動作控制的訊息處理模式 (Information Processing Model) (Kerr, 1978; Rose &
Christina, 2006; Schmidt & Lee, 2011) 指出,從刺激呈現到外顯動作的產生,需經過中樞 訊息處理過程,包含刺激確認、反應選擇與反應編序三個階段。過去許多相關研究已針 對每一個階段進行探討,其方法主要是藉由不同的實驗設計,操弄某一階段條件,並將 其它兩個階段因素加以固定,觀察某一階段條件對反應時間的影響情形。例如透過刺激 的明確性 (clarity)、強度 (intensity) 及型態 (modality) 等條件的操弄,觀察反應時間的 變化,即屬探討刺激確認階段的研究。而對於反應選擇階段的探討,則可分為刺激-反 應選擇數 (number of stimulus-response alternatives) 及刺激-反應相容性
(stimulus-response compatibility) 兩種研究典範。前者工作要求為當某一刺激出現時,須 對應某一特定反應,而依變項則為選擇反應時間 (choice reaction time),過去研究發現當 刺激-反應選擇數增加時,選擇反應時間亦伴隨增加,並形成著名的希克定律 (Hick’s Law) (Hick, 1952)。後者為刺激與反應之間關係,例如右側刺激出現時,由右手執行反 應,則為刺激-反應相容的情境;反之,若右側刺激出現時,須由左手執行反應,則為
刺激-反應不相容的情境,當刺激-反應不相容時,將延長反應時間。最後,關於反應編 序階段,係將所選擇的反應,轉譯為動作程式以產生身體動作,而探討反應編序階段的 研究,最為人熟知的是動作複雜度對反應時間之影響的研究課題,主要是藉由簡單反應 時間研究設計,固定刺激確認及反應選擇條件,操弄動作的複雜度,觀察反應時間的改 變現象。過去研究指出,當動作愈複雜,動作開始前的反應時間愈長,顯示個體需要更 長的反應編序處理時間 (Fischman, 1984; Fischman & Lim, 1991; Fischman, Christina, &
Anson, 2008; Henry & Rogers, 1960; Khan, Lawrence, Buckolz, & Franks, 2006; Khan et al., 2008; Magnuson et al., 2008; Smiley-Oyen et al., 2007)。Fischman and Lim (1991) 認為這是 因為較為複雜的動作,相較於簡單的動作,需要較長的時間進行動作程式的存取與準 備。因此,上述研究支持從刺激出現到外顯動作的產生,需經由數個訊息處理過程,而 不同情境或動作條件的改變,將影響不同的訊息處理階段,進而造成反應時間的改變,
而反應時間因而成為量化個體動作開始前訊息處理過程的重要指標。
雖然動作開始前需經過一段編序過程,然而在特定工作情境下,當動作開始執行 時,個體亦可能同時產生編序現象,在時間的區分上,反應時間所進行的編序過程稱為 預先編序 (preprogramming) (Smiley-Oyen et al., 2007);而在動作執行時,亦同時對後續 動作進行編序的現象則稱為在線編序 (on-line programming),例如 Smiley-Oyen and
Worringham (1996) 研究發現,當序列動作中包含更多目標或動作距離更長時,此時可 能超出個體動作前所能編序的範圍,動作並不完全於動作開始前預先編序,個體在動作 執行中將透過在線編序加以補償,進而增加動作時間。相同地,Haaland et al. (1993) 的
研究發現較長距離的動作,動作計劃時間反而較短,這是因為較長的動作,預先編序只 會編序動作的其中一部份,在動作執行時再完成其它部份的編序。而另一方面,Khan et
al. (2006) 的研究發現簡單反應時間工作中,反應時間隨工作複雜度的上升而增加,而 選擇反應時間工作則沒有此現象。這是因為在簡單反應時間工作中,可以在反應前期
(foreperiod) 中進行部份動作準備,因此相較選擇反應時間工作,較多的動作部份可以 在反應時間中加以編序,因此產生工作複雜度影響反應時間的現象;相反地,在選擇反 應時間工作中,由於不能在反應前期進行動作準備,因此個體採取減少反應時間策略,
在反應時間中只編序第一段工作,然而卻使用更多在線動作編序方式,以到達工作目 標。不過值得注意的是,Khan et al. (2006) 的研究指出,當使用雙重工作 (dual task) 時,
不論是簡單反應時間工作或選擇反應時間工作,都存有在線編序現象。歸納以上文獻可 知,從刺激出現到動作的產生,個體需經歷不同階段的訊息處理過程,並於訊息處理最 後完成動作編序,使個體產生適當的動作,而不同的因素將對不同訊息處理階段產生影 響。然而,動作編序除了在反應時間進行外,亦可能伴隨出現於動作執行過程中,此時 個體執行動作同時,亦對將至的動作進行編序。
除了透過反應時間變項的測量,量化動作編序能力外,部份研究者試圖從動作結構 進行動作編序現象的探討,然而此類研究手段,卻是引伸自與探討動作編序無直接相關 的研究。Woodworth (1899) 的研究提出二成份模式 (two-component model),認為瞄準 動作是由兩個成份所組成,分別是起始衝量階段 (initial-impulse phase) 與立即控制階段 (current-control phase)。其中起始衝量階段被認為是動作開始前已編序完成的,屬於中樞
控制 (central control),其作用是將肢體移動至目標附近,而立即控制階段則是透過視覺 回饋,修正動作誤差將肢體引導至正確目標位置。雖然 Woodworth (1899) 的研究著眼 於視覺回饋處理時間、速度與準確性及快速瞄準動作議題的探討,然而其二成份模式不 僅提供後續探討快速瞄準動作研究的架構,也成為動作計劃、回饋處理時間、動作修正 過程及衝量變異等議題的基礎 (Elliott, Helsen, & Chua, 2001)。其後,為了探究費茲定律 (Fitts’ Law) (Fitts, 1954) 速度與準確性關係,Meyer, Abrams, Kornblum, Wright, and Smith (1988) 提出最佳化子動作模式 (optimized-submovement model),指出瞄準動作是由開放 環 (open-loop) 控制的主要子動作 (primary submovement),與閉鎖環 (closed-loop) 控制 的次要子動作 (secondary submovement) 所組成,其概念與 Woodworth (1899) 類似,主 要子動作相當於起始衝量階段,而次要子動作相當於立即控制階段。因此主要子動作於 動作前已經完成編序,回饋訊息較少涉入其中,而在次要子動作中,個體藉由感覺(視 覺或動覺)回饋,修正動作誤差到達目標位置。由於動作的產生將伴隨神經動作系統雜 訊,在速度與準確性消長的前提下,為了減少動作時間並維持動作準確性,個體必須將 主要子動作與次要子動作進行最佳的安排。不同於二成份模式,最佳化子動作模式更具 體提出辨識主要子動作與次要子動作的方法,因而有益於後續相關議題實證研究。該方 法首先在速度曲線上找出最大速度時間,之後三個條件定義主要子動作結束時間:(一)
速度由正值轉換到負值的時間點、(二)加速度值由負值轉換到正值的時間點、與(三)
加速度絕對值最小,而加速度為負值。此三個條件為某一自主動作轉換另一自主動作的 交界,而哪一個條件先在最大速度值後出現,即為主要子動作結束時間,亦為次要子動
作開始時刻。由於主要子動作為動作前預先編序部份,且最佳化動作模式又明確定義子 動作的區辨方法,因此許多後續探討動作編序的研究即引用此方法,找出主要子動作所 經歷的時間、距離,或此時間、距離在全部動作中的比例,藉此量化個體動作編序情形。