视觉的内隐注意定向
摘要：Posner在1980年提出了视觉的内隐注意定向，并使用空间线索化范式对其进行了详细研究，提出了内源定向和外源定向两种注意定向模式，撤离、转移和投如三个注意定向的过程。本文总结了关于两种模式的差异及相互关系的行为实验研究和脑成像研究，脑损伤病人和注意缺损多动障碍儿童的研究，并就其中存在的问题和争议提出了自己的看法。
关键词：内隐注意定向 内源定向 外源定向 空间线索化范式
1 引言
注意定向（attentional orienting）是指把注意选择性地分配到视野的特定部分。Posner在1980年结合前人对猴子警觉行为、脑损伤病人和自己在正常被试上做的关于注意的研究提出了注定定向的理论。视觉定向理论(visual orienting theory)，也叫聚光灯模型(spotlight model)，认为个体可以根据任务要求，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;而注意集中程度在焦点处最高，并向四周逐渐衰减，这个模型认为注意分布是以特定空间位置或者区域为基础的，系统地阐述了不同注意定向方式对视觉加工的影
wps目录设置响。Posner认为定向表示注意对感觉信息输入和存储在记忆中的内部语义结构的调整，其中，外显定向（overt orienting）是指能够通过头部或者眼睛的运动观察到的定向行为，而不需要眼动注意也能够朝向某个位置,这种注意定向就称为内隐定向(covert orienting)，它只能够通过中枢机制达到，因此不能使用外显的头部或者眼动来观察内隐定向。Posner采用了空间启动范式(Spatial cuing paradigm)（图1）进行了一系列的实验来论证其内隐定向的一些重要结论。
图1 基本空间启动范式的示意图（Posner，1980）
该范式的基本过程如图所示：屏幕呈现一个注视点和两个框（方框是1°视角大小的，左右两边相隔8°），被试先固定注视点，然后其中一个框被线索化，然后目标出现（一个0.1°
视角的图形），被试进行反应。根据线索的不同，可以分为内源线索（endogenous cue）和外源线索(exogenous cue)，前者是指加亮或者涂黑其中一个框150ms，后者是指在注视点出现一个指向其中一个框的箭头。大部分的线索（80%）会准确暗示目标的出现（有效线索valid cues），在少量的试次中，线索出现在目标出现的相反视野（无效线索invalid cues），有的条件下，没有线索出现，这是中性条件(neutral)。
该范式的基本结果是：在有效线索的条件下，被试的反应会加快，这是线索带来的增益(benefit)，此时出现易化效应（facilitation effect）；在无效线索下，被试反应会减慢，这是线索带来的损耗（cost），此时出现古风个性签名抑制效应（inhibition effect）。出现这样的情况表明被试的注意先被分配到了线索上，因此用这个范式能够较好地探究被试的视觉注意的空间分配情况。Posner进一步指出，线索损耗(invaild-neutral RT)表示撤离（dingage）注意的过程；线索收益(neutral-valid RT)表示转移（shift）和投入（engage）过程；效应（validity effect invaid-valid RT)测量了整个线索反应的整个强度。撤离、转移、投入是注意定向的三个基本过程，这三个过程后来得到了很多研究的支持，具体的研究结果总结见后。在这个范式中，Posner探究的是被试的内隐注意定向，因此整个实验过程中要求被试将眼睛的注视点固定，这个范式就是后来的研究者普遍使用的内隐注意定向范式(The Cov
ert Orienting of Visuospatial Attention Task COVAT)，虽然后来的实验者进行了一系列的修改，但是其基本的过程保持了一致。
在实验过程中，Posner（1984）发现，当线索和目标出现的时间间隔（SOA）较短时（如50ms）时，有效线索会出现易化效应，但是当SOA较长（如800ms）时，外源有效线索会引起反应时（reaction time RT）的增加，这种抑制注意再回到此前线索化地方的现象叫做返回抑制（inhibition of return IOR）。这种现象只在外周线索出现，不会在中央线索出现。据此，Posner指出，这种现象说明内源和外源两种线索在引起的注意定向在本质上是有区别的，外周线索引起的是外源反应，其是自动的过程，是一种自上而下的过程；而中央线索引起的是内源反应，受到自主过程的控制。后来有很多研究研究者对这两个过程的区别以及相互关系进行了探索，具体的实验结果总结如后。
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2 内隐注意定向提出依据
外显的注意定向很容易被人理解，而内隐的注意定向在Posner之前并没有引起研究者足够的重视。Posner指出，在我们的生活中有时候注意转移不一定要涉及到眼动，比如我们可以用我们的眼角观察。更加直接的实验证据是有研究者对猴子使用单细胞记录的方法，
发现易化效应出现在眼动之前，如Wurtz在1980年的实验表明感受野在眼动目标点周围的细胞易化效应出现在眼动150ms前，而视觉搜索开始于眼动前200ms。这就说明眼动和注意定向是可以独立存在的。
仙人掌的颜色为了更加直接地证明眼动和注意定向的分离，从而证明内隐定向的存在，Cohen(1981)使用了如下实验范式：2*3的方框，被试先看上面中间的框，一个信号出现在下面中间的框，让被试将眼睛注视点移到那里去，然后在信号出现的同时或者之前，上面一排两个周边的框其中之一亮，倒置被试出现眼动。目标等概率地出现在周边四个框中。如果注意是从上排移动到下排，那么目标出现在线索化或非线索化的两边Rt没有差异；如果注意保持在被线索化的环境位置，那么上排将会出现易化作用；如果注意跟随着视网膜上的成像直接移动到线索化的位置，那么下排线索化的位置RT将会比非线索化的位置快，上排的目标将有相同的RT。结果支持第三种推论，这个和此前的很多研究不相符，但是Cohen发现，如果上排目标出现概率变大的话，那么这种结果就支持第二种猜测，这表明被试对于易化效应将要出现在哪里有自主控制，这个结果很好地支持了内隐注意定向。
在此基础上，Posner在1984年使用一系列的实验探究了眼动和注意定向的关系，虽然他的
实验目的只要是来探究IOR现象出现的原因以及机制，但是这些实验结果同时说明了视网膜上的成像和环境中的位置引起的注意定向的结果是有所区别的，这是证明存在内隐定向的内在逻辑，因此回顾这些研究能够让我们更好地理解内隐定向的机制及其与眼动的关系。Posner先使用了在周边的框中出现一个视点固定在中间就看不清楚的数字600ms，要求被试读出来，然后加亮中间的框200ms，让被试将注意转移回来。然后间隔600或者1450ms，呈现目标刺激，有20%没有目标刺激出现，发现了线索化位置上很明显的抑制效应。在这个任务中，视网膜和环境中的像在同一个位置，为了检测是否只出现在环境中也能出现这样的抑制效应，使用了如图实验范式：这个实验范式中，将目标呈现在环境协同的位置上，并且此位置上没有视网膜的刺激。
图2 Posner(1984)使用的实验范式
此范式中，被试先注意屏幕中央，一个数字出现在下排的左边或者右边的框中（EM1：eye movement），500ms后，一个数字直接出现在上一个数字的上面，被试移动自己的注视点（EM2），读出数字，500ms后，中间框亮，被试移动注视点（EM3），600ms或者1450ms后目标刺激出现。第一个目标几乎就是在被试将目光移到中间去之后，此前的研究表明，被试移动注视点的平均时间为250ms，因此被试是由足够的时间将目光移过去的。下部分表示目标出现在了视网膜上从未被刺激的位置，中心是固定的视点，而将其他所有事件重组到和它们的视网膜位置重合处。图示中，目标和数字都出现在左边。实验结果如图：两心相依
婚姻法律图3 结果图（Posner，1984）实心圆：先前注视的边；空心圆：先前未注视的边，三角形：中心点
结果表明，被试在早期目标上有明显的抑制，它在早期和晚期目标出现的1000ms时减弱。任何一种情况下，被试将注视点移动到中央后的抑制效应表明抑制是需要环境性的而不是视网膜上的位置，从而证明内隐定向是存在的。易化是由内隐的注意定向产生的。定向可能被中央外周线索降低，可以出现在眼动前，也可以通过概率改变获得。
怎样理解出现依赖视网膜协同的中央易化效应和依赖环境协调的外周抑制效应。易化效应是选择一个最可能出现刺激的位置，很多时候被试会将注视点转移到那里，但是即使是没有眼动，比之于视野中其他位置，那个位置也可以被更有效地加工，而抑制效应是因为被试预期下一个或者两个目标出现在线索化的位置上的概率更小。抑制效应只出现在外周线索并且持续时间很长，说明了注意定向更加偏向于环境中的新异位置，而不是因为注意要从一个已注意的位置上撤离，避免对单个物体的注意负荷过大，这对于人类具有一定的进化意义。
此外，Posner在1982年对脑损伤病人的研究中发现，核上性麻痹和右侧顶叶受损会导致内
隐空间定向受损。而中脑疾病会影响眼动系统，但是不会影响内隐定向。顶叶受损后病人还是可以利用线索去促进损害和未损害视野中的表现。但是，目标出现在脑损伤同侧视野中，目标出现在对侧视野时被试的表现有很大缺陷，有的时候还会出现完全忽略目标的情况。这种双分离现象也说明了内隐定向的存在。
Posner早期使用一系列的实验，详细探讨了内隐定向的很多方面，除了以上提到的证明内隐定向存在的实验外，还证明了抑制效应不是因为要抑制对线索事件的反应，也不是因为相关神经机制的适应，是因为呈现了任何的视觉刺激，如果刺激会吸引注意的话，那么这种抑制效应将会被注意掩盖。同时发现首先被试将眼睛注视点固定时也可以观察到易化效应，其次当眼睛看向一边时，注意可以转移到另一个方向，再次，注意和眼睛看同一个东西时，眼动会被颞叶视觉视野中的物体吸引。此外，使用暗化线索的方法证明了注意的转移而不是颜色亮度的变化引起的易化效应。其中很重要的是Posner将注意定向分成了两种不同的模式：外源定向和内源定向，前者是一个快速、反射性、自动化的过程，反映了注意中的自下而上的过程；后者是一个缓慢、控制性、主动的过程，反映了注意中的自上而下的过程。研究者们围绕两者进行了很多研究，随着研究的细化和深入，很多研究者发现这两个模式可能并不是完全独立的，而是由一些重合的机制。
3 注意定向的两种模式
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Posner(1984)认为注意控制包括了梯子不用时请横着放三个神经系统：前注意系统（anterior attention system,AAS），后注意系统（posterior attention system,PAS）和警觉系统（vigilance system）。AAS或者功能注意网络和前扣带回有关，是监控系统，在信息加工的过程中起到控制作用，包括将注意自主转到空间位置上去。空间定向也有自动的过程，PAS补充了这一功能，它主要是通过蓝斑接受去甲肾上腺素的信号，同时涉及到上顶叶皮层，枕核以及上丘。外源线索是PAS激活的典型代表，而内源线索需要将注意自主地移动到目标上去，涉及到了AAS。这样就区分了注意定向的两种模式：主动定向和自动定向。在近20年来，研究者就这两种模式进行了很多研究，都证明了两者是独立的机制，主要的证据又如下几个方面：（l）两者自动化程度不相同：边缘线索捕获注意时的自动化程度更高，这体现在无论线索是否具有预测性，均会出现提示效应;边缘线索令人难以忽视，相对于内源性刺激，它对干扰刺激或竞争任务的影响较不敏感;(2)提示效应受时间进程影响，非预测性边缘线索提示的效应会随SOA发生显著变化，体现为最初的利化效应及随后的IOR;（3）这两种空间注意定向模式可能存在不同的脑加工机制。
