拓扑变化产生注意增强效应的认知机制研究

In a rapid serial visual presentation (RSVP) task, among the substituted visual items in the same location, we need to find the target rapidly. The boost and bounce model of attention proposed that, on one hand, the boost effect of attention, enhances the perception on the target transiently; on the other hand, suppressed the interference from the upcoming distractors. In the previous studies, the suppression effect has been widely investigated. However, there is a lack of study on the boost effect, due to the fact that in classical RSVP paradigm, the duration of each item is 50ms at least, which is not short enough to provide adequate temporal granularity. However, the boost effect is important for the transient selection of attention. In our research, an asynchronous two RSVPs paradigm and the transcranial magnetic stimulation technology was adopted to reduce the temporal granularity to 7ms. Behavioral studies with transcranial magnetic stimulus (TMS) technology will be used to investigate: first, the extent and the dynamic of the boost effect; second, the role of topological changes in triggering the boost effect; third, based on the results, the boost-bounce model of attention will be tested and modified. A more sophisticated model on the attentional effect will be proposed.

在快速序列视觉呈现（RSVP）任务中，多个视觉刺激在同一位置交替呈现，我们需要在其中快速发现目标。注意的推动-反弹模型认为，在这一过程中，注意首先产生增强效应，快速选择目标，继而抑制后续视觉刺激的干扰。在已有结果中，注意的抑制效应得到了广泛研究，但是对增强效应的研究却较为缺乏。这是因为经典RSVP实验范式的时间粒度一般不小于50ms，不适宜研究快速的增强效应。而增强效应对于注意的快速选择具有重要作用。在本项目中，我们提出采用异步双RSVP实验范式，以及经颅骨磁刺激（TMS）技术将实验的时间粒度缩短到7ms。通过行为学结合TMS技术的实验，本项目主要研究：1，增强效应的作用范围和时间进程；2，拓扑变化在产生注意增强效应中的作用；3，在此基础上，我们将对注意的推动-反弹模型进行优化和修正，建立更完善的注意效应认知模型。

在快速序列呈现的视觉任务中，对于目标的识别不仅对后继刺激产生抑制，即注意瞬脱现象，也会对与目标同时出现的第二任务产生增强，即注意增强效应。在已有的研究中，对抑制性的注意瞬脱关注较多，而对注意增强缺乏足够的认知机制研究。而注意增强机制可以被引入知觉学习和认知训练中，从而对提升我们的注意力有重要的作用。在本项目中，通过行为学结合经颅骨磁刺激（TMS）以及经颅骨直流电刺激（tDCS）的实验方案，我们系统的研究了注意增强效应的认知机制。我们的研究结果发现：1）通过拓扑变化来调控自底向上注意的显著性，能提升单任务目标的注意增强；2）相比于TMS，利用tDCS刺激前颞叶（ATL）更能有效的调控拓扑知觉，从而影响到单任务目标的注意增强；3）对于双任务的快速序列呈现，拓扑变化并不显著影响注意增强效应，即自底向上的注意是注意增强效应的必要而非充分条件，并发现自顶向下的注意也是注意增强效应的必要而非充分条件，两者缺一不可；4）通过异步的双任务快速序列呈现范式，我们发现自底向上的注意增强具有持续效应，持续时间约为150ms；而自顶向下的注意增强具有延迟效应，潜伏期约为100ms。本项目具有两个重要的科学意义：1）对注意增强效应中自顶向下和自底向上的注意进行了区分，并初步确定了两者的时间进程，这对研究注意增强效应的认知机制有着重要的科学意义；2）通过脑干预确定了前颞叶和拓扑知觉的因果关系，这为拓扑知觉的神经机制研究提供了更直接的证据，并为后人提供了研究经验。本项目共支持发表11篇SCI标注论文和2项软件著作权。在本项目支持下参加了4个国际会议和3个国内会议，并促成了1项国际学术合作。