视觉空间注意的定向/重定向*

王爱君，刘晓乐，李毕琴，迟莹莹，张 明

视觉空间注意的定向/重定向*

王爱君1，刘晓乐1，李毕琴2，迟莹莹3，张 明1

(1.苏州大学心理学系，苏州 215123；2.江西师范大学心理学院，江西省心理与认知科学重点实验室，南昌 330022；

3.东北师范大学心理学院，长春 130024)

基于位置的注意理论认为注意分布是以特定的空间位置或区域为基础，该理论认为，被试根据任务要求，注意焦点可以像聚光灯一样移动、注意范围可以像变焦镜头一样进行缩放以及注意在焦点处集中程度最高，并向四周逐渐扩散。自Posner提出这一理论以来，近30年研究者们对视觉空间的注意定向/重定向开展了大量的研究。本文对此进行了综述，一方面包括注意定向/重定向的范式、类型；另一方面包括由此产生的早期易化和晚期抑制效应以及未来研究展望。

视觉空间；注意定向/重定向；内源性注意；外源性注意；返回抑制

1 引言

基于位置的注意理论认为注意分布是以特定的空间位置或区域为基础，被试根据任务要求，注意焦点可以像聚光灯一样移动、注意范围可以像变焦镜头一样进行缩放以及注意在焦点处集中程度最高，并向四周逐渐扩散。Posner将注意类比为聚光灯的视觉定向理论，首次采用线索化范式阐述了不同注意定向方式对视觉加工的影响。结果发现，当线索与目标之间的时间间隔(Stimulus onset asynchrony，SOA)小于300ms时，被试对呈现在线索化位置上的目标反应较快(Posner，Rafal，Choate，& Vaugham，1985)，即产生了早期的易化效应。但是，当SOA大于300ms时，被试对呈现在线索化位置上的目标反应较慢，即产生了晚期的抑制效应，这种晚期的抑制效应被称之为返回抑制(Inhibition of return，IOR)(Posner，1985)。因此，不管是早期的易化效应还是晚期的抑制效应，当目标出现在先前提示过的位置时，视觉注意则需定向到此位置，而当目标出现在先前未提示过的位置时，视觉注意则需将从先前提示的位置脱离，而重新定向到先前未提示过的位置。

2 注意定向与重定向的范式

2.1 线索-目标范式

线索-目标范式中的提示线索可分为内隐线索与外显线索(Posner，1980)(见图1a)。在内隐注意中，线索化阶段要求被试注视中央位置呈现的提示线索，而随后的目标出现在外周位置。在这种条件下，眼球运动并未伴随注意的转移。在外显注意中，要求被试对外周位置呈现的线索或者目标位置自由地移动眼睛。这种条件下，眼球运动并伴随注意的转移。在线索-目标范式中，内隐注意一般要求被试在线索化阶段将注意保持在中央注视点位置，目标出现阶段再将眼球转移到目标的位置(Chica，Klein，Rafal，& Hopfinger，2010a)；外显注意一般要求被试把眼球转移到线索指示的位置，目标出现之前将眼球转移到中央注视点位置，目标出现时再将眼球转移到目标的位置(Taylor & Klein，2000)。

2.2 目标-目标范式

在目标-目标范式中不呈现需要注意的线索，而是要求被试对连续呈现的目标进行反应。当两个相继的目标呈现在相同的空间位置时，这个试次就被看作是有效或者是线索化的试次，当两个相继的目标呈现在不同的空间位置时，这个试次就被看作是无效或者是非线索化的试次(见图1b)。目标—目标范式的眼动控制中，当目标出现时要求被试外显的将眼球移动到目标出现的位置，下一个目标出现之前再将眼球返回到中央注视点位置(Bourgeois，Chica，Valero-Cabré，& Bartolomeo，2013；Posner，1980)。

图1 空间定向范式的说明(引用并改自Chica，Martín-Arévalo，Botta，& Lupiánez，2014)

3 定向与重定向的类型

注意能够通过两种定向方式转移到不同的空间位置：(1)自上而下的方式，也称“随意地”或者“内源性地”定向，其主要是根据我们的目标、意图或者任务需求而定；(2)自下而上的方式，也称“非随意地”或者外源性地定向，其主要根据刺激的显著性或者刺激之间潜在的相关性而定(Jonides，1981)。虽然这两种定向都能使反应更快或正确率更高，但是这两种定向也有重要的差别(Klein & Shore，2000)：(1)外源性线索能够诱发快速、反射性且自动化的转移，而内源性线索会导致缓慢、控制性且主动的定向加工；(2)外源性线索对干扰任务的影响不敏感，无论线索是否具有预测性，捕获注意的自动化程度较高；(3)内源性线索的早期易化效应持续时间较长，可以持续到一秒钟，而外源性线索引起的早期易化效应通常在几百毫秒之后则消失；(4)当线索与目标之间的时间间隔较长情况时，外源性线索更易引起IOR效应，即目标出现在线索化的位置比目标出现在非线索化的位置的反应慢或正确率低。

3.1 外源性注意定向

外源性定向通常是将线索呈现在外周位置，可以是变化其中一个占位符亮度，可以是呈现一个新的客体，也可以是占位符消失。这些类型的外周线索均能够产生注意定向(Riggio，Bello，& Umiltà，1998)。即使外周线索对目标位置没有预测作用，鉴于外周线索的显著性，它也能够外源性地捕获注意。外周线索的预测性通常为50%，这种情况下为纯的外源性捕获。但是外周线索也能够对目标位置具有空间预测性，此种线索我们称之为“混合线索”。如75%预测性情况下，线索的出现把注意外源性地定向到该位置，且当目标高概率地出现在这个位置时，这种最初的注意捕获增强了。同样地，外源性线索也能够具有反向预测性，线索的预测性为25%种情况下，线索的出现把注意外源性地定向到线索的位置，然而内源性注意增加了相反位置的加工(Chica，Lupiáe，& Bartolomeo，2006)。

3.2 内源性注意定向

内源性定向通常使用对目标的空间位置有高概率预测的中央符号线索，其中最为常用的是中央箭头。但是有研究发现，即使箭头线索对目标位置没有预测作用，仍然能够引起定向注意(Marotta，Lupiáez，Martella，& Casagrande，2012)。这表明，在某种程度上，箭头线索能够自动地将注意定向到箭头所指示的位置上。而且，箭头指示的注意定向与使用中央预测数字线索的内源性注意和使用外周无预测性线索的外源性注意不同，说明了中央箭头引起的注意定向与上述线索引起的注意定向是不同形式的注意定向(Ristic & Kingstone，2012)。内源性线索也会使用其他的符号，比如，根据呈现在中央位置圆点的颜色来指示目标的位置(Funes，Lupiáez，& Milliken，2007)。当中央线索是纯符号时，如果它们对目标的位置没有预测作用，那么它们不会产生任何的注意定向。因此，中央线索必须要对目标的位置具有预测作用才得以引发内源性定向。

3.3 两者的争议

传统上，在进行比较时，通常使用空间预测性的中央符号线索作为内源性定向的线索，使用空间无预测性的外周线索作为外源性定向的线索。但是这样比较的结果可能是由以下原因引起的：(1)线索类型和空间注意定向的内在机制；(2)线索的空间预测性；(3)其他知觉因素，如在外源性定向中，线索和目标会出现在相同的位置上，而中央线索与目标刺激就不会有空间一致性(Chica et al.，2006)。

为了克服上述问题，一些研究比较了外周线索在具有空间预测性和不具有空间预测性的条件。这时注意一直是被外源性地定向到线索化的位置，但是在线索具有空间预测性时，就存在一个动机内源性地将注意保持在线索化的位置(Briand & Klein，1987)。另一些研究比较了中央线索在有空间预测性和无空间预测性的条件(Doricchi，Macci，Silvetti，& Macaluso，2010)。这种情况下收益独立于线索的预测性，但是只会在预测性线索下观察到代价。另一些研究者则相反，认为外周预测线索同时涉及内源性和外源性注意。当使用空间预测的中央符号线索时，注意被内源性地引起并且维持。当外周线索不具有空间预测性时，注意被外源性地引发，尽管可能会有内源性的努力去避免注意捕获或者从捕获中脱离开。但外周线索具有空间预测性时，注意被外源性地引发并且内源性地保持。最后当外周线索具有反向预测性时，注意被外源性地引发并且内源性地从线索化的位置脱离开(Chica et al.，2011b)。

4 早期易化与晚期抑制

4.1 二维平面的早期易化

当使用中央箭头线索时，这种易化效应可以在SOA为300ms左右的时候观测到。这种条件下被试有着足够的时间阻断线索与注意定向的关联(Remington & Pierce，1984)，并且会持续几秒钟时间(Posner，1980)。当使用外周无预测性线索时，通常在SOA为50ms时就能观察到易化，但是这种易化效应持续的不是很久，通常在300ms以后消失。当外周线索对目标的位置具有空间预测性时，在线索化的位置观察到了行为上的易化效应，却没有观察到IOR(Chica et al.，2006)。但是，在长SOA下，即使线索具有高的预测性，也不是总能观察到易化效应，除非线索和目标在时间上重叠(Chica et al.，2006)。Eimer等(1997)考察了预测性和无预测性内源性的提示效应。结果表明视空间注意可以由符号提示产生非自发性偏好。ERP的结果表明，在预测性的条件下，枕叶区P1幅值不受提示效度的影响，表明了内源性注意可能不影响视觉加工的早期阶段。外源性注意对刺激加工影响的ERP研究表明，外源性注意和内源性注意效应既有共性也有差异。Doallo等(2004)采用有预测性和无预测性的外源提示，比较了不同SOA水平下外源注意的ERP成分。结果表明在很短的时间内，外源性提示加速了对出现在提示位置的刺激的知觉加工，长时间间隔则会产生抑制，使得有效提示下的目标的P1幅值下降。无预测性的外源提示在长SOAs下均比表现出提示有效位置的目标的P1幅值减少，说明外源性提示对早期视觉加工的影响与提示的预测性有关。

4.2 三维空间的早期易化

一些研究发现，被试对于出现在与线索化位置具有不同深度平面位置上的目标反应更慢，并且相对于注意从近处定向到远处，注意从近处定向到远处消耗了更多的注意资源(Gawryszewski，Riggio，Rizzolatti，& Umilta，1987；Maringelli，McCarthy，Steed，Slater，& Umilta，2001)。因此提出了注意在深度位置上的定向是基于观察者中心的理论模型。然而，另一些研究则发现，被试对出现在线索化位置上的目标和与线索化位置不在同一深度的非线索化位置上目标的反应时并无差异。表明了注意并不能有效地在深度位置上进行定向，即出现“深度盲”现象(Ghiradelli & Folk，1996；Iavecchia & Folk，1995)。以生态学视角来看，最重要的问题就是快速地将注意定位具有潜在威胁性或者奖赏性的物体上，并且这些物体是突然出现在距离我们自身较近处的位置。当刺激突然意外地逼近自身情况下，为了生存的需要，需要迅速地将注意转移到这些刺激上。相反，当刺激远离自身情况下，我们对这些刺激的注意则较少(Gawryszewski et al.，1987)。同样地，有研究发现对于突然地出现在距离我们较近位置上刺激的注意重定向要快于远离我们刺激的重定向(Chen，Weidner，Vossel，Weiss，& Fink，2012)。

4.3 二维平面的晚期抑制

在空间无预测性外周线索的条件下，当SOA长于300ms时，与非线索化的位置相比，线索化位置的反应时和正确率都降低(Klein，2000)。并且这种IOR效应产生的时间进程依赖于任务需求(Chica et al.，2006)。在很长的时间，IOR被认为是抑制注意回到之前注意过的位置(Klein，2000；Posner et al.，1985)，即称为重新-定向假说。但是，许多最近的研究表明在内源性注意的位置也观察到了IOR(Chica et al.，2006)，说明了内源性注意的位置也会产生IOR。已有的研究已证明IOR独立于一些形式的外源性定向，这些结果挑战了重新定向假说，并且研究者提出了其他的知觉和运动机制解释IOR效应(Chica et al.，2006，2010b；Lupiáez，Martín-Arévalo，& Chica，2013；Taylor & Klein，2000)。许多研究表明IOR不是因为抑制注意返回到之前注意过的位置，而可能是由于对之前反应过的位置不情愿的反应引起的，即所谓的运动假说，或注意捕获的习惯化以及在编码呈现在之前的刺激位置新客体的检测损失，即所谓的知觉-注意假说。

一些研究采用ERP技术考察了IOR在不同的信息加工阶段作用的电生理活动。研究发现，与出现在非线索化位置上的目标刺激诱发的早期P1/N1成分相比，出现在线索化位置上的目标刺激诱发的P1/N1成分在枕叶位置上有更小的波幅。而这两个成分主要反映了源于外侧纹状体区域的知觉加工，这一结果表明位于线索化位置刺激的早期知觉加工受到了抑制(Mangun & Hillyard，1988)。fMRI的研究发现，IOR更多与负责眼动计划脑区的激活有着密切的联系(Chen，Wei，& Zhou，2006)。但Mayer等发现，外周线索引起的 IOR虽然也激活了右侧FEF，但是同时也激活了其它非眼动相关的皮层区域，包括双侧颞顶联合区域、双侧颞上回区域、右侧颞中回、左侧顶内沟等区域(Mayer，Seidenberg，Dorflinger，& Stephen，2004)。此外，Mayer也发现，无效线索化条件下的早期易化相比无效线索化条件下的晚期抑制只激活了一些前皮层结构(Mayer，Dorflinger，Rao，& Seidenberg，2004)。

4.4 三维空间的晚期抑制

现有研究对三维空间深度位置上是否存在IOR现象仍然有一定的争议。Theeuwes和Pratt(2003)的研究认为，深度位置上不存在IOR。该研究发现，当注意在同一平面内定向/重定向时才会出现IOR，而注意在不同的深度位置间转移并不存在IOR。Bourke，Partridge和Pollux(2006)认为未出现IOR的原因是由于后部平面内的“8”字部分被前面的“8”字所遮挡。因此，为了避免产生遮挡，他们增加了呈现在左右视野中不同深度平面两个“8”字的水平距离。结果发现深度位置上出现了少量基于空间的IOR。但由于研究中增大了深度位置上两个刺激的水平距离，因此结果中出现的少量IOR可能混淆了注意在水平平面定向/重定向的因素。上述关于三维空间IOR的研究均存在一定的问题：由于IOR研究范式中央线索化的作用，导致了注意在单纯深度位置上的转移并不是沿着直线方向。而与王爱君等的研究针对此问题，采用虚拟现实技术构建三维场景，考察了注意在三维空间深度位置上进行定向/重定向而产生的IOR现象。结果发现，注意沿着深度位置之间定向/重定向发现了基于空间的返回抑制，但目标出现在近处空间和远处空间的返回抑制量存在差异，说明了返回抑制现象并不是完全的“深度盲”(王爱君，李毕琴，张明，2015)。

5 小结与展望

本文从注意定向/重定向的研究范式、类型以及注意定向/重定向过程中产生的早期易化和晚期抑制进行述评。尽管自Posner提出这一问题以来，该领域已得到了广泛的研究，但这些研究成果中仍然存在一些亟待解决的争议性问题以及可拓展的研究性问题。

首先，外源性注意定向能够引发IOR的现象已经得到了公认，而内源性注意定向能否引发IOR仍没有得到充分的认可，IOR经典的综述中甚至没有涉及内源性注意定向(Klein，2000；Lupiáez et al.，2006)。因此，内源线注意能否产生IOR仍有许多问题值得研究。其次，人对环境中的刺激给予注意并做出相应的行为反应的过程中可受到注意系统和奖赏系统的影响(Pessoa & Engelmann，2010)。其中，注意系统能够选择必要的信息进行再加工，而抑制不必要的信息，而奖赏系统负责确定目标、编码奖赏价值、推动目标指向行为，为注意选择和反应过程提供动力(Pessoa & Engelmann，2010)。两者的交互关系可以有助于更好地理解注意定向/重定向网络与社会信息之间交互关系。最后，随着具身认知思潮的兴起，越来越多的研究开始关注具身认知视角下人类的认知加工过程。具身认知强调心智或认知对身体及其感觉运动系统的依赖性，与传统认知心理学的符号加工模式不同的是，它认为身体的构造和状态、身体的物理属性及其大脑与身体的特殊感觉—运动通道对认知具有塑造作用(叶浩生，2010)。因此，具身认知视角下的注意定向/重定向的加工过程也是一个值得关注的领域。

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Attentional Orienting/Reorienting in Visuospatial Attention

Wang Aijun1，Liu Xiaole1，Li Biqin2，Chi Yingying3，Zhang Ming1

(1.Department of Psychology，Soochow University，Suzhou 215123；2.School of Psychology，Jiangxi Key Laboratory of Psychology and Cognitive Science，Jiangxi Normal University，Nanchang 330022；3.School of Psychology，Northeast Normal University，Changchun 130024)

Objected attention model suggested that the distribution of attention is based on the specific spatial location or region.Therefore，Posner considered the attention as the visual orientation theory of spotlight which indicated that，according to the task demanding，the focus of attention can move like spotlights，the span of attention can zoom in and out like zoom lens，the attention usually reach the highest level at the focus，and spread around gradually.Since this model proposed by the Posner，researchers have been conducted thousands of studies on attentional orienting/ reorienting.Therefore，we attempt to review that in two ways，one is involved in the paradigms of the attentional orienting/ reorienting，the types of attentional orienting/ reorienting，the other is involved in the earlier facilitatory effect or the later inhibitory effect by attentional orienting/ reorienting.

visual spatial；attentional orienting/ reorienting；covert attention；overt attention；inhibition of return(IOR)

国家自然科学基金项目资助(31371025)。

张明，E-mail：psyzm@suda.edu.cn。

B842.5

A

1003-5184(2016)02-0117-06