错误再认意识注意和刺激特性.docx

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错误再认意识注意和刺激特性

错误再认：

意识、注意和刺激特性

耿海燕   朱滢   李云峰   

北京大学心理系

【内容提要】该研究基于错误再认现象，确立了意识知觉和无意识知觉在行为结果上的质的差异。

在决定一个刺激是被有意识知觉还是无意识知觉时，刺激特性和注意之间存在着相互补偿的作用。

实验一表明，当一个刺激短暂呈现而被无意识知觉的时候，增强刺激特性或提高注意水平都能使它的知觉变为有意识的；相对应地，实验二表明，一个处于分散注意条件下被无意识知觉的刺激，也可以通过使注意集中或增强刺激特性而使它的知觉变为有意识的。

该研究对意识、注意和刺激特性三者间的关系进行了讨论。

【英文摘要】Thegoalofthispaperwastoassesswhetherthereweresystematictrade-offsbetweenattentionandstimulusqualityindeterminingawareness.Theapproachwasbasedonthequalitativedifferencesinperformanceacrossperceptionwithandwithoutawareness,whichhadbeenshowntooccurwhenstimulusqualitywasvariedorthelevelofattentionwasvaried.Qualitativedifferencesinperformancewereestablishedacrossperceptionwithandwithoutawareness,basedonaphenomenon:

falserecognition,whichisdefinedasan"old"responsetoanewitemonanold/newrecognitiontest.Thismeans,thesubjectssaid"old"tonewtestcharactersmoreoftenonmatch（contextcharacterswerethesameastestcharacters）thannonmatchtrials（contextcharactersweredifferentfromtestcharacters）whencontextcharactersperceivedunconsciously,whereastheysaid"old"tonewtestcharacterslessoftenonmatchthannonmatchtrialswhencontextcharactersperceivedconsciously.Theresultsofthetwoexperimentsshowedthatthereweresystematictrade-offsbetweenattentionandstimulusqualityindeterminingwhetherastimuluswasperceivedwithorwithoutawareness.InExperiment1,astimulusthatwasperceivedwithoutawarenesswhenpresentedwithpoorquality（shortduration）,couldbeperceivedwithawarenesseitherbyincreasingstimulusquality（longduration）orbyincreasingthelevelofattention;andcorrespondently,inExperiment2,astimulusthatwasperceivedwithoutawarenessunderaconditionofdivided-attention,couldbeperceivedwithawarenesseitherbyfocusingattentiononitorbyincreasingstimulusquality.Itseemedthatattentionandstimulusqualitycansupplementeachotherindeterminingwhetherastimulusisperceivedwithorwithoutawareness.Discussionfocusedontheinterrelationsbetweenawareness,attentionandstimulusquality.

【关键词】错误再认/意识/注意/刺激特性falserecognition/awareness/attention/stimulusquality

【正   文】

   分类号   B842

   1   前言

   Jacoby和Whitehouse[1]对意识知觉和无意识知觉在行为结果上的质的差异进行过研究，实验的反应变量是错误再认。

所谓错误再认是指，在进行再认测验的时候，那些实际没有学过的项目被给出“学过”的反应。

具体实验程序如下：

在实验的第一阶段呈现一系列的词让被试学习，第二阶段进行再认测验。

他们的实验的一个独特的地方在于：

再认测验中，每个测验词呈现之前闪现一个背景词，用于干扰被试的反应。

背景词与测验词的关系有三种：

①匹配：

背景词和随后的测验词完全相同；②不匹配：

背景词和测验词是两个完全不同的词；③基线：

背景词是一个非词字母串（例如，XOXOX）。

他们的一个有趣发现是：

背景词对测验词的影响依赖于背景词的呈现时间。

当背景词的呈现时间较短时（如50ms），一个没学过的测验词在匹配背景下比在不匹配背景下更有可能被给出“学过”的反应，也就是说，在匹配条件下的错误再认率要高于不匹配条件下；而当背景词呈现时间较长时（如200ms），则出现相反的情况，被试在匹配条件下的错误再认率要低于不匹配条件下。

   Jacoby和Whitehouse认为，在匹配条件下，由于背景词和测验词完全相同，会引起测验词知觉熟悉性[2]的提高，而被试对这种知觉熟悉性的归因依赖于背景词的知觉是有意识的还是无意识的。

当背景词被有意识知觉到时，被试会将这种知觉熟悉性的提高归因于背景词的呈现，因而错误再认率低于不匹配条件下的错误再认率；而当背景词被无意识知觉到时，被试会将这种知觉熟悉性的提高归因于在前面的学习阶段学习过，因而错误再认率高于不匹配条件下的错误再认率。

可见这种错误再认的质的差异反映了意识知觉和无意识知觉之间的质的差异。

   Merikle等人也应用这种实验模式对无意识知觉进行了一系列的研究[3-5]。

在他们1997年的一项研究[5]当中，比较了操纵刺激特性和操纵注意的错误再认模式，发现二者非常类似。

操纵刺激特性是指改变背景词的呈现时间，短暂呈现（如57ms）引起背景词的无意识知觉，从而导致匹配条件下的错误再认率高于不匹配条件下的错误再认率；而当呈现时间较长时（如114ms），背景词被有意识知觉到，因而在匹配条件下的错误再认率低于不匹配条件的错误再认率，这重复了Jacoby等人的实验结果。

操纵注意是通过双作业实现的，在分散注意的条件下，被试在进行再认测验的时候，同时完成一个听觉任务；而在集中注意的条件下只进行再认测验，两种条件下背景词的呈现时间固定为114ms。

结果发现被试在分散注意条件下的错误再认模式类似于背景词短暂呈现时的错误再认模式，即匹配条件下的错误再认率高于不匹配条件下的错误再认率；而在集中注意的条件下，其错误再认模式类似于背景词呈现时间较长的情况，即在匹配条件下的错误再认率低于不匹配条件下。

他们认为这一结果说明了：

改变刺激特性和改变注意这两种操作影响了同一个内部过程——即信息表征的激活水平，而表征的激活水平达到一定程度才能产生意识。

如果真是这样，那么在决定一个刺激能否被有意识知觉到时，刺激特性和注意之间应该存在相互补偿。

   该实验的目的是想利用错误再认的实验模式进一步展开研究这个问题，即是否可以通过单纯提高注意水平使得对一个短暂呈现的刺激的知觉由无意识变为有意识？

相对应，是否可以通过增强刺激特性（如延长时间）使得一个处于分散注意条件下的刺激的知觉由无意识变为有意识？

下面的实验就是针对这个问题而设计的。

   2   实验一：

注意补偿刺激特性

   实验一是在刺激短暂（60ms）呈现的基础上，比较了增强刺激特性（延长呈现时间）和单纯提高注意水平所得的结果。

   2.1   方法

   2.1.1   被试

   56名北京大学的本科生，自愿参加实验，实验后被付给报酬。

所有被试视力或矫正视力正常。

这些被试被随机分为三组，分别在三种不同的实验条件下进行实验：

A.背景字呈现60ms；B.背景词呈现120ms；C.背景词呈现60ms且加小方框。

其中A条件下16名被试，B条件下24名被试，C条件下16名被试。

   2.1.2   材料和仪器

   256个汉字选自《现代汉语频率词典》（北京语言学院语言教研室编著，1988年），字频为18-90次／百万，全部为名词。

实验仪器是一台与Cx486DX2主机相连的VGA/EGA显示器，把键盘右侧的数字键"1"和"2"设置为反应键，并加上标签，键"1"标上“旧”，表示学过；键"2"标上“新”，表示没学过。

被试与显示器屏幕的距离为60-70cm。

   2.1.3   实验设计

   这个实验包括两个2×3两因素混合设计。

设计1的两因素是：

①背景字的呈现时间：

分60ms和120ms两个水平，采用组间设计；②背景字与测验字的关系：

有匹配、不匹配、基线三种条件，采用组内设计。

在基线条件下，背景字是一个非字，由汉字的偏旁构成但无意义。

设计2的两因素是：

①背景字的注意水平：

分高、低两个注意水平，采用组间设计。

提高注意水平的方法是把背景字呈现在一个小方框内，同时指导语中提示背景字的存在；低注意水平下不加小方框，指导语也不提示背景字的存在。

这里的一个控制变量是背景字的呈现时间，定为60ms；②背景字与测验字的关系：

有匹配、不匹配、基线三种情况，采用组内设计。

这里，设计1中背景字呈现时间为60ms条件下的实验与设计2中低注意水平条件下的实验完全相同。

因为实验一的目的在于证明：

一个短暂闪现而被无意识知觉的刺激，既可以通过延长呈现时间，也可以通过提高注意水平而使得它的知觉变为有意识的。

也就是说，背景字的呈现时间和注意水平这两个自变量的组合产生三种实验条件：

（1）60msSOA—无小方框；

（2）120msSOA—无小方框；（3）60msSOA—有小方框。

   从256个汉字中抽取16个用于练习，其余240个汉字分为两组，每组120个汉字。

其中一组用于再认测验中的新字（没学过的字），另一组用于再认测验中的旧字（学过的字）。

每组又进一步细分为四个小组，每个小组30个汉字，分别用于下列四种条件：

①匹配条件下的背景字和测验字，②不匹配条件下的测验字，③基线条件下的测验字，④不匹配条件下的背景字。

把这8组汉字在8种条件下（新vs.旧×上述4类字）进行拉丁方的排列，就产生8种排列顺序，每个被试用一种顺序进行测验，在所有被试中，8种排列顺序被应用的次数相等。

根据这样的结构，被试在学习阶段学90个汉字，再认测验时测180个汉字（90个学过，90个没学过）。

在学习和测验的时候，汉字的呈现顺序是随机的，但有一个限制条件是：

同一实验条件下的汉字连续呈现不能超过3个，以保证不同实验条件下的汉字在整个呈现序列中分散开来。

   16个用于练习的字，其中6个是学习过的，3个放在学习序列的开头，3个放在学习序列的末尾。

测验时用作练习的测验字是12个，每种实验条件有两个（新vs.旧×匹配vs.不匹配vs.基线），其余4个字用作不匹配条件下的背景字（新vs.旧，各两个）。

   2.1.4   实验过程

   所有刺激都呈现在显示器的屏幕中央，背景为黑色。

汉字的大小为12×12mm，四个"#"组成的掩蔽刺激的大小为14×14mm，小方框的大小为14×14mm，所有刺激的呈现颜色是灰色，灰度为50（黑0—白63的连续体）。

   实验分两个阶段进行。

第一阶段是学习阶段，给被试呈现96个汉字（其中6个用于练习），一秒钟呈现一个，让被试默读并尽可能去记它们，告知被试随后要对这些字进行测验。

第二阶段为再认测验阶段，让被试判断每个测验字是否在刚才的96个汉字中学习过，学过按“旧”键，没学过按“新”键。

与以往的再认测验不同的是，每个测验字呈现之前要闪现一个背景字或非字。

   在背景字的呈现时间为60ms且无小方框的实验条件下，每个trial的实验程序如下：

（1）空白500ms；

（2）背景字呈现60ms；（3）掩蔽刺激呈现500ms；（4）空白300ms；（5）测验字呈现到被试做出反应，伴随着每个测验字有一个提示"oldornew?

"出现，位置在测验字下面约3cm处。

被试做出反应后，测验字和提示消失。

两个trial之间的时间间隔为1秒—2秒之间的一个随机数。

在这种实验条件下，指导语不告诉被试背景字的存在，让他们把四个"#"作为测验字出现的警告信号，看到测验字尽可能快地做出反应。

两个trial之间的时间间隔在1秒—2秒之间随机变化的目的是使得这种警告信号的说法看起来更为可信。

   在背景字的呈现时间为120ms的实验条件下，与上述实验程序的惟一不同是：

背景字的呈现时间由60ms改为120ms，其他地方完全相同。

在这种实验条件下，指导语告诉被试在每个测验字呈现之前有另外一个字闪现，这个字有时和测验字相同，有时和测验字不同，有时是一个非字。

这时要求被试完成两个任务：

首先大声读出这个短暂闪现的字，然后尽可能快地判断测验字是否是前面的96个汉字中学过的字。

   在高注意水平的条件下，每个trial的实验程序如下：

（1）小方框呈现500ms；

（2）背景字在小方框内呈现60ms；（3）掩蔽刺激呈现500ms；（4）空白300ms；（5）测验字和提示"oldornew?

"呈现到被试做出反应。

这时的指导语与背景字呈现120ms条件下的指导语完全相同，其他方面与背景字呈现60ms条件下的情况相同。

   三种实验条件下的实验流程示意图如下：

（1）60msSOA—无小方框

   附图{图}

（2）120msSOA—无小方框

   附图{图}

   （3）60msSOA—有小方框

   附图{图}

   2.2   结果及分析

      表1   各种实验条件下的错误再认率

      实验条件                  匹配                  不匹配                  基线

60ms—无小方框               0.319          0.213           0.208

120ms—无小方框            0.242          0.289           0.244

60ms—有小方框               0.231          0.315           0.244

   实验结果如表1所示，这里我们分析的一个主要指标是错误再认率，即把没学过的字反应为“学过”的比率。

对实验一的错误再认率结果进行2×3两因素混合设计的MANOVA分析，结果显示呈现时间与背景之间存在显著的交互作用，F（2.76）=7.69,p＜0.001。

进一步做配对t-test发现，当背景字的呈现时间为60ms时，被试在匹配条件下的错误再认率（0.319）显著高于不匹配条件下的错误再认率（0.213）,t（15）=2.77,p＜0.014；而当背景字的呈现时间为120ms时，被试在匹配条件下的错误再认率（0.242）低于不匹配条件下的错误再认率（0.289）,t（23）=2.47,p＜0.021。

MANOVA分析结果还显示，注意水平和背景之间也存在着显著的交互作用，F（2.60）=7.15,p＜0.002。

进一步做配对t-test发现，在低注意水平下，被试在匹配条件下的错误再认率高于不匹配条件下（即SOA为60ms且无小方框的情况）；而在高注意水平下，被试在匹配条件下的错误再认率（0.231）低于不匹配条件下的错误再认率（0.315）,t（15）=2.24,p＜0.041。

   操纵背景字的呈现时间所得的结果重复了Jacoby[1]和Merikle[4,5]等人的研究结果，显示了意识知觉（较长时间呈现）和无意识知觉（短暂呈现）之间的质的差异。

该实验的结果还进一步显示，操纵注意水平产生了与操纵刺激特性非常类似的结果，从而证明了两种操作影响的是同一个内部过程，即背景字表征的激活水平，从而影响了背景字的意识知觉。

这可以很生动地从图1中体现出来。

   附图{图}

   3   实验二：

刺激特性补偿注意分散

   实验二是在分散注意的基础上，比较了通过集中注意和通过增强刺激特性（延长呈现时间）两种操作所得的结果。

   3.1   方法

   3.1.1   被试

   56名北京大学的本科生，自愿参加实验，实验后被付给报酬。

所有被试视力或矫正视力正常。

这些被试被随机分为三组，分别在三种不同的实验条件下进行实验：

（1）分散注意—背景词呈现100ms；

（2）集中注意—背景词呈现100ms；（3）分散注意—背景词呈现260ms。

其中A条件下16名被试，B条件下16名被试，C条件下24名被试。

   3.1.2   材料和仪器

   同实验一。

   3.1.3   实验设计

   这个实验也包括两个2×3两因素混合设计。

设计1的两因素是：

①注意：

有分散注意和集中注意两个水平，采用组间设计；②背景字与测验字的关系：

有匹配、不匹配、基线三种条件，采用组内设计。

这个设计的控制变量是背景字的呈现时间，固定为100ms。

设计2的两因素是：

①背景字的呈现时间：

分100ms和260ms两个水平，采用组间设计；②背景字与测验字的关系：

有匹配、不匹配、基线三种情况，采用组内设计。

设计2的控制变量是注意分散。

请注意，设计1中分散注意条件下的实验与设计2中背景字呈现100ms条件下的实验完全相同。

因为实验二的目的在于证明：

一个处于分散注意条件下而被无意识知觉的刺激，既可以通过集中注意的方法使得它的知觉变为有意识的，也可以通过增强刺激特性的方法使得它的知觉变为有意识的。

   实验材料的选取及分组安排情况与实验一相同。

   3.1.4   实验过程

   实验分两个阶段进行，第一阶段的学习过程与实验一相同，在进行第二阶段的再认测验时，与实验一不同的是：

刺激不在屏幕中央呈现，测验开始首先在屏幕上画一个宽17.5cm、高15cm的大框，各个trial的背景字在框内出现的位置是随机的，以达到分散注意的目的，但每个trial内的背景字和测验字是在同一位置呈现的。

   在分散注意—背景字呈现100ms的实验条件下，每个trial的实验程序如下：

（1）500ms空白；

（2）背景字呈现100ms；（3）掩蔽刺激呈现500ms；（4）空白300ms；（5）测验字及提示呈现到被试做出反应。

在这种实验条件下，指导语不告诉被试背景字的存在，让他们把四个"#"作为测验字出现的警告信号，看到测验字尽可能快地做出反应。

两个trial之间的时间间隔在1秒—2秒之间随机变化。

   在集中注意—背景字呈现100ms的实验条件下，呈现背景字之前先呈现一个小方框引导被试的注意，以达到集中注意的目的。

每个trial的实验程序如下：

（1）小方框呈现500ms；

（2）背景字在小方框内呈现100ms；（3）掩蔽刺激呈现500ms；（4）空白300ms；（5）测验字及提示呈现到被试做出反应。

在这种实验条件下，指导语告诉被试在每个测验字呈现之前有另外一个字闪现，这个字有时和测验字相同，有时和测验字不同，有时是一个非字。

这时要求被试完成两个任务：

首先大声读出这个短暂闪现的字，然后尽可能快地判断测验字是否是前面的96个汉字中学过的字。

两个trial间的时间间隔为1秒—2秒间的随机数。

   在分散注意—背景字呈现260ms的实验条件下，每个trial的实验程序如下：

（1）500ms空白；

（2）背景字呈现260ms；（3）掩蔽刺激呈现500ms；（4）空白300ms；（5）测验字及提示呈现到被试做出反应。

指导语与集中注意—背景字呈现100ms条件下完全相同。

两个trial间的时间间隔同上。

   三种实验条件下的实验流程示意图如下：

（1）分散注意—背景字呈现100ms

   附图{图}

（2）集中注意—背景词呈现100ms

   附图{图}

   （3）分散注意—背景字呈现260ms

   附图{图}

   3.2   结果及分析

      表2   各种实验条件下的错误再认率

   实验条件                  匹配                  不匹配                  基线

分散注意-100msSOA     0.342          0.246            0.223

集中注意-100msSOA     0.275          0.327            0.258

分散注意-260msSOA     0.276          0.325            0.267

   实验结果如表2所示，对实验二的错误再认率结果进行2×3两因素混合设计的MANOVA分析，结果显示，在背景字的呈现时间为100ms的条件下，注意与背景之间存在显著的交互作用，F（2,60）=5.80,p＜0.005。

进一步做配对t-test发现，在注意分散的条件下，被试在匹配条件下的错误再认率（0.342）显著高于不匹配条件下的错误再认率（0.246）,t（15）=4.93,p＜0.001；而在集中注意的条件下，被试在匹配条件下的错误再认率（0.275）低于不匹配条件下的错误再认率（0.327）,t（15）=3.36,p＜0.004。

MANOVA分析结果还显示，在分散注意的条件下，背景字呈现时间和背景之间也存在着显著的交互作用，F（2.76）=8.11,p＜0.001。

进一步做配对t-test发现，当背景字呈现时间为100ms时，被试在匹配条件下的错误再认率高于不匹配条件下（即分散注意—100msSOA的情况）；而当背景字的呈现时间为260ms时，被试在匹配条件下的错误再认率（0.276）低于不匹配条件下的错误再认率（0.325）,t（23）=2.43,p＜0.024。

   该实验操纵注意的方式与Merikle[5]的实验不同，我们是通过操纵注意焦点而达到分散注意的目的，而Merikle的实验是通过双作业（同时完成一个视觉的和一个听觉的任务）来分散注意的。

尽管如此，两个实验的结果非常类似，都显示了分散注意下的无意识知觉和集中注意下的有意识知觉之间的质的差异。

更值得注意的是，在分散注意的条件下，通过增强刺激特性（延长背景字的呈现时间）或集中被试的注意（刺激呈现前通过小方框引导被试的注意）都能使得一个刺激的无意识知觉变为有意识知觉（见图2），从而进一步证实了两种操作影响的是同一个内部过程，而