三维空间深度位置上情绪面孔对返回抑制的影响.pdf

三维空间深度位置上情绪面孔对返回抑制的影响*钱程1,2赵越1,3牛溪溪1顾佳灿1王爱君1(1苏州大学心理学系，苏州215123)(2华东师范大学心理与认知科学学院，上海200062)(3西南大学心理学部，重庆400715)摘要通过虚拟现实技术构建虚拟三维场景，将 Posner 线索化范式应用到三维空间，通过两个实验操纵了目标深度、线索有效性以及情绪面孔的效价，考察了三维空间深度位置上情绪面孔如何影响视觉空间返回抑制。结果发现，(1)情绪面孔作为目标时，目标出现在近处空间，情绪面孔效价与返回抑制存在交互作用，负性面孔下的返回抑制减小；(2)情绪面孔作为线索时，目标出现在远处空间，情绪面孔效价与返回抑制存在交互作用，负性面孔下的返回抑制增大。研究表明，三维空间中情绪面孔能够影响返回抑制的大小，且这种影响在远近空间下存在差异。关键词三维空间，返回抑制，情绪面孔，注意定向。分类号B8421引言返回抑制(inhibitionofreturn,IOR)(Posner&Cohen,1984)是为适应环境而发展出的一种知觉层面的“搜索加速”机制，通过抑制注意回到先前位置来优化视觉搜索(Pierceetal.,2017)。一些研究发现在三维空间中也会出现基于空间的 IOR，并且当目标出现在近处空间时能增大 IOR 量(Wangetal.,2016;Wangetal.,2015)。远近空间 IOR 存在差异的原因之一可能是突然接近观察者的物体具有更高的自我相关性，因此会获得较多的注意资源，反应时较快，体现了注意定向与重定向中近处空间加工的优先性(Chenetal.,2012)。且人类对情绪信息表现出高度敏感性(Everaertetal.,2014;Quiones-Camachoetal.,2018)。研究者认为，与中性刺激相比，人 类 对 情 绪 性 等 生 物 相 关 刺 激 更 为 敏 感(hman&Mineka,2001)。因此，不同深度空间位置及情绪性刺激均能影响人类的注意定向与重定向过程。由于人类对刺激的加工存在情绪刺激优先性(Cisler&Koster,2010;hman&Mineka,2001;Razetal.,2014)，这些情绪刺激出现在线索或目标位置上可能会减小 IOR 效应(Prez-Dueasetal.,2014)。一些研究发现，IOR 效应量会受到刺激生物学意义的影响(Chao,2010;Gobeletal.,2017;Stoyanovaetal.,2007)。由于情绪性面孔作为线索和目标所引起的注意加工机制不同，以往的同类研究既有将面孔刺激作为线索，也有将其作为目标(Berdicaetal.,2017;Jiaetal.,2019)。当其作为线索时，有研究发现，IOR 不受线索类型的影响(Berdicaetal.,2017;Taylor&Therrien,2005)，但也有研究发现了相反的结果(邓晓红等,2010;徐欣颖,高湘萍,2017;Foxetal.,2001;Taylor&Therrien,2005;Theeuwes&vanderStigchel,2006)。相比操纵线索特征，操纵目标特征可能是更有意义的方法，因为任务中需要被试对目标刺激做出反应，且王敬欣等人(2013)的研究认为，将该类刺激作为目标能更清晰地考察两者的交互。以往研究发现，IOR 不易受到目标刺激的生物学意义的影响。如 Taylor 和 Therrien 的研究发现，当面孔特征与实验任务无关时，IOR 与目标的性质无关。但另有研究认为出现在目标位置上的有意义刺激可以调节 IOR(徐欣颖,高湘萍,2017;Silvert&Funes,2016)。尽管以往研究发现，人类对于各种刺激的加工存在情绪刺激优先性(Everaertetal.,2014;Quiones-Camachoetal.,2018)，特别是负性情绪优先性(hman&Mineka,2001)。但鲜有研究关注三维空间深度位置上情绪性刺激如何影响注意定向与重定向过程。根据观察者中心的梯度模型，越收稿日期：20230107*基金项目：苏州大学人文社会科学项目(22XM0017)；苏州大学青年交叉学科研究项目。通讯作者：王爱君，E-mail：。心理与行为研究 2024，22(1)：814Studies of Psychology and BehaviorDOI：10.12139/j.1672-0628.2024.01.0028近的刺激加工越快越充分，并依次向外递减。三维空间注意定向与重定向研究也发现，近处空间具有威胁性和紧急性，近处目标的注意重定向更快(Chenetal.,2012)。以往研究发现远近空间加工中近处空间具有优先性(Wangetal.,2016)，且远近空间加工的不同特点也影响了远近空间中的 IOR，表现出近处空间的 IOR 更大(王爱君等,2015;王爱君等,2017;Wangetal.,2016)。鉴于人们对于刺激的加工存在情绪刺激优先性，且注意对远近空间中刺激的加工也存在偏向性。因此，为了考察情绪刺激与远近空间加工的交互作用对 IOR 的影响。本研究采用虚拟现实技术创建三维场景，考察三维空间深度位置上情绪面孔对 IOR 的影响。鉴于 IOR 的效应会受到目标加工的影响，实验 1 使用情绪性面孔(正性/负性)作为目标，考察被试对不同深度位置上的目标刺激做出反应时，情绪面孔效价对 IOR 的影响是否体现在目标加工的反应表现。鉴于 IOR 会受到线索生物学意义的影响，实验 2 使用情绪性面孔(正性/负性)作为线索，考察情绪性线索是否会影响对不同深度位置上目标的加工。基于以往的研究发现 IOR 效应并不是“深度盲”，以及远近空间和情绪性刺激均会影响个体的注意定向与重定向的过程。研究假设近处空间的优先性和负性情绪刺激的优先性会使得远近空间和情绪刺激之间的交互作用出现不同的模式，即当目标出现在近处空间，负性情绪面孔能获得更多的注意资源而使 IOR 减小。2实验 1：情绪面孔作为目标对三维空间深度位置上返回抑制的影响2.1研究方法2.1.1被试在苏州大学随机招募年龄范围在 1825 岁的27 名(男性 13 名，女性 14 名)大学生，所有被试的视力或矫正视力正常，并且在本次实验之前没有参与过相似的实验，实验完成后给予被试一定的报酬。2.1.2实验仪器和刺激材料实验在黑暗且隔音良好的实验室里进行，使用华硕显示器(ASUS3D)呈现实验刺激。通过NVIDIA3D 视觉系统调整双目视差，快门式眼镜图像分辨率为 800600 像素，刷新率为 60Hz。使用 Presentation 软件编程(NeurobehavioralSystemsInc.)呈现所有 3D 刺激。要求被试使用时间精度良好的莱仕达光影 PXN-8633PRO 手柄进行按键反应。实验中的情绪性面孔选用中国面孔情绪图片系统(CFAPS)(龚栩等,2011)中的正、负性情绪面孔图片各 4 幅。实验中由黑色背景和 9 个白色占位符组成三维虚拟场景，分别为近、中、远 3 个平面，每个平面有 3 个占位符。实验要求被试坐在距显示器 150cm的椅子上，并将头部固定在下巴托上。与 0 视差的中心注视点相比，远近空间分别存在52.40 弧分的双眼视差，由此产生了不同的刺激间距离。让被试注视显示器的中心位置并进行自我报告，其表示可以明确地感受到近处客体和远处客体相对于显示器的凸起和凹陷。同时调整远近占位符的视角均为 16.85，此时所有占位符距离眼睛距离相同。并且，本研究将近远空间的刺激倾斜了 2.36，保证各个空间的刺激互不遮挡，且远处空间 3 个占位符位于较低空间位置的试次和位于较高空间位置的试次在被试间进行了平衡。为保证生态效度，本实验中位于近空间刺激的视角为 1.98，远空间的刺激的视角为 1.52，使被试感知大小相同(Andersen&Kramer,1993)。2.1.3实验设计与实验程序实验为 222 的被试内设计。三个自变量分别为线索有效性(有效、无效)、情绪面孔效价(负性、正性)、目标深度(远处空间、近处空间)。对面孔性别加以辨别的正确率和反应时为本实验的因变量。本实验的流程见图 1。首先呈现 9 个白色占位符构成的虚拟三维空间，然后进行外周线索化，即近处或远处平面中间位置的占位符快速闪烁300ms；200ms 的时间间隔(ISI)后，进行二次的中央线索化，即中间的占位符快速闪烁 300ms。随机 ISI(150ms 或 250ms)后呈现实验目标(即情绪面孔图片)450ms，目标出现在近处或远处空间中间位置的占位符上；要求被试在靶刺激出现时既快又准确地对情绪面孔的性别进行判断，“男性”按鼠标左键，“女性”按右键；左右按键在被试间进行平衡。此外，在实验中，需要被试在实验过程中始终注视中央(0 视差)以保持所有被试中存在恒定的双眼视差。正式实验开始，每组 96个试次，共 6 组。每组之间间隔 90s，每组结束后被试自行按键开始下一组实验。实验共 8 种实验条件，每种条件 72 个试次，共 576 个试次。第1期钱程等：三维空间深度位置上情绪面孔对返回抑制的影响9目标450 ms间隔中央线索时间300 ms150/250 ms300 ms间隔200 ms远处外周线索近处线索有效线索无效图1实验 1 流程图注：远处指实际程序中的远处空间，近处指实际程序中的近处空间；灰色方块表示占位符闪烁，以下同。2.2结果2p2p2p对正确的反应时数据进行 2(线索有效性：有效、无效)2(情绪面孔效价：负性、正性)2(目标深度：远处空间、近处空间)的重复测量方差分析。结果显示，线索有效性的主效应显著，F(1,26)=4.48，p0.05，=0.15，有效试次反应时(787ms)显著长于无效试次反应时(776ms)，即出现了 IOR效应。情绪面孔效价的主效应显著，F(1,26)=82.27，p0.05，=0.76，负性情绪面孔的反应时(742ms)显著短于正性情绪面孔的反应时(820ms)，即出现了负性情绪面孔加工优先。线索有效性和情绪面孔效价的交互作用显著，F(1,26)=7.74，p0.05，=0.23，其他主效应和交互作用均不显著，Fs1。2p2p鉴于以往研究中发现注意在远近空间中的注意定向与重新定向的差异(Chenetal.,2012;Maringellietal.,2001)以及三维空间近远空间IOR 的差异(王爱君,张明,2015)，为了进一步探究不同深度位置上情绪面孔目标对 IOR 的影响，本研究在远近空间分别进行了 2(线索有效性：有效、无效)2(情绪面孔效价：负性、正性)的重复测量方差分析。对于目标出现在远处空间，线索有效性的主效应不显著，F1；情绪面孔效价的主效应显著，F(1,26)=84.80，p0.05，=0.77，负性情 绪 条 件 的 反 应 时(744ms)显 著 短 于 正 性情绪条件下的反应时(826ms)；其他主效应及交互作用均不显著，F0.05。情绪面孔效价的主效应显著，F(1,26)=57.85，p0.05，=0.69，负性情绪条件的反应时(741ms)显著短于正2p性情绪条件下的反应时(814ms)；重要的是线索有效性和情绪面孔效价的交互作用显著，F(1,26)=15.81，p0.05，=0.38。进一步的简单效应分析发现，对于负性情绪面孔条件，被试在有效试次下的反应时(741ms)和无效试次下的反应时(741ms)之间不存在显著差异，t1，即 IOR 效应量为 0ms；而对于正性情绪面孔条件，被试在有效试次下的反应时(826ms)显著长于无效试次下的反应时(803ms)，t(26)=3.55，p0.05，Cohensd=1.39，即 IOR 效应量为 23ms。结合以上两种条件来看，被试在负性情绪面孔条件下产生的 IOR 效应量与在正性情绪面孔条件下产生的 IOR 量存在显著差异，t(26)=3.98，p0.05，Cohensd=1.56，且负性情绪面孔条件下的 IOR量(0ms)显著小于正性情绪面孔条件下的 IOR量(23ms)，即负性情绪面孔削弱了 IOR。860830800770反应时(ms)负性远处空间近处空间线索有效线索无效负性正性正性740710680图2目标出现在近处和远处空间时不同情绪面孔目标下的平均反应时和标准误10心理与行为研究第22卷3实验 2：情绪面孔作为线索对三维空间深度位置上返回抑制的影响3.1研究方法3.1.1被试在苏州大学随机招募年龄范围在 1825 岁的 30 名(男性 10 名，女性 20 名)大学生，所有被试的视力或矫正视力正常，并且在本次实验之前没有参与过相似的实验，实验完成后给予被试一定报酬。3.1.2实验仪器与刺激材料实验仪器与刺激材料与实验 1 基本相同。不同之处在于外周线索为近处或远处空间中间位置的占位符上出现的情绪面孔，而目标刺激为蓝色小球，要求被试看到蓝色小球出现进行探测反应。3.1.3实验设计与实验程序实验为 222 的被试内设计。三个自变量分别为线索有效性(有效、无效)、情绪面孔效价(负性、正性)、目标深度(远处空间、近处空间)。被试探测蓝色小球时的正确率和反应时为本实验的因变量。本实验的流程见图 3。首先在显示器屏幕上呈现 9 个白色占位符组成的虚拟三维空间，然后进行外周线索化，即近处或远处平面中间位置占位符出现情绪性面孔，时间为 300ms；200ms 的ISI 后，进行二次的中央线索化，即中间平面内的中央占位符快速闪烁 300ms。150ms 或 250ms 的随机 ISI 后呈现实验目标(即蓝色小球)250ms，目标可出现在近处或远处空间的中间占位符上；要求被试在目标刺激出现时既快又准确地对蓝色小球进行探测反应。实验 2 的组数、试次数、组间间隔与实验 1 相同。线索有效线索无效目标250 ms间隔中央线索时间300 ms150/250 ms300 ms间隔200 ms远处外周线索近处图3实验 2 流程图3.2结果2p2p重复测量方差分析的结果显示，线索有效性的主效应显著，F(1,29)=52.45，p0.05，=0.64，线索有效条件下的反应时(377ms)显著长于线索无效条件下的反应时(358ms)，即出现了 IOR 效应；并且目标深度、情绪面孔效价和线索有效性三者的交互作用显著，F(1,29)=7.85，p0.05，=0.21，其他主效应和交互作用均不显著，Fs1。为了进一步考察线索有效性和情绪面孔效价在远近空间中的潜在关系，在远近空间条件下分别进行了 2(线索有效性：有效、无效)2(情绪面孔2p2p效价：负性、正性)的重复测量方差分析。远处空间条件下，线索有效性的主效应显著，F(1,29)=32.55，p0.05，=0.53，有效试次的反应时(377ms)显著长于无效试次(360ms)，即出现了 IOR 效应，IOR量为 17ms；情绪面孔效价的主效应不显著，F1；线索有效性和情绪面孔效价的交互作用显著，F(1,29)=7.43，p0.05，=0.20，见图 4。进一步进行简单效应分析发现，当情绪面孔效价为负性时，有效试次下的反应时(379ms)显著长于无效试次下的反应时(358ms)，t(29)=6.09，p0.05，Cohensd=2.26，即 IOR 效应量为 21ms。当情绪面孔效价第1期钱程等：三维空间深度位置上情绪面孔对返回抑制的影响112p为正性时，有效试次下的反应时(375ms)显著长于无效试次下的反应时(362ms)，t(29)=4.21，p0.05，Cohensd=1.56，即 IOR 效应量为 13ms。结合以上两种条件来看，被试对于负性情绪面孔线索条件下的 IOR 效应量与正性情绪面孔线索条件下的的 IOR 量存在显著差异，t(29)=2.73，p0.05，Cohensd=1.01，负性情绪面孔作为线索时的IOR 量(21ms)显著大于正性情绪面孔作为线索时的 IOR 量(13ms)。而对于近处空间的目标，仅发现线索有效性存在显著的主效应，F(1,29)=50.85，p0.05，=0.64，有效试次下的反应时(377ms)显著长于无效试次下的反应时(357ms)；其他主效应及交互作用均不显著，Fs1。430410390370350330310290反应时(ms)负性远处空间近处空间负性正性正性线索有效线索无效图4目标出现在近处和远处空间时不同情绪面孔线索下的平均反应时和标准误4讨论本研究通过构建虚拟三维空间，考察不同深度位置上返回抑制和情绪面孔的交互作用。结果表明，情绪面孔作目标和线索，均能产生基于空间的 IOR，且 IOR 会受到情绪面孔效价的影响。实验 1 中将情绪面孔作为目标，当目标出现在远处空间时，面孔的情绪效价与 IOR 无交互作用。而当目标出现在近处时，面孔的情绪效价与 IOR 存在交互作用，负性面孔的 IOR 效应显著小于正性。实验 2 中将情绪面孔作为线索，当目标出现在远处空间时，面孔的情绪效价与 IOR 存在交互作用，负性面孔条件下的 IOR 效应显著大于正性。而当目标出现在近处时，面孔的情绪效价与 IOR 无交互作用。实验 1 结果表明，情绪面孔目标会影响 IOR效应，与同类二维平面的结果一致，即负性情绪会减小 IOR(Baijal&Srinivasan,2011)。因为负性刺激可以优先捕获注意(Hansen&Hansen,1988)，进而削弱 IOR 效应(Stoyanovaetal.,2007;Taylor&Therrien,2005)。然而，现有研究结果存在差异(徐欣颖,高湘萍,2017;Silvert&Funes,2016;Taylor&Therrien,2005)，导致分歧的原因可能是不同实验的任务设置、刺激参数等不同。如以往研究中，实验任务既存在探测任务也存在辨别任务，其蕴含的加工过程和机制存在一定差异(吴晓刚等,2016)。在探测任务中，被试只需要对目标的位置加以探测，而不需要加工目标的特征，因此面孔的特征与任务无关。而实验 1 使用情绪性面孔作为目标，要求被试进行性别辨别任务，此时面孔的特征与实验任务相关，结果发现 IOR 的效应量会受到情绪面孔效价的影响。其次，实验 1 更为关注远近空间条件下情绪目标的加工对 IOR 的影响。实验结果发现，目标只有出现在近处空间时负性面孔的 IOR 显著小于正性。原因可能是，其一，根据观察者中心理论，对于突然出现在距离较近位置上刺激的注意重定向更快(Chenetal.,2012)。所以，实验 1 的结果可能归因为负性情绪面孔在近处空间条件下的加工更能够引起注意偏向，进而导致对其优先加工。其二，以往三维空间 IOR 的研究发现，当线索无效，目标出现近处空间的反应更快，即 IOR 量也更大(王爱君等,2017;Wangetal.,2016)。因此，远近空间加工机制差异导致的 IOR 量的差异也会影响不同情绪面孔目标下的IOR 量。实验 2 结果表明，线索的情绪效价会对三维空间深度位置上的 IOR 产生影响。当目标出现在远处，负性面孔线索的 IOR 显著大于正性面孔。当目标出现在近处，IOR 表现稳定且不受线索类型的影响，这与以往部分研究一致，即认为 IOR 是一种“注意盲”，不受线索性质及任务难度的影响(Taylor&Therrien,2005)。但其之所以不受线索类型影响，可能是由于远近空间加工中近处优先性的特点，即当目标出现在近处空间时，由近处空间加工的优先性导致了无论线索是正性还是负性的面孔在注意重定向的过程中并不存在差异(Chenetal.,2012)。而当目标出现在远处，线索的情绪效价会对三维空间深度位置上的 IOR 产生影响，因为当目标出现在远处空间，相比于正性面孔线索，负性面孔线索有效条件下的注意脱离过程较慢，导致线索有效条件下的反应变慢，进而使得线索有效与线索无效条件下的反应时差异加12心理与行为研究第22卷大，出现较大的 IOR。另一个原因可能则是对负性面孔的注意回避，即负性面孔激活了人类的恐惧系统，人们必须快速分析环境并逃离威胁(hman&Mineka,2001)，注意转向与线索位置相对的位置，导致了负性情绪的 IOR 量增大。综合实验 1 和实验 2 的结果看，远近空间与情绪性面孔之间的交互作用能够影响 IOR。虽然两个实验是在不同的深度位置上出现了情绪面孔和IOR 的交互作用，但其原因都是由于近处空间的刺激更具紧急性而获得更多的注意资源。但是，两个实验的情绪刺激效价和 IOR 的交互作用模式并不相同，在实验 1 中，近处空间条件下，负性面孔 IOR 减小；在实验 2 中，远处空间条件下，负性面孔 IOR 增大。本研究认为，造成这一结果的原因一方面在于上述讨论中涉及的情绪刺激作为线索与目标的差异，另一方面也可能在于两个实验任务设置的不同而产生的情绪刺激作用效果(Yuanetal.,2019)。如实验 1 要求被试完成辨别任务，此时面孔的情绪特征与任务相关，并且由于自我保护本能，避免威胁通常比追求奖赏更为重要和紧迫(Nisbett,1990)，所以实验 1 中负性情绪面孔减小 IOR。而实验 2 为探测任务，即一出现蓝色小球目标就按键，此时面孔的情绪特征与任务无关，是一种非情绪判断，所以并没有出现负性情绪偏向。5结论三维空间中不同深度位置上情绪面孔的加工能够影响 IOR 的大小。具体表现为，近处空间负性面孔目标加工造成的注意偏向能够减小注意定向与重定向过程中的 IOR；而负性面孔线索诱发的注意脱离困难能够增大注意定向与重定向过程中的 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400715)AbstractThepresentstudyinvestigatedtheinteractionbetweeninhibitionofreturn(IOR)andemotionalfacesprocessingin3-DspacebyincorporatingthePosnerexogenouscueingparadigmintoavirtualthree-dimensional(3-D)space.Threeindependentvariablesofcuevalidity(validvs.invalid),targetdepth(nearvs.far)andvalenceofemotionalface(positivevs.negative)weremanipulated.InExperiment1,emotionalfaces(positive/negative)wereusedasthetarget,andtheparticipantswereaskedtojudgethegenderofemotionalfacesquicklyandaccurately.InExperiment2,weusedemotionalfaces(positive/negative)asthecue,andaskedtheparticipantstodetectthelocationoftheblueball.Theresultsshowedthat:1)Whenemotionalfaceswereusedastargetsandappearedinnearspace,therewasaninteractionbetweenthevalenceofemotionalfaceandIOR,showingthatIORdecreasedundernegativefacescondition.2)Whenemotionalfaceswereusedascuesandthetargetappearedinfarspace,therewasaninteractionbetweenthevalenceofemotionalfaceandIOR,showingthatIORincreasedundernegativefacescondition.TheresultsindicatethatIORisaffectedbytheemotionalfaceprocessingwhenattentionisorientedorreorientedinthedepth.Keywordsthree-dimensional(3-D)space,inhibitionofreturn(IOR),emotionalfaces,attentionalorienting.14心理与行为研究第22卷