心理所研究揭示注意負載對干擾加工的非單調調節

　　在工作學習中，我們會接收到各種各樣的信息，除了我們正在關注的，還包括那些與當前任務無關、甚至可能妨礙任務的干擾刺激。而憑借選擇性注意，大腦可以盡量抑制對干擾刺激的加工，使它們不至于對我們的工作學習造成太大的影響。

　　由于不同類型的任務難易不同，相應的注意控制負載也不同。為了描述不同的注意負載水平下干擾刺激是如何被加工的，Lavie等（2004）提出了“選擇性注意的負載理論”(load theory of selective attention)。該理論認為，當知覺負載并非極端高的條件下（這也是日常生活中普遍的情形），注意系統會拿出一部分的資源來抑制對干擾刺激的早期加工；不過隨著注意負載的增加，主任務上分配的資源越來越多，故而搶占了專門抑制干擾的資源，導致干擾刺激的早期加工反倒不斷增加。Lavie的選擇性注意負載理論的這一推測隨后獲得了腦電ERP研究結果的支持（Zhang等，2006）。

圖1：被試在每個block追蹤若干小球，根據追蹤成績得到金錢獎勵，同時每600毫秒會播放一個純音作為聽覺分心物刺激。在開始階段目標小球會以紅色顯示，之后變為綠色以增加追蹤難度。根據目標球的個數，分三個追蹤難度，低（1個）、中（3個）、高（5個）。Block也分為低獎勵和高獎勵兩種，開始時會告知被試接下來的是哪種block，block結束時屏幕呈現一條轉賬畫面顯示獎勵的錢數。聽覺分心物包含兩種純音，一種是1000Hz的標準音，出現概率為80%；另一種是1500Hz的奇異音，出現概率為20%。實驗過程中全程記錄腦電信號和瞳孔直徑。

　　然而該理論無法很好地解釋最近中國科學院行為科學重點實驗室鮑敏研究組的一項研究結果。研究者采用了與前人ERP研究類似的多客體注意追蹤（MOT）范式（Zhang等，2006）。如圖1所示，被試在完成一項有金錢獎賞的MOT任務的同時，接收任務無關的聽覺干擾刺激。隨著視覺注意負載（目標小球個數）的增加，追蹤成績下降、瞳孔大小上升，但表征對干擾刺激的加工的失匹配負波（MMN）成分卻呈現出了先增強后減弱的非單調特征。根據Lavie的理論，隨著注意負載增加，用于抑制對干擾刺激的早期加工的資源會越來越少，從而導致對干擾的知覺加工（由MMN表征）單調增強（Zhang等，2006）；但對比本研究發現的非單調結果，研究者認為，極高的注意負載下，系統可能轉而在早期階段加強對干擾刺激的抑制。此外，表征對無關刺激注意定向的P3a成分未受到注意負載的影響；但P3a和早期聽覺成分N1在高獎賞下相比于低獎賞都減弱了，說明在獎賞的存在下系統選擇加強對干擾的早期加工的抑制，以弱化對干擾刺激的注意定向。

圖2：（A）經研究者修正后的Lavie的選擇性注意負載理論的簡易模型。（B）基于上述模型對Zhang（2006）的研究結果進行模擬，上、中、下圖分別對應他們實驗的低、中、高注意負載下注意資源的分配情況。扇形圖中各顏色所代表的意義與圖2A中的顏色設定相同，ε代表固定比例的不可分配的注意資源。（C）該模型不僅很好地擬合了Zhang等（2006）的研究結果（注意負載N = 1, 3, 5），并且預測若其任務的注意負載進一步增大（N = 7, 9），將得到與本研究類似的結果，尤其是MMN幅度會開始回落。注：這里N為7、9并非表示具體的追蹤7或9個小球，而是通過數值抽象地表示比追蹤5個小球時更高的注意負載水平。

　　研究者繼而提出了一個簡易模型（圖2）以解釋上述結果，并修正了Lavie等關于選擇性注意的負載理論。該模型將可用的總注意資源ρ0分為4部分（ρ1~ρ4）。干擾表征（紅色矩形代表）是聽覺干擾信號經過早晚兩輪抑制（淺藍、深藍色矩形代表）的結果；系統能容忍干擾表征入侵的前提是主任務的加工優先級受威脅不大。紅色虛線表示當任務的注意負載達到某一較高水平時，系統不再容忍干擾表征入侵而突然加強對干擾刺激的早期抑制。相較于Zhang等（2006）的研究，本研究額外引入的金錢獎賞可能導致系統更難容忍干擾表征（類似于工作記憶研究中的報導：Allen & Ueno，2018），從而間接地制造了一種對系統而言“極高”的注意負載條件。該模型不僅很好地擬合了Zhang等（2006）的研究結果（注意負載N = 1, 3, 5），并且預測若其任務的注意負載進一步增大（N = 7, 9），將得到與本研究類似的結果，尤其是MMN幅度會開始回落。

　　在人們的印象中，獎賞作為社會治理的常用手段，可以有效地提升人們在生產生活中的績效。雖然本研究測量的是有金錢獎賞存在時，面對不同的視覺注意負載水平，大腦怎樣抑制干擾刺激的加工。但從更廣的角度來看，這些結果可能提示我們：金錢獎賞的作用是有限的，特別是在面對非常困難的任務時，金錢獎賞恐怕不僅不能帶來人們績效的提升，反倒可能拖垮績效。

　　該研究受國家自然科學基金項目（31871104, 31571112，31830037)的資助。研究成果已在線發表于Psychophysiology，文章的第一作者為何鑫博士。

　　論文信息：

　　He, X., Liu, W., Qin, N., Lyu, L., Dong, X., Bao, M. (2021). Performance-Dependent Reward Hurts Performance: The Non-monotonic Attentional Load Modulation on Task-irrelevant Distractor Processing. Psychophysiology, Online ahead of print,doi: 10.1111/psyp.13920.