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注意負荷對多感官整合的影響:揭示健康認知系統中空間處理對稱性的新證據
《Scientific Reports》:Attentional load impacts multisensory integration, without leading to spatial processing asymmetries
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月10日 來源:Scientific Reports 3.8
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本研究針對注意負荷是否會導致健康人群空間處理不對稱性這一爭議問題,通過兩項在線實驗(n=101和n=98)探究了多任務環境下視聽整合的神經機制。研究人員采用誘發"閃音錯覺"(SIFI)的范式,分別通過離線(工作記憶)和在線(視覺辨別)兩種方式操縱注意負荷,發現高負荷顯著增強SIFI效應(p<0.001),但未引發預期的右側空間偏向(p>0.05)。該成果發表于《Scientific Reports》,首次在視聽整合層面證實健康認知系統具有抗不對稱特性,為臨床神經缺陷評估提供了重要基線參照。
在日常生活中,我們的大腦需要同時處理海量感官信息,這種多任務處理能力高度依賴注意資源的分配。然而當認知負荷增加時,神經系統會如何協調空間信息的處理?特別是在腦損傷患者中常見的空間注意偏側化現象,是否也潛藏在健康人群的認知機制中?這個問題的答案不僅關乎基礎認知理論,更對臨床診斷具有重要價值。
帕多瓦大學的研究團隊通過兩項創新的在線實驗,在《Scientific Reports》發表了突破性發現。研究采用經典的"閃音錯覺"(Sound-Induced Flash Illusion, SIFI)范式——當視覺閃光與聽覺提示數量不一致時,人們會產生閃光數量判斷錯誤的現象。實驗1通過工作記憶任務實現離線負荷操縱,實驗2則采用視覺辨別任務進行在線負荷調控,兩種方式均成功誘發高負荷狀態(工作記憶準確率降低0.186,p<0.001;視覺辨別準確率降低0.154,p<0.001)。
關鍵技術包括:1)基于jsPsych的在線實驗平臺,通過心理物理插件確保毫秒級時間精度;2)采用信號檢測理論計算d'值量化錯覺強度;3)混合效應模型(LMM/GLMM)分析大樣本數據;4)愛丁堡利手問卷篩選右利手參與者。研究納入18-40歲健康成人,通過嚴格的數據清洗(排除反應時異常、設備刷新率偏差等)確保質量。
主要研究結果:
視聽整合準確性
在兩種實驗條件下,不一致刺激(1F2S和2F1S)均顯著誘發SIFI效應(△μ=-0.438和-0.405,p<0.001),驗證了基礎錯覺現象。值得注意的是,融合錯覺(fusion)與裂變錯覺(fission)強度相當(p=0.738),打破了既往研究中裂變錯覺占優的慣例。
負荷效應
高負荷狀態使錯覺率顯著提升(實驗1:d'降低0.123,p<0.001;實驗2:d'降低0.231,p<0.001),這一發現挑戰了SIFI早期前注意加工的理論,支持高階認知資源參與整合過程的觀點。
空間對稱性
關鍵發現是錯覺增強效應在左右視野完全對稱(交互作用p=0.607和p=0.167)。即使采用外周呈現(8°偏心距)和復雜雙任務設計,健康被試仍未表現出類似腦損傷患者的右側空間偏向。
討論與意義:
該研究首次在視聽整合層面證實,健康認知系統具有強大的空間處理對稱性,這種穩定性不受負荷類型(工作記憶/知覺辨別)和操縱時序(離線/在線)影響。這一發現為臨床評估提供了重要參照——腦損傷患者的偏側化缺陷更可能是神經系統損傷的特異性表現,而非正常認知機制的加劇。從理論角度看,研究支持"資源枯竭"假說:當視覺資源因高負荷受限時,個體更依賴聽覺輸入(△d'顯著降低),但這種跨模態補償在空間維度上保持對稱。未來研究可進一步探索其他感覺通道的整合模式,以及個體差異(如年齡)對效應的影響。
方法論上,研究團隊開發的在線實驗框架(整合JATOS和jsPsych-psychophysics插件)實現了實驗室級的時間精度(幀同步誤差<1.5ms),為大規模認知研究提供了新范式。這種創新方法結合嚴格的數據清洗標準(排除3-9%異常數據),有效解決了網絡實驗在時間精度和參與度控制方面的傳統難題。
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