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关于b b b i n g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 关于e b b in g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 研究生：郭俊汝 指导教师： 学科专业： 韩玉昌 应用m 理学 摘要使用美国用于科学实验师( a s l ) 生产的m o d e l 5 0 4 型眼动仪，以错觉量和眼动特征 为指标，考察了不同认知方式被试对e b b i n g h a u s 错觉图形的知觉过程。结果表明：( 1 ) 在 e b b i n g h a u s 错觉形成过程中，认知方式因素、诱导圆大小因素和诱导圆数量因素都会影响到 错觉量的大小。( 2 ) 在e b b i n g h a u s 错觉知觉过程中，认知方式变量、诱导圆数量、大小变量 在眼动指标上存在显著差异，这些差异在背景区的眼动指标上体现的最明显。在注视次数上， 场独立组注视次数显著高于场依存组，当诱导圆数量为5 个时候，被试在背景区域的注视次 数要显著高于诱导圆为四个的时候。当诱导圆半径和测验圆半径差异越大时，落在背景区的 注视次数也越多。 关键词：e b b i n g h a u s 错觉认知方式眼动 引言 错觉对我们了解视觉系统的加工机制是一个有用的工具。e b b i n g h a u s 错觉是指当一 个物体被比它大的物体所环绕包围时，它看上去要比实际小，反之，如果被比它小的物体 所环绕包围，它看上去要比实际的面积要大。它最早由e b b i n g h a u s ( 1 9 0 2 ) 提出来的，并 由此而得名。因为同时期t i t h c h e n e r ( 1 9 0 1 1 9 0 5 ) 也曾研究过这种错觉，又被称为 t i t h c h e n e r 错觉“1 。至今为止，e b b i n g h a u s 错觉的研究已经有1 0 0 多年的历史。从对 e b b i n g h a u s 错觉研究的总结，我们很多变量都会影响e b b i n g h a u s 错觉的大小。如图形的 结构因素( 测验成分和诱导成分之间的大小比例、距离、色度和亮度的差别和相似性比率 等) ，和观察者的因素( 认知对比、整体或分析的知觉倾向、注意控制、经验等) 。对这些 变量关系进行探讨，一直是研究者所热衷的工作。咀往对e b b i n g h 8 , u s 错觉的研究都是事 后研究法，缺少即时陛的分析，采用眼动研究法研究e b b i n g h a u s 错觉的加工过程可以弥 补这一不足。眼动和视错觉之间有着密切的联系。它反映了人在知觉加工中注意的分配， 或者说是对外界信息的选取和加工的策略。因此，采用眼动指标对错觉进行研究有重要的 意义。眼动分析法在错觉研究中应用却并不充分，大多集中在对m u ll e r - l y e r 错觉的研究 中。眼动的规律可以反映不同的知觉加工倾向( 认知方式) 。不同认知方式被试观看 e b b i n g h a u s 错觉图形时，眼动有何特点。能否用眼动来解释他们在e b b i n g h a u s 错觉上的 关于e b b i n g h n us 错觉认知方式的眼动研究 差异，目前还没有这方面的研究。 本研究拟采用眼动实验法，对e b b i n g h a u s 错觉的即时加工过程进行分析。总结e b b i n h a u s 错觉知觉过程中的信息加工特点，以及考察不同认知方式( 知觉特征) 在观察e b b i n g h a u s 错觉上的眼动特征。 第一部分文献综述及问题提出假设 一、e b b in g h a u s 错觉研究概况 ( 一) 关于e b b i n g h a u s 错觉机制的研究 目前，大量对错觉机制的研究发现，导致错觉产生的原因是多方面的，可概括分为：结 构因素( 如光学成分的作用、网膜神经的交互作用、神经传递作用、皮层分析作用) 和策略 因素( 比如知觉方式、注意和经验等) 。关于e b b i n g h a u s 错觉产生机制的研究也是围绕这两 个方面进行的。 1 结构因素作用的研究 在这方面的研究包括两个方面：对e b b i n g h r l ! s 错觉形成中是否存在结构因素进行推测。 和对结构因素的作用方式提出假说和验证。 ( 1 ) e b b i n g h a u s 错觉形成中结构因素的发现 许多研究者都认为在e b b i n g h a u s 错觉产生过程中存在结构因素的作用。为了证明这一 点，他们进行了大量的尝试。 动物实验的支持。d u e c k e r ( 1 9 6 6 ) 用包括鱼、鸡等许多种动物做实验，研究e b b i n g h a u s 错觉和z o e l i n e r 错觉。1 。结果发现，这些动物也会产生错觉。这在一定程度上说明在 e b b i n g h a u s 错觉形成中有结构因素存在。 对年龄趋势的研究。有人对e b b i n g h a u s 错觉与年龄发展趋势的关系进行调查。f 妲f 门认为 错觉在年龄上的变化趋势可以反映生理因素发展作用。亦能说明在e b b i n g h a u s 错觉形成中结 构因素的存在。比如r u e s s e l ( 1 9 3 4 ) 发现e b b i n g h a u s 错觉量随年龄增加而降低“1 。w a p n e r 和 w e r n e r ( 1 9 5 7 ) 发现e b b i n g h a h s 错觉量随年龄增加而提高“1 。而w a p n e r 等( 1 9 6 0 ) 发现 e b b i n g h a u s 错觉与年龄的关系不明显。k o v a c s ( 2 0 0 0 ) 研究了4 5 岁儿童和成人的 e b b i n g h a u s 错觉发现：当诱导圆为大圆，且与测验圆之间的距离很小的时候，儿童对测验圆 产生低估的情况要比成人少。他认为，这是由于儿童的视觉系统发展还不成熟造成的。 b o n da ：r k o 等( 2 0 0 4 ) 研究了6 一1 7 的儿童、青少年以及成人共2 9 7 名被试对e b b i n g h a u s 错 觉估计的情况。当诱导圆为小圆时，年龄与错觉量有显著的相关。而当诱导圆为大圆时，仅 在其和测验圆的距离很短的情况下，才会发现年龄和错觉之间的相关。直到1 7 岁为止， e b b i n g h a u s 错觉的错觉量是伴随着年龄而下降的4 1 。他们也推测：这一现象和视觉系统的成 熟程度有着关系，儿童和青少年的选择性注意还没有发展好是一个重要因素。儿童对 e b b i n g h a u s 错觉的知觉与成人是不同的。随着年龄的增加，这种知觉类型逐步向成人的类型 过渡。这些研究在一定程度上证明了在e b b i n g h a u s 错觉形成中结构因素的存在。但是我们 还要注意到：伴随着年龄的发展，个体的认知方式在遗传和环境的作用下，也在发生着变化。 在通常情况下，循着场依存性逐渐减小而场独立性逐渐增加的方向在演变，而在一定的年龄 阶段又具有相对的稳定性，至成年则很少改变。( a m e s ，e t l 1 9 5 3 9 1 ：h e m m e n d i g e r ，1 9 5 3 “： 2 关于e b b i n g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 张厚粲等，1 9 8 2 。) 这种变化也会影响错觉量的大小。一些研究者( w a p n e r ，w e n n e r “，t 9 5 7 ， b e r r y ，1 9 6 8 “2 1 ) 就用这种认知方式的变化来解释m u l l e r l y e r 错觉伴随年龄的发展减弱的现 象。 家庭遗传因素相关灞查。c o r e n 和p o r a e ( 1 9 7 9 ) 对e b b i n g h a u s 错觉进行研究，他们 发现：对测验成分低估的图形表现出了显著的遗传效应“。由此推论，e b b i n g h a u s 错觉的形 成与受遗传因素影响的眼球或神经的交互作用因素有关。 对光学和视网膜因素作用的分层研究。s c h i l l e r 和w i e n e r ( 1 9 6 3 ) 采n 实体镜技术( 在左 眼呈现测验成分，右眼呈现诱导成分) ，除去光学和视网膜的影响因素，来研究e b b i n g h a u s 错觉1 。结果发现，e b b i n g h a u s 错觉最比正常观察条件下有所降低。但是，对于这种降低是 否完全的反映了光学和视网膜因素对e b b i n g h a u s 错觉的作用是需要讨论的。因为采用实体镜 研究，也排除了双眼竞争的作用。尽管采用实体镜技术对e b b i n g h a u s 错觉进行研究存在一些 问题( 比如不断艮好的聚焦，图像的呈现与正常呈现图像相比有一定的差别) ，但它仍是对错 觉机制进行分层数量研究的很好的尝试。 ( 2 ) 对结构因素作用方式的解释 轮廓吸引假说 这个假说认为，e b b i n g h a u s 错觉是在感觉加工水平发生的。由于视网膜神经交互作用， 人们在观察e b b i n g h a u s 错觉时，对轮廓的知觉发生了位移。按照这个理论，如果诱导圆轮 廓的长度和接近程度的增加可以导致轮廓吸引增加，那么在被小的诱导成分( 外周圆) 所包 围的时候，测验成分( 中心圆) 就会显得大一些。 这个理论本身就存在着问题。首先，它仅推测了测验成分的膨胀效应而没有解释它的收 缩效应。第二，按照这个理论，在测验成分和诱导成分大小相等的情况下，测验成分应该表 现为膨胀效应。但是许多研究并没有发现这一结果。( m a s s a r o e a n d e r s o n ，1 9 7 1 “”：g i r g u se t a 1 ，1 9 7 2 唑w e i n t r a u b ，1 9 7 9 ) 轮廓和对比混合作用 这个假说认为：所有的轮廓都有吸引作用( 使测验圆看起来比较大) ，但是同时背景能够 导致大小对比。当诱导圆为大圆的时候，背景的大小对比越过轮廓吸引的作用。使洳9 验圆看 起来小一些。这个假说得到了一些实验的支持。比如： w e i n t r a u b ( 1 9 7 9 ) 将被试按照年龄段( 6 、8 、加、1 2 、2 1 ) 分为5 组，让其比较一个单独 的圆和由四个诱导圆组成的e b b i n g h a u s 错觉中的测验圆的大小。诱导圆的直径，和测验圆 的距离，诱导圆的圆周是变化的( 其中包括一个变式：仅显现每个诱导圆的外侧的四分之三) 。 他用轮廓效应和对比效应来解释这个结果在每个年龄段上都有轮廓吸引，背景( 外周圆的大 小) 导致大小判断对比是发生在6 岁以上的水平。当铡验成分和诱导成分的距离增加时，轮 廓和背景效应也减弱“”。j a e g e r 和g r a s s o ( 1 9 9 3 ) 对e b b i n g h a d s 错觉研究发现，当测验圆 与诱导圆的距离增加和诱导圆的数量增加会导致测验圆看起来比较小。轮廓的亮度仅在诱导 圆为大圆且与测验圆距离较近时，才会影响错觉“。 两阶段的轮廓间交互作用假说 j a e g e r ( 1 9 7 8 ) 发现：先后呈现测验圆和诱导圆( 间隔5 0 0 m s ) 时。错觉量并不显著t 当 诱导圆为大圆的时候，其数量对错觉量大小没有影响；当诱导圆为小圆时，如果其数量很少 3 关于e b b i g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 ( 2 个或4 个) 的时候，测验圆反而显得小了一些“。j a e g e r 用轮廓问的两阶段相互作用原 理来解释这个结果。认为大的诱导圆的内部与外部对测验圆大小知觉有对抗的作用。内部导 致高估，外部导致低估。 这个假说得到了一些实验支持( b a d e o c k w e s t b e i m e r1 9 8 5 。1 ；h o c k e e a s t m a n ，1 9 9 5 ”； b o n d a r k o d a n i l o v e ，1 9 9 9 。1 ) ，他们都发现临近的轮廓问吸引，距离较远的轮廓间表现出 排斥，轮廓间的距离如果过远就不发生作用。 但是，有的研究也证明，两阶段的轮廓间段交互作用假说在解释e b b i n g h a u s 错觉时也存 在局限。比如r o s e ( 2 0 0 2 ) 采用c o r e n ( 1 9 7 4 ) 的相似性研究的实验材料( 诱导成分和测验 成分在形状上有不同的相似性) ，对这个模型进行检验。“1 。发现，在固定的距离下，轮廓 的数量、大小和方向对吸引和排斥的作用是不统一的。对由任何一个形状的诱导成分所组成 的背景而言，虽然测验图形靠近( 导致吸引) 和远离( 导致排斥) 的轮廓的绝对和相对的大 小没有多大变化，但是对测验图形的大小估计却有很大的变化。轮廓问的吸引和排斥受很多 因素的控制。两阶段轮廓间相互作用假说对e b b i n g h a u s 错觉的解释有条件限制的。 2 策略因素的研究 ( 1 ) 认知对比作用 w u n d ( 1 8 9 4 ) 提出在大小方向形状上存在着认知对比”。对比与同化或者平均的知觉方式 一样，可以被看成是一种知觉策略或方式。它包括特征提取，这种特征提取反映了在测验成 分和背景成分的不同。在错觉知觉上，如果对比强调不同，那么测验成分与背景成分之间的 不同增加的话，那么错觉量也会加大。这个理论获得了一些实验研究的支持。 m a s s a r o 和a n d e r s o n ( 1 9 7 1 ) 发现，在e b b i n g h a u s 错觉中，测验成分的大小伴随诱导成分 的变化表现出系统的变化。当诱导的成分大的时候，内部的测验成分显得小，当诱导成分小 的时候，内部的测验成分显得大。这种测验成分和诱导成分大小的差异越大，错觉量也就越 大1 。 还有人( m a s s a r o a n d e r s o n ，1 9 7 0 ”：m o r i n a g a ，1 9 5 6 “) 通过增加诱导成分的数量的 方法，增加背景成分和测验成分的不同。发现当外周园的数量增加时，e b b i n g h a u s 错觉量有 显著的增加。这个结果也支持认知对比假说。 但是，一些实验对认知对比假说的解释产生了怀疑。比如：他不能解释为什么错觉大小 会随线条亮度发生变化( c o o p e r w e i n t r a b ，1 9 7 0 。：j a e g e r & p o l l a c k ，1 9 7 7 ： j a e g e r s d i r a s s o ，1 9 9 3 “) 为什么随着诱导成分与测验成分的距离之间的变化，错觉也会发生 变化( k o v a c s ，2 0 0 0 ”1 ：b o n d a r k o s e m e n o v ，2 0 0 4 ) ，以及为什么当测验圆和诱导圆大小相 等时e b b i n g h a u s 错觉仍会发生c o r e n ( 1 9 7 1 ) 1 。 此外，从认知方式( 整体的一一局部的) 的角度进行研究( w a p n e r w e r n e r l 9 5 7 “1 ) 也发 现，仅仅用认知对比对e b b i n g h a u s 错觉的解释是不充分的。 ( 2 ) 相似性比较作用 c o r e n ，和i l l i l l e r ( 1 9 7 4 ) 认为e b b i n g h a u s 错觉的大小对比效应发生在相似性的比较之后。 测验成分和诱导成分之间的相似程度，对e b b i n g h a u s 错觉量的大小有重要影响。他们将不同 形状的图形( 圆形、六边形、三角形和不规则的多角形) 组合成多种e b b i n g h a u s 错觉的变式， 4 关于b b b i n g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 结果发现，错觉量的大小依赖于测验成分和诱导成分之间的相似性。从此之后，研究者们 围绕“相似性”问题进行了广泛的争论。 c o r e n 和e n n s ( 1 9 9 3 ) 采用几组含语义信息的图片( 如动物、人脸等) 为材料，考察概念 的相似性对e b b i n g h a u s 错觉量的影响”。实验中首先让被试评价每组图片之间的相似程度， 然后将这些图片分别作为测验成分和诱导成分，组成了不同的e b b i n g h a u s 错觉的变式。结果 发现测验成分和诱导成分的内容相似性程度与e b b i n g h a u s 错觉量的大小有重要关系。他们认 为可能语义的信息参与到了相似性的比较中。 l u c i a ( 1 9 9 6 ) 研究关于图形和语义信息对4 岁到8 岁儿童e b b i n g h a u s 错觉的影响，但 结果只发现了几何( 图形) 相似性的作用”1 。 c h o p l i n g 和m e d i n ( 1 9 9 9 ) 在研究中对相似性的概念又进行了修正1 。他们指出只有测 验图形和诱导图形的形状会影响到错觉的大小，而在测验图形和诱导图形内部结构之间相似 性对错觉的大小没有影响。他们认为，物体的形状有很大的作用，因为他们包含了对图形分 类的充分的信息。 此外。还有一些研究并不是充分支持相似性比较的作用。如： j a e g e r ( 1 9 9 9 ) 以圆形作为测验成分，圆形和其他形状的图形作为诱导成分，对 e b b i n g h a u s 错觉进行研究3 。结果发现在不同诱导图形的包围下，对测验圆大小的估计的 错觉量没有差异。 j a e g e r 和g u e n z e l ( 2 0 0 1 ) 考察亮度和字母符号的相似性对e b b i n g h a u s 错觉的影响。 实验的测验成分为s ，诱导成分为s s 、$ s 和h s ( 它们和测验成分的相似程度是依次降低的) 。 结果发现当图形组合相似性高度时候，对中心s 产生低估。对亮度进行控制时，当全部是黑 或白的图形时，错觉量处于中等水平。 r o s e ( 2 0 0 2 ) 对由圆形、六边形，三角形和不规则的多角形( 他们的相似性程度依次降 低) 组成的e b b i n g h a u s 错觉的不同变式进行研究。1 。结果发现诱导成分和测验成分之间的 相似性比较效应仅存在于圆形和三角形之中。 这些研究说明，相似性比较理论对e b b i n g h a u s 错觉的解释也是不充分的。 ( 3 ) 场依存( 整体) 场独立( 分析) 的知觉策略影响 w a p n e r 和w e r n e r ( 1 9 5 7 ) 考察了不同认知方式对e b b j n g h a u s 错觉的影响”1 。他们假定， 如果对比理论起作用的话，表现为强烈对比效应的e b b i n g j h a l l s 错觉会随着年龄的增加而提 高。因为场独立( 分析的) 知觉方式是随着年龄的增加而变化的。儿童在观察e b b i n g h a u s 错觉时，所采用的是整体的知觉方式，那么错觉量就会很小。结果表明：即使非常小的儿童 在观察e b b i n g h a u s 错觉中，也有e b b i n g h a u s 错觉发生。这个结果在不支持认知对比假说的 同时，还给我们提出了一个问题：场依存( 整体的) 和场独立( 分析的) 知觉方式和e b b i n g h a u s 错觉有怎样的关系? 张厚粲等( 1 9 8 4 ) 利用d e l b o u e f 同心圆错觉( 外圆和内圆比例大约在3 ： 2 和5 ：1 时，分别表现为同化效应和对比效应) 为材料，让高中生对错觉中的测验成分进 行估计，然后将嵌套测验的成绩和错觉量进行相关比较”“。结果发现：场依存性与同化错觉 有正相关，与对比错觉有负相关。而场独立性与同化错觉有负相关，与对比错觉有正相关。 ( 4 ) 混合策略 对于解释同化错觉和对比错觉，c o r e n ( 1 9 7 8 ) 提出了一个集合贮存模型”。它假定， 5 关于e b b i n g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 大多数的视觉刺激所对应的视角是大于中央窝的。只有在中央窝的范围内能获得清晰图像。 在简单的一瞥中只能获得少量的视觉信息。知觉到的信息的输入必须通过多次的一瞥来收集。 因此，刺激是按照时间顺序分开输入的。这表明先前几瞥所收集到的信息必须贮存在某一处， 以便用于后来的知觉综合。换句话说，在知觉中存在记忆过程。同时呈现的比较接近的刺激 在加工上趋于同化或平均；而在时间上先后输入的刺激，在加工上趋向于表现为对比或强调 不同( w a r d & c o c k h e a d l 9 7 0 ”1 。1 9 7 1 ) 。他们假定，当部分相比较的刺激在空间上接近时， 它们会在一瞥中被提取，所以会被中和或同化。而当部分刺激之间的距离在空间上较远时， 它们必须在连续的注视中才能被获取，这段过程包含记忆的储存功能，它可能会强调差别， 而表现为对比效应。 在用集合贮存模式解释e b b i n g h a u s 错觉时。一个很重要的参数就是测验成分的中心和每 个诱导( 外周) 成分的中心的距离。c o o p e r 和w e i n t r a u b ( 1 9 7 0 ) ，g i r g u s 等( 1 9 7 2 ) 研究都 发现，无论诱导圆的是大还是小，当增加诱导成分和测验成分的距离时，对于处于中心的测 验圆的大小的评估就会降低。”。 这个假说还强调了对刺激信息采样的重要意义。张厚架等( 1 9 8 4 ) 在“小于中央窝”( 阻 止眼跳调节) 和“大于中央窝的观看条件下，且进行“错觉减弱”处理( 延长注视时问，不 断重复判断测验成分大小) 对d e l b o u e f 同心圆错觉进行研究，其结论支持集合贮存模式“1 。 但是c o r e n ( t 9 7 8 ) 本人认为集合贮存模式的解释仅仅是处于描述水平”“。它有许多不 完善的地方，如对许多变量的解释都是独立的，仍有潜在的机制没有说明等。因此还不能称 之为“理论”。 ( 5 ) 注意影响 p i a g e t ( 1 9 6 9 ) 曾经用的集中和分配来解释对比错觉。他认为信息的提取是一个积极主动 的过程。它通过一系列的包括c e n t r a t i o n s 的搜索来获得。c e n t r a t i o n 是指注意的集中和 转移。他认为视野内每个区域都有吸引c o n t r a c t i o n 的能力。区域越大，越会吸引更多的注 意。而一部分区域的c e n t r a t i o n 数量多少会影响大小的评价。当大区域和小的区域接近时， 大的区域会吸引到比平常更多的c o n t r a c t i o n 。获得较多的e e n t r a t i o n 的区域会在意识中被 高估。当一个人评价图形的一部分比另一部分大时，他的注意、或者用p i a g e t 的话说，他的 c e n t r a t f o n 首先被大的部分所吸引。这个理论重要方面就在于，将错觉归结于注意在视野的 分配以及信息的采样和编码。这个理论在解释e b b i n g h a u s 错觉时也得到了实验的支持，比 如： s h u l m a a ( 1 9 9 2 ) 给被试呈现了这样一个e b b i n g h a u s 错觉图形，测验圆的水平轴方向排 列的是相同颜色小的诱导圆，垂直轴方向排列的是不同颜色的大诱导圆。被试的任务是判断 测验圆的大小和小的或大的诱导圆的颜色。结果发现，对测验圆大小的估计，与实验任务相 关的诱导圆有关( 选择哪个背景) 4 1 o 由此推测，注意因素对e b b i n g h a u s 错觉量的大小有 影响作用。 ( 6 ) 经验作用 c h i a n g ( 1 9 8 1 ) 在总结e b b i n g h a u s 错觉知觉过程的时候，提出了经验的作用1 。他认为， 对于e b b i n g h & u s 错觉测验成分的大小判断时，比较的标准和方式构成了错觉的基础。就比 较的标准来说，“大和小”是一个相对的概念。受经验的影响，每个人对“大”和“小”的感 6 关于e b b i n g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 受都是不一样的。这可以解释知觉e b b i n g h a u s 错觉中，为什么会出现文化和个体间的差异。 从对e b b i n g h a u s 错觉机制的研究总结中，我们发现错觉的形成的原因是多方面的。单 一的结构或认知方面的都不能解释e b b i n g h 叫s 错觉所有的现象( 如w e i n t r a u b s c h n e c k ，1 9 8 6 ”：e h r e n s t e i i l h a m a d a ，1 9 9 5 t ”，r o s e b r e s s a n ，2 0 0 2 ) 。并且，根据近 来对视觉系统研究的结果，感觉的和认知的机制并不能完全分裂。在视网膜成像分析的所有 阶段之间都存在着动力交互作用，甚至“自上而下”的加工影响还到了分析的很早的阶段， ( a m s s a r & h o e h s t e i n ，2 0 0 0 【 5 ：d e c o & s c h u m a n n ，2 0 0 0 “；r o s e 臣p a r d h a ，2 0 0 0 ”1 ：s u n d e r & w o r g o t t e r ，2 0 0 0 “”) 这些发现也解释了e b b i n g h a u s 错觉如何受注意( s h u l m a n ，1 9 9 2 ”“) 和练 习( g i r g u s & c o r e n 。1 9 8 2 ) 的影响。 另外，虽然有许多研究者( h e l s o n ，1 9 6 4 1 ：p a r d u c c i ，1 9 6 5 ”1 ：c h i a n g ，1 9 8 1 1 ) 力图综 合各种因素，采用数学模型的方式将e b b i n g h a u s 错觉形成的机制表示出来，但是- 4 1 9 - t f j 却都没 有成功。因为，在不同的e b b i n g h a u s 错觉图形中各因素发生及之间作用条件是不同的。目 前还没有研究能将它总结出来。并且，随着研究的深入，越来越多的影响e b b i n g h a u s 错觉 的变量( 如相似性 e 较) 被发现出来，对于这些变量作用的条件和方式还存在争论。此外， 其他相关学科( 如神经科学) 的发展也为我们解释e b b i n g h a u s 错觉开辟了新的视角。我们 对e b b i n g h a u s 错觉的了解，在一定程度上也受相关学科的制约。因此，对e b b i n g h a u s 错觉 机制的探索是一条漫长的道路。 ( 二) 关于e b b i n g h a u s 错觉其他方面的研究概况 1 视觉机制方面的研究： g r e g o y ( 1 9 9 8 ) 认为，错觉对我们了解视觉系统的加工机制是一个有用的工具。近年来对 视神经通路的研究中，经常讨论的一个问题就视觉信息在是膝状体的背流( d o r s a ls t r e a m ) 和腹流“e n t r a ls t r e a m ) 加工的问题。关于他们的功能，研究者们持不同观点。o n g e r l e i d e r 和m i s h k i n ( 1 9 8 2 ) 提出，背流的功能是分析物体空间关系，腹流的功能是对物体识别。”。但 是g o o d a l e ，和m i l n e r ( 1 9 9 2 ) ( 1 9 9 5 ) 认为背流的功能是指导对物体的操作，而腹流的功能在 于进行计算，它对物体认知和有意识的知觉有重要作用”“。所以，他们认为存在两种不同 的视觉系统。一个用于指导行为，另一个导致物体识别和有意知觉。举例来说，人们用眼睛 ( 与腹流功能有关) 和用受视觉指导的手握( 与背流功能有关) 的方式来测量一个物体的大 小的时候，所得到的值是有差异的。由此推论视觉通路分化说。 许多研究者都利用e b b i n g h a u s 错觉图形来检验这个假设。他们普遍采用的方法是，让 被试分别用单纯的观察和手握( 调节拇指和食指间的距离) 的方式来估计测验成分的大小。 比较两种度量方式下错觉量的差异。单纯用眼睛观察( 视知觉) 对测验成分的大小进行估计 会受到e b b i n g h a u s 错觉的影响。用手握的方式( 视觉指导运动) 对测验成分进行估计，也 会产生误差。但是，这种误差的大小反映了它受哪类神经通路的调节问题。通常，如果这两 种结果间差异显著的话，那么就推断视觉和由视知觉指导的运动控制由不同的视觉系统控制。 利用e b b i n g h 8 u s 错觉，一些研究支持了视觉通路分化的观点。如h a f f e n d e n 和 g o d a l e s ( 1 9 9 8 ) ( 2 0 0 0 ) 发现，每个系统都传递视觉信息，但是其输出的结果的功能却是不同 的，其原因就在于，他们传递的信息的成分不同“。 7 关于e b b i n g h a u s 错觉认知方式的眼动研宄 但是有一些研究也不支持这个观点。采用同样的实验方式，f r a n z 和b u l t t h o f f 等( 2 0 0 2 ) 的研究却不支持这个理论。k w o k 和b r a d d i c k ( 2 0 0 3 ) 采用二维和三维的e b b i n g h a u s 错 觉图形进行研究也发现，对于视觉通道分化的说法是不充分的”3 。 此外，k o v a s ( 2 0 0 0 ) ，在接受视觉系统分化的前提下，采用e b b i n g h a u s 错觉图形对知觉的组 织是如何发展进行研究，发现视觉通路发展要比行为通路发展缓慢。幼儿的视觉通路还没有 得到完垒发展。 2 认知方面的研究 知觉大小的背景敏感性曾被用于与场依存和场独立有关的知觉方式个体差异研究中。 p h i l l i d s 等( 2 0 0 4 ) 采用e b b i a g h a u s 错觉图形来研究背景敏感性问题。1 。一般男性比女性 对背景的敏感性要低，所以男性更容易受到降低了的背景敏感性的情景的影响。而且，在一 些需要对细节进行注意的专业中，更普遍的存在对局部加工的偏向。他们用e b b i n g h a u s 错 觉研究不同性另和专业的人对大小知觉的背景敏感性。结果表明，在这项任务中，平均男性 对背景的敏感性要高于女性，虽然他们之间的交叠很大，具有非常高或低敏感性的被试表现 了性别和专业之间的差异。 s t a p e l 和k o o m e n ( 1 9 9 7 ) 研究了社会认知对知觉的影响。刺激的实际大小要对目标 和背景进行比较来知觉。相似的物体比不相似的物体更容易促成比较加工。社会认知可以通 过确定什么是相似和不相似，来影响对实际的大小的判断。实验发现，以生物学为基础的社 会分类( 男女) 对e b b i n g h a u s 错觉的大小( 知觉对比的幅度) 产生影响，并且，非生物学 基础的社会分类也会影响知觉对比效果的大小。 b a s si n ( 2 0 0 1 ) 采用e b b i n g h a u s 错觉图形为材料，研究了视知觉中不同比较过程的作 用。发现，倾向于相似性的比较和倾向于差异性的比较过程对知觉的影响是不同的。当对 物体大小进行估计之前进行倾向于相似性( 同化) 的比较时，g b b i n g h a u s 错觉几乎消失，而 之前作出的是倾向于差异性( 强调对比) 的比较话，会导致错觉的增加。 ( 三) 小结 e b b i n g h a u s 错觉产生受生理因素和认知因素的共同作用，其研究的发展程度也与其他科 学有着密切联系。并且，e b b i n g h a u s 错觉图形也可以作为为实验材料对相关学科进行研究。 学科间的发展的联系性，更加突显了对e b b i n g h a u s 错觉进行研究的意义。 二、关于视错觉与眼动的研究概况 人们很早就将眼动的模式和错觉联系起来了。早在1 8 9 7 年，d e a b a r r e 就采用石膏制成 的小型环状物附在角膜上，记录了观察m u e 1 e r l y e r 错觉图形时的眼动状况”“。至今采用 眼动方法对错觉研究已经有1 0 0 多年的历史。关于视错觉的眼动研究，按照研究的目的可以 划分为两个方面的研究：一方面是采用眼动数据为指标，对一些视错觉的机制进行探讨；另 一个方面是利用错觉图形为材料，研究眼动规律及视觉系统的加工情况。 ( 一) 用眼动法对视错觉机制的研究 ( 1 ) 冯特的眼动说( e y em o v e m e n tt h e o r y ) 第个用眼动解释视错觉的人是冯特( 1 8 9 8 ) 。他指出眼球运动扫描一条长的线条所 r 关于e b bi n g h a u s 错觉认知方式的眼动研究 费的时间耍比扫描短的线条所花费的时间要长。如果对特定长度的眼动包含着的费力多少的 信息，那么这个信息会附加的进入到对这个图形大小( 长度) 的知觉的计算中。这个观点的 提出基于这样一个前题：影响眼动费力水平的任何因素都会改变对目标( 靶子) 大小的估计。 冯特用这个眼动的观点来解释横竖错觉。他认为到眼睛的水平运动看起来要比垂直运动 “更易完成”。尽管垂直的线条和水平的线条的长的相同，但是垂直的线条在扫描上要更费力， 所以它可能会被知觉为更长一些。这种眼球运动费力程度的概念还能扩展到对其他错觉彤成 的解释上。比如，冯特还用它解释了o p p e l k u n d t 错觉。 这个观点似乎得到了一些实验的支持。比如： f e s t i n g e r ( 1 9 6 8 ) 发现，当注视m u l l e r - l y e r 错觉图形的过程中，允许被试进行眼动与 不允许被试进行眼动( 只能注视) 的两种条件下，在第一种条件下可以使错觉量减少”1 。在 另一项研究中，( c o r e n h o e n i n g ，1 9 7 2 ) ，考察被试在注视o p p e l - k u n d t 错觉时，也发现了上 述特征。实验中，被试分为两组，每组均有1 5 人。要求他们观看该错觉图形。一组被试在 错觉图形上可以进行眼跳，另一组被试只能进行注视图形a ( 点图) 和线段b 的连接之处， 不能进行眼跳。对于眼跳组来说，随着时间的推移，错觉出现的百分比显著减少，而注视组 则未出现此现象。 但是，有许多眼动实验并不支持视错觉产生的眼动理论。j u d d ( 1 9 0 5 ) 让被试观察错觉图 形的同时用电影摄像机拍摄眼动轨迹”1 。其结果表明，在观看l l e r _ l y e r 错觉图形时，对 有向内收缩的箭头的那条线段注视多，而对另一条有向外伸展的箭头注视少。这个结果并不 支持眼动理论。因为，按照该理论，对看上去短的那条线的注视应该少。对看上去长的那条 线的注视应该多。所以，j u d d 认为眼动理论不能对错觉的产生机制进行明确的解释。 许多研究者认为如果没有眼球的运动，就没有对眼球的运动预期的反馈和费力的暗示。 如果眼动理论是正确的话，那么在没有眼动的情况下就不会有错觉产生。为了证明这一点， 研究者采取了一些方法在控制被试眼动的情况下测量错觉。 虽早的技术包括采用速视器来呈现错觉图形，使图像停驻时间很短，以减少眼动的发生。 如l e w i s ( 1 9 0 8 ) 对m u e l l e r - l y e r 错觉研究”1 ，h i c k s 和r i v e r s ( 1 9 0 8 ) 对横竖错觉研究中， 都报告说这种不发生眼动的情况下，仍然有错觉的存在，甚至错觉量还有所增加9 ”。 随着技术的进步，更精密的技术被用来消除观察错觉图形中眼动的影响。d i t c h b u r m 和 g i n s b o r g s ( 1 9 5 2 ) 利用隐形眼睛的装置来稳定视网膜成像技术便是其中之一”1 。采用这种装 置，尽管眼球会有发生转动的趋势但是视网膜的成像被同定住了。眼球的运动不会改变视 网膜的成像，所以便不会和刺激的排列发生关系。p r i t c h a r d ( 1 9 5 8 ) 证明在这种条件下，仍 能观察到z o e ll n e r 错觉和p o n z o 错觉发生”1 。e v a n s 和m a r s d e n ( 1 9 6 6 ) “采用闪光技术将 一些经典的错觉图形投射到视网膜上，这样也固定了视网膜上的成像。尽管如此，大多数的 被试仍然报告有错觉产生。 值得注意的是，上述消除眼动和视网膜成像关系的技术并没有完全地阻止眼球的运动。 仅仅是减少眼动视觉上的效果而己。仍然有低于扫描运动的小的眼动存在。可以说，伴随着 眼动的发生，无论在对刺激的扫描有效与否，他们仍然会参与到最终对知觉的距离的评价中。 但是，s m i t h ( t 9 4 7 ) 在试验中麻醉自己的眼球发现，在完全没有眼动的情况下，他仍然可以报 告靶子的方位和大小，说明他的空间知觉没有受到影响1 。r a y n e r ( 1 9 7 8 ) 使用自制的眼动 9 关于e b b i n g h a u s 错觉认知方式的艰动研究 仪对视错觉进行了研究，通过仪器使被试无法进行眼动，在这种条件下，被试观看 m l l e r - l y e r 错觉图形和p o g g e n d o f 错觉图形时仍然产生了错觉”“。由此推出，许多视错觉 的产生与眼动的关系不大。y a r b u s ( 1 9 6 7 ) 认为，不同视错觉是以不同方式在不同程度上对眼动 产生影响的。同时，有一些视错觉对眼动没有任何影响。眼动不参与视错觉的产生，视错觉 本身决定了被试的眼动模式1 。 ( 2 ) 眼动输出准备假说( e y em o v e m e n tr e a d i n e s se f f e r e n tt h e o r y ) 虽然错觉的眼动理论受到许多置疑，但是仍然有心理学家认为眼动和眼动信息在有意识 选择靶子的过程中起作用。他们对眼动理论进行了调整，形成了准备输出假说。 眼动输出准备假说最初源于w u n t ( 1 8 9 8 ) 对眼动能够造成错觉的假设。后来又经过 h e y m a n s ( 1 8 9 6 ) 和m u e n s t e r b e r ( 1 8 9 7 ) 的修正”“”。f e s t i n g e r 等( 1 9 6 7 ) ”详细地阐述了这 个理论，并且将其拓展到对一些知觉现象的解释上。这个假说的前提是，观察者的知觉倾向 至少部分地源于他们对刺激环境的预先反应倾向。观察者的准各状态可能表现于与外部世界 明显的交互作用( 如，用眼球运动扫描环境) ，或者表现为内隐的控制活动( 比如，对准备执 行活动进行计划) 。输出理论在这两者上都指出了对刺激知觉的反映的动力的交互作用。从这 个角度来看，一个人必须能够对刺激进行反应，或者至少能对反应进行准备，他才能够知觉 到它( h o n d a ，1 9 8 5 ”“，1 9 9 0 ”) 。所以准备输出假说认为错觉是由神经中枢给眼肌发出的不 适当的运动指令造成的。只要人们有这种眼动的准备，即使眼睛没有运动，这种倾向也会被 用于有意识的知觉的合成，错觉也要发生。这种假说回避了与上述眼动理论有关的所有问题， 并且得到了一些眼动实验的支持。但是，这个假说的困难就在于，对于任何一个给定的刺激 而言，目前还不可能在本质上说出那一种眼动包括着准备( 倾向) 。一般来说，研究者采用真 实的自发眼动( e m i t t e de y em o v e m e n t ) 模式作为最好的眼动指标。当他们发现眼动的模式 形成了某种图形，其方向和大小与知觉到的错觉有着相关时，他们就认为结果是支持眼动准 备理论的。如对m u e l l e t l y e r 错觉弯曲错觉和一些方向错觉的研究。 但是，还有一些眼动实验认为用输出准备假说来解释错觉机制是受限制的。如d e l u c i a ( 1 9 9 4 ) 曾采用m u l t e r - l y e r 错觉的变式，对v e r s u s ( 1 9 7 1 ) 提出的重力中心运动的输出准备 理论( 准备理论的一种) 进行了研究”。结果表明这个理论只在解释一定范围内的缪勒错 觉是有效的。 b i n s t e d 等( t 9 9 9 ) 采用先进的目良动记录技术，在允许被试头动的同时”，保持精确的 空间精确度( 0 6 m m w i t h i nlm a ) 观察m u l l e r l y e r 错觉的眼动状况。他们要求被试先注视 不同m u l e t 一1 ，y e t 变式图形中的左边的顶点，然后伴随节拍器的频率( i 2 5 h z ) ，交替改变左 右的注视点。研究结果说明m u ll e r l y e r 错觉不仅导致对最初的眼跳预期的偏差( 超过或未 达到) ，还会影响矫正眼跳后眼动的终点位置。他们认为，由于知觉和眼动的因果关系存在着 “鸡和蛋”的矛盾，用输出理论来解释实验结果应持谨慎的态度。 ( 3 ) 过滤器理论的研究( f ii t e rt h e o r y ) 眼动研究方法还被验证神经传递过程对错觉的解释。如过滤器理论( f i l t e rt h e o r y ) 认为：错觉是以人的神经传递功能为基础的物理刺激的低空间的过滤( 视觉模式的高频率成 份的衰减) 而产生的自然结果。视觉系统的不同神经纤维对应于不同的空间频率，因此，视 觉现象中的特定的空间频率是由视觉系统中特异的过滤器装置而识别的，如果被试观察物体 l o 关于e b b i n g h a u s 错觉认知方式的眼动研充 的部分细节在视觉系统过滤器的信息传递中丢失，那么，就会产生错觉。 p e t e r s i k ( 1 9 8 2 ) ，在研究m u l l e r l y e r 错觉过程中，采用眼跳，眼球扫描路径等指 标，让被试观察三种牵激：箭头向内、箭头向外的m u l l e r l y e r 错觉线段，和水平的直线段。 结果眼动指标的支持