胡志偉

摘 要：我們?nèi)绾螐膹?fù)雜的視覺(jué)環(huán)境中選擇相關(guān)信息？當(dāng)前的注意和眼動(dòng)的控制理論假設(shè)了一個(gè)特征檢測(cè)器的框架，使我們可以注意到可能的重要信息并忽視無(wú)關(guān)信息。每個(gè)特征檢測(cè)器假設(shè)對(duì)環(huán)境中的單一的基本特征反應(yīng)并且可以通過(guò)搜索特別特征的意圖來(lái)調(diào)節(jié)。而視覺(jué)搜索的特征關(guān)系理論則質(zhì)疑了特征檢測(cè)器的觀點(diǎn)，認(rèn)為視覺(jué)搜索過(guò)程中，特征是以一種依賴上下文的方式相對(duì)于周圍的其他特征來(lái)編碼的。注意和眼動(dòng)被有著適當(dāng)相對(duì)特征的項(xiàng)目吸引，不論它們的顏色特征值。

關(guān)鍵詞：注意；眼動(dòng)；視線；關(guān)系理論；視覺(jué)搜索

一、引言

在復(fù)雜的視覺(jué)場(chǎng)景中，不同的物體并非都是被立即評(píng)估的，一個(gè)場(chǎng)景中的所有信息都是并行加工的。視線在視覺(jué)場(chǎng)景中的不同位置移動(dòng)，獲得連續(xù)的信息，從而使我們對(duì)場(chǎng)景的豐富的心理表征連貫起來(lái)[1]。假設(shè)對(duì)場(chǎng)景的有意識(shí)的評(píng)價(jià)是一個(gè)系列的費(fèi)時(shí)的過(guò)程，那么找出我們第一眼注視了什么物體是很有必要的。以往研究表明，眼動(dòng)明顯取決于注意對(duì)刺激物的分配：在視覺(jué)搜索執(zhí)行之前，內(nèi)隱注意已經(jīng)轉(zhuǎn)向搜索目標(biāo)的方向。即使觀察者被引導(dǎo)內(nèi)隱地搜索完全相反的方向，注意仍會(huì)指向意圖搜索的方向。這表明，注意總是指向意圖搜索的方向。盡管可能在不轉(zhuǎn)移視線的情況下內(nèi)隱地注意轉(zhuǎn)移，但是這種內(nèi)隱地注意轉(zhuǎn)移只有在視線保持固定的條件下才何必發(fā)生，并且會(huì)導(dǎo)致停留時(shí)間的延遲以及下一次搜索的延遲，因?yàn)椴豢赡芩阉饕粋€(gè)無(wú)意的方向，并且內(nèi)隱的注意轉(zhuǎn)移是費(fèi)時(shí)的。鑒于注意和眼動(dòng)的相關(guān)性，什么因素可以決定我們的注視行為和我們?nèi)绾畏峙渥⒁獾膯?wèn)題密切相關(guān)。

根據(jù)以往的注意理論，對(duì)視覺(jué)注意的自上而下的控制是通過(guò)調(diào)節(jié)對(duì)所謂的特征檢測(cè)器或者特征地圖的反映收益來(lái)獲得的，這些特征檢測(cè)器或者特征地圖是對(duì)特異特征值如顏色或者方向反應(yīng)的組織神經(jīng)元。注意被所有特征檢測(cè)器的總的信號(hào)所引導(dǎo)，而我們有一個(gè)致力于可以被預(yù)先注意區(qū)分所有特征值的特征檢測(cè)器；包括不同的方向、顏色以及運(yùn)動(dòng)方向[2]。搜索特別特征值的意圖會(huì)加強(qiáng)特征檢測(cè)器對(duì)目標(biāo)反應(yīng)的反應(yīng)收益，并且減弱特征檢測(cè)器對(duì)無(wú)關(guān)特征反應(yīng)的反應(yīng)收益。目標(biāo)激活和非目標(biāo)抑制允許限制選擇目標(biāo)相關(guān)特征。

最近的視覺(jué)搜索研究表明，特征是以一種依賴上下文的方式相對(duì)于周圍的其他特征來(lái)編碼的。注意和眼動(dòng)被有著適當(dāng)相對(duì)特征的項(xiàng)目吸引，不論它們的顏色特征值。這些發(fā)現(xiàn)質(zhì)疑了特征檢測(cè)器的觀點(diǎn)，為了更好地解釋視覺(jué)搜索的機(jī)制，Becker等人提出了注意和眼動(dòng)的關(guān)系理論[3]。

二、理論模型和實(shí)驗(yàn)證據(jù)

（一）理論模型

關(guān)系理論認(rèn)為注意和眼動(dòng)是有特征關(guān)系所決定的。特征關(guān)系指定了搜索項(xiàng)目的特征如何與不相關(guān)的上下文特征不同。根據(jù)關(guān)系理論，定義的目標(biāo)特征并不是獨(dú)立于非目標(biāo)的特征被加工的，而是相對(duì)于它們來(lái)被加工的，從而導(dǎo)致對(duì)所有特征的依賴上下文的加工過(guò)程。注意轉(zhuǎn)向目標(biāo)的相對(duì)屬性，而項(xiàng)目吸引注意是由于匹配了目標(biāo)和非目標(biāo)特征之間的特征關(guān)系[4]。

關(guān)系理論認(rèn)為注意是由相對(duì)屬性而不是絕對(duì)的特征值所引導(dǎo)的。在關(guān)系向量理論中，不同顏色的特征是在一個(gè)連續(xù)的特征空間里呈現(xiàn)，所定的特征與其他特征的不同的方向是通過(guò)每個(gè)特征對(duì)其他特征的向量指向的方向來(lái)描述的。當(dāng)搜索一個(gè)特定的顏色時(shí)，注意不會(huì)限制在那些和目標(biāo)有著完全相同的顏色的項(xiàng)目上，而是那些和目標(biāo)有著同樣相對(duì)顏色的項(xiàng)目。例如，在搜索橙色項(xiàng)目時(shí)，當(dāng)項(xiàng)目被認(rèn)為或期望出現(xiàn)在黃色項(xiàng)目的背景下，注意可能偏向更紅的項(xiàng)目，或者最紅的項(xiàng)目；而當(dāng)背景被認(rèn)為或者期望包含大部分紅色項(xiàng)目時(shí)，注意將會(huì)偏向更黃或者最黃的項(xiàng)目。視覺(jué)選擇偏向于目標(biāo)的相關(guān)屬性的一個(gè)重要因素就是我們?nèi)菀走x擇極端特征，因此，當(dāng)注意偏向于更黃時(shí)，會(huì)偏向視野中最黃的項(xiàng)目，而當(dāng)視覺(jué)選擇偏向于更紅時(shí)，會(huì)偏向視野中最紅的項(xiàng)目。

特征關(guān)系理論認(rèn)為，注意和視覺(jué)搜索是由特征關(guān)系所決定的。特征關(guān)系指定了搜索項(xiàng)目的特征如何與不相關(guān)的上下文特征不同。定義的目標(biāo)特征并不是獨(dú)立于非目標(biāo)的特征被加工的，而是相對(duì)于它們來(lái)被加工的，從而導(dǎo)致對(duì)所有特征的依賴上下文的加工過(guò)程。注意轉(zhuǎn)向目標(biāo)的相對(duì)屬性，而項(xiàng)目吸引注意是由于匹配了目標(biāo)和非目標(biāo)特征之間的特征關(guān)系。

（二）應(yīng)用及證據(jù)

關(guān)系理論的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它不需要為自上而下選擇的每個(gè)特征值假定一系列不同的特征檢測(cè)器，即被認(rèn)為是特征檢測(cè)器理論的主要的問(wèn)題。值得注意的是，視覺(jué)選擇是相當(dāng)精細(xì)的并且特征檢測(cè)器理論要求大量的特征檢測(cè)——可能超過(guò)了合理地期望有助于注意引導(dǎo)[5]。關(guān)系理論的第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它似乎提供了一個(gè)在自然環(huán)境的各種條件下的更為靈活和適應(yīng)的搜索標(biāo)準(zhǔn)。有著特異的大小、顏色或者亮度值的同一客體在不同的光照條件，觀看角度和觀察者與客體的距離時(shí)看起來(lái)都非常不同，而相對(duì)屬性通常不因這樣的改變而變化[6]。對(duì)于不同大小的客體這尤其正確：一個(gè)客體的大小隨著觀察者與客體間的距離變化而變化，而物體與其他物體的相對(duì)大小通常不會(huì)隨著距離而變化。因此，看起來(lái)編碼客體的相對(duì)顏色，大小或者亮度提供了一種在各種不同且不可預(yù)料的環(huán)境下比編碼客體的特征值更為有力且通用的 “自上而下”的轉(zhuǎn)向策略。第三，特征關(guān)系同樣可以幫助解釋對(duì)控制注意收益的學(xué)習(xí)過(guò)程。迄今為止，我們?nèi)绾瘟?xí)得轉(zhuǎn)向注意到適當(dāng)?shù)奶卣魍ǔＪ遣磺宄?；或者換句話說(shuō)，如何建立自上而下的從“搜索特征的意圖” 到加強(qiáng)“對(duì)神經(jīng)元群的反應(yīng)收益”之間的聯(lián)系是不清楚的[7]。然而，假設(shè)有大量的特征檢測(cè)器，依賴于特異的顏色值和特征檢測(cè)器之間聯(lián)系的一種解釋會(huì)面臨著挑戰(zhàn)，因?yàn)闈撛诘慕M合激增。特征關(guān)系可以成功地運(yùn)用于多種不同的背景并且因此可能提供一種更加豐富的方法來(lái)理解如何在學(xué)習(xí)中建立這樣的聯(lián)系。

在研究中，觀察者不得不通過(guò)大小來(lái)搜索設(shè)定的目標(biāo)：在一個(gè)組塊中，目標(biāo)是一個(gè)中等項(xiàng)目，呈現(xiàn)時(shí)混合在大型非目標(biāo)項(xiàng)目中，而在另一組塊中，是大型目標(biāo)混合在中等非目標(biāo)項(xiàng)目中。觀察者不得不快速眼動(dòng)到目標(biāo)，并忽視經(jīng)常呈現(xiàn)在目標(biāo)從未出現(xiàn)過(guò)的無(wú)關(guān)位置上的凸顯分心物。分心物可以是小的，中等的，大的或者是超大的。因此，一個(gè)分心物通常和目標(biāo)是相同的大小，兩個(gè)分心物有更多的特征并且和目標(biāo)或者非目標(biāo)共有相關(guān)屬性，而一個(gè)分心物和非目標(biāo)也是同樣的大小。結(jié)果表明，觀察者的視線經(jīng)常被目標(biāo)相似分心物所捕獲，但是更頻繁地被共有目標(biāo)相關(guān)大小而不是完全大小的更相關(guān)分心物所捕獲。具體而言，在搜索中等，較小相關(guān)目標(biāo)時(shí)，小的分心物最能捕獲眼動(dòng)，而在搜索大目標(biāo)時(shí)，超大分心物最能捕獲注意和視線。這一發(fā)現(xiàn)顯示，目標(biāo)不相似分心物比目標(biāo)相似分心物更能捕獲視線，與關(guān)系理論一致，表明，視覺(jué)選擇偏向目標(biāo)的相關(guān)大小而不是目標(biāo)的實(shí)際大小[8]。

以往研究采用空間線索范式已經(jīng)檢驗(yàn)并證實(shí)了這一觀點(diǎn)。在實(shí)驗(yàn)的一個(gè)組塊，觀察者不得不在三個(gè)橙黃色非目標(biāo)中搜索一個(gè)橙色目標(biāo)。在搜索顯示之前，我們呈現(xiàn)一個(gè)有特別顏色的單一分心物混合在其他不同顏色的三個(gè)背景中的畫面。結(jié)果表明，和目標(biāo)同色的單一分心物在它比背景分心物更黃的時(shí)候并沒(méi)有捕獲注意。相比而言，擁有非目標(biāo)顏色或不相關(guān)顏色的單一分心物當(dāng)它們和目標(biāo)相關(guān)顏色混合時(shí)卻捕獲了注意。簡(jiǎn)而言之，單一分心物的注意捕獲僅僅取決于它的相關(guān)顏色，以及單一分心物的顏色和背景分心物的顏色完全不同。綜上所述，結(jié)果表明擁有目標(biāo)相似顏色的分心物并沒(méi)有捕獲注意，而有無(wú)關(guān)特征的分心物或者非目標(biāo)顏色的分心物卻可以捕獲注意。這些研究為關(guān)系理論提供了有力的證據(jù)，并且排除了基于特征的注意理論，因?yàn)檫@些理論不能解釋非目標(biāo)顏色分心物捕獲注意的現(xiàn)象。

隨后的研究采用了形狀搜索任務(wù)來(lái)檢驗(yàn)一個(gè)形狀目標(biāo)是否同樣相對(duì)于非目標(biāo)形狀來(lái)編碼，結(jié)果和顏色搜索任務(wù)的結(jié)果相仿。根據(jù)關(guān)系理論，極端分心物可以有效地驅(qū)動(dòng)注意，因?yàn)樗鼈兤ヅ淞舜蠖鄶?shù)試次中目標(biāo)的相對(duì)特征，同時(shí)比其他所有項(xiàng)目的突起更多，包括目標(biāo)本身。與此相反，目標(biāo)相似分心物和目標(biāo)相等，使得注意對(duì)目標(biāo)和目標(biāo)相似分心物同樣強(qiáng)烈的吸引。

特征關(guān)系已經(jīng)表明可以解釋搜索顏色、亮度、大小和形狀時(shí)的轉(zhuǎn)換代價(jià)。值得注意的是，實(shí)驗(yàn)重復(fù)了被經(jīng)常報(bào)告的相似性效應(yīng)，目標(biāo)相似分心物比非目標(biāo)相似分心物能更強(qiáng)烈地捕獲注意。同時(shí)，更多極端分心物的結(jié)果表明假設(shè)的相似性效應(yīng)并不取決于目標(biāo)分心物的相似性，而是分心物是否匹配目標(biāo)的相對(duì)顏色或者相對(duì)形狀。這些結(jié)果為關(guān)系理論提供了有力的證據(jù)。事實(shí)上，檢驗(yàn)關(guān)系理論的研究反對(duì)了特征特異性的觀點(diǎn)，表明捕獲取決于目標(biāo)和分心物的特征關(guān)系而不是它們絕對(duì)的特征值。

三、小結(jié)與展望

注意優(yōu)先偏向目標(biāo)的相對(duì)屬性的這一發(fā)現(xiàn)對(duì)特征檢測(cè)器的觀點(diǎn)提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。注意在廣泛的刺激條件下都偏向特征關(guān)系的發(fā)現(xiàn)表明關(guān)系搜索是一種普遍的引導(dǎo)原則。這有著重要的理論啟示：首先，背景特征明顯比以往所了解的起著更重要的作用。更重要的是，發(fā)現(xiàn)表明視覺(jué)選擇并不總是獨(dú)立于背景。相反，目標(biāo)的特征值是相對(duì)于背景特征的編碼的，從而導(dǎo)致了對(duì)匹配了目標(biāo)的相對(duì)屬性的對(duì)象的選擇偏向。

特征檢測(cè)器的觀點(diǎn)在當(dāng)前的神經(jīng)生理學(xué)研究中產(chǎn)生的可能的影響最大：除了少數(shù)例外，大部分研究都假設(shè)對(duì)目標(biāo)比非目標(biāo)反應(yīng)更強(qiáng)烈的感覺(jué)神經(jīng)元是特征檢測(cè)器，而它們?cè)谝龑?dǎo)注意中起作用。鑒于當(dāng)前的證據(jù)，這兩個(gè)假設(shè)需要被重新檢驗(yàn)。特別是，以后的研究需要仔細(xì)評(píng)估是否以及何種程度上神經(jīng)元的響應(yīng)特性取決于目標(biāo)的特征與呈現(xiàn)在周圍的特征[14]。如上所述，關(guān)系理論和先前解釋支持了特征特異性選擇理論的許多發(fā)現(xiàn)一致。為了了解視覺(jué)搜索，我們必須了解在神經(jīng)元層面注意如何偏向特征關(guān)系。

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