心理发展与教育  2016, Vol. 32 Issue (5): 521-531.   PDF    
http://dx.doi.org/10.16187/j.cnki.issn1001-4918.2016.05.02
国家教育部主管、北京师范大学主办。
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文章信息

苏晶, 段东园, 张学民 .2016.
SU Jing, DUAN Dongyuan, ZHANG Xuemin .2016.
负性情绪刺激对大学生多目标追踪能力的影响
The Effect of Negative Emotion Stimulus on College Students' Performance of Multiple Object Tracking
心理发展与教育, 32(5): 521-531
Psychological Development and Education, 32(5): 521-531.
http://dx.doi.org/10.16187/j.cnki.issn1001-4918.2016.05.02
负性情绪刺激对大学生多目标追踪能力的影响
苏晶1, 段东园2, 张学民1,3,4     
1. 北京师范大学心理学院, 应用实验心理北京市重点实验室, 北京 100875 ;
2. 西北大学城市与环境 学院, 陕西省西安市 710127 ;
3. 北京师范大学认知神经科学与学习国家重点实验室, IDG/McGovern脑 科学研究所, 北京 100875 ;
4. 脑与学习协同创新中心, 北京 100875
摘要: 探讨了负性情绪对大学生多目标追踪能力的影响以及其影响机制。实验要求被试在观看国际情绪图库中的负性或中性图片后,完成多目标追踪和点探测任务,同时设置基线条件作为对照。采用状态-特质焦虑量表和贝克抑郁自评量表考察不同情绪图片条件下被试的诱发情绪状态。研究结果发现:(1)被试观看负性情绪图片后状态焦虑程度和抑郁量表评分显著提高,观看情绪图片有效诱发了被试的负性情绪;(2)基线条件下的被试追踪正确率显著低于中性条件,基线条件和负性图片条件下的追踪正确率无差异,说明训练可以提高被试的多目标追踪能力,但负性情绪抑制了被试在基线追踪任务中的训练效果;(3)负性图片条件下的点探测觉察率显著低于中性图片条件,说明负性情绪影响了被试的注意资源分配。研究结果表明:负性情绪可能干扰了被试目标导向的注意系统,使得个体更易受刺激驱动的注意系统影响,并且在追踪过程中影响被试中央执行系统的抑制和转移功能。
关键词: 大学生    多目标追踪    点探测    负性情绪    注意资源分配    
The Effect of Negative Emotion Stimulus on College Students' Performance of Multiple Object Tracking
SU Jing1, DUAN Dongyuan2, ZHANG Xuemin1,3,4     
1. School of Psychology, Beijing Normal University, Beijing 100875, China ;
2. Northwest University, Xi'an City, Shanxi Province 710127, China ;
3. National Key Lab of Cognitive Neuroscience and Learning & IDG/McGovern Institute for Brain Research, Beijing 100875, China ;
4. Center for Collaboration and Innovation in Brain and Learning Sciences, Beijing Normal University, Beijing 100875, China
Abstract: This study investigated the impact of negative emotion on Multiple Object Tracking tasks and explored its mechanism. Participants were required to complete both multiple objects tracking task and dot-probe detection task after viewing a set of emotional pictures from International Affective Picture System. The State-Trait Anxiety Inventory and the Beck Depression Inventory were used to measure evoked emotional state. Results showed that: (1) Watching emotional pictures successfully evoked negative emotion; (2) Participants under neutral picture condition performed better than the baseline condition in tracking task, and there's no difference between negative picture condition and the baseline condition, negative emotion suppressed the effect of training. (3) Probe detection results showed that performance under negative emotion condition was lower than neutral condition, indicating negative emotion affected allocation of attention resources during tracking process. The results indicated that: (1) Anxiety impaired goal-directed attentional system, making participants easily affected by stimulus-driven attentional system. (2) Anxiety impaired efficiency of inhibition and shifting functions. of the central executive system.
Key words: college students    Multiple Object Tracking    dot-probe detection    negative emotion    attention allocation    
1 前言

日常生活环境中的视觉信息复杂且动态变化,人们需要不断的追踪注意多个运动变化的对象,多目标注意追踪能力对加工和理解动态环境信息起关键作用(Luu & Howe, 2015)。Pylyshyn和Storm(1988)提出的多目标追踪范式(Multiple Object Tracking, 简称MOT)被广泛应用于研究视觉追踪现象。多目标追踪范式通常包括线索阶段、追踪阶段和反应阶段三个部分(Pylyshyn & Storm, 1988; Pylyshyn, 2000)。在经典的多目标追踪范式中,首先呈现给被试一系列相同的物体(如数字,圆圈或者图片等),其中一部分通过闪烁或加边框的方式标记为目标,其他为非目标;接下来所有的物体进行随机运动,被试的任务就是保持主动追踪目标;最后所有追踪对象停止在随机位置,要求被试选择出最初被标记追踪的目标。研究表明个体在多目标追踪任务中可以追踪4~5个目标,正确率在85%~95%之间(Pylyshyn & Storm, 1988Pylyshyn, 200020042006)。多目标追踪范式反映了生态化动态场景中人们的“注意追踪(Attentive trakcing)”过程(Fougnie & Marois, 2006),有助于探索生态化情境中,复杂动态视觉信息的注意与知觉加工的规律及其影响因素,具有较好的生态化效度(Cavanagh & Alvarez, 2005)。

多目标追踪需要被试持续的调动注意资源,在整个追踪过程中始终需要注意资源分配在目标上(Tombu & Seiffert, 2008)。研究发现当注意资源被耗尽或者分配在每个目标上的注意资源较少时,追踪表现较差;当目标运动速度较快时追踪的目标数量降低(Alvarez & Franconeri, 2007; Tombu & Seiffert, 2008; Holcombe & Chen, 2012)。追踪过程涉及主动的注意资源分配,观察者有意识的将注意分配在目标上,同时抑制分配在非目标上的注意资源(Sears & Pylyshyn, 2000; Pylyshyn, 2006; Pylyshyn, Haladjian, King, & Reilly, 2008)。情绪与认知的相关研究表明:个体情绪状态影响其认知加工和注意分配(罗跃嘉,吴婷婷,古若雷,2012)。积极情绪在低动机情境下能够扩大认知范围,而负性情绪通常表现为缩小认知范围,降低注意能力(Gable & Harmon-Jones, 2010; Keogh & French, 1999)。Shackman等(2006)发现观看引发负性情绪的视频后,被试完成词语记忆任务的成绩显著降低。焦虑干扰个体的注意控制过程,高焦虑个体比低焦虑个体在任务转换时受到的干扰更大,高任务难度时这种现象更加明显(Derakshan, Smyth, & Eysenck, 2009)。有研究发现视觉搜索任务中焦虑个体的反应时更长,而反应正确率不受负性情绪影响(Sadeh & Bredemeier, 2011),情绪障碍人群、高焦虑群体在注意的维持和抑制上普遍存在缺陷(彭晓哲,周晓林,2005)。

关于情绪对认知加工的影响机制主要有加工效能理论和注意控制理论。加工效能理论(Processing efficiency theory)(Eysenck & Calvo, 1992)认为个体只拥有一定限度的认知资源,而焦虑等负性情绪占用个体有限的认知资源后,可以同时用于认知操作的工作记忆系统资源就会减少,所以当个体产生焦虑等负性情绪时,认知功能就会受到影响。焦虑不一定损害认知操作成绩(Performance effectiveness),但是会削弱个体的加工效能(Processing efficiency)(Eysenck, 1985)。焦虑个体会有意识的付出更多认知努力来弥补工作记忆不足的缺陷,即补偿效应。注意控制理论(Attentional control theory)在加工效能理论基础上从注意执行系统和执行功能角度提出进一步思考,认为焦虑主要损害中央执行系统的抑制和转移功能,以及干扰自上而下的目标导向注意系统,使个体更容易受到刺激驱动的影响(Eysenck, Derakshan, Santos, & Calvo, 2007)。

以往关于情绪和认知功能关系的探讨主要采用静态场景任务和单焦点注意范式,而现实生活中的视觉信息多是复杂和动态变化的。多目标追踪任务需要持续主动的分配注意资源,反映人们的动态复杂信息处理和判断操作过程,更加符合人们日常生活中同时面对和加工多个视觉对象信息的特点,具有较好的生态化效度。此外,多目标追踪成绩存在明显的个体差异,训练能使被试更好的排除干扰刺激影响完成多目标追踪任务,表现出更好的自我调控能力(Oaten & Cheng, 2006)。视频游戏玩家比非视频游戏玩家多追踪两个目标,游戏玩家和运动员的追踪成绩均比一般大学生高(Green & Bavelier, 2006; Sungura & Boduroglu, 2012; Zhang, Yan, Liao, 2009);雷达操作人员(专家)在单一多目标追踪任务以及同时进行数字分类任务时的追踪能力均显著高于大学生(新手),且在线索阶段呈现干扰任务对新手的干扰更大(Allen, McGeorge, Pearson, & Milne, 2004)。本研究将进一步分析个体差异因素如个体受训练程度对多目标追踪任务的影响。

通过探讨情绪对需要动态认知加工的多目标追踪任务的影响,可以从生态化情境角度揭示情绪对动态视觉信息加工的影响以及认知加工过程中其对注意资源分配的影响机制。根据目前掌握的资料,自1988年Pylyshyn和Storm提出多目标追踪范式以来,截止目前已发表的150余篇主要文献尚未有研究直接关注个体情绪因素对多目标追踪任务的影响。鉴于此,本研究拟通过多目标追踪任务考察负性情绪对多目标动态认知任务的影响,通过点探测任务探究负性情绪对动态认知加工过程中注意资源分配的影响及其机制,同时通过改变追踪目标的个数,探究追踪负荷对情绪与动态视觉信息加工的影响。本研究采用双任务范式,如图 1所示,多目标追踪任务关注被试正确追踪目标情况,反映被试持续动态注意认知功能;点探测任务假设对特定位置上点的觉察可以反映对该位置的注意增强或者注意抑制(Watson & Humphreys, 1997),其关注被试完成多目标追踪过程的注意资源分配情况,任务完成过程中对目标的促进与对非目标的抑制等现象。通过两种任务指标可以清晰的揭示诱发情绪对动态认知任务的影响,以及其作用机制。

图 1 追踪任务和点探测任务(Pylyshyn et al., 2008) (注:方框内为探测刺激,此时探测刺激出现在空白位置)

研究中被试分别观看国际情绪图片系统(International Affective Picture System, 简称IAPS)中的负性和中性情绪刺激图片,并采用汪向东等人修订的由Spielberger开发的状态-特质焦虑量表(State-Trait Anxiety Inventory, 简称STAI)和Beck编制的贝克抑郁自评量表(Beck Depression Inventory, 简称BDI)测量被试的情绪状态。通过观看不同类型情绪图片诱发被试的情绪状态后,要求被试完成追踪负荷依次增大的多目标追踪和点探测任务,点探测分别出现在空白位置、目标或者分心物上,采用追踪正确率和点探测觉察率作为反应指标。根据以往情绪和认知任务关系的讨论,研究预期:(1)负性情绪刺激影响被试的多目标追踪表现,对追踪过程中的注意分配(比如对非目标的注意抑制和对目标的注意促进)造成干扰;(2)高认知负荷条件下负性情绪对被试的多目标追踪能力产生更大的影响。

2 研究方法 2.1 被试

被试为北京地区高校在校生26名,其中男生11名,女生15名,年龄范围18~25岁(平均年龄23.23±1.68岁)。其中3名女生被试由于无法承受负性图片带来的压力中途退出实验,剩余有效被试23名。被试视力或者矫正视力正常,形状知觉正常,无神经疾病史。实验前签署知情同意书,被试有权随时退出实验,完成实验后获取一定报酬。

2.2 研究设计

研究采用双任务范式,分别为MOT任务和点探测任务。追踪任务为3(目标个数:4个、5个和6个)×3(情绪条件:基线条件、负性图片条件和中性图片条件)被试内实验设计,其中基线条件为无图片刺激条件,作为对照;点探测任务为3(目标个数:4个、5个和6个)×4(探测刺激情况:探测出现在目标、分心物、背景和无探测刺激)×3(情绪条件:基线条件、负性图片条件和中性图片条件)被试内实验设计,无探测刺激条件作为点探测任务的控制条件,因变量为追踪正确率和点探测觉察率,追踪正确率为被试正确追踪目标占所有目标的百分比,点探测觉察率为被试正确探测刺激次数占所有探测刺激出现次数的百分比。

2.3 仪器与材料

实验仪器为P4 2.8台式计算机,显示设备为17英寸纯平CRT显示器。屏幕分辨率设置为1024 × 768 pixel, 垂直刷新频率为85HZ。采用软件VB 6.0工具箱编制实验程序。被试的双眼距离屏幕50cm左右,刺激呈现区域是屏幕中央800 × 600 pixel(水平视角85°,垂直视角66°)的白色矩形方框(宽度为2 pixel, 约0.2°),背景为黑色。运动对象是直径40pixel(约3.75°)的白色实心圆球。点探测刺激为直径为5 pixel(约0.5°)的红色圆点,呈现在追踪目标、分心物的中心或任意背景位置。在刺激呈现的中央区域有一个黄色的“+”字形注视点。所有运动对象在追踪范围内随机分布,各个运动对象间的初始距离大于圆球直径,小球的初始位置距离运动区域边框不小于两倍直径。对象运动过程采用碰撞算法,当两个圆形圆心间距等于40 pixel时,两个圆环立即改变运动方向,相互弹开,不会有遮挡的情况出现。

情绪刺激图片选用国际情绪图片系统(IAPS)图片共100张,其中中性和负性图片各50张。研究中所使用的负性图片情绪效价为2.89±0.23,中性图片效价为5.68±0.26。情绪测量工具采用汪向东等人修订的由Spielberger开发并修订的状态-特质焦虑量表(STAI)和Beck编制的贝克抑郁自评量表(BDI)。状态-特质焦虑量表包括状态焦虑和特质焦虑两个分量表,状态焦虑量表用于评定即刻的或最近某一特定时间或情境的焦虑体验,特质焦虑反映个体较稳定或持续存在的焦虑倾向。该量表广泛应用于焦虑情绪的研究,已有研究发现量表复本信度为0.90(郑晓华,李延知,1997郑晓华,舒良,张艾琳,1993)。状态焦虑量表和特质焦虑量表均包括20个项目,被试采用4点计分法进行评估(1表示完全没有,4表示非常明显)。其得分最小值均为20,最大值均为80,大学生普通群体的状态焦虑值和特质焦虑值约分布在38±8的水平(汪向东,姜长青,马弘,1999)。本研究中量表内部一致性系数为0.89。贝克抑郁自评量表(BDI)是目前使用最广泛的抑郁自评量表(周雅,刘翔平,2013),共21个项目,采用4点计分法进行评估(0表示完全没有,3表示非常明显),用总分来区分抑郁症状的有无及其严重程度:0~4无抑郁症状,5~13轻度抑郁,14~20中度抑郁,21以上严重抑郁。本研究中量表内部一致性系数为0.89。

2.4 研究程序

三种情绪条件分区组进行,实验条件顺序在被试内进行平衡。每个被试均需完成不同情绪条件下的追踪和点探测任务,并填写量表考察不同条件下的情绪状态。为避免条件间干扰,被试做完一种条件下的任务后,隔三天进行下一次实验任务。所有被试在实验第一天进行基线条件下的MOT和点探测任务;3天后进行第二次实验,其中随机选取一半被试观看负性情绪图片,然后进行MOT和点探测任务,另外一半被试观看中性情绪图片,然后完成相应追踪和点探测任务;再间隔3天(即第7天)进行第三次实验(第二次进行负性图片条件实验的被试这次则进行中性图片条件的实验,其余相反)。每种情绪条件下被试均需完成216个试次,三次实验任务共648个试次。每次实验持续时间约60分钟,三次实验任务共约180分钟。实验任务如表 1所示:

表 1 实验任务表
实验时间 D1(第一次) D4(第二次) D7(第三次)
图片 情绪图片(负性或中性) 情绪图片(中性或负性)
实验任务 MOT、点探测任务 MOT、点探测任务 MOT、点探测任务
情绪测验 STAI、BDI STAI、BDI STAI、BDI

实验流程如图 2所示,S1首先呈现图片,输入被试编号后按空格键开始实验,自动呈现20张图片(首次实验直接进入追踪阶段),每张图片持续4s, 共计80s;S2 MOT任务的线索阶段:图片呈现完后按空格键进入追踪界面,12个静止的对象呈现在屏幕中央的矩形区域内,每个试次由被试按空格键开始,其中几个圆球(4个、5个或6个)以同时闪烁的形式被标记为目标,闪烁时间是1.6秒;S3运动阶段:目标停止闪烁后,所有圆球开始做随机、独立的运动,运动时间为5秒。运动过程中,要求被试始终同时追踪所有的运动目标;S4探测阶段:物体运动过程中的2-2.5s内,矩形区域内不同的位置会随机出现红色圆点的探测刺激,探测刺激持续100ms, 要求被试在保证追踪正确率的前提下注意探测刺激是否出现;S5反应阶段:运动停止后,要求被试用鼠标选出所有目标,并确认是否出现探测刺激,选择完成后按空格键开始下一试次。圆球的运动速度始终为3pixel/帧,每种目标数目条件(4、5、6个目标)分别有72个试次。实验程序结束被试需完成状态-特质焦虑量表(STAI)和贝克抑郁自评量表(BDI)。首次实验开始前,被试先进行10次练习试验。每个区组包含15~20张图片,24个试次,每个区组完成后,要求被试休息2~5分钟。

图 2 实验流程图 (注:S1图片呈现:屏幕自动呈现20张情绪图片(首次实验直接进入追踪阶段),每张图片持续4s;S2线索阶段:12个静止的对象呈现在屏幕中央的矩形区域内,其中圆球(4个、5个或6个)以同时闪烁的形式被标记为目标;S3运动阶段:所有圆球开始随机、独立运动;S4探测阶段:物体运动过程中的2-2.5s内,矩形区域内不同的位置随机出现红色圆点的探测刺激,持续100ms;S5反应阶段:运动停止后,要求被试用鼠标选出所有目标,并确认是否出现探测刺激。)
3 结果与分析 3.1 情绪测量表现

被试在状态-特质焦虑量表中得分如表 2所示。对被试的状态焦虑量表得分进行单因素方差分析发现不同图片条件下状态焦虑差异显著,F(2,63)=9.33,p < 0.01,η2=0.229。进一步分析发现,负性情绪条件下被试的状态焦虑程度最高,明显高于基线和中性图片条件(MD=9.905,p=0.007;MD=12.814,p < 0.01);中性图片条件与基线条件下的状态焦虑程度差异不显著(p>0.05)。三种图片条件下特质焦虑差异不显著,F(2,63)=0.03,p=0.971。说明被试特质焦虑水平没有差异,而观看情绪图片成功诱发了被试的状态焦虑情绪。

表 2 状态-特质焦虑量表得分
量表 条件 总得分(M±SD)
基线条件 36.40±11.01
状态焦虑 负性图片 46.56±13.68
中性图片 33.57±5.67
基线条件 40.34±8.09
特质焦虑 负性图片 40.61±10.11
中性图片 39.91±9.84

实验结束后对被试进行访谈发现女生普遍对负性图片更敏感,有3名女生由于无法承受负性图片带来的压力退出实验,图 3描述了男生和女生被试在观看情绪图片后状态焦虑表现。基于访谈以及描述统计结果呈现出的男生和女生被试群体的诱发情绪表现差异,进一步分析情绪表现的性别差异发现男生被试在三种图片条件下状态焦虑和特质焦虑差异均不显著[F(2,30)=2.309,p=0.117;F(2,30)=1.34,p=0.994];而女生被试对不同图片类型反应的状态焦虑差异显著,F(2,33)=8.324,p=0.001,η2=0.335,女生被试在负性图片条件下诱发的状态焦虑程度最高,高于基线条件和中性图片条件下得分(MD=16.083,p=0.005;MD=17.083,p=0.003),中性条件和基线条件之间差异不显著(MD=-1.000,p=1.000);三种图片条件下女生被试的特质焦虑差异不显著(ps>0.05)。

图 3 不同性别状态焦虑量表得分(**p < 0.01)

被试在贝克抑郁量表中得分如表 3所示。对被试在三种图片条件下的抑郁量表得分进行方差分析发现差异显著,F(2,66)=4.396,p=0.016,η2 =0.118。性别检验的结果发现男生被试在三种图片条件下的差异不显著,F(2,20)=0.973,p=0.395;女性被试在三种条件下的差异显著F(2,33)=6.190,p=0.005,η2=0.273;进一步分析发现负性图片条件下的得分最高,明显高于中性图片和基线条件下的得分(MD=4.083,p=0.007;MD=3.33,p=0.031)。中性图片条件和基线条件之间无显著差异(MD=0.75,p=1.000)。

表 3 贝克抑郁量表得分
条件 总得分(M±SD)
基线条件 3.73±2.43
负性图片 6.52±5.25
中性图片 3.95±2.01
总分 4.73±3.71

基于以上STAI和BDI量表的测量结果,被试在基线条件下的特质焦虑处于大学生常模范围,抑郁量表结果表明被试的情绪状态良好,无中重度抑郁;另外通过访谈了解到被试参加实验期间没有经历过大的应激事件,所以总体上认为被试的情绪稳定。被试本身的特质焦虑没有差异,观看负性情绪图片后被试的状态焦虑水平和抑郁水平显著上升,说明情绪诱发任务有效;同时由于男性和女性的诱发状态焦虑程度以及抑郁水平存在显著差异,所以在接下来的分析中加入性别变量来分析不同性别在追踪和点探测任务上的表现。

3.2 诱发情绪状态对多目标追踪任务表现的影响

不同条件下追踪正确率结果如表 4所示。对追踪正确率进行3(目标数量:4、5、6)×3(图片类型:无图片、负性和中性)×2(性别:男性、女性)的重复测量方差分析发现:目标数量主效应显著F(1,27)=41.05,p < 0.01,η2=0.662;目标数量为4的时的追踪正确率显著高于目标数目为5时的追踪正确率(MD=0.031,p < 0.01),目标数量为5时的追踪效率显著高于目标数量为6时的追踪正确率(MD=0.058,p < 0.01);图片类型主效应显著,F(1,29)=8.21,p=0.004,η2=0.281;负性图片条件与基线条件差异不显著(MD=-0.014,p=0.265);中性图片条件下的追踪正确率显著高于基线条件(MD=0.026,p=0.006);性别主效应不显著,F(1,21)=0.031,p=0.862;图片类型和性别因素交互作用不显著[F(2,42)=0.772,p=0.468];目标个数和性别因素交互作用不显著[F(2,42)=0.315,p=0.732];目标个数和图片类型交互作用边缘显著[F(4,84)=2.162,p=0.08],当图片条件为基线、负性和中性条件时,目标数量为4时的追踪正确率均显著高于目标数量为5时的追踪正确率(MD=0.019,p=0.004;MD=0.036,p=0.001;MD=0.038,p < 0.01),目标数量为5时的追踪正确率均显著高于目标数量为6时的追踪正确率(MD=0.033,p=0.002;MD=0.026,p < 0.01;MD=0.023,p < 0.01);当目标数量为4时,基线条件下的追踪正确率小于负性条件下的追踪正确率(MD=-0.022,p=0.041),负性条件下的追踪正确率小于中性条件下的追踪正确率(MD=-0.013,p=0.009);当目标数量为5时,三种图片条件之间不存在显著差异(ps > 0.05);当目标数量为6时,负性图片条件和基线条件之间不存在显著差异(MD=-0.012,p=0.703),负性图片条件下的追踪正确率显著低于中性条件(MD=-0.014,p=0.014);三因素交互作用不显著[F(4,88)=1.256,p=0.294],不同情绪图片下的追踪正确率没有受到追踪目标个数和性别的同时影响。

表 4 不同目标数量下的平均追踪正确率
目标数量
4(M±SD) 5(M±SD) 6(M±SD)
无图片 0.91±0.07 0.89±0.09 0.86±0.10
负性图片 0.93±0.05 0.90±0.07 0.87±0.08
中性图片 0.95±0.05 0.91±0.07 0.89±0.08
3.3 诱发情绪状态对点探测任务的影响

点探测任务要求被试在追踪结束后判断追踪过程中是否出现过红点,无点探测刺激条件下被试的点探测觉察率均高于85%(判断没有红点出现的正确率),作为点探测任务的控制条件,无点探测结果在后续结果中不做进一步分析。点探测任务各条件的正确率如表 5所示。对点探测结果进行3(目标数量:4、5、6)×3(图片类型:无图片、负性和中性)×3(点探测位置:目标、非目标和空白位置)×2(性别:男性、女性)的重复测量方差分析发现:目标数量主效应显著,F(2,42)=7.524,p=0.002,η2=0.264,目标数目为4和目标数目为5时觉察率差异不显著(MD=0.01,p=0.794),目标数量为5时的觉察率高于目标数目为6时的觉察率(MD=0.044,p=0.005);图片类型主效应显著,F(2,42)=4.095,p=0.024,η2=0.163,其中负性图片条件下的点探测觉察率显著低于中性条件(MD=-0.053,p=0.002),二者和基线条件均没有显著差异(MD=0.017,p=1.000;MD=-0.037,p=0.308);点探测位置的主效应显著,F(2,42)=319.809,p < 0.01,η2=0.938,其中点探测出现在空白位置的觉察率显著高于出现在非目标和目标上(MD=0.23,p < 0.01;MD=0.36,p < 0.01),点探测出现在目标位置的觉察率显著高于出现在非目标位置时(MD=0.14,p < 0.01);性别主效应不显著,F(1,21)=0.294,p=0.593。

表 5 不同条件下的点探测觉察率
图片条件 点探测位置 目标数量
4(M±SD) 5(M±SD) 6(M±SD)
目标 0.63±0.16 0.62±0.16 0.66±0.20
基线条件 非目标 0.50±0.16 0.48±0.14 0.47±0.17
空白位置 0.87±0.13 0.87±0.11 0.84±0.15
目标 0.61±0.14 0.64±0.14 0.56±0.12
负性图片 非目标 0.49±0.09 0.50±0.15 0.46±0.15
空白位置 0.88±0.13 0.89±0.13 0.77±0.14
目标 0.70±0.13 0.69±0.07 0.64±0.17
中性图片 非目标 0.51±0.13 0.59±0.16 0.51±0.12
空白位置 0.88±0.11 0.90±0.08 0.87±0.11

图片类型和性别的交互作用显著,F(4,84)=4.378,p=0.019,η2=0.172;对于男性被试,负性图片条件和基线条件以及中性图片条件之间均不存在显著差异(MD=-0.031,p=0.129;MD=0.013,p=0.460);对于女性被试,负性图片条件和基线条件之间没有显著差异(MD=0.002,p=0.953),负性图片条件下的觉察正确率显著低于中性图片条件(MD=-0.094,p=0.001);图片类型和点探测位置的交互作用不显著[F(4,84)=1.038,p=0.393];图片类型和目标数量的交互作用显著,F(4,84)=4.011,p=0.005,η2=0.16,其交互作用如图 4所示,基线条件下,目标数量4、5和6之间的点探测觉察率不存在显著差异(ps>0.05);在负性和中性图片条件下,均表现为目标数量4和5之间的点探测觉察率不存在显著差异(MD=-0.017,p=0.502;MD=-0.029,p=0.235),目标数量为5时的觉察率显著高于目标数量为6时的觉察率(MD=0.08,p=0.017;MD=0.054,p=0.032);当目标数量为4时,三种图片条件之间不存在显著差异(ps>0.05);目标数量为5时,基线和负性图片条件下的觉察率显著低于中性图片条件下的觉察率(MD=-0.073,p=0.003;MD=-0.051,p=0.048);当目标数量为6时,负性图片条件下的觉察率显著低于中性图片条件下的觉察率(MD=-0.076,p=0.001),其余任意两组之间不存在显著差异;目标数量和点探测位置的交互作用不显著[F(4,84)=0.448,p=0.774];三因素和四因素交互作用均不显著(ps>0.05)。

图 4 图片类型和目标数目交互作用 (注:**p < 0.01)
4 讨论 4.1 负性情绪对多目标追踪任务的影响

多目标追踪任务考察被试的动态认知加工能力,追踪任务成绩目标数量为4时正确率最高,其次分别是目标数目为5和6时,这与以往研究一致(Pylyshyn, 2006Oksama & Hyönä,2004)。随着目标数目的增多,任务难度增大,被试追踪正确率呈下降趋势。中性图片条件下被试的追踪正确率高于基线条件下的正确率,可能是因为首次基线条件任务后出现了练习效应,追踪成绩有所提升。多目标追踪能力是对人类多焦点、持续性空间注意的考察,存在很大的个体差异,以往研究表明个体的追踪能力具有可塑性,经过训练的被试多目标追踪能力增强,包括注意容量的扩展、追踪速度的提升和追踪成绩的提高等方面(Thompson, Gabrieli, & Alvarez, 2010Thompson, Waskom, Gabrieli, & Alvarez, 2011)。基线条件和负性图片条件间的追踪正确率差异不显著,这与Morelli和Burton(2009)的研究结果一致,虽然中性图片条件和负性图片实验任务都是在基线任务之后完成,但负性图片刺激诱发了被试的负性情绪,进而抑制了被试多目标追踪能力的提高。以往有研究也发现了类似的结果,焦虑、压力、抑郁等负性情绪会降低注意的容量,降低选择性注意的抑制功能,导致被试在认知任务(尤其是空间认知任务)中的成绩降低(Shackman et al., 2006Skosnik, Chatterton, Swisher, & Park, 2000)。担心、焦虑等负性情绪会耗费工作记忆系统中的注意资源,如果负性情绪额外占用了过多注意资源,被试将无法保证认知任务的有效完成(Eysenck & Calvo, 1992)。按照加工效能理论,负性情绪占用了个体一定的认知资源,使得其可以用于多目标追踪的注意资源减少,从而干扰了个体的认知功能。视觉搜索任务发现高认知负荷条件下特质焦虑被试的选择反应时更长,但是焦虑对反应正确率没有影响(Sadeh & Bredemeier, 2011),而本研究发现当认知负荷增大时,被试受负性情绪刺激的影响更大,追踪表现明显受到影响。当追踪负荷较低时,被试的认知表现受负性情绪的影响不明显,随着追踪负荷增大,被试在基线任务中的训练效果受负性情绪刺激的抑制更加明显。加工效能理论认为焦虑不一定损害个体的操作成绩,但会影响其加工效能,个体可能付出了较多的认知努力,但是在高认知负荷条件下对认知任务表现的提高并不明显,并未出现补偿效应。说明多目标追踪任务相对于静态注意任务,具有一定的认知加工复杂度。也提示我们实际生活中的复杂动态视觉认知加工较容易受情绪影响,该结论丰富了以往情绪与认知关系的结果,从动态复杂视觉认知的角度为理论研究提出新的实证依据。

4.2 情绪对动态追踪任务影响的认知机制

本研究中的两个任务共用注意资源,存在对注意资源的竞争。点探测觉察率结果表明目标数目为4和目标数目为5时觉察率没有显著差异,而目标数量为5时的觉察率高于目标数目为6时的觉察率。目标数量由5变成6时,被试的认知负荷明显增大,要求被试将更多的注意资源分配在追踪任务上。当被试完成多目标任务需要的注意资源增多时,基于人们注意资源有限的前提,用于完成第二个任务的注意资源则变少。这一结果有效的排除了被试在追踪与点探测任务之间平衡的情况,即不同目标数量条件下被试均优先完成追踪任务,其次完成点探测任务。已有研究表明被试一般可以追踪4~5个目标(Pylyshyn & Storm, 1988Pylyshyn, 200020042006),即追踪目标为4个和5个都在被试的平均追踪容量范围内,所以在目标数为4个和5个的时候被试在追踪任务上投入的注意资源差异不大,则两种目标数量条件下被试可用于完成点探测任务的注意资源相当;而当目标数为6时,明显超出了被试的追踪容量,用于完成点探测任务的注意资源显著减少。负性情绪图片下的觉察率低于中性图片条件,二者和基线水平无显著差异,负性情绪影响了被试的注意资源分配。位置的结果检验发现无点探测出现时的正确否定率均高于85%,点探测出现在空白位置的觉察率最高,其次是点探测出现在目标位置,点探测出现在非目标位置的觉察率最低,与以往研究结果一致(Pylyshyn, 20062008),说明本实验追踪过程中被试有效抑制了对非目标的注意从而保证追踪正确率。图片类型和目标数量交互作用显著,高任务负荷(追踪目标为5个和6个)时被试的注意分配受到情绪的影响更大。这与Erk, Kleczar和Walter(2007)研究结果一致,由于负性情绪占用了有限的认知资源,高认知负荷时被试受负性情绪的影响更大。

男性被试在不同的情绪图片条件下点探测觉察率没有差异;女性被试在负性图片条件下的点探测觉察率低于中性图片条件,负性情绪图片条件对女性被试的注意分配影响更大,与预期不符。这可能与情绪反应上女性被试的状态焦虑程度明显提高,而男性被试没有显著变化有关。女生对负性情绪更敏感,可能更容易被负性情绪干扰,注意资源分配能力受到更大影响。与以往研究结果类似,有研究发现女性对负性情绪感受性比男性强(Fujita, Diener, & Sandvik, 1991; Brody & Hall, 2008; Frost, Hoyt, Chung, & Adam, 2015),女性抑郁症患者比男性抑郁症患者更多的表达自己的情绪症状(Danielsson & Johansson, 2005),女生对人际交往压力的感受性更高(Shih, Eberhart, Hammen, & Brennan, 2006)。

注意控制理论认为,焦虑等负性情绪主要损害目标导向的注意系统,使得注意容易受到环境中刺激的影响(Eysenck et al., 2007)。在多目标追踪的线索阶段,目标通过闪烁(Pylyshyn & Storm, 1988; Pylyshyn, 20042006; Makovski & Jiang, 2009)或在目标周围出现方框的方式(Okasma & Hyönä,20042008)来获取注意,该过程是在前注意、刺激驱动下的自动加工过程,即该过程由自下而上的注意系统加工。而在知觉保持阶段,也即目标运动阶段,则是一个需要消耗注意努力的目标驱动过程,与心理旋转等加工活动有关,需要自上而下的目标驱动系统加工(Yantis, 1992)。多目标追踪依赖观察者在线索阶段很好的建立必要的外部世界与心理表征之间的连接(Pylyshyn, 2000),同时又要在运动阶段保持对目标的位置进行加工和保持,是一个同时需要目标注意系统和刺激驱动注意系统的过程,负性图片条件下被试的目标导向注意系统受到影响,其自上而下的目标驱动加工水平降低,更容易受到自下而上信息的影响,即使已熟悉追踪任务的被试也难以使用较好的策略协调注意资源来提高追踪成绩。

焦虑等负性情绪对认知加工影响涉及注意的两个功能,即抑制和转移(Eysenck et al., 2007)。研究表明多目标追踪任务的完成依赖于对非目标的注意抑制和对目标的注意促进(Pylyshyn, 20042006Pylyshyn et al., 2008)。负性情绪影响被试的注意抑制功能,使得目标和非目标更容易发生混淆;同时干扰了动态追踪过程中注意转移的功能,注意在目标和非目标之间的切换变得困难。当追踪负荷较高时,观察者对非目标的抑制和追踪过程中注意的合理转移受负性情绪的影响更大。根据加工效能理论,任务难度对个体的任务表现有较大影响,任务难度增加时,个体需要的整体认知加工资源增加,负性情绪的消极影响则更大(Darke, 1988Eysenck, 1989)。追踪过程中,尤其是抑制非目标时注意力尤其重要,随着任务难度的变化,注意资源在目标和非目标上分配的情况发生较大的变化(Pylyshyn, 2006)。当追踪目标个数增多时,需要被试更多注意资源完成对非目标的注意抑制,以及追踪过程中注意的合理转移,基于被试工作记忆容量和中央执行功能有限,最终表现为追踪负荷较高时受负性情绪的影响更大。

综合上述研究结果发现,负性情绪在高认知负荷条件下对被试的多目标追踪能力影响更大,相对于单一注意或者静态注意任务,高认知负荷条件下的动态认知过程具有一定的难度,没有发现补偿效应。三种图片条件下被试都能抑制对非目标的注意,但是负性情绪影响了被试注意抑制和转移能力,高认知负荷条件下被试的注意分配能力受到的影响更大。女性被试对情绪刺激的体验更深,负性情绪对其注意资源分配干扰更加明显。这一结果丰富了情绪与认知加工关系的研究,为理论研究提供了新的实证性依据,未来在人员训练、复杂任务认知判断等方面需要综合考虑个体情绪因素的影响,以更好的排除干扰完成较复杂的认知任务。未来研究可以尝试采用多身份追踪范式(Multiple Identity Tracking, MIT)探究负性情绪对具有不同身份特征对象的动态注意任务的影响、其注意资源的分配机制、身份和位置加工的关系等。另外可以采用高特质焦虑和低特质焦虑被试探究负性情绪影响的稳定性。研究方法上可以尝试ERP和fMRI等技术,探究负性情绪影响多目标追踪效率和其注意分配的认知神经机制。

情绪状态对人们的认知加工有干预作用,尤其是需要持续复杂认知加工的任务,在教育教学过程中应注意情绪与认知活动的协调与整合,促进情绪协调能力与学业学习能力的融合,关注学生的情绪-认知能力的关系,更有助于学生良好的课堂参与和对知识的吸收学习。日常生活中个体需要努力控制调节负性情绪对当前复杂认知活动的影响,主动的调节管理注意资源的分配,及时发现错误和持续良好的中央认知系统的加工能力,使得被动反应减少,更好的发挥自身的认知优势。

5 结论

(1)负性情绪影响大学生多目标追踪任务表现,降低其动态注意分配能力。负性情绪可能在追踪过程中影响中央执行系统的抑制和转移功能,并且对刺激导向注意系统产生影响。

(2)当认知负荷增加时,负性情绪条件下被试的注意资源分配受到的影响更大。即使被试可能付出更多有意识的认知努力,高认知负荷条件下被试的多目标追踪成绩仍显著降低。

(3)男性和女性对负性情绪的感受性差异显著,女性比男性对负性情绪刺激更加敏感,女性在负性情绪条件下注意资源分配能力显著降低,男生的注意资源分配不受负性情绪影响。

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