情绪性注意瞬脱的认知机制：来自行为与ERP的证据*

贾 磊 张常洁 张庆林

(1浙江工业大学心理系, 杭州 310014)

(2西南大学心理学部, 重庆 400715)

1 前言

受注意系统资源有限性的制约, 进入视觉通道的刺激信息始终在竞争有限的加工资源。面对复杂刺激环境, 人类的中枢系统会以牺牲无关视觉输入为代价, 通过注意选择来解决刺激间的竞争问题。在此过程中, 与当前目标或任务相关的内源性和外源性因素, 均可在注意选择与资源调配中发挥重要作用(Stein, Zwickel, Ritter, Kitzmantel, & Schneider,2009; Vuilleumier, 2005)。在众多刺激因素中, 情绪信息因其对有机体生存至关重要, 通常会占据优势竞争地位并获得更多注意资源。但对注意选择而言,这种情绪竞争优势具有效果的两面性——当情绪刺激作为目标对象处于正性注意选择模式下时, 由于情绪信息具有增强注意警觉和提高信息采集水平的作用, 中枢系统会形成对情绪刺激的注意偏向,目标情绪刺激的感知加工也会因此得以易化。但当情绪刺激作为干扰刺激或是限制对象处于负性注意选择模式下时, 情绪输入反而会成为目标选择与转移的障碍, 干扰注意转换并迟滞对新目标的注意选择。作为以上两种情绪效果在时间注意中的综合体现, 情绪性注意瞬脱(emotional attentional blink,EAB)近期受到了研究者们的关注(Mathewson,Arnell, & Mansfield, 2008; Schwabe et al., 2011;Stein et al., 2009)。

1.1 情绪性注意瞬脱及其特性

情绪性注意瞬脱实质是一种由情绪注意引发的特殊注意瞬脱现象。注意瞬脱(attentional blink,AB)是在研究注意的时程问题时发现的一种功能性的注意缺陷, 它表现为一定时间内注意系统所能识别处理的视觉刺激是数量有限的, 即时间注意的容量有限性(Raymond, Shapiro, & Arnell, 1992)。电生理学的研究发现, 注意瞬脱的产生与中枢系统进行多项目处理遇到的工作记忆巩固困难有关(Vogel,Luck, & Shapiro, 1998)。实验室条件下此效应可用双任务快速系列视觉呈现(Rapid Serial Visual Presentation, RSVP)范式来诱发：以每秒6～20个刺激的速度呈现刺激流, 要求被试识别其中特定的两个中性目标T1和T2。当T1与T2的刺激时间间隔(Stimulus Onset Asynchrony, SOA)处于 200～500 ms时, T2识别正确率会显著下降, 这就是标准的注意瞬脱现象(Raymond et al., 1992; 张明, 王凌云,2009)。而情绪性注意瞬脱则是标准注意瞬脱的一种特殊变型。与标准注意瞬脱相比, 情绪性注意瞬脱也采用双任务 RSVP范式诱发, 但 T1须变为情绪刺激, 且 T1的报告任务也须指向其情绪属性。此时受到情绪作用影响, 首阶段情绪 T1的识别加工会干扰次阶段 T2的识别加工, 使其正确率进一步下降, 进而强化注意瞬脱, 而该效应即为情绪性注意瞬脱(Mathewson et al., 2008; Schwabe et al.,2011; Stein et al., 2009)。

自 Mathewson等人(2008)首次报告以来, 现有研究已就情绪性注意瞬脱有了较深入的认识。与标准注意瞬脱相比, 情绪性注意瞬脱同样产生于RSVP刺激流下对T1和T2的序列识别, 因此时间上对不同目标的注意选择以及目标间的注意转换依然是其形成的先决条件。此外, 情绪性注意瞬脱的诱发也具有特殊任务要求。首先是对诱发刺激的特殊要求。行为实验发现, 双任务RSVP范式下, 情绪性T1(尤其负性T1)、中性T2的刺激组合是诱发情绪性注意瞬脱的稳定条件。与此相对, 若 T1和T2均为中性或情绪刺激, 或换成中性T1、情绪T2的刺激组合, 均无法有效诱发该效应(Mathewson et al., 2008; Stein et al., 2009)1在注意瞬脱的研究历程上, 情绪性注意瞬脱的发现要晚于情绪诱发的视盲(emotion-induced blindness, 简称 EiB; Most, Chun,Widders, & Zald, 2005)和情绪性注意瞬脱对抗效应(emotional attentional blink sparing effect; Aronson, 2006)。这三者均是标准注意瞬脱的演化变型, 均反映了情绪输入对时间注意的影响, 且都采用RSVP任务诱发。在目标设置上, 中性T1、情绪性T2的刺激组合会诱发注意瞬脱对抗效应。而情绪性T1、中性T2的刺激组合下, 若仅报告中性T2, 无须报告情绪T1, 则会诱发情绪诱发的视盲。有关三种效应的机制差异, 可见：陈武英, 卢家楣, 刘连启, 周炎根(2014). 情绪诱发的视盲：一种独特的功能性视盲. 心理科学进展,22(3), 422–430.。其次是对T1与T2间SOA的特殊要求。标准注意瞬脱的诱发通常要求T1与T2间的SOA处于200～500 ms范围内。但诱发情绪性注意瞬脱时, T1和T2间的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, 当负性T1和中性T2间SOA设为134 ms时, 效应仍然十分稳固。最后是对RSVP任务下目标指向的特殊要求。行为研究证实, 在满足以上条件基础上, 只有当个体对 T1的有意注意指向情绪属性而非其他感知属性时, 才能诱发情绪性注意瞬脱(Stein et al., 2009)。由此可见, 情绪性注意瞬脱实质是目标驱动的情绪注意自上而下强化注意瞬脱的过程, 且这一过程带有情绪主动调制注意选择与注意转换的典型特征。

但问题在于, 目标 T1诱发的情绪加工是如何主动调制注意选择与注意转换以强化注意瞬脱的,现有研究却尚未获得有效结论。造成这一局面的关键原因有两点。原因一是目前的研究多采用传统的行为手段, 而行为研究手段无法直接测量情绪调制注意以强化注意瞬脱的动态过程。原因二也是根本原因, 实际是现有研究存在注意瞬脱产生机制的理论分歧, 争论的焦点在于注意瞬脱是产生自中枢注意资源瓶颈, 还是源自注意的过度投入。这一分歧导致现有研究无法确定情绪对注意瞬脱的强化是基于注意资源分配的, 还是基于注意资源扩张的。

1.2 经典瓶颈理论及其对情绪性注意瞬脱的解释

作为注意瞬脱的经典理论, 瓶颈理论(Bottleneck Theory)是当前情绪性注意瞬脱最常用的理论解释。该理论从Broadbent有关神经高级中枢资源有限的经典假设出发, 强调注意系统对刺激的连续加工存有时间维度上的资源瓶颈(即资源有限性), 且该瓶颈所引起的注意分配困难是注意瞬脱产生的根本原因。具体来说, 由于标准RSVP任务下T1与T2间SOA较短且中枢系统资源有限, 先出现的T1会在注意资源分配中获得优势地位并因此获得较好的工作记忆巩固。而后出现的T2因中枢资源瓶颈, 无法在资源分配中获得足够工作记忆资源进行记忆巩固, 使得识别正确率显著下降并最终产生注意瞬脱(Martens & Wyble, 2010; 张明, 王凌云, 2009)。

在瓶颈理论看来, 情绪性注意瞬脱可视作是标准注意瞬脱在情绪注意影响下的延伸和变型。依照该理论观点, 若将标准注意瞬脱的中性 T1换成情绪刺激, 那么情绪性 T1相对中性T1, 它所诱发的有意情绪注意因其资源竞争优势将再度挤占中枢本已有限的认知资源, 使 T2的工作记忆巩固更加困难, 最终形成情绪性注意瞬脱(Mathewson et al.,2008)。

瓶颈理论切合了前人有关中枢工作记忆容量有限的推论, 同时它所强调的资源分配机制也获得了不少来自标准注意瞬脱和注意瞬脱对抗效应研究的证据支持, 其中最突出的电生理证据便是次阶段的 P3抑制现象——注意瞬脱的 ERP研究发现,RSVP任务下次阶段T2诱发的P3波幅会被明显抑制; 但首阶段 T1诱发的 P3波幅却几乎不受影响,有时甚至还会显著增强(Martens & Wyble, 2010)。由于RSVP任务下的P3波幅通常反映了注意识别时中枢工作记忆对目标刺激的记忆巩固情况, 因此这种次阶段的P3抑制效应被解释为T2中枢加工所遭遇到的工作记忆巩固困难, 说明T2在与T1的中枢资源竞争中处于不利地位, 进而显示了中枢资源瓶颈的存在(贾磊等, 2012; Sergent, Baillet, &Dehaene, 2005; Vogel et al., 1998)。

1.3 过度投入理论、激活反弹理论对经典瓶颈理论的质疑

但在瓶颈理论之外, 还存有观点对立的注意瞬脱理论——由Olivers和Nieuwenhuis (2006)提出的过度投入理论(Overinvestment Theory)。与瓶颈理论相比, 该理论虽然认可中枢工作记忆容量有限, 但并不认为工作记忆容量有限等同于中枢资源瓶颈,因此否认有限中枢资源的分配是导致注意瞬脱产生的本质原因。实际上, 过度投入理论认为注意瞬脱并非产生于中枢资源瓶颈, 而是源自个体对RSVP任务下目标项目所需注意资源的过度投入。在该理论看来, 个体努力从视觉刺激流中识别出T1和 T2, 并将其送入中枢加工通道。但在进行注意投入时, 个体错误地认为投入的注意资源越多,绩效越好。结果是注意投入实际超出了项目所需的资源阈限, 造成干扰刺激同T1和T2一起进入了中枢加工通道, 反而削弱了注意系统对干扰项目的负向抑制能力和对目标 T2的正向选择效能, 最终干扰了T2的工作记忆巩固并诱发注意瞬脱(Olivers &Nieuwenhuis, 2006; Olivers, van der Stigchel, &Hulleman, 2007)。

相较于瓶颈理论, 过度投入理论的核心证据在于个体的心理状态, 如情绪状态或是注意分散状态,会直接影响注意瞬脱的产生。例如在RSVP任务前导入积极情绪(Olivers & Nieuwenhuis, 2005, 2006),或是采用分心任务诱发注意分散状态(Arend,Johnston, & Shapiro, 2006), 都会抑制注意瞬脱的产生。以上效应说明, 有效缓解注意的过度投入可以显著提高个体在RSVP任务中对目标刺激的注意选择和对干扰刺激的抑制能力。而这是强调中枢资源瓶颈与有限资源分配的瓶颈理论所无法解释的。

如果说过度投入理论是站在个体主动注意投入的层面解释了注意瞬脱产生的主观条件, 那么Olivers等人(Olivers & Meeter, 2008)不久后又提出的激活反弹理论(Boost & Bounce Theory)则是站在注意门控的视角解释了注意瞬脱产生的客观基础。依据激活反弹理论, 视觉信息经注意选择进入中枢工作记忆的注意门控实际包括两套加工机制, 一是对目标刺激注意觉察的门控激活, 二是对无关干扰刺激的抑制反弹。这两套机制在注意加工上分别对应目标信息的门控开启及对无关信息的主动抑制。当目标刺激出现时, 注意门控主动打开, 目标刺激经注意选择获得短暂的强化促进(即所谓“Boost”),由此进入中枢通道并在工作记忆中得到记忆巩固。而当目标刺激结束呈现后, 干扰刺激出现, 此时注意门控系统的抑制机制启动, 对干扰刺激产生抑制反弹(即所谓“Bounce”), 以便将干扰刺激阻挡在中枢通道之外。实际运行中, 注意门控的这两套加工机制, 无论是对目标刺激的强化促进还是对干扰刺激的抑制反馈, 都存有加工上的时间延迟。在诱发注意瞬脱的RSVP任务中, 由于加工时间延迟的存在, 注意门控对T1的强化促进实际会将T1后的干扰刺激连同 T1一起放进工作记忆通道; 而当中枢系统发现这一错误后会立即启动对干扰刺激的抑制反弹机制。但这一抑制反弹机制实际会干扰到对T2的门控激活, 将 T2阻挡在中枢通道之外, 使得T2无法及时得到工作记忆的巩固加工, 而这就为注意瞬脱的产生提供了客观基础。因此在激活反弹理论看来, 前人在标准注意瞬脱 ERP实验中观察到的次阶段P3波幅抑制效应虽然反映的是T2中枢加工遭遇的工作记忆巩固困难, 但是造成这一困难的根源并非中枢系统的资源瓶颈, 而是时间注意下中枢注意门控激活与抑制加工上的时间延迟(Olivers& Meeter, 2008)。

如果将主观上个体的资源过度投入、客观上注意门控的激活反弹机制, 以及有意情绪注意的认知特性综合考虑进来, 那么同样可以解释情绪性注意瞬脱的形成。首先, 情绪刺激(尤其负性刺激)相对中性刺激, 它具有的资源竞争优势会产生情绪注意以诱发情绪负性偏向(emotional negativity bias)。巧合的是, 这种情绪负性偏向在中枢加工中同样表现为晚期出现的 P3效应, 即负性刺激较中性和正性刺激诱发更大的 P3波幅。但该效应仅与情绪刺激诱发中枢情绪评估有关, 机制有别于标准注意瞬脱下代表中枢工作记忆巩固的 P3效应(Ito, Larsen,Smith, & Cacioppo, 1998; Liu, Huang, McGinnis-Deweese, Keil, & Ding, 2012; 黄宇霞, 罗跃嘉,2009)。此外情绪刺激在注意选择中带有明显注意定势, 在涉及目标转换时会呈现注意解脱困难的特性(Fox, Russo, & Dutton, 2002; 黄宇霞, 罗跃嘉,2009), 而且情绪刺激中枢评估所诱发的情绪状态也会影响注意选择(Todd, Cunningham, Anderson, &Thompson, 2012)。据此可以推测, 在诱发注意瞬脱的RSVP任务下, 由于T1与 T2的SOA较短, 当T1换成负性刺激时, 相较于中性T1, 负性T1本身诱发的情绪注意和情绪状态实际会干扰T2的注意识别。其次, 依照过度投入理论, 当T1变成情绪刺激, 相较于中性 T1(代表标准注意瞬脱), 如果中枢资源不存在瓶颈, 那么负性 T1诱发的有意情绪注意必定会强化注意资源的过度投入。此时T1和T2虽会获得更多的注意资源, 但也会让T1和T2间的干扰刺激获得更多注意资源从而进入中枢工作记忆,进一步干扰T2的中枢加工(Olivers & Nieuwenhuis,2005, 2006)。最后, 根据激活反弹理论, 由于加工延迟的存在, 当情绪 T1经注意门控进入中枢工作记忆时, 其后的干扰刺激也会随着注意门控开启一起进入工作记忆。与中性T1相比, 情绪性T1会增强注意门控的强化促进机制。此时注意门控须调用中枢工作记忆启动更强的抑制反馈机制来排除因注意资源强化而被增强的干扰刺激; 同时注意门控还须克服情绪性T1带来的注意解脱困难并开启对T2的注意觉察。上述过程虽然会进一步阻碍T2进入中枢工作记忆通道并强化注意瞬脱, 但其本身却要调用更多中枢资源进行情绪注意的控制(Olivers& Meeter, 2008)。综合以上分析可以推测, 虽然次阶段T2的工作记忆巩固会更加困难, 但由情绪T1所诱发的情绪注意反而会使参与T2识别的中枢资源得到增强和扩张。反映在ERP加工过程上, 代表次阶段T2中枢加工的P3波幅不会因T2工作记忆巩固困难的加剧而被进一步抑制; 相反, 在情绪注意影响下, 它会因中枢资源投入的增加而被增强。

1.4 实验设计与假设

综上所述可知, 在注意瞬脱的形成机制上,Olivers等人的过度投入理论及激活反弹理论实质是对经典瓶颈理论的挑战。但是受传统行为手段的制约, 如何在注意瞬脱框架内比较和鉴别二者一直是个难题。而研究探讨情绪性注意瞬脱的产生机制则为二者的鉴别比较提供了一个非常适合的机会,且这一问题并未有研究涉及过。对此, 本研究拟采用 ERP技术研究探索情绪性注意瞬脱发生的认知过程, 解答情绪 T1是如何作用于注意系统, 最终诱发情绪性注意瞬脱的。为达成这一目的, 本研究在借鉴前人行为范式的基础上采用了 ERP技术,力图在认知神经科学视角下提供有力证据。为稳定诱发情绪性注意瞬脱, 本研究参考了 Stein等人(2009)行为研究中实验1的任务设计(见图1)。该任务设计中的 T1设为 3种水平, 分别负性面孔、中性面孔和 T1未呈现, 分别代表负性情绪强化下注意瞬脱(即情绪性注意瞬脱)、中性情绪下标准注意瞬脱及非注意瞬脱三种注意机制。采用 ERP技术后, 该任务的 T1未呈现的非注意瞬脱条件还可作为与另两种注意机制进行直接比较的基线条件, 从而能够有效分离出情绪性注意瞬脱产生的加工过程, 据此讨论其认知过程机制。

根据双任务RSVP范式下T1与T2序列加工的两阶段性, 本研究从两方面构建假设。首先, 假设一针对首阶段的情绪T1识别过程。与中性面孔T1代表的标准注意瞬脱以及T1未出现所代表的非注意瞬脱相比, 在规定任务下主动识别恐惧面孔 T1将自上而下地诱发有意情绪注意, 继而使其中枢资源获得显著增强。反映在中枢加工上, 恐惧面孔T1中枢加工所诱发的 P3波幅理应显著强于另外两种T1条件水平。假设二则围绕次阶段的T2识别加工展开。关于情绪性注意瞬脱的产生机制, 瓶颈理论和过度投入理论(及激活反弹理论)的主要分歧在于T2的工作记忆巩固困难是由中枢资源瓶颈造成的,还是由中枢资源的过度投入造成(Dux & Marois,2009; 张明, 王凌云, 2009)。对此本研究假设, 如果情绪性注意瞬脱是有限注意资源的分配困难造成的, 那么与中性T1相比, 随着情绪性T1中枢资源得以强化, 中性 T2的中枢资源理应会被削弱, 即二者的中枢资源分配应出现一升一降的“跷跷板”效应。但如果是过度投入造成的, 那么参与情绪性T1和中性T2加工的中枢资源都会随着注意的过度投入而被一同强化和扩张。反映在神经加工过程上,代表T1和T2中枢加工的两阶段P3成分, 其波幅变化则会显示哪种理论是情绪性注意瞬脱形成的最终答案。

2 方法

2.1 被试

在校本科生 17人, 其中男生 8人, 平均年龄19.2周岁(SD = 0.72); 均为右利手, 身体健康且无精神病史, 视力或矫正视力正常。所有被试用校内BBS招募, 自愿参加实验, 且从未参加过任何心理学实验; 实验后给予适当报酬。

2.2 实验材料

实验材料选取与Stein等(2009)研究类似。目标刺激 T1选自 NimStim情绪面孔库(NimStim Face Stimulus Set; http://www.macbrain.org/resources.htm)中的20名演员面孔。其中中性和恐惧面孔各20张,分属10名男性和10名女性演员。实验所用情绪面孔只选取亚裔和欧裔面孔, 排除异族特征明显的非裔面孔。目标刺激T2是从互联网上获取的开源的室内厨房及室外别墅图片, 两类图片各30张。干扰刺激则是将选用的T2刺激以绘图软件随机打碎为16×16的马赛克图片。目标刺激T1、T2及干扰刺激均采用Photoshop软件进行统一的大小和灰阶处理,制成明暗度相同的8 cm×8 cm的黑白bmp格式图片。

2.3 实验流程

实验RSVP任务采用E-prime 2.0软件编程, 以75 Hz的刷新率呈现在17吋CRT纯平显示器上。实验流程如图1所示：屏幕中央先呈现300 ms注视点, 待其消失后继时呈现 16个延迟(lags)的刺激流。目标刺激T1随机出现在第5～7个延迟位置, T2则始终出现在T1出现后的第2个位置。参考前人研究并结合设备刷新率, 将不同刺激间 SOA设为120 ms (Raymond et al., 1992; Stein et al., 2009; 张明, 王凌云, 2009)。待刺激流呈现结束即出现2个问题, 要求被试根据刚呈现的T1和T2分别在标准键盘上进行按键回答。问题1回答T1是何刺激, 是负性面孔、中性面孔, 还是面孔未出现, 对应数字键1至3。问题2回答T2场景发生在室内还是室外, 对应数字键 1和 2。两个问题共给予被试 6 s的充裕时间做出反应, 待被试完成按键判断后间隔1500 ms, 随即进入下一个试次。

实验开始前被试被详细告知任务流程, 并在主试指导下完成6个试次的练习, 练习流程与正式实验一致, 但不纳入结果统计。待被试完全掌握实验指导语后, 开始正式实验。正式实验包含3个水平(即T1为负性面孔、中性面孔或T1未出现), 每个实验水平均包含80个试次, 共记240个试次。实验中允许被试短暂休息。刺激流中所有刺激图片大小一致, 均呈现在屏幕中央。被试距屏幕约 1 m, 正对屏幕中央, 水平和垂直视角均小于 5°。完成RSVP任务后, 被试做短暂休息, 接着完成对于情绪面孔效价及唤醒度的1～7级评定。待实验结束后,给予被试报酬。

图1 实验流程示意图

2.4 脑电分析方法

EEG采集和分析使用Brain Products公司的记录和分析系统, 按国际10-20系统扩展的64导电极帽记录EEG。以左侧乳突为参考电极, 另一电极置于右侧乳突。双眼外侧安置电极记录水平眼电(HEOG),左眼上下安置电极记录垂直眼电(VEOG)。信号记录滤波带通0.01～100 Hz, 采样频率500 Hz, 头皮和电极间阻抗小于5 kΩ。EEG离线分析采用Analyzer 2.0软件, 以右侧乳突电极为参考, 从各导联信号中减去 1/2该电极所记录的信号; 分析滤波带通0.5～30 Hz。排除明显带有肌电、飘移的脑电事件后,参照被试眼动, 采用独立成分分析(ICA)方法校正眼电干扰, 波幅大于±80 μV被视为伪迹自动剔除。最后依照条件水平设置和被试反应(即能正确识别T1)对EEG进行分类叠加。去除带有伪迹及错误反应的脑电试次后, 各实验水平下叠加次数均不少于40次。鉴于注意瞬脱存在T2呈现后的P3波幅抑制效应, 分析时程选为T1出现前后−100～1000 ms。

图2为叠加后的ERP原始总波形图。相对T1缺失的非注意瞬脱条件(基线), 中性面孔T1和恐惧面孔T1分别在其出现后的140～180 ms和180～230 ms于头皮后部双侧及头皮前部分别诱发了明显的早期负波和正波, 并在之后的 320～480 ms于头皮中后部持续诱发了更强的正成分。同时, 两类情绪面孔也在T2出现的0～450 ms于头皮中后部诱发了持续更强的晚期正成分。

图2 不同条件水平诱发的ERP原始总平均图

图3 减去基线后两类情绪面孔所诱发的ERP总平均图

为排除因刺激流继时呈现所诱发视觉稳态负波(SSVP)的干扰, 同时也为了析取和比较标准注意瞬脱和情绪性注意瞬脱的加工过程机制, 数据分析将两类情绪面孔条件与基线条件相减(贾磊等,2012; Luo, Feng, He, Wang, & Luo, 2010; Vogel et al.,1998)。具体做法是以每一被试下两类情绪面孔条件与 T1消失的基线条件相减, 之后再进行分类叠加。相减后的结果见图3。与基线条件(Y = 0)相比,两类情绪面孔 T1在其出现后的 140～180 ms和180～230 ms分别于头皮后部双侧和前部诱发了明显的早期负波和正波; 根据潜伏期和波形正负可以判断二者分别为情绪面孔加工诱发的 N170和 P2成分。此外, 两类情绪面孔T1出现后的320～480 ms及530～620 ms出现了两个显著正成分。鉴于二者均分布于头皮中后部中央位置, 且潜伏期均是刺激出现后约300 ms, 判断二者是T1和T2分别诱发的P3成分。对此依据实验假设并参考地形图, 选择中后部的四个电极点(Pz/P1/P2/CPz), 分别对T1和T2诱发的P3平均波幅分别进行(T1属性：中性面孔/恐惧面孔/空屏基线)×电极点的重复测量方差检验。结果p值采用Greenhouse-Geisser法校正。

3 结果

3.1 行为结果

首先对 T1的情绪属性进行检验。被试对两类情绪面孔效价及唤醒度的评估结果如表1所示。配对t检验显示, 两组T1材料间效价[t(16) = 26.16, p <0.001, Actual power = 1.002配对 t检验统计检验力以 G*Power软件工具包(http://www.gpower.hhu.de)结合SPSS 17.0计算获得。和唤醒度[t(16) = −18.50,p < 0.001, Actual power = 0.999]均存在显著差异。

表1 不同情绪面孔T1的效价和唤醒度1～7级评定的结果(M ± SD)

接着对行为数据进行方差检验, 结果见表 2。对T1识别正确率的统计显示, 不同T1条件水平间存在显著差异, F(2,15) = 11.48, p = 0.001,=0.61。其中, 空屏基线条件下的T1识别正确率显著高于负性面孔T1和中性面孔T1 (ps < 0.005), 但负性面孔T1与中性面孔T1条件间的差异不显著。排除T1识别错误的试次, 对T2识别正确率进行统计检验。结果显示, 三种条件间存在显著差异, F(2,15)= 34.26, p < 0.001,= 0.81。此时两种情绪面孔T1的T2识别率都显著低于基线条件(ps < 0.001), 且二者间也存在显著差异(p = 0.006)。

3.2 ERP结果

事先对两种情绪面孔 T1所诱发的双侧 N170(后部PO7和 PO8点)和前部P2成分(前部Fz点)的平均波幅进行统计比较, 发现尽管恐惧面孔 T1所诱发的N170和P2成分尽管均高于中性面孔T1,但二者间效应均未达到显著水平。因此忽略以上成分, 仅对研究假设所关注的 T1和 T2两阶段的 P3成分进行分析。

表2 不同条件下T1和T2的识别正确率(%) (n = 17)

3.2.1 首阶段P3波幅(320～480 ms)

对于首阶段T1诱发的P3, 方差分析显示其情绪主效应显著(F(2,15) = 21.72, p < 0.001, ηp2= 0.74),但电极点的主效应(F(3,14) = 0.92, p > 0.05)和二者交互作用(F(6,11) = 0.17, p > 0.05)均不显著。简单效应显示, 恐惧面孔条件诱发的首阶段P3波幅(M =5.22 μV, SE = 0.86 μV)要显著高于中性面孔条件(M =3.52 μV, SE = 0.92 μV), p = 0.002; 且二者同时也显著高于基线条件, ps < 0.005。

3.2.2 次阶段P3波幅(540～620 ms)

对于次阶段的 P3成分, 方差分析显示其平均波幅上情绪主效应显著(F(2,15) = 15.00, p < 0.001,ηp2= 0.67), 且电极点的主效应显著(F(3,14) = 3.78,p < 0.05, ηp2= 0.45), 但二者无显著交互作用(F(6,11) =0.15, p > 0.05)。简单效应分析显示, 恐惧面孔条件下(M = 2.49 μV, SE = 0.52 μV)的次阶段 P3 波幅要显著高于中性面孔条件(M = 1.25 μV, SE = 0.58 μV),p < 0.05; 且二者同时也显著高于基线条件, ps < 0.05。同时, P3成分在P1点上的平均波幅(M = 1.42 μV,SE = 0.39 μV)要显著强于 CPz 点(M = 1.00 μV, SE =0.43 μV)和 P2 点(M = 1.22 μV, SE = 0.42 μV), ps <0.05。

4 讨论

4.1 情绪性注意瞬脱的形成：中枢资源瓶颈还是过度资源投入

本研究从瓶颈理论与过度投入理论的分歧出发, 基于 ERP技术检验了情绪性注意瞬脱产生的过程机制。实验的行为结果发现, 采用恐惧面孔作为 T1时, T2的识别正确率最低, 不仅显著低于代表标准注意瞬脱的中性 T1条件, 而且远低于代表非注意瞬脱的无T1呈现的单任务基线条件。这一结果印证了早先 Mathewson等(2008)和 Stein等(2009)的行为发现, 证明本实验成功诱发了情绪性注意瞬脱。

另一方面, 作为对前人研究的推进, ERP结果最终揭示了情绪性注意瞬脱的产生机制。首先, 如实验所预期的, ERP结果在 T1出现后的 320～480 ms及540～620 ms分别观察到了代表首阶段T1和次阶段T2中枢加工的P3成分, 且两阶段P3波幅上确因T1情绪面孔的不同出现了效应分离。在首阶段T1加工中, 恐惧面孔T1所诱发的P3波幅显著高于中性面孔T1所诱发的P3波幅。这印证了实验假设一的构想, 证明RSVP任务下负性恐惧面孔作为 T1, 它具有的注意竞争优势使得其获得了更多中枢资源。其次, 关于恐惧面孔 T1如何诱发情绪性注意瞬脱, 究竟是源自瓶颈理论所假设的中枢资源瓶颈, 还是过度投入理论所假设的中枢资源过度投入, ERP结果给出了最终证据。根据实验假设二, 如果 T2的中枢加工困难是因中枢资源瓶颈造成的, 那么代表T1和T2的中枢资源分配的两阶段P3波幅应该会出现资源分配的“跷跷板”效应——与中性面孔T1相比, 由于恐惧面孔T1获得的认知资源得到增强, 参与中性 T2加工的中枢资源会被削弱, 所以次阶段T2诱发的P3波幅应显著下降。反之, 如果这一过程是因资源过度投入造成的, 那么参与情绪性T1和中性T2(甚至干扰刺激)的中枢认知资源将被一同增加和扩张, 两阶段的 P3波幅将会同时上升。而本研究的实际结果是两阶段的P3波幅一同提升。这显然支持过度投入理论, 而非瓶颈理论。

实际上, 恐惧面孔T1与中性面孔T1的条件比较只是将情绪性注意瞬脱与标准注意瞬脱相比, 证明情绪性注意瞬脱是由情绪T1诱发的资源过度投入形成。而若将T1未出现的基线条件考虑进来, 则本研究结论同样适用于非注意瞬脱条件。在 ERP分析中, 虽然基线条件仅作为分析参照, 用以排除RSVP刺激流继时呈现所诱发稳态负波的干扰, 但参照原始波形图可知, 基线条件下的 T2识别正确率最高, 且该条件下相同时间窗口内的 P3波幅也最低。若依照瓶颈理论, 基线条件下T1未出现, 因此不存在T1与T2竞争所产生的中枢资源瓶颈, 此时代表T2中枢加工的P3波幅理应最大, 且高于恐惧T1条件和中性T1条件。而实际结果显然与瓶颈理论的假设完全相反, 反而支持过度投入理论中枢资源扩张的观点。这一结果也从侧面证明了本研究结论的可靠。

4.2 注意的情绪负性偏向与中枢资源过度投入

至于情绪 T1如何导致中枢资源过度投入, 据前文分析可知, 原因应该源自恐惧面孔带来的情绪负性偏向对中枢加工的调制作用。有关情绪识别的早期研究发现, 负性刺激相对中性和正性条件, 其注意加工会导致情绪负性偏向的发生。神经加工过程上, 这种情绪负性偏向在中枢加工阶段也表现为晚期诱发的 P3效应, 即负性刺激较中性和正性刺激诱发更大的 P3波幅; 并且这一效应尤其在注意资源相对紧缺时更为明显(黄宇霞, 罗跃嘉, 2009)。由于P3多出现在300 ms之后, 属晚期正成分(或正电位), 因此部分研究中又将其命名为LPP或者LPC(late positive potential/component; Ito et al., 1998;黄宇霞, 罗跃嘉, 2009)。fMRI研究发现, 情绪性P3效应的形成与情绪系统的神经构成, 如杏仁核(amygdala)、眶额皮层(orbitofrontal cortex, OFC)、脑岛(insula)及扣带回(cingulate gyrus)存在紧密联系; 此外负责视觉刺激识别的枕叶视皮层和颞叶皮层也会参与到了P3效应的形成(Liu et al., 2012)。基于上述发现, 以上研究认为情绪性的 P3效应主要反映了个体对情绪刺激的中枢评估过程。

回到研究关注的情绪性注意瞬脱形成机制上。在诱发情绪性注意瞬脱的RSVP任务中, 诱发情绪评估加工的是首阶段出现的情绪性 T1, 后出现的中性 T2本身不会诱发情绪评估加工, 但实际显示情绪性注意瞬脱产生出现的却是次阶段的T2知觉加工。对此, 近期Schwabe等(2011)采用fMRI技术探讨了情绪T1诱发的情绪评估是如何影响T2中枢加工以形成情绪性注意瞬脱的。他们发现, 相较于标准注意瞬脱, 出现在次阶段 T2注意识别上的情绪性注意瞬脱实际激活了更多与情绪相关的神经结构。在该研究中, 情绪性注意瞬脱的形成与眶额皮层、脑岛及前扣带回(anterior cingulate cortex,ACC)存在紧密联系。而上述脑区与反映情绪注意偏向的P3/LPP的源定位是一致的。与之相对的是,通常被视为视觉工作记忆中枢的后顶叶皮层区域,如顶下小叶(inferior parietal lobule, IPL)与顶内沟(Intraparietal sulcus), 却均未显著激活。而后顶叶皮层与外侧前额皮层构成的神经通路(简称“额顶通路”)通常被认为是目标导向注意的神经基础, 也是标准注意瞬脱形成的关键所在(Martens & Wyble,2010)。这说明情绪性注意瞬脱下, 情绪加工相较于工作记忆巩固, 依旧在 T2的中枢加工中占优势地位。因此, 结合本研究的 P3效应与Schwabe等人(2011)fMRI实验中血氧信号所代表的神经活动强度可以断定, 情绪 T1识别带来的情绪负性偏向实际使注意瞬脱下的注意选择与转换机制发生了情绪偏转, 不仅调动了更多的情绪脑区参与到了刺激流的加工, 而且其诱发的情绪加工贯穿了情绪 T1至中性T2的整个加工过程。这一情绪机制带来了更多的中枢资源投入, 既提高了对 T1自身的中枢资源投入, 也提高了 T2的中枢资源投入, 这是导致次阶段T2识别的P3波幅不降反升的根本原因。

4.3 情绪偏向注意与情绪性注意瞬脱的形成

至于负性T1如何具体影响中性T2的识别以诱发情绪性注意瞬脱产生, 依照前文有关情绪注意偏向、过度投入理论及激活反弹理论的分析, 其内在机制应该是情绪负性偏向具有的注意定势(注意解脱困难)以及持续情绪评估诱导出的情绪状态, 干扰了注意门控对干扰刺激的抑制反馈和对目标 T2的强化促进机制。

根据诱发性质的不同, 情绪注意有目标驱动和刺激驱动两种类型, 且二者都带有注意偏向的特性。这一特性通常被视作情绪性刺激在注意加工中所具有的资源竞争优势。因此在一些研究中, 情绪注意又被称为情绪偏向注意(Affect-biased attention)。在注意瞬脱的诸多变型中, 情绪性注意瞬脱反映的是目标驱动的情绪注意调制并强化注意瞬脱的过程(Mathewson et al., 2008)。从有机体生存进化的角度看, 目标驱动的情绪注意可以视作是一种经验化的情绪控制, 体现了有机体通过注意选择来预测并控制情绪结果和情绪反应以适应环境变化的主动控制过程。但在行为效果上, 这种情绪注意却是一把双刃剑——正性注意选择模式下它会加快对情绪目标的注意定向, 但负性注意模式下则会导致对情绪干扰的抑制和解脱困难(Fox et al., 2002; Todd et al., 2012)。在情绪注意的形成过程中, 杏仁核作为情绪中枢, 它可以通过其广泛的神经投射通路调制视皮层的活跃程度来影响视觉注意选择, 且这一过程与“额顶通道”调制视皮层的机制非常相似。因此在情绪输入条件下, 杏核仁至视皮层的情绪注意通路可以替代“额顶通道”而直接调制视觉注意。而这正是情绪性注意瞬脱有别于标准注意瞬脱的独特之处, 也是负责视觉工作记忆加工的后部顶叶皮层没有直接参与情绪性注意瞬脱形成的关键所在(Schwabe et al., 2011; Todd et al., 2012)。而同属情绪中枢的眶额皮层, 它与丘脑的神经联系使得其在意识性的注意转移与注意解脱中具有重要作用(Todd et al., 2012; Vuilleumier, 2005)。依照激活反弹理论, 在情绪性注意瞬脱形成过程中, 个体在完成负性T1的识别加工后必须完成目标的注意转换,将注意从负性 T1的定势中解脱出来, 进而完成对干扰刺激的抑制并重新打开对T2的注意门控。但要达成这种注意解脱与转移, 必然涉及意识努力和中枢情绪控制的参与。这也就是Schwabe等人(2011)的fMRI实验中负责意识努力的脑岛与负责情绪注意控制的扣带回及眶额皮层, 它们的激活信号为何会与注意瞬脱效应强化(T2正确率的下降)情况存在正相关的原因。

至于情绪状态, Olivers和Nieuwenhuis (2005,2006)的积极情绪研究已经证实, 它可以通过影响对注意资源的投入情况来调制注意瞬脱, 原因在于情绪状态可以调制中枢系统对目标和干扰刺激的注意控制, 进而影响注意瞬脱下的注意选择和注意转换过程。通常积极情绪状态可以诱导出注意分散状态, 在快速呈现的刺激流中, 它可以缓解中枢系统对目标注意定势的过度控制, 便于注意门控排除干扰刺激并顺利完成目标由 T1向 T2的转变(Olivers et al., 2007)。但本实验条件下, 恐惧面孔T1诱发的情绪状态刚好起了反作用, 不但未能缓解中枢系统对目标的过度注意定势, 其导致的恐惧情绪状态反倒加重了中枢系统的控制负担并阻碍了注意定势的解除。需要强调的是, 情绪状态对注意瞬脱的影响极可能取决于情绪刺激本身的社会性质而非情绪效价, 负性刺激诱发的情绪状态并不一定只会强化注意瞬脱。例如近期有研究指出, 若将恐惧或恶心的面孔刺激放在RSVP刺激流前作为情绪状态的诱发刺激, 则恶心面孔诱导出的情绪状态会相对性地削弱和对抗注意瞬脱, 而恐惧面孔诱导出的情绪状态则会进一步强化注意瞬脱。原因在于, 虽然诱导情绪状态的两类面孔都是负性的, 但恶心情绪便于注意解脱, 而恐惧情绪则会强化注意投入并诱发情绪偏向注意, 使注意解脱更加困难(Vermeulen, Godefroid, & Mermillod, 2009)。

5 结论

综上所述, 情绪性注意瞬脱产生自情绪输入导致的中枢资源过度投入, 而非情绪目标与中性目标加工竞争导致的中枢资源瓶颈。其形成机制体现了时间注意下情绪负性偏向对中枢资源的显著扩张,反映出情绪对注意瞬脱这一注意功能缺陷的认知偏转。这种因情绪输入导致的中枢资源扩张现象无法用有限资源分配来解释, 因此从瓶颈理论向过度投入理论发展变化其实是一个质的飞跃。这一发展变化既考虑了情绪与注意间相互协作与相互影响,同时也更符合注意加工灵活性、策略性的特点。

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