从心理学的角度，分析注意负荷对非符号数量加工的影响

文|章鱼哥

编辑|比奇堡

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面对生活中的诸多问题，如何调配注意资源是很重要的。

已有研究发现经常玩动作电子游戏的群体即使在高负荷条件下也具有较高感知能力，这与群体成员的电子游戏经历密不可分。

所以高感知能力的培养有助于提升个体面对繁杂信息时的处理能力。

早期的数学能力发展基础是理解数量与数字符号之间的联系。

知晓个体在注意负荷条件下的非符号数量加工特点，有利于改善数学教育的传统模式，更好的提升儿童注意分配、认知控制和视觉空间操作等方面的能力。

根据多个信息合理分配注意资源，促进儿童的非符号数量加工能力，可以为儿童在数学学习方面核心素质的培养奠定坚实基础。

非符号数量加工的难度远远低于数学问题的难度，研究对象的适用范围更广。

通过基础的负荷训练和非符号数量任务，可以在早期教育中培养儿童更合理地分配注意资源，帮助其建立数学素养的基础。

一、注意负荷的研究综述

注意负荷的定义

面对动态变化的环境信息，注意在时间和空间上的分配特点有助于帮助个体加工信息。

由于注意资源的有限性，要求个体在同一时间内有意识、有选择性地加工部分信息，注意选择机制就形成了。

注意选择聚焦解决的问题在于注意选择的发生在早期还是晚期，对于该问题当前最具有影响力的解释就是负荷理论。

Lavie提出了注意负荷理论，该理论认为目标刺激的加工取决于分心刺激被加工的程度。

因为注意资源的有限性，如果目标刺激负荷程度高会耗尽有限的注意资源，使得分心刺激不会被加工，出现早期注意选择。

如果目标刺激负荷程度低，会造成注意资源的“溢出”使得分心刺激也会被加工，出现晚期注意选择。

即承认信息加工时的中枢加工资源有限，而之后在Science的脑功能成像也为其提供了脑科学依据。

随后的相关研究中指出在对信息进行加工处理的时候，一方面取决于负荷水平的高低，另一方面也取决于负荷类型的影响，即知觉负荷和认知负荷的调节。

注意负荷的基本理论

稀释理论由Tsal等提出，许多实验通过改变呈现的刺激多少来操纵负荷，在低负荷下，潜在的分心刺激单独出现。

高负荷下，分心刺激可能被其他分心刺激包围，Tsal认为这两种情况下，分心刺激被处理的程度是相同的，只是高负荷条件时中性刺激会稀释分心刺激的干扰而已。

研究者采用一系列实验分离稀释效应和负荷效应，通过操纵高低负荷、高低稀释形成六种条件。

最后发现当稀释效应被控制时，高知觉负荷受到分心刺激的干扰更大，由此反驳了通过改变刺激多少操纵负荷高低的方式，可以由稀释理论来代替。

也有研究支持该观点。

Lavie和Torralbo认为稀释理论误解了注意负荷的假设，也就是注意非自愿溢出。他们指出低负荷、高稀释的条件下额外刺激变得不必要并不意味着它没有被加工。

换句话说，额外刺激正在被处理，它们根本不影响对目标刺激的响应时间。其也用实验证明了容量溢出假说，说明低知觉负荷下的无关刺激即使被稀释也会被加工。

后续研究中提出稀释和负荷理论之间可能存在一些中间地带，说明中性刺激可能存在的影响。

从容量溢出角度出发并遵循Lavie等关于负荷的解释，发现注意资源的有限性导致不同负荷水平时发生差异。

该理论提出了长期以来分心刺激会多大程度被加工的问题，提出早期是知觉选择机制发挥作用，而后期是认知控制的选择机制发挥作用。

从阶段性的角度指出了认知控制和感知负荷在决定选择性注意的效率方面具有明确的作用。

注意负荷的影响因素

跨通道研究中发现，呈现听觉分心刺激时，高注意负荷条件下的干扰效应比低注意负荷条件下更大，增加被试的知觉负荷并没有削弱被试对听觉无关刺激的加工。

说明在高注意负荷条件下，被试抑制跨通道分心刺激的能力下降了。

不过当增加线索提示时，结果发生改变。

例如，有效线索时被试的反应会更快，且在低注意负荷条件下的干扰效应更小；而线索提示不影响个体在高注意负荷中的表现，说明分心刺激的干扰效应受到线索有效性的影响。

特殊的分心刺激也会对高负荷产生不一样的结果，如Thoma和Lavie用面部和非面部负荷材料考察对面部干扰的影响时发现：

面部负荷会消除面部干扰，非面部负荷对面部干扰没有影响。

假如研究使用更显著的干扰物，如名人面孔，个体对这些具有很高社会意义的面孔加工时不受知觉负荷的影响。

而对于其他有意义的对象，如卡通人物，熟悉度似乎也起了作用。

对比音乐家和非音乐家，在以乐器为分心刺激的实验中发现，知觉负荷对音乐家的加工没有影响，但同一物体对非音乐家有强烈的影响。

因此，过往的经验、专业知识可能都会改变知觉负荷的研究结果。

经常玩动作电子游戏的群体较少受到目标任务负荷增加的影响，有研究表明随着负荷的增加，分心刺激的干扰在非玩家中消失，但是在玩家中却没有。

这表明玩家具有更高的感知能力并且熟练的操作有助于良性情绪调节，保持良好的心理品质。

也就是说即使在高负荷条件下，玩家都能保持干扰效应，具有更强的感知能力减轻负性事件体验。

功能磁共振成像研究中发现，比起非玩家，玩家大脑区域对于移动干扰物诱发的运动敏感性激活更少。

说明玩家可以更好地对无关刺激进行早期过滤并扩展到实验室之外的一些运用上。

例如，Marciano和Yeshurun在模拟驾驶任务中操纵知觉负荷，他们区分了中心知觉负荷和外围知觉负荷。

结果发现，道路负荷影响驾驶速度，在低知觉负荷下速度更快，但外围负荷影响危险感知和对路边关键事件的反应时间，在高知觉负荷下反应时间较长。

因此通过类似于游戏的训练有助于提高个体对于主要刺激的加工，降低高感知负荷的因素水平。

认知负荷是对注意资源的控制，处于状态焦虑的个体在完成任务时会将注意力资源偏向无关信息，影响自下而上的加工系统，导致可用于目标任务的认知资源减少。

说明状态焦虑影响认知负荷。

有研究表明高认知负荷时，老年人情绪记忆的积极效应会不显著；这可能是因为，在高负荷的情况下，可用于其它加工的注意资源减少。

情绪加工被抑制导致情绪体验的降低。

这说明认知负荷在一定程度上调节着情绪的加工，高认知负荷的加入会引起情绪反应的减弱甚至消失，并且认知的抑制控制过程能调节个体的情绪反应。

fMRI研究难以将同一任务中认知负荷导致的与情绪唤起导致的边缘系统激活分离。这些说明负荷和心理健康、情绪调节之间存在着紧密联系。

此外，有研究还发现高知觉负荷条件下，社交焦虑障碍与背内侧前额叶的高级控制能力相关，所以调节能力弱的患者可以通过认知行为疗法改善症状。

二、总讨论

非符号数量加工区分任务要求被试辨别两个点阵数量的多少，不同于估计任务的是区分任务并没要求被试一定根据数量数值来判断。

而是既可以根据数量数值也可以根据非符号特征进行判断。

注意负荷指注意资源变动时目标刺激被加工的程度，通常采用双任务范式。

研究由注意负荷的负荷水平、知觉负荷和认知负荷三个角度分别探究其对非符号数量加工的影响。

通过观察非符号数量加工的注意资源分配选择和认知控制，达到揭示非符号数量加工内在运行模式的目的。

研究中的非符号数量加工根据三数值加工系统理论分为数量机制和密度机制两种情况。由此形成五个研究，其中8个行为实验，2个ERP实验。

研究从知觉负荷水平的高低出发，采用行为双任务范式，实验1中不同负荷水平下被试反应时负荷水平主效应存在差异。

说明被试在高、低负荷条件下对于非符号数量加工的时间成本存在差异性，高负荷需要耗费更多的时间成本。

实验2不同于实验1的结果在于变异系数在高低负荷水平之间有显著差异。

即密度机制当中，发现高低负荷水平中精度不一样；高负荷的精度远高于低负荷，且实验2在高负荷条件下的精度皆高于实验1低、高负荷水平的结果。

如果密度机制依托于数量数值多少进行判断，那么精度应低于数量机制，并且高负荷水平会加剧这种差异，但结果相反。

表明在低负荷水平中，由于注意资源的充足，非符号数量加工的数量机制有可能基于数量多少的判断；但是非符号数量加工的密度机制存在策略选择的可能性。

在高负荷水平中，由于注意资源的紧张，非符号数量加工的密度机制会采用更为高效、快速地非符号特征策略进行判断。

也就是说，非符号数量加工的密度机制会随着注意资源变化而调整加工方式。

由于行为双任务范式是并行加工模式，而交叠双任务范式是串行加工模式，故而推测数量机制在串行加工中更有优势，而密度机制在并行加工中更有优势。

再次说明数量机制在串行加工中存在优势，并且保持平稳；密度机制对注意资源的分配更灵活。

在注意的早期很有可能发生策略选择，所以并行加工和时间间隔对注意资源通道容量的影响都会改变密度机制结果。

已有研究提出非符号数量刺激呈现时间的长短会影响加工精度，因此，在研究四的两个实验中，将时间的考虑放在非符号数量刺激呈现这一屏。

数量机制反应时受到呈现时间的影响，并且比率和呈现时间交互作用显著。

主观相等点负荷水平和呈现时间交互作用显著，在低知觉负荷水平中数量机制在250ms时感知阈限表现最佳。

但是精度上没有在不同呈现时间上表现出差异，说明知觉负荷干扰数量机制的加工精度。

密度机制在500ms变现最佳，且无论在高负荷主观相等点还是低负荷变异系数上都是如此。

说明密度机制的加工一方面可能需要参照物提升精度加工，另一方面说明密度机制在注意资源拥挤时会更快决定采用非符号特征进行判断。

前面的研究一至四均为知觉负荷材料，即采用初级视觉特征的方向和颜色来操纵知觉负荷的高低。

认知负荷则通过操纵工作记忆强度来实现负荷水平的操纵，知觉负荷考察的是注意资源有限时个体的分配和选择，认知负荷考虑的是个体对于注意资源的控制能力。

所以研究五探讨较高层级的认知负荷带给非符号数量加工的影响。

非符号数量加工多发生在顶叶，当前ERP结果差异最明显的区域也是顶叶区。

结合感觉整合理论的观点，个体对非符号数量的加工是基于不同视觉特征信息的加权，得到一个综合的感觉输出。

但是并不会得到一般意义上的抽象数量，是给予不同感官线索权重的最终平衡，进而决定哪种刺激数量更多或更少。

研究五两个实验在顶叶上观察到的脑电成分印证了这一理论观点。

说明面对不一样的非符号数量数值范围，个体确实采取了不一样的加工方式，给予不同感官线索权重最后再输出结果。这也为前面实验中加工方式的推测提供依据。

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