听觉注意力的测量、机制和影响

Attention enables goal-oriented behavior by prioritizing neural resources among competing sensory and cognitive processes. Attention research in the auditory domain lags far behind its visual counterpart. One important impeding factor is lack of tools that can differentiate and quantify auditory attention effects. The first objective of the proposed project is to develop such tools by taking into consideration influential attention theories from visual imaging literature and the unique characters of audition. As the basis of this objective, we have in previous studies developed and published a two-tone test that measures the orienting and executive control effects of auditory attention. This novel test can be used with children as well as adults and can reveal the level of attention control engaged in different auditory perception tasks. The current proposal extends this test to include other attention effects (alerting, maintenance, and switching) and different sound dimensions. Utilizing the new tests, we next aim to systematically examine mechanisms and impacts of different attention effects, including their interaction with perceptual and cognitive loads, their electrophysiological correlates, and their modulation of auditory perception in various environments and populations. The proposed project will bring research on auditory attention to a new level by providing and utilizing tools to clarify, differentiate, and quantify different effects of auditory attention. The outcomes of the proposed project are also applicable beyond academic research, such as in clinical screening or rehabilitative situations.

注意力通过优化神经处理资源而保证目的性的行为。听觉领域的注意力研究远远落后于视觉领域。其中一个重要的阻碍因素是缺乏区分和量化注意力不同亚功能的工具。本项目的第一个目标是结合建立在视觉成像研究基础上的注意力理论和听觉的特点研发这样的工具。作为这种研发的基础，我们已经开发和发表了一个测量注意力指向和执行控制的简便测试。这个测试使用单音，通用于儿童和成人，并且能够揭示不同听觉感知任务中所使用的注意力控制水平。本项目将把这个测试扩展到注意力的其他亚功能，包括警觉，维持和转换，以及不同的声音维度。利用这些新的测试，我们下一个目标是系统地检测不同注意力亚功能的机理和影响，包括他们与感知和认知负荷的互动，他们的电生理基础，以及他们对不同环境下和不同人群中的听觉感知的调节。通过提供和使用能够区分和量化听觉注意力不同亚功能的工具，本项目将把听觉注意力的研究推进到一个新的层次，并且具有直接应用的前景。

结题摘要.本项目拟检验听觉注意在中文语音环境中的分配和使用。在项目实施的过程中，我们使用经典的注意检验范式，与中文语音材料结合，发现在中文语音知觉任务中，听觉注意的分配和中文语音处理方式息息相关，密不可分。具体的实验结果如下： .1）初期发现：听觉注意在中文母语者的听觉认知中的分配，比如在声音内容和位置的注意指向分配上，与非音调语言母语者有明显差异。当使用语音材料时，这一差异尤其巨大，超出了注意影响的范围。.2）目标调整：我们提出前期实验结果可能反应了语音加工机制在不同语言中的差异。由于目前基于语音加工理论主要基于非音调语言，我们提出了一个适用于中文（音调语言）语音处理的模型 （the Reverse Accessing Model, RAM）。这个模型整合了语音处理、工作记忆以及语言任务中涉及的听觉注意，尤其是不同语音维度和层次之间的干扰，能够很好地解释我们的数据以及领域内现存的混乱甚至矛盾的实验结果。.3）模型检测：我们对新构建的语音处理模型在不同的语音知觉任务中进行了初步的实证检验，结果证明模型能够很好地预期语音辨别任务在不同刺激条件下的行为变化。此外，我们设计并且研究了不同语音任务情况下的电生理机制。电生理的研究结果与基于行为数据提出的语音处理模型一致。.4）理论贡献：整合数学模型、行为数据和电生理数据，我们提出中文语音的在线处理中，大部分信息属于隐性处理，即不进入和占用工作记忆，只有在有需要的情况下才通过注意自上而下重新激活。只有最顶层的字词（word）和音节（atonal syllable）信息才进入工作记忆，可以随时调用。这种信息处理方式可以最大化语音认知的效率。在这种语音处理方式中，音调信息大部分时候是隐性信息。一般认为的音调知觉困难实际上是来自音节和字词信息的在工作记忆中的冲突和相互干扰。.本项目的发现对音调语言的语音认知以及听觉注意的研究均有重大的拓展。目前第一部分的数据已经投稿，正在等待专家评审。