注意力的跨模态扩散是高度自动的

《Cortex》:The cross-modal spread of attention is highly automatic

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月19日 来源:Cortex 3.2

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   摘要注意力可以跨越感觉模态进行扩散,因此当注意力指向多感觉物体的视觉成分时,其任务无关的听觉成分也会获得增强加工,该加工可以以刺激驱动或表征驱动的方式运行,取决于视觉成分的注意是否基于物体类别。迄今为止,视觉到听觉的注意力扩散被广泛假设为一种非自愿的自动过程,但这一核心假设从

  

摘要

注意力可以跨越感觉模态进行扩散,因此当注意力指向多感觉物体的视觉成分时,其任务无关的听觉成分也会获得增强加工,该加工可以以刺激驱动或表征驱动的方式运行,取决于视觉成分的注意是否基于物体类别。迄今为止,视觉到听觉的注意力扩散被广泛假设为一种非自愿的自动过程,但这一核心假设从未被检验过。特别是,先前研究中使用的超阈值听觉成分在意识察觉后可能获得了某种程度的自愿注意,这阻碍了对该假设的检验。本事件相关电位(ERP)研究在男性和女性人类受试者中(N = 30)对此进行了考察,通过在物体选择性视觉识别任务中将双模态物体的听觉成分设置为阈下水平(从而免受主动注意的影响),以便分离表征驱动和刺激驱动的注意力扩散的ERP相关指标。我们的ERP数据显示了对阈下听觉成分的可靠的刺激驱动(刺激后200–400毫秒)和表征驱动(300–400毫秒)的注意力扩散,两者的估计神经发生区均包含听觉皮层区域。同时,多变量模式分析显示可以从对不可闻声音的ERP中解码物体类别,确认了这些声音在无意识状态下的神经加工。综合而言,这些发现提供了强有力的证据,表明视觉到听觉的注意力扩散具有高度的自动性,这为阐明跨模态注意力扩散的神经生理机制奠定了基础。

引言

注意力对信息加工产生的有益效应可以跨越感觉模态进行扩散,因此当仅注意多感觉物体的视觉成分时,该物体的任务无关的听觉成分也会获得促进性加工(Busse et al., 2005; Molholm et al., 2007),这一显著现象体现了认知经济性原则(Neisser, 1967)。这种跨模态注意力扩散可以以刺激驱动的方式运行,只要任务无关的声音与被注意的视觉刺激在时间上紧密相邻(无论视听语义一致性如何),这被认为是一种自下而上的多感觉整合过程(Busse et al., 2005; Talsma et al., 2007; Fiebelkorn et al., 2010b; Zimmer et al., 2010a, 2010b; Donohue et al., 2011; Chen et al., 2022)。它也可以以表征驱动的方式运行,但仅在任务无关的声音(与视觉刺激配对或单独呈现)与描绘目标物体类别的视觉图像语义一致时才发生,这被认为是自上而下的对高度关联的多感觉表征的共同激活(Molholm et al., 2007; Fiebelkorn et al., 2010a; Zhao et al., 2021b, 2021c, 2024a, 2024b)。此外,如果语义一致的声音与视觉目标物体同时呈现,刺激驱动和表征驱动的注意力扩散会发生叠加效应(Fiebelkorn et al., 2010a; Zhao et al., 2021b, 2021c, 2024a, 2024b),这可以通过事件相关电位(ERP)记录等神经生理技术进行分离和测量(关于如何使用ERP隔离这两种注意力扩散的详情,请参见方法部分)。
迄今为止,视觉到听觉的注意力扩散,无论其类型如何,都被广泛接受为非自愿的、自动发生的(例如,Busse et al., 2005; Molholm et al., 2007; Fiebelkorn et al., 2010a, 2010b; Zhao et al., 2021b;综述见Talsma et al., 2010; Tang et al., 2016)。令人好奇的是,没有先前研究检验过这一基本假设是否成立。检验该假设的一个潜在障碍在于,先前研究中使用的清晰可闻的声音(本应被忽略)在意识察觉后可能获得了某种程度的自愿注意,这可能导致观察到的视觉到听觉注意力扩散被主动听觉注意的效应所污染。以表征驱动的注意力扩散为例,它是通过比较当视听刺激的视觉成分描绘目标物体(如狗)时其听觉成分的ERP与当视觉成分描绘非目标物体(如汽车)时相同视听刺激听觉成分的ERP来测量的(Fiebelkorn et al., 2010a; Zhao et al., 2021b)。由于前者的听觉成分(如狗叫声)与目标物体语义一致,而后者则不一致,因此前者在意识察觉后可能主观上更具任务相关性(因而更易受到自愿听觉注意的影响),从而混淆了所观察到的表征驱动的注意力扩散。
为了避免视听物体的听觉成分被主动注意,从而检验视觉到听觉的注意力扩散是否真正具有自动性,本研究中我们通过在整个实验段落中呈现连续白噪声掩蔽来使所有这些声音变为不可闻,每个声音的客观检测阈值在实验前以个体水平确定。为确保刺激驱动和表征驱动的注意力扩散的测量,我们采用了经典的物体选择性视觉"一次前"任务(Fiebelkorn et al., 2010a)并结合ERP记录。鉴于高度自动的过程应当是非故意的和无意识的(综述见Moors & De Houwer, 2006),且阈下声音携带的信息仍可被大脑加工(例如,Lamy et al., 2008; Kouider et al., 2010; Faivre et al., 2014; Scott et al., 2018; Ching et al., 2019;本研究中通过对阈下声音的ERP进行多变量模式分析也验证了这一先验知识),发现对任务相关的阈下声音存在显著的刺激驱动和表征驱动扩散的ERP相关指标,将提供强有力的证据表明视觉到听觉的注意力扩散具有高度的自动性。

章节摘要

参与者

共有32名健康的大学生参与了本研究,并在获得书面知情同意后参与(经苏州大学机构审查委员会批准,协议编号:SUDA20210808H01,批准日期:2021年8月8日)。所有受试者在完成所有任务前均不知悉研究目的,并报告视力正常或矫正至正常,以及听力正常。两名参与者因脑电图(EEG)伪迹过多(超过>

行为结果:掩蔽声音为阈下水平

首先,为了检验三种特征声音在其确定的阈值强度下是否真正为阈下水平,我们将实验前听觉检测任务中测得的d'值与偶然水平(0)进行比较,分别对三种声音进行单样本t检验。结果清楚地表明,这些d'值均未显著偏离零值,所有相应的贝叶斯因子都为零假设提供了实质性证据[狗叫声:d' = 0.009 ± 0.012(M ± SE,

讨论

视觉到听觉的注意力扩散,无论其类型(刺激驱动、表征驱动)如何,都被广泛接受为非自愿的、自动的过程(Busse et al., 2005; Molholm et al., 2007; Fiebelkorn et al., 2010a, 2010b; Talsma et al., 2010; Tang et al., 2016; Zhao et al., 2021b)。然而,这一基本假设从未被检验过。值得注意的是,先前研究中使用的清晰可闻的任务无关声音(本应被忽略)可能已被

科学透明声明

数据:支持本研究的所有原始和处理数据均公开可获取:https://osf.io/wps3a/overview
代码:支持本研究的所有分析代码均公开可获取:https://osf.io/wps3a/overview
材料:支持本研究的所有研究材料均公开可获取:https://osf.io/wps3a/overview
设计:本文报告了所有研究中的作者如何确定所有样本量、所有数据排除标准、所有数据纳入和排除标准,以及是否

CRediT作者贡献声明

谢旻梅:撰写—审阅与编辑、验证、调查、形式分析。周雨欣:撰写—初稿、验证、调查、形式分析。冯文峰:撰写—审阅与编辑、可视化、指导、资源、项目管理、经费获取、数据管理、概念化。周承军:撰写—审阅与编辑、指导、资源、方法学。马方芳:撰写—审阅与编辑、撰写—初稿、可视化、验证,

未引用参考文献

Grant and Seitz, 2000; Luck, 2014.

数据和代码可用性声明

支持当前发现的所有实验刺激、数据和分析脚本均公开可用,详见 https://osf.io/wps3a/。研究中的任何方面均未进行预注册。

利益冲突声明

不存在竞争性经济利益。

致谢

本研究得到中国国家重点研发计划(资助编号 2021ZD0202600,资助对象W.F.)和中国国家自然科学基金(资助编号 32171048,资助对象W.F.;资助编号32200851,资助对象S.Z.)的支持。
Song Zhao|Fangfang Ma|Yuxin Zhou|Jimei Xie|Chengjun Zhou|Wenfeng Feng
Department of Psychology, School of Education, Soochow University, Suzhou, Jiangsu 215123, China
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