视觉返回抑制效应的影响因素

刘晓乐 王爱君 张 明

（苏州大学心理学系，苏州 215123）

视觉返回抑制效应的影响因素

刘晓乐 王爱君 张 明

（苏州大学心理学系，苏州 215123）

回顾了视觉空间注意定向／重定向的相关研究，针对影响视觉返回抑制效应的因素进行了综述，主要包括靶子属性、线索属性、时间因素、中央线索类型以及实验过程中的其他因素等。未来的研究应当围绕内外源性注意对返回抑制的影响、更加具有生态效度的三维空间以及结合多种研究技术手段等方面开展。

注意定向／重定向；返回抑制；影响因素

1 引言

注意在视觉空间中分布规律的研究主要为基于位置注意的空间分布，其中包括聚光灯模型［1］、变焦镜头模型［2］和空间梯度模型［3-5］。 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［6］。Posner将注意类比为聚光灯的视觉定向理论，系统地阐述了二维平面上不同注意定向方式对视觉加工的影响。结果发现，当时间间隔大于300ms时，被试对呈现在线索化位置上的目标反应较慢，产生了抑制效应，这种抑制效应被称为返回抑制（inhibition of return， IOR）［7］。 即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。自Posner提出IOR效应以来已三十余年，众多研究者采用注意定向的范式展开了大量IOR的研究［8-13］。纵观以往研究发现，多种因素会影响IOR的产生，其中包括靶子属性、线索属性、时间因素、中央线索类型以及实验过程中的其他因素等。

2 靶子属性

2．1 靶子的数量

在视觉定向范式的变式中，存在多于两个出现在屏幕上的情况。这种操作是为了探讨注意效应是否会扩散到线索化位置的附近。注意效应的梯度理论表明，注意并不是严格地限制在线索化位置，同时也可以扩散到其附近的位置［14］。然而，也应该意识到大量潜在的目标位置会减弱IOR的量［15］。当平衡同时呈现的线索矩阵致使被试注意的焦点位于注视点位置时，结果发现，IOR 的量减小［16］或者消失［17］。

2．2 靶子的预测性

当实验中只有一个时间间隔 （stimulus onset asynchrony，SOA）的时候，通常提示线索对于目标出现的时刻具有时间上的预测。也就是说，提示线索除了起到空间注意定向的作用外，还可被用来预测目标出现的时刻。如果SOA只有一个，那么时间上的有效预测性为100%。如果SOA有两个，那么在短SOA条件下目标出现的概率则为50%，但是一旦目标并未出现在短的SOA条件时，在长时间条件下的概率增加为100%。一项研究通过操纵目标的时间可预测性发现，在探测任务中，IOR并不受时间可预测性的调控［18］，而在辨别任务中，IOR受时间可预测性所调控［19］。特别是在辨别任务中，如果线索并不能预测目标出现的时刻，那么将不会出现IOR效应。如果线索可以预测目标出现的时刻，则会观察到显著的IOR效应。

2．3 靶子的概率

在一些实验中可能会采用多种目标类型，其中一种目标类型可能比其他目标类型出现地更为频繁。研究发现，目标出现的概率也可调控线索化效应。无预测性线索下观察到的外源性易化效应在常出现目标与不常出现目标的条件下是类似的，而预测性线索下观察到的内源性注意效应仅仅出现在常出现的目标条件下［20］。IOR效应与内源性注意效应一样，在常出现的目标条件下观察到了更大的效应量［21］。 Lupiánez等的空间线索化研究采用了外周无预测性的线索发现，常出现的目标与不常出现的目标具有等量但是不同的效应，常出现的目标产生的是IOR效应，而不常出现的目标产生的是促进效应［22］。

3 线索属性

3．1 线索的数量

有研究发现，当平衡同时呈现的线索矩阵致使被试注意的焦点位于注视点位置时，IOR的量减小或者消失。理论上认为，为了使得搜索效率更加有效，IOR包括一个记忆成分，这个记忆成分能够保持注意过的位置。同样地，IOR会出现在一些连续线索化的位置上［23］。例如，Danziger等人使用了一个包含5个外周占位符的视觉矩阵，5个占位符中会有3个连续呈现在外周线索的位置。结果发现，每个线索化的位置都出现了IOR，但是最后线索化的位置上IOR的量更大。此外，如果目标呈现之前相继地呈现一些外周线索，那么在相同的空间位置上IOR的量会随着先前线索的数量而增加［24］。

3．2 线索的特征

外周突然呈现刺激和突然转换刺激在大多数情况下是引发注意最大效应的方法［25］。而颜色线索在大多数情况下不会捕获注意，因为注意捕获是与任务需求有关的［26］，线索的颜色只有在任务的目标与颜色有关时才会捕获注意，但这个观点仍然存在争议［27］。而对于外周线索的呈现和消失而言，使用呈现和消失线索时，短的SOA下易化效应没有不同。但是在呈现线索，在目标出现之前线索又消失的条件下，IOR效应大于呈现线索，没有在目标呈现之前消失线索的条件，也大于消失线索的条件［1，28］。 与消失线索相比，呈现线索在基于客体的效应中线索效应更大［29］。

4 时间因素

4．1 时间间隔

时间间隔是指从线索出现时到靶子呈现前的时间，对SOA的操作被认为是对线索化效应产生的较为关键的因素。如Klein和Pontefract的研究就错误地认为辨别任务不能够产生IOR，而实质上是因为他们的实验中没有设置恰当的SOA［20］。当使用空间预测的中央符号线索时，被试有足够的时间加工线索的信息，并且根据线索的信息定向注意才会产生易化效应。加工线索和定向注意的时间取决于线索的类型。加工箭头线索需要300ms左右，而加工颜色线索并且根据颜色的意义进行内源性注意的定向需要600ms。因此，如果使用符号线索就需要不同的SOA，以确保被试有足够的时间去定向注意。当使用外周无预测的线索时，SOA的操纵决定了产生易化效应还是IOR效应。总的来说，在短的SOA（80～300ms）下产生易化效应，这同时也依赖于当前的任务类型［30］。然而，当SOA长于300ms时通常观察到的是IOR效应。SOA的使用可以决定辨别任务中的线索效应，但不决定检测任务中的线索效应［31］。如，当在辨别任务中区组的试次中同时有三种SOA（100ms、500ms、900ms）， 结 果 发 现 ， 在 长 的 SOA（900ms）下观察到了IOR效应。但是当短的SOA试次的比例增加时，IOR效应都增大。相反，当增加长SOA 的比例时，易化效应减小［19，31］。 与范围比较大的SOA相比，范围比较小的SOA会延迟IOR的出现［32］。

4．2 线索与靶子的时间关系

当使用空间无预测性的外周线索时，如果线索和目标在时间上有重叠，并且目标一直呈现直到反应消失，那么产生的易化效应会更大，线索和目标在时间上的重叠是在检测任务中产生易化效应的条件之一，而当线索和目标在时间上没有重叠时观察到的更可能是IOR［28］。此外，目标的持续时间同样会调节IOR的出现，特别是在检测和反应不反应任务中。但是在辨别任务中，目标的持续时间对IOR并没有影响。Taylor和Donnelly同样发现，在目标—目标辨别任务中IOR效应取决于线索特征和目标特征的交互作用。他们发现当线索和目标在特征和方向上一致时，不会产生IOR，但是当线索和目标部分匹配时会产生 IOR［33］。

5 任务类型

5．1 探测任务和定位任务

空间定向的第一个研究中使用的是行为检测任务，即当被试检测到目标时就立即进行按键反应，当没有检测到目标时就不需要反应［34］。在空间无预测外周线索中使用检测任务时，IOR效应很大，在相对比较短的 SOA（300ms 左右）下就能观察到［9］，甚至更短的SOA下也能够观察得到［35］。线索具有反向预测时，在长的SOA下仍然能够观察到IOR效应，这可能是IOR和对目标出现在未线索化位置的预期同时产生的［36，37］。 在定位任务（目标出现在左边按一个键，目标出现在右边按另外一个键）中也观察到了类似的结果，在相对比较短的SOA就观察到了IOR效应［38］。

5．2 辨别任务和反应—不反应任务

当使用空间无预测的外周线索时，短的SOA下，辨别任务的IOR比检测任务中的IOR量大。而且，IOR在更长的SOA下产生。如在字母辨别任务中，IOR 出现在了 700ms［30］。在一些需要知觉方面的辨别任务中，即使SOA达到了1000ms，也没有观察到IOR效应［39］。当线索对目标具有空间预测性时，在长的SOA下，线索效应减少了，可能是因为IOR中和了预期效应［36，37］。在反应—不反应任务中，结果和辨别任务的相似，与检测任务相比，该任务的易化效应比较大，且IOR在更长的SOA（700ms）下产生［40］。

5．3 指示任务和到达任务

在指示任务中，呈现目标时要求被试指向一个给定的位置。Fischer等在检测和定位任务中采用了指向反应任务。在检测任务中，不管目标出现在哪个位置，只要出现目标，被试都要移到相同的外周反应位置。在定位任务中，要求被试对目标的位置做一个肢体上的移动。当外周线索对空间位置没有预测作用时，在这两种情况下都观察到了IOR效应，但是在指示检测任务中IOR大于在指示定位任务中的［41］。在另一个范式中，要求被试对给定的目标进行眼睛或者手的移动。Sheliga等要求被试对视觉命令刺激做出水平或者垂直扫视。视觉命令刺激的位置与需要扫视的位置是正交的关系。在呈现刺激之前，会先对该位置进行线索化，并且告诉被试在眼睛不动的情况下对线索化位置进行注意。实验结果表明，内源性注意的分配可使扫视从视觉刺激的位置脱离开。在线索—目标范式中要求一只手做出抓够反应，当线索—目标的时间间隔很短时（200ms），手的路径朝向线索，在长的SOA （600ms）时，观察到了很大的IOR效应，但是在运动成分中没有观察到抑制效应［42］。

6 中央线索类型

6．1 箭头线索

当操纵内源性定向时，箭头线索使用最为广泛，因为假定箭头线索能够象征性地将注意定向到线索所指示的位置。但这个假定最终还是被推翻了，因为许多研究证明即使箭头线索对目标的位置没有空间预测性，但是箭头线索仍然能够把注意定向到线索所指示的位置［43］。这种类型的刺激现在被认为能够将注意自动地或外源性地吸引到指示的位置。研究发现，中央箭头线索下没有观察到IOR效应。

6．2 注视线索

眼睛构成的注视线索至少以两种方式成为一种特殊的刺激。首先，注视的结构给我们提供了实际上强有力的信号去追随另一个人的目光；其次，我们可能已经进化了专门的神经机制去加工眼睛，这使得眼睛在没有任何空间预测信息时也能够引发注意［43］。但是，最近的研究表明，箭头和注视刺激能够像其他非对称刺激一样引发注意［44，45］。不对称刺激引起的注意定向已经足够自动地产生了，即使被试并没有意识到线索—目标之前的关系［45］。因此，符号线索必须要呈对称性才能产生纯的内源性定向效应［46］。尽管在中央箭头线索下没有观察到IOR效应，但是在特定的条件下，中央预测性注视线索能够产生IOR。而注视线索能够产生IOR的特定条件为，必须要呈现一个注视线索或者干扰事件 （例如，线索返回）。研究表明，将面孔的视线返回到中央且在目标出现之前将面孔刺激消失［43］，在这些条件中，SOA必须达到2400ms才能观察到IOR，在SOA为1200ms时不会观察到线索效应［47］。这种由注视引起的IOR与由外周线索引起的IOR形成了鲜明的对比，在外周线索中，IOR通常在线索呈现之后的300～400ms左右 （依赖于当前的任务）就能观察到，并且能持续1000ms［30］。

7 其他因素

7．1 注意类型

在线索—目标范式和目标-目标范式中，可以要求被试注视着注视点或者将眼睛移动到外周线索或者目标的位置。移动眼睛或者不移动眼睛对线索效应有很大的影响。Taylor和Klein操纵了线索类型（中央和外周）和目标类型（中央和外周）。实验中要求被试对线索进行反应或者不反应或者进行按键反应和扫视反应。对目标也进行按键或者扫视反应。结果发现，当对线索或者目标都不移动眼睛时，只在被试对外周目标进行按键反应的条件下产生了IOR效应。相反，当允许被试对线索和／或者目标进行眼睛的移动时，对外周和中央箭头目标的按键和扫视反应的条件下都产生了IOR效应［48］。当要求被试对外周线索进行扫视，然后在目标出现之前返回到中央的条件，在检测任务中会观察到IOR效应，但是在辨别任务中没有观察到IOR效应，原因是可能产生了速度与正确率的平衡，即与线索化位置相比，非线索化的位置反应更快但是正确率更低［49］。

7．2 探测刺激

探测任务中最经常使用探测试次，因为通过探测试次可以看出被试在实验过程中是否按照指导语的要求认真完成实验。而辨别任务中探测任务不需要设置探测刺激，因为在辨别任务中可以用正确率验证被试的行为表现。但是，在使用外周线索的条件下，探测试次的数量会调节线索效应。特别是在探测任务中，高比例的探测试次 （25%vs．5%）会减少IOR效应［50］，尽管在辨别任务中没必要使用探测试次，但这也是一个值得考虑的问题［51］。

7．3 西蒙效应

在一些辨别任务或者定位任务的实验中会要求被试用左右手进行按键反应，那么就要考虑到当刺激的空间位置与任务本身无关时，被试对出现在中央注视点右侧的刺激用右手反应，以及对出现在中央注视点左侧的刺激用左手反应要更快，这种效应被称为“西蒙效应”［52，53］。 因为目标随机出现在注视点的左侧或者右侧，因此构成了一半的试次为 “一致”试次，而另一半试次为“不一致”试次，所以西蒙效应不会对实验结果产生显著的影响。然而，IOR被认为是增大了西蒙效应，即在线索化位置上的冲突效应大于非线索化位置［54］。

7．4 指导语

当使用空间预测的中央符号线索时，在指导语中告诉被试线索提供的信息很重要。如果没有指导语的提示，一些被试在实验过程中将不会产生IOR效应［55］。而且，在外周线索的条件下，通常也会告诉被试线索的空间预测性。但是一些研究表明，外周线索效应不会受指导语或者被试在实验之后报告线索—目标之前关系的影响［56］。例如，无论是否告诉被试空间预测外周线索的预测性，IOR效应都是相似的。被试有没有报告出线索—目标关系也没有影响［55，57］。但是也有研究说明对线索预测性使用策略的确会影响线索效应［58］。因此，对线索的预测性应该给出明确的指导语，以便消除在空间注意定向过程中使用策略所带来的不可控制的因素。此外，告诉被试是否需要快速反应，还是正确反应，或者是既快又准的反应也很重要。在实验中，通常是让被试既快又准地进行按键反应，尽管一些研究只对反应时感兴趣，或者只对正确率感兴趣。

8 未来研究展望

尽管自Posner提出IOR以来，研究者们展开了大量的研究，但仍然存在一些值得关注且需要明确的研究问题。

首先，内源性与外源性注意对IOR效应的影响。以往研究对于线索预测性的使用比较混乱，一些研究者使用不具有预测性的中央符号线索，认为无预测性的中央符号线索引发的是内源性注意。另一些研究者采用具有反向预测性的外周线索，认为反向预测性的外周线索引发的是内源性注意。一些研究则认为无预测的中央线索产生的注意效应与无预测的外周线索产生的注意效应一样，均会在线索化的位置产生快速的促进效应，因而是外源性注意［59］；另一些研究认为无预测的中央线索产生的注意效应与预测的中央线索产生的注意效应一样，不能产生IOR且都是中央线索，因此是内源性注意［60］；还有一些研究认为无预测的中央线索产生的注意效应与外周无预测线索产生的注意效应相似，也与中央预测的符号线索产生的注意效应相似，因此是外源性定向和内源性定向相混合的效应［61］。所以，这些混合线索（无预测性的中央符号线索、具有预测性的外周线索）到底是内源性注意还是外源性注意，以及对IOR产生的影响仍需要明确。

其次，三维空间深度位置上的IOR效应。我们生活在一个三维的真实世界里，每天接触的物体也是具有不同深度平面的三维客体。因此，从进化学角度来看，视觉系统能够有效地将注意定位到不同深度位置上的客体上［62］。然而，目前关于视觉空间注意的理论模型和研究基本都是基于二维平面的［4，63］。所以，注意是如何在大脑重构出的深度位置之间进行定向的，以及三维空间深度位置上是否存在IOR效应都是需要关注的问题［10-12］。

此外，今后的研究中还需要将眼动技术、计算建模、脑成像以及临床病人的研究相结合，对视觉空间注意定向／重定向过程中的IOR机制进行更深入和立体的研究，以丰富人们对注意定向／重定向过程中IOR机制的理解，从而更好地优化视觉搜索效率。

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Abstract：This paper reviewed the studies of visual spatial attentional orientation／reorientation， and summarized the factors that influence the effect of visual inhibition of return， including target properties， cue properties， temporal factors， types of central cue and other factors．It is suggested that the future research should be based on the effects of internal and external attention on the inhibition of return，the three-dimensional space with more ecological validity and the combination of various research techniques．

Key words：attentional orientation／reorientation； inhibition of return； influence factor

Influence Factors of the Visual Inhibition of Return

Liu Xiaole， Wang Aijun， Zhang Ming
（Department of Psychology， Soochow University， Suzhou 215123）

国家自然科学基金项目（31371025）、中国博士后面上项目（2017M611888）、江苏省高校哲学社会科学基金（2017SJB1344）

张明，男，教授，博士生导师。 Email：psyzm@suda．edu．cn