬脫產(chǎn)生的主觀條件, 那么Olivers等人(Olivers & Meeter, 2008)不久后又提出的激活反彈理論(Boost & Bounce Theory)則是站在注意門控的視角解釋了注意瞬脫產(chǎn)生的客觀基礎(chǔ)。依據(jù)激活反彈理論, 視覺信息經(jīng)注意選擇進入中樞工作記憶的注意門控實際包括兩套加工機制, 一是對目標刺激注意覺察的門控激活, 二是對無關(guān)干擾刺激的抑制反彈。這兩套機制在注意加工上分別對應(yīng)目標信息的門控開啟及對無關(guān)信息的主動抑制。當(dāng)目標刺激出現(xiàn)時, 注意門控主動打開, 目標刺激經(jīng)注意選擇獲得短暫的強化促進(即所謂“Boost”),由此進入中樞通道并在工作記憶中得到記憶鞏固。而當(dāng)目標刺激結(jié)束呈現(xiàn)后, 干擾刺激出現(xiàn), 此時注意門控系統(tǒng)的抑制機制啟動, 對干擾刺激產(chǎn)生抑制反彈(即所謂“Bounce”), 以便將干擾刺激阻擋在中樞通道之外。實際運行中, 注意門控的這兩套加工機制, 無論是對目標刺激的強化促進還是對干擾刺激的抑制反饋, 都存有加工上的時間延遲。在誘發(fā)注意瞬脫的RSVP任務(wù)中, 由于加工時間延遲的存在, 注意門控對T1的強化促進實際會將T1后的干擾刺激連同 T1一起放進工作記憶通道; 而當(dāng)中樞系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)這一錯誤后會立即啟動對干擾刺激的抑制反彈機制。但這一抑制反彈機制實際會干擾到對T2的門控激活, 將 T2阻擋在中樞通道之外, 使得T2無法及時得到工作記憶的鞏固加工, 而這就為注意瞬脫的產(chǎn)生提供了客觀基礎(chǔ)。因此在激活反彈理論看來, 前人在標準注意瞬脫 ERP實驗中觀察到的次階段P3波幅抑制效應(yīng)雖然反映的是T2中樞加工遭遇的工作記憶鞏固困難, 但是造成這一困難的根源并非中樞系統(tǒng)的資源瓶頸, 而是時間注意下中樞注意門控激活與抑制加工上的時間延遲(Olivers& Meeter, 2008)。

如果將主觀上個體的資源過度投入、客觀上注意門控的激活反彈機制, 以及有意情緒注意的認知特性綜合考慮進來, 那么同樣可以解釋情緒性注意瞬脫的形成。首先, 情緒刺激(尤其負性刺激)相對中性刺激, 它具有的資源競爭優(yōu)勢會產(chǎn)生情緒注意以誘發(fā)情緒負性偏向(emotional negativity bias)。巧合的是, 這種情緒負性偏向在中樞加工中同樣表現(xiàn)為晚期出現(xiàn)的 P3效應(yīng), 即負性刺激較中性和正性刺激誘發(fā)更大的 P3波幅。但該效應(yīng)僅與情緒刺激誘發(fā)中樞情緒評估有關(guān), 機制有別于標準注意瞬脫下代表中樞工作記憶鞏固的 P3效應(yīng)(Ito, Larsen,Smith, & Cacioppo, 1998; Liu, Huang, McGinnis-Deweese, Keil, & Ding, 2012; 黃宇霞, 羅躍嘉,2009)。此外情緒刺激在注意選擇中帶有明顯注意定勢, 在涉及目標轉(zhuǎn)換時會呈現(xiàn)注意解脫困難的特性(Fox, Russo, & Dutton, 2002; 黃宇霞, 羅躍嘉,2009), 而且情緒刺激中樞評估所誘發(fā)的情緒狀態(tài)也會影響注意選擇(Todd, Cunningham, Anderson, &Thompson, 2012)。據(jù)此可以推測, 在誘發(fā)注意瞬脫的RSVP任務(wù)下, 由于T1與 T2的SOA較短, 當(dāng)T1換成負性刺激時, 相較于中性T1, 負性T1本身誘發(fā)的情緒注意和情緒狀態(tài)實際會干擾T2的注意識別。其次, 依照過度投入理論, 當(dāng)T1變成情緒刺激, 相較于中性 T1(代表標準注意瞬脫), 如果中樞資源不存在瓶頸, 那么負性 T1誘發(fā)的有意情緒注意必定會強化注意資源的過度投入。此時T1和T2雖會獲得更多的注意資源, 但也會讓T1和T2間的干擾刺激獲得更多注意資源從而進入中樞工作記憶,進一步干擾T2的中樞加工(Olivers & Nieuwenhuis,2005, 2006)。最后, 根據(jù)激活反彈理論, 由于加工延遲的存在, 當(dāng)情緒 T1經(jīng)注意門控進入中樞工作記憶時, 其后的干擾刺激也會隨著注意門控開啟一起進入工作記憶。與中性T1相比, 情緒性T1會增強注意門控的強化促進機制。此時注意門控須調(diào)用中樞工作記憶啟動更強的抑制反饋機制來排除因注意資源強化而被增強的干擾刺激; 同時注意門控還須克服情緒性T1帶來的注意解脫困難并開啟對T2的注意覺察。上述過程雖然會進一步阻礙T2進入中樞工作記憶通道并強化注意瞬脫, 但其本身卻要調(diào)用更多中樞資源進行情緒注意的控制(Olivers& Meeter, 2008)。綜合以上分析可以推測, 雖然次階段T2的工作記憶鞏固會更加困難, 但由情緒T1所誘發(fā)的情緒注意反而會使參與T2識別的中樞資源得到增強和擴張。反映在ERP加工過程上, 代表次階段T2中樞加工的P3波幅不會因T2工作記憶鞏固困難的加劇而被進一步抑制; 相反, 在情緒注意影響下, 它會因中樞資源投入的增加而被增強。

1.4 實驗設(shè)計與假設(shè)

綜上所述可知, 在注意瞬脫的形成機制上,Olivers等人的過度投入理論及激活反彈理論實質(zhì)是對經(jīng)典瓶頸理論的挑戰(zhàn)。但是受傳統(tǒng)行為手段的制約, 如何在注意瞬脫框架內(nèi)比較和鑒別二者一直是個難題。而研究探討情緒性注意瞬脫的產(chǎn)生機制則為二者的鑒別比較提供了一個非常適合的機會,且這一問題并未有研究涉及過。對此, 本研究擬采用 ERP技術(shù)研究探索情緒性注意瞬脫發(fā)生的認知過程, 解答情緒 T1是如何作用于注意系統(tǒng), 最終誘發(fā)情緒性注意瞬脫的。為達成這一目的, 本研究在借鑒前人行為范式的基礎(chǔ)上采用了 ERP技術(shù),力圖在認知神經(jīng)科學(xué)視角下提供有力證據(jù)。為穩(wěn)定誘發(fā)情緒性注意瞬脫, 本研究參考了 Stein等人(2009)行為研究中實驗1的任務(wù)設(shè)計(見圖1)。該任務(wù)設(shè)計中的 T1設(shè)為 3種水平, 分別負性面孔、中性面孔和 T1未呈現(xiàn), 分別代表負性情緒強化下注意瞬脫(即情緒性注意瞬脫)、中性情緒下標準注意瞬脫及非注意瞬脫三種注意機制。采用 ERP技術(shù)后, 該任務(wù)的 T1未呈現(xiàn)的非注意瞬脫條件還可作為與另兩種注意機制進行直接比較的基線條件, 從而能夠有效分離出情緒性注意瞬脫產(chǎn)生的加工過程, 據(jù)此討論其認知過程機制。

根據(jù)雙任務(wù)RSVP范式下T1與T2序列加工的兩階段性, 本研究從兩方面構(gòu)建假設(shè)。首先, 假設(shè)一針對首階段的情緒T1識別過程。與中性面孔T1代表的標準注意瞬脫以及T1未出現(xiàn)所代表的非注意瞬脫相比, 在規(guī)定任務(wù)下主動識別恐懼面孔 T1將自上而下地誘發(fā)有意情緒注意, 繼而使其中樞資源獲得顯著增強。反映在中樞加工上, 恐懼面孔T1中樞加工所誘發(fā)的 P3波幅理應(yīng)顯著強于另外兩種T1條件水平。假設(shè)二則圍繞次階段的T2識別加工展開。關(guān)于情緒性注意瞬脫的產(chǎn)生機制, 瓶頸理論和過度投入理論(及激活反彈理論)的主要分歧在于T2的工作記憶鞏固困難是由中樞資源瓶頸造成的,還是由中樞資源的過度投入造成(Dux & Marois,2009; 張明, 王凌云, 2009)。對此本研究假設(shè), 如果情緒性注意瞬脫是有限注意資源的分配困難造成的, 那么與中性T1相比, 隨著情緒性T1中樞資源得以強化, 中性 T2的中樞資源理應(yīng)會被削弱, 即二者的中樞資源分配應(yīng)出現(xiàn)一升一降的“蹺蹺板”效應(yīng)。但如果是過度投入造成的, 那么參與情緒性T1和中性T2加工的中樞資源都會隨著注意的過度投入而被一同強化和擴張。反映在神經(jīng)加工過程上,代表T1和T2中樞加工的兩階段P3成分, 其波幅變化則會顯示哪種理論是情緒性注意瞬脫形成的最終答案。

2 方法

2.1 被試

在校本科生 17人, 其中男生 8人, 平均年齡19.2周歲(SD = 0.72); 均為右利手, 身體健康且無精神病史, 視力或矯正視力正常。所有被試用校內(nèi)BBS招募, 自愿參加實驗, 且從未參加過任何心理學(xué)實驗; 實驗后給予適當(dāng)報酬。

2.2 實驗材料

實驗材料選取與Stein等(2009)研究類似。目標刺激 T1選自 NimStim情緒面孔庫(NimStim Face Stimulus Set; http://www.macbrain.org/resources.htm)中的20名演員面孔。其中中性和恐懼面孔各20張,分屬10名男性和10名女性演員。實驗所用情緒面孔只選取亞裔和歐裔面孔, 排除異族特征明顯的非裔面孔。目標刺激T2是從互聯(lián)網(wǎng)上獲取的開源的室內(nèi)廚房及室外別墅圖片, 兩類圖片各30張。干擾刺激則是將選用的T2刺激以繪圖軟件隨機打碎為16×16的馬賽克圖片。目標刺激T1、T2及干擾刺激均采用Photoshop軟件進行統(tǒng)一的大小和灰階處理,制成明暗度相同的8 cm×8 cm的黑白bmp格式圖片。

2.3 實驗流程

實驗RSVP任務(wù)采用E-prime 2.0軟件編程, 以75 Hz的刷新率呈現(xiàn)在17吋CRT純平顯示器上。實驗流程如圖1所示：屏幕中央先呈現(xiàn)300 ms注視點, 待其消失后繼時呈現(xiàn) 16個延遲(lags)的刺激流。目標刺激T1隨機出現(xiàn)在第5～7個延遲位置, T2則始終出現(xiàn)在T1出現(xiàn)后的第2個位置。參考前人研究并結(jié)合設(shè)備刷新率, 將不同刺激間 SOA設(shè)為120 ms (Raymond et al., 1992; Stein et al., 2009; 張明, 王凌云, 2009)。待刺激流呈現(xiàn)結(jié)束即出現(xiàn)2個問題, 要求被試根據(jù)剛呈現(xiàn)的T1和T2分別在標準鍵盤上進行按鍵回答。問題1回答T1是何刺激, 是負性面孔、中性面孔, 還是面孔未出現(xiàn), 對應(yīng)數(shù)字鍵1至3。問題2回答T2場景發(fā)生在室內(nèi)還是室外, 對應(yīng)數(shù)字鍵 1和 2。兩個問題共給予被試 6 s的充裕時間做出反應(yīng), 待被試完成按鍵判斷后間隔1500 ms, 隨即進入下一個試次。

實驗開始前被試被詳細告知任務(wù)流程, 并在主試指導(dǎo)下完成6個試次的練習(xí), 練習(xí)流程與正式實驗一致, 但不納入結(jié)果統(tǒng)計。待被試完全掌握實驗指導(dǎo)語后, 開始正式實驗。正式實驗包含3個水平(即T1為負性面孔、中性面孔或T1未出現(xiàn)), 每個實驗水平均包含80個試次, 共記240個試次。實驗中允許被試短暫休息。刺激流中所有刺激圖片大小一致, 均呈現(xiàn)在屏幕中央。被試距屏幕約 1 m, 正對屏幕中央, 水平和垂直視角均小于 5°。完成RSVP任務(wù)后, 被試做短暫休息, 接著完成對于情緒面孔效價及喚醒度的1～7級評定。待實驗結(jié)束后,給予被試報酬。

圖1 實驗流程示意圖

2.4 腦電分析方法

EEG采集和分析使用Brain Products公司的記錄和分析系統(tǒng), 按國際10-20系統(tǒng)擴展的64導(dǎo)電極帽記錄EEG。以左側(cè)乳突為參考電極, 另一電極置于右側(cè)乳突。雙眼外側(cè)安置電極記錄水平眼電(HEOG),左眼上下安置電極記錄垂直眼電(VEOG)。信號記錄濾波帶通0.01～100 Hz, 采樣頻率500 Hz, 頭皮和電極間阻抗小于5 k?。EEG離線分析采用Analyzer 2.0軟件, 以右側(cè)乳突電極為參考, 從各導(dǎo)聯(lián)信號中減去 1/2該電極所記錄的信號; 分析濾波帶通0.5～30 Hz。排除明顯帶有肌電、飄移的腦電事件后,參照被試眼動, 采用獨立成分分析(ICA)方法校正眼電干擾, 波幅大于±80 μV被視為偽跡自動剔除。最后依照條件水平設(shè)置和被試反應(yīng)(即能正確識別T1)對EEG進行分類疊加。去除帶有偽跡及錯誤反應(yīng)的腦電試次后, 各實驗水平下疊加次數(shù)均不少于40次。鑒于注意瞬脫存在T2呈現(xiàn)后的P3波幅抑制效應(yīng), 分析時程選為T1出現(xiàn)前后?100～1000 ms。

圖2為疊加后的ERP原始總波形圖。相對T1缺失的非注意瞬脫條件(基線), 中性面孔T1和恐懼面孔T1分別在其出現(xiàn)后的140～180 ms和180～230 ms于頭皮后部雙側(cè)及頭皮前部分別誘發(fā)了明顯的早期負波和正波, 并在之后的 320～480 ms于頭皮中后部持續(xù)誘發(fā)了更強的正成分。同時, 兩類情緒面孔也在T2出現(xiàn)的0～450 ms于頭皮中后部誘發(fā)了持續(xù)更強的晚期正成分。

圖2 不同條件水平誘發(fā)的ERP原始總平均圖

圖3 減去基線后兩類情緒面孔所誘發(fā)的ERP總平均圖

為排除因刺激流繼時呈現(xiàn)所誘發(fā)視覺穩(wěn)態(tài)負波(SSVP)的干擾, 同時也為了析取和比較標準注意瞬脫和情緒性注意瞬脫的加工過程機制, 數(shù)據(jù)分析將兩類情緒面孔條件與基線條件相減(賈磊等,2012; Luo, Feng, He, Wang, & Luo, 2010; Vogel et al.,1998)。具體做法是以每一被試下兩類情緒面孔條件與 T1消失的基線條件相減, 之后再進行分類疊加。相減后的結(jié)果見圖3。與基線條件(Y = 0)相比,兩類情緒面孔 T1在其出現(xiàn)后的 140～180 ms和180～230 ms分別于頭皮后部雙側(cè)和前部誘發(fā)了明顯的早期負波和正波; 根據(jù)潛伏期和波形正負可以判斷二者分別為情緒面孔加工誘發(fā)的 N170和 P2成分。此外, 兩類情緒面孔T1出現(xiàn)后的320～480 ms及530～620 ms出現(xiàn)了兩個顯著正成分。鑒于二者均分布于頭皮中后部中央位置, 且潛伏期均是刺激出現(xiàn)后約300 ms, 判斷二者是T1和T2分別誘發(fā)的P3成分。對此依據(jù)實驗假設(shè)并參考地形圖, 選擇中后部的四個電極點(Pz/P1/P2/CPz), 分別對T1和T2誘發(fā)的P3平均波幅分別進行(T1屬性：中性面孔/恐懼面孔/空屏基線)×電極點的重復(fù)測量方差檢驗。結(jié)果p值采用Greenhouse-Geisser法校正。

3 結(jié)果

3.1 行為結(jié)果

首先對 T1的情緒屬性進行檢驗。被試對兩類情緒面孔效價及喚醒度的評估結(jié)果如表1所示。配對t檢驗顯示, 兩組T1材料間效價[t(16) = 26.16, p <0.001, Actual power = 1.002配對 t檢驗統(tǒng)計檢驗力以 G*Power軟件工具包(http://www.gpower.hhu.de)結(jié)合SPSS 17.0計算獲得。和喚醒度[t(16) = ?18.50,p < 0.001, Actual power = 0.999]均存在顯著差異。

表1 不同情緒面孔T1的效價和喚醒度1～7級評定的結(jié)果(M ± SD)

接著對行為數(shù)據(jù)進行方差檢驗, 結(jié)果見表 2。對T1識別正確率的統(tǒng)計顯示, 不同T1條件水平間存在顯著差異, F(2,15) = 11.48, p = 0.001,=0.61。其中, 空屏基線條件下的T1識別正確率顯著高于負性面孔T1和中性面孔T1 (ps < 0.005), 但負性面孔T1與中性面孔T1條件間的差異不顯著。排除T1識別錯誤的試次, 對T2識別正確率進行統(tǒng)計檢驗。結(jié)果顯示, 三種條件間存在顯著差異, F(2,15)= 34.26, p < 0.001,= 0.81。此時兩種情緒面孔T1的T2識別率都顯著低于基線條件(ps < 0.001), 且二者間也存在顯著差異(p = 0.006)。

3.2 ERP結(jié)果

事先對兩種情緒面孔 T1所誘發(fā)的雙側(cè) N170(后部PO7和 PO8點)和前部P2成分(前部Fz點)的平均波幅進行統(tǒng)計比較, 發(fā)現(xiàn)盡管恐懼面孔 T1所誘發(fā)的N170和P2成分盡管均高于中性面孔T1,但二者間效應(yīng)均未達到顯著水平。因此忽略以上成分, 僅對研究假設(shè)所關(guān)注的 T1和 T2兩階段的 P3成分進行分析。

表2 不同條件下T1和T2的識別正確率(%) (n = 17)

3.2.1 首階段P3波幅(320～480 ms)

對于首階段T1誘發(fā)的P3, 方差分析顯示其情緒主效應(yīng)顯著(F(2,15) = 21.72, p < 0.001, ηp2= 0.74),但電極點的主效應(yīng)(F(3,14) = 0.92, p > 0.05)和二者交互作用(F(6,11) = 0.17, p > 0.05)均不顯著。簡單效應(yīng)顯示, 恐懼面孔條件誘發(fā)的首階段P3波幅(M =5.22 μV, SE = 0.86 μV)要顯著高于中性面孔條件(M =3.52 μV, SE = 0.92 μV), p = 0.002; 且二者同時也顯著高于基線條件, ps < 0.005。

3.2.2 次階段P3波幅(540～620 ms)

對于次階段的 P3成分, 方差分析顯示其平均波幅上情緒主效應(yīng)顯著(F(2,15) = 15.00, p < 0.001,ηp2= 0.67), 且電極點的主效應(yīng)顯著(F(3,14) = 3.78,p < 0.05, ηp2= 0.45), 但二者無顯著交互作用(F(6,11) =0.15, p > 0.05)。簡單效應(yīng)分析顯示, 恐懼面孔條件下(M = 2.49 μV, SE = 0.52 μV)的次階段 P3 波幅要顯著高于中性面孔條件(M = 1.25 μV, SE = 0.58 μV),p < 0.05; 且二者同時也顯著高于基線條件, ps < 0.05。同時, P3成分在P1點上的平均波幅(M = 1.42 μV,SE = 0.39 μV)要顯著強于 CPz 點(M = 1.00 μV, SE =0.43 μV)和 P2 點(M = 1.22 μV, SE = 0.42 μV), ps <0.05。

4 討論

4.1 情緒性注意瞬脫的形成：中樞資源瓶頸還是過度資源投入

本研究從瓶頸理論與過度投入理論的分歧出發(fā), 基于 ERP技術(shù)檢驗了情緒性注意瞬脫產(chǎn)生的過程機制。實驗的行為結(jié)果發(fā)現(xiàn), 采用恐懼面孔作為 T1時, T2的識別正確率最低, 不僅顯著低于代表標準注意瞬脫的中性 T1條件, 而且遠低于代表非注意瞬脫的無T1呈現(xiàn)的單任務(wù)基線條件。這一結(jié)果印證了早先 Mathewson等(2008)和 Stein等(2009)的行為發(fā)現(xiàn), 證明本實驗成功誘發(fā)了情緒性注意瞬脫。

另一方面, 作為對前人研究的推進, ERP結(jié)果最終揭示了情緒性注意瞬脫的產(chǎn)生機制。首先, 如實驗所預(yù)期的, ERP結(jié)果在 T1出現(xiàn)后的 320～480 ms及540～620 ms分別觀察到了代表首階段T1和次階段T2中樞加工的P3成分, 且兩階段P3波幅上確因T1情緒面孔的不同出現(xiàn)了效應(yīng)分離。在首階段T1加工中, 恐懼面孔T1所誘發(fā)的P3波幅顯著高于中性面孔T1所誘發(fā)的P3波幅。這印證了實驗假設(shè)一的構(gòu)想, 證明RSVP任務(wù)下負性恐懼面孔作為 T1, 它具有的注意競爭優(yōu)勢使得其獲得了更多中樞資源。其次, 關(guān)于恐懼面孔 T1如何誘發(fā)情緒性注意瞬脫, 究竟是源自瓶頸理論所假設(shè)的中樞資源瓶頸, 還是過度投入理論所假設(shè)的中樞資源過度投入, ERP結(jié)果給出了最終證據(jù)。根據(jù)實驗假設(shè)二, 如果 T2的中樞加工困難是因中樞資源瓶頸造成的, 那么代表T1和T2的中樞資源分配的兩階段P3波幅應(yīng)該會出現(xiàn)資源分配的“蹺蹺板”效應(yīng)——與中性面孔T1相比, 由于恐懼面孔T1獲得的認知資源得到增強, 參與中性 T2加工的中樞資源會被削弱, 所以次階段T2誘發(fā)的P3波幅應(yīng)顯著下降。反之, 如果這一過程是因資源過度投入造成的, 那么參與情緒性T1和中性T2(甚至干擾刺激)的中樞認知資源將被一同增加和擴張, 兩階段的 P3波幅將會同時上升。而本研究的實際結(jié)果是兩階段的P3波幅一同提升。這顯然支持過度投入理論, 而非瓶頸理論。

實際上, 恐懼面孔T1與中性面孔T1的條件比較只是將情緒性注意瞬脫與標準注意瞬脫相比, 證明情緒性注意瞬脫是由情緒T1誘發(fā)的資源過度投入形成。而若將T1未出現(xiàn)的基線條件考慮進來, 則本研究結(jié)論同樣適用于非注意瞬脫條件。在 ERP分析中, 雖然基線條件僅作為分析參照, 用以排除RSVP刺激流繼時呈現(xiàn)所誘發(fā)穩(wěn)態(tài)負波的干擾, 但參照原始波形圖可知, 基線條件下的 T2識別正確率最高, 且該條件下相同時間窗口內(nèi)的 P3波幅也最低。若依照瓶頸理論, 基線條件下T1未出現(xiàn), 因此不存在T1與T2競爭所產(chǎn)生的中樞資源瓶頸, 此時代表T2中樞加工的P3波幅理應(yīng)最大, 且高于恐懼T1條件和中性T1條件。而實際結(jié)果顯然與瓶頸理論的假設(shè)完全相反, 反而支持過度投入理論中樞資源擴張的觀點。這一結(jié)果也從側(cè)面證明了本研究結(jié)論的可靠。

4.2 注意的情緒負性偏向與中樞資源過度投入

至于情緒 T1如何導(dǎo)致中樞資源過度投入, 據(jù)前文分析可知, 原因應(yīng)該源自恐懼面孔帶來的情緒負性偏向?qū)χ袠屑庸さ恼{(diào)制作用。有關(guān)情緒識別的早期研究發(fā)現(xiàn), 負性刺激相對中性和正性條件, 其注意加工會導(dǎo)致情緒負性偏向的發(fā)生。神經(jīng)加工過程上, 這種情緒負性偏向在中樞加工階段也表現(xiàn)為晚期誘發(fā)的 P3效應(yīng), 即負性刺激較中性和正性刺激誘發(fā)更大的 P3波幅; 并且這一效應(yīng)尤其在注意資源相對緊缺時更為明顯(黃宇霞, 羅躍嘉, 2009)。由于P3多出現(xiàn)在300 ms之后, 屬晚期正成分(或正電位), 因此部分研究中又將其命名為LPP或者LPC(late positive potential/component; Ito et al., 1998;黃宇霞, 羅躍嘉, 2009)。fMRI研究發(fā)現(xiàn), 情緒性P3效應(yīng)的形成與情緒系統(tǒng)的神經(jīng)構(gòu)成, 如杏仁核(amygdala)、眶額皮層(orbitofrontal cortex, OFC)、腦島(insula)及扣帶回(cingulate gyrus)存在緊密聯(lián)系; 此外負責(zé)視覺刺激識別的枕葉視皮層和顳葉皮層也會參與到了P3效應(yīng)的形成(Liu et al., 2012)?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn), 以上研究認為情緒性的 P3效應(yīng)主要反映了個體對情緒刺激的中樞評估過程。

回到研究關(guān)注的情緒性注意瞬脫形成機制上。在誘發(fā)情緒性注意瞬脫的RSVP任務(wù)中, 誘發(fā)情緒評估加工的是首階段出現(xiàn)的情緒性 T1, 后出現(xiàn)的中性 T2本身不會誘發(fā)情緒評估加工, 但實際顯示情緒性注意瞬脫產(chǎn)生出現(xiàn)的卻是次階段的T2知覺加工。對此, 近期Schwabe等(2011)采用fMRI技術(shù)探討了情緒T1誘發(fā)的情緒評估是如何影響T2中樞加工以形成情緒性注意瞬脫的。他們發(fā)現(xiàn), 相較于標準注意瞬脫, 出現(xiàn)在次階段 T2注意識別上的情緒性注意瞬脫實際激活了更多與情緒相關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。在該研究中, 情緒性注意瞬脫的形成與眶額皮層、腦島及前扣帶回(anterior cingulate cortex,ACC)存在緊密聯(lián)系。而上述腦區(qū)與反映情緒注意偏向的P3/LPP的源定位是一致的。與之相對的是,通常被視為視覺工作記憶中樞的后頂葉皮層區(qū)域,如頂下小葉(inferior parietal lobule, IPL)與頂內(nèi)溝(Intraparietal sulcus), 卻均未顯著激活。而后頂葉皮層與外側(cè)前額皮層構(gòu)成的神經(jīng)通路(簡稱“額頂通路”)通常被認為是目標導(dǎo)向注意的神經(jīng)基礎(chǔ), 也是標準注意瞬脫形成的關(guān)鍵所在(Martens & Wyble,2010)。這說明情緒性注意瞬脫下, 情緒加工相較于工作記憶鞏固, 依舊在 T2的中樞加工中占優(yōu)勢地位。因此, 結(jié)合本研究的 P3效應(yīng)與Schwabe等人(2011)fMRI實驗中血氧信號所代表的神經(jīng)活動強度可以斷定, 情緒 T1識別帶來的情緒負性偏向?qū)嶋H使注意瞬脫下的注意選擇與轉(zhuǎn)換機制發(fā)生了情緒偏轉(zhuǎn), 不僅調(diào)動了更多的情緒腦區(qū)參與到了刺激流的加工, 而且其誘發(fā)的情緒加工貫穿了情緒 T1至中性T2的整個加工過程。這一情緒機制帶來了更多的中樞資源投入, 既提高了對 T1自身的中樞資源投入, 也提高了 T2的中樞資源投入, 這是導(dǎo)致次階段T2識別的P3波幅不降反升的根本原因。

4.3 情緒偏向注意與情緒性注意瞬脫的形成

至于負性T1如何具體影響中性T2的識別以誘發(fā)情緒性注意瞬脫產(chǎn)生, 依照前文有關(guān)情緒注意偏向、過度投入理論及激活反彈理論的分析, 其內(nèi)在機制應(yīng)該是情緒負性偏向具有的注意定勢(注意解脫困難)以及持續(xù)情緒評估誘導(dǎo)出的情緒狀態(tài), 干擾了注意門控對干擾刺激的抑制反饋和對目標 T2的強化促進機制。

根據(jù)誘發(fā)性質(zhì)的不同, 情緒注意有目標驅(qū)動和刺激驅(qū)動兩種類型, 且二者都帶有注意偏向的特性。這一特性通常被視作情緒性刺激在注意加工中所具有的資源競爭優(yōu)勢。因此在一些研究中, 情緒注意又被稱為情緒偏向注意(Affect-biased attention)。在注意瞬脫的諸多變型中, 情緒性注意瞬脫反映的是目標驅(qū)動的情緒注意調(diào)制并強化注意瞬脫的過程(Mathewson et al., 2008)。從有機體生存進化的角度看, 目標驅(qū)動的情緒注意可以視作是一種經(jīng)驗化的情緒控制, 體現(xiàn)了有機體通過注意選擇來預(yù)測并控制情緒結(jié)果和情緒反應(yīng)以適應(yīng)環(huán)境變化的主動控制過程。但在行為效果上, 這種情緒注意卻是一把雙刃劍——正性注意選擇模式下它會加快對情緒目標的注意定向, 但負性注意模式下則會導(dǎo)致對情緒干擾的抑制和解脫困難(Fox et al., 2002; Todd et al., 2012)。在情緒注意的形成過程中, 杏仁核作為情緒中樞, 它可以通過其廣泛的神經(jīng)投射通路調(diào)制視皮層的活躍程度來影響視覺注意選擇, 且這一過程與“額頂通道”調(diào)制視皮層的機制非常相似。因此在情緒輸入條件下, 杏核仁至視皮層的情緒注意通路可以替代“額頂通道”而直接調(diào)制視覺注意。而這正是情緒性注意瞬脫有別于標準注意瞬脫的獨特之處, 也是負責(zé)視覺工作記憶加工的后部頂葉皮層沒有直接參與情緒性注意瞬脫形成的關(guān)鍵所在(Schwabe et al., 2011; Todd et al., 2012)。而同屬情緒中樞的眶額皮層, 它與丘腦的神經(jīng)聯(lián)系使得其在意識性的注意轉(zhuǎn)移與注意解脫中具有重要作用(Todd et al., 2012; Vuilleumier, 2005)。依照激活反彈理論, 在情緒性注意瞬脫形成過程中, 個體在完成負性T1的識別加工后必須完成目標的注意轉(zhuǎn)換,將注意從負性 T1的定勢中解脫出來, 進而完成對干擾刺激的抑制并重新打開對T2的注意門控。但要達成這種注意解脫與轉(zhuǎn)移, 必然涉及意識努力和中樞情緒控制的參與。這也就是Schwabe等人(2011)的fMRI實驗中負責(zé)意識努力的腦島與負責(zé)情緒注意控制的扣帶回及眶額皮層, 它們的激活信號為何會與注意瞬脫效應(yīng)強化(T2正確率的下降)情況存在正相關(guān)的原因。

至于情緒狀態(tài), Olivers和Nieuwenhuis (2005,2006)的積極情緒研究已經(jīng)證實, 它可以通過影響對注意資源的投入情況來調(diào)制注意瞬脫, 原因在于情緒狀態(tài)可以調(diào)制中樞系統(tǒng)對目標和干擾刺激的注意控制, 進而影響注意瞬脫下的注意選擇和注意轉(zhuǎn)換過程。通常積極情緒狀態(tài)可以誘導(dǎo)出注意分散狀態(tài), 在快速呈現(xiàn)的刺激流中, 它可以緩解中樞系統(tǒng)對目標注意定勢的過度控制, 便于注意門控排除干擾刺激并順利完成目標由 T1向 T2的轉(zhuǎn)變(Olivers et al., 2007)。但本實驗條件下, 恐懼面孔T1誘發(fā)的情緒狀態(tài)剛好起了反作用, 不但未能緩解中樞系統(tǒng)對目標的過度注意定勢, 其導(dǎo)致的恐懼情緒狀態(tài)反倒加重了中樞系統(tǒng)的控制負擔(dān)并阻礙了注意定勢的解除。需要強調(diào)的是, 情緒狀態(tài)對注意瞬脫的影響極可能取決于情緒刺激本身的社會性質(zhì)而非情緒效價, 負性刺激誘發(fā)的情緒狀態(tài)并不一定只會強化注意瞬脫。例如近期有研究指出, 若將恐懼或惡心的面孔刺激放在RSVP刺激流前作為情緒狀態(tài)的誘發(fā)刺激, 則惡心面孔誘導(dǎo)出的情緒狀態(tài)會相對性地削弱和對抗注意瞬脫, 而恐懼面孔誘導(dǎo)出的情緒狀態(tài)則會進一步強化注意瞬脫。原因在于, 雖然誘導(dǎo)情緒狀態(tài)的兩類面孔都是負性的, 但惡心情緒便于注意解脫, 而恐懼情緒則會強化注意投入并誘發(fā)情緒偏向注意, 使注意解脫更加困難(Vermeulen, Godefroid, & Mermillod, 2009)。

5 結(jié)論

綜上所述, 情緒性注意瞬脫產(chǎn)生自情緒輸入導(dǎo)致的中樞資源過度投入, 而非情緒目標與中性目標加工競爭導(dǎo)致的中樞資源瓶頸。其形成機制體現(xiàn)了時間注意下情緒負性偏向?qū)χ袠匈Y源的顯著擴張,反映出情緒對注意瞬脫這一注意功能缺陷的認知偏轉(zhuǎn)。這種因情緒輸入導(dǎo)致的中樞資源擴張現(xiàn)象無法用有限資源分配來解釋, 因此從瓶頸理論向過度投入理論發(fā)展變化其實是一個質(zhì)的飛躍。這一發(fā)展變化既考慮了情緒與注意間相互協(xié)作與相互影響,同時也更符合注意加工靈活性、策略性的特點。

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