（应用心理学专业论文）不同视觉特征加工优先性的erp研究.pdf

天津师范大学2 0 0 9 届硕上学位论文 不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知， 除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不 包含为获得苤鲞竖整盘鲎或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：邀日 期：2 鲤窆生鱼月 学位论文版权使用授权书 本人完全了解天津师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和 借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 签名：逸导师签名： 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文 不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 中文摘要 视觉加工问题一直是心理学研究的热点问题之一，并且在这方面一直存在着争锋相 对的理论，分别是支持视觉加工由局部开始的“原予论”和支持视觉加工从整体开始的 “整体论 。其中，“特征整合理论”和“拓扑性质知觉理论”分别是上述两种观点的典 型代表，“拓扑性质知觉理论 认为视觉加工从整体到局部，视觉系统对于拓扑特征的 加工早于其它任何视觉特征的加工。本研究采用e r p 技术，通过对视觉m m n 成分的 分析，对视觉的“拓扑性质知觉理论 进行探讨。 本研究包括两个实验。实验1 中采用拓扑性质不同和颜色属性不同的两组实验材料， 考察视觉对于拓扑性质的加工是否存在优先性。实验2 采用面积不同和颜色不同的两组 实验材料，考察除拓扑性质之外，形状加工是否具有优先性。研究结果如下： ( 1 ) 视觉m m n 的确存在，其特点与听觉m m n 基本一致，但其脑区分布具有视 觉通道特异性。 ( 2 ) 实验1 发现，在非注意状态下，当标准刺激与偏差刺激的差异为拓扑差异时， 视觉m m n 的峰潜伏期出现得较早：当标准刺激与偏差刺激之间的差异为颜色差异时， 视觉m m n 的峰潜伏期出现较迟。表明在非注意状态下，视觉系统首先对视觉拓扑性质 进行加工，这个结果支持了视觉“拓扑性质知觉理论。 ( 3 ) 实验2 发现，在非注意状态下，当标准刺激与偏差刺激的差异为形状差异( 表 现在面积上) 时，诱发的视觉m m n 与在标准刺激与偏差刺激之间为颜色差异时诱发的 m m n 的峰潜伏期之间差异并不显著。表明在非注意状态下，除拓扑性质之外，形状加 工并不具有优先性。这从侧面为视觉拓扑性质优先加工提供了补充证据。 关键词：拓扑性质视觉加工事件相关电位视觉m m n 天塑堕蔓奎堂! 塑! 星堡主堂垡笙塞 至塑塑堂壁笙垫三垡壅丝塑曼些婴窒 _ - - _ - - _ _ - - - _ l _ _ l _ _ _ _ l _ _ - _ _ _ - - _ _ _ _ _ - _ - _ _ _ _ - _ _ _ _ _ _ l _ _ _ _ _ _ - l - - - - - _ _ - _ - - _ - _ - _ - - _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 一一 一 a b s t r a c t t h ev i s u a lp r o c e s s i n gh a sb e e no n eo ft h e h o tt o p i c si np s y c h o l o g i c a ls t u d i e s ，a n dt h e r e h a v eb e e nt w od i f f e r e n tt h e o r i e si nt h i sa s p e c t “t h ea t o mt h e o r y s u p p o r t st h a tt h ev i s u a l p r o c e s s i n gs t a r t sf r o ml o c a l ，w h i l e “t h eo v e r a l lt h e o r y s u p p o r t st h a tt h eb e g i n n i n go ft h e v i s u a lp r o c e s s i n gi st h ew h o l e f e a t u r ei n t e g r a t i o nt h e o r y a n d t o p o l o g i c a lp e r c e p t i o n t h e o r y ”r e s p e c t i v e l yr e p r e s e n ta b o v et w ot h e o r i e s c h e nl i n s “t o p o l o g i c a lp e r c e p t i o nt h e o r y t h i n k st h a tv i s u a lp r o c e s s e sf r o mt h ee n t i r e t yt op a r t ，t o p o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c sa r ep r o c e s s e d e a r l i e rt h a na n yo t h e rv i s u a lf e a t u r e s i nt h i ss t u d y , w eu s ee r pt e c h n o l o g y , a n da n a l y z et h e v i s u a lm m n sp e a kl a t e n c y , t oe x p l o r et h e “t o p o l o g i c a lp e r c e p t i o nt h e o r y ” t h i ss t u d yi n c l u d e st w oe x p e r i m e n t s e x p e r i m e n t1a d o p t e dt w og r o u p sm a t e r i a l s ，o n eo f w h i c hi sd i f f e r e n ti nt o p o l o g i c a la n dt h eo t h e ri sd i f f e r e n ti nc o l o r , t of i n dw h e t h e rt h ev i s u a l p r o c e s st h et o p o l o g i c a lp r o p e r t yi sp r i o r i t y e x p e r i m e n t2u s e dt w og r o u p sm a t e r i a l sw h i c h d i f f e r e n ti na r e aa n dt h ec o l o r , t of i n dw h e t h e rt h ev i s u a lp r o c e s st h es h a p ep r o p e r t yf i r s t t h e f i n d i n g sa r e a sf o l l o w s ： ( 1 ) v i s u a lm m n e x i s t e d , t h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h ev i s u a lm m n a n dt h ec h a r a c t e r i s t i c so f t h ea u d i t o r ym m nb a s i c a l l yw e r es a m e ，b u tt h eb r a i nd i s t r i b u t i o ni nt h ev i s u a lh a dt h e c h a n n e ls p e c i f i c i t y ( 2 ) e x p e r i m e n t1f o u n d ：u n d e rn o n - a t t e n t i o nc o n d i t i o n ，w h e ns t a n d a r d s t i m u l u sa n d d e v i a t i o ns t i m u l u sw e r ed i f f e r e n ti nt o p o l o g i c a lp r o p e r t y , t h ev i s u a lm m n sp e a kl a t e n c y a p p e a r e de a r l i e r ；w h e ns t a n d a r ds t i m u l u sa n dd e v i a t i o ns t i m u l u sw e r ed i f f e r e n ti nc o l o r , t h e v i s u a lm m n sp e a kl a t e n c ya p p e a r e dl a t e l y i ti n d i c a t e dt h ev i s i o ns y s t e mf i r s tc a r r i e so nt h e p r o c e s s i n gt ot h ev i s i o nt o p o l o g i c a lp r o p e r t yu n d e rt h en o n a t t e n t i o nc o n d i t i o n ，t h er e s u l t s u p p o r t e dc h e nl i n s “t o p o l o g i c a lp e r c e p t i o nt h e o r y ” ( 3 ) e x p e r i m e n t2f o u n d ：u n d e rn o n a t t e n t i o nc o n d i t i o n ，c o m p a r e dt ot h ec o n d i t i o nt h a t t h es t a n d a r ds t i m u l u sa n dd e v i a n ts t i m u l iw e r ed i f f e r e n ti nc o l o r t h ec o n d i t i o no ft h es t a n d a r d s t i m u l u sa n dd e v i a n ts t i m u l iw e r ed i f f e r e n ti nf o r m ( s h o w e di n t h ea r e a ) d i dn o tg i v e s i g n i f i c a n tc h a n g e so fv i s u a lm m n sp e a k l a t e n c i e s i ts h o w e dt h a tt h ef o r md o e sn o th a v e p r i o r i t yp r o c e s s i n g t h i sp r o v i d e dc o m p l e m e n t a r ye v i d e n c e t ot h e “t o p o l o g i c a lp e r c e p t i o n i v 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 t h e o r y ” k e yw o r d s ：t o p o l o g i c a lp r o p e r t y , v i s u a lp r o c e s s ，e r p ( e v e n t - r e l a t e dp o t e n t i a l ) ，v i s u a l m m n ( m i s m a t c hn e g a t i v e ) 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 目录 中文摘要i i i a b s t r a c t i v 1 1 前言1i | u 吾1 2 文献综述3 2 1 视觉的基本理论。3 2 1 1 “原子论”的典型代表一特征整合理论3 2 1 2 “整体论”的典型代表一拓扑性质知觉理论3 2 2 失匹配性负波5 2 2 1m m n - - 脑内信息自动加工的指标5 2 2 2 视觉m m n 6 2 2 3m m n 的研究范式1 l 2 3 视觉拓扑性质知觉理论神经机制的研究进展 2 3 1 功能性磁共振成像的研究1 2 2 3 2 经颅磁刺激器的研究。1 4 2 2 3 事件相关电位的研究1 4 2 4 形状和颜色加工优先性的实验研究 3 问题的提出 3 1 提出问题 1 5 1 7 1 7 3 1 1 是否存在视觉m m n ( 在颜色差异的情况下) ? 。1 7 3 1 2 是否可以通过非注意状态下e r p 的研究来证明视觉的拓扑性质知觉理论? 1 7 3 1 3 无意识状态下，形状加工是否在颜色j o t 之前? 1 7 3 1 4 拓扑性质加工是否可以与颜色j j o - r 相对比? 1 8 3 2 研究方法 3 _ 3 研究的创新之处 4 实验研究 4 1 实验1 ：视觉拓扑性质优先加工的e r p 研究 1 8 1 9 2 0 2 0 4 1 1 实验目的2 0 4 1 2 实验方法2 0 4 1 3 实验结果2 3 4 1 4 讨沦2 8 4 2 实验2 ：无意识状态下，视觉形状加工优先性的e r p 研究3 0 4 2 1 实验目的3 0 4 2 2 实验方法3 0 4 2 3 实验结果3 1 4 2 4 讨论3 6 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文 不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 5 综合讨论3 9 6 总结论。4 1 参考文献4 2 中文文献 英文文献 后记 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 l 前言 在现代科学中，“人脑是怎样加工图像的”一直是一个悬而未决的问题。不同的学 科均在自我的领域中对此进行了研究，就具体学科而言，在心理学领域，“人脑是怎样 加工图像的”就演化为对于视觉基本加工过程的研究，关于这方面的研究也一直在心理 学中占有重要的位置，并且依据不同的实验证据，各家各派也提出了不少理论。综合分 析，可以发现，在视知觉2 0 0 多年的研究历史下，始终贯穿着“原子论”和“整体论” 之争。原子论认为，知觉过程开始于对物体的特征或简单组成部分的分析，是从局部到 大范围的加工；而整体论却认为，知觉过程开始于物体整体性的知觉，是从大范围到局 部的加工( 陈霖，2 0 0 5 ) 。 现代原子论在关于视知觉加工的研究中，主要是围绕着中心概念“特征捆绑 ( f e a t u r eb i n d i n g ) 而进行的。所谓“特征捆绑 是指在个体知觉整个物体的视觉过程中存 在着将个体首先知觉到的关于物体的分离的特征结合起来的过程，以形成最终的对于整 个物体的知觉( t r e i s m a n ，1 9 9 1 ；s i n g e r ，1 9 9 5 ) 。t r e i s m a n 等( 1 9 8 0 ) f f 特征整合理论”( f e a t u r e i n t e g r a t i o nt h e o r y ) 就是在“特征捆绑的概念上发展起来的，“特征整合理论”所持的 观点即为，体的视觉过程是从对局部性质的加工开始的。 早期坚持“整体论观点的是格式塔学派，一百多年前，格式塔学派就坚持整体 大于局部( 彭聃龄，2 0 0 4 ) 。在现代，陈霖的视觉“拓扑性质知觉理论 ( t o p o l o g i c a l p e r c e p t i o nt h e o r y ) 是现期“整体论”的典型代表。陈霖根据自己的实验成果，早在1 9 8 2 年就提出了“拓扑性质知觉理论”，对半个世纪以来占统治地位的“特征整合理论”提 出了挑战。随后，在近二十多年研究中，陈霖及其同事通过一系列的行为实验和电生理 实验来不断完善其理论支持，并于2 0 0 5 年在v i s u a lc o g n i t i o n 上系统地提出了自己的理 论。 在心理学研究方法中，事件相关电位( e v e n t r e l a t e dp o t e n t i a l s ，e r p ) 技术是近年来 新兴的电生理研究方法之一，e r p 技术可以提供时间分辨率到毫秒级的实时电生理信 号，并且可以在缺乏行为反应的情况下研究个体认知加工的脑机制。在e r p 的研究中， m m n ( m i s m a t c hn e g a t i v i t y ，失匹配负波) 是一种重要的成分，最早为芬兰科学家n 蕴l l t i i l l e n ( 1 9 7 9 ) 报道。在进行了大量研究后，m m n 被普遍认为是反映大脑自动m - r 功能的指 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文 不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 标。最早的m m n 是在听觉通路发现的，近年来，许多研究者通过操纵视觉刺激的对比 度、形状、颜色、大小、方向、空间频率等都发现了视觉m m n 存在的可能性。我国学 者魏景汉等( 1 9 9 5 ) 对前人在视听通路同时呈现刺激的研究范式进行了改进，提出了“跨 通路延迟反应范式”( c r o s s - - m o d a la n dd e l a y e dr e s p o n s ep a r a d i g m ) ，并进行了实验，验 证了该实验范式可以很好地诱发视觉m m n 。 本研究关注不同视觉特征加工优先性问题。由于陈霖等的实验均是在注意状态下完 成的，那么在非注意状态下是否也可以验证“拓扑性质知觉理论 呢? 如果在非注意状 态下，拓扑性质依然优先加工，那么就可以认为视觉的“拓扑性质知觉理论”在无意识 层面也是有实证支持的。另外，由于柯学( 2 0 0 4 ) 等使用启动范式发现在无意识中，形 状加工优先于颜色加工，那么将属于形状范畴内的拓扑性质的加工和颜色性质的加工进 行比较是否合适呢? 如果有研究证明，在非注意状态下，与颜色加工相比，形状加工不 具优先性，那么既可以认为将拓扑加工和颜色加工进行对比是合适的。 针对以上提出的两个疑问，本研究拟采用“跨通路延迟反应范式 来进行两种实验 研究，通过在非注意状态下的视觉通道中呈现有不同视觉特征的图片来诱发视觉m m n ， 继而对不同实验条件下的视觉m m n 进行比较，以期发现在非注意状态下，拓扑性质是 否比局部性质( 颜色) 优先加工，形状是否比颜色优先加工。 “原子论和“整体论”之争不仅仅体现在理论水平上，在实践领域，对于视觉基 本过程的研究是有重大意义的，特别是在当今人工智能化的应用中。“特征整合理论” 在人工智能化的应用方面就遭受重大挫折，由此可见，“原子论 是有一定局限的，而 代表“整体论”的“拓扑性质知觉理论”则是可以解决这方面的问题的。但是这两种理 论的代表者仍然各执一词、存在分歧。在本研究中，采用e r p 技术，记录个体在辨别 不同视觉特征的图片时诱发的m m n ，可以将个体的视觉认知还原到支撑视觉基本过程 的生理基础一人脑，利用心理研究与生理研究结合的方式来验证视觉的“拓扑性质知觉 理论”。 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 2 文献综述 2 1 视觉的基本理论 2 1 1 “原子论”的典型代表一特征整合理论 关于人脑是怎样认知图像的，2 0 世纪的心理学家通常用“特征捆绑( f e a t u r eb i n d i n g ) ” 这个名词来加以解释。“特征捆绑”( t r c i s m a n ，1 9 9 1 ；s i n g e r ，1 9 9 5 ) 这一概念最早是在 特征整合和知觉区分的研究中提出的。已有的大量的神经解剖学和神经生理学的研究表 明，不同的感知信息是在大脑的不同部位进行处理的，对于同一客体的表征分布于大脑 的不同部位。以视知觉为例，从枕叶到颞叶的腹侧通路是“w h a t 通路，处理诸如颜色、 形状等信息，而从枕叶到顶叶的背侧通路是“w h e r e 通路，处理诸如运动等空间信息 ( 沈政等，2 0 0 7 ) 。因此，若要把外部世界的客体知觉为一个统一的整体，则需要将散 布于不同皮层区的信息合理地组合在一起，这种“组合”，就是“特征捆绑 。 t r e i s m a n 等( 1 9 8 0 ) 根据“特征捆绑”的概念，发展了“特征整合理论”( f e a t u r e i n t e g r a t i o nt h e o r y ) 来对这一概念进行详细的阐述。t r e i s m a n 等认为，视觉加工过程分为 两个阶段( 见图1 ) ：( 1 ) 特征登记阶段。在此阶段，个体不需要意志努力，这一阶段是 平行的、自动化的加工过程。t r e i s m a n 等假定，这一阶段只能检测出独立的特征，包括 颜色、尺寸、方向、反差、倾斜性、曲率和线段端点等。这些特征都处于自由漂浮状态 ( f r e e f l o a t i n gs t a t e ) ，即不受所属客体的约束，并且其位置在主观知觉上是不确定的。 在这一阶段，个体的知觉系统只能对不同的特征进行独立的编码，不能检测出特征之间 的关系，对于这些不同的特征的心理表征叫做特征地图( f e a t u r em a p ) 。( 2 ) 特征整合阶 段。在此阶段，知觉系统首先要对特征进行定位，即确定特征的边界位置在哪里，这叫 做位置地图( m a po f l o c a t i o n s ) 。然后，集中性注意发挥作用，把原始的、彼此独立的特 征整合为统一的物体。也就是说，在此阶段，个体的知觉系统要完成的是将彼此分开的、 单个的特征正确地联系起来，以形成对某一物体整体性的表征。这一阶段发生在视觉处 理的后期，是一种非自动化的、需要注意努力的处理过程。 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文 不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 后期通过集q 集中性注意 注意将各种宰 、“# b! 。 _ “ 一蚶t m _ 一 # 、。菲黔糍藏。|i 。； i m i | | | | | | | | 鬻”4 毽征整合为客乖 簇霎? i ii 霎i ，妒一。糍鬻戮1 | i | i i | | | | | | i | | i | | | i l i | | i 鬻羹戮篓。蓑一；i 。! 氛。 叁鬃i i ：鋈曩黧霜鬟蒸霉j i 熟糍i 8 i 熟鹣。 氟争，奠、誊、t 特征地图离脯雾盥 噙、麓毒 。6 u 。、j ，。：i ；k 。 浚鹾每i i 纛。i i 薹囊麓i 蓊 毒 $ 墨 瑟；。| | jj 。j雾笞翥蔫军霁 。、* 。、， ，。7 舡 。l|。i?、*、。；：；j；li；l；12敷 垂墓i 萎萎蓥鍪囊蒌i i i 霉薹自囊嚣蠹 i 攀豢图像i i i i i i i i i ! i i i i i i i i i i i l 镳蒸瓣 鼍薹耄囊黧黧j 魁i 囊舞i 羹i 鬻。i i 爹 鬻鬻罗 图1 特征整合理论模型 t r e i s m a n 等( 1 9 8 0 ，1 9 8 2 ，1 9 8 3 ，1 9 8 8 ) 还对上述模型做了一些补充性的解释：( 1 ) 关于空间信息：早期视觉中编码而成的一些特征模块可能保持着对单个特征的空间关系 的知觉，但它们本身并不能向后续的处理阶段直接提供空间信息。( 2 ) 在特征整合阶段， 集中性注意通过“位置地图”选取和整合位于某个特定位置上的特征。通过注意的作用， 将在被选定的位置上的所有特征都概括进入一个临时的物体表征或文件中。( 3 ) 视觉加 工最后阶段是将在每个物体表征中的整合信息与在识别网络( r e c o g n i t i o nn e t w o r k ) 中已 储存的关于物体的描述进行比较。 总之，在“特征整合理论”中，对物体的知觉依赖于独立的特征分析以及识别网络， 并且当物体特征出现变化时，新信息会取代原有的暂存的物体表征信息，开始新的视知 觉过程。t r e i s m a n 等( 1 9 8 0 ，1 9 8 2 ，1 9 8 3 ，1 9 8 4 ) 既重视自下而上的加工在知觉中的作 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 用，也承认单个物体特征表征和识别网络的相互作用。在这一层面上，可以认为t r e i s m a n 的“特征整合模型”，是包含了自上而下和自下而上加工过程，并存在局部交互作用的 一个模型。 “特征整合理论”是建立在实践的基础上的，并且后来得到了不少实证研究的支持。 其中最为著名的就是错觉性结合( i l l u s o r yc o n j u n c t i o n ，i c ) 现象。t r e i s m a n 等( 1 9 8 0 ， 1 9 8 2 ) 发现，当给被试呈现出现时间较短的不同颜色的字母时，被试会在报告时出现显 著的错觉性结合错误( 如，同时呈现红色的字母“x 和蓝色的字母“o ，被试有时会 报告所看到的是红色的“o ”或蓝色的“x ”) 。t r e i s m a n ( 1 9 8 0 ，1 9 8 2 ) 认为，被试的错 误报告可以分为两类，一类是所呈现的特征之间的错误结合，即为错觉性结合；另一类 是与未呈现特征的结合。结果发现，后者出现的比率只有6 ，而前者的比率达到1 8 。 由此可见，在上述研究中，所呈现的字母的单个特征已经被识别，但是在特征整合阶段 却出现了问题。此实验用特征整合理论可以得到较好的解释：之所以出现较高的错觉性 结合，是因为在快速呈现条件下，被试不能把注意指向客体特征的共同位置，也就是说 在特征整合阶段缺少了“集中性注意 ，所以出现错误性结合。在脑机制的研究中，也 可以发现支持特征整合理论的依据。f r i e d m a n h i l l 等( 1 9 9 5 ) 发现，双侧顶叶损伤病人 能平行地察觉到的单个刺激特征，但是却不能完成联结搜索任务，即使给予了被试足够 的时间( 自由浏览任务) ，此种类型的病人还是会出现形状与颜色之间的错误结合。 f r i e d m a n h i l l 等( 1 9 9 5 ) 认为，顶叶的损伤会破坏了特征整合理论的第二阶段中集中性 注意任务，从而无法进行正确的整合。另外，特征整合理论也得到了猴脑单细胞记录、 p e t ( 正电子发射层析照技术) 和t m s ( 经颅磁刺激器) 的实验支持( 陈彩琦等，2 0 0 3 ) 。 但是有研究者对“特征整合理论 的观点提出了质疑，并且“特征整合理论 也并 不能解释所有现象。 w e i s t e i n 和h a r r i s ( 1 9 7 4 ) 发现的客体优势效应( o b j e c ts u p e r i o r i t ye f f e c t ) ，就对“特 征整合理论”的理论观点提出了质疑。w e i s t e i n 等( 1 9 7 4 ) 的实验包括两个任务：将目 标线段单独呈现在注视点附近的不同方向上或者是将目标线段镶嵌在有结构的图形中 且目标线段与注视点的相对位置与前一条件相同。被试则需要对目标线段进行判断。结 果表明，被试对后一种情况中的目标线段的正确判断率要明显高于对于前一种情况中的 目标线段的正确判断率。“特征整合理论”就很难解释w e i s t e i n 和h a r r i s ( 1 9 7 4 ) 发现 客体优势效应。首先，按照“特征整合理论 ，线段是一个独立的特征，所以不论其单 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 独呈现还是镶嵌在图形中呈现，所激活的都是脑中的同一特征检测器，视觉系统对不同 呈现条件下的线段的检测应该不存在差别；另外，“特征整合理论”假定对单个特征的 分析发生在前期阶段，对特征间关系的检测发生在后期阶段，那么对后种呈现条件下的 线段的识别就需要更长的加工过程，也就是说，对于后一条件下的线段的识别要更困难， 那么按照“特征整合理论 ，在w e i s t e i n 和h a r r i s ( 1 9 7 4 ) 的实验中，应该是后一种情 况的正确率要明显低于前一种情况的正确率，这显然与真实结果不符。 另外，e n n sj ( 1 9 9 1 ) 发现，单个特征信息在集中性注意之前就能以一种空间上平 行的方式进行捆绑。h u m p h r e y sgw ( 2 0 0 0 ) 研究发现，错觉性结合还受到外界刺激的 组织方式以及个体的知识经验等因素的影响，并不仅仅是由于集中性注意的失败而造成 的。例如，根据特征整合理论，错觉性结合现象的出现是不受刺激间距的影响，但是 a s h b yfg 等( 1 9 9 6 ) 研究发现，相近的项目比相距较远的项目更容易产生错觉性结合。 随着研究的深入，研究者发现“特征整合理论 存在以下几点不足之处( 陈彩琦等， 2 0 0 3 ) ：( 1 ) 所有的研究涉及的都是意识状态下的有注意参与的行为，没有关注到非注 意状态下的无意识中的指标；( 2 ) 研究中考察的都是即时报告的结果，没有追踪记忆报 告；( 3 ) 所涉及的多是空间和形状、形状与颜色之间的研究，没有涉及到行为和知觉事 件之间的捆绑。 针对上述所说的不足之处，“特征整合理论的支持者们一直在寻求着与实践相契 合的理论，以期实现对所有现象的解释。但是“特征整合理论所坚持的仍然是视觉加 工从局部开始，也许理论的这个基本观点并不适用于所有的视觉加工过程，所以就有了 与“原子论”相对立的“整体论”的出现。 2 1 2 “整体论”的典型代表一拓扑性质知觉理论 “原子论”认为，对外界刺激知觉开始于对单个特征的知觉，然后是对特征之间关 系的知觉。但是由于“原子论”并不能解释所有的视觉现象，很多研究者认为视觉加工 应该从整体开始，支持“整体论 ，陈霖的“拓扑性质知觉理论 就是“整体论”的典 型代表。 8 0 年代初( 1 9 8 2 ，1 9 8 4 ，1 9 8 5 ) ，陈霖根据前人的成果和自己的研究提出了视觉的 “拓扑性质知觉理论 ( t o p o l o g i c a lc o g n i t i v et h e o r y ) 。所谓“拓扑 ，借用于数学概念。 图形的拓扑性质( t o p o l o g i c a lp r o p e r t i e s ) 是指在拓扑变换下图形保持不变的性质和关系， 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文 不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 如连通性( c o n n e c t e d n e s s ) 、封闭性( c l o s e d n e s s ) 、洞( h o l e ) 等。当物体平滑地改变形 状( 不破裂或融合) 时，“连通性”、“封闭性”和“洞的个数”这些性质保持不变。而 大小、角度、平行性等这些在拓扑变化时发生变化的性质就不是拓扑性质。例如，一个 三角形可以变成正方形或圆，但其连通性保持不变，连通性就是一种拓扑性质；一个圆 形中有没有洞或者有几个洞也是一种典型的拓扑性质。就实际而言，空心圈与咖啡杯在 拓扑性质上是等价的，因为它们都有一个洞；而空心的长方形和十字形在拓扑性质上不 等价，因为前者有洞后者没有洞。按照人们的直觉经验，圆盘、三角形和正方形是明显 不同的图形，但按拓扑学的观点，由于它们都是实心图形，因而在拓扑性质上是等价的； 相反，圆盘和圆环按直觉经验是相似的，而按其拓扑性质讲，则是不等价的( 朱滢，2 0 0 5 ) 。 陈霖等( 1 9 8 2 ) 认为，图形的具体形状可能干差万别，但只要它们的拓扑性质相同， 就可以说它们是拓扑性质等价的图形。在视觉早期信息加工中，视觉系统对这些大范围 的拓扑学性质更加敏感。视觉系统先加工图形的拓扑性质，然后才加工它的局部性质。 2 0 年来，陈霖等用行为实验、神经心理学和电生理学等实验技术，不断证明了视觉系统 的这一特点。 1 9 8 2 年，陈霖采用速示仪来呈现刺激( 刺激呈现时间为5 毫秒) ，要求被试对所呈 现的图形对进行判断( 判断同时呈现的两个图形是否相同) ，发现被试对在拓扑学意义 上不同的图形对( 圆盘圆环等) 的正确判断率，要高于拓扑学意义上相同而几何学意 义上不同的图形对( 圆盘正方形；圆盘三角形等) 的正确判断率。这就说明了被试对 拓扑学意义上不同的图形对有更强的辨别力，陈霖( 1 9 8 2 ) 认为，这是因为视觉系统对 拓扑结构更为敏感导致的。z h u oy 和c h e nl ( 2 0 0 3 ) 采用f m r i 的研究发现，长距离似 动现象会导致腹侧通路( 负责形状知觉) 的前颞叶兴奋，而且兴奋强度随着图形不变性 质的稳定性的增加而系统地增加。这个发现为以拓扑性质为基础的不同层次的几何不变 性质是视觉信息基本表达的生理方面提供了证据。c h e nl 等( 2 0 0 3 ) 采用蜜蜂为研究对 象发现，蜜蜂虽然脑容量很小，却能够实现在视觉中首先对拓扑性质进行加工，而且蜜 蜂的拓扑性质分辨能力不受后天学习训练的影响，其分辨拓扑性质的能力像是先天具有 的。这样的跨物种的研究为视觉过程是从拓扑性质知觉开始的提供了进化角度的证据。 在一系列实验研究的支持下，视觉的“拓扑性质知觉理论”逐渐为人熟悉和接受， 陈霖等也于2 0 0 5 年在( ( v i s u a lc o g n i t i o n ) ) 发表了关于“拓扑性质初期知觉理论”的 “l e a d i n ga r t i c l e ”。陈霖等( 2 0 0 5 ) 在这篇文章中系统地阐述和总结了“拓扑性质知觉 4 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 理论”，将其发展成为统一描述的“视知觉拓扑结构和功能层次的”的系统的理论框架。 许多国际同行早已对此理论进行了高度的评价，称之为“对许多当前接受的关于知觉的 观点的重大挑战、对将来的开创性的贡献( h u m p h r e y s ，2 0 0 3 ) ”、“下一个1 0 年的研究将 表明，陈是在正确的轨道上而其他人不是( w o l f e ，2 0 0 1 ) 。 在理论已经确立的基础上，陈霖等( 2 0 0 7 ) 深入研究了拓扑性质的脑机制，发现人 脑的左半球拓扑性质知觉占优势、右半球局部几何性质知觉占优势，这对目前在视觉大 脑不对称性研究领域存在的主要争论问题，提供了一个统一的答案。 总之，视觉“拓扑性质知觉理论 是和“特征整合理论 是针锋相对的。“特征整 合理论 强调以特征分析作基础，先有特征分析，然后才出现对特征间关系的识别( 实 质是由局部性质到大范围性质) 。相反，“拓扑性质知觉理论”则强调视觉认知开始于对 大范围拓扑性质的提取，然后再进行特征分析( 实质是由大范围性质到局部性质) 。这两 种理论目前仍存在着激烈的争论，仍需要进一步研究。 2 2 失匹配性负波 2 2 1m m n - - 脑内信息自动j j n - r 的指标 n 堑- i t i n e n 等( 1 9 7 8 ) 首先报告了听觉m m n ( m i s m a t c hn e g a t i v i t y ，m m n ) 的存在。 在他的实验中，运用了o d d b a l l 实验范式，采用的是出现概率较大的标准刺激和出现概 率较小的偏差刺激，并且令被试双耳分听，即只注意一只耳的声音、忽视另一只耳，同 时只对偏差刺激进行反应。实验结果表明，无论是在注意耳还是非注意耳，偏差刺激在 2 5 0 m s 内均比标准刺激引起更高的负波，以偏差刺激引起的e r p 减去标准刺激引起的 e r p ，在约1 0 0 m s 2 5 0 m s 处得到了一个差异负波，此即为听觉m m n 。n i i i n i i n e n 等( 1 9 7 8 ) 认为，它反映的是偏差刺激相对于标准刺激的特征的变化，并且由于m m n 在注意和非 注意状态下都出现，不受注意的影响，因此n i i t f i n e n 认为m m n 可以作为脑内信息自动 加工的指标。n 菹i i t a n e n 等( 1 9 9 3 ) 的后续研究表明，听觉m m n 的脑内源有两处，一为 听觉皮质( 两侧颞上) ，一为额叶部位。 关于m m n 的产生机制，曾有两种假说：感觉疲劳假说和记忆痕迹假说( 魏景汉和 罗跃嘉，2 0 0 2 ) 。感觉疲劳假说认为标准刺激和偏差刺激分别由两种神经传导：标准刺 激的概率大、间隔短，其传入神经在重复刺激下产生了疲劳，标准刺激就会落到上次刺 天津师范大学2 0 0 9 届硕士学位论文不同视觉特征加工优先性的e r p 研究 激反应神经的不应期上，所以e r p 波幅小，不产生m m n ；而偏差刺激出现的概率小、 间隔长，不会导致传入神经疲劳，可产生m m n 。记忆痕迹说认为，标准刺激多，多次 重复会在脑内留下了记忆痕迹( 模板) ，其后新来的刺激会自动与之比较，而标准刺激 由于与该模板匹配就不产生反应，偏差刺激与此模板不匹配则产生反应，出现m m n 。 目前关于强度m m n 、频率m m n 等的大多数研究都支持痕迹匹配说( 魏景汉和罗跃嘉， 2 0 0 2 ) 。 脑内信息的自动加工是脑的一种高级功能，对人类的生存、生活有重要的意义。首 先，在大量信息进入意识之前，个体可以借助脑的信息自动加工的能力在无意识中即对 其进行了筛选，这可以提高加工效率；另外，脑内信息自动加工的能力在机体的保护方 面具有重要的意义，对机体具有伤害意义的信息会在无意识中自动地进行了加工，可以 使机体能够及时地采取应对的措施。关于m m n 是否代表着脑内的信息加工过程，曾经 因为实验模式、刺激呈现速度、m m n 与n 2 成分的混淆等存在着争议。w o l d o f f 等( 1 9 9 1 1 就曾对n f i h t 蕴n e n 等人实验中的较慢的刺激呈现速度提出质疑，认为被试在实验中可能由 于刺激呈现速度过慢从而也对非注意耳投以了注意，导致非注意状态不纯。w o l d o f f 等 ( 1 9 9 1 ) 的实验中就改进了这一缺点，采用了高速呈现的刺激，结果发现，注意状态下产 生的m m n 比非注意状态下产生的m m n 要大，因此，他们对m m n 仅反映了自动加工 这一观点产生了质疑。n f i f i t i n e n 等( 1 9 9 3 ) 在后来的研究中，将n 2 b 成分与m m n 区分 开来了( 听觉m m n 会在乳突处产生极性翻转，但是n 2 b 却不会，并且n 2 b 仅在注意 状态下出现) ，由此证明了w o l d o f f 等( 1 9 9 1 ) 的实验中m m n 与n 2 b 混杂。c a m b e l l 等( 1 9 9 1 ) 年在睡眠实验中记录到了睡眠m m n ，睡眠状态应该属于纯非注意状态，因 此也为m m n 反映了自动加工过程提供了证据。现在，虽然对于m m n 的产生模式、是 否受注意影响、视觉m m n 是否的确存在等还有争议，但是已经公认m m n 是脑内信息 自动加工的指标。 2 2 2