考试焦虑者注意偏向的认知与神经机制*

刘 莹，张文娟，周仁来

(1.上海体育学院运动科学学院应用心理学教研室，上海200438;2.东南大学学习科学研究中心，南京210096;3.北京师范大学心理学院应用实验心理北京市重点实验室，北京100875;4.西安电子科技大学人文学院心理学系，西安710071;5.北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室，北京100875)

1 引言

考试焦虑(Test Anxiety，TA)是在一定应试情境激发下，受个体认知评价、人格倾向和其他身心因素所制约，以担忧为基本特征，以防御或是逃避为行为方式，通过不同程度的情绪反应表现出来的一种心理状态(袁章奎，林可勇，2004)。它是一种情境化的特质焦虑。考试焦虑的注意模型认为，考试结果受到个体考试过程中对任务注意分配的影响(Wine，1971;Tryon，1980)。焦虑的认知理论认为，在焦虑发生和维持中，注意偏向的作用非常重要(Mathews，1990;Eysenck，1992)。然而，目前仅有少数研究直接探索与考试焦虑相联系的注意变化。如Vasey 等人(1996)发现，非临床高考试焦虑儿童对威胁信息存在选择性注意。

目前，威胁相关注意偏向的起因仍存在争论。Posner 等(1990)提出，对刺激的注意包含三项操作:(1)初始阶段注意转向刺激;(2)注意卷入(engage)到刺激;(3)注意从刺激中脱离(disengage)出来。对注意偏向也作同样的区分，考试焦虑的注意偏向也许和注意的一个或多个过程相联系。Cisler 等(2009)认为，虽然大量研究一致发现对威胁刺激存在注意偏向，但是，这种注意偏向是由对威胁的快速注意还是注意的脱离困难，或者两者兼具所导致的仍存在争议。

和行为研究结果一致，正常被试的脑成像结果揭示:在除边缘系统(如杏仁体)以外的许多视觉皮层区域上存在着对威胁相关刺激的增强反应。这些增强反应反映了被试对情绪刺激增强的注意(Vuilleumier，2002)。中性线索操纵空间注意朝向的研究表明，加强的神经活动通过增强的P1(80 ～110ms)体现出来(Hillyard et al.，1996)。因此，对威胁刺激视觉处理的加强反映了对情绪刺激的注意增强(Vuilleumier，2002)。据此预测，焦虑个体对情绪信息增加的注意分配与注意的早期ERP 成分波幅的增加相联系。

以往的研究只探索是否存在考试焦虑的注意偏向，并未涉及它的起因。探索注意偏向起因的研究也主要探究特质焦虑(Koster，Verschuere，Crombez，＆ Damme，2005)。研究将借用考察特质焦虑的选择性情绪偏向起因的实验任务来考察考试焦虑的注意偏向，出于两个目的:一是考察考试焦虑的注意偏向是由对负性刺激的警觉还是脱离困难导致的;二是这种注意偏向(警觉与脱离)发生的具体时间进程和神经机制。

2 实验一

2.1 实验设计

采用2(组别:高考试焦虑组，低考试焦虑组)×2(线索有效性:有效提示，无效提示)×3(线索类型:考试相关威胁、考试无关威胁和考试无关非威胁)的混合设计。其中组别为组间变量，其余均为组内变量。

2.2 方法

2.2.1 被试与实验设计

随机选取43 名上海市格致中学的高二学生，5名学生因行为数据未记录、单手按键或漏答问卷题目等原因未完成实验，最终共38 名学生完成了实验。4 名被试因为错误率过多被删除，最终得到34名被试的有效数据，其中男生18 人，女生16 人，平均年龄均为16 岁。

采用美国临床心理学家Spielberger 于1980 年编制的考试焦虑量表(Test Anxiety Inventory，TAI)评估考试焦虑水平。该量表中文版具有较好的信效度(王才康，2003)。根据TAI 总分，以中位数33 分为界，得分高的19 人为高考试焦虑组，得分低的19人为低考试焦虑组。

2.2.2 实验材料和工具

实验材料包括线索词和靶子。由4 名心理系研究生和一位英语系老师互译Vasey 等(1996)和Keogh 等(2001)实验中的材料，选出了三类线索词:考试相关威胁词、考试无关威胁词和考试无关非威胁词，每类16 个，共48 个单词。词频信息参考《现代汉语频率词典》，匹配三组词的词频和笔画数。选取愉悦度的七点量表，由30 位研究生对词性进行评定。结果发现，词频和笔画数差异均不显著，词频:F(2，45)=0.40，p ＞0.05;笔画数:F(2，45)=2.01，p ＞0.05。词性差异显著，F(2，45)=100.45，p ＜0.001。如表1 所示。靶子刺激为一个星号“* ”。17 寸纯平显示器，用Inquisit 软件呈现刺激和收集数据。

表1 线索词词频、笔画数及词性的平均数和标准差(M±SD)

2.2.3 实验步骤和流程(1)情绪诱发

本实验采用Keogh 等(2001)实验中的情绪诱发技术(从1000 往后减三倒数)。随后，让被试完成外部线索任务。

(2)情绪版本的外部线索任务

任务流程:首先，在黑色屏幕上出现两个灰色矩形框，且在两个矩形框中间有一个白色的“+”作为注视点，呈现1000ms;随后矩形框中出现线索刺激，呈现200ms;词语消失后出现矩形框和固定点“+”，呈现50ms;然后靶子出现，要求被试按键判断“* ”出现的位置，按键后“* ”消失，间隔1000ms 进入下一试次。当线索和靶子位置相同时为有效提示;当线索和靶子位置不同时为无效提示。

灰色矩形框(3.8° ×10°视角)，两个矩形框的中心分别距离注视点7.5°视角;线索和靶子都呈现在矩形框的中央。

被试先完成48 个试次的练习(中性词线索)，随后完成4 个实验block。正式实验中，48 个词(每类各16 个)被分入4 个block，每个block 包含每类词各4 个，每个block 中12 个词重复8 次(96 试次/block);4 个block 共有384 个实验试次。考试相关威胁、考试无关威胁和考试无关非威胁每个条件各128 个试次，其中每类词有96 个试次为有效提示条件，32 个试次为无效提示条件。每个线索出现在有效和无效试次及左右位置的概率相等。

2.3 实验结果

2.3.1 量表结果

高低考试焦虑组的TAI 得分差异显著(高组(n=17):43.18 ±5.95;低组(n=17):27.71 ±3.50);t(32)=85.43，p ＜0.001，Cohen’s d=3.27。

2.3.2 反应时分析

删除错误反应及反应时长于750ms 和短于150ms 的反应;另外，去除反应时偏离每个被试总体平均值3 个标准差以外的数据。各条件下反应时如表2 所示:

表2 高、低考试焦虑组在各条件下的平均反应时(M±SD)(ms)

混合方差分析结果表明，线索有效性主效应显著，F(1，32)=36.64，p ＜0.001，=0.53。线索有效性与组别交互作用显著，F(1，32)=4. 84，p ＜0.05，=0.13;简单效应分析发现，高考试焦虑组表现出更明显的线索有效性效应，高考试焦虑组:F(1，32)=34.05，p ＜0.001;低考试焦虑组:p =0.01＜0.05，如表3 所示:

表3 高、低考试焦虑组在有效和无效提示条件下的平均反应时(M±SD)(ms)

线索类型×有效性×组别的三元交互作用边缘显著，F(1，32)=2.88，p =0.063，=0.08。为了进一步探明这个三元交互作用，采用Koster 等(2006)的方法:计算被试的注意卷入指数和脱离指数。注意卷入指数是在有效提示条件下，中性线索后同侧出现的靶子刺激的平均反应时减去威胁线索后同侧出现的靶子刺激的平均反应时。注意脱离指数则在无效提示条件下，中性线索后异侧出现的靶子刺激的平均反应时减去威胁线索后异侧出现的靶子刺激的反应时。每个被试计算两组指数:考试相关/无关的注意卷入指数和注意脱离指数，结果见表4。

对高低组几项指数间的组间差异进行统计，结果表明:高考试焦虑组的考试相关注意脱离指数显著小于低考试焦虑组，t(32)=4.90，p ＜0.05，Cohen’s d=0.78;其他效应都不显著。

表4 高低考试焦虑组考试相关与无关提示条件下对目标刺激的反应时计算得到的卷入指数和脱离指数(M±SD)

2.4 讨论

实验结果表明，两组被试的注意脱离困难存在组间差异。由于考试焦虑程度的不同，他们在注意分配上出现了显著差异。比起低考试焦虑者，高考试焦虑者的注意更难从考试相关的威胁词中脱离出来，支持了考试焦虑个体存在情绪一致性注意偏向的观点。结果还提示高考试焦虑者注意偏向的发生与注意从威胁出现过的地方脱离困难的增加相联系。

为了探明与考试焦虑相关注意偏向的神经机制，实验二采用ERP 技术探索考试焦虑相关注意偏向的具体时间进程特点。

3 实验二

3.1 实验设计 同实验一

3.2 方法

3.2.1 被试

随机选取南京市第六中学初二和高二年级共269 名学生，根据TAI 量表得分高低，挑选出得分最高的50 个学生和得分最低的40 个学生，发放实验邀请，由他们自愿来参加脑电实验，最终16 名高考试焦虑者(12 名女生)和19 名低考试焦虑者(5 名女生)完成了实验，平均年龄15 岁。

3.2.2 实验材料和工具 同实验一

3.2.3 实验步骤和流程

研究发现，随着间隔时间的延长，注意偏向效应会削弱(Williams et al.，1996)。因此，ERP 实验采取了间隔随机化来保证较好的基线，将间隔时间调整为随机呈现，以保证目标锁时ERP 的良好基线。反应设备由键盘换成反应盒。其它同实验一。

3.2.4 脑电数据采集与处理

采用Neuroscan 64 导设备记录并处理EEG 信号。用四个面部双极电极置于左右眼角的外侧，以及左侧眼眶较高以及较低的区域检测水平和垂直眼电(EOGs)。双侧乳突作参考。0.01 ～100Hz 带通滤波和50Hz 的陷波滤波。头皮电阻保持在5kΩ 以下。以回归法自动矫正眼电伪迹，波幅大于±70μV视为伪迹，在叠加中自动剔除。采用30HZ 低通滤波。与靶子锁定的脑电分析时程设为靶子后500ms，基线为靶子前100ms。按六类条件叠加EEG信号:有效考试相关威胁、有效考试无关威胁、有效考试无关非威胁、无效考试相关威胁、无效考试无关威胁和无效考试无关非威胁。

3.3 结果

3.3.1 量表结果

两组被试的TAI 得分差异显著(高组(n =16):48.14 ±8.52;低组(n =17):26.00 ±3.89)，t(31)=100.78，p ＜0.001，Cohen’s d=3.17。

3.3.2 行为结果

两名高考试焦虑者由于出错过多、脑电出现严重飘移而被去除，对余下的33 名被试数据进行统计分析。各条件下反应时如表5 所示。方差分析显示，线索有效性主效应显著，F(1，31)=17.19，p ＜0.001，=0.997;线索类型主效应显著，F(2，62)=8.07，p ＜0.05，=0.21，多重比较结果表明，考试无关非威胁的反应时显著长于考试相关威胁的反应时。其他效应均不显著。

表5 高、低考试焦虑组在不同提示条件下的平均反应时(M±SD)(ms)

3.3.3 脑电数据分析

两个明显与靶子锁时的ERP 成分被分析:侧枕分布的P1(100 ～130ms)和全脑分布的P3(250 ～370ms)(见图1)。对脑电数据的方差分析采用Greenhouse-Geisser 方法进行校正，并且由于篇幅 的限制，仅报告与线索类型相关的效应。

图1 有效提示条件下高低考试焦虑组ERP 的总平均图(电极位置:PZ、POZ)

(1)P1

根据P1 的脑区分布，选取电极PO5、POZ、PO6、O1、OZ 和O2，对有效提示和无效提示下以及对高低考试焦虑组P1 的平均波幅分别进行3(线索类型:考试相关威胁、考试无关威胁和考试无关非威胁)×2(脑区:顶枕区、枕区)×3(电极位置:左、中和右)的混合方差分析。有效提示条件的结果发现，高考试焦虑组，提示线索类型主效应显著，F(2，28)=4.35，p ＜0.05。多重比较结果显示，考试相关以及无关威胁条件下P1 的平均波幅都显著低于考试无关非威胁条件的平均波幅(两者p ＜0.05)。低考试焦虑组各效应均不显著。

无效提示条件的结果发现，仅在低考试焦虑组上，线索类型与电极位置交互作用显著，F(10，160)=3.61，p ＜0.01。简单效应分析发现，在PO5 位置上，考试相关威胁条件下P1 平均波幅显著大于考试无关威胁(p ＜0.01)和考试无关非威胁条件(p ＜0.05);在POZ 位置上，考试无关威胁条件下P1 平均波幅显著小于考试相关威胁(p ＜0.01)和考试无关非威胁条件(p ＜0.05)见图2。

图2 无效提示条件下低考试焦虑组被试ERP 的总平均图

(2)P3

结合脑电地形图，对有效提示条件和无效提示条件下P3 的平均波幅分别作2(组别:高考试焦虑组、低考试焦虑组)×3(线索类型:考试相关威胁、考试无关威胁和考试无关非威胁)×4(电极位置:额部FZ、中央部CZ、顶部PZ 和枕部OZ)的混合方差分析。结果发现，在有效提示条件下，线索类型主效应显著，F(2，54)=8.906，p ＜0.001，=0.25，Bonferroni- Dunn 检验发现，考试无关威胁的波幅(2.488)显著大于考试相关威胁(1.988)和考试无关威胁(1.905)，p 值均小于0.01。组别和线索类型交互作用边缘显著，F(2，54)=3.009，p =0，058，=0.100。对于低考试焦虑组，考试无关威胁波幅最大，考试无关非威胁次之，考试相关威胁波幅最小。而对高考试焦虑组，考试无关威胁最大。考试相关威胁次之，考试无关非威胁波幅最小。线索类型与电极位置交互作用显著，F(6，162)=5.028，p＜0.001，2=0.100。简单效应检验发现，线索类型在额部、中央部和顶部均差异显著:F(2，54)=11.49，p ＜0. 001;F(2，54)= 7. 25，p ＜0. 01;F(2，54)=4.26，p ＜0.05;考试无关威胁波幅在额部和中央部显著大于考试无关非威胁;考试无关威胁波幅在顶部显著大于考试相关威胁波幅。其他效应均不显著。见表6 和图3。

而在无效提示条件下，无线索类型相关的效应。

表6 高、低考试焦虑组在有效提示条件下不同线索词后靶子刺激锁时P3 成分的平均波幅(M±SD)(μV)

考虑到两组被试性别比例差异，以性别为组间变量统计分析，结果显示实验所得对考试相关词的注意偏向是与高考试焦虑组相关的现象，而不是由性别差异导致的。

图3 有效提示条件下高低考试焦虑组ERP 的总平均图(电极位置:FZ)

3.4 讨论

实验二采用脑电技术，让被试对不同提示条件后出现靶子的位置做出反应。通过对比高低考试焦虑组在反应时和与靶子锁时的ERP 成分上的差异来探索考试焦虑与注意偏向的关系。

脑电结果显示，P1 的平均波幅反映了高考试焦虑个体对两类威胁注意处理的削弱，Mueller(2009)等使用点探测任务也发现了情绪线索出现过的地方的视觉处理削弱，即情绪刺激会引发增强的P1，而对于情绪刺激后的刺激，P1 则会相应减弱。这可能是情绪刺激分配了大量的认知资源导致的，注意的卷入效应可能就源自于此。

P300 是与心理因素有关的一个内源性成分。在一定程度上P300 的幅度与所投入的心理资源量成正相关。当前实验中所观察到的高低考试焦虑组在无关威胁线索(相比于考试相关和考试无关非威胁线索)条件下，较高的P300 波幅反映了高低考试焦虑组被试对这类威胁后靶刺激的心理资源投入较多;但是比较发现，低考试焦虑组的考试无关非威胁条件波幅大于考试相关威胁条件下的波幅，而高考试焦虑组则是考试相关威胁条件下的波幅大于考试无关非威胁，说明高考试焦虑组在考试相关威胁条件下比低考试焦虑组投入了更多的注意资源。虽然关于P300 反映何种认知过程目前仍存在争议，但是行为实验揭示出的考试焦虑相关注意脱离效应有可能源自于此。临床上发现很多伴有认知功能损害的疾病都伴有P300 潜伏期、波幅的改变。而高低考试焦虑组在考试相关威胁和考试无关非威胁这两种线索条件下的靶子锁时的P300 的波幅上存在显著差异模式的不同。因而认为P300 在考试焦虑的临床鉴别上有一定的发展前景。

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