胡路明 呂 創(chuàng) 張學(xué)民,2 魏柳青

(1北京師范大學(xué)心理學(xué)部,應(yīng)用實(shí)驗(yàn)心理北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,心理學(xué)國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心(北京師范大學(xué));2北京師范大學(xué)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)與學(xué)習(xí)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100875)

1 前言

在日常生活中,人們常需要對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體保持持續(xù)注意和追蹤。為了探討這一同時(shí)對(duì)多個(gè)運(yùn)動(dòng)物體追蹤的視覺(jué)能力,Pylyshyn和 Storm (1988)提出了多目標(biāo)追蹤(Multiple Object Tracking,MOT)任務(wù)范式,將視覺(jué)信息加工問(wèn)題從靜態(tài)視覺(jué)領(lǐng)域拓展到復(fù)雜的動(dòng)態(tài)情境中,可以更好地研究具有生態(tài)效度的動(dòng)態(tài)復(fù)雜視覺(jué)信息加工的認(rèn)知過(guò)程與神經(jīng)機(jī)制。

多目標(biāo)追蹤任務(wù)主要有兩種類型。一種是早期Pylyshyn和Storm (1988)提出的典型多目標(biāo)追蹤范式,即觀察者追蹤的是一組視覺(jué)上完全相同的運(yùn)動(dòng)物體,運(yùn)動(dòng)對(duì)象不具有特征信息,觀察者只加工空間位置信息。另一種是多身份追蹤(Multiple Identity Tracking,MIT)任務(wù)范式(Horowitz et al.,2007;Oksama & Hy?n?,2008)。該范式中運(yùn)動(dòng)物體均帶有一定的身份特征,觀察者需要實(shí)時(shí)綁定和更新身份?位置信息。簡(jiǎn)言之,MOT任務(wù)偏向于關(guān)注直接的位置追蹤,而 MIT則更偏向于關(guān)注帶身份識(shí)別的位置追蹤(Oksama & Hy?n?,2016; 魏柳青,張學(xué)民,劉冰,魯學(xué)明,李迎娣,2010)。

到目前為止,大量研究已對(duì)上述兩種類型的追蹤任務(wù)機(jī)制進(jìn)行了探討,并以身份?位置綁定機(jī)制來(lái)解釋多身份追蹤的現(xiàn)象(Cohen,Pinto,Howe,&Horowitz,2011; Howe & Ferguson,2015; Lyu,Hu,Wei,Zhang,& Talhelm,2015; Oksama & Hy?n?,2008,2016; Pinto,Scholte,& Lamme,2012; Ren,Chen,Liu,& Fu,2009)。其中,Oksama 和 Hy?n? (2008)提出的多身份追蹤模型(Model of Multiple Identity Tracking,MOMIT)是當(dāng)前較為完整的理論模型,該模型將多身份追蹤內(nèi)部的加工劃分為5個(gè)功能模塊,分別是“What”信息早期處理模塊(加工注意焦點(diǎn)處的目標(biāo)身份信息,與長(zhǎng)時(shí)記憶關(guān)聯(lián))、“Where”信息早期處理模塊(由邊緣視覺(jué)整合全部運(yùn)動(dòng)對(duì)象的平行方位信息)、方位的暫時(shí)記憶緩沖器模塊(將被追蹤的目標(biāo)實(shí)時(shí)刷新的方位信息存儲(chǔ)到視覺(jué)短期記憶中)、注意切換的控制系統(tǒng)模塊(注意焦點(diǎn)在目標(biāo)之間來(lái)回轉(zhuǎn)換)、處理“What”和“Where”綁定信息的情景緩沖器模塊(用以保持“What”和“Where”信息的綁定,為容量有限的存儲(chǔ)機(jī)制) (Oksama &Hy?n?,2008; 魏柳青等,2010)。MOMIT 模型是序列加工模型,一次僅能刷新一次身份?位置的綁定(What-Where Binding)信息。

然而,MOMIT模型存在著兩個(gè)尚未闡述清楚的關(guān)鍵問(wèn)題。第一,位置加工和身份加工兩個(gè)系統(tǒng)是否共享同一注意資源。換言之,這兩個(gè)加工系統(tǒng)是并行獨(dú)立還是并行耦合(Coupling)并不清楚。第二,身份?位置綁定的機(jī)制假設(shè)目前仍缺乏直接性證據(jù)的支持。實(shí)質(zhì)上,前一問(wèn)題是后一問(wèn)題的基礎(chǔ)。因?yàn)樯矸?位置綁定建立在位置和身份加工系統(tǒng)之上,當(dāng)位置加工系統(tǒng)或身份加工系統(tǒng)受到損害或者發(fā)生混淆等錯(cuò)誤時(shí),身份?位置綁定將受到干擾甚至被完全破壞,從而影響追蹤成績(jī)。而導(dǎo)致位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤的原因又在于兩大加工系統(tǒng)在注意資源分配上的競(jìng)爭(zhēng)。下文將對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)探討。

1.1 位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)的注意機(jī)制

在典型 MOT中,位置追蹤更多被認(rèn)為是平行加工的,追蹤表現(xiàn)主要依賴于位置信息刷新,不依賴于表面特征屬性(Cavanagh & Alvarez,2005;Pylyshyn,2001,2004; Yantis,1992)。然而,在MIT中,身份追蹤更多被認(rèn)為是序列加工的,時(shí)空信息和身份特征信息同時(shí)影響了追蹤表現(xiàn)(Oksama &Hy?n?,2008,2016; Wang,Zhang,Li,& Lyu,2016;魏柳青等,2010)。如Pinto等(2012)通過(guò)一項(xiàng)fMRI研究發(fā)現(xiàn)多身份追蹤中觀察者需要首先注視到運(yùn)動(dòng)物體準(zhǔn)確的空間位置。然后,再調(diào)用注意去識(shí)別該位置上的身份信息。Oksama和 Hy?n? (2016)對(duì)MOT和MIT進(jìn)行眼動(dòng)分析,結(jié)果表明目標(biāo)追蹤為平行加工,多采用質(zhì)心注視策略來(lái)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行追蹤,眼動(dòng)少; 而身份追蹤為序列加工,多采用注意切換的注視策略來(lái)更新身份?位置綁定信息,眼動(dòng)頻繁。這些研究結(jié)論與Senders和Moray發(fā)展出的工程模型(Engineering Model,EM)假說(shuō)相一致,在MIT中觀察者為了正確對(duì)實(shí)時(shí)刷新的時(shí)空信息進(jìn)行采樣,會(huì)周期性地增加注意訪問(wèn)(位置加工)和注意駐留(身份加工)來(lái)提高采樣頻率和分辨率,以保證信息不失真(Moray,1984; Senders,Carbonell,&Ward,1968)。但這些研究都集中在探討位置追蹤和身份識(shí)別是單一加工系統(tǒng)還是獨(dú)立雙加工系統(tǒng)的問(wèn)題上,較少關(guān)注位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)在注意機(jī)制上的差異。

Pylyshyn (2004)和 Horowitz 等(2007)先后通過(guò)比較雙任務(wù)和單任務(wù)之間的成績(jī)差異發(fā)現(xiàn),觀察者在僅報(bào)告目標(biāo)位置和在要求追蹤身份的同時(shí)報(bào)告目標(biāo)位置這兩種情況下的追蹤成績(jī)相等。Del Gatto,Brunetti和 Delogu (2016)在一項(xiàng)關(guān)于身份?位置綁定的空間任務(wù)研究中也發(fā)現(xiàn)目標(biāo)的身份信息并不會(huì)影響對(duì)位置信息的加工。以上研究都間接支持位置和身份加工并行獨(dú)立占用注意資源。然而,Pylyshyn (2004)的研究中身份信息僅出現(xiàn)在線索標(biāo)記階段,而在追蹤階段并不可見(jiàn)。也即,身份信息在追蹤階段并未被有效綁定和利用。Horowitz等(2007)雖在追蹤階段允許身份可見(jiàn),但該實(shí)驗(yàn)中雙任務(wù)和單任務(wù)之間的差異是來(lái)自不同組的被試,可能存在組間誤差。該實(shí)驗(yàn)也沒(méi)能有效控制兩個(gè)任務(wù)間的難度差異,導(dǎo)致任務(wù)差異不明顯。此外,Del Gatto等(2016)的研究關(guān)注靜態(tài)綁定問(wèn)題,而非動(dòng)態(tài)綁定過(guò)程,故其結(jié)論也并不適用于多身份追蹤任務(wù)。

此外,Ren等(2009)在基于人類面孔的多身份追蹤研究中卻發(fā)現(xiàn),目標(biāo)追蹤和身份識(shí)別可能共享同一種注意資源,并且觀察者能夠在一定程度上根據(jù)任務(wù)需求來(lái)操縱和分配注意資源,即注意資源可以有意識(shí)地在最大化身份編碼或最大化位置編碼之間調(diào)配。Cohen等(2011)的研究也支持目標(biāo)追蹤和身份識(shí)別共享同一注意資源,投入過(guò)多的注意資源進(jìn)行身份識(shí)別會(huì)同時(shí)損害位置追蹤表現(xiàn),但觀察者會(huì)有意識(shí)地在兩種任務(wù)間進(jìn)行權(quán)衡。這些結(jié)果與認(rèn)知資源分配理論相一致(Kahneman,1973)。然而,Ren等(2009)的研究更多關(guān)注多面孔追蹤中身份加工是自發(fā)進(jìn)行還是強(qiáng)制進(jìn)行,以及有意注意能否調(diào)節(jié)身份?位置綁定的輸出結(jié)果。Cohen等(2011)的研究則偏重于考察位置和身份在注意資源上的權(quán)衡問(wèn)題,將位置和身份完全獨(dú)立區(qū)分考慮,并未涉及身份?位置綁定機(jī)制。

因此,以往研究一方面未直接關(guān)注位置和身份信息加工系統(tǒng)是否共享同一注意資源的問(wèn)題。另一方面,對(duì)于位置和身份加工系統(tǒng)是共享同一注意資源還是獨(dú)立占用注意資源的問(wèn)題也存在爭(zhēng)議。因此,對(duì)于在MOMIT模型中位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)是否共享同一注意資源這一問(wèn)題仍尚待進(jìn)一步的詳細(xì)論證。

1.2 身份?位置綁定機(jī)制

現(xiàn)實(shí)世界中,觀察者如果要準(zhǔn)確報(bào)告出特定身份的位置或特定位置的身份,就需要對(duì)目標(biāo)的位置和身份信息分別進(jìn)行有效加工,并且還需要在追蹤過(guò)程中對(duì)兩者進(jìn)行實(shí)時(shí)綁定。對(duì)此,MOMIT提出了身份?位置綁定的假設(shè)機(jī)制,并認(rèn)為在追蹤過(guò)程中一次刷新一個(gè)身份?位置綁定信息。但身份?位置綁定具體是如何影響多身份追蹤表現(xiàn)的卻并不清楚。

綁定問(wèn)題(Binding problem)實(shí)質(zhì)是指特定的身份特征被綁定到特定的空間位置上。Treisman(1999)將綁定問(wèn)題分離為三個(gè)階段的加工問(wèn)題,解析階段(Parsing)、編碼階段(Encoding)、結(jié)構(gòu)描述階段(Structural Description),并且注意在整個(gè)過(guò)程中持續(xù)發(fā)揮作用。綁定的任一階段發(fā)生損害,都會(huì)直接對(duì)識(shí)別成績(jī)產(chǎn)生影響,且這一綁定還極易受到干擾。由此推測(cè),假若位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)在形成身份?位置綁定時(shí)受到干擾,多身份追蹤成績(jī)也必將受到影響。

Alvarez和Thompson (2009)采用特征切換探測(cè)任務(wù),通過(guò)變化身份特征信息的空間位置來(lái)探討工作記憶存儲(chǔ)特征?位置綁定信息的能力。結(jié)果表示,位置提示任務(wù)和特征提示任務(wù)的記憶表現(xiàn)相等,但均高于特征切換探測(cè)任務(wù)。這表明特征切換任務(wù)下工作記憶中的顏色?位置綁定的數(shù)量被低估。原因在于特征切換錯(cuò)誤主要映射了工作記憶在維持目標(biāo)綁定關(guān)系階段的錯(cuò)誤,即在面對(duì)新的知覺(jué)輸入時(shí)自動(dòng)重新寫(xiě)入和重新綁定了新的身份?位置關(guān)系。該研究中的身份切換探測(cè)任務(wù)比較簡(jiǎn)單,如運(yùn)動(dòng)方式并不隨機(jī)(圓周運(yùn)動(dòng)),運(yùn)動(dòng)對(duì)象數(shù)量少(4個(gè)),身份特征簡(jiǎn)單(顏色特征),要求的反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)低,僅需察覺(jué)反應(yīng)。而Merkel等(2014,2015)的研究發(fā)現(xiàn)在反應(yīng)階段參與者會(huì)利用整體空間構(gòu)型策略來(lái)進(jìn)行目標(biāo)選擇。因此,Alvarez和Thompson (2009)的研究不能排除知覺(jué)因素的干擾,也不能直接探討真實(shí)場(chǎng)景中物體隨機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的身份?位置綁定關(guān)系。Ren等(2009)在多面孔追蹤任務(wù)中也發(fā)現(xiàn),在追蹤過(guò)程中切換面孔身份會(huì)損害追蹤績(jī)效,損害原因在于注意資源的分配上。然而,這一任務(wù)中面孔身份信息過(guò)于復(fù)雜,損害原因可能也會(huì)受到面孔信息復(fù)雜程度的干擾。此外,Makovski和Jiang (2009)的一項(xiàng)研究還發(fā)現(xiàn),當(dāng)目標(biāo)顏色固定不變時(shí),獨(dú)特顏色目標(biāo)能夠有效促進(jìn)位置追蹤,而當(dāng)目標(biāo)每秒變化1～4次顏色時(shí)(即身份?位置綁定無(wú)法形成),獨(dú)特顏色的區(qū)分效應(yīng)消失,位置追蹤表現(xiàn)變差。原因在于身份刷新過(guò)快,導(dǎo)致新的身份無(wú)法被及時(shí)鞏固到工作記憶中。但首先,這一實(shí)驗(yàn)旨在分析空間分辨率和工作記憶對(duì)獨(dú)特身份促進(jìn)作用的解釋效力,并非關(guān)注身份?位置的綁定關(guān)系。其次,這一研究中目標(biāo)的顏色變化還額外增加了工作記憶負(fù)荷。最后,實(shí)驗(yàn)中的身份變化是全局變化,沒(méi)有對(duì)目標(biāo)群、非目標(biāo)群以及兩個(gè)對(duì)象群之間的變化作進(jìn)一步區(qū)分。

Howe和 Ferguson (2015)使用改編的同步?序列(Simultaneous-sequential Paradigm)多目標(biāo)追蹤范式還從另一角度闡述了身份?位置綁定問(wèn)題,該研究顯示同步條件(每次運(yùn)動(dòng)時(shí),所有目標(biāo)和非目標(biāo)同時(shí)運(yùn)動(dòng)或同時(shí)暫停)下的追蹤表現(xiàn)和序列條件(每次運(yùn)動(dòng)時(shí),僅一半目標(biāo)和非目標(biāo)同時(shí)運(yùn)動(dòng),另一半目標(biāo)和非目標(biāo)同時(shí)靜止)下的追蹤表現(xiàn)之間不存在顯著差異,并且這一結(jié)果在不同追蹤負(fù)荷和可見(jiàn)程度上都具有一致性。這表明,運(yùn)動(dòng)形式(運(yùn)動(dòng)或停止)并不影響身份?位置的綁定,身份綁定具有一定的時(shí)程性和穩(wěn)定性,身份?位置綁定更容易在發(fā)生身份交換的情況下受到干擾,但這一結(jié)論屬于間接性證據(jù),未能直接探討身份?位置綁定問(wèn)題。相反,Lyu等(2015)的fMRI研究直接采用身份?位置交換的范式探討了與身份?位置綁定相關(guān)的注意腦區(qū),結(jié)果表明在目標(biāo)間身份交換條件下,激活了更多的額葉眼動(dòng)區(qū)(Frontal Eye Fields,FEF)和頂內(nèi)溝(Intraparietal Sulcus,IPS)區(qū)域,代表著目標(biāo)導(dǎo)向的背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)。而非目標(biāo)間身份交換則主要激活了眶部額下回[Inferior Frontal Gyrus (pars orbitalis),IFG-Orb],更多涉及到對(duì)非目標(biāo)的自動(dòng)注意抑制和控制。但該研究主要側(cè)重于探討由身份交換引起的注意變化的激活腦區(qū),更多是將身份交換作為一種現(xiàn)象來(lái)考察,未對(duì)身份?位置綁定機(jī)制深入探討。而本研究則更著重于探討身份?位置綁定受干擾后對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的影響,僅將身份交換任務(wù)作為一種范式來(lái)使用。除此之外,Lyu等(2015)的研究采用部分報(bào)告法對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程反應(yīng)進(jìn)行控制,但從行為實(shí)驗(yàn)的角度出發(fā),全部報(bào)告法對(duì)于認(rèn)知機(jī)制的研究應(yīng)更為全面。最后,該研究中所探討的實(shí)驗(yàn)條件范圍不夠全面,也僅限于內(nèi)部身份集的交換,未涉及到目標(biāo)與非目標(biāo)間身份交換的情形。綜上,本研究在前人工作的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)條件和實(shí)驗(yàn)控制進(jìn)行延展和改進(jìn),在多種不同的身份交換條件下更系統(tǒng)和精細(xì)化地考察了身份?位置綁定的認(rèn)知機(jī)制,并在不同報(bào)告方法下予以考察。

鑒于以往研究對(duì)身份?位置綁定機(jī)制作用的探討仍不夠直接和充分,為加深對(duì)該機(jī)制的進(jìn)一步理解,當(dāng)前研究將采用更為生態(tài)化的形式來(lái)探討身份?位置綁定在多身份追蹤中的作用。首先,基于MOMIT假設(shè),本研究擬采用身份交換的形式來(lái)操作定義身份?位置綁定的受干擾程度,具體細(xì)分為4種實(shí)驗(yàn)條件。首先,身份不交換條件下,所有運(yùn)動(dòng)對(duì)象的身份?位置綁定均不發(fā)生改變,即目標(biāo)群的身份?位置綁定不受干擾,工作記憶負(fù)荷維持不變,并以此為基線條件。其次,非目標(biāo)間身份交換條件,僅非目標(biāo)群的身份?位置綁定發(fā)生改變,目標(biāo)群的身份?位置綁定維持不變。也即,目標(biāo)群的身份?位置綁定也不受干擾,工作記憶負(fù)荷同樣維持不變,預(yù)期結(jié)果與基線條件成績(jī)一致。再次,目標(biāo)間身份交換條件,目標(biāo)群的身份?位置綁定發(fā)生改變。根據(jù) MOMIT理論,只需要在情景緩沖器中對(duì)身份?位置綁定進(jìn)行解綁和再綁定。這增加了新的綁定單元,造成一定的工作記憶負(fù)荷。最后,目標(biāo)與非目標(biāo)間身份交換條件,目標(biāo)群的身份?位置綁定同樣發(fā)生改變,但本條件中目標(biāo)群位置需與非目標(biāo)群身份進(jìn)行再綁定。根據(jù)MOMIT理論,新增加的綁定單元中的身份信息需再次經(jīng)長(zhǎng)時(shí)記憶(LTM)表征,即需待“What”信息流加工完畢后再進(jìn)行身份?位置重綁定。這既增加了新的綁定單元,也增加了新的目標(biāo)身份信息。相比于目標(biāo)間身份交換條件,工作記憶負(fù)荷更大。簡(jiǎn)言之,不同的實(shí)驗(yàn)條件逐一對(duì)應(yīng)著同一理論模型在不同情形下的理論期望。當(dāng)前研究通過(guò)逐一檢驗(yàn)這些實(shí)驗(yàn)條件下的多身份追蹤表現(xiàn),來(lái)驗(yàn)證以上理論期望。

綜上,當(dāng)前研究具體考察如下兩個(gè)問(wèn)題。第一,位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)是否共享同一注意資源。已有研究結(jié)果表明,位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)既可能是分離的雙注意資源的并行加工機(jī)制,也可能是耦合的共享同一注意資源的并行加工機(jī)制。那么,在多身份追蹤任務(wù)中,當(dāng)身份?位置綁定受到干擾時(shí),倘若位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)分別占用獨(dú)立分離的注意資源,則身份交換后位置追蹤成績(jī)始終不受影響,而身份識(shí)別成績(jī)受到干擾。反之,倘若位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)共同占用同一注意資源,則身份交換后位置追蹤成績(jī)和身份識(shí)別成績(jī)均受到干擾。第二,通過(guò)身份?位置綁定受不同形式干擾時(shí)的多身份追蹤表現(xiàn)來(lái)為身份?位置綁定機(jī)制提供直接的實(shí)證支持。此前研究表明,身份?位置綁定受干擾時(shí)會(huì)損害多身份追蹤表現(xiàn)。但這些研究中操作身份?位置綁定受干擾程度的考察形式過(guò)于簡(jiǎn)單,實(shí)驗(yàn)刺激過(guò)于復(fù)雜,實(shí)驗(yàn)?zāi)康牟粔蛑苯?實(shí)驗(yàn)條件不夠全面,還增加了額外記憶負(fù)荷,并未直接支持身份?位置綁定機(jī)制。因此,本研究擬采用三種不同形式的直接的身份交換形式來(lái)考察身份?位置綁定機(jī)制,并以身份不交換條件作為對(duì)照組,全面探討目標(biāo)群間、非目標(biāo)群間及目標(biāo)群與非目標(biāo)群間身份?位置綁定受到干擾時(shí)的多身份追蹤表現(xiàn)差異。

2 實(shí)驗(yàn)1：不同形式的身份交換對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的影響

實(shí)驗(yàn) 1以身份交換的形式來(lái)考察身份?位置綁定受干擾后對(duì)多身份追蹤任務(wù)表現(xiàn)的影響。根據(jù)MOMIT假設(shè),身份?位置綁定是多身份追蹤成功的關(guān)鍵。綁定程度越高,越能提高追蹤表現(xiàn)。反之,當(dāng)綁定受到損害時(shí),追蹤表現(xiàn)則下降。此外,MOMIT模型中,僅目標(biāo)的方位信息被加工儲(chǔ)存在臨時(shí)記憶緩沖器模塊中,且只有注意焦點(diǎn)下被追蹤的目標(biāo)的身份才能被序列加工,即注意資源只用于進(jìn)行目標(biāo)位置追蹤和目標(biāo)身份識(shí)別,而非目標(biāo)群主要依靠邊緣視覺(jué)系統(tǒng)加工。換言之,當(dāng)目標(biāo)間發(fā)生身份交換時(shí),其身份?位置綁定關(guān)系受干擾程度要大于非目標(biāo)間身份交換。

由此,本實(shí)驗(yàn)預(yù)期身份不交換條件的追蹤表現(xiàn)最好,因其身份?位置綁定維持最佳。其次是非目標(biāo)間身份交換條件,其身份?位置綁定程度和身份不交換組一致,故兩者的追蹤表現(xiàn)可能并無(wú)顯著差異。之后是目標(biāo)間身份交換條件,此時(shí)目標(biāo)群身份?位置綁定信息受干擾程度大,追蹤表現(xiàn)變差。最后是目標(biāo)與非目標(biāo)間身份交換條件,此時(shí)增加了視覺(jué)工作記憶負(fù)荷和導(dǎo)致了注意資源分配重置,身份?位置綁定干擾程度最大,追蹤表現(xiàn)也最差。

2.1 被試

招募北京高校(以北京師范大學(xué)和北京郵電大學(xué)為主)在校大學(xué)生28名,其中男生8名,女生20名,平均年齡為23 ± 2.24歲。所有參與者視力或矯正后視力正常,形狀知覺(jué)正常,且完成實(shí)驗(yàn)后給予一定實(shí)驗(yàn)報(bào)酬。

2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為 4(目標(biāo)間身份交換,非目標(biāo)間身份交換,目標(biāo)與非目標(biāo)間身份交換,身份不交換)× 2(追蹤目標(biāo)個(gè)數(shù)為4和5)兩因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)。因變量為位置追蹤的容量(Capacity)和身份識(shí)別追蹤的容量。

其中,在身份不交換(No Objects Switch,NOS)條件,目標(biāo)和非目標(biāo)身份均維持不變。在目標(biāo)間身份交換(Targets to Targets Switch,TTS)條件,所有目標(biāo)的身份重新在所有目標(biāo)間分配,任一目標(biāo)分配后身份均與分配前身份不同,非目標(biāo)上的身份則維持不變,如4個(gè)目標(biāo)數(shù)字為1234,身份交換后重新分配的身份組合有9種,類似2341,3142(當(dāng)目標(biāo)數(shù)為 5時(shí),組合數(shù)為 44種)。在非目標(biāo)間身份交換(Distractors to Distractors Switch,DDS)條件,所有非目標(biāo)的身份重新在所有非目標(biāo)間分配,任一非目標(biāo)分配后身份均與分配前身份不同,目標(biāo)上的身份則維持不變,如4個(gè)非目標(biāo)數(shù)字為5678,身份交換后重新分配的身份組合類似 7586,6587,共計(jì) 9種(當(dāng)目標(biāo)數(shù)為5時(shí),組合數(shù)同樣為44種)。在目標(biāo)與非目標(biāo)間身份交換(Targets to Distractors Switch,TDS)條件,所有目標(biāo)的身份重新在非目標(biāo)間分配,同時(shí)所有非目標(biāo)的身份重新在目標(biāo)間分配,如4個(gè)目標(biāo)數(shù)字為1234,4個(gè)非目標(biāo)數(shù)字為5678,身份交換后重新分配的身份組合類似目標(biāo)為 7586,非目標(biāo)為3142,共計(jì)24種(當(dāng)目標(biāo)數(shù)為5時(shí),組合數(shù)為120 種)。

2.3 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

實(shí)驗(yàn)儀器為Dell的17寸CRT顯示屏電腦。屏幕分辨率為 1024×768 pixel,垂直刷新頻率為 85 Hz。刺激呈現(xiàn)區(qū)域處于平面中央800×600 pixel (水平視角約 25°,垂直視角約 20°)的白邊[RGB (255,255,255)],寬度 1 twip]矩形框內(nèi),背景為黑色[RGB (0,0,0)]。刺激材料為直徑 40 pixel (約 2°)的白色實(shí)心圓,中心呈現(xiàn)數(shù)字為黑色30號(hào)宋體。數(shù)字范圍為整數(shù)0～9,每一試次內(nèi)隨機(jī)無(wú)重復(fù)出現(xiàn)。

實(shí)驗(yàn)程序采用基于 Matlab 2012b的心理物理工具箱Psychtoolbox 3 (Brainard,1997; Pelli,1997)進(jìn)行編寫(xiě)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,速度在6～8°/s間變化,初始方向在0～360°隨機(jī)。每400 ms改變一次速度和方向,速度變化幅度為±5%,以此保證對(duì)象運(yùn)動(dòng)速度和方向的隨機(jī)性,避免對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生預(yù)測(cè)。當(dāng)運(yùn)動(dòng)對(duì)象與邊框或其他對(duì)象接觸時(shí),相互碰撞反彈,運(yùn)動(dòng)對(duì)象將隨機(jī)改變運(yùn)動(dòng)的方向。運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)對(duì)象之間不出現(xiàn)相互遮擋。

2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

圖1 實(shí)驗(yàn)1流程示意圖

被試距離屏幕約57cm。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖1所示：被試按空格鍵開(kāi)始實(shí)驗(yàn),屏幕正中呈現(xiàn)白色“+”,要求被試對(duì)其注視,持續(xù)時(shí)間為500 ms。然后屏幕正中的白邊矩陣框內(nèi)隨機(jī)呈現(xiàn)8或10個(gè)靜止的對(duì)象,其中一半數(shù)量的對(duì)象通過(guò)外周紅框閃爍的方式標(biāo)識(shí)為追蹤目標(biāo)。閃爍6次后,所有對(duì)象開(kāi)始做隨機(jī)、獨(dú)立運(yùn)動(dòng),持續(xù)時(shí)間為6000 ms。在1500～3500 ms時(shí)段的隨機(jī)一個(gè)時(shí)點(diǎn)處按不同實(shí)驗(yàn)條件隨機(jī)交換運(yùn)動(dòng)對(duì)象中心的數(shù)字,身份交換持續(xù)時(shí)間為12 ms。改變時(shí),呈現(xiàn)的數(shù)字相互不重復(fù)。身份交換發(fā)生后,要求被試?yán)^續(xù)對(duì)原目標(biāo)位置和其新身份保持追蹤。運(yùn)動(dòng)停止后,所有對(duì)象均被相同大小的白色實(shí)心圓遮蔽。此時(shí),要求被試用鼠標(biāo)點(diǎn)出所有的目標(biāo)位置,并且按照選出的位置順序,將運(yùn)動(dòng)停止前最后呈現(xiàn)的數(shù)字逐個(gè)輸入。完成后,按空格鍵進(jìn)入下一試次。所有實(shí)驗(yàn)條件的試次隨機(jī)混合出現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)共計(jì)160試次,每一身份交換條件均 20試次。實(shí)驗(yàn)持續(xù)約50 min,且每20試次休息1 min。實(shí)驗(yàn)前,進(jìn)行8個(gè)試次的練習(xí),分別對(duì)應(yīng) 8種實(shí)驗(yàn)條件,并且隨機(jī)出現(xiàn),確保參與者了解和熟悉實(shí)驗(yàn)任務(wù)。

程序自動(dòng)記錄被試的原始追蹤數(shù)據(jù),后期經(jīng)SPSS 20.0進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和轉(zhuǎn)換。不同追蹤目標(biāo)數(shù)量的任務(wù)下,參與者的猜測(cè)概率有所不同(Hulleman,2005; Scholl,Pylyshyn,& Feldman,2001)。因此,統(tǒng)計(jì)分析前需采用校正公式來(lái)對(duì)原始數(shù)據(jù)計(jì)算出不同目標(biāo)數(shù)量下的有效追蹤容量,以此排除猜測(cè)概率的影響。全部報(bào)告法(Mark all)條件下的位置追蹤校正公式(1)與身份追蹤校正公式(2)以及部分報(bào)告法(Probe one)條件下的身份校正公式(3)如下所示(Horowitz et al.,2007; Scholl et al.,2001)。其中,k表示有效追蹤個(gè)數(shù)(即校正后的追蹤容量),a表示可能的反應(yīng)選項(xiàng),此處為整體運(yùn)動(dòng)對(duì)象的數(shù)量,t表示目標(biāo)數(shù)量,PL表示全部報(bào)告法下正確識(shí)別的位置目標(biāo)個(gè)數(shù),PI表示全部報(bào)告法下正確識(shí)別的身份目標(biāo)個(gè)數(shù),p表示部分報(bào)告法下目標(biāo)的正確識(shí)別率。

2.5 結(jié)果分析

2.5.1 身份交換對(duì)位置追蹤容量的影響

不同身份交換條件下的目標(biāo)位置追蹤容量如圖2所示。經(jīng)重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn),身份交換的主效應(yīng)顯著,F(1.35,36.46) = 57.21,p< 0.001,=0.68 (Greenhouse-Geisser校正),說(shuō)明不同身份交換條件下的位置追蹤容量具有顯著差異。追蹤目標(biāo)數(shù)量的主效應(yīng)也顯著,F(1,27) = 12.44,p= 0.002,=0.32,說(shuō)明不同追蹤負(fù)荷間位置追蹤容量差異顯著。但身份交換和追蹤目標(biāo)數(shù)量的交互作用不顯著,F(2.22,59.98) = 3.29,p= 0.34,= 0.04 (Greenhouse-Geisser校正)。這表明,位置追蹤容量在不同身份交換條件的不同追蹤負(fù)荷間并無(wú)顯著差異,即身份交換條件在不同追蹤負(fù)荷上的差異趨勢(shì)是相一致的。

對(duì)不同身份交換條件進(jìn)行事后檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),NOS和 DDS之間的位置追蹤容量差異不顯著(t(27) =?0.85,p= 0.402,Cohen’sd= 0.16),TTS 顯著低于NOS (t(27) = ?4.76,p< 0.001,Cohen’sd= 0.9)和DDS (t(27) = ?4.74,p< 0.001,Cohen’sd= 0.9),TDS則顯著低于 NOS (t(27) = ?8.2,p< 0.001,Cohen’sd= 1.55),DDS (t(27) = ?8.14,p< 0.001,Cohen’sd= 1.54)和 TTS (t(27) = ?7.26,p< 0.001,Cohen’sd= 1.37)。也即,在不同追蹤任務(wù)負(fù)荷上均呈現(xiàn)出NOS和DDS容量最高,TTS容量居次,TDS容量最低的逐級(jí)下降趨勢(shì)。

圖2 不同身份交換條件與追蹤目標(biāo)數(shù)的平均位置追蹤和身份識(shí)別容量

2.5.2 身份交換對(duì)身份識(shí)別容量的影響

正確的身份識(shí)別是在位置追蹤正確的前提下,通過(guò)比較和計(jì)算觀察者輸入的數(shù)字?jǐn)?shù)值和順序是否與此前點(diǎn)擊位置的數(shù)值和順序一致所得。因此,正確的身份識(shí)別是“位置?身份”綁定的共同正確識(shí)別,而非單獨(dú)身份信息的正確識(shí)別或位置識(shí)別。不同身份交換條件下的目標(biāo)身份識(shí)別容量如圖 2所示。經(jīng)重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn),身份交換的主效應(yīng)顯著,F(2.04,55.02) = 45.33,p< 0.001,= 0.63(Greenhouse-Geisser校正),說(shuō)明不同身份交換條件下的身份識(shí)別容量具有顯著差異。追蹤目標(biāo)數(shù)量的主效應(yīng)顯著,F(1,27) = 95.09,p< 0.001,= 0.78,說(shuō)明不同追蹤負(fù)荷間身份識(shí)別容量差異顯著。身份交換條件和追蹤目標(biāo)數(shù)量的交互作用也顯著,F(3,81) = 5.26,p= 0.002,= 0.16。

進(jìn)一步進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),在追蹤目標(biāo)數(shù)為4個(gè)時(shí),不同身份交換條件之間的目標(biāo)位置追蹤容量差異顯著,F(3,25) = 20.94,p< 0.001,=0.72。在追蹤目標(biāo)數(shù)為 5個(gè)時(shí),這一差異也同樣顯著,F(3,25) = 16.79,p< 0.001,= 0.67。除 NOS和 DDS之間的身份識(shí)別容量差異不顯著,其余身份交換條件兩兩之間的對(duì)比差異均顯著(具體的成對(duì)比較見(jiàn)表1)。身份識(shí)別容量也呈現(xiàn)出與位置追蹤容量相一致的逐級(jí)下降趨勢(shì),符合實(shí)驗(yàn)假設(shè)。此外,對(duì)不同身份交換條件在追蹤負(fù)荷上的差異進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析還發(fā)現(xiàn),NOS條件(F(1,27) = 64.69,p<0.001,= 0.71),DDS 條件(F(1,27) = 57.94,p<0.001,= 0.68),TTS 條件(F(1,27) = 60.96,p<0.001,= 0.69)和 TDS 條件(F(1,27) = 30.03,p<0.001,= 0.53)的身份識(shí)別容量在整體上均隨追蹤負(fù)荷的增加而顯著下降。

2.5.3 位置追蹤和身份識(shí)別容量的比較

進(jìn)一步對(duì)比分析位置追蹤和身份識(shí)別容量發(fā)現(xiàn),當(dāng)追蹤4個(gè)目標(biāo)時(shí),NOS條件(t(27) = 7.6,p<0.001,Cohen’sd= 0.83),DDS 條件(t(27) = 9.11,p<0.001,Cohen’sd= 1.72),TTS 條件(t(27) = 12,p<0.001,Cohen’sd= 2.27)和 TDS 條件(t(27) = 9.73,p<0.001,Cohen’sd= 1.84)的目標(biāo)位置追蹤容量均顯著高于身份識(shí)別容量。當(dāng)追蹤5個(gè)目標(biāo)時(shí),NOS條件(t(27) = 26.01,p< 0.001,Cohen’sd= 4.92),DDS條件(t(27) = 20.77,p< 0.001,Cohen’sd= 3.93),TTS 條件(t(27) = 22.4,p< 0.001,Cohen’sd= 4.23)和 TDS 條件(t(27) = 13.72,p< 0.001,Cohen’sd=2.59)的目標(biāo)位置追蹤容量也同樣均顯著高于身份識(shí)別容量。這表明,不論身份交換與否,還是追蹤負(fù)荷高低,視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)位置信息的利用程度都要優(yōu)先于身份信息。

2.5.4 小結(jié)

表1 位置追蹤和身份識(shí)別容量事后成對(duì)比較結(jié)果表(LSD校正)

實(shí)驗(yàn)1中發(fā)現(xiàn),位置追蹤和身份識(shí)別都受身份?位置綁定程度的影響,身份?位置綁定的受干擾程度越大,則位置追蹤和身份識(shí)別容量越低,并且這一特性對(duì)追蹤負(fù)荷不敏感。其中,涉及到目標(biāo)群的身份?位置干擾(TTS條件和TDS條件)的位置追蹤和身份識(shí)別容量均顯著下降,而不涉及目標(biāo)群的身份?位置干擾(DDS條件)的位置追蹤和身份識(shí)別容量則不受影響。這表明,多身份追蹤任務(wù)中,注意主要指向目標(biāo)群,越受注意加工的,受干擾后損害程度越大。此外,位置追蹤容量和身份識(shí)別容量還隨追蹤負(fù)荷的增加變小,與以往研究一致(Oksama & Hy?n?,2008; 白田,呂創(chuàng),魏柳青,周義斌,張學(xué)民,2015; 張學(xué)民,魯學(xué)明,魏柳青,2011)。最后,在多身份追蹤中,位置追蹤容量始終要顯著高于身份識(shí)別容量。也即,位置信息比身份信息中更有利于維持目標(biāo)追蹤,視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)位置信息的利用要優(yōu)于身份信息。由此可推斷,多身份追蹤中,注意是指向目標(biāo)的。位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)是共享同一注意資源的并行耦合的雙加工系統(tǒng),并且身份?位置綁定的受干擾程度越大,多身份追蹤容量越低,但位置信息的利用程度高于身份信息。

此外,本實(shí)驗(yàn)在反應(yīng)階段采用的是全部報(bào)告法(Botterill,Allen,& Mcgeorge,2011; Horowitz et al.,2007)。這意味著,觀察者首先需要同時(shí)維持全部身份和全部位置兩部分記憶信息,增大了任務(wù)難度。其次,觀察者對(duì)位置和身份信息的反應(yīng)間存在時(shí)間差,位置信息總被指示優(yōu)先測(cè)量,而身份信息總滯后于位置信息測(cè)量。換言之,工作記憶總優(yōu)先加工位置信息,而以犧牲身份信息正確率為代價(jià)。最后,身份信息加工的滯后性還會(huì)受記憶遺忘地進(jìn)一步干擾,造成信息遺失和記憶遺忘,從而整體抑制了身份識(shí)別表現(xiàn)。因此,在實(shí)驗(yàn)2中將采用部分報(bào)告法進(jìn)一步探討。

3 實(shí)驗(yàn) 2：采用部分報(bào)告法探討身份交換對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的影響

本實(shí)驗(yàn)將采用部分報(bào)告法來(lái)進(jìn)一步深入探討身份交換后多身份追蹤任務(wù)的表現(xiàn)。部分報(bào)告法被認(rèn)為是一種更為敏感的測(cè)量最大工作記憶容量的方法(Oksama & Hy?n?,2008)。一方面,部分報(bào)告法可以最小化言語(yǔ)表達(dá)和記憶要求(Oksama & Hy?n?,2008),降低反應(yīng)選擇時(shí)的任務(wù)難度。另一方面,部分報(bào)告法可以同時(shí)對(duì)身份?位置信息反應(yīng),排除時(shí)差因素的干擾。然而,以往的部分報(bào)告法實(shí)質(zhì)上是考察特定身份的位置所在(Botterill et al.,2011;Horowitz et al.,2007; Oksama & Hy?n?,2008),身份和位置仍不能被同步探測(cè)。因此,本實(shí)驗(yàn)采用決策判斷的方式來(lái)加以解決,在反應(yīng)階段讓觀察者僅判斷指定對(duì)象是否為目標(biāo)即可。這既不需要單獨(dú)對(duì)位置和身份信息進(jìn)行額外加工,也可同時(shí)探測(cè)身份和位置信息。

3.1 被試

招募北京高校(以北京師范大學(xué)和北京郵電大學(xué)為主)在校大學(xué)生 18名(女生 13名,男生 5名),平均年齡為22 ± 2.74歲。所有參與者視力或矯正后視力正常,形狀知覺(jué)正常,完成實(shí)驗(yàn)后獲取一定報(bào)酬。

3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為單因素四水平被試內(nèi)設(shè)計(jì)(身份交換：NOS,DDS,TTS,TDS)。因變量為身份追蹤識(shí)別容量。

為控制被試的注意偏向,在反應(yīng)階段還采用不同的提問(wèn)方式來(lái)進(jìn)行了平衡。不同的提問(wèn)方式是指在最后反應(yīng)階段變化探測(cè)刺激的位置和身份信息,其中身份和位置全對(duì)條件(IL全對(duì))指,選擇一個(gè)目標(biāo)位置,并且呈現(xiàn)該目標(biāo)位置對(duì)應(yīng)的身份信息,其他對(duì)象均被掩蔽。身份錯(cuò)但位置對(duì)條件(I錯(cuò) L對(duì))指,選擇一個(gè)目標(biāo)位置,但在該位置上呈現(xiàn)一個(gè)其他目標(biāo)或非目標(biāo)的身份,其他對(duì)象均被掩蔽。同時(shí),為了保證錯(cuò)誤身份的均衡性,錯(cuò)誤身份中一半為目標(biāo)集內(nèi)其他目標(biāo)身份,一半為非目標(biāo)集內(nèi)身份。被試將主要通過(guò)利用身份信息來(lái)判斷身份?位置綁定的情況,避免其直接通過(guò)位置信息來(lái)判斷對(duì)錯(cuò),混淆了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.3 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

與實(shí)驗(yàn)1相同。

3.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)程序如圖3所示：被試按空格鍵開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。首先,屏幕正中呈現(xiàn)白色“＋”的注視點(diǎn),要求觀察者對(duì)其注視,持續(xù)時(shí)間為500 ms。然后,屏幕中央同時(shí)呈現(xiàn)8個(gè)靜止的對(duì)象,其中4個(gè)對(duì)象用紅色外框標(biāo)記為追蹤目標(biāo)。2000 ms后,所有對(duì)象開(kāi)始做隨機(jī)、獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的平均速度為6～8°/s之間變化,初始方向也在0 ～ 360°隨機(jī)。運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,每400 ms做±5%的隨機(jī)速度和方向改變。整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間為6000 ms。在1500 ～ 3500 ms間,根據(jù)不同的身份切換條件,發(fā)生身份交換。運(yùn)動(dòng)停止后,所有對(duì)象的身份特征消失,均用白色實(shí)心圓進(jìn)行掩蔽。1000 ms后其中一個(gè)圓顯示出數(shù)字身份,要求參與者判斷其是否為目標(biāo),即位置和身份均正確且相對(duì)應(yīng)。判斷按鍵為大鍵盤(pán)“Y”鍵和“N”鍵,其中按“Y”鍵為是目標(biāo),按“N”鍵為不是目標(biāo)。參與者還統(tǒng)一要求為左手按鍵反應(yīng)。判斷完成后,按空格鍵進(jìn)入下一試次。實(shí)驗(yàn)程序自動(dòng)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,要求參與者始終注視屏幕正中央的“＋”注視點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)試次共計(jì)80試次,每一條件20試次,且不同提問(wèn)方式隨機(jī)出現(xiàn)。正式實(shí)驗(yàn)前,參與者先進(jìn)行8個(gè)練習(xí)試次,并且要求達(dá)到一定正確率。整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)20 min。為避免因猜測(cè)概率不同而影響到全部報(bào)告法和部分報(bào)告法的對(duì)比,本實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)均采用部分報(bào)告法條件下的身份校正公式(3)進(jìn)行校正(具體公式見(jiàn)“2.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程”部分)。

圖3 實(shí)驗(yàn)2流程示意圖

3.5 結(jié)果分析

3.5.1 身份交換對(duì)多身份追蹤任務(wù)表現(xiàn)的影響

不同形式身份交換下的多身份追蹤容量如圖4所示。經(jīng)重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn),身份交換條件的主效應(yīng)顯著,F(3,51) = 8.22,p< 0.001,= 0.33。這表明,身份交換對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)具有顯著影響。進(jìn)一步事后比較(LSD)發(fā)現(xiàn),DDS和NOS對(duì)比差異不顯著,t(17) = ?0.31,p= 0.76,Cohen’sd= 0.07;TTS和NOS對(duì)比差異邊緣顯著,t(17) = ?2.05,p=0.056,Cohen’sd= 0.48; TDS和NOS對(duì)比差異顯著,t(17) = ?3.76,p= 0.002,Cohen’sd= 0.89; TTS 和DDS對(duì)比差異不顯著,t(17) = ?1.1,p= 0.286,Cohen’sd= 0.26; TDS和DDS對(duì)比差異顯著,t(17) =?3.28,p= 0.004,Cohen’sd= 0.77; TDS 和 TTS對(duì)比差異顯著,t(17) = ?3.2,p= 0.005,Cohen’sd= 0.75。

圖4 部分報(bào)告法下不同形式身份交換條件的平均身份追蹤容量

上述結(jié)果說(shuō)明,DDS和NOS容量最大,且相互間容量無(wú)顯著差異,TTS容量其次,且容量顯著低于NOS和DDS,TDS的容量最小,并且顯著低于其余三者。這表明,DDS對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)并無(wú)明顯影響,TDS對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的干擾最大,TTS對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的影響位于DDS和TDS之間,即身份?位置綁定損害對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的抑制作用仍起關(guān)鍵作用,并且受抑制程度隨干擾程度的增大而增大。這與實(shí)驗(yàn)預(yù)期及實(shí)驗(yàn)1所得趨勢(shì)相符。其中,TTS與DDS差異不顯著。這與實(shí)驗(yàn)1中所得結(jié)果略有差異。這一差異的原因可能在于部分報(bào)告法的方式顯著提升了TTS的追蹤容量,并且這一提升趨勢(shì)的速率高于DDS組和NOS組。為了驗(yàn)證這一推測(cè),先計(jì)算出本實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)(部分報(bào)告法數(shù)據(jù))與實(shí)驗(yàn)1中追蹤目標(biāo)為4個(gè)時(shí)所得身份識(shí)別容量的數(shù)據(jù)(全部報(bào)告法數(shù)據(jù))的各條件下的平均數(shù)差值(Mean Difference,MD)。在此基礎(chǔ)上,再以NOS條件下的MD值為基線,分別對(duì)比其他三個(gè)條件的容量增幅差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)DDS條件的增幅與NOS條件的增幅無(wú)顯著差異,t(86) = 0.53,p= 0.597,Cohen’sd= 0.11; TTS條件的增幅與NOS條件具有邊緣顯著差異,t(86) = 1.87,p= 0.065,Cohen’sd=0.4; TDS條件的增幅則顯著大于NOS條件的增幅,t(86) = 3.09,p= 0.003,Cohen’sd= 0.66。也即,在部分報(bào)告法中,TDS條件的增長(zhǎng)幅度大于TTS,TTS條件的增長(zhǎng)幅度又大于 DDS,但 DDS條件與基線NOS并無(wú)顯著差異。因此,TTS與DDS差異不顯著的原因在于 TTS條件受報(bào)告方法增益的速率大于DDS。但若繼續(xù)增大速度,這一增益將可能消失。此外,盡管TDS也受到報(bào)告方法的增益,但因其與其余各條件間的差異過(guò)大,這一增益的效果并不能完全消除實(shí)驗(yàn)效應(yīng)。

最后,對(duì)兩種報(bào)告方法進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)部分報(bào)告法在 NOS條件(MD= 0.99,t(41.22) = ?4.44,p< 0.001,Cohen’sd= 1.17),DDS條件(MD= 1.08,t(43.62) = ?4.48,p< 0.001,Cohen’sd= 1.25),TTS 條件(MD= 1.32,t(43.88) =?5.94,p< 0.001,Cohen’sd= 1.62),以及 TDS 條件(MD= 1.57,t(44) = ?5.66,p< 0.001,Cohen’sd=1.71)中探測(cè)的身份容量均顯著高于全部報(bào)告法。對(duì)此可能的解釋,一方面,全部報(bào)告法不能排除任務(wù)難度,注意偏向,工作記憶負(fù)荷,反應(yīng)時(shí)間差等因素的干擾,導(dǎo)致追蹤表現(xiàn)受到較大抑制。另一方面,雖然以往研究表明,部分報(bào)告法下的測(cè)量容量一般都要低于或等于全部報(bào)告法(Botterill et al.,2011;Horowitz et al.,2007; Oksama & Hy?n?,2008),但這些部分報(bào)告法身份和位置信息仍不可被同步探測(cè),同時(shí)也需要較大的工作記憶參與。而本實(shí)驗(yàn)僅需判斷是否為目標(biāo),工作記憶負(fù)荷相對(duì)較小,可同步測(cè)量身份和位置信息。因此,當(dāng)任務(wù)負(fù)荷增大時(shí),部分報(bào)告法能夠在保證任務(wù)要求的前提下盡可能高地探測(cè)個(gè)體的追蹤容量。

3.5.2 小結(jié)

實(shí)驗(yàn)2采用部分報(bào)告法所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)1采用全部報(bào)告法的結(jié)果具有一致性,即多身份追蹤表現(xiàn)隨身份?位置綁定受干擾程度增加而下降,身份?位置綁定受干擾程度越大,則多身份追蹤表現(xiàn)越差。此外,進(jìn)一步對(duì)實(shí)驗(yàn)1與實(shí)驗(yàn)2兩種報(bào)告方法進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn),相對(duì)于全部報(bào)告法,部分報(bào)告法能夠在一定程度上報(bào)告出的更高的追蹤容量。

4 實(shí)驗(yàn) 3：控制語(yǔ)音復(fù)述的多身份追蹤任務(wù)

實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中采用數(shù)字材料作為身份特征,實(shí)驗(yàn)參與者在追蹤過(guò)程中可能持續(xù)地進(jìn)行了語(yǔ)音復(fù)述來(lái)重復(fù)目標(biāo)身份,鞏固對(duì)目標(biāo)身份識(shí)記的記憶。因此,本實(shí)驗(yàn)對(duì)語(yǔ)音復(fù)述這一可能干擾因素予以控制。一方面,考慮到多目標(biāo)追蹤任務(wù)為視覺(jué)型注意加工任務(wù),倘若在屏幕中央注視點(diǎn)處繼續(xù)呈現(xiàn)視覺(jué)刺激來(lái)要求參與者進(jìn)行語(yǔ)音復(fù)述將對(duì)多目標(biāo)追蹤任務(wù)產(chǎn)生一定干擾。是以,本實(shí)驗(yàn)將采用聽(tīng)覺(jué)通道輸出語(yǔ)音刺激。另一方面,前述實(shí)驗(yàn)中均采用數(shù)字材料作為實(shí)驗(yàn)素材,為防止語(yǔ)音復(fù)述內(nèi)容與目標(biāo)身份信息相互干擾,本實(shí)驗(yàn)將采用字母音頻作為語(yǔ)音復(fù)述內(nèi)容。

假設(shè)語(yǔ)音復(fù)述是造成以上4種身份交換條件下位置追蹤和身份識(shí)別容量出現(xiàn)顯著差異的原因,則在控制了語(yǔ)音復(fù)述的情況下,實(shí)驗(yàn)參與者在這4種身份交換條件下的位置追蹤和身份識(shí)別表現(xiàn)應(yīng)無(wú)顯著差異。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果有效排除了這一假設(shè),再次證實(shí)確實(shí)是身份?位置綁定的受干擾程度造成了實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2結(jié)果的差異。

4.1 被試

招募北京高校(以北京師范大學(xué)和北京郵電大學(xué)為主)在校大學(xué)生22名。其中女生16名,男生6名,年齡范圍在19～26歲(23.23 ± 2.14歲)。所有參與者視力或矯正后視力正常,聽(tīng)覺(jué)正常,形狀知覺(jué)正常,并在實(shí)驗(yàn)完成后獲取一定報(bào)酬。

4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)1相同,即4(NOS,DDS,TTS,TDS)×2(追蹤目標(biāo)個(gè)數(shù)為 4和 5)兩因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)。因變量為位置追蹤容量和身份識(shí)別容量。

此外,考慮到參與者需要同時(shí)完成聽(tīng)覺(jué)語(yǔ)音復(fù)述任務(wù)和多目標(biāo)追蹤任務(wù)雙重任務(wù),認(rèn)知負(fù)荷較大。為避免地板效應(yīng),本實(shí)驗(yàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整,速度范圍限制在5°/s上下的5%。

4.3 實(shí)驗(yàn)儀器與材料

本實(shí)驗(yàn)素材和實(shí)驗(yàn)參數(shù)均與實(shí)驗(yàn)1相同。增加的語(yǔ)音素材為字母A～Z共計(jì)26個(gè)字母的美式發(fā)音音頻。每一字母音頻播放長(zhǎng)度均為500 ms,采樣率為44.1 kHz。

4.4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

實(shí)驗(yàn)過(guò)程與實(shí)驗(yàn)1相同。但在運(yùn)動(dòng)階段開(kāi)始后,每間隔1 s隨機(jī)播放一個(gè)字母音頻(如A),并要求參與者對(duì)其快速進(jìn)行口頭發(fā)音復(fù)述。依次類推,每一試次內(nèi)均隨機(jī)播放4次字母讀音。參與者口頭復(fù)述內(nèi)容均采用錄音工具進(jìn)行記錄。

實(shí)驗(yàn)試次共計(jì)160試次,每一身份交換條件20試次,所有試次混合隨機(jī)呈現(xiàn)。正式實(shí)驗(yàn)前,參與者需先進(jìn)行24次練習(xí)試次。整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)50 min左右。程序?qū)⒆詣?dòng)記錄參與者的追蹤成績(jī)。同樣采用實(shí)驗(yàn)1中的校正公式進(jìn)行校正后再進(jìn)行進(jìn)一步數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。

4.5 結(jié)果分析

4.5.1 控制語(yǔ)音復(fù)述后身份交換對(duì)位置追蹤容量的影響

不同身份交換條件下的目標(biāo)位置追蹤容量如圖5所示。經(jīng)重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn),身份交換的主效應(yīng)顯著,F(1.44,30.24) = 23.32,p< 0.001,=0.53(Greenhouse-Geisser校正),說(shuō)明控制語(yǔ)音復(fù)述后,不同身份交換條件下的位置追蹤容量具有顯著差異。追蹤目標(biāo)數(shù)量的主效應(yīng)不顯著,F(1,21) =0.61,p= 0.443,= 0.03,說(shuō)明控制語(yǔ)音復(fù)述后,不同追蹤負(fù)荷間差異不顯著。這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因可能在于,當(dāng)前任務(wù)的速度較低,導(dǎo)致不同負(fù)荷間的任務(wù)難度差異較小。身份交換和追蹤目標(biāo)數(shù)量的交互作用也顯著,F(3,63) = 3.15,p= 0.031,= 0.13。

進(jìn)一步進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),在追蹤目標(biāo)數(shù)為4個(gè)時(shí),不同身份交換條件之間的目標(biāo)位置追蹤容量差異顯著,F(3,19) = 8.84,p= 0.001,= 0.58。在追蹤目標(biāo)數(shù)為 5個(gè)時(shí),這一差異同樣顯著,F(3,19) = 15.36,p< 0.001,= 0.71。具體的成對(duì)比較見(jiàn)表2。由表2可知,NOS和DDS之間的位置追蹤容量差異不顯著,而且這一特性對(duì)追蹤任務(wù)負(fù)荷不敏感。而其余條件兩兩之間對(duì)比差異均顯著,并且在不同追蹤任務(wù)負(fù)荷上也均呈現(xiàn)出 NOS容量最高,DDS容量居次,TTS容量再次,TDS容量最低的逐級(jí)下降趨勢(shì)。這與本實(shí)驗(yàn)預(yù)期以及實(shí)驗(yàn)1所得結(jié)論具有一致性。也即,控制語(yǔ)音復(fù)述后,身份?位置綁定損害對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的抑制作用仍然顯著,并且隨受干擾程度的增大呈梯度下降趨勢(shì)。

4.5.2 控制語(yǔ)音復(fù)述后身份交換對(duì)身份識(shí)別容量的影響

圖5 控制語(yǔ)音復(fù)述后不同身份交換條件與追蹤目標(biāo)數(shù)的平均位置追蹤和身份識(shí)別追蹤容量

不同身份交換條件下的目標(biāo)身份識(shí)別容量如圖5所示。經(jīng)重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn),身份交換的主效應(yīng)顯著,F(3,63) = 30.79,p< 0.001,= 0.59,說(shuō)明控制語(yǔ)音復(fù)述后,不同身份交換條件下的身份識(shí)別容量具有顯著差異。經(jīng)事后比較分析發(fā)現(xiàn),DDS和NOS對(duì)比差異邊緣顯著,t(21) = ?2.03,p= 0.055,Cohen’sd= 0.43; TTS和NOS對(duì)比差異顯著,t(21)= ?6.70,p< 0.001,Cohen’sd= 1.43; TDS 和 NOS 對(duì)比差異顯著,t(21) = ?7.15,p< 0.001,Cohen’sd= 1.53;TTS和DDS對(duì)比差異顯著,t(21) = ?4.81,p< 0.001,Cohen’sd= 1.03; TDS和DDS對(duì)比差異顯著,t(21)= ?5.6,p< 0.001,Cohen’sd= 1.19; TDS 和 TTS 對(duì)比差異顯著,t(17) = ?2.86,p= 0.009,Cohen’sd=0.61。即總體上,NOS身份識(shí)別容量最高,DDS居次,TTS再次,TDS容量最低。追蹤目標(biāo)數(shù)量的主效應(yīng)顯著,F(1,21) = 66.96,p< 0.001,= 0.76,說(shuō)明控制語(yǔ)音復(fù)述后,不同追蹤負(fù)荷間的身份識(shí)別容量差異顯著。身份交換和追蹤目標(biāo)數(shù)量的交互作用不顯著,F(3,63) = 1.66,p= 0.186,= 0.07。

表2 控制語(yǔ)音復(fù)述后位置追蹤和身份識(shí)別追蹤容量事后成對(duì)比較結(jié)果表(LSD校正)

4.5.3 控制語(yǔ)音復(fù)述后位置追蹤和身份識(shí)別容量的比較

進(jìn)一步對(duì)比分析位置追蹤和身份識(shí)別容量發(fā)現(xiàn),當(dāng)追蹤4個(gè)目標(biāo)時(shí),NOS條件(t(21) = 6.79,p<0.001,Cohen’sd= 1.45),DDS 條件(t(21) = 9.16,p<0.001,Cohen’sd= 1.95),TTS 條件(t(21) = 8.38,p<0.001,Cohen’sd= 1.79),和 TDS 條件(t(21) = 6.99,p< 0.001,Cohen’sd= 1.49)的目標(biāo)位置追蹤容量均顯著高于身份識(shí)別容量。當(dāng)追蹤5個(gè)目標(biāo)時(shí),NOS條件(t(21) = 15.4,p< 0.001,Cohen’sd= 3.28),DDS條件(t(21) = 13.81,p< 0.001,Cohen’sd= 2.94),TTS 條件(t(21) = 17.99,p< 0.001,Cohen’sd= 3.84),和 TDS 條件(t(21) = 12.95,p< 0.001,Cohen’sd=2.76)的目標(biāo)位置追蹤容量也同樣均顯著高于身份識(shí)別容量。以上結(jié)果與實(shí)驗(yàn)1結(jié)果一致。這說(shuō)明即使控制了語(yǔ)音復(fù)述,視覺(jué)對(duì)時(shí)空位置信息的利用仍舊要顯著高于身份特征信息,并且這一特性在不同追蹤負(fù)荷上并無(wú)差異。

4.5.4 小結(jié)

為排除語(yǔ)音復(fù)述的干擾作用,本實(shí)驗(yàn)增加了聽(tīng)覺(jué)語(yǔ)音復(fù)述任務(wù),進(jìn)一步對(duì)身份交換的多身份追蹤任務(wù)進(jìn)行探討。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)1基本上相一致,均表明不同干擾程度的身份交換對(duì)多身份追蹤的位置追蹤容量和身份識(shí)別容量均具有重要影響,并且受TDS的干擾程度最大,TTS其次,DDS與NOS最小。也即,位置追蹤和身份識(shí)別都受身份?位置綁定程度的影響,身份?位置綁定受干擾程度越大,則位置追蹤和身份識(shí)別容量越小,并且這一特性在追蹤負(fù)荷上并不敏感。此外,控制語(yǔ)音復(fù)述后,位置追蹤容量仍顯著高于身份識(shí)別容量。這再次表明,時(shí)空位置信息比身份特征信息更有利于維持目標(biāo)追蹤,視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)時(shí)空位置信息的利用要優(yōu)于身份特征信息。

綜上,控制語(yǔ)音復(fù)述后,身份交換對(duì)多身份追蹤的表現(xiàn)仍具有與實(shí)驗(yàn) 1相一致的效應(yīng)。這表明,沒(méi)有足夠的證據(jù)可以支持身份交換所造成的干擾效應(yīng)是來(lái)自語(yǔ)音復(fù)述的作用,即更有理由支持位置?身份綁定機(jī)制受到損害進(jìn)而影響多身份追蹤任務(wù)表現(xiàn)。但語(yǔ)音復(fù)述確實(shí)可能對(duì)身份交換的多身份追蹤表現(xiàn)產(chǎn)生干擾作用,無(wú)論是對(duì)位置追蹤任務(wù),還是身份識(shí)別任務(wù)而言,其具體機(jī)制可待未來(lái)研究進(jìn)一步探究。

5 綜合討論

實(shí)驗(yàn)1通過(guò)身份交換的方式探討了位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)是否共享同一注意資源的問(wèn)題,以及身份?位置綁定對(duì)追蹤表現(xiàn)的影響。結(jié)果表明,身份?位置綁定受干擾程度越大,則位置追蹤和身份識(shí)別容量越低,并且這一特性對(duì)追蹤負(fù)荷不敏感。其中,涉及到目標(biāo)群的身份?位置綁定干擾(TTS和TDS)的位置追蹤和身份識(shí)別容量均顯著下降,而不涉及目標(biāo)群的身份?位置綁定干擾(DDS)的位置追蹤和身份識(shí)別容量則不受影響。這說(shuō)明多身份追蹤任務(wù)是基于目標(biāo)增強(qiáng)的,即注意資源主要集中在目標(biāo)群,越受注意加工的,受干擾后損害程度越大。此外,追蹤負(fù)荷越高,位置追蹤和身份識(shí)別容量也越低。這說(shuō)明任務(wù)負(fù)荷和追蹤表現(xiàn)間呈遞減關(guān)系。最后,在多身份追蹤中,位置追蹤容量要顯著高于身份識(shí)別容量。也即,位置信息比身份信息更有利于維持目標(biāo)追蹤,視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)位置信息的利用要優(yōu)于身份信息。實(shí)驗(yàn)2采用部分報(bào)告法再次驗(yàn)證,進(jìn)一步支持了實(shí)驗(yàn) 1所得結(jié)論。此外,部分報(bào)告法可探測(cè)出更高工作記憶容量的多身份追蹤表現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)3從聽(tīng)覺(jué)通道對(duì)語(yǔ)音復(fù)述控制后,所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)1仍一致。這表明,控制語(yǔ)音復(fù)述后,身份交換所產(chǎn)生的身份?位置綁定干擾效應(yīng)仍舊存在,即不同形式的身份交換對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的影響主要來(lái)自于身份?位置綁定機(jī)制受到干擾,而非語(yǔ)音復(fù)述。

5.1 身份交換的多身份追蹤理論機(jī)制

基于當(dāng)前數(shù)據(jù),本研究對(duì)比了MOMIT假說(shuō)和工程模型假說(shuō)。首先,研究結(jié)果表明追蹤負(fù)荷越大,追蹤表現(xiàn)越差。MOMIT認(rèn)為追蹤表現(xiàn)與目標(biāo)集大小和速度大小呈遞減關(guān)系(Oksama & Hy?n?,2008)。原因在于,目標(biāo)集越大,情景緩沖器用于存儲(chǔ)身份?位置綁定信息的工作記憶負(fù)荷也隨之增加。同時(shí),注意切換系統(tǒng)在不同目標(biāo)索引間切換的頻率也相應(yīng)增加。但這一結(jié)果也可以用工程模型的假設(shè)來(lái)解釋(Moray,1984; Senders et al.,1968),當(dāng)目標(biāo)集越大時(shí),注意訪問(wèn)的次數(shù)增大,注意駐留的時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng),而整體注意資源有限,導(dǎo)致追蹤表現(xiàn)變差。其次,位置追蹤容量顯著高于身份識(shí)別容量。兩部分結(jié)果的顯著差異意味著位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)是兩個(gè)加工系統(tǒng),分別用于加工位置(where)和身份(what)信息,并且位置加工系統(tǒng)更具優(yōu)先性。這既符合MOMIT假設(shè),也與以往的研究結(jié)論具有一致性(Botterill et al.,2011; Horowitz et al.,2007; Oksama& Hy?n?,2016; 白田等,2015)。但工程模型并不能對(duì)此做出很好地解釋。第三,TTS條件成績(jī)顯著變差,而DDS條件并無(wú)顯著影響。這與MOMIT假設(shè)的僅目標(biāo)集的方位信息會(huì)被加工儲(chǔ)存在臨時(shí)記憶緩沖器模塊內(nèi),且只有注意焦點(diǎn)下的目標(biāo)身份信息才會(huì)被進(jìn)一步序列加工的觀點(diǎn)相一致。同時(shí),工程模型也可解釋這一結(jié)果。最后,身份?位置綁定受干擾會(huì)抑制追蹤表現(xiàn)。一方面,當(dāng)位置和身份加工系統(tǒng)受到干擾,需要重新進(jìn)行綁定時(shí),增大了綁定數(shù)目,而情景緩沖器內(nèi)的身份?位置綁定數(shù)目容量有限,因此追蹤表現(xiàn)將顯著變差。另一方面,注意切換控制系統(tǒng)因位置和身份加工系統(tǒng)的綁定受到干擾而需要重置注意分配,特別是在目標(biāo)群和非目標(biāo)群間發(fā)生身份交換時(shí),這一注意資源將被過(guò)度占用。而工程模型并未假設(shè)身份?位置綁定機(jī)制的存在,其通過(guò)注意系列切換到各個(gè)目標(biāo)位置上來(lái)進(jìn)行進(jìn)一步身份信息的加工。因此,可以推測(cè)若身份?位置綁定機(jī)制不存在時(shí),那么在發(fā)生身份交換時(shí),位置信息和身份信息無(wú)需重新綁定,與此前逐個(gè)序列訪問(wèn)位置和加工身份信息的方式一致,在結(jié)果上應(yīng)該不存在明顯差異。然而,這一推測(cè)與當(dāng)前數(shù)據(jù)并不一致。綜上所述,工程模型不能有效對(duì)當(dāng)前數(shù)據(jù)做出合理解釋,MOMIT假設(shè)更能有效擬合當(dāng)前數(shù)據(jù)。因此,實(shí)驗(yàn)1(全部報(bào)告法),實(shí)驗(yàn)2(部分報(bào)告法),實(shí)驗(yàn) 3(控制語(yǔ)音復(fù)述后)均一致表明多身份追蹤表現(xiàn)依賴于位置和身份雙加工系統(tǒng)的共同作用,并且以身份?位置綁定的形式實(shí)時(shí)更新。綁定程度越好,追蹤表現(xiàn)越高。反之,綁定程度受干擾越大,追蹤表現(xiàn)越低。

5.2 位置追蹤和身份識(shí)別加工系統(tǒng)：并行耦合或并行獨(dú)立

盡管MOMIT假說(shuō)比工程模型假說(shuō)更能合理解釋當(dāng)前數(shù)據(jù),但對(duì)于位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)是否共享同一注意資源這一問(wèn)題并未進(jìn)行闡述。以往多身份追蹤研究中支持位置加工和身份加工是兩個(gè)獨(dú)立并行加工系統(tǒng)的結(jié)論主要目的在于論證多身份追蹤中身份信息是否能與位置信息一樣被同等有效利用。Pylyshyn早期提出的FINST (Fingers of INSTantiation)假說(shuō)認(rèn)為身份信息并不會(huì)被加工和有效利用(Pylyshyn,2001,2004)。而 Oksama和Hy?n? (2008)通過(guò)提出 MOMIT模型予以反對(duì),其認(rèn)為位置和身份信息在視覺(jué)初期被分離分析。Pinto等(2012)通過(guò)fMRI技術(shù)也得出MIT是兩階段加工的過(guò)程,即先加工空間位置信息,后加工身份特征信息。Papenmeier,Meyerhoff,Jahn和Huff (2014)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)表面身份信息和時(shí)空位置信息會(huì)根據(jù)兩者的有效性和可靠性來(lái)相互權(quán)衡和靈活加工。Oksama和 Hy?n? (2016)還通過(guò)眼動(dòng)分析發(fā)現(xiàn)位置追蹤和身份識(shí)別具有完全不同的眼動(dòng)注視策略,也證明了雙加工系統(tǒng)的結(jié)論。然而,分離分析,階段性加工和注視策略差異都僅能反映出位置和身份在信息加工上的差異,并未涉及兩者在注意機(jī)制上的差異。也即,這些結(jié)論雖證明了身份信息的可利用性,但不能藉此說(shuō)明位置追蹤和身份識(shí)別是兩個(gè)完全分離的獨(dú)立加工系統(tǒng)。

當(dāng)前研究則在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討了位置和身份兩個(gè)加工系統(tǒng)在注意資源占用上的問(wèn)題。根據(jù)Kahneman (1973)提出的認(rèn)知資源分配理論,共享同一注意資源池的多種任務(wù)之間會(huì)相互競(jìng)爭(zhēng)。因此,倘若位置和身份兩加工系統(tǒng)相互抑制和干擾,則可推斷兩者共享同一注意資源池。實(shí)驗(yàn)1和2中發(fā)生身份交換后,隨著身份?位置綁定的干擾程度增大,位置和身份追蹤成績(jī)均顯著下降,即有效地支持了位置和身份信息共享同一注意資源的假設(shè)。更進(jìn)一步而言,雖然目標(biāo)追蹤和身份識(shí)別在信息加工上是分離的雙加工系統(tǒng),但在注意資源占用上并不是完全分離的。這與以往部分研究具有一致性(Cohen et al.,2011; Ren et al.,2009)。

5.3 身份?位置綁定的受干擾程度對(duì)多身份追蹤表現(xiàn)的抑制機(jī)制

根據(jù)MOMIT假設(shè),位置和身份信息經(jīng)早期位置和身份加工系統(tǒng)分析后將以綁定形式存儲(chǔ)在容量有限的情景緩沖器內(nèi),并且通過(guò)注意切換控制系統(tǒng)序列激活和更新身份?位置綁定(Oksama &Hy?n?,2008)。多身份追蹤表現(xiàn)是依賴于身份?位置綁定的,故既受情景緩沖器容量的限制,也受注意資源的限制。這意味著,一方面情景緩沖器內(nèi)的綁定數(shù)量有限,發(fā)生身份交換會(huì)增大綁定數(shù)量,進(jìn)而抑制多身份追蹤表現(xiàn)。另一方面,發(fā)生身份交換會(huì)耗費(fèi)更多的注意資源來(lái)用于重新激活和再綁定,也將抑制多身份追蹤表現(xiàn)。

以往研究中,Makovski和 Jiang (2009)認(rèn)為身份變化干擾多身份追蹤表現(xiàn)的主要原因在于工作記憶無(wú)法及時(shí)鞏固實(shí)時(shí)更新的身份信息,而非空間注意分辨率不足。Alvarez和Thompson (2009)也支持這一工作記憶說(shuō),但其認(rèn)為身份變化起干擾的作用機(jī)制在于工作記憶在維持身份?位置綁定信息階段發(fā)生錯(cuò)誤,進(jìn)而導(dǎo)致追蹤表現(xiàn)下降。然而,Ren等(2009)的觀點(diǎn)與此不同,他們認(rèn)為干擾原因更可能在于注意資源的分配上。身份信息編碼在一定程度上是強(qiáng)制和自發(fā)的,而并非完全刺激驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)加工過(guò)程。當(dāng)出現(xiàn)身份交換時(shí),原有身份信息和位置信息的聯(lián)系變得不可靠,自發(fā)的注意需求增大,進(jìn)而導(dǎo)致追蹤表現(xiàn)變差。同時(shí),身份?位置綁定的維持也并非是自動(dòng)的,而是需要耗費(fèi)注意資源的,綁定數(shù)量越多,或綁定程度越不穩(wěn)定,注意資源就需耗費(fèi)越多(Wheeler & Treisman,2002)。

然而,工作記憶和注意資源之間可能并非完全相互分離,也可能相互關(guān)聯(lián)(Shim,Alvarez,& Jiang,2005)和相互競(jìng)爭(zhēng)(Fougnie & Marois,2006)。工作記憶需要耗費(fèi)注意資源,且所需注意資源與信息負(fù)荷量成正比關(guān)系(Alvarez & Cavanagh,2004),而注意資源不足則會(huì)導(dǎo)致工作記憶無(wú)法及時(shí)有效編碼和存儲(chǔ)綁定信息(Johnson,Hollingworth,& Luck,2008)。因此,結(jié)合前人研究和當(dāng)前假設(shè),身份?位置綁定受干擾后的抑制作用可能需要同時(shí)用工作記憶假說(shuō)和注意資源假說(shuō)來(lái)做出合理解釋。當(dāng)身份?位置綁定受到干擾時(shí),視覺(jué)信息輸入將增大,這一方面需要增加注意資源來(lái)提高對(duì)目標(biāo)身份的重新識(shí)別以及對(duì)身份?位置綁定關(guān)系的再建立,另一方面從失綁定狀態(tài)到再綁定狀態(tài)期間,身份?位置綁定數(shù)量增加,導(dǎo)致工作記憶負(fù)荷增大,甚至干擾工作記憶的形成,并且這兩方面特性隨著干擾程度和追蹤負(fù)荷的增大還會(huì)進(jìn)一步受到強(qiáng)化。

此外,前人研究還表明,身份工作記憶會(huì)在多身份追蹤過(guò)程中起到找回丟失目標(biāo)和功能性提高目標(biāo)間分辨率的作用(Makovski & Jiang,2009),但當(dāng)身份信息變復(fù)雜后,這一促進(jìn)作用會(huì)被相應(yīng)削弱(Ren et al.,2009)。在當(dāng)前研究中,發(fā)生身份交換可能會(huì)在一定程度上混淆交換前后目標(biāo)集的身份工作記憶,導(dǎo)致交換后視覺(jué)工作記憶中存儲(chǔ)的目標(biāo)集身份工作記憶出錯(cuò),從而無(wú)法利用或錯(cuò)誤利用身份信息進(jìn)行身份?位置綁定,特別是 TDS和 TTS條件。進(jìn)一步而言,當(dāng)前研究中可能出現(xiàn)的身份工作記憶混淆情況可概括為兩類,一類是在多身份追蹤過(guò)程中身份交換前后的身份工作記憶發(fā)生混淆,并且影響到了位置追蹤,身份工作記憶和位置追蹤同時(shí)受損,另一類是在多身份追蹤中身份交換前后的身份工作記憶雖發(fā)生混淆,但未影響到位置追蹤,僅在反應(yīng)階段發(fā)生身份工作記憶混淆,僅身份識(shí)別成績(jī)受損。前者中,被試混淆了交換前后的身份工作記憶,并且仍根據(jù)錯(cuò)誤的身份工作記憶指向到了錯(cuò)誤的空間方位信息,從而造成身份和位置成績(jī)的同時(shí)下降。這一情況表明,發(fā)生身份交換后,部分身份?位置綁定未能被及時(shí)地解除,即在情景緩沖器中仍保持“舊”的身份?位置綁定。而后者中,混淆的身份工作記憶未干擾空間方位信息,僅在反應(yīng)階段出現(xiàn)記憶錯(cuò)誤。這一情況則表明,發(fā)生身份交換后,身份?位置綁定雖已被有效解除,但視覺(jué)工作記憶中的身份工作記憶卻未能得到及時(shí)有效地更新,即“舊”身份信息與正確位置信息進(jìn)行了再綁定。另外,Drew,Horowitz和Vogel (2013)的研究還表明,增加分心物的數(shù)量會(huì)增大目標(biāo)與非目標(biāo)之間混淆的可能,而增大客體運(yùn)動(dòng)速度則會(huì)增大目標(biāo)丟失的可能。對(duì)于身份交換中的身份工作記憶混淆情況也具有相似之處,身份交換會(huì)導(dǎo)致身份工作記憶負(fù)荷的增加,類似于增加了身份工作記憶的分心物,導(dǎo)致了身份?位置重綁定發(fā)生錯(cuò)誤。而當(dāng)運(yùn)動(dòng)速度過(guò)快時(shí),或者視覺(jué)注意資源不足時(shí),身份?位置綁定則不能被及時(shí)解綁,情景緩沖器中將會(huì)繼續(xù)保持未解綁的錯(cuò)誤的身份?位置綁定信息,即發(fā)生目標(biāo)丟失。因此,兩種身份工作記憶混淆情況雖都顯示出身份工作記憶的錯(cuò)誤,但涉及的內(nèi)部機(jī)制是不同的,對(duì)于位置追蹤的影響也是不同的。從當(dāng)前數(shù)據(jù)來(lái)看,身份和位置成績(jī)是同步和共命運(yùn)的,也即更傾向于支持前者。但綜合來(lái)看,兩類身份工作記憶混淆可能都在一定程度上影響了當(dāng)前結(jié)果,不過(guò)其本質(zhì)上卻仍都屬于身份?位置綁定的問(wèn)題,僅僅是更加深入地探討了身份交換情形下身份?位置綁定關(guān)系的內(nèi)部機(jī)制。未來(lái)研究可進(jìn)一步探討身份?位置綁定與身份工作記憶混淆的關(guān)系問(wèn)題,以及厘清不同身份工作記憶混淆情況發(fā)生的條件,將身份工作記憶與身份?位置綁定進(jìn)行結(jié)合,豐富和拓展多身份追蹤的研究?jī)?nèi)容。

5.4 多身份追蹤中的注意資源分配

自多目標(biāo)追蹤任務(wù)范式提出以來(lái),已有大量研究探討了多目標(biāo)追蹤中的注意加工問(wèn)題。Pylyshyn(2006)用點(diǎn)探測(cè)任務(wù)和多目標(biāo)追蹤任務(wù)結(jié)合的方式發(fā)現(xiàn),多目標(biāo)追蹤任務(wù)中視覺(jué)系統(tǒng)在非目標(biāo)區(qū)域的抑制量最大,目標(biāo)區(qū)域、空白區(qū)域和目標(biāo)區(qū)域附近并未受到抑制(Pylyshyn,2006; 魏柳青,劉冰,張學(xué)民,趙霞,2013; 張學(xué)民,劉冰,魯學(xué)明,2009;張學(xué)民等,2011),并藉此提出了非目標(biāo)抑制假說(shuō),即注意朝向于目標(biāo),但用以對(duì)非目標(biāo)進(jìn)行抑制。然而,Drew,McCollough,Horowitz和 Vogel (2009)采用 ERPs研究發(fā)現(xiàn),相對(duì)于非目標(biāo)上的探測(cè)點(diǎn),處在目標(biāo)上的探測(cè)點(diǎn)所誘發(fā)的視覺(jué)成分 P1和 N1(100～150 ms)更大,并且追蹤者成績(jī)?cè)胶?這一差異越大。但該研究并未發(fā)現(xiàn)對(duì)非目標(biāo)的抑制現(xiàn)象,起碼在視覺(jué)誘發(fā)的早期這一現(xiàn)象并沒(méi)有足夠的證據(jù)支持。因此,注意應(yīng)是用以激活目標(biāo),提高目標(biāo)空間分辨率的。此后,Doran和Hoffman (2010)的另一項(xiàng) ERP研究進(jìn)一步表示多目標(biāo)追蹤任務(wù)中既存在對(duì)目標(biāo)的激活,又存在對(duì)非目標(biāo)的抑制,并且這種機(jī)制受任務(wù)難度影響。當(dāng)任務(wù)難度較低時(shí),即使沒(méi)有視覺(jué)注意系統(tǒng)的參與,參與者也能夠順利完成追蹤任務(wù)。簡(jiǎn)言之,注意既提高了對(duì)目標(biāo)的表征,又抑制了對(duì)非目標(biāo)的表征。

然而,這些研究多關(guān)注于多目標(biāo)追蹤中的注意分配問(wèn)題,而對(duì)多身份追蹤中的注意分配問(wèn)題研究甚少。一方面原因在于時(shí)空信息對(duì)維持視覺(jué)連續(xù)性具有主導(dǎo)作用; 另一方面原因在于多目標(biāo)追蹤中觀察者對(duì)身份信息的利用有限(魏柳青等,2010)。但越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)身份信息也會(huì)影響到追蹤表現(xiàn),并且身份信息在加工方式和注意資源占用上都不同于位置信息。身份加工多認(rèn)為是序列加工和注意需求的(Oksama & Hy?n?,2008; Tombu & Seiffert,2008),而位置加工多認(rèn)為是平行加工和非注意需求的(Cavanagh & Alvarez,2005; Pylyshyn,2001)。上述因素在一定程度上將導(dǎo)致兩種任務(wù)在注意資源分配上產(chǎn)生差異。

結(jié)合當(dāng)前實(shí)驗(yàn)結(jié)果,DDS不干擾位置追蹤和身份識(shí)別表現(xiàn),而 TTS和 TDS卻干擾位置追蹤和身份識(shí)別表現(xiàn)。因此,多身份追蹤中的注意分配可能是基于目標(biāo)增強(qiáng)的。當(dāng)目標(biāo)群內(nèi)發(fā)生身份交換時(shí),其身份?位置綁定受干擾程度要遠(yuǎn)大于非目標(biāo)群內(nèi)身份交換。原因可能在于身份信息是序列加工和耗費(fèi)注意資源的,任務(wù)要求高于位置信息加工,因此有限的注意資源大多被鎖定在目標(biāo)集上。這與MOMIT模型理論具有一致性,MOMIT假說(shuō)認(rèn)為只有目標(biāo)的方位信息被加工儲(chǔ)存在臨時(shí)記憶緩沖器模塊中,且只有在注意焦點(diǎn)下的目標(biāo)身份才能被有效序列加工,即注意資源只用于加工目標(biāo)位置和目標(biāo)身份信息,而非目標(biāo)群主要依靠邊緣視覺(jué)系統(tǒng)加工。然而,本研究中對(duì)位置和身份追蹤表現(xiàn)的結(jié)果采用的是容量指標(biāo),該指標(biāo)仍然不夠精準(zhǔn)。因此,未來(lái)研究可以用定位錯(cuò)誤(Location error)的探測(cè)方法來(lái)進(jìn)一步加以佐證(Iordanescu,Grabowecky,&Suzuki,2009)。

5.5 語(yǔ)音復(fù)述在多身份追蹤中的作用

Baddeley (1992)在短時(shí)記憶的概念基礎(chǔ)上提出了工作記憶(Working memory,WM)模型,并將其劃分為三大子系統(tǒng),中央執(zhí)行系統(tǒng)(Central executive)、語(yǔ)音回路(Phonological loop)和視空間模板(Visuospatial sketch pad)。其中,語(yǔ)音回路主要負(fù)責(zé)以語(yǔ)音為基礎(chǔ)的信息的存儲(chǔ)和控制的加工過(guò)程,由短時(shí)的語(yǔ)音存儲(chǔ)器(Phonologicalstore)和發(fā)音復(fù)述器(Articulatory rehearsal)兩個(gè)次級(jí)部分構(gòu)成。語(yǔ)音存儲(chǔ)器能夠?qū)σ曈X(jué)和聽(tīng)覺(jué)轉(zhuǎn)化的語(yǔ)音信息進(jìn)行存儲(chǔ),但聽(tīng)覺(jué)記憶痕跡會(huì)在2 s內(nèi)快速衰減,需通過(guò)發(fā)音復(fù)述的形式來(lái)對(duì)這些記憶痕跡進(jìn)行重新激活和鞏固(Baddeley,2003)。也即,當(dāng)執(zhí)行任務(wù)涉及到語(yǔ)音和文字信息等時(shí),語(yǔ)音回路模塊會(huì)自主對(duì)其進(jìn)行加工,如閱讀任務(wù),語(yǔ)言學(xué)習(xí)等。

在多身份追蹤中,目標(biāo)身份常含有語(yǔ)義信息,如當(dāng)前研究中目標(biāo)為數(shù)字身份,參與者就能夠在工作記憶中對(duì)目標(biāo)身份不斷進(jìn)行語(yǔ)音復(fù)述,以此來(lái)達(dá)到鞏固身份記憶的效果。事實(shí)上,也有部分研究發(fā)現(xiàn),采用無(wú)法命名的復(fù)雜客體,如人類面孔和場(chǎng)景(Cohen,Konkle,Rhee,Nakayama,& Alvarez,2014; Ren et al.,2009),或者執(zhí)行雙任務(wù),如 One-back任務(wù)(Makovski & Jiang,2009),可抑制語(yǔ)音復(fù)述的干擾。所以,倘若在多身份追蹤中,身份?位置綁定的維持主要依賴于語(yǔ)音復(fù)述功能,那么當(dāng)語(yǔ)音復(fù)述被排除或受到抑制時(shí),觀察者將無(wú)法有效完成多身份追蹤任務(wù),即追蹤表現(xiàn)應(yīng)趨于概率水平。然而,Ren等(2009)采用無(wú)法命名的人類面孔作為追蹤對(duì)象,當(dāng)面孔身份實(shí)時(shí)變化時(shí),追蹤成績(jī)雖顯著下降,但整體追蹤成績(jī)正確率仍高于85%。Cohen等(2014)采用的人類面孔和場(chǎng)景素材,整體正確率也同樣均高于70%。Makovski和Jiang (2009)的多身份追蹤與 One-back顏色記憶雙任務(wù)研究中,觀測(cè)者的追蹤成績(jī)也高于 75%。因此,在多身份追蹤中,語(yǔ)音復(fù)述的作用是有限的。

具體而言,當(dāng)前研究中,實(shí)驗(yàn)1和2的多身份追蹤表現(xiàn)不僅受到身份?位置綁定的干擾效應(yīng),同時(shí)還可能受到內(nèi)部語(yǔ)音復(fù)述的影響。也即,多身份追蹤表現(xiàn)隨身份?位置綁定受干擾程度增加而下降的效應(yīng),不能有效排除語(yǔ)音復(fù)述不良的干擾。對(duì)此,實(shí)驗(yàn)3從整體上對(duì)語(yǔ)音復(fù)述這一因素進(jìn)行控制,但所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)1相符。這意味著,語(yǔ)音復(fù)述并非是產(chǎn)生當(dāng)前實(shí)驗(yàn)效應(yīng)的首要因素,不同身份交換條件間的位置追蹤和身份識(shí)別容量差異主要是由身份?位置綁定的受干擾程度所導(dǎo)致。這與以往研究所得結(jié)果(Cohen et al.,2014; Makovski & Jiang,2009; Ren et al.,2009)相一致。

6 結(jié)論與展望

本研究系統(tǒng)考察了個(gè)體在身份交換式的多身份追蹤任務(wù)中的表現(xiàn),并深入探討了其內(nèi)部加工機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn),首先位置加工系統(tǒng)和身份加工系統(tǒng)是共享同一注意資源的并行耦合雙加工系統(tǒng),但視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)位置信息的利用要優(yōu)于身份信息。其次,位置追蹤和身份識(shí)別表現(xiàn)均隨身份?位置綁定受干擾程度增大而下降,支持了身份?位置綁定機(jī)制。第三,多身份追蹤中的注意分配更可能是基于目標(biāo)增強(qiáng)的,相比于非目標(biāo)群,身份?位置綁定在目標(biāo)群內(nèi)受干擾后對(duì)追蹤表現(xiàn)的抑制作用更明顯。第四,部分報(bào)告法在身份交換條件中能夠測(cè)量出更高容量的多身份追蹤表現(xiàn),即全部報(bào)告法有所低估。第五,語(yǔ)音復(fù)述在身份交換的多身份追蹤任務(wù)中作用有限,即身份交換對(duì)多身份追蹤的影響并非是語(yǔ)音復(fù)述的干擾,而是身份-位置綁定機(jī)制受到損害。

當(dāng)前研究主要考察了注意追蹤階段的身份?位置綁定問(wèn)題,未來(lái)研究可進(jìn)一步對(duì)比身份?位置綁定在編碼、維持和提取階段發(fā)生身份交換時(shí)的追蹤表現(xiàn)差異。其次,身份工作記憶與身份?位置綁定關(guān)系的問(wèn)題也需進(jìn)一步加以探究,如身份?位置綁定和解綁是否受不同類型的身份工作記憶影響的問(wèn)題,或兩類身份工作記憶混淆情形發(fā)生的條件。此外,語(yǔ)音復(fù)述任務(wù)對(duì)多身份追蹤任務(wù)的具體影響也仍可進(jìn)一步深入考察。最后,在研究方法上,可以采用多種電生理和神經(jīng)影像技術(shù),如ERP,fMRI等,深入探討身份?位置綁定關(guān)系的神經(jīng)基礎(chǔ)。

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