重新检视工作记忆在视觉搜索中的作用

视觉搜索是人类从作用于视觉系统的大量信息中选择相关信息进入信息加工系统的一种认知功能, 同时也是研究选择性注意的一种常用范式。工作记忆作为一种服务于当前任务信息的存储与加工的认知系统, 在视觉搜索过程中扮演着关键角色。为了深入了解工作记忆在视觉搜索过程中的作用机制, 在梳理已有成果的基础上, 分别从工作记忆对靶子模板的储存、视觉搜索项目与靶子模板在工作记忆中的匹配及工作记忆对已检测过搜索项目的记忆三个方面进行综述。最后结论表明工作记忆确实在视觉搜索过程中起作用, 但其作用机制仍存在较多争议。     

场景情境和目标模板在视觉搜索中的交互作用

以真实场景图像中的物体搜索为实验任务, 操纵场景情境和目标模板, 采用眼动技术将搜索过程分为起始阶段、扫描阶段和确认阶段, 考察场景情境和目标模板对视觉搜索过程的影响机制。结果发现, 场景情境和目标模板的作用方式及时间点不同, 二者交互影响搜索的正确率和反应时, 仅场景情境影响起始阶段的时间, 随后二者交互影响扫描阶段和确认阶段的时间及主要眼动指标。作者由此提出了场景情境和目标模板在视觉搜索中的交互作用模型。     

视觉搜索中基于工作记忆内容的注意捕获与抑制

注意是对有关信息的选择及对无关信息的抑制, 工作记忆是对有关信息的保持以及对无关信息的抑制, 两者在一定程度上都体现了选择性地指向与当前任务有关的刺激并同时抑制无关刺激。在系统地回顾已有研究的基础上结合新近的ERP研究, 从视觉搜索中基于工作记忆内容的注意捕获与注意抑制两个角度综述了视觉工作记忆与视觉选择性注意的相关研究。研究者们主要从两方面对该领域的问题进行了探讨：(1)视觉工作记忆内容对视觉选择性注意的导向作用; (2)视觉工作记忆内容对视觉选择性注意产生导向作用的条件。文章对以往的研究进行了总结, 指出了无论保持在视觉工作记忆的内容是捕获注意还是受到抑制, 都存在着自上而下和自下而上两种加工机制。     

动、静态视觉信息在真实世界视觉搜索中的作用

真实环境中的视觉搜索是人和动物赖以生存的重要能力。目前的视觉搜索研究多使用静态的观察者和静止的二维搜索对象, 侧重于探究注意在搜索中的作用; 现有的视觉搜索理论模型主要概括了影响搜索的自上而下的注意因素, 而将自下而上影响因素简单归结为影像显著性, 然而在真实环境中, 观察者或搜索对象是可以运动的, 搜索时可利用的视觉信息包括动态光流和静态影像结构信息。已有的视觉识别研究发现这两种信息相结合可以使观察者准确持久地识别场景、事件和三维结构。在现有视觉搜索理论模型中引入两种视觉信息可以较好还原真实环境中的搜索任务。我们提出研究构想和实验方案,探究利用动、静态视觉信息的视觉搜索过程, 从而完善现有的视觉搜索模型。我们认为充分利用环境信息可以提高搜索效率, 且在视觉搜索训练和智能搜索设计等方面有重要的应用价值。     

预览搜索的优先选择:基于时间进程的探讨

预览搜索中的优先选择解释机制一直都是研究者关注的焦点.本文按照时间进程分析了视觉标记机制、新刺激出现自动获得注意的机制和时间分离假说,结合预览搜索的时间阶段和相关研究提出了主动非抑制假说,并对预览搜索的不同时间阶段可能涉及的解释机制进行了探讨.     

视觉工作记忆中注意模板的表征—来自EROS的证据

采用事件相关光信号技术，分析再认任务和搜索任务下脑区的动态激活，探讨视觉工作记忆中注意模板的表征机制。实验要求被试在记忆项目后，分别完成再认任务和搜索任务。结果发现，与再认任务相比，视觉搜索任务下记忆项诱发前额叶、枕叶更高程度的激活，且前额叶的激活增强早于枕叶。研究表明，与用于再认任务的普通记忆项相比，用于视觉搜索任务的注意模板的潜在表征机制可能是：先激活前额叶以增强注意控制，并对枕叶的活动加以调节，增强注意模板表征的复述。     

视空工作记忆负载对真实场景搜索绩效的影响

采用视空工作记忆任务和真实场景搜索任务相结合的双任务范式, 结合眼动技术将搜索过程划分为起始阶段、扫描阶段和确认阶段, 探究视空工作记忆负载对真实场景搜索绩效的影响机制, 同时考查试次间搜索目标是否变化、目标模板的具体化程度以及搜索场景画面的视觉混乱度所起的调节作用。结果表明, 视空工作记忆负载会降低真实场景搜索的成绩, 在搜索过程中表现为视空负载条件下扫描阶段持续时间的延长、注视点数目的增加和空间负载条件下确认阶段持续时间的延长, 视空负载对搜索过程的影响与目标模板的具体化程度有关; 空间负载会降低真实场景搜索的效率, 且与搜索画面的视觉混乱度有关, 而客体负载则不会。由此可见, 视空工作记忆负载对真实场景搜索绩效的影响不同, 空间负载对搜索过程的影响比客体负载更长久, 二者均受到目标模板具体化程度的调节; 仅空间负载会降低真实场景的搜索效率, 且受到搜索场景画面视觉混乱度的调节。     

孤独症谱系障碍者视觉定向与视觉搜索的特点及神经机制

定向网络是注意网络的重要组成部分, 主要包括视觉定向与视觉搜索两大任务。对于这两大注意任务, 正常个体在神经机制上存在较大的重叠, 然而, 孤独症个体却表现出截然相反的行为证据。研究者从非社会信息的注意视角发现, 一般而言, 在视觉定向上, 孤独症个体注意转移不存在缺陷, 而注意脱离存在困难, 但该结论仍有争议; 在视觉搜索上, 孤独症个体存在视觉搜索优势, 但该优势发生的阶段及原因仍需进一步探究。未来研究应进一步考察孤独症个体在视觉定向任务中左右视野的不对称性、视觉搜索优势的内在机制及两大注意任务之间的相互关系。     

任务维度和任务无关维度干扰信息的同质性影响视觉搜索的神经机制

在三个实验中, 我们利用功能性磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)技术考察了在简单特征搜索任务和客体内联合搜索任务中任务维度干扰项的同质性(或称一致性, homogeneity)和任务无关维度干扰信息的同质性对视觉搜索行为的影响及其神经机制。主要探讨了三个问题：(1) 任务维度干扰信息的同质性与目标存在性之间交互作用的神经机制; (2) 任务维度干扰信息的同质性与任务无关维度干扰信息的同质性之间的交互作用及其神经机制; (3) 上述神经机制在不同类型的视觉搜索(特征搜索和联合搜索)中的异同。     

奖赏性线索启动和调控视觉搜索额顶网络的神经机制

近期关于奖赏性信息与视觉搜索任务的交互作用研究体现在两个层面, 其一是施加外部奖赏能够影响被试的视觉搜索反应时和正确率, 其二是搜索目标本身具有奖赏特性也能够影响行为反应。但是, 奖赏性信息对负责视觉搜索的额顶注意网络的动态启动和调控作用仍不清楚。本研究结合Posner空间预提示范式和视觉搜索范式, 采用快速事件相关功能磁共振成像技术, 分别操纵线索提示阶段的线索奖赏属性(奖赏性vs.非奖赏性)和线索空间注意属性(有效提示目标位置vs.无效提示目标位置), 并操纵目标搜索阶段的目标属性(奖赏性vs.非奖赏性), 探讨以下两个核心问题：(1)在线索提示阶段, 奖赏性线索产生的自上而下注意准备信号的神经基础, 以及该神经基础与传统的空间注意准备信号的异同; (2)在目标搜索阶段, 奖赏性线索对负责视觉搜索的额顶注意网络产生的启动和调控作用, 重点考察对正确的奖赏性信息的定向过程和对错误的奖赏性信息的重新定向过程。     

Visual working memory load disrupts the space‐based attentional guidance of target selection

During visual search, the selection of target objects is guided by stored representations of target‐defining features (attentional templates). It is commonly believed that such templates are maintained in visual working memory (WM), but empirical evidence for this assumption remains inconclusive. Here, we tested whether retaining non‐spatial object features (shapes) in WM interferes with attentional target selection processes in a concurrent search task that required spatial templates for target locations. Participants memorized one shape (low WM load) or four shapes (high WM load) in a sample display during a retention period. On some trials, they matched them to a subsequent memory test display. On other trials, a search display including two lateral bars in the upper or lower visual field was presented instead, and participants reported the orientation of target bars that were defined by their location (e.g., upper left or lower right). To assess the efficiency of attentional control under low and high WM load, EEG was recorded and the N2pc was measured as a marker of attentional target selection. Target N2pc components were strongly delayed when concurrent WM load was high, indicating that holding multiple object shapes in WM competes with the simultaneous retention of spatial attentional templates for target locations. These observations provide new electrophysiological evidence that such templates are maintained in WM, and also challenge suggestions that spatial and non‐spatial contents are represented in separate independent visual WM stores.     

Concurrent guidance of attention by multiple working memory items: Behavioral and computational evidence

During visual search, task-relevant representations in visual working memory (VWM), known as attentional templates, are assumed to guide attention. A current debate concerns whether only one (Single-Item-Template hypothesis; SIT) or multiple (Multiple-Item-Template hypothesis; MIT) items can serve as attentional templates simultaneously. The current study was designed to test these two hypotheses. Participants memorized two colors, prior to a visual-search task in which the target and the distractor could match or not match the colors held in VWM. Robust attentional guidance was observed when one of the memory colors was presented as the target (reduced response times (RTs) on target-match trials) or the distractor (increased RTs on distractor-match trials). We constructed two drift-diffusion models that implemented the MIT and SIT hypotheses, which are similar in their predictions about overall RTs, but differ in their predictions about RTs on individual trials. Critically, simulated RT distributions and error rates revealed a better match of the MIT hypothesis to the observed data than the SIT hypothesis. Taken together, our findings provide behavioral and computational evidence for the concurrent guidance of attention by multiple items in VWM.

     

EPS Mid-Career Award 2014

In visual search, observers try to find known target objects among distractors in visual scenes where the location of the targets is uncertain. This review article discusses the attentional processes that are active during search and their neural basis. Four successive phases of visual search are described. During the initial preparatory phase, a representation of the current search goal is activated. Once visual input has arrived, information about the presence of target-matching features is accumulated in parallel across the visual field (guidance). This information is then used to allocate spatial attention to particular objects (selection), before representations of selected objects are activated in visual working memory (recognition). These four phases of attentional control in visual search are characterized both at the cognitive level and at the neural implementation level. It will become clear that search is a continuous process that unfolds in real time. Selective attention in visual search is described as the gradual emergence of spatially specific and temporally sustained biases for representations of task-relevant visual objects in cortical maps.     

积极情绪反馈对注意捕获影响的实验研究

目的：研究采用“学习-测试”范式,通过3个实验探讨积极社会情绪反馈对注意捕获的影响。方法：实验1,在学习阶段做出反应后,分别给予积极情绪和中性情绪反馈,探讨积极情绪和中性情绪捕获注意的情况;实验2,学习阶段做出反应后,没有任何情绪反馈;实验3,改变学习阶段积极情绪和中性情绪反馈图片出现的频率,探讨图片出现频率对注意捕获的影响。结果：（1）与中性情绪相比,积极情绪捕获了较多注意（实验1）;（2）无情绪反馈时,经过多次练习的刺激作为干扰刺激也捕获到了注意（实验2）;（3）积极情绪影响刺激注意优先性的过程还受到积极情绪图片出现频率的影响（实验3）。结论：积极情绪捕获注意的机制中,也有自上而下目标驱动的机制在起作用;情绪图片出现的频率也会影响社社会情绪对注意的捕获。     

自我面孔识别的特征、影响因素及ERP研究述评

自我面孔识别成为近年来面孔研究领域的一个热点。自我面孔识别的速度优势、文化差异和正性自我偏见是自我面孔识别的三个主要特征, 影响自我面孔识别的因素主要有加工背景和其他自我相关的信息。此外, 自我面孔的注意性质存在优先加工和难以移除的争论。未来的研究除了需要揭示外显任务中自我面孔识别速度优势的机制、内隐积极联想在脑内如何实现以及自我面孔的注意性质是否是特殊的等问题之外, 还应该深入探讨其他因素影响自我面孔识别的机制等问题。     

Attentional bias for body and food in eating disorders: increased distraction, speeded detection, or both?

Previous research suggests that eating disorder patients show an attentional bias for body- and food-related information. However, so far little is known about the mechanisms that underlie the attentional favoring of this particular information in eating disorder patients. In the present study, we used both a body and a food visual search task to study speeded detection and increased distraction in eating disorder patients (n=67) and healthy controls (n=60). Compared with controls, eating disorder patients showed evidence of speeded detection of body-related information, and increased distraction by food information. These results suggest that the mechanism underlying the biased attentional allocation of eating disorder patients varies, and is dependent upon the type of information they are presented with.     

Are attentional dwell times inconsistent with serial visual search?

Duncan, Ward, and Shapiro (1994) estimated that attention must remain focused on an object for several hundred milliseconds before being shifted to another object, and they referred to this period as theattentional dwell time. An important implication of these long estimates of the dwell time for models of visual search is that the search process must not involve an item-by-item serial scanning mechanism. If it did, then searching through an array of items would require enormous amounts of time, which—based on data from visual search experiments—it does not. The present report, however, provides evidence that the long estimates of attentional dwell time were caused, at least in part, by the use of masked targets. Implications of these variable estimates of the attentional dwell time for models of visual search are discussed.     

无关工作记忆表征的负性情绪信息能否捕获视觉注意?一项眼动研究

研究通过分析视觉搜索任务的首次注视点和行为反应时, 探讨无关工作记忆表征的负性情绪信息对视觉注意选择的影响。实验1发现在反映早期注意选择的首次注视点百分率指标上, 不管工作记忆表征的情绪效价如何, 均出现了显著的注意捕获效应; 实验2发现当采用中性情绪靶子刺激时, 首次注视点百分率指标上仍表现出了稳健的注意捕获效应; 在首次注视点持续时间指标上, 实验1和实验2均发现记忆匹配条件的干扰刺激显著小于控制条件的干扰刺激, 表现出注意的快速脱离; 而在行为反应时指标上, 早期的注意捕获效应消失(实验1), 甚至被反转为注意抑制效应(实验2)。这些结果表明在早期注意选择阶段, 记忆驱动的注意捕获效应不受工作记忆表征情绪效价的影响, 但认知控制会在早期注意捕获之后促使注意快速脱离记忆匹配的干扰刺激, 其作用效果受靶子刺激情绪效价的调节。