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1、2010-11-13,实验心理学,注 意,注意的定义,William James“It is the taking possession by the mind,in clear and vivid form,of one out of what seem several simultaneously possible objects or trains of thought.Focalization,concentration of consciousness are of its essence.It implies withdrawal from some things in order
2、 to deal effectively with others.”(1890,pp.403-404)一般定义the concentration of mental effort on sensory or mental events,注意研究的几大课题,认知神经科学,Attention,实验心理学的关注点,以上研究，分别对注意进行了怎样的操作定义？不同的操作定义，如何规范了不同的实验范式？如果要设计一个注意研究的实验，我可以怎么做？,加工能力与选择性注意,通道能力,可能的瓶颈?,选择性注意,信息加工存在瓶颈,注意研究：双耳分听任务,双耳分听任务的逻辑用立体声耳机，使被试的左右耳同时听到不同的
3、信息被试要注意其中一只耳朵听到的信息，而忽略另一只耳朵的内容追随程序被试要复述特定耳（追随耳）中听到的信息(Cherry,1953),操作定义？,被试被要求“注意”某些信息而忽略其他的，体现了注意的选择性因此，“注意”就是人们按要求在众多信息中进行选择，这种选择导致了被选择项目的更好、更多的加工吗?,选择性注意的模型,Broadbent 和过滤器模型任何时间人们能够注意到的信息都是有限的信息加工受到通道能力限制过滤器位于语义分析之前，信息是否能通过过滤器，取决于刺激信息的物理特性，例如声音的来源、音高、特殊的音调等注意过滤器的工作方式是“全或无”的Single-channel theory(W
4、elford,1959),过滤器理论的信息加工流程图示,过滤器模型的实验支持,Broadbent(1954):在左右耳中同时呈现3个数字，然后要求被试成对回忆或按通道回忆结果（回忆正确率）65%(按通道);20%(成对回忆)通道的不断转换降低了信息加工的质量,Cherry(1953):被试只能注意到非追随耳中信息的物理属性，例如男女嗓音变化，但语义属性例如从英语换成德语，则不被加工Moray(1959):被试无法再认非追随耳中反复出现的信息，即使该信息已经被重复高达35遍之多,反对单通道选择的发现,Moray(1959):鸡尾酒会效应Gray&Wedderburn(1960):被试有能力在不同
5、通道间快速转换被试按照意义，而非通道来组织信息,Treisman(1960):,Treisman的衰减器模型,未受注意的信息并不是被过滤器彻底阻挡在语义加工之外，而是经历了不完全的阻断（衰减）一些有意义的单元具有很低的阈限，只需要很少努力就能被识别,注意衰减器模型,后期选择/反应选择模型（Deutsch&Deutsch）,所有信息都可以进入高级分析水平的加工，选择性注意不是出现在知觉和加工阶段，而是出现在对刺激的反应阶段注意瓶颈位于信息加工的后期（例如在刺激信息的意义理解之后）人们只是选择最重要的信息来加以反应，因此就有了选择性注意,注意的后期选择模型,后期选择的实验证据,Lewis(1970
6、)双耳分听+追随程序自变量：非追随耳中的单词是否与追随耳单词有语义联系结果：非追随耳中的同义词使被试反应延迟Mackay(1973)追随语义模糊句子同时，非追随耳中呈现消除模糊性的单词They threw stones at the bank-money/river被试倾向于记忆与非追随耳一致的句意,多态模型(Johnston&Heinz，1978),注意的选择不一定仅限于固定的前期阶段或后期阶段选择可以发生在：1st，感觉阶段过滤器、衰减器2nd，语义加工阶段3rd，意识阶段反应选择,过滤-选择研究范式的变化,双耳分听任务双侧干扰和目标的符合性整体-局部符合性负启动先前分心刺激出现的位置，会
7、在下一次试验中被抑制体现为在该位置上出现的目标刺激，需要更长时间才会被识别,Kahneman：注意作为有限的资源,定义和操作定义？注意是对刺激进行分类和识别的过程注意的限制，实际上是心理资源的限制注意就是任务成功地进行？人们可以部分地调配自己的注意资源的分配从资源限制角度解释了注意分配的条件,Kahnemans Resource-Limited Theory(Resource Allocation),研究范式：注意分配,如何研究？双任务范式人们在两项任务间不断切换自己的注意或者其中一种任务可能是自动加工？再或个体通过练习学会了同时组合两件任务？,Divided attention outsid
8、e the laboratory:cell phone usage while driving,注意和自动加工,有些任务需要很少的资源就可以执行自动加工不需要意识努力，也不会受其他认知活动的影响What affects the capacity any task requires?Task difficultyFamiliarity with the taskPractice,研究自动加工注意的范式之：Stroop任务,尽快说出右侧单词的颜色（不是单词本身）读词是一种自动加工，它对认知资源要求很低，不需要可以努力，也难以被刻意抑制,注意的自动加工与控制加工：搜索范式,Schneider&Shi
9、ffrin(1977)视觉搜索任务框架时间、框架容量、记忆集容量、一致条件和变化条件,J,no,J,yes,Search is easier when distractors and targets are different in type,框架容量:每张幻灯片上的刺激数数量(1-4)框架时间:每张幻灯片呈现的时间(20ms-800ms)记忆集容量:目标数量(1-4),结果：一致条件下自动加工，变化条件下控制加工,特征整合理论中的注意：胶水,客体是许多特征整合而成的对客体的识别分成两阶段：特征漂移阶段（前注意阶段）平行加工、自动加工特征整合阶段（注意阶段）注意起到胶水的作用，将游离的特征组合
10、起来,实验验证：搜索范式,Treisman&Gelade,1980，搜索任务,to find a blue letter or an S,to find a green T,实验结果 特征搜索条件下，干扰项目的数量不影响特征搜索反应时客体搜索条件下，反应时随着干扰项目的数量增加而增长,注意的线索：提示范式实验,基本实验模式和变量线索提示（有 or 无，有效 or 无效）线索与目标之间的间隔时间对目标进行反应（准确率，反应时）,注意的神经心理学研究,当人们注意一个刺激或一件事的时候，大脑的哪个区域会激活？后顶叶&额叶,单侧忽视顶叶损伤病人经常忽视对侧视野内出现的信息,感觉和知觉实验,内容提纲,感
11、觉实验心理物理法的应用视感觉听感觉知觉实验空间知觉时间知觉无觉察知觉,视感觉实验,可见光,波长范围在380nm到780nm之间的电磁波短波长端对应紫色，长波长断对应红色光的三个物理维度和对应的心理特征：波长色调纯度饱和度振幅明度,单色光的单位,光强度光度量中的基本量，单位为坎德拉cd。光通量光源在单位时间内的辐射量，单位lm 光照度单位面积上的光通量，单位Lux光亮度从某个表面反射的光通量，也就是亮度,人类视觉器官,视觉系统,眼的调节,晶状体调节静息时6m无穷远清晰成像近于6m时晶状体变凸瞳孔调节1.5mm8.0mm,视网膜通路,盲点：视网膜上没有感受细胞的区域,视觉的上行通路,人的颜色分辨能
12、力：3nm5nm视杆细胞的兴奋：可能低至于数个甚至仅仅一个光量子,视觉实验的变量,自变量光刺激（三个物理维度）、背景选择、被试特点控制变量避免变量混淆累积效应因变量判断反应刺激辨别任务成功率,亮度和明度,亮度与物体表面到观察者的距离无关背景对比、照度和视敏度视角越大，要求照度越低对比越大，要求照度越低相关的心理量明度明度不仅由亮度决定，还受其他因素影响（视觉适应、曝光时间等）,视觉适应,暗适应时间较长，视觉感受性逐渐升高实验：白光和红光视觉阈限的测定解释：两种视觉细胞的不同适应过程明适应时间较短，视觉感受性下降普肯野现象明暗视觉的最敏感波长不同，暗视觉条件下向紫端偏移,视敏度,分辨物体细节的能
13、力，用最小可分辨视角的倒数表示视角的计算：A/D（弧度）A：物体大小D：物体距离某些影响视敏度的因素：目标亮度以及和背景间的对比度网膜投影部位（视锥密集则视敏度高）视觉适应,视野,中央凹视觉/边缘视觉右图，当注视中心位置，被试可以分辨所有字母。注视点转移后则不能,实验：测定闪光融合频率,闪烁的光刺激达到一定的频率，人眼就无法分辨闪烁如何测量（p369参考实验）实验结果：强度高的光刺激，闪光融合频率高面积大的光刺激，闪光融合频率高,颜色,一种颜色由三个特征唯一决定亮度：黑白色调：反射光中的优势波长饱和度：优势波长所占比例颜色混合加色法色光混合减色法颜料配色,加色混合,对于同样的颜色（例如白色），
14、可以使用不同的色光组合来得到它补色律：每种颜色都能找到补色，加色混合后产生白色居间律：两种非补色的颜色混合产生一种中间色代替律：感觉上相同的颜色混合，可以在任意相互替换,加色法和减色法,加色法意味着发出的色光成分变多减色法意味着发出的色光成分变少加色混合后明度提高减色混合后明度降低加色法各种颜色混合得到白色减色法各种颜色混合得到黑色,颜色对比和颜色适应,色调对比：颜色背景上的物体带上了背景色的补色同时性对比继时性对比明度对比：暗背景上的物体感觉更明亮不同颜色放在一起，倾向于在色调或明度上变得区分程度更大颜色适应：先看到色光对后看到色光的影响,例子（1）,不同背景下的灰色方格显得明度不同,例子（
15、2）,注视图片一段时间，将视线转移到一个白色背景上，颜色适应效应会起作用,例子（3）,几种红色？几种绿色？,颜色对比导致视错觉，将不同环境下的同一种颜色看成两种,色觉缺陷与色盲丧失颜色感觉全色盲和局部色盲,颜色视觉理论,三原色理论（扬赫氏理论）三种颜色感受器：红、绿、蓝缺陷：无法解释颜色负后象和色盲的成对缺失颜色识别拮抗理论（赫林）所有颜色都产生于三个子系统每个系统都包含两个对立成分：红与绿，黄与蓝，白与黑缺陷：难以解释RGB三原色就能形成所有颜色,颜色标定系统（1）,孟塞尔颜色标定系统以明度（V）为中心纵轴，任意水平面上不同方向代表不同色调（H），距离中心纵轴越远饱和度越高（C）。彩色标定格
16、式：HV/C非彩色标定格式：NV/H 或 NV/(HC),颜色标定系统（2）,CIE色度系统用三原色（R/G/B）的比例来确定每一种颜色三原色比例总和：r+g+b=1CIE1931色度图的形态、意义和实例计算X，Y轴的意义任意坐标点代表的色调、饱和度任意坐标所表示颜色的补色两种颜色混合产生颜色的可能,国际照明委员会（CIE）规定红、绿、蓝三原色的波长分别为700nm、546.1nm、435.8nm当三原色光的相对亮度比例为1.0000：4.5907：0.0601时就能匹配出等能白光，所以CIE选取这一比例作为红、绿、蓝三原色的单位量，即（R）：（G）：（B）=1：1：1。尽管这时三原色的亮度值
17、并不等，但CIE却把每一原色的亮度值作为一个单位看待，所以色光加色法中红、绿、蓝三原色光等比例混合结果为白光，即（R）+（G）+（B）=（W）,视觉实验小结,可见光的物理维度，及其对应的心理感受维度视角和视敏度的计算影响视敏度的因素（对比、表面照度）暗适应与明适应过程，普肯野现象加色法和减色法颜色混合，颜色混合三定律明度对比和颜色对比,思考题举例,现有红、蓝、绿、黄、紫五种颜色，试用对偶比较法判断人们对这些颜色的喜好顺序列举闪光融合频率实验中，可以做为自变量或控制变量的五个以上变量？红光照射环境下的暗适应曲线有何特征？为什么？,听感觉实验,描述波的三个物理维度,波的振幅波的频率/波长波的混合情
18、况,声波,是弹性媒质中物体振动所引起的纵波在人耳可听范围内的听觉适宜刺激频率范围：16Hz20000Hz次声波和超声波声波在0度空气中的速度：331.5m/s声压的分贝表示：0dB=10-5N/m2 A=10*lg(Pa/P0),声和光的心理特征比较,纯音和复合音,每一种声音都有其特殊的波形，有简单和复杂两种形式简单的形式就是纯音纯音只用振幅和频率来描述不同频率和振幅的纯音相混合可以获得一切声音，由这些纯音混合而成的声音称为复合音,乐音和噪音,复合音振动波形具有规则及一定周期，产生的声音令人觉得悦耳的，叫做乐音 反之，振动的波形不规则，没有周期性特征的，称为噪音 白噪音所有频率上能量相等的噪音
19、粉红噪音褐色噪音,基音和泛音,乐音中总有一个振幅最大、频率最低的纯音，这叫做基音乐音中其他纯音叫做泛音，振幅都比基音的振幅小，而频率都比基音高泛音的多少和强度决定了音色,纯音的相互作用,共鸣干涉拍音V=Vh-Vl 差音与和音差音：频率为两纯音频率整数倍的差和音：频率为两纯音频率整数倍的和,听觉实验的变量举例,自变量声刺激（振幅、频率、是否纯音、呈现方位、呈现时间等）因变量被试判断（估计音高或响度值、报告有无感受、确定刺激方位等）控制变量实验室环境、背景噪音、被试听力、单双耳等,响度量表：Sone,利用分段法，调整纯音的响度L=k I0.3This provides the basis for
20、the loudness scale,measured in Sones.1-kHz 40 dB 1 Sone1-kHz 50 dB 2 Sones1-kHz 60 dB 4 Sones1-kHz 70 dB 8 Sones,响度量表,响度对应的物理属性为振幅，但不完全由振幅决定同样声压级，不同频率的声音，感受到的响度不同；人耳对中等频率（3000Hz左右）声音最敏感Phon量表1000Hz纯音的dB数Sone量表1000Hz，40dB纯音的响度定义为1Sone响度判断随时间的变化,等响度曲线,以纯音频率为横坐标，以声压级为纵坐标，描出同一响度不同频率的曲线形态上低响度的曲线中间低两头高，但是
21、高响度的曲线较为平坦等响级(phon)1000Hz纯音的强度级。有同一响度级的声音，主观感受响度相等,响度级和等响度曲线：Phon,1-kHz,40 dB 的响度级被定义为 40 phons.任何其他在响度感觉上与之相同的声音，都处于同样的40 Phons响度级Sones versus Phons(?)利用响度匹配实验，可以得到等响度曲线,Equal Loudness Contours,Loudness weighting scales,Filters are used in loudness meters to compensate for the changes in loudness a
22、s a function of frequency:dB(A)=A weighting:40 phon curve(approx.)dB(B)=B weighting:70 phon curve(approx.)dB(C)=C weighting:essentially flat-high sound pressure levels with LF presence.,响度与刺激时间,Energy integration time 200msThe longer the tone,the louder,up to 150ms,音高：绝对阈限,20Hz 20kHz(in young,intact
23、 hearing systems,16kHz in adults)HF threshold permanent decrease due to:Ototoxic substances:aspirin,quinineExposition to high levels of sound pressure(85dBSPL)for long periods of time,音高：差别阈限,The JND for pitch is around 0.5%of the base frequency for HF tonesIt is better than 0.3%for LF tonesBut For
24、freq 5 kHz it is 1%,Intensity effects on pitch,High pitch tones tend to be perceived higher with high pressure,lower with low pressureLow pitch tones tend to be perceived lower with high pressure,higher with low pressure,音高的主观感觉：Mel量表,How far in frequency do we have to be in order to feel a tone as
25、doubled in pitch?m=1127 ln(1+f/700)f=700 exp(m/1127)-1Mel-scaling is used in signal processing to build filters that approximate our pitch perception(MFCC)!,音高量表,音高对应的物理属性是频率，但又不完全由频率决定同样的频率，不同强度的声音，感受到的音高不同Mel量表40dB，1000Hz纯音的音高定义为1000Mel等高线（p375）音高的判别时阈,音高判别的时阈,听觉定位实验,实验仪器：声笼被试仅凭听觉辨别声刺激的方位双耳时间差双耳相位
26、差双耳强度差定位精度与刺激方位有关，与刺激频率有关,人类听力图,由听阈、痛阈确定了人耳在各个频率上的感受范围听力图的曲线簇和等响度曲线的形态类似听觉阈限曲线可以用平均差误法求得在1000Hz处的阈限值约为0dB,听觉组织,听觉掩蔽,纯音对纯音强度大掩蔽效果好低频音的掩蔽效果好对接近掩蔽音频率的掩蔽效果好噪音对纯音掩蔽效果较为对称，高强度时对高频掩蔽效果稍大噪音、纯音对语言300Hz500Hz的掩蔽音干扰最大,Basic elements in masking,410Hz纯音掩蔽效果图,听觉疲劳和适应,暂时阈移和恢复时间有关和引起疲劳的声刺激有关（强度、频率）和疲劳声作用时间有关听觉适应持续声刺激引起感受性下降响度平衡法,从感觉（视觉）到知觉,视觉实验关注简单的心理属性，如：明度、颜色、视敏度、视野、闪光融合等视知觉关注复杂、综合的心理属性，和主观经验解释的关系更大大小知觉空间知觉运动知觉视错觉,
