賀一興, 胡聲靖, 張喜洋, 王朋, 王索剛

(天津醫(yī)科大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與技術(shù)學(xué)院, 天津 300070)

注意力是人對(duì)特定對(duì)象的指向和集中的心理活動(dòng),是感知、思維、想象和記憶等正常心理和認(rèn)知活動(dòng)的重要條件[1]。隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展及網(wǎng)絡(luò)課堂學(xué)習(xí)的廣泛開(kāi)展,大學(xué)生、中學(xué)生、小學(xué)生在移動(dòng)設(shè)備上學(xué)習(xí)的場(chǎng)景越發(fā)普遍,隨之出現(xiàn)的碎片化學(xué)習(xí)注意力失焦問(wèn)題也愈發(fā)凸顯[2-3]。信息的接受將消耗接受者的注意力,過(guò)量的信息會(huì)導(dǎo)致注意力貧乏。在使用移動(dòng)設(shè)備學(xué)習(xí)時(shí),學(xué)習(xí)者受社交媒體、即時(shí)通信軟件等各類(lèi)干擾更容易暫停學(xué)習(xí)活動(dòng)并將注意力轉(zhuǎn)移到學(xué)習(xí)之外[4]。這種碎片化的學(xué)習(xí)和注意力不集中對(duì)其學(xué)習(xí)質(zhì)量產(chǎn)生非常嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此如何提高學(xué)習(xí)者注意力水平保證學(xué)習(xí)效果變得更加關(guān)鍵。

對(duì)注意力的評(píng)估測(cè)量通常采用紙筆作業(yè)測(cè)驗(yàn)法、生物信號(hào)反饋法等[5-9]。但其受測(cè)試實(shí)施者主觀影響較大或受限于特定硬件設(shè)備,且缺乏量化評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。視聽(tīng)整合連續(xù)執(zhí)行測(cè)試(integrated visual and auditory continuous performance test,IVA-CPT)是一套注意力輔助診斷及療效評(píng)價(jià)的評(píng)估系統(tǒng)。系統(tǒng)通過(guò)任務(wù)中重復(fù)出現(xiàn)的視聽(tīng)刺激和受試者對(duì)刺激的反應(yīng)衡量其整體注意力能力和操作控制能力。廣泛應(yīng)用于臨床注意力缺陷多動(dòng)癥等注意力疾病診斷和治療效果量化評(píng)估[10]。舒爾特方格訓(xùn)練是一個(gè)經(jīng)典注意力提升訓(xùn)練范式[11-12],它可以有效訓(xùn)練視覺(jué)注意力以及注意力的轉(zhuǎn)移、分配、穩(wěn)定性和廣度等特征要素[13]。劉日華等[14]研究發(fā)現(xiàn),舒爾特方格訓(xùn)練能夠有效提高射箭運(yùn)動(dòng)員的注意力和項(xiàng)目成績(jī)。盧宏亮等[13]研究表明,舒爾特方格訓(xùn)練對(duì)健康大學(xué)生的注意力提升有明顯效果。但當(dāng)前這些研究中均以任務(wù)完成時(shí)間和正確率為標(biāo)準(zhǔn),維度單一且缺少量化評(píng)價(jià)指標(biāo)。

眼球運(yùn)動(dòng)和注意力有著直接密切的聯(lián)系[12, 15-18]。注視軌跡、注視時(shí)間、目標(biāo)區(qū)域內(nèi)注視點(diǎn)分布、注視次數(shù)等眼動(dòng)參數(shù)的分析能夠?yàn)檠芯刻峁┒嗑S度數(shù)據(jù)和多層次的結(jié)果判定依據(jù)[19-21]。呂貞等[22]通過(guò)眼動(dòng)行為分析了駕駛?cè)司褙?fù)荷變化情況?；诖?提出并開(kāi)發(fā)基于觸屏點(diǎn)擊的舒爾特方格訓(xùn)練程序,利用眼動(dòng)參數(shù)和IVA-CPT測(cè)試商數(shù)得分從多維度量化評(píng)價(jià)舒爾特方格訓(xùn)練效果。研究成果對(duì)提高兒童青少年及成人注意力水平具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 材料和方法

1.1 受試者

募集32名18～22歲在校大學(xué)生參與本次實(shí)驗(yàn),所有受試者均身體健康,右利手,視力正?；蛐Ｕ！o(wú)報(bào)告既往精神類(lèi)疾病病史,參與實(shí)驗(yàn)期間無(wú)任何藥物、酒精或其他任何興奮類(lèi)物質(zhì)服用行為。本研究遵循天津醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)各項(xiàng)要求,參與項(xiàng)目前所有受試者均詳細(xì)了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和相關(guān)注意事項(xiàng),閱讀并簽署了實(shí)驗(yàn)知情同意書(shū)。

1.2 訓(xùn)練方案設(shè)計(jì)

受試者被隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組2組,每組16人。32位受試者在項(xiàng)目開(kāi)始時(shí)進(jìn)行IVA-CPT測(cè)試,以測(cè)定其初始注意力狀態(tài)水平。隨后,實(shí)驗(yàn)組每3天接受一次注意力訓(xùn)練任務(wù),在為期一個(gè)月的項(xiàng)目周期中參與完成10次訓(xùn)練(T1～T10)。每次訓(xùn)練中受試者需完成15組舒爾特方格訓(xùn)練,對(duì)照組無(wú)訓(xùn)練任務(wù)。訓(xùn)練周期結(jié)束后所有受試者再次進(jìn)行IVA-CPT水平測(cè)試,評(píng)定每人的注意力狀態(tài)。

1.3 實(shí)驗(yàn)范式

舒爾特方格訓(xùn)練在環(huán)境光線昏暗、安靜無(wú)干擾房間進(jìn)行。訓(xùn)練系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、觸屏顯示器和眼動(dòng)儀組成,主要包括前臺(tái)內(nèi)容顯示、觸控交互和后臺(tái)數(shù)據(jù)采集等模塊。軟件功能由Unity2020開(kāi)發(fā)而得。采用的舒爾特方格為標(biāo)準(zhǔn)的5階(5×5的1～25數(shù)字矩陣),系統(tǒng)隨機(jī)生成方格內(nèi)的數(shù)字排列,并呈現(xiàn)于觸屏顯示器,受試者點(diǎn)擊觸屏后由觸控交互模塊接收并判斷響應(yīng)是否正確,同時(shí)系統(tǒng)后臺(tái)同步記錄所有觸屏響應(yīng)的時(shí)間、位置和眼動(dòng)數(shù)據(jù)等狀態(tài)信息。如圖1所示,實(shí)驗(yàn)中受試者面前約60 cm處放置一塊17 in(1 in=2.54 cm)觸屏顯示器,刷新率60 Hz。屏幕底部安裝有tobii-5 眼動(dòng)儀,用于采集受試者眼動(dòng)數(shù)據(jù)。受試者通過(guò)點(diǎn)擊觸屏完成任務(wù),需按從小到大的順序依次用右手點(diǎn)擊1～25中每個(gè)數(shù)字,數(shù)字隨機(jī)排序。受試者點(diǎn)擊“1”時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí),點(diǎn)擊“25”后計(jì)時(shí)停止。受試者參加訓(xùn)練前接受教學(xué)講解實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法,待其完全理解規(guī)則后正式開(kāi)始訓(xùn)練。在每次訓(xùn)練任務(wù)中受試者需完成15組舒爾特方格訓(xùn)練,每組訓(xùn)練間有1 min休息。

圖1 實(shí)驗(yàn)示意Fig.1 Illustration of experiment

開(kāi)發(fā)的這套基于觸屏實(shí)現(xiàn)的舒爾特方格注意力訓(xùn)練范式擺脫了傳統(tǒng)紙筆訓(xùn)練模式下對(duì)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員引導(dǎo)監(jiān)督的依賴(lài)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)訓(xùn)練數(shù)據(jù)采集、記錄、分析的數(shù)字化。實(shí)現(xiàn)無(wú)感數(shù)據(jù)記錄的同時(shí)大大提高訓(xùn)練數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,節(jié)省人力資源成本。可以滿(mǎn)足大規(guī)模、高重復(fù)性訓(xùn)練需求,能夠廣泛應(yīng)用于學(xué)校、家庭、社區(qū)等場(chǎng)景。

IVA-CPT測(cè)試是一個(gè)包括13 min聲音和視覺(jué)刺激的測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試任務(wù)是對(duì)500個(gè)包括目標(biāo)和干擾的測(cè)驗(yàn)做出反應(yīng)。測(cè)試任務(wù)要求受試者在聽(tīng)到或看到“1”時(shí)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵;在聽(tīng)到或看到“2”時(shí)不做出反應(yīng)。根據(jù)受試者在測(cè)試中的反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)沖動(dòng)和注意力不集中錯(cuò)誤可以量化評(píng)估其注意力狀態(tài)水平。IVA-CPT結(jié)果商數(shù)可分成兩個(gè)部分:反應(yīng)控制商數(shù)和注意商數(shù),其結(jié)果分析可對(duì)人的狀態(tài)做出最全面的評(píng)價(jià)。IVA-CPT分析提供了6個(gè)整體綜合商數(shù)和22個(gè)基本商數(shù),本研究選用2個(gè)整體綜合商數(shù)和6個(gè)主要基本商數(shù)作為統(tǒng)計(jì)參數(shù)。整體綜合商數(shù)包括綜合注意商數(shù)(full scale attention quotient, FAQ)和綜合控制商數(shù)(full scale response control quotient, FRCQ);基本商數(shù)為謹(jǐn)慎商數(shù)(prudence visual quotient, PRV)、一致性商數(shù)(consistency visual quotient, CONV)、毅力商數(shù)(stamina visual quotient, STMV)、警醒商數(shù)(vigilance visual quotient, VIV)、注意商數(shù)(focus visual quotient, FOCV)和速度商數(shù)(mean visual reaction time quotient, MNV)。這些商數(shù)是客觀科學(xué)地衡量受試者機(jī)體整體協(xié)調(diào)能力、意志控制能力、反應(yīng)變化的敏感程度、注意力集中程度和反應(yīng)速度等的重要商數(shù)。

針對(duì)傳統(tǒng)注意力評(píng)估手段存在的主觀性強(qiáng),缺乏量化評(píng)估標(biāo)準(zhǔn),數(shù)據(jù)采集過(guò)程煩瑣復(fù)雜等問(wèn)題,采用IVA-CPT系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)注意力水平的全面、量化、標(biāo)準(zhǔn)化的客觀評(píng)判。

1.4 數(shù)據(jù)采集記錄

訓(xùn)練過(guò)程中受試者完成一組舒爾特方格訓(xùn)練所用時(shí)間記為反應(yīng)時(shí),實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)記錄該反應(yīng)時(shí)。利用tobii-5眼動(dòng)儀采集實(shí)驗(yàn)過(guò)程中受試者眼動(dòng)數(shù)據(jù),tobii-5眼動(dòng)儀是一款非佩戴式眼動(dòng)儀,通過(guò)角膜反射采集眼動(dòng)數(shù)據(jù),因此可在不妨礙受試者正常測(cè)試的情況下,采集其眼動(dòng)數(shù)據(jù)。其工作范圍為距人眼45～100 cm,采樣頻率為60 Hz,精度為0.5°～1°,時(shí)延為(15±5) ms。

1.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

將得到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步處理,使用MATLAB R2021b繪制注視點(diǎn)分布區(qū)域圖。通過(guò)繪制注視點(diǎn)分布區(qū)域圖,將注視點(diǎn)落在屏幕上舒爾特方格顯示區(qū)域時(shí)的注視點(diǎn)認(rèn)定為有效注視點(diǎn)。計(jì)算受試者在每次訓(xùn)練中的注視點(diǎn)數(shù)、平均掃視長(zhǎng)度、平均掃視速度、回視次數(shù)等眼動(dòng)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可反映出受試者在訓(xùn)練過(guò)程中精神集中狀態(tài)。每次訓(xùn)練任務(wù)中受試者會(huì)完成15組舒爾特方格訓(xùn)練任務(wù),其平均完成時(shí)間能夠表明訓(xùn)練中受試者的反應(yīng)速度與注意力集中狀況。完成任務(wù)耗時(shí)短且任務(wù)期間有效注視點(diǎn)占比大的表示注意力集中度高,通過(guò)對(duì)這些指標(biāo)的分析來(lái)評(píng)定受試者的訓(xùn)練是否取得效果。

利用IBM SPSS Statistics 27對(duì)第一次和最后一次訓(xùn)練參數(shù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn)分析。同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組IVA-CPT商數(shù)進(jìn)行獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)分析。P<0.05表示具有顯著性差異。

2 結(jié)果分析

2.1 眼動(dòng)數(shù)據(jù)結(jié)果

在實(shí)驗(yàn)組的訓(xùn)練中記錄眼動(dòng)相關(guān)數(shù)據(jù)和任務(wù)完成反應(yīng)時(shí)間等行為學(xué)數(shù)據(jù)。分析受試者在第一次訓(xùn)練(T1)和最后一次訓(xùn)練(T10)的數(shù)據(jù)結(jié)果。

如圖2所示,將受試者在訓(xùn)練中的眼動(dòng)落點(diǎn)分布畫(huà)出,得到有效注視點(diǎn)分布。

圖2 有效注視點(diǎn)分布Fig.2 Distribution of effective fixation points

圖2中顏色深淺和區(qū)域位置能夠反映出受試者在任務(wù)中注意力集中區(qū)域。對(duì)第一次訓(xùn)練(T1)和最后一次訓(xùn)練(T10)的眼動(dòng)參數(shù)進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn),結(jié)果如表1所示。受試者經(jīng)訓(xùn)練后其注視時(shí)間、回視次數(shù)均降低,平均掃視長(zhǎng)度和平均掃視速度明顯提高且結(jié)果具有顯著性差異。定義落在舒爾特方格區(qū)域的注視點(diǎn)為有效注視點(diǎn),統(tǒng)計(jì)分析整個(gè)任務(wù)過(guò)程中有效注視點(diǎn)占所有注視點(diǎn)的比例,發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)10次訓(xùn)練受試者有效注視點(diǎn)占比從89.3%提升至95.7%。

表1 實(shí)驗(yàn)組首末次訓(xùn)練眼動(dòng)指標(biāo)對(duì)比Table 1 Comparison of eye movement between the first and last training in the experimental group

實(shí)驗(yàn)組16位受試者在每次訓(xùn)練中完成任務(wù)的平均反應(yīng)時(shí)間如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練中平均反應(yīng)時(shí)間Table 2 Average reaction time of the experimental group

計(jì)算所有受試者完成舒爾特方格任務(wù)的平均反應(yīng)時(shí)間如圖3所示。

圖3 訓(xùn)練反應(yīng)時(shí)間Fig.3 Reaction time statistics in training

從圖3可以看出,隨著訓(xùn)練的開(kāi)展,受試者在任務(wù)中耗時(shí)明顯降低即反應(yīng)速度明顯提高。對(duì)T1和T10反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行配對(duì)樣本t檢驗(yàn),結(jié)果具有顯著性。表明實(shí)驗(yàn)組受試者經(jīng)過(guò)10次訓(xùn)練注意力的整體水平有顯著提升。結(jié)果表明,在反應(yīng)時(shí)、注視時(shí)間、平均掃視長(zhǎng)度和回視次數(shù)方面,T1和T10之間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而注視點(diǎn)數(shù)、有效區(qū)域內(nèi)注視點(diǎn)數(shù)、平均掃視速度等不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.2 IVA-CPT商數(shù)結(jié)果

所有受試者在訓(xùn)練開(kāi)始第1天(D1)和第30天(D30)進(jìn)行IVA-CPT評(píng)估測(cè)試,通過(guò)對(duì)兩次測(cè)試的商數(shù)指標(biāo)分析來(lái)評(píng)估本研究所設(shè)計(jì)的注意力訓(xùn)練是否對(duì)受試者注意力狀態(tài)產(chǎn)生影響。

圖4為訓(xùn)練前后實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組的FAQ對(duì)比分析。在訓(xùn)練前實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組測(cè)試得分無(wú)顯著差異,即注意力水平接近。實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過(guò)舒爾特方格訓(xùn)練后FAQ顯著提高,且實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練前后得分,實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組得分間的差異具有顯著性。表明訓(xùn)練對(duì)被試的注意力水平產(chǎn)生了顯著影響。

圖4 訓(xùn)練前后實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組FAQ商數(shù)均值Fig.4 Mean FAQ of the experimental group and the control group before and after training

表3為實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組每位受試者兩次測(cè)試的各項(xiàng)商數(shù)結(jié)果。表4為實(shí)驗(yàn)組在訓(xùn)練前后的8個(gè)商數(shù)值變化,可以看出訓(xùn)練前后實(shí)驗(yàn)組受試者的IVA-CPT各主要商數(shù)均得到不同程度提高。在綜合商數(shù)方面, FAQ相較FRCQ提升更多。FAQ主要反應(yīng)受試者大腦反應(yīng)能力、反應(yīng)速度、對(duì)反應(yīng)變化的敏感程度等。已有研究證明舒爾特方格訓(xùn)練可以有效訓(xùn)練注意力集中、分配、控制能力,拓展視幅,提高視覺(jué)穩(wěn)定性、辨別力和定向搜索能力[23],實(shí)驗(yàn)組受試者經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后FAQ、VIV、MNV均顯著提高,用量化指標(biāo)印證了舒爾特方格訓(xùn)練能夠改善并提高注意力。FRCQ主要衡量受試者機(jī)體整體協(xié)調(diào)能力和意志控制能力,CONV、STMV等代表受試者在長(zhǎng)時(shí)間任務(wù)過(guò)程中前后反應(yīng)能力的一致性和全程保持穩(wěn)定的能力,受試者訓(xùn)練后,這些商數(shù)指標(biāo)有提高,且商數(shù)提高差異均具有顯著性。

表3 所有受試者IVA-CPT測(cè)試結(jié)果Table 3 IVA-CPT test results of all participants

表4 實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練前后IVA-CPT商數(shù)Table 4 IVA-CPT quotients of experimental group before and after training

IVA-CPT測(cè)試結(jié)果(表4)顯示,訓(xùn)練前(D1)實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組FAQ商數(shù)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,與已有研究中人群得分相符。實(shí)驗(yàn)組經(jīng)過(guò)訓(xùn)練后在IVA-CPT測(cè)試中取得了更高的分?jǐn)?shù)。實(shí)驗(yàn)組訓(xùn)練前后的商數(shù)得分有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05),在第30天(D30)對(duì)照組的IVA-CPT商數(shù)與實(shí)驗(yàn)組相比也有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.05)。結(jié)果表明:與不做訓(xùn)練相比,本研究所采用的舒爾特方格訓(xùn)練能夠顯著鍛煉受試者的反應(yīng)速度、機(jī)體協(xié)調(diào)能力、注意力集中程度等,這體現(xiàn)在經(jīng)過(guò)訓(xùn)練的受試者各主要IVA-CPT商數(shù)指標(biāo)相較自身訓(xùn)練前以及未經(jīng)訓(xùn)練的對(duì)照組都有了顯著提高。

3 討論

以IVA-CPT商數(shù)為注意力水平評(píng)定指標(biāo),選取舒爾特方格任務(wù)作為注意力訓(xùn)練任務(wù)。搭建了注意力訓(xùn)練觸屏反饋系統(tǒng),利用Unity系統(tǒng)開(kāi)發(fā)了實(shí)驗(yàn)所需訓(xùn)練內(nèi)容。使用觸屏代替?zhèn)鹘y(tǒng)紙筆模式,實(shí)現(xiàn)對(duì)受試者每次點(diǎn)擊正誤的自動(dòng)實(shí)時(shí)判斷。系統(tǒng)還同步記錄所有觸點(diǎn)坐標(biāo)和點(diǎn)擊時(shí)刻等并保存詳細(xì)記錄文檔,不僅擺脫了人工監(jiān)督的專(zhuān)業(yè)局限性,更保證了訓(xùn)練數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。訓(xùn)練時(shí)當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到第一個(gè)觸屏點(diǎn)擊信號(hào)時(shí)自動(dòng)開(kāi)始計(jì)時(shí),最后一個(gè)目標(biāo)被點(diǎn)擊時(shí)計(jì)時(shí)自動(dòng)停止,實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練耗時(shí)的精確無(wú)感記錄,為后續(xù)結(jié)果分析提供可靠保障。

引入眼動(dòng)監(jiān)測(cè)模塊,在受試者進(jìn)行舒爾特訓(xùn)練過(guò)程中對(duì)其眼動(dòng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)無(wú)感采集,實(shí)現(xiàn)對(duì)訓(xùn)練過(guò)程中受試者的注意力狀態(tài)分析。相較于傳統(tǒng)舒爾特方格訓(xùn)練范式以訓(xùn)練耗時(shí)作為單一評(píng)價(jià)指標(biāo),眼動(dòng)模塊的融合引入提升了評(píng)價(jià)維度,無(wú)感監(jiān)測(cè)訓(xùn)練過(guò)程中視點(diǎn)軌跡等數(shù)據(jù),填補(bǔ)過(guò)程中的數(shù)據(jù)空白。在視覺(jué)搜索注意力訓(xùn)練的同時(shí)監(jiān)測(cè)反映受試者注意力水平的多種參數(shù),并實(shí)現(xiàn)訓(xùn)練先后注意力程度改變的量化分析。在研究方案設(shè)計(jì)上采用觸屏、眼動(dòng)儀等設(shè)備,充分利用其高采樣率、高精確度的優(yōu)勢(shì),保證行為學(xué)數(shù)據(jù)采集精度。舒爾特方格訓(xùn)練軟件模塊的開(kāi)發(fā)過(guò)程中也充分融合軟硬件各自特點(diǎn),試訓(xùn)練內(nèi)容生成顯示、觸屏點(diǎn)擊響應(yīng)反饋、眼動(dòng)儀數(shù)據(jù)記錄與同步等協(xié)調(diào)配合。實(shí)現(xiàn)了舒爾特方格訓(xùn)練的無(wú)監(jiān)督,數(shù)據(jù)采集的無(wú)感自動(dòng)和分析維度的有效多元。提供了一套高效便捷的注意力訓(xùn)練方案。

已有研究證明視覺(jué)搜索有效性訓(xùn)練能夠提高注意力能力[12],實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,受試者在舒爾特方格訓(xùn)練后中注視時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間降低,且二者具有一致性。若受試者訓(xùn)練中出現(xiàn)失神、發(fā)呆、被外部環(huán)境干擾等注意力問(wèn)題時(shí),會(huì)導(dǎo)致注視時(shí)間和反應(yīng)時(shí)間變長(zhǎng)。注視點(diǎn)數(shù)可以反映個(gè)體的知覺(jué)加工范圍大小,注視點(diǎn)數(shù)越少知覺(jué)加工范圍越大。研究中受試者訓(xùn)練后期注視點(diǎn)數(shù)顯著減少,表明隨著訓(xùn)練過(guò)程推進(jìn),視覺(jué)加工能力增強(qiáng)。掃視長(zhǎng)度越長(zhǎng)則視覺(jué)加工能力和信息提取能力越強(qiáng),注意力水平也越高?；匾暣螖?shù)反映受試者在任務(wù)中注意力集中水平,回視次數(shù)越多表明其搜尋目標(biāo)能力越弱,視覺(jué)搜索過(guò)程中注意力不集中也會(huì)導(dǎo)致頻繁回視。訓(xùn)練后期回視次數(shù)減少的同時(shí)掃視長(zhǎng)度也增加,表明其知覺(jué)廣度和視覺(jué)信息處理能力都得到提高。有效注視點(diǎn)占比反映任務(wù)過(guò)程中受試者將注意力集中在任務(wù)本身的程度。若注視點(diǎn)更多的落在有效區(qū)外,則表明受試者更容易被外界環(huán)境干擾所吸引,注意力水平較低。經(jīng)過(guò)10次訓(xùn)練有效注視點(diǎn)占比由89.3%提高到95.7%,受試者專(zhuān)注程度也有所提高。受試者經(jīng)10次訓(xùn)練,回視次數(shù)顯著降低,平均掃視長(zhǎng)度、平均掃視速度和有效注視點(diǎn)占比都得到明顯提高,即注意力水平得到提升。

IVA-CPT測(cè)試中,受試者訓(xùn)練后與訓(xùn)練前相比其2個(gè)整體綜合商數(shù)和6個(gè)主要基本商數(shù)得到提升且差異具有顯著性。綜合注意商數(shù)由警醒商數(shù)、注意商數(shù)和速度商數(shù)加權(quán)計(jì)算而來(lái)。警醒商數(shù)分值低則反映注意力轉(zhuǎn)移、失神和疏忽等問(wèn)題。注意商數(shù)則用于衡量受試者保持響應(yīng)速度的能力。速度商數(shù)代表大腦反應(yīng)能力。受試者經(jīng)過(guò)訓(xùn)練上述商數(shù)都有了提高。從實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的結(jié)果對(duì)比來(lái)看,在訓(xùn)練前兩組受試者商數(shù)水平無(wú)顯著差異具備可比性,訓(xùn)練后顯現(xiàn)出統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,說(shuō)明所采用的基于舒爾特方格和眼動(dòng)分析的注意力訓(xùn)練能夠提升受試者的反應(yīng)能力、反應(yīng)速度和注意力水平。

4 結(jié)論

受試者通過(guò)舒爾特方格任務(wù)訓(xùn)練能夠提高注視效率,強(qiáng)化視覺(jué)搜索能力,從而提高注意力水平。通過(guò)對(duì)訓(xùn)練中眼動(dòng)數(shù)據(jù)的分析發(fā)現(xiàn),訓(xùn)練后受試者的注視時(shí)間縮短,掃視距離增加,回視次數(shù)減少且有效注視點(diǎn)占比明顯提高。訓(xùn)練平均反應(yīng)時(shí)間也隨著訓(xùn)練次數(shù)的增加呈顯著下降。訓(xùn)練后實(shí)驗(yàn)組受試者的IVA-CPT測(cè)試商數(shù)都有顯著提升,未經(jīng)訓(xùn)練的對(duì)照組則無(wú)顯著差異,表明注意力水平通過(guò)適當(dāng)方法訓(xùn)練可以得到有效提升。

所提出的基于觸屏點(diǎn)擊的舒爾特方格訓(xùn)練方法能夠提高注意力水平且所采用的反應(yīng)時(shí)間、注視點(diǎn)分布、注視時(shí)間、掃視長(zhǎng)度、回視次數(shù)等指標(biāo)能夠有效地量化反映注意力水平。基于IVA-CPT評(píng)價(jià)方法和觸屏技術(shù),創(chuàng)新性融合開(kāi)發(fā)眼動(dòng)檢測(cè)和舒爾特方格訓(xùn)練范式,實(shí)現(xiàn)對(duì)注意力水平和訓(xùn)練效果的多元化評(píng)估和交叉驗(yàn)證。著力實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互訓(xùn)練的便捷化、標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)人化,對(duì)注意力水平量化評(píng)估和訓(xùn)練提升的研究與實(shí)踐具有一定理論價(jià)值和參考意義。該系統(tǒng)和評(píng)估方法也具有作為一種兒童注意力缺陷多動(dòng)障礙癥訓(xùn)練方法和應(yīng)用的潛力。