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两南大学硕士学位论文中文摘要 p o g g e n d o r f f 错觉的神经机制 发展与教育心理学专业硕士研究生邬鑫 指导教师邱江教授 摘要 视错觉 v i s l l a li l l u s i o n 是指由知觉背景所诱发的 对知觉物体特征 例如长度 大小 形状和朝向 的主观扭曲 p o g g e n d o r f f 错觉是指当一条斜线被两条平行线截 断之后 人们倾向于判断该斜线的两个部分不在同一条直线上 研究者为了解释 这种现象 提出了不同的理论 角度错觉理论认为p o g g e n d o r f f 错觉产生是由图片 中所包含平行线与斜线之间的形成的夹角引起的 常性误用理论认为引起 p o g g e n d o r f f 错觉的原因是个体在知觉图片时将知觉恒常性的知识经验错误地运用 在错觉加工过程中引起的 m o 唱趾的第二阶段过滤模型认为 p o g g e n d o r f f 错觉产 生的基础是视觉系统的两阶段机能 在第一阶段 视觉系统形成外侧部分 斜线 与中心部分 两条平行线 交点连线的虚拟线段 在第二阶段 比较在第一阶段形成 的虚拟线段方向与两条斜线的方向是否一致 面错觉的产生是由视觉加工在这两 个阶段所存在的偏差引起 全经验模型认为 当一个物体被某个遮蔽物所掩蔽时 那么它在遮蔽物的另一端重新出现的位置是不确定的 在面对这种不确定性时 为了产生有用的行为反应 人们必须依据视网膜在处理该刺激所对应的 现实生 活中的物理源所形成的知识经验 产生相应的知觉 因此 p o g g e n d o f f r 错觉的产 生是由两条斜线的位置关系是由现实生活中出现的频率决定的 即与左侧 右侧 斜线相对应的右侧 左侧 斜线在现实生活中出现的概率所决定的 我们认为 以 往在p o g g e n d o r f f 错觉研究中存在以下争议和不足 1 通过比较错觉条件与基线 条件之间的差异所得到的结果 无法排除刺激材料的差异对实验结果的影响 2 在大多数情况下 错觉条件的反应时往往显著长于基线条件 因此这种设计很难 排除注意因素对结果的影响 3 y a i l 等发现 在对错觉材料进行加工时 注意焦 点不同 可以对被试感知到的错觉量的高低产生影响 并且错觉量的高低在脑机 制上也会有所反应 因此在视错觉产生时如果不区分被试真实感受到错觉量 很 可能对实验结果造成一定的影响 为了研究p o g g e n d o r f r 错觉产生的神经机制 本 研究共采用两个实验 实验1 采用e r p 技术 研究p o g g e n d o r f f 错觉产生的时间进程 e r p 结果表明 在错觉条件下p 1 的平均波幅显著小于基线条件错觉条件p 1 的平均波幅 然而错 西南大学硕士学位论文 中文摘要 觉条件和无错觉条件以及无错觉条件和基线条件之问在p 1 上无显著差异 错觉条 件比基线条件诱发了一个更负的n 3 5 0 4 5 0 但是在n 3 5 0 4 5 0 上错觉条件和无错觉 条件以及无错觉条件和基线条件之间无显著差异 最重要的是 我们发现在4 5 0 m s 5 5 0m s 时间窗口内 无错觉条件和错觉条件发生分离 错觉条件在头皮后下部 诱发了一个更负的n 4 5 0 5 5 0 l n c l 而在头皮的前部 无错觉条件比错觉条件诱 发了一个更负的n 4 5 0 5 5 0 l n c 2 实验2 采用f m r j 技术 研究p o g g e n d o r f f 错觉产生神经机制 采用全脑随机 效应分析 比较错觉条件 无错觉条件和基线条件之间的差异 结果表明 首先 与无错觉条件相比 楔叶b a1 7 c u n e u s c u 右侧枕下回 b al8 g h ti l l l b r i o r o c c i p i t a lg y r u s i o g 右侧枕中回 b a l 8 r i g h tt i l i d d l eo c c i p i t a lg u s m o g 和右 侧项上回 b a4 0 研g h ts p 耐0 rp 撕e t a lg m s s p g 在错觉条件下表现出显著的激 活 但是与错觉条件相比 在无错觉条件下被显著激活的脑区有右侧梭状回 b a2 0 研g h tf i l s i f o n ng u sf g 左侧颞极中部 1 e rm i d d l et e m p o m lp o l e m t p 左侧颞 上回 b a 3 8 1 e ns u p e r i o rt e m p o r a lg u s s t g 左内侧额上回 b a3 2 1 e f im e d m s u p e r i o r 舶n t a lg y r u s i i l f g 双侧前扣带回 b a2 4 b a3 2 研曲们e f ta n t 甜o r c i n g i l l a t ec o n e x a c c 右侧额上回 b a31 r i g h ts u p 耐o r 肺n t a l 舒m s s t g 和左 侧额中回 b a8 1 e f cm e d l ef r o n t a lg y r u s 与基线条件相比 在错觉条件下显著激 活的脑区有右侧枕上回 b a1 9 g h ts u p d o ro c c i p i t a lg t u s s o g 和右侧枕中回 b a18 b a1 9 研g h t 血d d l eo c c i p i t a lg m s m o g 与基线条件相比 在无错觉条 件显著激活的脑区有右侧a c c b a3 2 结合e r p 和f m 结果 我们认为 1 p o g g e n d o r f f 错觉条件所诱发的p 1 波 的波幅显著小于基线条件所有法的p 1 波的波幅 这可能表明与基线条件相比错觉 条件在早期视觉加工阶段输入的背景信息较多 因此错觉的产生可能与知觉背景 平行线 对知觉目标 斜线 的干扰有关 通过对比删结果 我们认为p 1 波可能 与右侧枕中回 b a1 8 的激活有关 但是在p 1 波上 无错觉条件和错觉条件无显 著差异 这可能提示我们较多背景信息的输入 并非错觉产生的主要因素 在p 1 上的差异可能主要是刺激材料在物理属性上差异引起的 2 在本研究中 v 1 区的激活可能与视觉空间过滤有关 v 2 区的激活表明 p o g g e n d o r f f 错觉产生受角度错觉的影响 s p g 的激活表明p o g g e n d o r f r 错觉的产生 于三维空间知识经验的提取或误用有关 p o g g e n d o r f f 错觉与角度错觉 常性误用 和视觉空间过滤等因素以及这些因素之间的交互作用有关 因此 p o g g e n d o 耐错 觉的产生可能是这些因素之间相互作用的结果 而且该相互作用很可能发生在视 觉加工的晚期阶段 刺激出现后的4 5 0m s 以后 3 由于无错觉条件主要激活低级视觉皮层 而无错觉条件主要激活高级视觉 皮层 因此 我们认为错觉判断和无错觉判断 所依据的视觉表征不同 错觉判 断主要依靠与刺激材料物理属性有关的表征 而无错觉判断主要依靠高级的语义 或者物体类别有关的表征 另外 由于无错觉条件和错觉条件之间的差异主要出 现在4 5 0m s 以后 这可能说明在视觉加工的后期高级视觉皮层和低级视觉皮层之 i i 西南大学硕士学位论文中文摘要 间存在一定的相互作用 即高级视觉皮层通过反馈性信息对低级视觉皮层进行调 节 此调节作用的结果是 使p o g g e n d o r f r 错觉在一定程度上减弱 4 结合错觉条件和无错觉条件脑区激活的差异 我们认为在对p o g g e n d o e f f 错觉图片进行加工时 与物体类别有关的知识经验是否参与 是被试做出错觉或 者无错觉判断的一个关键因素 i n f g 和a c c 的激活可能表明认知控制系统参与了 高级视觉皮层和低级视觉皮层之间的相互作用的调节 关键词 p o g g e n d o r f f 错觉角度错觉常性误用全经验理论 i i i 两南大学硕十学位论文 a b s t r a c t t h en e u r a lb a s i so f p o g g e n d o r f f i l l u s i o n s p e c i a l t d e v e l 叩m e n t a la n d e d u c a t i o n a lp s y c h 0 1 0 9 y r s e a r c hd i r e c t i o n c o g n i t i v en e u r o s c i e n c e s u p e i v i s o r p r o f j i a n gq i u a u m o r x i i lw h a b s t r a c t e v e n t r e l a t e db r a i np o t e n t i a l s e r p s a i l d 缸l c t i o 砌m a g n e t i cr e s o m n c eh 1 1 a g i n g 蹦购w e r eu s e dt oe x a n l i n e 如n e l 黝1b 嬲i so f 此p o g g e n d o r f fv i s l l a li l l 戚0 ne 位c t o u re r pd a t as l l o w e dt 硫s u p p r e s s e d 锄p l i t u d eo fp1 糯0 b s e r v e d l d e ri l l u s i o n c o n d i t i o n e x p e r i e n c 吨i l l l l s i o n r e i a t i v et 0b a s e l 硫c o n d i t i o na n d i l l u s i o nc o n d i t i o n e l i c i t e dam o r en e g a t i v en 3 5 0 4 5 0t l l a l lb a s e l i n ec o n d i t i o n c o m b i n i i 培o u r 纵赳 r e s u l t s w e 也o u 班也a t 恤c o r t e xs o u r c eo f p lf o ri l l l l s i o nm i 出b e 位m o g b a1 8 w h i c hm i g h tr e n e c tt l l a tt h ep r o c e s s i n go ft h et a r g e t oo b l i q u el i i l e s w e r ei 1 1 n u e n c e d b ym ec o n t e x t ov e n i c a jp a r a l l c ll i i l e s i i lm ee 砌ys t a g eo f 龇p o g g e n d o 册i l l i l s i o n m cc o r t e xs o u r c eo f n 3 5 0 4 5 0m i 出b er i 咖s o g b a1 9 舭dm o g b a1 9 砌c h m i g h tr e n e c tt l l a t m eo b j e c tp e r c e p t i o n 糯i n v o l v e di nm ep o g g e n d o r f fi l l u s i o n g e n e m t i o n h la d d i t i o i i t l l ed i s c r e p a i l c yb e t w e e ni l l u s i o nc o n d i t i o na n dn o i l l u s i o n c o n d i o i l s e x p e r i e n c i i l gn oi l l u s i o n w a so b s e n c do i d yi nt l l et i m e 渤d o wb e t w e e n 4 5 0m st 05 5 0m s i l l u s i o nc o n d i o ne l i c i t e dam o r en e g a t i v en 4 5 0 5 5 0 l n c l t l l 锄 n o i l l u s i o nc o n d i t i o n0 nt l l ei n f 0 p o s t c d o rs c a l pr e 西 衄 n e 蹦r jr e s u i t sn l a lm ev l b a17 v 2 b a l8 锄dr i g h ts p e r i o rp 撕e t a l 盯n l s s p g b a4 0 w a ss i 9 1 l i f i c a n t l y m o r ea c t i v a t e di nt l l e l u s i o nc o n d i t i o nt h a i li nt bn o i l l u s i o nc o n d i t i o n c o r l l b i l l i n g n l ee r pa n d 归m 对r e s u l t st l l a t1 1 1 i l s i o nc o n d i t i o nm i i l u sn o i l l u s i o nc o n d i t i o mw e i i i 西南大学硕士学位论文a b s 仃a c t 曲u g b tm el n c li np r c s e n t 吣m i 班b er e l a t e dt 0 血ev 1 b a1 7 v 2 b a l 8 雒d s p g b a4 0 w h i c hm i g h tr e f l e c t 岫m ep o g g e n f o m i 1 1 l l s i o ne 疏c tw 篮c a u s e db y 雠 而s p e e p t i o no f 怆a i l g l e s n l i s a p p l i e d3 dc u e sa n ds p a t i a lf i l t e l 血g 弱w e u 镪廿1 e i 1 1 t e m c t i o no f 廿l e f a c t 0 瑙i n 也ep o s t p e r c e p t u a lp r o c e s s 洫g c o m p 撕n gi l l u s i o n c o n d i t i 呱h o w e v e r n l en o i l l u s i o ne l i c i t e dam o r en e g a t i v en 4 5 0 5 5 0 l n c 2 o nt 1 1 e 如t e r i o rs c a l pr e g i o 璐 m o r e o v e r n l eh i 曲一l e v e lv i s u a lc o n e x e s b i l a t e m l 如s 渤姗g y n 峪 f g b a2 0 锄dl e n1 1 1 i d d l et e m p o r a lp o l e m t p m el e f im e d i a ls u p 耐0 r 舶n 隘 筋棚 m f g b a3 2 r i 西们e f ta n t 酣o rc i n 鲥a t ec o r t c x a c c b a2 4 b a3 2 r i 出 s u p e r i o r 舶n t a lg r 瑚 s t g b a31 l e f im e d l ef 如n t a lg r m s b a8 w e r e s i 鲥f i c 觚t l ym o r ea c t i v a t e d 也en o i l l u s i o nc o n d i t i o n t h e r e f o r e w em o u g h t 蚀眦恤 l n c 2m i 曲tb er e l a t i e dt 0a c t i v a t e df g b a2 0 b i l a t e r a la c ca n dr i g h tm f g 枉c h m i g h tr e f l e c tt h a tn 0 i l l u s i o ne 腩c tw 嬲m ec o i l s e q l l e n c em a tn l el o wl e v e lv i s u a l c o n e x e sw e r em o d u l a t e db yf e e d b a c ki n f o r m a t i o n 舶mt l l el l i g l ll e v e lv i s u a lc o r t e x e s 也eb i l a t e l 面a c c 锄dr i 出n 1 f gw 讹i l l v o l v e di nt 1 1 ei i l t e r a c t i o np r o c e s s e s 融嘴 l o wl e v e la n dh i 曲l e v e lv i s u a lc o r t e x e s k e yw o r d s p o g g e n d o r f fi 1 1 u s i o n m i s p e r c e p t i o no fm e 柏舀e s l n i s a p p l i e d3 一dc u e s s p a t i a lf i l t e 血g w h o l l ye m p i r i c a lt e n n s 西南大学硕 学位论文 1 文献综述 1 文献综述 视错觉 v i g u a li l l u s i o n 是指由知觉背景所诱发的 对知觉物体特征 例如长度 大小 形状和朝向 的一种主观扭曲 1 常见的视错觉如m l l l e r 1 y e r 错觉 p o g g e n d o r f r 错觉 平行线错觉等 p o g g e n d o r f f 错觉是指当一条斜线被两条平行线 截断之后 人们倾向于判断该斜线的两个部分不在同 条直线上 在如图1 a 所示 的p o g g e n d o r f f 错觉中 由于受到两条竖直平行线的影响 原本在一条直线上的两 条斜线被知觉为 右侧的斜线在左侧斜线的上方 自从p o g g e n d o 耐错觉提出 研 究者就对其产生了浓厚的兴趣 原因有两个 1 p o g g e n d o m 错觉非常强烈而且普 遍存在 即使将图中的真实线段换成主观轮廓该错觉依然存在 2 由于该错觉与 个体知觉直线或线段之间的位置关系有关 因此对其深入研究 可以使我们认清 个体在判断两个分离的线段的位子关系时的影响因素和导致个体在这方面具有一 定局限性的原因 虽然为了解释p o g g e n d o r f f 错觉产生的原因 研究者提出了不同 的理论解释 而且随着认知神经科学的产生 研究者也尝试着用认知神经的方法 揭示p o g g e n d o r f f 错觉产生的原因 但是到目前该领域仍存在一定的不足和争议 卜 l abcd 图1p o g g e n d o r f f 错觉图片及不同理论局限性示意图 a 经典p o g g e n d o r f f 错觉图片 b 角度 错觉解释示意图 c 角度错觉局限性示意图 d 知觉恒常性的局限性示意图 1 1 不同理论对p o g g e n d o r f f 错觉的解释 1 1 1 角度错觉 m i s p e r c e p t i o no fa n g i e s 理论对p o g g e n d o r 仟错觉的解释 w u n d t 1 8 9 7 发现人们所看到锐角的大小在一定程度上 比实际测得的锐角 的度数大 而人们所看到的钝角在一定程度上 比实际测到钝角的度数小 这就 是著名的角度错觉 w u n d t 之后的研究者通过不同的实验也证明了角度错觉的存 在 2 3 后来b l a k e m o r e 等人 1 9 6 9 认为p o g g e n d o r f f 错觉的产生可能与角度错觉 有关 他们认为 在如图l b 图中 由于角度错觉的存在 人们实际看到的左面线 段的延长线与右边水平线的交点为a 而右面斜线的延长线与左边竖直线的焦点为 b 因此在p o g g e n d o r f f 错觉图片中 人们往往认为左面斜线在右面斜线的下面 4 后来的研究发现 角度错觉理论在解释p o g g e n d o f f r 错觉时存在一定的局限性 当刺激材料只包含钝角时 图片的错觉量几乎和经典p o g g e n d o r f r 错觉的错觉量相 西南大学硕七学位论文 1 文献综述 等i 但是当刺激材料只包含锐角时 图片的错觉量几乎为零 见图l c 当用如图 1 c 的图片呈现p o g g e n d 0 甜错觉时 虽然这时图片中的角度错觉依然存在 但是 p 0 9 9 e n d o 珊错觉效应却消失了 5 但是 h o t o p f 和h i b b e r d 1 9 8 9 认为 p o g g e n d o r f r 错觉包含两种成分 将图片旋转任何角度都存在的成分和z 砘e n d e r 效 应 即导致4 5 的倾斜线段比实际情况更加接近竖直线段 他同时指出如果我们 忽略了z e h e n d e r 效应 在p o g g e n d o r f f 错觉产生中的作用 我们可能会错误的认为 锐角对p o g g e n d o r f r 错觉产生无任何作用 6 1 1 2 常性误用理论 mjs a p pi ie dc o n s t a n c yt h e o r y p o g g e n d o r 什错觉的解释 t a u s c h 1 9 5 4 用常性原则来解释几何错觉 7 并由h o l s t 1 9 5 7 将此种观点发 展成一种理论 常性误用理论为 错觉具有认知方面的根源 人们在知觉三维空 间物体的大小时 总把距离估计在内 这是保持物体大小恒常性的重要条件 但 是当人们把知觉三维世界的这一特点 应用于对平面物体感知时 就会引起错觉 f 8 1 从这个意义上说 错觉是知觉恒常性的一种 是人们错误运用了知觉恒常性 的结果 g h e n 1 9 6 3 利用常性吴用理论 将m i l l l e r l y e r 错觉与房子和立方体纸 盒子联系起来 并认为该理论也可以用来解释p o g g e n d o r f f 错觉 9 按照该理论 p o g g e n d o r f f 错觉产生的是由于视觉系统按照三维特性加工p o g g e n d o r f f 错觉中的两 条斜线 而按照平面特性加工两条竖直平行线所引起的 1 0 后来研究者将p o g g e n d o r f f 错觉图片分成中心部分 c e n 仃a le l e m e n t 和外侧部分 1 a l l 湘le l e m e n t s 中心部分是指p o g g e n d o m 错觉图片的平行线部分 外侧部分是 指p o g g e n d o f f j f 错觉的斜线部分 他们认为人们在看p o g g e r l 1 0 r f f 错觉图片时 倾 向于将外侧部分在三维空间内加工 而对于中心部分则倾向于在二维平面内加工 1 0 1 1 1 g i l l 锄 1 9 7 1 绘制了一张包含p o g g e n d o 册错觉的图片 在该张图片中 中 心和外侧部分都像一点汇聚 使两部分加工在同一个平面内进行 结果大大降低 了p o g g e n d o r f r 错觉 1 0 另外 k o n i n g 和l i e r 2 0 0 7 通过变换中心和外侧部分 使中心和外侧部分分别或者同时成为三维结构 二维结构和经典p o g g e n d o 行结构 保持中心或外周与经典p o g g e n d o r f f 错觉相同 其他部分以三维结构或者二维结构 代替 结果发现 在三种情况下 当中心和外侧均为p o g g e n d o r f f 结构 经典 p o g g e n d o f f f 条件 时 被试产生的错觉量最大 当外侧为p o g g e n d o r f f 结构时 被 试产生的错觉量仅次于中心和外周均为p o g g e n d o r f f 结构时所引起的错觉 当外侧 为二维结构时 被试产生的错觉量均最小 因此 消除外侧结构的三维线索 可 以减少p o g g e n d o r f f 的错觉量 1 2 常性误用理论也存在一定的局限性 如果将经典p o g g e n d o r f f 错觉图片进行旋 转 使两条斜线处于竖直向下时 p o g g e n d o r f f 错觉几乎随之消失 5 但是我们认 为 当使p o g g e n d o r i j f 错觉图片中的斜线竖直向下时 p o g g e n d o r f f 错觉量的降低 可能由于外侧部分三维线索的消失引起的 但是由于这方面缺乏直接的证据 因 此无法否认h o w e 等 2 0 0 5 的结论 2 西南大学硕十学位论文1 文献综述 1 1 3 第二阶段过滤 s e c o n d s t a g efi ft e r 模型对p o g g e n d o r f f 错觉的解释 m o r g 趾 1 9 9 9 认为 p o g g 朗d o r f f 错觉是一个复杂的错觉 它的产生包含着其 他错觉成分 例如角度错觉 方向错觉和视觉过滤 他们认为p o g g e n d o r f j f 错觉的 产生是基于视觉系统的两阶段机能 1 视觉系统形成外侧部分与中心部分交点连 线的虚拟线段 2 比较在第一阶段形成的虚拟线段方向与两条斜线的方向是否一 致 m o r g a n 1 9 9 9 认为 上述两个阶段的基本过程是视觉过滤 第一阶段过滤主 要针对明暗因素 但是他们发现明暗过滤不是p o g g e n d o m 错觉的产生的主要因素 因为当保持图片对比度不变的情况下 改变敏感度并没有对p o g g e n d o r f f 错觉产生 影响 因此 他们认为这两个阶段均会产生一定的偏差 但是p o g g e n d o 行错觉产 生只与第二阶段的偏差有关 1 3 该模型综合考虑了影响p o g g e n d o r f f 错觉产生众多因素 并通过实验验证了相 关的假设 至今还没有研究者提出该模型的不足之处 可能由于实验设计比较复 杂 因此对该模型直接进行验证的认知神经方面实验研究较少 1 1 3 全经验理论 w h o l l ye m p ir i c a it e r m s 对p o g g e n d o r f f 错觉的解释 在对视觉系统如何产生有用的知觉进行解释时 人们往往会面临一个无法回 避的问题 即光线不可逆问题 1 1 光线不可逆问题认为 视觉刺激的本源在任何 意义上都是不可知的 以现在的视角审视这个问题 由于到达视网膜的光线刺激 往往混杂着物体本身的折射率 光线的明暗度和传递光线介质的透明度等因素的 影响 因此视网膜刺激的来源无可避免地极度模糊 p u r v e s 等 2 0 0 1 但是人们在 复杂的和充满敌意的环境中成功的行为 需要依赖于自身对视觉刺激物理本源的 恰当反应 因此人们的视觉系统就要解决上述光线不可逆问题 1 5 全经验模型认 为 尽管光线不可逆问题存在 但是按照视觉环境所提供的刺激的目标和内容的 出现频率 人类的视觉系统的神经联接得到逐渐得到修改 经过长年累月的积累 尽管产生视网膜刺激的物体本源极度模糊 但是人类根据积累下来的经验 仍然 形成了视觉对行为的正确指导 在某种环境条件下 视觉对行为的指导将塑造唯 一神经活动模式 因此相同的刺激将诱发相同的神经激活模式 1 1 从这个意义上 来讲 视知觉并不是系统地随光线刺激的特性或者物体的物理属性而变化 而是 随着视觉系统成功对行为指导的效能而变化 1 5 这种理论认为 视错觉产生的原因是 由于与错觉对应的物理刺激在现实生 活中出现的频率较多 错觉是刺激对视觉系统内部神经联接修改的结果 按照该 理论 研究者认为当一个物体被某个遮蔽物所掩蔽时 那么他在遮蔽物的另一端 重新出现的位置是不确定的 在面对这种不确定性时 为了产生有用的行为反应 人们必须按照视网膜在处理该刺激所对应的物理源 产生相应的知觉 因此 在 p o g g e n d o r f r 错觉中 两条斜线的位置关系是由现实生活中 与左侧 右侧 斜线相 对应的右侧 左侧 斜线出现的概率所决定的 5 1 4 1 5 3 两南大学硕七学位论文l 文献综述 为了证明他们的理论 h o w e 等 2 0 0 5 通过选择包含类似p o g g e n d o r f f 错觉 两 条平行线和两条斜线 的自然场景 如图2 a 并计算在自然场景中 与两条斜线 中的其中一条对应的另外一条直线出现的频率 他们的研究结果 如图2 b 与以往 采用心理物理法的结果一致 在如图2 b 所示的错觉图片中 与左侧斜线相比 右 侧斜线比实际的位置向上移动一定高度的场景在现实生活中出现的频率较高 1 4 该理从人类进化的角度考虑视错觉产生的原因 同时也探讨了其他理论模型 存在的缺陷 并为模型完善在自然场景中找线索 但是由于知识经验涵盖面积过 大 因此该模型可以用来指导研究设计 但是如果要研究p o g g e n d o r f f 错觉的认知 机制 还是有必要优化实验设计 从更细的层面考虑 图2 与p o g g e n d o r f r 错觉有关的场景及h o w e 等人研究结果 图片来自h o w e 等人2 0 0 5 其 中a 为包含p o g g e n d o r f r 的显示场景 b 为h o w e 等人的研究结果 图中0 表示左侧斜线和 右侧斜线共线 正数表示右侧斜线在左侧斜线上面 负数表示右侧斜线在左侧斜线下面 1 4 1 2 认知神经科学对错觉的研究 由于直接以p o g g e n d o r f f 为实验材料的认知神经科学研究较少 因此我们结合 其他视错觉的研究 理解p o g g e n d o r f r 错觉产生的神经机制 并通过对视错觉研究 的探讨 提出p o g g e n d o m 错觉产生的神经机制 1 2 1e r r 和m e g 对视错觉的研究 q i u 等人 2 0 0 8 采用时间相关电位 e r p 技术 以m n l l e 卜l y e r 错觉为实验材料 发现错觉任务比基线任务诱发了一个更负的n 4 0 0 波形 因此他们认为n 4 0 0 波形 可能反应了在m n l l e r l y e r 错觉产生中认知控制的参与 即m t i l l e 卜l y e r 错觉的产生 需要自上而下的加工的参与 1 6 另外 l i a o 等人 2 0 1 1 以p o g g e n d o r f r 错觉为实验 材料 也发现错觉任务比基线任务诱发了更负的n 4 0 0 n 6 0 0 波形 1 7 研究表明 如果某刺激只影响e r p 的早期成分 例如p 1 和n 1 那么该刺激只影响知觉水平 的加工 p e r c e p t u a l 1 e v e lp r o c e s s i n g 但是如果某刺激影响e i 冲的晚期成分 例如p 3 和n 4 那么该刺激影响后知觉过程 p o s t p e r c e p t u a lp r o c e s s i n g 例如概念 c o n c e p t u a l 过程 1 8 1 9 但是 w e i d n e r 等人 2 0 1 0 采用脑磁图 以m n l l e r l y e r 错觉为研究材料 结果发现 与基线条件相比 错觉图片对视觉过程的影响开始 4 西南大学硕十学位论文 1 文献综述 于早起阶段 5 5 9 0 m s 然后枕下回 颞下回和梭状回被显著激活 1 9 5 2 2 0m s 最 后颞上回 项下回和额下回被显著激活 2 0 w e i d l l e r 等 2 0 1 0 的结果和q i u 等人 2 0 0 8 结果的差异可能由于实验任务的不同 w e i d n c r 等人 2 0 1 0 采用内隐判断而 q i u 等人 2 0 0 8 采用外显判断 1 2 2f 帜l 和t m s 对视错觉的研究 来自视知觉方面的研究 为我们提供了理解视错觉的证据 u n g e r l e i d 髓和 m i s l l k i n 1 9 8 3 将视觉系统区分为两条通路 复测通路 起源于v 1 区 通过v 2 区 和v 4 区 结束于颞下回 i t 和背侧通路 始于v 1 区 通过v 2 区 背侧中部和v 5 区或者颞中回 结束于顶叶的后部 2 l 虽然许多研究证实两个条通路存在许多 交互作用 但是也有一些研究表明这两条通路之间在功能上存在分离 例如 复 测通路受损的病人 虽然不能识别物体的特征 但是他们可以正确地指出和抓握 物体 2 2 另外 研究发现视错觉只影响由这些刺激引起的运动反应 因此他们认 为此发现支持两条通路分离的假说 2 2 2 3 其他研究者发现 某些错觉对运动和 知觉具有相似的影响 2 4 2 5 2 6 2 7 f 砌忆e ta l 2 0 0 3 认为 如果某错觉对知觉和 运动具有相似的影响 那么我们可以说对该刺激的知觉和运动反应基于同一个刺 激表征 也说明该错觉的产生始于视觉系统的早期阶段 2 8 即复测通路和背侧通 路发生分离之前 2 9 基于此假设 d e a i l 等人 2 0 0 9 发现p o g g e n d o 耐错觉影响 快速的指向反应 因此他们认为p o g g e n d o r f f 错觉的产生始于复测通路和背侧通路 发生分离之前 可能位于v l 或者v 2 3 0 来自功能磁共振成像 f m 赳 和脑磁图 m e g 对错觉方面的研究证据却发现 视 错觉的产生可能与一些高级的视皮层参与有关 w e i d n e f 等人 2 0 0 6 研究 m 沮l c r l y e r 错觉时发现 与m 诅1 1 e r l y e r 错觉产生有关的脑区包括双侧外侧枕 l a t e m lo c c i p i t a lc o 他x l o c 和顶上回 s u p 耐0 rp a r i e t a lc o n e x s p c 3l 后来 m a n c 砬等人 2 0 1 0 利用经颅磁刺激技术 仃a 1 1 s c r a i l i a l 嫩朗e t i cs t i i i l u l 撕 玛t m s 对 上述两个脑区 l o c 和s p c 进行验证 发现l o c 在m i i l l e r l y e r 错觉产生中的作用 较大 而s p c 的作用较小 3 2 1 2 2 视错觉的大脑解剖结构研究 d o u 曲e n y 等 2 0 0 3 认为视错觉的产生存在一定的个体差异 初级视皮层 1 的体积和三维排列方式存在显著地个体差异 3 3 而且s c h w a r z k o p f 等人 2 0 1 1 的 研究发现 v l 的这种差异可以预测个体大小错觉的错觉量 因此 他们认为在以 往研究中 通过采用统计方法 平均所有被试的实验结果 排除这种个体差异因素 是不恰当的 很显然 以往所研究采用t 检验和f 检验 都没有很好的考虑到这种 个体差异对研究结果带来的影响 3 4 虽然该研究发现v 1 区表面积与大小错觉之 间的关系 但是并没有指出这种差异对个体信息加工产生的影响 5 两南大学硕十学位论文 2 引言 2 引言 2 1p o g g e n d o r f f 错觉研究方面存在的争论 2 1 1 理论方面的争议 研究者为了解释p o g g e n d o r f f 错觉产生的认知机制 相继提出了角度错觉理论 常性误用理论 两阶段过滤模型和全经验模型 但是这些模型之间存在很大的不 同 而且任何一个模型都不能排除其他模型的正确性 虽然全经验模型指出了其 他模型的不足之处 但是仍有其他研究者认为这些模型是正确的 例如h 0 w e 等 2 0 0 5 认为角度错觉理论在解释p o g g e n d o r f f 错觉时存在一定的局限性 角度错觉 不是导致p o g g e n d o r f f 错觉产生的原因 但是 h o t o p f 和h i b b e r d 1 9 8 9 认为 在 探讨p o g g e n d o r f f 错觉产生原因时 如果我们忽略了z e h e n d e r 效应 在p o g g e n d o r f j f 错觉产生中的作用 我们可能会错误的认为锐角对p o g g e n d o m 错觉产生无任何作 用 另外 h o c 等 2 0 0 5 认为常性误用理论不能解释全部错觉 但是k o l l i n g 和 l i e r 2 0 0 7 发现 p o g g e n d o 毋错觉的产生与图片中三维线索的有无有关 而且 w e i d n e r 等 2 0 0 6 2 0 1 0 采用f m 和m e g 均发现知觉恒常性在错觉产生中的作 用 2 1 2 来自认知神经的争议 首先 在错觉产生的认知阶段上存在争议 q i u 等人 2 0 0 8 采用e i 冲技术 以m m l e r l v e r 错觉为实验材料 发现错觉产生在视知觉的晚期阶段 而且 采用 e i 心技术 l i a 0 等人 2 0 1 1 以p o g g e n d o r f f 错觉为实验材料 也发现错觉产生在视 觉加工的晚期阶段 但是 w e i d n e r 等人 2 0 1 0 采用脑磁图 以m 讧l l e r l y e r 错觉为 研究材料 结果发现 视觉加工的早期和晚期均对视错觉的产生具有一定的影响 其次 w e i d i l e r 等 2 0 0 6 研究发现 与m 越l e 卜l y e r 错觉产生有关的脑区包括 l o c 和s p c 但是m a i l c i l l i 等 2 0 1 0 采用1 m s 技术 对上述两个脑区 l o c 和s p c 进行验证 发现l o c 在m n l l e 卜l y e r 错觉产生中的作用较大 而s p c 的作用较小 最后 大多认知神经的研究 均采用方差分析或者t 检验 但是s c h w a r z k o p f 等 2 0 1 1 认为 这种方法忽略了低级视觉皮层存在的个体差异 对实验结果的影 响 他们采用相关分析 发现v 1 的表面积大小与大小错觉的强度呈负相关 该研 究提示我们 或许现在存在的这些争议 可能是没有充分考虑被试之间的个体差 异引起的 2 2 已有研究的不足和本研究的思路 以往对p o g g e n d o r f f 错觉或其他错觉神经机制的研究 往往采用错觉条件与基 线条件直接相减的方法 这种方法存在一定的缺陷 1 无法排除刺激材料的差异 对实验结果的影响 2 在大多数情况下 错觉条件的反应时往往显著长于基线条 件 因此这种设计很难排除由于注意因素对结果造成的影响 3 y 觚等 2 0 l1 发 6 两南大学硕十学位论文2 引言 现 在对错觉材料进行加工时 注意焦点不同 可以对被试感知到的错觉量的高 低产生影响 并且错觉量的高低在脑机制上也会有所反应 因此在研究视错觉时 如果不区分被试真实感受到错觉量 很可能对实验结果造成一定的影响 因此 为了克服已有研究的缺陷 我们通过行为实验 对e i 廿和f m 对所使用的实验材 料进行评定 力图使实验材料满足 被试产生错觉判断 判断p o g g e n d o 市错觉图片 中两条斜线不在同一条直线上 和无错觉判断 判断p o g g e n d o r f f 错觉图片中两条斜 线在同一条直线上 在次数上匹配 被试做出上述两个判断时的信心等级相当 结合上述研究 我们认为与p o g g e i l 1 0 r f f 错觉产生有关的因素可能包括 角度 错觉 常性误用和视觉的过滤等因素 以及这些因素之间形成的复杂的相互作用 p o g g c n d o r f f 错觉的产生可能发生在知觉的晚期阶段 早期阶段的差异可能是由于 实验材料的差异引起的 当高级是皮层和认知控制系统参与对低级视皮层调节时 p o g 鲫d o r f f 错觉的强度可能会在一定程度上被减弱 首先 我们认为错觉条件和无错觉条件在e i 冲的早期成分 例如p 1 和n 1 上 不存在显著差异 但是错觉条件和基线条件在e l 冲的早期成分上可能存在差异 错觉条件和基线条件之间的差异主要出现在e r p 的晚期成分上面 n 4 0 0 6 0 0 其次 我们认为与无错觉条件相比 错句条件主要激活低级视皮层 1 v 2 和与视觉空间线索加工有关的脑区 s p g 与基线条件相比 结果将和以往研究存 在一定的相似性 即错觉条件主要激活l o c 和一些低级的视觉皮层 前后两次比 较激活的脑区不存在共同区域 最后 我们认为与错觉条件相比 无错觉条件主要激活高阶视觉皮层 m t g 和 f g 以及与认知控制有关的脑区 a c c 和m f g 7 西南大学硕士学位论文 3 研究一 3 研究一 p o g g e n d o r f f 错觉神经机制的e r p 研究 研究表明 如果某刺激只影响e i 心的早期成分 例如p l 和n 1 那么该刺激 只影响直觉水平的加工0 e r c e 舯u a l 1 e v e lp r o c c s s i n g 但是如果某刺激影响e r p 的 晚期成分 例如p 3 和n 4 那么该刺激影响后知觉过程 p o s t p e r c e p t u a lp r o c e s s i i l 蓟 例如概念 c o n c e p t u a l 过程 18 1 9 q i u 等 2 0 0 8 采用e r p 技术 以m n l l e r l y e r 错 觉为实验材料 发现m m l l y e r 错觉产生只与后期的知觉后加工过程有关