（基础心理学专业论文）视角变化时物体空间属性在场景识别中的加工机制.pdf

西南人7 ：硕十学位论文摘要 视角变化时物体空间属性在场景识别中 的加工机制 基础心理学专业硕士研究生王琪 指导教师孙弘进 摘要 观察者在对周围环境进行认知的过程中，需要对不同的物体空间属性进行编码和表征， 从而形成所观察的空间场景布局的知觉。然而在日常生活中，我们所观察到的场景包含着大 量的不同空间属性的信息并且这些信息认知过程可能随着环境变化或观察者自身的运动受到 不同程度的影响。为了适应这种环境变化的属性从而在新的位置或者角度中再认出原来的场 景和物体，人类针对环境变化带来的各种差异拥有不同的加工机制，用以使我们能够更加准 确有效的认知周围环境。因此，对这些变化的空间属性信息的加l ：机制一直是心理学及认知 神经科学的研究重点。 在以往对物体认知的研究中，研究者们提出了物体表征观察点独立( 啊e w i n d 印e 1 1 d e n t ) 和观察点依赖( v i e w - d e p e n d e n t ) 的认知模式差异。人对于容易辨别的，特征明显的物体所采用 的是观察点独立的认知而对于不易辨别的例如一系列斑点状的图形，或者是过度学习的字母 采用的是观察点依赖的认知。对于场景识别的观察视角研究较少，并倾向于被认为是观察点 依赖的认知模式。但是以往场景识别研究都忽视了场景中的物体包含了不同空间属性信息， 其中最基本的两类信息即物体的空间位置信息( p o s i t i o i l 】l o c a t i o n ) 与特征标签信息( i d e n t i t y ) ， 而这些空间属性信息的表征可能受到观察点变化、物体数量及言语干扰等其他因素的不同程 度的影响，本研究将通过改变一系列与场景认知相关的因素，对观察视角变化情况下物体空 间属性信息的加工过程进行探讨。 本研究选用日常物体构成的真实场景为实验材料，利用变化觉察范式( c h 锄g ed e t e c t i v e p m d i 舯) ，试图从多个方面对观察视角变化情况下物体空间位置信息和特征标签信息进行研 究。实验程序利用m a t l a b 软件编写，利用程序产生一系列用于摆放物体的模板，并通过悬挂 在实验台上方的投影仪投射到实验台上。本实验采用杯子作为实验材料，摆放在一个无其他 视觉线索可旋转的圆形实验台上。通过旋转该实验台，达到改变被试场景识别过程中观察角 度变化的目的。被试用眼罩在非学习和测试阶段挡住眼睛，通过音箱提供听觉指导被试进行 反应，并通过麦克风报告答案，分别对3 8 名自愿参加实验的视觉和听觉正常的大学生被试单 f 两南大学硕十学位论文摘要 独施测。 实验一采用2 ( 物体数量：5 或7 个物体) 2 ( 场景是否旋转：0 。或者5 0 。) 5 ( 空间 属性：改变位置任务：分别呈现相同物体p i d e m i c a l ，相似物体p s i l l l i l a r 和不同物体p d i 妇f e i i e i l t ； 改变特征任务：分别呈现相似物体i s i n l i l a r 和不同物体i d i 艉r e l l t ) 的被试内设计。改变位置 任务即改变所呈现场景布局中一个物体的位置，改变特征任务即用一个新的物体替换场景中 的一个旧的物体。被试的学习时间为5 秒，记忆时间为1 0 秒，记录被试的反应时和正确率作 为结果分析的指标。结果发现，空间属性中位置信息和特征信息不同的混合程度或清晰度与 实验中的两种任务匹配水平不同会对影响被试成绩，空间属性的单一性越高且与任务越匹配， 则被试的反应时和错误率都相对较低。场景旋转对于空间位置信息的记忆影响较大i 成绩下 降很快，但对物体特征信息的加工几乎没有影响；而场景中物体数量增加时，对特征信息的 加工成绩明显下降，但是对于位置信息加 ：的影响不显著。另外，女性对特征信息的加工能 力优于男性。 通过实验一的结果分析发现，言语编码在本实验的场景识别过程中有重要作用，因此在 实验二中将物体数量变量换成是否存在言语干扰变量，从而探讨在观察角度变化的情况下， 言语编码对空间位置信息和特征标签信息表征的作用。实验二也采用设计2 2 5 的被试内设 计，实验材料与程序与实验一基本一致。本实验一方面支持了实验一的结果：首先，空间属 性的单一性越高且与任务越匹配，则被试的成绩越好。其次，场景旋转对于空间位置信息加 工的影响大于对物体特征信息的加工。另一方面本实验结果也显示，言语干扰对特征信息加 工的影响大于对位置信息加工的影响，表明对于特征信息的加一j ：更多的依赖言语命名过程。 同时，视角变化对场景识别的影响大于言语干扰的影响，且当场景中的物体特征信息较抽象 或难以命名时，言语干扰对于位置任务和特征任务的影响都大于其他情况。 本研究采用视觉变化察觉的实验范式，利用日常物品构成的真实场景，通过改变构成场 景的物体数量，改变观察视角，加入言语干扰等因素试图对物体空间属性信息的加j 机制进 行探讨。结果显示场景认知的绩效与场景中空间属性信息和任务的匹配程度相关，空间属性 信息的加工过程可能是任务导向的。物体的空间位置信息表征具有观察点依赖的属性，而物 体的特征标签信息表征在场景识别过程中则独立于观察点。言语编码在场景识别过程中有重 要作用，尤其有助于被试完成特征任务，但言语干扰对于任务完成的影响作用小于观察视角 的变化。并且，不论是空间位置任务还是改变特征任务，言语干扰对于特征信息抽象的物体 构成的场景布局认知影响最大，由此推论观察者对物体特征可能进行了以言语编码形式为主 的无意识加工。 关键词：场景识别视角变化空间属性信息言语干扰 i i 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加 了特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同 仁在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：三堪 签字日期：矽叼年争月雩矿日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 可以将学位 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、汇编学位论文。 ， ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：囱不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：记穆， 签字日期：少巷年历月彳。日 导蛹签名： 琴、i 哆厶益e 、乡虽f 签字日期：沙扩年砰月；u 日 两南人学硕十学位论文引言 1 引言 在日常生活中，人们观察到的真实环境或者场景是错综复杂的，包含了各种 类型的信息( 如形状，位置，大小，颜色等等) ，这些不同种类的信息通过通用各 种各样方式进入到观察者的感官系统中，如环境和场景静止时，其中物体的信息 处于稳定的状态，人们对其进行编码、存储和提取等操作时的表征是一致的。但 是更多情况是，我们周围的环境和场景以各种形式发生变化，如物体发生了位移 或者观察角度发生变化，为了适应这种环境变化的属性从而在新的位置或者角度 中再认出原来的场景和物体，人类针对环境变化带来的各种差异拥有不同的加工 机制，用以使我们能够更加准确有效的认知周围环境。 当环境发生变化的时候，如何应对这些变化并正确的表征环境中的物体或场 景对我们的生存和生活都是至关重要的。比如，我们需要确定书架上的哪一本书 被移动到了什么位置，才能准确的拿到想要的那一本。再如，当我们站在与停车 时不同位置上，如何确定自己的车在停车场的那个位置，而不会在错误的位置找 到其他的车。在这个搜索特定目标的过程中，涉及到最基本的两类信息是搜索目 标物的外形特征以及其空间位置，缺少其中之一都无法完成搜索任务。可以说对 于怎样识别出以前看到的物体或者场景，我们都认为是自然而简单的事情，其实， 场景和物体的识别的内部加工机制相当复杂，得到生物学、心理学、神经学等多 方面的关注，并且一直是心理学研究的一个热点。如，心理旋转的大量研究 ( s h 印矾，1 9 7 1 ；z a c k s ，2 0 0 5 ) 都试图探讨人类从不同角度认知物体的加工机制。 近年来，一些研究者们尝试从观察者运动引起的观察角度变化等方面研究人们对 于环境或场景的识别。w a i l g 和s i m o n s ( 1 9 9 9 ，2 0 0 2 ) 等人发现由观察者自身运动 引起的观察角度变化对场景或物体再认的影响小于场景变化对再认的影响，一些 其他感觉信息通道的参与造成了这种优势。由此可见，研究者们试图从各种角度 揭示人们对于变化的场景或环境中的物体识别的加工机制。 以往的研究大多是通过电脑显示器呈现平面物体或者由若干刺激构成的结 构，即使可以操作这些刺激使之发生变化，但并不能完全代表在真实场景中的实 体，既没有涉及现实场景观察点变化的特征，也没有考虑到现实场景为空间信息 加工提供的深度线索等问题。同时，以往研究通常讲场景中物体的属性信息混合 在一起进行研究，没有考虑到不同属性特征在不同变化模式下可能会有不同的反 应方式，因此，本研究将重点考察当观察角度发生变化时，对于不同的空间属性 观察者所使用的加工策略及其加工方式。 西南人学硕十。学位论文理论研究综述 2 理论研究综述 2 1 场景识别对观察视角依赖性的理论研究 关于空间场景的识别与认知加工研究由来已久，研究者们试图从各种领域对 场景认知进行探索，以期可以了解其加工过程的机制。针对场景识别对观察角度 的依赖性研究者提出了观察点依赖( v i e w d 印e n d e n t ) 和观察点独立 ( v i e w - i n d e p e n d e n t ) 的认知模式差异。研究者利用“心理旋转”范式( m e l l t a lr o t a t i o n p a r a d i 舯) 对物体或场景的观察点依赖性进行研究，即让被试判断在某个方向上发 生了旋转的物体和场景是否与学习过存贮在记忆中的物体或场景的表征一致。实 验范式一般为让被试先从一个观察角度学习一个不同熟悉度的物体，一段时间后 给被试呈现新的物体，让被试回答这个新物体与学习过的物体是否相同，如果被 试的作业成绩( 错误率或者反应时不变) 不受观察角度的影响，说明心理表征的 编码和提取独立于观察角度，反之则为观察点依赖的心理表征。 2 1 1 观察点独立表征的理论 支持观察点独立的研究者认为个体可以利用构成物体各种成分( 如线条和角 度) 等特征及其相互关系从不同的视点对其进行识别，因此从不同的观察点都能 识别出物体；同样，在场景识别中，被试对场景的识别能力不受观察点变化的影 响，其反应的速度和准确性都不会受到影响( b i e d e m a n ，1 9 8 7 ：b i e d e m 锄 g e m a r d s t e i n ，1 9 9 3 ) 。b i e d 锄a 1 1 ( 1 9 8 7 ) 提出了成分识别模型 ( r e c o 印i t i o n i b y - c o m p o n t sm o d e l ，i 出c ) ，认为所有物体都可以依据其组成部分分 成许多“容积元素”( v 0 1 u m e t r i cp r i m i t i v e s ) 或三维形状，称为几何离子( g e o n ) ， 依据i m c 理论，任何的物体或场景都可以细分成一组几何离子，如圆柱体、立方 体、棱柱、方块、球面、圆弧和楔子等等。也就是说，无论物体还是场景，都是 以结构描述的方式表征的。个体在识别物体的过程中利用各成分及其相互关系从 不同的视点来识别物体。比如，一个茶杯是由一个圆弧紧连一个圆柱的侧面组成 的，因此从不同的观察点都能识别出物体或者场景。b i e d e 姗a n 认为几何离子大约 有三十六种，这一数目可能看起来不足以让我们识别所有物体。然而，我们在只 有大约p 【j 十四个音素的情况下却仍然可以识别数量巨大的英文单词。其原因是这 些音素具有无限的组合形式，因此几何离子也应有类似的特性( b i e d e n n a l l & g e r h a r d s t e i n ，19 9 3 ) 。 2 1 2 观察点依赖表征的理论 观察点依赖理论的支持者认为，人脑中对于物体或场景的心理表征是由一些 2 西南人学硕十学位论文理论研究综述 神经活动增强( h a l l 培a n ，e ta 1 ，2 0 0 3 ) 。2 2 物体空间属性研究 221物体空间属性的两个上坠蓊到型；銎昆笔签菰裂至矗丝磊斛矍薹狴借驾 泊拦鲞藐勤鸶引制|薹臻臻臻娌霎捌蝴唰唰州。蠼罐。戳矧烘垂薹观嗡暇垌撼攀 驷暴型鏊殖霎缀! 生霉变化鞠矧啪豺；一垡臻型莺曜鞴羹酬蝥凳g 奏重霪i 主夔都会增加( t a r r & p i i l l ( 1 9 8 9 ；t a 玛e ta 1 ， 19 9 8 ； c h r i s t o u & b u l t h 0 正1 9 9 9 ；b ul m o f r & e d e l m a l l ，1 9 9 2 ) 。例如，a l r i s t o u 和b u l t h o f r ( 1 9 9 9 ) 要求被试从某些特定的观察点识别新目标，以达到充分练习的效果。然后， 实验者从一些新的观察点上呈现目标，研究结果表明：在一个不熟悉的观察点上 对一个熟悉目标进行命名的反应时和错误率随着不熟悉观察点和最近的熟悉的观 察点之问的旋转距离的增加而增加。 2 1 3两种表征模式的比较 观察点独立依赖和物体的观察点两种模型似乎都抓住了视觉系统在观察角度 变化时怎样完成场景识别的某些方面，例如，当物体有清晰的结构特征，它们的 空间关系能够比较容易的表征，任务涉及抽象知识如命名或者分类等，识别可能 依靠观察点独立的表征( b i e d e m a na i l dg e r h a r d s t e i n1 9 9 2 ) ；另一方面，当学习阶 段相对比较长和物体相对来说比较复杂或命名较困难时，识别可能依靠观察点依 赖的表征。由此来说两种表征可能是由于不同的任务或所选材料不同造成，观察 者将根据 不同的任务和观察对象采取不同模型。 研究者们通过这种利用观察点变化导致的行为反应的差异对物体和场景认知 过程及视觉系统如何适应观察点变化进行了一系列研究，并取得了大量成果。根 据这些实验得出的结论可以总结为：人对于容易辨别的，特征明显的物体所采用 的是观察点独立的认知( b i e d e m a i l ，1 9 8 7 ；b i e d e n n a i l & g e r h a r d s t e i n ，1 9 9 3 ；c o o p b i e de m a n & h u i i l 】【i l e l ，1 9 9 2 ) ；而对于不易辨别的例如一系列斑点状的图形，或者 是过度学习的字母采用的是观察点依赖的认知( t a l l r & p i n l ( 1 9 8 9 ；c 城s t o u & b u l th o 托1 9 9 9 ；e d e l m a n & b u l t h o 圮1 9 9 2 ；t a 玎，e ta 1 ，1 9 9 8 ) 。例如，根据t a 旺和b 豆 l t h o f r的研究，当对较容易区分的物体类别进行识别时( 如，区分汽车和自行车) ， 观察点独立的表征起主要作用。而对不易区分的组内类别识别时( 如汽车之间) ， 观察点依赖的机制就会更重要些。 有些研究认为之所以会产生观察点的依赖是由于缺乏对物体或者场景的一般 化、概括化，从而造成新观察角度的识别困难。例如，h o c k 和s c h m e l z k o p 坟1 9 8 0 ) 采用场景中的照片，让被试从多个角度学习它们。学习后，要求被试按照熟悉观 察点和不熟悉观察点分类并且辨别出这些照片分别采用的是哪个观察点，被试完 成这样的 西南人7 ：硕七学位论文理论研究综述 这种信息。同样，r o w l a i l d 等发现增加场景中的观察点的数量可以提高一般化的、 概括化的表征，从而在新的观察点上的作业成绩更好。这些结果表明假如有充分 的感官信息，心理表征就会变得更加抽象，从而具有观察点的独立性。然而从日 益增多的空间布局的研究中发现，观察点概括化只能在熟悉物体的有限的熟悉的 观察点上起作用。对于由若干物体组成的空间布局的认知似乎也是依赖于观察点 的( c h r i s t o u b u l t h o 行，1 9 9 9 ) ，当空间布局旋转角度增大时，被试的反应速度和 正确率都会下降( d i w a d k a r ，1 9 9 7 ，s i m o n s ，1 9 9 6 ) ，作业成绩随着观察点的增加 而降低。例如，s h e l t o n 和m c n 锄a r a ( 1 9 9 7 ) 让被试学习房间中的几个物体的位 置，从两个角度学习，后来的测试表明被试只是在学习的两个观察点方向的判断 比较准确，而对于其他观察点没有起到作用，其他一些类似实验也证明了空间表 征是依赖于观察点的( w 抽g & s i m o n s ，2 0 0 2 ；m c n 锄a r a & m 0 u ，2 0 0 4 ，2 0 0 6 ； b u i g e s s ，2 0 0 4 ；n a l 【a t a l l i ，2 0 0 2 ) 。 2 1 4 视角变化时场景识别的心理表征机制 当场景移动或旋转引起观察角度变化时，人们通常只能依靠接收到的视觉信 息以及对场景心理编码的操作对新的场景进行感知和加工。该过程与物体表征心 理旋转过程具有一定的相似性，如观察者需要通过对保持在记忆中的相关物体表 征进行连续地或特定方向的模拟旋转，形成新的与当前物体同一观察角度的物体 表征，再将该新表征与目标物进行匹配比较，从而识别或判断当前物体是否与记 忆中的物体相同。 场景旋转引起观察视角变化的情况下，观察者的成绩并不是完全依照观察点 依赖的规律发展的，即虽然观察者对场景的编码可能是依赖于最初的观察点，但 是并没有因为方位变化完全丧失对场景的识别能力，他们的成绩仍然显著的高于 机会水平。那么，观察者在视角变化情况下进行场景再认时的加工过程是怎样的? 是否也包含了一种特殊的视觉表征更新机制，还是具有其他特性的加工系统? b u l t h o f r 和e d e l m 锄( 1 9 9 2 ) 发现观察点依赖表征通常存在定程度的变异包容性， 即在一定的变化范围内，即使观察点发生变化，并不会彻底的损害观察者对场景 的原始认知和表征。另外，观察者叮能对场景布局进行了观察点独立的编码和表 征，如对物体与物体之间的关系进行加工和表征。因此，当观察角度发生变化时， 观察者可以利用这些独立于观察点的表征对场景进行识别。例如，观察者可以对 场景布局进行言语编码，如蓝色塑料杯在红色玻璃杯左侧，那么即使当视角变化 时，观察者仍然可以利用两个物体之间的关系来判断其中一个的位置是否发生了 变化。如果在观察者运动引起的视点变化情况下，是由一个以自我为中心的 ( e g o c e n t r i cr 印r e s e n t a t i o n ) 即时更新系统对场景布局表征，那么在布局旋转引起 4 x 萌南大j ：堇：碥鏊等飘澧- 义萎竖髫鬻需僻 赫兹粥蓉能岌皑垮i 基嚣苣靠渊搿隘鬟蜀掣一拿哥蒜犁孵霎耋珀瞬虢黼并习蔫 绁蹬l 匡：i 鞫耋量| | | 蠢雾刻差霪喜量蓑 霎；耄越霎| 薹鬟囊雾鳘箍。瞿霎昭雾射卜刎本 向f 适矧霉馑嗟霉 冀| 耋誊避幕始癸杏挝j 盟筛拦撑踏癌鬟霪黧塞鞲掣赤拌尴邕曼嬲挫肄缂磐塑；樱 箍臻撵啄洚矍磊型誉叁菘溉唆艘荔| 省耋誊囊篷至参燮耄i ；? 雩麦薹霎耋。 蘸；! 。看爨鬓蔫似删矗髌鼍蔫弦骤 骝警留塑融聂堂垦鬻融酏鞋鞘缝多| 的洌潞霪垂薹豫z 盟型烈艘酏翡蹰霸翼一 蠖韭强羹w = 以：童雩三主主海篓萎羹垂| i ；蓁萋薹蓁暾燃龋鹜鋈霉翁群芈渤融吲裂舒吲篓藩渤 掀雾剥蒯勤磁型蒯滗杰编推强湍蚓祷揣勰编薹茎i 塞冀e | 鬟；i l ；善；薹薹雾；| 薹垂萝蓄皑琊 妻【= 勿4 利舯季赢矧事彦蓁 x 西南人。硕士学位论文问题的提出 3 问题的提出 3 1 对以往研究的评价 研究者对于场景识别已经从多方面进行了大量的研究，如利用心理旋转( z a c k s ， 2 0 0 5 ) 或观察者旋转( w 雒吕1 9 9 8 ；w 抽g ，2 0 0 2 ) 等范式等，但仍存在以下一些问 题。 首先，虽然有些研究采用真实场景，但是忽略了一个很重要的信息。现实生 活中的物体包含各种空间属性，如物体的空间位置或者个体特征( 物体的名称、 颜色和形状) 等信息，这些空间属性共同构成了被观察或研究的场景，而研究者 们通常将这些信息结合在一起对场景识别进行研究，忽略了对于不同的空间属性 信息观察者可能采用不同的加工策略这一重要前提。换句话说，由于空间属性信 息的可分离性，在场景发生旋转或变化时，对于不同信息空间表征更新机制可能 是不同的，因而不能用相同的理论解释它们的更新过程。 第二二，以往研究多为在位置任务下考察对不同空间属性信息的编码过程，所 得结果为对场景中物体的位置信息编码所r i 用的注意资源少于物体特征信息所需 的注意资源，位置信息可能是被自动化的加工了( s i m o n s ，1 9 9 8 ；p o 咖a ，1 9 9 6 ) 。 但是当任务不同的情况下，即在特征任务卜考察物体特征信息加工则有可能其成 绩并不弱于位置加工，加工信息与任务的l ! 生配程度可能影响该任务的作业成绩， 因而两种信息加工的策略也可能是目标导向的。 第一三，以往研究心理旋转的范式中，多采用对单个物体作为识别的刺激，只 有少数研究者对若干物体组成的场景队列进行了探讨( a m o r i m & s t u c c h i ，1 9 9 7 ； w r a g a ，c r e e m p r o 伍t t ，2 0 0 4 ) 。同时以往研究在呈现或识别阶段采用电脑呈现的 方式，研究者一般假定电脑呈现的图片可以代替现实生活中的场景。但对二维图 形的认知不可能和具备各种外部线索的现实物体的认知完全一样，呈现在二维平 面上的刺激即使在视网膜上的投影发生变化也无法将深度信息一起进行整合，且 研究表明二维图像与三维物体识别的脑洒动有显著的差异( w 缸g & k 锄e d a ， 2 0 0 5 ) ，这些原因都可能降低场景识别实验的生态效度。 3 2 研究构想 本研究采用变化察觉范式，若干日常乍活中使用的杯子作为实验材料构成具 有一定空间关系的结构，因此这些杯子能够向观察者提供位置信息和特征信息。 实验开始时，首先给被试呈现由杯子构成的场景，要求被试学习杯子的位置或特 征，在汜忆阶段被试不能再观察场景而必须记忆所学习过的场景，此过程中，主 1 0 西南人学硕l ：学位论文实验一 4 实验1 4 1 方法 4 1 1 实验目的 利用变化察觉范式，通过比较观察者在伴随场景旋转时对于物体空间位置任 务和特征任务的作业水平，考察两种空间属性信息的加工机制，即位置信息和特 征信息在连续变化过程中对场景旋转的不同敏感性和受影响程度；以及在空间场 景旋转造成的观察点变化情况下，考察观察者对不同信息( 物体空间属性和物体 数量) 的加工方式和策略。 4 1 2 被试 视力或矫治视力正常，听力正常，右利手的西南大学在校本科生，男生( 年龄 m = 2 0 8 0 ，s d = 9 1 9 ) 和女生呻_ 2 1 1 0 ，s d = 1 2 8 7 ) 各1 0 名。被试不知道实验目的。被 试获得一定的物质报酬。 4 1 3 实验设计 本实验采用的自变量为：物体数量( 5 或7 个物体) 、场景是否旋转( 0 。或者 5 0 。) 和空间属性( 改变位置任务：分别呈现相同物体p i d e n t i c a l ，相似物体 p s i m i l a r 和不同物体p d i 疏r e i l t ；改变特征任务：分别呈现相似物体i s i m i l a r 和 不同物体i d i 仃e r e n t ) 。因此，整个实验采用2 2 5 的完全被试内设计，共2 0 种 情况，每种情况重复1 2 次，共2 4 0 次，为了使被试不混淆任务，我们将三种相同 情况的试验编成一组，随机呈现给被试。并将性别作为被试问变量。实验中记录 被试的反应时和正确率作为因变量。 4 1 4 实验设备和材料 本实验采用杯子作为实验材料，包括7 个相同的玻璃杯( 圆形、无色) ，1 2 个 高度、大小基本一致但形状不同的玻璃杯，1 2 个不同材料形状各异的杯子( 包括 玻璃、塑料、木制、瓷制、纸制等) 。被试用眼罩在非学习和测试阶段挡住眼睛， 并通过麦克风报告答案。摆放杯子的平台为一个带圆转盘( 直径1 0 0 c m ，高度3 c m ) 的圆桌( 直径1 4 0 c m ，高度5 0 c m ) ，转盘圆心与圆桌圆心重合。被试坐在离桌子 中心的距离为8 5 c m 的椅子上( 高度5 5 c m ) 进行实验，椅子的后背离桌子中心 1 3 0 c m 。实验中被试始终靠在椅子的后背上，以基本保证每个被试与桌子的距离相 同。实验程序利用m a t l a b 7 o 4 软件编写并由一台d e u 电脑运行，利用悬挂在离桌 子中心垂直高度为1 8 5 c m 高处的投影仪将程序产生的模板投射到桌子上，主试按 1 2 西南人学硕十学位论文 实验一 照模板把杯子摆到相应位置。这些模板产生的布局只有主试摆放物体时能够看见。 虽然本实验中选用的刺激数量为5 和7 ，为了在不同物体情况下每次实验中都有新 的杯子出现，避免被试只是记忆固定的7 个杯子，从而减少练习效应，因此本实 验的材料中共有1 2 个不同的杯子。 4 1 5 实验程序 每次试验开始前被试先戴上眼罩，主试按照程序产生的模板( 通过投影仪投 射在桌面上) 摆好物体。然后程序发出声音“开始”，模板消失，只有物体留在桌 面上。被试打开眼罩，观看桌子上物体的布局5 秒，5 秒后实验程序发出“嘀”声， 被试关上眼罩。此时，主试按照程序的指导，改变其中一个物体的位置或者用新 的物体替换个原物体，并按需要旋转桌子。1 0 秒后，程序发出三声“嘀 ，第一 声通知被试预备拿开眼罩，最后一声被试打开眼罩。这时，实验程序在变换后的 布局中每个物体旁标示a 、b 、c ( 通过投影仪投射) 等字母。被试被要求打开眼 罩后迅速观察桌子上新的前i 局寻找被移动过的或者替换的物体，并通过麦克风报 告答案，程序自动记录被试的反应时。反应时为从第三声“嘀”开始到被试报告结 果的时间。主试在键盘上输入被试回答的字母，此时一次试验完毕。整个实验过 程中没有反馈。 4 2 实验结果 实验数据由m a t l a b 7 o 4 自动记录，生成e x c e l 表格，利用e x c e l 2 0 0 3 和s p s s l3 o 进行数据处理。对记录的反应时和正确率进行2 ( 5 或7 个物体) 2 ( 场景旋转o o 或5 0 0 ) x 5 ( 改变位置任务：分别呈现相同物体，相似物体和不同物体；改变特征 任务：分别呈现相似物体和不同物体) 的重复测量方差分析。首先对所有错误率 和反应时做相关分析，二者呈显著的正相关( 严2 2 4 幸半) ，因此速度准确性权衡效 应并没有影响本实验结果。性别变量作为被试问变量，选择正确反应的反应时作 为反应时的数据，错误率为被试在每种实验条件重复的1 2 次试验中错误次数的比 例。 4 2 1 主效应分析 首先对反应时进行取对数换算，以使极端数据集中。对收集到的反应时和错 误率数据进行2 ( 5 或7 个物体) 2 ( 场景旋转o o 或5 0 0 ) 5 ( 改变位置任务：分 别呈现相同物体，相似物体和不同物体；改变特征任务：分别呈现相似物体和不 同物体) 的重复测量方差分析。物体数量和场景旋转在错误率 只1 ，1 8 ) = 8 8 2 3 4 ， p 0 0 1 ，m s e = 0 2 0 ；以1 ，1 8 ) = 9 5 2 8 4 ，p 0 0 1 ，m s e = 0 4 8 和反应时 尺1 ，1 8 ) = 3 2 4 8 9 ， p 0 0 1 ，m s e = 0 1 4 ；以l ，1 8 ) = 7 3 4 8 4 ，p _ 0 0 1 ，m s e = 0 2 3 】上都有显著的主效应。空间 1 3 西南人、硕十学位论文实验一 属性在反应时和错误率上的主效应也显著 以4 ，7 2 ) = 8 3 8 3 ，萨o o l ，m s e = 0 4 0 ， 尺4 ，7 2 ) = l o 1 8 8 ，p 0 0 1 ，m s e = 0 1 8 】。对空间属性在错误率上的主效应进行后侧检验 发现替换物体任务中不同杯子情况下错误率最低 m l “t - 2 8 】，其次是移动位置 任务中相同杯子情况下的错误率【m p i d t i c a l ：3 8 】，其他三种情况( 移动位置任务相 似杯子，mp - s i 而l 盯= 4 4 ，移动位置任务不同杯子，mp d i 行打印。= 4 3 ，替换物体任务相似 杯子，mi s j 删l 盯= 4 2 ) 的错误率差异不显著。对反应时进行后测检验发现，p i d e i l t i c a l 和i i d e n t i t y 情况下所需反应时最短【m r l l o g = 4 6 5 ，m 阴o g - 4 5l 】，p d i f 】陪r 朗t 情况下 反应时稍长【m 圈o f 4 8 7 】，最长的反应时出现在p - s i m i l a r 和i s i m i l a r 情况 【m r l l o g _ 5 4 5 ，m r l l o g = 5 5 7 ( 见图1 ) 性别也体现出显著的主效应，女性比男性无 论在正确率还是反应时上的成绩都好 以1 ，1 8 ) = 6 3 2 1 ，尸0 2 1 ，m s e = 1 5 0 ； 以l ，1 8 ) = 1 7 5 9 5 ，p = 0 0 1 ，m s e = 1 4 7 】。 ( a ) 错误率 图1 空间属性的主效应分析 ( b ) 反应时 4 2 2 交互效应分析 a 物体数量和空间属性在错误率上存在显著的交互作用【只4 ，7 2 ) = 1 3 2 7 8 ， p o o l ，m s e = 0 1 6 ；r t l o g ：只4 ，7 2 ) = 1 3 0 8 ，p = 2 7 5 ，m s e = 0 1 4 。如图2 ( a ) 所示，在 移动位置任务中，5 个物体和7 个物体情况的错误率没有显著差异，而对于替换物 体任务，这两者的错误率则体现出明显的差别，7 个物体的成绩要远低于5 个物体。 而且场景没有发生旋转情况下，呈现5 个物体时，替换物体任务的错误率低于移 动位置任务，而呈现7 个物体时，情况发生了反转。 1 4 西南人学硕 学位论文实验一 ( a ) 错误率( b ) 反应时 图2 物体数量、场景旋转和空间属性的交互作用分析 同时，对于p d i 舵r e n t 情况，7 个物体的错误率远高于5 个物体水平的错误率。 为了使物体数量的效应更清晰，利用错误率的差异可以作出一个7 个物体和5 个 物体的成绩差异图。如图3 ( a ) 所示，无论场景是否发生旋转，替换物体任务的不同 数量水平成绩差异明显大于移动位置任务的不同数量水平成绩差异。而且随着物 体特征信息的明显化，不同数量水平成绩差异变大。另外，虽然物体数量和空间 属性在反应时上的交互作用不显著，但是从差异效应图仍然可以看出同样的趋势， 即替换物体任务中的不同数量水平成绩差异高于其在移动位置任务中的差异。 n 1 ， o 37 詈n 2 塞 n 。l 童o o j l 【 夕少夕少歹 量0 2 坷 星n - - “ 皇n l ：，k j 方一 穸少矿矿夕。 f 面习 i + 5 0 刊 葛叫叫p 晖矗辞删p 。i 搿哼 ( a ) 错误率( b ) 反应时 图3 物体数量水平差异( 7 5 ) 在空间属性上的效应 b 场景旋转和空间属性同时在反应时 尺4 ，7 矽= 4 2 2 6 ，p = 0 0 4 ，m s e ：0 1 6 】和错 误率【尺4 ，7 2 ) = 1 7 4 9 5 ，p o o l ，m s e = 0 2 3 】上存在显著的交互作用。如图2 所示，对 于替换物体任务，场景旋转和不转的成绩( 错误率和反应时) 非常接近，而对于 移动位置任务，两者存在很大差异。而且，在场景没有发生旋转时，移动位置任 务的成绩优于替换物体任务，而场景旋转后，情况则发生了反转。 为了突出场景旋转的效应，利用旋转与否的成绩差异做图可以得到图4 ( a ) 和 4 ( b ) 。从图4 可以清楚的看到，对于替换物体任务，无论场景中的物体数量水平如 何，场景旋转与否的成绩差异远低于其在移动位置任务中的差异。反应时差异也 1 5 西南人学硕十学位论文 实验一 得到了与错误率相同的变化趋势( 见图4 ( b ) ) 。一个有趣的现象是，在移动位置任 务中，随着物体特征信息的明显化，场景旋转与否的错误率差异并没有随之减少， 而是逐渐增加了，但在反应时上并没有显示出相同趋势。 器 妻 童 | - s d s 硝l i _ 一s d s i f 叮i ( a ) 错误率 s i 斌谢f q _ 肆 ( b ) 反应时 图4 场景旋转差异( 5 0 。一0 。) 在空间属性上的效应 c 空间属性和性别在错误率上的交互作用接近显著 只4 ，7 矽_ 2 2 9 3 ，旷0 6 8 ； m s e = 0 4 0 ；l 玎：尺4 ，7 矽= 1 0 0 2 ，旷4 1 2 ，m s e = 0 1 8 】。如图5 所示，男性在替换物体 任务中的错误率高于女性，尽管男性使用了更多的时间完成任务。另外，男性性 在物体替换任务中的错误率高于位置移动任务，而女性则恰好相反。 l 塞慧 警o 4 由 o 2 o 夕少夕少歹 s p 日龃n 哪嘲y ( a ) 错误率 图5 性别和空间属性的交互作用分析 d 物体数量、空间属性和性别在反应时 以4 ，7 矽= 2 8 4 2 ，p = 0 3 0 ，m s e = 0 1 4 】和 错误率【只4 ，7 2 ) ：3 0 1 6 ，p = 0 2 3 ，m s e = 0 1 6 】上存在显著的交互作用。其他变量之间没 有发现显著差异。 4 3 讨论 本实验将空间属性信息和实验任务以不同水平进行组合，考察了在视角变化 情况下观察者对各种组合水平下空间位置信息和特征信息的加工策略。主效应结 果显示，当位置信息或特征信息的突出与其任务一致时，被试的成绩好于其他情 况，如被试在位置任务物体相同情况与特征任务不同物体情况下的错误率及反应 1 6 罾甘萏l筐 爹勰 ppl，u $ 戮辆 西南人学硕士学位论文实验一 时均低于其他情况。因此在明确任务的状态下，观察者对于空间位置变化的敏感 程度并不低于特征信息变化，这与以往研究的结果中位置信息变化觉察快于特征 信息觉察不同，可能是由于实验任务不同对被试选用策略造成影响。以往实验中 要求被试直接判断所观察场景发生了怎样的变化，对于空间位置信息的表征是建 立在对整体布局的结构上，而对于特征信息的表征则是根据每个物体依次进行比 较的，因此二者的成绩并没有建立在平等的基础上，不能直接得出位置信息变化 觉察能力高于特征信息变化觉察能力。 一个重要的实验结果是场景旋转引起的观察角度变化使空间位置信息加工过 程与物体特征信息加工过程明显的被分离。如图2 所示，位置任务的成绩以是否发 生视角变化为界限，视角变化后错误率明显高于视角没有发生变化；而特征任务 的成绩则以物体数量为界限，7 个物体的场景错误率显著高于5 个物体构成的场景， 因此观察者对于空间位置信息的加工和物体特征信息的加工过程可能是独立进行 的，或者至少受到不同因素的影响且彼此独立。对于特征信息不同水平的情况， 如图4 所示，在位置任务中，特征信息相似( p s i m i l a r ) 将有助于被试进行位置判 断，而在特征任务中，特征信息相似( i s i m i l a r ) 则阻碍被试的特征编码与记忆； 特征信息明显在特征任务( i d i 虢r e l l t ) 中有助于任务完成，而在位置任务中，特 征信息突出( p d i 疵r e n t ) 似乎会干扰被试对于位置信息的编码和记忆。因此，对 于不同特征信息水平的情况，观察者在不同任务中的表现并不是连续变化的。 另一个主要的结果是场景中物体数量水平对物体空间属性加工的影响。 p o s t m a ( 1 9 9 6 ) 发现记忆物体位置任务中，被试的成绩不受刺激数目的影响，即使是 在伴随言语抑制的条件下，被试的表现也只是较没有言语抑制时稍差，而并没有 随刺激数目的增加而显著变差。因此，p o s t m a 认为，与i g e l 和h a e y ( 1 9 9 1 ) 的实验 结果相反，当刺激数目大于6 时，可能存在一个更加结构化且平行的加工方式。本 实验得到了与p o s t m a 相同的结果。随着物体数量增加，被试不论在改变物体位置 还是在更换物体任务下错误率都有所上升，说明记忆负荷对于空间场景中物体位 置和特征属性的加工都有影响。但是被试受到记忆负荷影响的程度不同支持了被 试对于不同空问 x 西南人学硕十学位论文 实验一 整体的并行加工。而替换物体任务中，被试要明确的记住每个物体的形态特征， 这样记忆7 个物体比5 个物体需要更多的资源，因此随着物体个数增加任务成绩将 持续下降，说明对于物体形态的编码可能采用了与空间位置编码不同的序列加工 的方式，是需要注意资源努力完成的，而对于物体位置的编码则更有可能是自动 进行的。另外，随着空问属性的混合水平不同，当物体数量增大时，如果观察者 的成绩随着位置信息逐渐模糊且特征信息逐渐明显而变化，则不同物体数量造成 的成绩差异应该体现出连续的上升趋势。本实验的结果符合这一假设，支持了数 量对于空间属性的影响随空间属性的成分存在着连续变化的影响。 有关空间记忆上性别差异的很多分歧都来自于物体位置记忆。s i l v e n l l a l l ( 1 9 9 4 ) 等研究者认为女性在物体交换位置作业中优于男性，而在单纯加工位置 信息的任务中，男女无差异( a l e x a n d e r ，2 0 0 2 ) 。d a b b s ( 1 9 9 8 ) 等发现男女在物 体位置记忆上没有差别，他们推测之前研究中的差别可能与刺激选择的不同有关。 l e w i n ( 2 0 0 1 ) 发现男性在记忆无意义的移动墨水斑点的任务( m o v 酣1 1 1 1 ( b l o t st e s t ) 中表现的更好。根据上述研究，本实验中对于物体位置识别任务，男性的成绩应 优于女性，而女性对于个体特征的敏感性可能高于男性。实验结果显示，男性并 没有在位置信息记忆上体现出差异，而女性则明显在物体特征任务中优于男性， 这可能由于特征信息与言语能力有关，而女性的言语能力通常被认为优于男性。 4 4 结论 本实验采用变化察觉范式，利用物体空间位置信息和特征信息混合程度的不 同水平，试图探究场景中物体数量，空间属性和场景旋转之间的关系。结果主要 包括三方面的内容：首先，空间属性中位置信息和特征信息不同的混合程度或清 晰度与实验中的两种任务匹配水平不同，空间属性的单一性越高且与任务越匹配， 则被试的成绩越好。其次，当场景发生旋转时，被试对于不同空间属性的反应有 明显差异。场景旋转对于空间位置信息的记忆影响较大，成绩下降很快，但对物 体特征信息的加工几乎没有影响。最后，场景中物体数量对物体不同的空间属性 的影响不一致，数量增加时，对特征信息的加工成绩明显下降，但是对于位置信 息加工的影响不显著。另外，性别差异也在加工不同空间属性信息时体现出来， 女性对特征信息的加工能力优于男性。 两南人学硕七学位论文 实验二 5 实验2 5 1 方法 5 1 1 实验目的 实验1 结果显示，言语标签对特征任务的完成有重要作用，而以往研究任务 言语编码对位置信息加工没有显著的影响作用，但是当观察视角发生变化时，言 语标签对空间位置信息和特征信息在不同水平连续变化的过程中的影响是否也在 发生变化这一问题并没有得到充分的研究。因此本实验仍利用变化察觉范式，通 过比较观察者在观察视角变化情况下是否伴随言语干扰对于物体空间位置任务和 特征任务的作业水平，考察言语编码在两种空间属性信息加工过程中的作用，即 位置信息和特征信息加工中对言语编码的依赖程度；以及在空间场景旋转造成的 观察点变化情况下，考察言语干扰对观察者的加工方式和策略的影响作用，从而 揭示物体位置和特征信息的加工机制。 5 1 2 被试 视力或矫治视力正常，听力正常，右利手的西南大学在校本科生，男生 ( m = 2 1 1 1 ，s d = 1 2 6 9 ) 和女生( m = 2 0 5 6 ，s d = 1 5 9 0 ) 各9 名。被试不知道实验目的。被 试获得一定的物质报酬。 5 1 3 实验设计 本实验采用的自变量为：言语干扰( 有或无言语干扰) 、场景是否旋转( o o 或 者5 0 0 ) 和空间属性( 改变位置任务：分别呈现相同物体p i d e i l t i c a l ，相似物体 p s i m i l a r 和不同物体p d i 脏r e n t ；改变特征任务：分别呈现相似物体i s i m i l a r 和 不同物体i d i 依f e i l t ) 。因此，整个实验采用2 2 5 的完全被试内设计，共2 0 种 情况，每种情况重复1 2 次，共2 4 0 次，为了使被试不混淆任务，我们将三种相同 情况的试验编成一组，随机呈现给被试。并将性别作为被试间变量。实验中记录 被试的反应时和正确率作为因变量。 5 1 4 实验设备和材料 本实验采用杯子作为实验材料，包括7 个相同的玻璃杯( 圆形、无色) ，1 2 个 高度、大小基本一致但形状不同的玻璃杯，1 2 个不同材料形状各异的杯子( 包括 玻璃、塑料