摘要

先前的研究表明,在动态视觉搜索任务过程中,扫描策略存在很大的个体差异。这些个体差异对被试在搜索任务中的表现产生了很大影响。选择隐蔽搜索策略(眼动较少)的被试表现优秀的时候,选择积极搜索策略的被试可能会表现不佳。本研究的目的是调查,被试在不同视觉搜索任务间的搜索策略稳定性,尝试以此解释为什么有些被试会选择不合适的搜索策略。在没有反馈的情况下,对一组被试的搜索策略进行了评估(efficient search, inefficient search, change detection, dynamic search)。虽然搜索策略在一定程度上是由任务需求决定的,但仍然出现了稳定的个体差异。不管搜索任务的需求如何,隐蔽和积极搜索的被试都倾向于采用稳定的策略,即使在策略不合适的任务中也是如此。然而,当被试在搜索和激励中得到关于他们表现的明确反馈时,不同任务的策略出现了变化。因此,被试在默认情况下会倾向于某个特定的搜索策略,但当该策略明显不适应任务时,会修改该策略。


实验一

Method

被试

来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的40名本科生参与了实验一。所有的参与者都表现出正常或矫正正常的视力,并通过了石原色盲测试(Ishihara color blindness test)。实验分为两个阶段,参与者每小时获得8美元的报酬。每次实验大约需要40到60分钟。

实验仪器

被试机采用Dell计算机,具有256Mb内存和奔腾4处理器(主频2.66GHz),19英寸显示器。通过Eyelink II眼动仪进行眼动数据采集,采样率500Hz,空间分辨率0.2°。如果眼球运动的距离超过0.2°,加速度达到9500°/s或速度达到30°/s,则被归类为扫视。被试眼睛距离显示器55cm,使用下颌拖来减少被试的头部运动。

刺激和任务

被试参与了四个不同的搜索任务,其中两个任务在眼睛保持相对静止的状态也可以很好的完成(pop-out search task and the dynamic dot task),另外两个任务则需要频繁的眼跳才能准确地找出搜索目标(serial search task and a change blindness task)。两种类型的任务总数相同,以抑制策略偏好。通过平衡四个任务的执行顺序来最小化顺序效应的影响。

Dynamic Dot Detection

在Dynamic Dot Detection任务中,许多不同颜色的圆点在一个灰色的圆形区域中移动。

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  • 小圆点的移动速度是0.82°/s,圆点依照线性路径移动,每个试次长度为8s;
  • 小圆点的直径为0.48°;
  • 每个小圆点会呗随机分配一个0/45/90/135/180/225/270/315°的弧形路径;
  • 圆点移动过程中不会超出直径25°的灰色圆形范围;
  • 灰色背景的亮度为11.8cd/m2(RGB: 90, 90, 90);
  • 红色小圆点的亮度为9.8cd/m2(RGB: 168, 0, 0);
  • 蓝色小圆点的亮度为5.0cd/m2(RGB: 0, 0, 168);
  • 绿色小圆点的亮度为12.7cd/m2(RGB: 0, 168, 0);
  • 67%的试次会有新的小圆点在灰色范围内随机出现;
  • 新出现的小圆点颜色是红绿蓝三种颜色随机的,会在试次开始的第1/3/5s出现;

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在每个试次开始之前,屏幕中心会出现一个注视点。被试盯住注视点的同时按键才会触发试次开始。每个试次中有23个移动的圆点,被试作出反应或8s后结束当前试次。实验的任务是要求被试找到新出现的小圆点,并在追随小圆点的同时尽快按下按键。每个被试需要完成1个Block共计144个试次。

Change Blindness Task

在Change Blindness Task中,会先在刺激屏幕上显示一个驾驶场景,240ms后呈现灰屏,80ms后呈现第二个场景,240ms后再呈现80ms的灰屏。第二个场景和第一个场景相比会有一处变化,可能是颜色改变、位置改变或者物体的增删。

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前面的实验序列会重复20s,或者被试按键完成任务。被试的任务是尽可能快而准确地找到两个场景中发生变化的地方,并在找到后立刻按键。在每个试次结束后以口头的方式报告结果,共计38个试次。

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  • 屏幕上会呈现若干个数值的线条和一个倾斜的线条;
  • 每条线的长为0.86°;
  • 目标线条向左或向右倾斜45°;
  • 屏幕背景的颜色为灰色,亮度63.3cd/m2(RGB: 200, 200, 200);
  • 线条的颜色为黑色,亮度0.2cd/m2(RGB: 0, 0, 0);
  • 所有的线条随机呈现在一个不可见的6×8方格中(上图中蓝色虚线不可见);
  • 刺激在呈现的时候会在X或者Y的方向上随机增加1°的位置偏移;
  • 每个刺激线条中心的最小距离约为3°;

被试被要求尽快的找出线条是向左偏转还是向右偏转,并尽快地按下两个反应键中的一个。被试需要完成共计168个试次,其中4目标、8目标和12目标的试次各56个。

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  • 屏幕上会呈现若干个L和T;
  • 每字母的宽高均为0.86°;
  • T字母旋转90/270°,L字母旋转0/90/180/270°;
  • L字母的水平线会水平偏移0.2°,让L和T看起来更相似;
  • 屏幕背景的颜色为灰色,亮度63.3cd/m2(RGB: 200, 200, 200);
  • 目标的颜色为黑色,亮度0.2cd/m2(RGB: 0, 0, 0);
  • 所有的目标随机分布在一个不可见的6×8方格中(上图中蓝色虚线不可见);
  • 刺激在呈现的时候会在X或者Y的方向上随机增加1°的位置偏移;
  • 每个目标中心的最小距离约为3°;

被试被要求尽快的找出“T”的竖线指向左侧还是右侧,并尽快地按下两个反应键中的一个。被试需要完成共计168个试次,其中4目标、8目标和12目标的试次各56个。

实验程序

四次任务分两次进行。第一次进行两次静态搜索人物(Efficient Visual Search和Inefficient Visual Search)和两个动态搜索任务(Dynamic Dot Detection和Change Blindness Task)中的任意一个。第二次先进行剩下的一个动态搜索任务,再进行一个无关任务。第一次采集中的两个静态任务在第一次采集中先进行,在执行顺序中进行平衡。

被试被告知实验的速度和准确性都非常重要,要尽快且准确地完成任务。四个任务中都不会给被试呈现反馈,防止被试更改策略,并以此判断被试是否会沿用相同的策略。

结果

准确率和反应时

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在两个静态任务中,准确率都接近于1。方差分析得出,目标数量、任务类型和两者符合效用对正确率的影响均不显著。当时当目标物数量变高时,会存在正确率降低的趋势。对于反应时的分析表明任务类型和目标物数量对于反应时均存在主要作用。同时任务类型和目标物数量也存在一定影响。这种影响是由两个任务的搜索效率差异决定的。Inefficient visual search任务的斜率是143,而Efficient visual search任务的斜率是1。

搜索策略

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首先我们比较了两个检测任务的眼跳频率和被试表现之间的差异。结果显示,降低眼跳频率在Dynamic Dot Detection中是非常有益的,但是对于Change blindness任务则没有显著的帮助。

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在两个静态搜索任务中,眼跳频率对于改善表现并没有明显帮助。

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在Inefficient visual search任务中,目标物数量和眼跳频率对被试的反应时均没有显著影响,采用隐蔽搜索的被试往往表现的更好。在Efficient visual search任务中则没有发现这种关系。

扫描策略的稳定性

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当前最重要的问题是讨论扫描策略的稳定性。如图所示的散点图中,比较了每个人物和其他另外三个任务的眼跳频率。根据线性回归的结果,所有回归曲线的倒数都是正的,表明被试在不同的任务之间维持了相同的搜索策略。在dynamic dot detection任务中保持较高眼跳频率的被试在Inefficient visual search任务中仍然保持这种高频率的眼跳。这一点是非常重要的,因为高眼跳频率对于这两个任务的影响是相反的,但是被试仍然保持了高眼跳频率的搜索策略。


实验二

实验方法

被试

来自伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的40名本科生参与了实验一。所有的参与者都表现出正常或矫正正常的视力,并通过了石原色盲测试(Ishihara color blindness test)。参与者每小时获得8美元的报酬。表现优异的被试将获得额外20美元的报酬。

Dynamic Dot Detection

实验二的Dynamic Dot Detection任务前半部分和实验一部分基本相同,在执行完和实验一相同的部分后,会增加反馈内容。

  • 如果被试在没有目标出现时做出了反馈,则屏幕上会出现:“错误:没有目标出现”;
  • 如果被试在目标出现时没有回应,则屏幕上会出现:“错误,您错过了”;
  • 如果被试在没有目标出现时没有反馈,则屏幕上会出现:“正确:没有目标出现”;
  • 如果被试在目标出现时回应,则屏幕上会出现:“正确,目标出现”。

被试被告知实验中正确率是最重要的,正确率最高的被试将获得20美元的额外报酬。

Inefficient Search Task

Inefficient Search任务的实验设计和实验一基本相同,但是有搜索目标数量为12的条件。被试在每个试次结束将获得关于反应时的反馈:

  • 如果被试在2100ms内按键反馈,则屏幕会反馈:“你真快!”;
  • 如果被试在2100ms外按键反馈,则屏幕会反馈:“速度有些慢!”。

2100ms是根据实验一中Inefficient Search任务的平均反应时的出的。

被试会被告知实验中迅速反应是最重要的,反应最快的被试将获得20美元的额外报酬。

结果

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与实验一不同,眼动策略在两项任务之间不再具有显著相关性。

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