认知负荷如何影响日常任务中的凝视动态：探秘视觉注意力的调控机制

为探究认知负荷对日常任务中凝视的影响，研究人员开展实验，发现高负荷影响任务速度、注视及眼手协调。

　　在日常生活中，我们每天都会进行各种各样的任务，比如泡一杯茶、做一个三明治。在完成这些看似简单的任务时，我们的眼睛其实发挥着至关重要的作用，它们会不断地移动，注视不同的物体，帮助我们获取所需的信息。然而，引导我们目光的过程在日常行为研究中常常被忽视，维持有效的凝视控制究竟需要多少认知资源，这一问题也一直未得到深入探究。

此前的研究已经表明，凝视模式在不同任务中各具特点，且高度指向相关物体，有助于我们高效完成任务。例如，在行走时，人们会提前注视地面以规划脚步。同时，像泡茶这类任务对认知能力的变化非常敏感，患有阿尔茨海默病或大脑损伤的患者在完成这些任务时会出现更多错误和延迟。不过，以往研究并未明确在执行任务时，特定凝视行为所需的认知资源情况，也很少考虑到次要任务带来的认知负荷以及日常任务中的顺序性动作。

为了深入了解认知负荷对凝视的影响，英国约克大学（University of York）和埃塞克斯大学（University of Essex）的研究人员展开了一项有趣的研究。该研究成果发表在《Experimental Brain Research》上。

研究人员采用了一种自然主义的研究方法，让参与者在佩戴移动眼动追踪设备的同时，完成泡茶和制作三明治这两项日常任务。并且，参与者需要同时进行一项次要任务 —— 从 357 开始倒数，分为两种情况：一种是以 3 为间隔倒数（高认知负荷），另一种是以 1 为间隔倒数（低认知负荷）。通过这种方式，研究人员能够观察不同认知负荷条件下参与者的凝视行为变化。

在研究过程中，研究人员运用了以下关键技术方法：

1. 眼动追踪技术：使用 Positive Science 头戴式眼动追踪器，以平均 30Hz 的采样率记录参与者的眼动情况。该设备配备了红外 LED、用于单目凝视追踪的眼摄像头和带有广角镜头的场景摄像头，能够实时捕捉参与者的目光信息。
2. 行为编码：依据 Land 和 Hayhoe 在 2001 年提出的标准，对参与者在泡茶和制作三明治任务中的凝视行为和动作进行编码。利用 Positive Science 的 Gaze Tag 软件对手动标记场景摄像头捕获的参与者行为的音频 - 视频记录，将持续时间超过 100ms 的注视点编码为对感兴趣对象的注视，并对有助于实现任务最终目标的与对象相关的动作（ORA）进行编码。

接下来，让我们详细看看研究得出的结果：

1. 任务表现：所有参与者都成功完成了任务。泡茶任务平均耗时 183.70 秒（SD=52.30），制作三明治任务完成得更快，平均耗时 70.43 秒（SD=32.82）。通过对任务完成时间进行标准化处理并进行配对样本 t 检验发现，高负荷条件下的任务完成时间显著更长（t(21)=?2.603，p=0.016）。此外，在高负荷条件下，参与者在计数任务中的错误也更多（t(1,21)=?2.152，p=0.043）。
2. 对物体的注视：研究人员将任务中的物体分为相关和不相关两类。例如，在泡茶任务中，水壶和茶包是相关物体，而咖啡罐则是不相关物体。通过计算发现，参与者在高负荷条件下花费更多时间注视不相关物体。利用广义线性混合模型（GLMM）进一步分析表明，负荷（高或低）是一个显著的预测因子（χ2(1)=231.45，span data-custom-copy-text="\(p 0.001\)"p<0.001），高负荷条件下注视不相关物体的概率相对于低负荷条件有所增加（β=?1.025±0.070SE，span data-custom-copy-text="\(p 0.001\)"p<0.001）。即便排除泡茶过程中等待水壶烧水的时间，这一趋势仍然存在。
3. 眼 - 手跨度：研究人员重点分析了泡茶过程中两个关键动作 —— 将沸水倒入杯中和加牛奶时的眼 - 手跨度。结果发现，参与者的眼睛通常会在操作物体之前注视该物体，但注视时间会因任务负荷而异（t(1,9)=2.454，p=0.024）。在低负荷条件下，眼睛在手部动作之前的提前注视更为明显，而在高负荷条件下，眼睛在手部动作之后注视的情况增加，即眼 - 手协调受到了影响。

综合以上研究结果，我们可以得出以下结论：
在高认知负荷条件下，参与者完成任务的速度明显变慢，并且更容易被不相关的物体吸引注意力，这表明他们过滤干扰信息的能力受到了损害。同时，高负荷还影响了眼和手的协调，使得参与者在伸手去拿物体之前，眼睛提前注视该物体的可能性降低。

这项研究具有重要的意义。它首次揭示了认知负荷在现实日常情境中的特定影响，为我们理解自然任务中视觉注意力的控制机制提供了新的视角。以往关于注意力的研究大多在高度控制的实验室环境中进行，而该研究将这一领域的研究拓展到了更具生态效度的日常任务中。这不仅有助于我们更好地理解正常认知功能下的视觉注意力调控，还可能为认知神经心理学领域研究认知能力受损（如阿尔茨海默病、大脑损伤等相关疾病）对日常任务执行的影响提供重要参考。

然而，该研究也存在一些局限性。例如，研究仅设置了低负荷和高负荷两种条件，未与单任务（无负荷）基线进行比较。此外，研究没有考虑个体工作记忆容量的差异，而这一因素可能在执行日常任务时的干扰程度中发挥重要作用。未来的研究可以进一步探讨这些问题，以更全面地了解认知负荷与视觉注意力之间的关系。