固定位置區(qū)域提示下視覺(jué)注意范圍等級(jí)的ERP研究

【內(nèi)容提要】研究視覺(jué)空間注意中注意范圍的腦內(nèi)時(shí)程的動(dòng)態(tài)變化。被試為14名青年人，使用固定位置的、3種不同直徑的線(xiàn)圈作為注意范圍的區(qū)域性提示，祛除空間定位因素的影響，記錄反應(yīng)時(shí)和事件相關(guān)電位(ERP)數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示：提示范圍由小到中等時(shí)，反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)，而由中等到大范圍時(shí)，反應(yīng)時(shí)縮短；提示物和靶刺激誘發(fā)ERP的早成分(N1、P1）不受提示范圍大小的調(diào)節(jié)，而其P2、N2的波幅與潛伏期均明顯受到提示范圍大小的影響。這些結(jié)果說(shuō)明：①視覺(jué)注意誘發(fā)的P
1　前言
　　視覺(jué)信息加工是知覺(jué)研究中的重要方面，選擇性注意在視覺(jué)加工中具有十分關(guān)鍵的作用，其中不同范圍注意的神經(jīng)機(jī)制至今還不明確。除了通過(guò)測(cè)量反應(yīng)時(shí)、眼動(dòng)等外顯指標(biāo)外，ERP是一種很有效的研究手段。ERP不同成分中包含著豐富的腦加工時(shí)程與功能區(qū)分布的有關(guān)信息[1]，分析這些信息將有助于深入了解視覺(jué)中不同范圍注意的獨(dú)特機(jī)制。
　　20世紀(jì)中期已經(jīng)看到，識(shí)別提示下靶刺激的反應(yīng)時(shí)快于無(wú)提示靶刺激的反應(yīng)時(shí)，前者的準(zhǔn)確率也大于后者[2,3]。視覺(jué)空間注意的ERP研究提供了更多有力證據(jù)，以往實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為與視覺(jué)注意密切相關(guān)的成分包括C1(50～90ms)、P1(80～130ms)、N1(140～200ms)等[4]。在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)中，較經(jīng)典的兩種提示范式是符號(hào)性提示(symboliccue)和區(qū)域性提示(locationcue)。符號(hào)性提示是通過(guò)箭頭等符號(hào)提示靶刺激將要出現(xiàn)的位置，區(qū)域性提示是通過(guò)閃爍等方式，直接標(biāo)示出靶刺激將要出現(xiàn)的區(qū)域。這兩種提示均得到了兩方面的結(jié)果：有提示靶刺激引起的P1、N1波幅大于無(wú)提示靶刺激引起的波幅[5]；有效提示（提示信息為真）時(shí)的P1、N1波幅大于無(wú)效提示（提示信息為假或中性）的P1、N1波幅[6,7]。這兩類(lèi)實(shí)驗(yàn)范式研究了提示下視覺(jué)加工的機(jī)制，但都沒(méi)有關(guān)注到注意范圍大小的影響。在這兩種范式中也存在注意范圍的作用，但主要是空間方位的作用，即靶刺激出現(xiàn)在什么方位。
　　至今關(guān)于視覺(jué)注意范圍等級(jí)的ERP及其腦機(jī)制的研究還很少。在我們最近的研究中，涉及了視覺(jué)注意空間等級(jí)的腦機(jī)制研究，對(duì)空間注意的范圍進(jìn)行了分級(jí)[8,9]。三種不同大小的方框在屏幕的不同位置隨機(jī)出現(xiàn)，令被試據(jù)此尋找并辨別靶刺激。結(jié)果發(fā)現(xiàn)靶刺激誘發(fā)的P1波幅隨提示范圍增大而增大，頭顱后部N1成分的波幅隨提示范圍增大而減小，而提示物誘發(fā)的頭顱后部N1成分的波幅隨提示范圍增大而增大。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究了注意范圍因素對(duì)視覺(jué)加工的作用，但由于提示物出現(xiàn)的位置是隨機(jī)的，所以混入了空間方位因素的影響。
　　本實(shí)驗(yàn)對(duì)于羅躍嘉等提出的空間注意分級(jí)方法進(jìn)行了改進(jìn)，祛除了由于位置隨機(jī)呈現(xiàn)提示物而混雜的空間方位因素，首次使用固定位置提示研究空間注意范圍，純化了視覺(jué)注意范圍因素的效應(yīng)，以便更深入的探討視覺(jué)注意空間等級(jí)的腦機(jī)制。實(shí)驗(yàn)同時(shí)記錄提示物與靶刺激誘發(fā)的ERP，討論提示范圍大小和ISI（提示與靶刺激的間隔時(shí)間）對(duì)ERP的影響，進(jìn)而探討潛在的腦活動(dòng)機(jī)制。
　　　　2　實(shí)驗(yàn)方法
　　2.1　被試
　　為14名健康青年人（男性7名，女性7名），作為有償被試，皆首次參加ERP實(shí)驗(yàn)。年齡范圍18～20歲（平均18.7歲），均為右利手，視力正�；虺C正后正常。
　　2.2　刺激材料
　　刺激在14″彩色顯示器上呈現(xiàn)，刺激序列為“背景——提示——靶刺激”。背景為視角13°的白色圓，圓心位置有黑色小十字作為注視點(diǎn)。提示物為3種大小不同的黑色線(xiàn)條圓圈，圓心均在屏幕中點(diǎn)，直徑視角分別是11.4°、7.6°、3.8°。提示后同時(shí)呈現(xiàn)月牙形符號(hào)（視角為0.92°×0.76°）共11個(gè)，其中靶刺激為1個(gè)縱向月牙，凹面向左或向右；另外有10個(gè)橫向月牙為分心刺激，凹面向上或向下。所有月牙出現(xiàn)的位置是隨機(jī)的，且彼此間不重疊。除了10%的刺激序列未進(jìn)入疊加，靶刺激總是出現(xiàn)在提示范圍內(nèi)，即提示的有效性為100%。提示與靶刺激之間的間隔(ISI)分為短(400～600ms)、長(zhǎng)(600～800ms)兩組。
　　2.3　ERP記錄
　　實(shí)驗(yàn)儀器為NeuroScanERP工作站，采用電極帽記錄128導(dǎo)腦電。參考電極置于雙側(cè)乳突連線(xiàn)，前額接地，同時(shí)記錄水平眼電和垂直眼電。濾波帶通為0.10～40Hz，采樣頻率為500Hz／導(dǎo)，頭皮電阻小于5千歐。分析時(shí)程(epoch)為1200ms，含基線(xiàn)200ms，自動(dòng)矯正眨眼等偽跡，波幅大于±100（V者在疊加中被自動(dòng)剔除）。
　　2.4　程序與任務(wù)
　　如圖1（左）所示，首先呈現(xiàn)背景300ms，接著隨機(jī)呈現(xiàn)一個(gè)黑色線(xiàn)圈（共3種大�。┳鳛椴煌�注意范圍的提示物，時(shí)間為300ms。提示消失后，同時(shí)呈現(xiàn)11個(gè)月牙形的刺激物，其中只有1個(gè)豎向的月牙為靶刺激，另外10個(gè)為分心物；呈現(xiàn)時(shí)間為1200ms，以保證被試有足夠的識(shí)別時(shí)間。提示物與靶刺激之間的時(shí)間間隔(ISI)分為：短間隔400～600ms，長(zhǎng)間隔600～800ms；兩種時(shí)間間隔等比例隨機(jī)出現(xiàn)。三種提示物出現(xiàn)的幾率相同，除了10%的靶刺激出現(xiàn)在提示范圍之外，其余都出現(xiàn)在提示范圍以?xún)?nèi)。被試的任務(wù)是根據(jù)縱向月牙凹面向左或向右，分別用左、右手拇指按鍵，但對(duì)于出現(xiàn)在提示范圍之外的靶刺激不做反應(yīng)。對(duì)被試反應(yīng)的正確性和反應(yīng)速度做同等強(qiáng)調(diào)。不同被試的左右手按鍵進(jìn)行組內(nèi)平衡。
　　附圖
　　圖1　實(shí)驗(yàn)流程圖（左）及記錄電極位置示意圖（右）
　　2.5　ERP數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)
　　對(duì)EEG分類(lèi)疊加，可得到3種不同提示物誘發(fā)的ERP，以及不同ISI和不同提示范圍內(nèi)反應(yīng)正確的6類(lèi)靶刺激誘發(fā)的ERP。根據(jù)前人工作與本實(shí)驗(yàn)?zāi)康�，選取28個(gè)電極點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析（見(jiàn)圖1右），CZ、C3、和C4及其以前的14個(gè)電極點(diǎn)視為頭顱前部，以后14個(gè)電極點(diǎn)視為頭顱后部。地形圖由128枚電極記錄得出。根據(jù)ERP總平均圖和前人經(jīng)驗(yàn)，對(duì)前后部頭顱分別進(jìn)行方差分析(ANOVA)。提示物誘發(fā)的ERP在頭皮前部的測(cè)量窗口為105～140ms(N1)、140～260ms(P2)、260～360ms(N2)；后部為50～130ms(P1)、130～200ms(N1)、200～280ms(P2)、280～360ms(N2)。靶刺激誘發(fā)的ERP在頭皮前部的測(cè)量窗口為30～120ms(N1)、120～260ms(P2)、260～360ms(N2)；后部為60～130ms(P1)、130～200ms(N1)、200～240ms(P2)、240～320ms(N2)。用SPSS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)上述各段波幅（峰－峰值）、潛伏期分別進(jìn)行3因素的方差分析，因素為刺激間隔(ISI)（2水平：短和長(zhǎng)）、注意范圍（3水平：小、中和大）和記錄部位（頭顱前部：14水平；頭顱后部：14水平）。多因素方差分析的p值皆用Greenhouse-Geisser法校正，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行正�；�處理。
　　　　3　實(shí)驗(yàn)結(jié)果
　　3.1　行為數(shù)據(jù)

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