陳馭婷, 徐之涵

（寧波工程學(xué)院 外國語學(xué)院, 浙江 寧波 315211）

0 引言

我們生活的環(huán)境中有很多具有節(jié)律性時間信息的事件，如隨著音樂節(jié)拍跳舞，按照同一節(jié)拍鼓掌等，人們能夠利用這些有規(guī)律的時間信息來預(yù)測目標(biāo)事件何時出現(xiàn), 這種能力被稱為節(jié)律時間期待。前人和筆者以往的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)事件出現(xiàn)的時間與預(yù)期一致時，個體表現(xiàn)出更快的反應(yīng)速度和更高的辨別正確率，即時間期待效應(yīng)[1-6]。

節(jié)律時間期待通常被認(rèn)為是自動化的，無意識的加工過程[7-10]。 如DOLORES D 等人使用雙任務(wù)范式，結(jié)果發(fā)現(xiàn)節(jié)律時間期待效應(yīng)沒有受到雙任務(wù)的干擾，證明了其自動化的加工機制[11]。 然而，他們采用的是基于聽覺節(jié)律的視覺工作記憶任務(wù)。根據(jù)多資源模型(multi-resources model)[12]，當(dāng)兩個同時執(zhí)行任務(wù)中的刺激共享相同的感覺通道時干擾最大。 因此，是否是由于兩個任務(wù)涉及不同感覺通道導(dǎo)致的節(jié)律時間期待經(jīng)受住了工作記憶任務(wù)的干擾，受到了質(zhì)疑。 隨后CUTANDA D 等人采用了基于聽覺節(jié)律的聽覺工作記憶任務(wù)，進一步驗證了節(jié)律時間期待的自動化加工過程[13]。

但是以往關(guān)于節(jié)律時間期待的研究大多集中在小于1 s 的時間間隔范圍[4,11,13-18]。 很少考察節(jié)奏對節(jié)律時間期待的影響。節(jié)奏即節(jié)律序列的速度，通常表示節(jié)律序列中連續(xù)刺激之間的時間間隔。在筆者之前的研究中，通過雙任務(wù)范式，設(shè)置了500 ms、2 500 ms、3 500 ms 3 種時間間隔構(gòu)成的節(jié)律序列，探討了不同時間間隔構(gòu)成的節(jié)律時間期待的加工機制。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在500 ms 和2 500 ms 時間間隔下，節(jié)律時間期待屬于自動化加工機制，而3 500 ms 條件下涉及了注意資源的參與[19]。 然而該研究采用的是基于視覺節(jié)律的視覺工作記憶任務(wù)，以往研究表明聽覺比視覺通道更具有加工時間信息的優(yōu)勢，聽覺對于時間信息相比視覺更敏感[20-22]。 因此聽覺通道下，節(jié)奏對節(jié)律時間期待加工機制的影響尚待進一步探究。

綜上所述，本研究的目的是驗證聽覺通道下，節(jié)律時間期待是依賴于無意識的自動化加工，還是需要注意控制的參與，并探索其加工機制是否會隨著節(jié)奏的變化而發(fā)生改變。 本研究采用了雙任務(wù)的實驗范式，500 ms、2 500 ms、3 500 ms 3 種時間間隔，被試同時完成目標(biāo)檢測任務(wù)（主要任務(wù)）和工作記憶任務(wù)（次要任務(wù)）。 目標(biāo)檢測任務(wù)用來檢測節(jié)律時間期待效應(yīng)，被試被要求對刺激序列后呈現(xiàn)的聽覺目標(biāo)刺激盡快做出反應(yīng)。工作記憶任務(wù)中，被試被要求記憶1 組字母。如果節(jié)律時間期待需要注意資源的參與涉及受控加工，那么主要任務(wù)中的時間期待效應(yīng)應(yīng)該會受到雙任務(wù)的干擾而被減弱，因為兩個并行的任務(wù)競爭有限的注意資源。 如果節(jié)律時間期待依賴于自動加工，則不會受到雙任務(wù)的干擾[23-25]。本研究預(yù)期在500 ms 和2 500 ms 時間間隔下，時間期待效應(yīng)可以抵抗雙任務(wù)干擾。 相反，在3 500 ms條件下，時間期待效應(yīng)會受到雙任務(wù)的干擾而被減弱。

1 試驗條件及方法

1.1 實驗儀器與材料

實驗采用E-prime 軟件來進行材料的呈現(xiàn)和被試反應(yīng)時的記錄。 所有聲音刺激為Audacity 產(chǎn)生的純音，響度約為70 db。 所有視覺刺激都顯示在27 寸的電腦顯示器中央，分辨率為1 920×1 080，背景為灰色(RGB：180 180 180)。 在單任務(wù)和雙任務(wù)條件中，每個試次都以一個注視點(黑色“+”，0.6°×0.6°)開始，該注視點在整個試次持續(xù)呈現(xiàn)。 隨后呈現(xiàn)由5 個或6 個（在不同試次中隨機呈現(xiàn)）聲音刺激組成的聲音刺激序列，每個聲音刺激的呈現(xiàn)頻率為700 Hz，呈現(xiàn)時長為250 ms，設(shè)置不同數(shù)量的聲音刺激，以防止目標(biāo)刺激被完全預(yù)測。 這一聲音刺激序列包含規(guī)律和非規(guī)律序列（在不同試次中隨機呈現(xiàn)）。 在規(guī)律序列中，刺激間間隔(Interonset Interval)固定為 500 ms(快速)、2 500 ms（中速）或 3 500 ms（慢速）。 在非規(guī)律序列中，刺激間間隔為 300、400、500、600、700 ms(快速)；1 500、2 000、2 500、3 000、3 500（中速）；2 100、2 800、3 500、4 200、4 900 ms（慢速），每種速度條件下 5 個時間間隔的順序是在不同試次中隨機呈現(xiàn)的。目標(biāo)刺激為400 Hz 的純音，呈現(xiàn)100 ms。此外，在雙任務(wù)條件下，在聲音刺激序列之前呈現(xiàn)1 組由輔音字母隨機產(chǎn)生的6 個不同字母，所有字母由女性聲音口述，每個字母以500 ms 依次呈現(xiàn)。

1.2 被試對象

16 名某學(xué)院本科生參與了實驗。17～19 歲，平均年齡18.1 歲（標(biāo)準(zhǔn)差0.57）。所有被試都是右利手者（慣用右手），視力或矯正視力正常，聽力正常，無腦部損傷史。 完成實驗后被試獲得少量報酬。

1.3 程序和任務(wù)

實驗在寧波工程學(xué)院認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)實驗室的暗室中進行，被試舒適地坐在椅子上，眼睛正對電腦顯示器中央位置，視線距離屏幕中心約60 cm。被試得到了口頭和書面的實驗說明。每名被試需要完成兩個實驗（單任務(wù)和雙任務(wù)實驗），每個實驗包含1 個練習(xí)組和6 個正式實驗組，每組包含18 個試次。單任務(wù)和雙任務(wù)的執(zhí)行順序在被試間平衡。 圖1 提供了這兩個任務(wù)的示意圖。

單任務(wù)實驗的流程如圖1(a)所示：在每個試次開始時，呈現(xiàn)一個注視點500 ms、3 000 ms 后隨機呈現(xiàn)規(guī)律或不規(guī)律的聲音刺激序列。 在該序列結(jié)束250 ms、2 250 ms 或者3 250 ms 后呈現(xiàn)400 Hz目標(biāo)刺激，當(dāng)目標(biāo)刺激出現(xiàn)時，被試被指示盡快按下“↑”鍵。 在10%的試次中，目標(biāo)刺激不出現(xiàn)(catch trial)，以此避免“冒險函數(shù)”效應(yīng)（hazard function），即在目標(biāo)尚未出現(xiàn)的情況下，隨著時間的流逝，目標(biāo)刺激出現(xiàn)的條件概率逐漸增加[26]。 最大響應(yīng)時間為1 200 ms。

雙任務(wù)實驗的流程如圖1(b)所示：與單任務(wù)不同的流程在于，在呈現(xiàn)規(guī)律或不規(guī)律序列之前，被試需要記住一組6 個字母，每個字母以500 ms 依次呈現(xiàn)。在對400 Hz 目標(biāo)刺激做出反應(yīng)之后，會聽到一個單獨的字母500 ms。 如果這個字母包含在6 個字母組中，則被試被指示按“←”鍵，如果該字母沒有出現(xiàn)在前面的字母組中，按“→”鍵。 最大響應(yīng)時間為5 000 ms。 在被試作答后，呈現(xiàn)反饋500 ms，藍色的“correct”或紅色的“incorrect”，提供關(guān)于記憶準(zhǔn)確性的反饋。

圖1 實驗流程示意圖： (a)單任務(wù); (b)雙任務(wù)

1.4 實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)分析

實驗采用 2(任務(wù)：單任務(wù)、雙任務(wù))×2(節(jié)律性：規(guī)律、非規(guī)律)×3(節(jié)奏速度：500 ms、2 500 ms、3 500 ms)的混合設(shè)計。 其中，任務(wù)、節(jié)律性和節(jié)奏速度均是被試內(nèi)變量。 因變量為被試的反應(yīng)時。

反應(yīng)時被定義為從目標(biāo)刺激出現(xiàn)到第一次可觀察到的反應(yīng)之間的持續(xù)時間。 練習(xí)組和目標(biāo)刺激不出現(xiàn)的試次的數(shù)據(jù)被排除在分析之外。 預(yù)期反應(yīng)(在目標(biāo)刺激呈現(xiàn)前的反應(yīng))、遺漏反應(yīng)(被試沒有對目標(biāo)刺激做出反應(yīng))，以及＜150 ms 或＞1 200 ms 的反應(yīng)時也被從分析中剔除（0.61%）。其余正確的反應(yīng)時進行 2(任務(wù)：單任務(wù)、雙任務(wù))×2(節(jié)律性：規(guī)律、非規(guī)律)×3(節(jié)奏速度：500 ms、2 500 ms、3 500 ms)的重復(fù)測量方差分析。 在隨后的分析中，本研究還檢驗了時間期待效應(yīng)(指規(guī)律條件減去非規(guī)律條件的反應(yīng)時)，進行 2(任務(wù)：單任務(wù)、雙任務(wù))×3(速度：500 ms、2 500 ms、3 500 ms)的重復(fù)測量方差分析。

2 實驗結(jié)果

在雙任務(wù)條件下，字母記憶測試中被試的正確率為80% (13% SD)，并且不同條件間均沒有顯著差異。

表1 呈現(xiàn)了被試在不同條件下的反應(yīng)時。 2(任務(wù)：單任務(wù)、雙任務(wù))×2(節(jié)律性：規(guī)律、非規(guī)律)×3(節(jié)奏速度：500 ms、2 500 ms、3 500 ms)的重復(fù)測量方差分析表明，任務(wù)的主效應(yīng)顯著[F(1,15)=7.681；P=0.014；η2=0.339]，即被試在單任務(wù)條件下的反應(yīng)時(364.01 ms) 要顯著快于雙任務(wù)條件下的反應(yīng)時(405.74 ms)。 節(jié)律性主效應(yīng)也顯著[F(1,15)=22.802；P＜0.001；η2=0.603]，即被試在規(guī)律條件下的反應(yīng)時(365.62 ms)要顯著快于非規(guī)律條件下的反應(yīng)時(404.14 ms)。 節(jié)律性和節(jié)奏的交互作用達到顯著，[F(2,30)=4.561；P=0.028；η2=0.233]。 另外，與本研究的預(yù)期最相關(guān)的發(fā)現(xiàn)是任務(wù)、節(jié)律性和節(jié)奏三因素間的交互作用顯著[F(2,30)=5.654；P=0.009；η2=0.274]。 簡單效應(yīng)分析表明：如圖 2a 所示，在 500 ms 速度下，被試在單任務(wù)和雙任務(wù)中都表現(xiàn)出規(guī)律條件的反應(yīng)時顯著快于非規(guī)律條件的反應(yīng)時（P=0.001；P=0.002）。 如圖2b 所示，在2 500 ms 速度條件下，被試在單任務(wù)和雙任務(wù)中同樣都表現(xiàn)出規(guī)律條件的反應(yīng)時顯著快于非規(guī)律條件的反應(yīng)時（P=0.007；P=0.002）。然而如圖2c 所示，在3 500 ms 速度條件下，被試在單任務(wù)條件下表現(xiàn)出規(guī)律條件的反應(yīng)時顯著快于非規(guī)律條件的反應(yīng)時（P＜0.001），雙任務(wù)中規(guī)律條件和非規(guī)律條件的反應(yīng)時無顯著差異（P=0.777）。

表1 不同條件下的反應(yīng)時

圖2 不同條件下的反應(yīng)時: (a)500 ms; (b)2 500 ms; (c)3 500 ms

關(guān)于時間期待效應(yīng)(規(guī)律和非規(guī)律條件反應(yīng)時之間的差異)，2(任務(wù)：單任務(wù)、雙任務(wù))×3(節(jié)奏速度：500 ms、2 500 ms、3 500 ms)的重復(fù)測量方差分析表明，速度的主效應(yīng)顯著[F(2,30)=4.56；P=0.028；η2=0.233]。與本研究的預(yù)期更相關(guān)的發(fā)現(xiàn)是任務(wù)和速度的交互作用顯著；[F(2,30)=5.655；P=0.009；η2=0.274]。 簡單效應(yīng)分析表明，如圖3 所示，在500 ms 和2 500 ms 速度下，被試在單任務(wù)和雙任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)均無顯著差異（P=0.411；P=0.847）。 然而在3 500 ms 速度下，被試在單任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)顯著大于雙任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)（P=0.008）。

圖3 不同條件下的時間期待效應(yīng)

3 討論

通過雙任務(wù)范式，考察了500 ms、2 500 ms、3 500 ms 不同速度下節(jié)律時間期待的加工機制。 結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與雙任務(wù)相比，單任務(wù)條件下被試的反應(yīng)時更快，首先證實了雙任務(wù)范式中工作記憶任務(wù)的有效性。 其次結(jié)果顯示，相比非規(guī)律條件下的反應(yīng)時，被試在規(guī)律條件下的反應(yīng)時顯著更快，成功捕捉到了時間期待效應(yīng)。 此外，本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在500 ms 和2 500 ms 速度下，被試在單任務(wù)和雙任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)均無顯著差異，說明時間期待效應(yīng)沒有受到雙任務(wù)的干擾，暗示了自動化的加工機制。這與前人的研究結(jié)果一致[11,13,19]，驗證了無論節(jié)律序列與工作記憶任務(wù)是否共享相同感覺通道，節(jié)律時間期待都不涉及受控加工，是無意識的、自動化的加工過程。 此外，本研究進一步提出節(jié)律時間期待的加工機制會隨著節(jié)奏速度的改變而發(fā)生變化。

本研究結(jié)果顯示，在500 ms 和2 500 ms 時間期待效應(yīng)沒有受到雙任務(wù)的影響，然而在3 500 ms速度下，被試在單任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)顯著大于雙任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)，表明時間期待效應(yīng)受到了雙任務(wù)的干擾被減弱，暗示了其加工機制不再是完全自動化的加工過程，需要認(rèn)知資源的參與。 這與筆者之前的研究結(jié)果一致[19]，但是在之前的研究中，采用的是基于視覺節(jié)律序列的視覺工作記憶任務(wù)。另外，由于之前的研究中任務(wù)（單任務(wù)、雙任務(wù)）為被試間變量，因此對于3 500 ms 條件下時間期待效應(yīng)的削弱是否因為被試組間差異造成的受到了質(zhì)疑。 此外，之前研究中的另一個爭議點在于，雙任務(wù)條件下，在刺激序列之前呈現(xiàn)一組需要被試記憶的6 個不同字母，然而在單任務(wù)條件下沒有呈現(xiàn)任何內(nèi)容直接呈現(xiàn)刺激序列，導(dǎo)致兩個任務(wù)在視覺輸入和認(rèn)知負荷方面可能都有所不同。 因此時間期待效應(yīng)的減弱是由認(rèn)知負荷引起的，還是僅僅由于視覺輸入的不同造成的受到了質(zhì)疑。 本研究中任務(wù)條件作為被試內(nèi)變量，規(guī)避了被試組間差異的問題，另外在單任務(wù)條件中刺激序列之前，呈現(xiàn)3 s 與雙任務(wù)等時的固視點，排除視覺輸入造成的差異。 該研究的結(jié)果進一步證實了，無論視覺通道下還是聽覺通道下，節(jié)律時間期待的加工機制都會隨著節(jié)奏速度的變化而發(fā)生改變。

4 結(jié)論

本研究采用雙任務(wù)范式，在500 ms、2 500 ms 和3 500 ms 三種節(jié)奏條件下，考察了節(jié)奏對節(jié)律時間期待加工機制的影響。 獲得主要結(jié)論如下：

（1）在500 ms 和2 500 ms 節(jié)奏下，被試在單任務(wù)和雙任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)均無顯著差異。揭示在該節(jié)奏下的時間期待效應(yīng)抵抗住了雙任務(wù)的干擾，暗示了自動化的加工機制。

（2）在3 500ms 節(jié)奏下，被試在單任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)顯著大于雙任務(wù)條件下的時間期待效應(yīng)，揭示在該節(jié)奏下的時間期待效應(yīng)受到了雙任務(wù)影響而被減弱，暗示涉及了受控加工。

（3）節(jié)律時間期待僅在有限的快節(jié)奏范圍內(nèi)屬于無意識的加工，隨著節(jié)奏的變慢，需要注意資源的參與。