（基础心理学专业论文）不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征.pdf

摘要字词识别和面孔识别都是人类社会生活中的重要功能，探讨二者是否存在不同的加工模块和神经机制，是认知神经科学研究领域所关注的核心问题之一。本研究采用视觉事件相关电位技术探讨了不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征。被试者为1 6 名右利手健康大学生，刺激材料为具有不同方位( 正立、倒置、镜像和倒置镜像) 的独体单字汉词和成人中性面孔，等概率随机呈现，要求被试对正立和倒置的刺激分别按不同的键( 不管其镜像) ，记录6 4 导脑电。结果如下：( 1 ) 在正立方位下，汉字和面孔诱发的n 1 7 0 和l p c 存在差异。面孔较之汉字诱发了更大的n 1 7 0 波幅，说明人类视觉系统早在1 3 0 1 7 0 m s 就能将面孔与汉字区分开来；另外，在此分类过程中，面孔表现出右脑优势，汉字不存在半球差异。在3 0 0 6 0 0 m s 时间窗口，面孔较之汉字诱发的l p c 平均波幅更高，表明刺激分类等初级加工一直持续到晚期加工阶段。( 2 ) 在倒置方位下，面孔只在早期知觉加工阶段表现出明显的方位效应，较之正立面孔，倒置面孔的p 1 0 0 波幅增大，n 1 7 0 潜伏期延迟，波幅明显增高，说明倒置破坏了面孔的早期知觉加工；汉字只在晚期加工阶段受到了倒置的影响，倒置汉字在3 0 0 6 0 0 m s 时间窗口下l p c 平均波幅明显负向漂移，提示倒置汉字的识别与心理旋转有关。( 3 ) 在镜像方位下，汉字在早期知觉加工阶段和晚期加工阶段均显示出明显的镜像效应。较之正立汉字，镜像汉字的p 1 0 0 波幅增高，n 1 7 0 潜伏期延迟，波幅显著降低，说明镜像损害了汉字的早期知觉加工。同时镜像汉字在3 0 0 5 0 0 m s 时间窗口下l p c 波幅明显负向漂移，反映了与倒置汉字相似的加工过程；但是在7 0 0 - - - 8 0 0 m s 时间窗口反转分离，提示倒置与镜像加工存在差异。而面孔的识别不受镜像方位的影响。关键词：汉字识别，面孔识别，倒置效应，镜像效应，事件相关电位a b s t r a c tw o r dr e c o g n i t i o na n df a c er e c o g n i t i o nh a v ei m p o r t a n tf u n c t i o ni nd a i l yl i f e o fh u m a ns o c i e t y t oe x p l o r ew h e t h e rt h e r ei sd if f e r e n c eb e t w e e nt h e mi nt e r m so fp r o c e s s i n gm o d u l ea n dn e u r a lm e c h a n i s mi so n eo ft h ec o r ep r o b l e mo fc o g n i t i v en e u r a ls c i e n c e t h ep r e s e n tr e s e a r c ha d o p t e dv i s u a le r pt e c h n i q u et of i n do u tt h ev i s u a lp e r c e p t u a lf e a t u r e so ft h er e c o g n i t i o no fc h i n e s ec h a r a c t e r sa n dh u m a nf a c e s s u b j e c t sa r es i x t e e nh e a l t h yr i g h t h a n d e du n i v e r s i t ys t u d e n t s s t i m u l ia r es i n g l ec h i n e s ec h a r a c t e r sa n da d u l t sn e u t r a lf a c e sp r e s e n t e di nd i f f e r e n to r i e n t a t i o n s ( u p r i g h to r i e n t a t i o n ，i n v e r t e do r i e n t a t i o n ，m i r r o ri m a g eo r i e n t a t i o na n di n v e r t e dm i r r o ri m a g eo r i e n t a t i o n ) t h es t i m u l ia r er a n d o m i z e di ne q u a lf r e q u e n c y t h es u b j e c t sa r er e q u i r e dt op r e s sd i f f e r e n tk e y st ot h eu p r i g h to r i e n t a t i o na n di n v e r t e do r i e n t a t i o nr e s p e c t i v e l y ( i g n o r i n gi t sm i r r o ri m a g e ) t h ee e gw a sr e c o r d e df r o m6 4s c a l pl o c a t i o n s t h er e s u l t sa r ea sf o l l o w s ：i nu p r i g h to r i e n t a t i o n ，d i f f e r e n c ee x i s t si nn 1 7 0a n dl p ce v o k e db yc h i n e s ec h a r a c t e r sa n dh u m a nf a c e sr e s p e c t i v e l y n 1 7 0e li c i t e db yh u m a nf a c e si n c l u d e sl a r g e ra m p li t u d et h a nt h a tc a u s e db yc h i n e s ec h a r a c t e r s ，w h i c hs u g g e s t st h a tt h eh u m a nv i s u a lc o u l dd i s t i n g u i s hb e t w e e nf a c e sa n dc h i n e s ec h a r a c t e r sa se a r l ya s1 3 0t o1 7 0 m s w h e r e a st h er i g h th e m i s p h e r eh a sa l la d v a n t a g ei nt h ec a t e g o r i z a t i o no ff a c e s ，c h i n e s ec h a r a c t e r sa r ep r o c e s s e db i l a t e r a l l y i nt h et i m ew i n d o wo f3 0 0m sa n d6 0 0m s ，f a c e se v o k el a r g e rl p ct h a nc h i n e s ec h a r a c t e r s ，w h i c hi n d i c a t e st h a tt h ec a t e g o r i z a t i o no fs t i m u l id o n te n du n t i lt h el a t es t a g eo fp r o c e s s i n g i ni n v e r t e do r ie n t a ti o n ，o n l yi nt h ee a r l ys t a g eo fp e r c e p t u a lp r o c e s s i n g ，h u m a nf a c e sm a n i f e s ti t so b v i o u so r i e n t a t i o ne f f e c t c o m p a r e dw i t hu p r i g h th u m a nf a c e s ，i n v e r t e df a c e si n v o l v el a r g e ra m p l i t u d eo fp 1 0 0 ，p r o l o n g e dl a t e n c ya n dl a r g e ra m p l i t u d eo fn 1 7 使w h i c hi n d i c a t e st h a tt h ei n v e r s i o nd i s r u p t st h ee a r l yp e r c e p t u a lp r o c e s s i n go fh u m a nf a c e s h o w e v e r ，c h i n e s ec h a r a c t e r sa r eo n l ya f f e c t e db yi n v e r s i o ni nt h el a t es t a g eo fp r o c e s s i n g i nt h et i m ew i n d o wo f3 0 0t o6 0 0m s ，i n v e r t e dc h i n e s ec h a r a c t e r se l i c i tap o s i t i v e g o i n gl p c ，s u g g e s t i n gt h er e g o g n i t i o no fi n v e r t e dc h i n e s ec h a r a c t e r si sr e l a t e dt om e n t a lr o t a t i o n i nm i r r o ro r i e n t a t i o n ，m i r r o re f f e c t so fc h i n e s ec h a r a c t e r sa r es h o w nb o t hi nt h ee a r l ya n dl a t es t a g eo fp e r c e p t u a lp r o c e s s i n g s i g n i f i c a n t l y c h i n e s ec h a r a c t e r si nm i r r o ro r i e n t a t i o ne v o k el a r g e ra m p l i t u d eo fp 1 0 0 ，p r o l o n g e dl a t e n c ya n ds m a l l e ra m p l i t u d eo fn 1 7 0t h a nu p r i g h tc h i n e s ec h a r a c t e r s ，i n d i c a t i n gt h a tt h ei n v e r s i o nd i s r u p t st h ee a r l yp e r c e p t u a lp r o c e s s i n go fc h i n e s ec h a r a c t e r s i nt h et i m ew i n d o wo f3 0 0m st o5 0 0m s ，l p cc a u s e db ym i r r o r e dc h i n e s ec h a r a c t e r si n c l u d e san e g a t i v e g o i n gb r a i nw a v e ，w h i c hr e f l e c t st h es i m i l a rp r o c e s s i n gf o rt h ei n v e r t e dc h i n e s ec h a r a c t e r s m o r e o v e r ，i nt h et i m ew i n d o wo f7 0 0t o8 0 0m s ，t h eb r a i nw a v e sa r ei n v e r t e da n ds e p a r a t e d ，w h i c hi n d i c a t e sd i f f e r e n c ee x i s t si np r o c e s s i n gb e t w e e ni n v e r t e dc h i n e s ec h a r a c t e r sa n dm i r r o r e dc h a r a c t e r s h o w e v e r ，f a c er e c o g n i t i o ni s n ta f f e c t e db yt h eo r i e n t a t i o no fm i r r o r k e y w o r d s ：c h i n e s ec h a r a c t e rr e c o g n i t i o n ：f a c er e c o g n i t i o ni n v e r s i o ne f f e c t ：m i r r o re f f e c t ：e v e n tr e l a t e dp o t e n t i a li湖南师范大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：烈p 监御1 7 年厂月弓f 日湖南师范大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属湖南师范大学。同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南师范大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1 、保密口，在年解密后适用本授权书。2 、不保密口。( 请在以上相应方框内打“ ”)作者签名：导师签名：日期：1 降r 月弓f 日日期堋年, j - 月；f 日不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征1 绪论文字和面孔是人类社会中非常重要的两类视觉刺激，在许多方面都存在相似之处。人们从童年期就开始学习文字、与入交往，对文字和面孔的加工随着年龄的增长日渐熟练。大多数成年人都是加工文字与面孔的专家。与其它刺激不同，文字与面孔不仅在分类水平进行加工( 对于面孔而言是种族，对于文字而言是字词与非字词) ，更为重要的是，它们还能在个体水平进行加工，不同的面孔代表着不同的个体，而不同的文字也传达着不同的意义。字词识别和面孔识别是人类社会生活中的两项基本技能，能使我们获得关于外部世界的大量信息，从而有助于人们有效地进行社会交往和适应环境，在人类生活中占据重要地位。探讨字词和面孔识别是否存在不同的加工模块和神经机制，是认知神经科学研究领域所关注的核心问题之一。这类研究不仅有助于加深对字词和面孔加工规律的认识，而且对丰富和发展知觉模式识别理论具有重要价值。1 1 字词与面孔识别的研究1 1 1 物体识别的双重加工模型f a r a h 提出了物体识别的双重加工模型，该模型认为物体识别包括两种加工或分析形式：1 整体分析 ( h o l i s t i ca n a l y s i s ) ，某一目标的完型或整体结构被进行加工；2 局部分析( a n a l y s i sb yp a r t s ) ，加工集中于某一目标的关键部分“”。f a r a h 认为整体分析和局部分析涉及对绝大多数目标的识别，其中面孔识别主要依赖于整体分析，而阅读词汇或课文大多数涉及分析加工“1 。秦速励和沈政也认为人体可能具有两种表征系统：一种系统是基于整体特征，另种基于部分特征，前者对表征面孔是必须的，对表征字词是无效的；而后者对表征字词是必须的，对表征面孔是无效的口1 。1 1 2 神经心理学的研究。目前关于整体分析存在不同的说法，如构型加工( c o n f i g u r a lp r o c e s s i n g ) ，并无统一的定义，在本研究中，我们将二者视为同义词1硕士学位论文神经心理学的证据表明，面孔失认症与纯失读症之间存在双重分离现象。面孔失认症患者表现为个体对面孔的识别能力降低或丧失，而对其他物体的识别完好；纯失读症患者在阅读上出现障碍但口头语言理解以及物体识别能力均不受影响。1 9 9 0 年，f a r a h 统计了9 9 例公开报道的病例，发现共有3 5 位病人具有面孔失认障碍但未出现失读现象n 3 。其他大量文献则报道了出现失读却未见面孔失认的现象h 3 。因此，面孔识别所涉及的认知过程与大脑系统应该不同子字词识别。另外，脑损伤的研究表明，绝大多数面孔失认患者存在枕叶和或颞叶损伤。相反，纯失读症主要与左侧大脑半球损伤，特别是顶叶后部的角回的损伤有关“1 。1 1 ，3 脑成像的研究使用功能性磁共振( f m r i ) 和正断电子扫描( p e t ) 等脑成像技术所进行的研究，为字词和面孔识别的神经机制提供了更为直观的证据。许多研究发现位于外侧纹状体上方的梭状回区域的特定部分是选择性地对面孔反应的重要脑区，即梭状回面孔区( f a c ef u s i f o r ma r e a ，f f a ) 。a l l i s o n 等人的f m r i 研究表明，与多种物体刺激相比，面孔刺激诱发的f f a 的活动增强晦3 。k a n w i s h e r 等发现，尽管物体任务要比面孔任务难，但是被试在加工面孔时，f f a 较之其它视觉刺激产生了两倍以上的激活”1 。另外，c o h e n 等n 3 利用f m r i 、p e t e r s o n等呻1 利用p e t 发现，视觉呈现的字词自动激活了左侧中部梭状回的特定区域，该区域与视觉词汇的加工有关，称之为视觉词形区( v i s u a lw o r d f o r ma r e a ，v w f a ) 嘲。v w f a 是近年来研究视觉词汇识别的认知神经科学家最为关注的脑区之一，已有的研究发现字符串较之棋盘格“蚰，日本汉字较之假字n ”，书面词汇较之听觉词汇“”，字母较之数字“3 1 均在v w f a 引发了更大的激活。另外，虽然f f a 和v w f a 是分别进行面孔和字词识别的重要脑区，但是p u c e 等、h a x b y 等的研究结果表明：在字词识别过程中也可以看到f f a 的激活，而面孔识别中也可以观察到v w f a 的激活“4 “3 。1 。1 4 事件相关电位的研究神经成像研究的结果表明面孔和字词加工具有不同的神经组不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征织，具有高时间分辨率的事件相关电位( e r p ) 技术则为人们了解这一神经机制的时间过程提供了进一步的帮助。b e n t i n 等在面孔识别的e r p 研究中，发现面孔刺激呈现后1 3 0 到l7 0 m s 之间于双侧颢枕区产生了一个负波，在1 7 0 m s 左右达到波峰( n 1 7 0 ) ，其波幅比以同等方式呈现的其它刺激引起的波幅大得多，这种差异在右半球更为明显。另外，b e n t i n 在随后的研究中发现视觉呈现的字词同样能够在颞枕区诱发出明显的n 1 7 0 成分，且该成分呈双侧分布，在词与非词之间不存在差异，但是符合正字法的刺激比不符合正字法的刺激在左半球诱发的n 1 7 0 波幅更大n ”。到目前为止仅有两项e r p 研究在同一实验中对字词识别与面孔识别进行了比较。s c h e n d a n 等为了考察言语刺激与非言语刺激在早期知觉加工中的特点，他们直接比较了字词、面孔和物体的加工。结果发现，虽然字词和面孔诱发的v p 产波幅明显高于其它物体刺激，但是字词和面孔之间的v p p 波幅不存在差异“”。而r o s s i o n 等人的研究得出了矛盾的结论。他们发现，虽然面孔和字词均能诱发出明显的n 1 7 0 成分，但是前者的波幅明显高于后者。另外，面孔n 1 7 0表现出右半球优势，而字词n 1 7 0 表现出左半球优势“”。然而，也有大量的证据表明字词与面孔的加工并无差异。c o l t h e a r t 等发现习得性失语症病人能够阅读单词并理解其意义，但是他们不能阅读组成词的单个字母，这表明存在一个整词模块来识别整词而非其部件啪1 。这种现象与m o s c o v i t c h 等报道的脑损伤病人c k 在面孔认知中的表现相似：这名病人丧失了识别物体的能力，但是却能识别面孔。他能够识别出由蔬菜组成的面孔，却不能识别出蔬菜本身口”。这说明字词和面孔的识别在一定程度上都是基于整体的，而非部分。在f a r a h 一项有关面孔整体加工的研究中，两个面孔快速地连续呈现，这两个面孔的上半部分( 包括眼睛) 相同，下半部分不同( 包括嘴巴) ，要求被试判断两个面孔的上半部分是否相同，结果被试总是报告它们是不同的。也就是说，被试不能对面孔的上半部分单独加工，他们是将面孔作为一个整体进行加工的魄3 。已有大量的证据表明。v p p 与n 1 7 0 是一面两体的关系，二者的神经发生源均位于颞枕区3硕士学位论文a n s t i s 将相同的范式运用到字词刺激中，发现了与f a r a h 相似的结论，因此a n s t i s 认为字词和面孔一样都是整体加工，而非部分加工【2 3 o1 2 方位效应的研究1 2 1 面子l 倒置效应倒置效应最初是在行为研究中发现的，当物体倒立呈现时，人们对物体的识别会变得困难，这种现象在面孔刺激中表现得尤为明显，故称为面孔倒置效应( f a c ei n v e r s i o ne f f e c t ，f f a ) 。许多研究表明，与其它事物相比，面孔识别对呈现方位的敏感性更强，更容易受呈现方位的影响。例如，y i n 以日常生活中的、具有规则呈现方位的事物如面孔、飞机、房屋等的照片为实验材料，采用学习一再认范式比较了正立和倒置方位呈现条件下被试对这些事物的再认成绩，发现处于正立方位的刺激的再认成绩都很高，面当照片倒置呈现时，被试的成绩下降，在面孔刺激中尤为明显( 成绩下降2 5 ) 。“。面孔倒置效应是面孔识别具有特异性的一个重要指标，己被广泛地作为面孔加工识别研究的窗口及平台。面孔倒置效应提示面孔可能是“特殊的”刺激物，具有不同于其它物体的信息加工方式。正常面孔包括眼睛、鼻子、嘴巴等组成部分，各部分之间构成了相对一致的空间关系。研究者通常把眼睛、鼻子等单个部件所包含的不同属性( 如大小、形状、颜色等) 称为面孔的特征信息，而将各个部件组成的空间关系称为构型信息口。人们在加工正立面孔时，同时运用了特征信息和构型信息，而当面孔倒置时，个体对面孔的构型信息的提取发生困难，只能运用特征信息，因此使得个体对倒置面孔的加工较之正立面孑乙更为困难。b e n t i n 等人的研究发现，与正立面孔刺激相比，倒置面孔诱发的n 1 7 0 的潜伏期会有大约8 m s 的延长“。r o s s i o n 等的实验也证实了这一结果，并且发现倒置呈现的其他刺激不会出现n 1 7 0 潜伏期的延迟吲。e i m e r 发现缺少眼睛的面孔识别也会引起n 1 7 0 潜伏期的延长啪1 。此外，r o s s i o n 的研究、i t i e r 等的研究发现，与正立面孔相比，倒置面孔诱发的n 1 7 0 波幅显著增大，而其他刺激并未出现这种现象啪矗”。不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征1 2 2 字词心理旋转的研究与面孔倒置一样，研究者也对字词倒置进行了大量的研究。字词倒置是指字词顺逆时钟旋转1 8 0 。，它是进行心理旋转研究时重点考察的方位之一。到目前为止，关于字词倒置的研究主要集中于心理旋转领域。1 2 2 1 字词心理旋转的行为研究心理旋转的研究始于7 0 年代初期c o o p e r 和s h e r p a r d 的行为学研究，至今已经有4 0 余年了。人们在进行相同性比较时，总是利用表象系统在头脑中对所要进行判别的物体形成一个表象，然后对所形成的表象进行旋转，使之旋转到与该物体在我们长时记忆中的正常的正位样本重合时，进行比较判断他们是否相同，这就是心理旋转的最基本的策略。国内有学者研究了汉字的心理旋转，当汉字处于倾斜水平时，对汉字的识别了产生明显的方位效应，其反应时间随着旋转角度的增加而增加，当汉字处于倒置水平时，其反应时间最长啪“1 。1 2 2 2 字词心理旋转的生理基础w i n d i s c h b e r g e r 等、j o r d a n 等人的f m r i 研究表明，顶叶、枕叶和额叶在心理旋转过程中起着重要的作用阮“。w i j e r s 等首先进行了以字母和数字心理旋转的e r p 研究，以6 0 。、1 2 0 。和1 8 0 。旋转后的正立和镜像字母呈现给被试，要求被试判断字母是正立的还是镜像的。结果发现，随着字母旋转角度的不同，在顶叶电极出现了一个显著的正成分，潜伏期大约在5 0 0 m s 左右，波幅约为8 1 5pv之间泓1 。r o s l e r 等和m i l i v o j e v i c 等认为这个正成分是心理旋转过程产生的认知加工的特异波p 3 0 0 ，其波幅与图形的旋转角度呈负相关，并随着与正立位角度差异的增大负向漂移，在1 8 0 。达到最大 3 s 3 6 1 。刘练红进行了汉字心理旋转的e r p 研究，得出了与以字母和图形为刺激的心理旋转相同的结论，汉字诱发的p 3 0 0 的波幅随旋转角度的增加负向漂移，在倒置条件下达到最大钉。1 2 3 有关镜像的研究认知神经科学最重要的成就之一，就是在灵长类动物的大脑皮层上发现了视觉加工的解剖和功能分离的两条通路：一条是与物体形硕士学位论文状和颜色等特征( “w h a t ”) 加工有关的腹侧通路( v e n t r a lp a t h w a y ) ，沿着大脑皮层的枕颢叶分布，从枕叶的初级视皮层v l 、v 2区经v 4 区投射至下颞区，其功能主要在于识别客体，对物体的整体特征，例如形状、颜色、结构等进行加工；一条是与运动和空间位置特征( “w h e r e ”) 加工有关的背侧通路( d o r s a lp a t h w a y ) ，沿着枕顶叶分布，从v 1 、v 2 、v 3 区经盯区投射至后顶叶，其功能主要与物体空间关系和空间运动有关。1 2 3 1 镜像的概念按照日常生活的解释，镜像是指物体在镜子当中形成的映像。人类能够将一个物体与该物体的镜像区分开来，同时又能清楚地意识到它们是同个物体。1 2 3 2 镜像与倒置的区别镜像与倒置从主观上讲有着很大的差异，前者是对刺激进行水平翻转，而后者是对刺激进行1 8 0 。旋转，这给人们带来的视觉影响明显不同。r a m a c h a n d r a n 等人的研究表明，顶叶损伤的病人无法区分镜像物体，出现了镜像失认( m i r r o ra g n o s i a ) 的现象，因此个体对镜像物体的区分需要背侧通道的参与瑚3 。p r i f t i s 等报道了一位右侧顶下叶损伤的病人g r 的纯镜像失认症现象。他将日常生活中的具有规则朝向的刺激分别以顺逆时钟旋转9 0 。和1 8 0 4 呈现给被试，要求被试判断刺激的方位。结果发现g r 能够准确地进行区分，但是当被要求对刺激和刺激的镜像进行区分时，被试的表现仅为机遇水平。”。其他研究也发现了这种现象，病人r j 1 和f i m “”在区分镜像刺激时出现了严重的困难，但是他们却能准确的对刺激的旋转进行区分( 如顺时针旋转4 5 。、9 0 。和1 8 0 。) 。另外，t u r n b u l l 等报道了一名病人s c ，他不能区分出直立图像与倒置图像( 5 0 只对了2 9 ) ，但是他对镜像刺激的区分能力得以保留( 正确率为1 0 0 ) 。这些研究表明，刺激的镜像区分与倒置区分表现出了一种分离的过程，对镜像刺激和倒置刺激加工是由不同的脑区负责的。1 2 3 3 物体镜像与字词镜像的差异大脑的腹侧通路对镜像物体的认知具有恒常性，能够自发地将原不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征始物体与镜像物体等量齐观。l o g o t h e t i s 和p a u l s 曾经训练猴子从一个特定的视角认知线框物体。在训练之后，猴子的颞下神经元却能自发地将反应泛化到该物体的镜像上“”。r o l l e n h a g e n h e 和o l s o n 、b a y l i s 和d r i v e r 利用微电极单细胞记录发现，猴子的颞下皮质区对原始刺激与镜像刺激的反应相同h ”】。f i s e r 和b i e d e r m a n 、b i e d e r m a n和c o o p e r 采用图片命名任务的结果表明，原始刺激和镜像刺激的启动不存在差异”。然而，大脑腹侧通路的这种镜像物体的恒常性对字词而言是一个例外，大脑的腹侧通道能够有效地将字词镜像区分开来。d e h a e n e 和c o h e n 认为镜像泛化是灵长类动物的视觉系统的一种内在属性，但是这种属性在学习阅读时将被个体“遗忘”e 4 8 ov i n c k i e r等发现，一位顶叶萎缩但腹侧通道完好的病人在对工具、面孔和字词进行镜像区分时，工具和面孔刺激的表现仅为机遇水平，而她对字词镜像区分的正确率非常高h ”。总之，大脑对物体镜像与字词镜像的区分存在差异，前者是在枕项通道进行的，需要顶叶的参与，而后者在腹侧通道就可以完成。1 2 3 4 镜像阅读的生理基础镜像阅读指的是从与正常书写和阅读相反的方向进行的阅读。1 。神经心理学的研究发现，健忘症病人虽然不能识别先前呈现过的刺激，但是却表现出了正常的镜像阅读能力瞌1 ；而亨廷顿病患者的镜像阅读能力受损。因此，镜像阅读能力的习得可能不需要与健忘症有关的颞中叶等皮质区域的参与，但亨廷顿病患者所表现出来的纹状体损害可能与镜像阅读能力的丧失有关。1 9 9 8 年，g o e b e l 等人研究了镜像字词加工的功能性定位，主要结果表明：与加工正常字词相比，个体在加工镜像字词时在顶上升皮质区和外侧枕区的激活增强浯”。同年，p o l d r a c k 等也在枕叶、颞下皮层、项上皮层观察到了类似的激活。他们还发现，经过训练之后的被试在阅读镜像字词时，右侧项上叶和后部枕叶的激活减少，而颞下回激活的增加，说明镜像阅读从最初的视空转换演变为对镜像翻转字词的直接认知嘲3 。1 3 问题提出与研究构思1 3 1 问题提出硕士学位论文字词识别和面孔识别都是人类社会生活中的重要功能，两者之间是否有着相同的脑机制? 是否存在功能和神经机制上独立的字词加工模块和面孔加工模块? 有许多证据表明，字词识别在功能水平和神经水平上不同于面孔识别，字词与面孔的识别方式是一个分离的过程，前者以部分加工为主，而后者偏重于整体加工。然而也有研究者认为，字词与面孔识别并无本质差异，二者都是基于整体进行加工。因此，目前关于字词识别和面孔识别之间的分离还存在争议，该问题的确定尚需要进一步的实验证据。以往对字词与面孔识别的研究均是在字母型文字与面孔之间进行的。汉字是一种方块字，每个汉字都是一个结构紧密的图形，这和英文、法文等字母型文字是不同的哺。汉字较之字母型文字与面孔有着更多的相似性，对汉字识别与面孔识别的比较研究有助于我们更好地理解字词与面孔识别的一些特点。另外，面孔识别最常用的研究方法之一是改变其方位( o r i e n t a t i o n ) ，对方位的改变绝大多数都是运用倒置( i n v e r s i o n )的方法。已有大量研究发现，人们对倒置面孔的识别能力较之正立面孔急剧下降，而对其它刺激( 如房屋、飞机等) 的识别不会受到倒置的影响。面孔识别所表现出来的倒置效应是面孔刺激具有特异性的一个重要指标，已被广泛地作为面孔加工识别研究的窗口及平台。但是也有研究发现，倒置效应并不是面孔独有的，例如，研究者在指纹嘲、身体姿势“”、汽车n 们、文字“钔以及自然景物妇6 1 等刺激中同样发现了倒置效应的存在。因此，利用倒置效应来说明面孔的特殊性，其适宜性值得怀疑。对方位的操作，除了对刺激进行倒置旋转以外，还有一种方法就是镜像翻转( m i r r o rr e v e r s a l ) 。这两种方位对个体的认知加工会产生不同的影响。脑损伤的研究表明，镜像在功能水平上不同于倒置。例如，镜像失认症患者难以觉察出刺激与镜像刺激的区别，但是他们对正立刺激与倒置刺激的区分能力完好；而方位失认症患者的镜像区分功能也是完好的。这说明镜像区分与倒置区分是双重分离的过程。事件相关电位( e r p ) 是从自发电位( e e g ) 中经计算机提取而不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征获得的认知脑电位，它与p e t 、f m r i 一起，成为研究脑功能成像技术的重要手段。e r p 技术在脑功能研究领域中已经取得了很大成就，被誉为“观察脑功能的窗口”，其在心理学、生理学、语言学、认知神经科学等领域具有很高的应用和研究价值。本研究利用e r p 技术所具有的高时间分辨率的特点，在正立、倒置和镜像的实验条件下，比较汉字与面孔识别的方位效应，以此来探讨汉字和面孔在人类高级视知觉中的一些特点。1 3 2 研究构思i 3 2 i 实验材料的选择实验中的汉字材料为独体单字汉词，之所以选择这种实验材料，主要出于如下考虑：1 s a s a n u m a 等认为，单个汉字具有明显的视觉特征，可作为一个整体的图形来被识别。而独体字是字形结构最为紧密的一类汉字，与其它字形结构的汉字相比，独体字的知觉解体最难 5 9 j2 独体字的基本构成单元是笔画，每一个独体汉字都是由一些基本笔画构成的；而面孔也是由一些基本部件( 如眼睛、鼻子等) 依据特定的空间关系排列而成。因此，独体汉字与面孔在各自的构成上存在很大的相似性。1 3 2 2 研究目的拟采用视觉事件相关电位技术，考察正立、倒置和镜像方位下汉字与面孔识别诱发的e r p s 成分及其头皮分布，以明确二者在不同方位下的认知加工特点。1 3 2 3 研究假设在正立、倒置和镜像方位下，汉字与面孔识别诱发的e r p s 成分存在差异。硕士学位论文2 实验研究2 1 被试者1 6 名被试者参加本实验( 8 男8 女) ，均为湖南省高校大学生，身体健康，视力或矫正视力正常，均为右利手，年龄1 8 2 2 岁( 平均2 0 8 岁) ，智力正常，无其他精神疾患，实验后获得一定报酬。2 2 实验材料灰阶汉字和面孔图片各2 6 4 张。其中汉字为6 6 个独体单字词，均选自现代汉语频率词典( 1 9 8 6 ) 的“频率最高的前8 0 0 0 个词词表”，频率i 0 5 0 0 次百万，笔画3 9 划，所有汉字均为名词，楷体1 0 0 点阵( p t ) 字；面孔图片通过数码相机拍摄获得，为6 6 张成人正面照片，男女各半，表情中性，面部无明显标记( 如胡须、痣、眼镜、化妆等) ，在p h o t o s h o p 中用统一的边框遮蔽人物的头发、耳朵、脖子等面孔外部特征。所有图片的尺寸大小、背景、空问频率、对比度、亮度等物理属性相同，均呈现于灰色背景上。每种图片的刺激物形状尽可能一致，每张图片均有正立、倒置、镜像和倒置镜像四种形式，倒置、镜像和倒置镜像图片由正立图片通过采用p h o t o s h o p 软件转换后获得。雨牲西蝤u p t i g h tw o r di n v e r t e dw o r dm i r r o rw o r dm i r r o r - i n v e r t c dw o r du p t i g h tf a c ei n v e r t e df a c em i r r o rf a c em i r r o r - i n v e r t e df a c e图2 1 实验材料样本不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征2 3 实验装置实验在一个光线可控制的隔音实验室进行。实验装置主要由两台d e l l 电脑及n e u r o s c a n 全套脑电仪设备构成。显示器分辨率为8 0 0 x 6 0 0 像素，刷新频率为6 0 h z 。刺激呈现于1 7 寸显示器的屏幕中央，被试端坐屏幕前的舒适椅子上，眼睛与显示器保持视距约为6 0 c m ，视角约为6 0 4 7 2 7 。2 4 实验程序采用选择区分模式，让被试对刺激( 汉字或面孔) 的正立或倒置状况进行判断，凡是正立( 包括正立和镜像) 的刺激用一只手拇指按键，倒立( 包括倒置和倒置镜像) 的刺激用另一手拇指按键，要求按键尽可能又准又快。对按键的左右手进行了被试内平衡。刺激程序用s t i m2 0 版编辑，自电脑屏幕呈现刺激，刺激呈现时间均为3 5 0 m s ，闾隔时间在1 5 0 0 2 0 0 0 m s 内随机。整个任务分为4 个刺激序列，每个序列内包括全部8 类刺激，各个刺激相继随机呈现。序列间被试可适当放松眼睛。正式实验前运用统一指导语及练习序列对被试进行训练，以确保被试明白实验要求并掌握操作方法。整个实验时间约3 0 分钟。2 5 脑电记录采用美国n e r u o s c a n 公司生产的1 2 8 导e r p 工作站，以国际标准1 0 2 0 系统电极放置法安装电极( 见图3 - 2 ) ，记录6 4 点的e e g ，记录电极为a g a g c l 电极。参考电极置于鼻尖，接地电极在f p z 和f z 的中点，在两侧眼外眦记录水平眼电( h e o g ) ，左眉上和左眼睑下置表面电极记录垂直眼电( v e o g ) ，d c 采集脑电，记录带宽为0 0 5 l o o h z ，采样频率为1 0 0 0 h z 导，头皮与电极之间的阻抗小于5 kq 。脑电采集的同时记录被试的行为数据，包括反应时和正确率。数据存入光盘，离线分析。l i硕士学位论文围2 2 记录电极不惹图2 6 数据处理及统计分析2 6 1 叠加离线分析e e g 数据。用s c a n4 3 软件融合数据，校正眼电，以刺激前2 0 0 m s 至刺激后1 0 0 0 m s 做e p o c h 分段和基线矫正，波幅大于1 0 0pv 者视为伪迹被剔除。根据反应阶段的结果，仅对反应正确的e e g 进行分类叠加( 叠加次数不少于4 5 次) ，得到相应的e r p s 。本实验研究包括刺激类型、呈现方位、脑区和电极位置四个实验因素( 行为数据只分析前两个因素) ，其中刺激类型2 个水平( 汉字和面孔) ，呈现方位4 个水平( 正立、倒置、镜像、倒置镜像) ，脑区因素( 早成分的分析包括两个水平：左脑和右脑；晚成分的分析包括三个水平：左脑、中线和右脑) 以及电极位置( 早成分的分析选择左右颞枕区6 个电极p 7 p 8 、p 0 7 p 0 8 、c b l c b 2 ；晚成分的分析选择额区、中央区和顶区9 个电极：f 1 f z f 3 、c t c z c 3 、不同方位下汉字与面孔识别的视知觉特征p 1 p z p 3 ) 。根据前面两个因素水平对e e g 分类叠加，可得到8 类e r p s 。2 6 2 测量从总平均图上来看，刺激产生的e r p s 早成分( p 1 0 0 和n 1 7 0 )波峰明显，p 1 0 0 和n 1 7 0 的时间窗口分别为6 0 1 l o r e s 和1 0 0 1 9 0 m s ，以此测量左右颞枕区6 个电极位置记录的e r p 峰值和峰值潜伏期。晚成分因波峰不明显，故在3 0 0 9 0 0 m s 之间分段进行平均电位分析，包括3 0 0 4 0 0 m s 、4 0 0 5 0 0 m s 、5 0 0 6 0 0 m s 、6 0 0 7 0 0 m s 、7 0 0 8 0 0 m s和8 0 0 9 0 0 m s6 个时间窗口，选择的电极为额区、中央区和顶区9个电极：f 1 f z f 3 、c 1 c z c 3 、p 1 p z p 3 。2 6 3 统计学处理对行为学结果( 平均反应时和正确率) 和e r p s 成分分别进行重复测量的方差分析( a n o v a ) 。早成分的因素为刺激类型( 2 个水平) 、呈现方位( 4 个水平) 、脑区( 2 个水平) 和电极位置( 3 个水平) ；晚成分的因素为刺激类型( 2 个水平) 、呈现方位( 4 个水平) 、脑区( 3 个水平) 和电极位置( 3 个水平) 。另外，对有主效应的因索分别进行两两比较，并对交互效应做进一步分析。多因素方差分析的p值用g r e e n h o u s e - g e is s e r 法校正。硕士学位论文3 实验结果3 ，1 行为数据不同方位下汉字和面孔的识别正确率和反应时的均值见表3 2 1 。表3 - 1 汉字和面孔在四个方位的平均反应时( m s ) 和识别正确率( )行为数据结果表明，在反应时( r t ) 上，刺激类型主效应显著( f l l 。= 3 2 5 5 ，p o 0 0 1 ) ，汉字的r t ( 6 9 3 5 m s ) 比面孔( 6 0 8 9 m s )慢；方位主效应显著( f 3 , 4 6 = 5 4 5 ，p 0 0 5 ) ，其中镜像方位的r t ( 7 2 8 3 m s ) 明显慢于正立方位。刺激类型与呈现方位交互作用显著( f z 。= 1 6 0 0 ，p o 0 0 1 ) ，其中在汉字刺激中，镜像方位的r t 明显慢于正立方位的r t ( f 。= 2 7 6 4 ，p o 。0 0 1 ) ；而在面孔刺激中，倒置方位的r 1 、显著慢于正立方位的r t ( f i , i s = 8 2 6 ，p o 0 5 ) 。在反应正确性上，刺激类型主效应显著( f 。= 11 2 8 ，p o 01 ) ，汉字的识别正确率( 8 4 7 ) 比面孔( 8 7 。l ) 低；呈现方位主效应显著( f 3 , 4 5 = 9 4 7 ，p o 0 1 ) ，其中倒置方位( 8 6 4 ) 和镜像方位( 8 0 6 )的识别正确率明显低于正立方位( 9 0 5 ) ( f 。= 5 2 3 ，p 0 0 5 ：f t , l s = 4 5 6