2014.11.14 認知科學(七) Attention

what's attention?

•  注意力：擷取有意義的資訊並且忽略(抑制)不相關資訊的歷程。
• William James(1890)：最早定義注意力的人
• 感覺注意力(sensorial attention) & /智能注意力(intellectual attention)
• 感覺注意力：聚集於客觀的感覺刺激中
• 智能注意力：思考腦中的概念或者再現(represented)的事物
• 立即注意力(immediate attention) & 延宕注意力
• 被動注意力(attention) & 主動注意力(active attention)
• 注意力的比喻：
• 探照燈(Posner, 1980)
• 伸縮鏡頭(Eriksen & Yeh, 1985)
• 分散注意力(Kramer & Hahn, 1995)
• 注意力的分類：
• 選擇性注意力(selective attention)：選擇有意義的資訊，並且排除不必要的資訊
• 分散注意力(divided attention)：將注意力分散在不同的物件上
• 轉移注意力(switching attention)：切換注意力於二者(或者以上)之間的轉換
• 注意力的連結：
• 注意力與意識(consciousness)：即便沒有注意到，同樣會進入大腦。 其途徑與影響行為機制為何？
• 注意力與主觀感受(attend to more than we lealise)

Attention and consciousness

• 注意力是個閘門，管控要注意並且接受那些資訊
• 注意力非常有限
• 目前證據傾向認為，沒注意到的資訊會造成行為上的影響
• 注意力的結構
• Top down
• Bottom up
• 注意力的二三事
• 沒有注意到的事情是否影響行為？ (knowing without seeing？  Yes)
• 僅呈現10ms的文字，也可能引導後續的反應速度

Attention and memory

• 注意力與學習的關係？
• 即便看過很多次，沒有注意力仍難以產生記憶
• 需要注意力才能將東西記下
• 鄭昭明(2010, 3rd ed)
• 注意力：從事某種作業時，心智活動的分配
• 只有被注意到訊息，才能進一步受到中央系統的處理
• 注意力結構
• 刺激訊息、感覺訊息的登陸、注意與便是、事件記憶(短期)、事件記憶(長期)、知識系統(表徵整合) & 認知策略系統(學習與記憶、思考與解題)、監控系統(監控、控制)
• 注意力的內在運作

研究上的注意力分類

• 類型
• top down(內在目標)
• bottom uip(外在刺激)
• 發生時間
• 早期
• 晚期
• 分配狀況
• 空間
• 特徵(顏色、位置、方向、材質等)
• 物件
• 發生階段
• 知覺層次
• 短期記憶層次
• 工作記憶層次
• 長期記憶層次
• 決策層次
• 功能
• 篩選有意義的資訊(排除不必要的資訊)
• 特徵整合

注意力的類型

• 內在作業(goal-directed attention, top-down or endogenous)
• Posner's cueing task
• 將提示分為valid trial,  invalid trial & neutral trial，並且讓受試者判斷某個刺激有沒有出現。
• valid cue：方向與刺激出現的位置相同
• invalid cue：方向與刺激出現的位置相反
• neutral cue：同時指向二邊，與沒有只是相似
• 類似準備或者預期的意義，即便簡單的任務都可看到反應時間的差異
• 尚且有其他改版，如central cure and peripheral cue等等
• 但是會出現inhibition of return (IOR)，並且僅在peripheral cue發生
• 即在300ms之前提供cue可減少反應速度；但是超過300ms之後，反而沒有cue的狀況反應較快
• Theeuwes
• 使用干擾刺激操弄的方式，藉由操弄干擾明顯的程度，影響受試者的反應
• 外在作業(stimulus-driven attention, bottom-up)
• 在刺激中特別顯眼的物件中亦受到注意(與眾不同)
• 單一目標物的狀況下仍可能是top-dowm，因篩選偵測
• 純粹的stimulus-driven難以產生及操弄

注意力的發生時間

• 早期探討注意力的時候常用雙耳分廳的實驗
• 受試者可以察覺較明顯的特質改變，例如聲音出現與否、性別轉變、聲音消失
• 雙耳分聽的實驗，說明人類可以把注意力集中在其中一邊，而忽略另外一邊。然而，這若訊息被忽略則如何可以篩選與自己相關的訊息？
• 早期注意
• Broadbent's filter model：注意力出現在辨認之前便投入，全有全無的概念
• Revisions in filter model：與自身無關的訊息仍毀處理，處理強度有別而已
• Treisman's 減弱理論(attenuatro model)：在進入知覺辨認之前就有減弱處理，類似相對程度強弱差異的處理
• 晚期注意：所有資訊都辨認，之後再決定其是否重要
• 晚期注意選擇看起來不經濟，但是仍有證據支持
• Deutsch's model
• 辨認完成進入記憶之後才做選擇`並且經由其他語言或者經驗進行比對
• 同樣支持注意力較晚發生，均在進入記憶之ㄒ後才發生
• 證據
• Stroop test：字體的顏色與字義不同，受試者須念出自己的顏色。然而，執行過程中受試者會被字義干擾，表示已經需處理語意階段的東西，故不太可能是早期選擇。

自動處理 Or 控制處理

• 自動處理：不需要特別費力，一切自然發生。例如Stroop test，字義的處理可能近似自動處理。
• 控制處理：費力並且需要專注、努力投入的歷程，例如學第二外語、學習新的規範等(尚未習以為常)；如Stroop中的念出字體顏色為控制。
• 大部分討論的注意力，均為control process

Erikson Flanker Task

• 受試者注意力放在中間的刺激上，針對不同刺激需做出不同反應
• 依干擾物分成三種類型
• compatible：干擾物與刺激物相同
• neutral：干擾物和刺激無關，不影響作答
• incompatible：干擾物與刺激相反(即另外一種刺激物)
• 結果來而言，旁邊干擾物會影響中間目標選擇的判斷
• 這也是一個不用visual searching就可完成的研究設計

Summary

• Early & late selection
• 無論如何都有瓶頸，唯注意力發生在辨認之前，或者辨認之後的差別
• 個別都有證據支持

Nilli Lavie

• Perceptual load theory：如受試者有足夠的注意力資源，則容易分心而受到干擾物影響；反之，如果受試者注意力資源不足，則不會注意到干擾物。
• high perceptual load：early selection
• low perceptual load：late selection
• Lavie研究的延伸：只要隨機呈現，這個現象就消失了；必須要在非常特定的狀況下必然可以出現的強烈效果
• 如在全隨機的狀況下，看不到low/load的差異
• 如果使用嚴謹的分組進行，則可以看到low load的差異
• 意義：並非絕對的early or late selection，而是依照情況決定之

Feature integration theory and visual search paradigm

• 特徵整合理論；幫助我們將不同特徵整合到同一個物體，進而了解
• 注意前部分(preattentive analysis)：進行特色分析，屬於平行處理所有特徵(角度、顏色、方向、材質等)
• 聚焦部分(focused attention)：在此階段將各特質結合在一起，換言之，將不同空間的特徵整合到一個物體(object files)
• 支持early selection，因在知覺辨認之前就完成這個程序
• 若失敗則可能產生錯誤的幻覺
• 視覺搜尋：在視野中搜尋特定的物件
• 平行搜尋(parallel search)：對特質的處理屬於平行處理，不會因為相關物件出現的數量而影響反應速度
• 階層搜尋(serial search)：對於物體的處理屬於階層處理，會因為相關物件出現的數量而影響反應速度
• 若目標物沒有出現，則可能無限增加反應時間

Summary

• 視覺短期記憶(VSTM)：將特徵與物件整合在一起，呈現出完整的物體，大約可保留四個左右的物件(object)
• 非常仰賴注意力的作用，因需要將物件整合
• 若注意力不集中，則無法正確將特質整合
• 隨著搜尋量增加而增加反應時間的現象
• 控制歷程屬於階層處理；自動化歷程屬於平行處理(不受刺激物數量增加而影響)

NOTE

• 注意力資源(attention resource)的概念
• 是一種心智上的努力(mental effort)
• 但是難以檢驗、無法驗證
• \Mental effort
• single resource：大水庫理論，單一資源而可任意分配
• multiple resource：特定項目使用，不同任務有專屬的資源上限

Mental effort model

• 漂亮而難以檢驗
• 有一個中央處理功能，可以分配注意力資源到不同的任務(排序)

Divided attention

• Dual task的研究
• 如果二個任務靠近，則次要任務需要較長的時間才能完成
• 如果二個任務時間分離，則次要任務可較快完成
• 換言之，只要中間處理的時間不重疊，就不會拖延次要任務完成的時間

Change detection & change blindness

• 所需能力
• 注意力資源投注
• 短期記憶
• 記憶比較
• top down
• feedback

注意力的調節

• 對於外在訊息的調節
• 注意力可以調節視覺處理
• 預期刺激處的出現，可以提升警醒程度及注意的活躍程度(baseline)
• 對於內在訊息的調節
• 注意力可以調節內在表徵

Memory guided attention

Summary

• 複雜的架構，非單純建構
• 注意力可以是
• top-down
• bottom-up
• 可以分為內外
• internal
• external

Executive attention

• Supervisory attentional system (SAS)包含

NOTE

• 短期記憶並不單純的被動儲存，而是經過working memory進行處理之後而有結果
• Baddeley's model
• Central executive：相當於attention的效果，處理語言及非語言的角色
• single pool 則由central executive處理

NOTE2

• 注意力的神經作用機制與眼動相似，因此大多數的相關研究都會控制眼動