自上而下跨通道注意对语义与句法违例主观时序的差异化调节

《Scientific Reports》：Differential effects of top-down crossmodal attention on subjective timing of semantic and syntactic violations

本研究探讨了自上而下跨通道注意如何影响对自然场景中语义与句法违例的时间感知。研究人员通过时序奇异项范式，结合匹配（一致）、不匹配（不一致）声音及白噪音（控制）的听觉刺激，发现语义违例场景在不一致声音配对下被感知为更长，而句法违例场景的时间估计不受听觉条件影响。结果表明语义违例对跨通道冲突敏感，而句法违例因高知觉负载可能削弱了自上而下注意的调节作用，深化了对不同场景违例时间感知机制的理解。

　　

在日常生活中，我们常常感觉“时光飞逝”或“度日如年”，这揭示了人类主观时间感知的可塑性。尤其当遇到出乎意料或违反常识的事件时，比如在厨房水槽里看到一本书，或者一块砧板诡异地悬浮在空中，我们对这些事件持续时间的判断往往会发生扭曲。这类事件被称为场景违例（Scene Violations），其中违反物体与场景语义关联的称为语义违例（Semantic Violations，如书在厨房），违反空间物理规则的称为句法违例（Syntactic Violations，如悬浮的砧板）。先前研究表明，这两种违例对时间感知的影响可能不同，甚至相反，而注意（Attention）被认为是导致这些差异的关键因素之一。然而，注意分为自下而上（Bottom-up，由刺激特征自动捕获）和自上而下（Top-down，由内部目标主动引导）两种过程，它们对违例时间感知的调节作用尚不清晰，尤其是自上而下注意的作用存在争议。例如，有研究发现直接引导注意至语义违例并未改变其时间估计，而另一项研究通过增加违例物体的亮度对比（一种自下而上注意操纵）却导致两种违例的持续时间都被感知得更长。为了厘清自上而下注意的具体作用，来自希腊潘泰翁社会与政治科学大学心理学系多感官与时间处理实验室（Multisensory and Temporal Processing Lab）的Ourania Tachmatzidiou、Evgenia-Charikleia Lazari和Argiro Vatakis在《Scientific Reports》上发表了他们的最新研究，专门探讨了通过跨通道（Crossmodal）听觉刺激操纵的自上而下注意，如何影响人们对语义和句法违例场景的主观时间判断。

研究者主要采用了心理物理学实验方法，核心是基于计算机的行为测试。他们利用时序奇异项范式（Temporal Oddball Paradigm），在OpenSesame软件平台上呈现视觉刺激序列。视觉刺激选自SCEGRAM数据库的标准图片，包含无违例、语义违例和句法违例的自然场景。听觉刺激包括与违例目标物体匹配的声音（一致，Congruent）、不匹配的声音（不一致，Incongruent）以及白噪音（控制，Control）。实验记录了参与者在不同条件下对奇异项（Oddball，即违例场景）相对于标准项（Standard，无违例场景）持续时间的长短判断，并通过拟合心理测量函数计算主观相等点（Point of Subjective Equality, PSE）来量化时间感知。参与者为13名视力听力正常的大学生。

结果

主观时间感知受违例类型调节

对主观相等点（PSE）的方差分析显示，违例类型（Violation Type）的主效应显著[F(1,12)=8.64, p=.012, η_p²=.42]。语义违例场景的PSE平均值（M=493.2 ms）显著高于句法违例场景（M=462.9 ms）。这表明，在整体上，句法违例场景被感知为比语义违例场景持续时间更长，复现了先前研究中两种违例对时间感知的差异化影响。

跨通道听觉刺激对语义违例和句法违例时间感知的差异化影响

违例类型与听觉条件（Audio）的交互作用显著[F(2,24)=6.26, p=.006, η_p²=.34]。事后比较发现，这种交互作用主要体现在语义违例上。对于语义违例，配对一致声音的场景PSE（M=516.3 ms）显著高于配对不一致声音的场景（M=471.1 ms），而与白噪音条件无显著差异。这意味着，当语义违例与一个在语义上不匹配的声音同时出现时，其持续时间被感知得更长。相反，对于句法违例，三种听觉条件（一致、不一致、白噪音）下的PSE均无显著差异。这表明句法违例的时间估计不受本研究中跨通道听觉刺激的调节。

场景特异性与听觉条件的交互

研究还发现了听觉条件与具体场景（Scene）的显著交互作用[F(2,24)=5.89, p=.008, η_p²=.33]，以及违例类型与场景的显著交互作用[F(1,12)=4.89, p=.047, η_p²=.29]。这些交互作用进一步强调了不同场景背景以及违例类型对时间感知影响的复杂性，但主要结论仍集中于违例类型与听觉条件的核心交互。

讨论与结论

本研究结果表明，自上而下注意通过跨通道刺激对语义和句法违例的时间感知产生了差异化影响。句法违例的时间估计在所有听觉条件下均未发生变化，支持了其时间感知对当前范式中自上而下注意操纵具有抵抗力的观点。研究者认为，这可能是由于句法违例（如物体违反重力）本身具有更高的知觉负载（Perceptual Load），需要消耗更多的认知资源进行加工，从而可能削弱了额外听觉线索的调节能力。这与一些眼动研究结果相符，即句法不一致性可能自动吸引注意，使得外部的自上而下引导难以产生额外效应。

相比之下，语义违例表现出对跨通道冲突的敏感性。虽然与一致声音配对时其时间估计与基线（白噪音）无差异，符合先前关于自上而下注意对语义违例影响有限的报道，但不一致声音却导致了持续时间被感知得更长。研究者借鉴冲突监控理论来解释这一现象：当任务无关的听觉刺激（声音）与任务相关的视觉刺激（场景中的违例物体）在语义上发生冲突时（不一致条件），可能会触发前扣带回皮层（Anterior Cingulate Cortex, ACC）等脑区的冲突监测机制，从而增强了对视觉违例的注意分配。这种由冲突引发的注意增强，进而导致了时间膨胀（Time Dilation）效应，即感觉持续时间变长。这符合注意闸门模型（Attentional Gate Model）等时间知觉理论的预测，即更多的注意资源投向时间处理器会导致更长的主观时长。

综上所述，这项研究首次系统探讨了自上而下跨通道注意对两种主要场景违例时间感知的差异化调节。其重要意义在于：首先，它明确了语义违例和句法违例在时间知觉层面上对自上而下注意调制具有不同的敏感性，揭示了其背后可能涉及不同的认知加工机制（如知觉负载、冲突监控）。其次，研究发现跨通道语义冲突能够增强对语义违例的注意并延长其感知时间，这为理解多感官整合如何影响时间判断提供了新视角。最后，研究结果深化了对现实场景中违反预期事件如何扭曲我们时间体验的理解，将时间知觉研究与场景知觉、注意控制等领域更紧密地联系起来。未来研究可进一步结合神经影像学技术，直接探查在加工不同类型违例及接受跨通道刺激时大脑活动的动态变化，从而更深入地揭示其神经机制。