（心理学专业论文）认知加工任务对上下视野优势的影响.pdf

认知加工任务对上下视野优势的影响 摘要 人类视觉信息处理的视野单侧优势一直是认知心理学和认知神经科学领域 的一个让人十分感兴趣的课题 视觉信息处理的视野不对称性包括左右视野不 对称性和上下视野的不对称性 这其中大部分实验都集中于对左右视野不对称性 的研究 而对于上下视野在视觉信息处理上的差异的研究相对来讲比较少而且不 够系统 在已有的行为研究中 大多数报道都发现了下部视野优势 只有很少量 的研究发现了上视野优势 鉴于以往研究中很少有从认知任务要求加工的材料这个角度入手去探讨上 下视野的产生的 而少数发现上部视野优势的研究 其实验材料又大多是采用的 和阅读有关的文字信息刺激材料 所以我们认为 影响上下视野单侧优势 个最 重要的决定性因素是认知加工的对象的性质 当加工的对象是文字信息刺激时 由于与词汇辨别相关的腹侧通路的参与 该通路所对应的上部视野也就显现出认 知的优势 而当加工的对象是非文字信息的时候 由于不再有腹侧通路的大量参 与 而主要由背侧通路完成 所以上部视野优势不存在 可能会出现下部视野优 势 在这个实验假设下 研究选择了变化检测的实验范式 通过比较在变化检测 任务下上部视野与下部视野的绩效来考察加工对象对上下视野优势的影响 即加 工对象是否是文字信息对上下视野产生怎样的单侧优势效应产生的决定作用 研究分为三个实验 实验一为文字材料的特征信息和空间信息的变化检测 目的是考察在加工对象为文字信息刺激材料的时候 改变特征信息或者空间信息 对于上下视野优势是否有影响 实验二为非文字信息的变化检测 目的是考察在 加工对象为图形刺激材料的时候 上下视野的单侧加工优势情况 实验三为文字 信息的变化检测 目的在于考察在加工对象为文字刺激材料的时候 上下视野的 单侧加工优势情况 三个实验相结合 说明影响上下视野单侧优势产生的原因 本研究得出以下结论 1 当认知n t 的材料为文字刺激的时候 出现上部视野优势效应 而为非 文字信息时 则出现下部视野优势 2 上下视野单侧优势 可能是与相应的腹侧通路与背侧通路在辨别文字信 息与非文字信息时的功能相对应的 而与腹侧通路与背侧通路在辨别特征信息与 空间信息时的功能差异比较没有相关 3 上下视野的单侧优势效应与左右视野的单侧优势效应有类似之处 关键词 上下视野加工对象腹侧背侧 e f f e c to f c o g n i t i v e p r o c e s s i n gt y p e o na d v a n t a g eo ft h e u p p e ro rl o w e r v i s u a lf i e l d s a b s t r a c t a s y m m e t r i e so fh u m a nv i s u a lp r o c e s s i n ga c r o s sv i s u a lf i e l d sh a v e b e e na l l i n t e r e s t i n gi s s u e i n c o g n i t i v ep s y c h o l o g y i na d d i t i o n t o i n v e s t i g a t i o n so fa s y m m e t r i e sb e t w e e nt h el e f ta n df i g h tv i s u a lf i e l d st h a t a r eb e l i e v e dt or e f l e c tt h ef u n c t i o n a ld i f f e r e n c e sb e t w e e nt h el e f ta n df i g h t h e m i s p h e r e s an u m e m b e ro fs t u d i e sh a v ep r o p o s e dt h a tv i s u a lp r o c e s s i n g a s l od i f f e r sb e t w e e nt h eu p p e ra n dl o w e rv i s u a lf i e l d s a st h e r ew e r ef e wr e s e r c hh a dc o n s i d e r e dt h er o l eo ft h et y p eo f c o g n i t i v e p r o c e s s i n go na d v a n t a g eo ft h eu p p e ro rl o w e rv i s u a lf i e l d s a n dm o s to ft h er e s e r c ht h a th a df o u n da na d v a n t a g eo fu p p e rv i s u a lf i e l d h a du s e dt h ew o r d l i k es t i m i l i w et h i n kt h et y p eo fc o g n i t i v e p r o c e s s i n g i st h em o s ti m p o r t a n tf a c t o ro na d v a n t a g eo ft h eu p p e ro rl o w e rv i s u a l f i e l d s t h e r e f o r e t h r e ee x p e r i m e n t sw e r ec o n d u c t e di nt h i ss t u d y a i m e dt o e x a m i n et h ee f f e c to ft h es t i m i l ip r o c e s s e do na d v a n t a g eo ft h eu p p e ro r l o w e rv i s u a lf i e l d s t h er e s u l ts h o w 1 w h e nt h eo b j e c tp r o c e s s e di sw o r d s t h ea d v a n t a g eo fu v fw i l l b ee x a m i n e d w h e nt h eo b j e c tp r o c e s s e di sn o tw o r d s t h ea d v a n t a g eo f l o v fw i l lb ee x a m i n e d 2 t h ea d v a t a g eo ft h eu p p e ro rl o w e rv i s u a lf i e l d si sd u et ot h e d i f f e r e n tr o l eo ft h ev e n t r a lp a t h w a ya n dd o r s a lp a t h w a yi na n a l y s i s s p e c i f i ct ow o r d l i k es t i m u l ia n d o t h e rs t i m i l i 3 t h ea d v a t a g eo ft h eu p p e ro rl o w e rv i s u a lf i e l d si ss o m e t h i n g l i k et h ea d v a t a g eo ft h el e f to rr i g h tv i s u a lf i e l d s k e y w o r d u p p e rv i s u a l f i e l d l o w e rv i s u a lf i e l d t h eo b je c t p r o c e s s e d v e n t r a lp a t h w a y d o r s a lp a t h w a y 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果 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 也不包含为获得逝姿态堂或其他教育机构的学位或 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谢意 学位论文作者躲聋乡够签字隗脚年6 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝鎏盘堂有权保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和磁盘 允许论文被查阅和借阅 本人授权逝姿盘堂 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和传播 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 学位论文作者签名 签字日期 d o 孑年 导师签名 签字日期 皂闰 r 月 辛伊 致谢 犹记得初入浙大时的种种兴奋与欣喜 而时光如白驹过隙 转眼毕业歌声就 要唱起 我在浙大的两年也即将褪化成生命中一段珍贵回忆 回想读研两年 感慨良多 首先要衷心感谢我的恩师水仁德老师 在浙大的 这两年 老师循循善诱的教导和不厌其烦的讲解 把对心理学实验研究几乎一无 所知的我逐步带领上了心理学研究的道路 学生资质愚钝 且生性顽劣散漫 深 觉自己十分愧对恩师的厚望和教诲 这两年自己对学业付出的心力与恩师的谆谆 教诲与周至关怀实在不成正比 以至书写这结尾 致谢 的一纸时 心中颇感惶 恐 所幸恩师严谨治学的态度 宽厚慈爱的言行 都已深深在我生命中打下烙印 今后无论学生在怎样的工作岗位 都将成为学生在工作生活中的学习的楷模 感谢已毕业的章雷刚师兄 初入浙大的日子 无论是生活还是学习 师兄都 给予了我最无微不至的关怀和帮助 这次在我的毕业论文设计实施中 师兄也一 如既往的关心鼓励我 使我有信心继续进行 感谢蒋怀斌师兄 感谢郑晓洁和王 立丹师妹 还有亲爱的同学舍友们 崔灿 顾敏婷 陈恒盼 张炜 杜孝全 王 瑁 孔姗 赵亚军 谢谢你们曾给过我的所有真诚无私的帮助 感谢我最亲密的同窗好友 秦天慧和张明 你们珍贵的友谊 是我这两年最 大的收获 很欣慰在每个彷徨的关口有你们坚强的支撑 更庆幸在每个快乐的转 角有你们与我分享细微的喜悦 未来的画卷即将在不远处展开 愿我们都能信心 满满的踏上前路 永远绽放晴朗笑容 最后特别感谢人居济南的妈妈 远在天堂的爸爸 宅于青岛的小修 快要离 开北京的p h 因为有你们 我才找到我自己 所以真的谢谢你们 长长名单罗列的背后 是恩师和朋友们深深的关爱 它们会一直陪伴我走好 未来那条未知的路 无论坎坷平坦 我愿继续追寻 浙江大学硕士学位论文 引言 1 引言 人类视觉信息处理的视野单侧优势一直是认知心理学和认知神经科学领 域的一个让人十分感兴趣的课题 视觉信息处理的视野不对称性包括左右视野 不对称性和上下视野的不对称性 这其中大部分实验都集中于对左右视野不对 称性的研究 研究结果一般认为这种单侧优势的产生是左右大脑半球的功能差 异造成的 h e l l i g ejb 1 9 9 6 而对于上下视野在视觉信患处理上的差异的研究相对来讲比较少而且不够 系统 在已有的行为研究中 大多数报道都发现了下部视野优势 如比较早期的 亮度阈值任务 r i o p e l l eaj b e v a nw 1 9 5 2 简单反应时任务 p a y n ew h 1 9 6 7 和时间空间对比度和视锐度任务 s k r a n d i e s w 1 9 8 7 以及近些年的主观轮 廓知觉任务 r u b i nn n a k a y a m aks h a p l e yr 1 9 9 6 等亮度下对颜色运动的敏感 性任务 b i l o d e a ul f a u b e r tj 1 9 9 7 视觉引导的指向任务 d a n c k e r tj g o o d a l em a 2 0 0 1 和空间布局的记忆任务 g e n z a n ov r d in o c e r af f e r l a z z of 2 0 0 i 此 外 还有些行为研究提示 在注意方面 上下视野间可能存在着某种注意的不对 称性 比如 h e 等人认为 注意分辨率在下部视野比在上部视野要高 h es c a v a n a g h p i n t r i l l i g a t o r j 1 9 9 6 a l t p e t e r 等人也发现 患有黄斑部病变的 病人在下部视野应用持续注意的能力比在上部视野要好 a l t p e t e re m a c k e b e n m t r a u z e t t e l k l o s i n s k is 2 0 0 0 这些研究都认为下视野视觉较之上视野视觉 具有某种优势 即下视野是优势视野 与此相反的的 只有很少量的研究发现 了上视野优势 比如词汇判断任务 g o l d s t e i na b a b k o f f h 2 0 0 1 和扫视眼动 任务 z h o u w k i n g w m 2 0 0 2 对于上部视野与下部视野差异的成因 p r e v i c 曾提出理论认为 上下视野的 功能特异性具有生态学上的意义 p r e v i cfh 1 9 9 0 从解剖上看 在每个大 脑半球的纹状皮层中 下视野被表征在矩状裂的上方 而上视野被表征在矩状裂 的下方 这也导致了在外纹状皮层中 下视野更多地在背侧被表征 而上视野更 浙江大学硕士学位论文 引言 多地在腹侧被表征 上下视野视觉的差异性与视皮层的背侧通路和腹侧通路的 功能差异是相一致的 由于大脑中的腹侧通路是 9 词汇识别联系比较紧密的 因此 我们认为 任务要求或者加工内容可能是导致上下视野优势差异产生的 根本原因 对于上下视野优势的差异产生的原因进行研究具有十分重要的理论和实践 意义 在理论上有助于加深对视觉加工机制的认识 在实践上 对这个认知加 工过程规律的认识结果可以对某些特定的显示设计进行指导 使用户能够优化 分配注意资源 使认知加工过程更有效率 1 1 以往研究综述 1 1 1 视野及上下视野 在视知觉研究领域 视野指眼睛所能看到的全部范围 视野又分为静视野 和动视野 静视野是指当头部固定 人眼注视前方 此时所能看到的全部范围 动视野则是指将头部固定 眼球自由转动 此时所能看到的全部范围 一般视 觉研究中的视野都是指静视野 即注视点是在固定的位置的时候看到的区域 随着研究的进一步深入 心理学家又将注视点左右两侧的区域分别称为左右视 野 将注视点上下两侧的区域分别称为上下视野 并发现左右视野及上下视野 在视觉加工过程中具有一定的差异 1 1 2 上下视野单侧优势的研究进展 在视野的单侧优势研究当中 起初的研究主要是集中在对左右视野的空间 选择性注意的研究 例如早在上世纪五十年代 科学家就发现 把同样的单词 分别在左 右视野呈现时 人们对单词的反应是不一样的 人们对呈现在右部 视野的单词的反应要更准确些 m i s h k i nm f o r g a y sdg 1 9 5 2 这个研究提示 大脑对呈现在左右视野的信息的处理可能存在着差异 从那以后 左右视野的 不对称性现象被越来越多的研究所发现 随着研究手段的不断丰富 研究者们 2 浙江大学硕士学位论文 引言 发现 这种视野的单侧优势不仅可以表现在行为水平上 还可以表现在大脑的 神经活动水平上 n i c h o u s 等人通过词汇辨认的任务得到了相同的结论 即发现 了右视野的优势 并且他们认为这种右视野的优势效应 是与大脑皮层语言的 单侧化优势相联系的 w a d a 等利用左利手的被试进行研究发现对于左利手的人 们 这种右视野单侧优势的效应明显的降低 对于左右视野来说 左侧视野投射到左眼视网膜的鼻侧和右眼视网膜的颞 侧 而右侧视野投射到左眼视网膜的颞侧和右眼视网膜的鼻侧 之后 由于视 交叉具有 半交叉 的特性 导致左右视野分别投射到对侧的大脑半球的初级视皮 层 即左视野投射至大脑右半球皮层 右视野投射至大脑左半球皮层 而与左右视野不同 上下视野分别投射到双眼视网膜的下半部和上半部 之后分别在两侧大脑半球的初级视皮层上都有投射 研究者们感兴趣的是 左 右视野和上下视野在解剖学上的这种差异是否表明上下视野也存在类似于左右 视野的这种不对称性呢 或者说 是否上下视野中存在着单侧视野的认知优势 呢 于是研究者们开始对上下视野进行了一些探索的研究 例如 m a n u s e 在猴 子的大脑皮层中发现了下视野从初级视皮层向颞侧区的投射面积大于上视野 m a u n s e l lj h r n e w s o m ew t 19 8 7 在h e s 的1 9 9 6 年的研究中 他采用行为实验系统地证明了上下视野的不对称 性及下部视野的优势效应 h es c a v a n a g hp i n t r i l l i g a t o r j 1 9 9 6 在实验过程中 他要求被试在盯着注视点的同时 对位于注视点正上方或者正下方的光栅的方 向同时加以注意 并对其方向做出正确的判断 实验分为简单任务和 拥挤 任务 两种条件 只有一个光栅的情况为简单任务条件 除目标光栅之外还有几个干 扰光栅的条件为 拥挤 任务条件 实验刺激如图1 1 实验的任务评价指标是正 确率 浙江大学硕士学位论文 引言 黼 h o 摩 u 眠鲫蝴一 秘 螯 i 廖 褂审 帆 州r 彩 彩o 图1 1h e 的实验刺激 图1 2 h e 的实验结果 实验的结果如图1 2 即在简单任务中 上下视野的行为表现都很好 但是 在干扰刺激比较多的 拥挤 条件下 上下视野的成绩都有所下降 而且下部视野 的表现要显著好于上部视野 即表现出下视野单侧优势 h e 等人认为这样的结 果出现的原因 主要是由于上下视野的注意分辨率是不同的 下部视野优于上 部视野 于是他们推测 在需要更多注意资源的任务中 上下视野的这种注意 4 浙江大学硕士学位论文引言 分辨率将表现出更多的差异 而在相对比较简单的任务条件下 他们之间的差 异将减弱甚至完全没有 为了验证这个假设 他们又进行了另一个实验 在这个实验中 实验刺激采用了视觉搜索实验中常用的两组图形 两组刺 激均由五个图形竖直排列组成 在特征 f e a t u r e 搜索任务组中 第三个图形或 者是1 3 5 的线段 目标图形 或者是4 5 的线段 干扰图形 其余图形均为干扰图 形 而在关联 c o n j u n c t i o n 任务组中 第三个图形或者是顺时针旋转了9 0 的t 型 目标图形 或者是其他角度的t 型 干扰图形 其余图形均为干扰图形 被试的 任务是盯住注视点 判断目标位置 第三个图形 出现的是目标图形还是干扰图 形 图1 3 卜 弋 一 l 弋 f e a t u r e c o n j u n c t i o n 图1 3h e 的实验刺激 之前很多视觉实验都说明了 f e a t u r e 组中目标的检测几乎不需要注意的参 与 而对 c o n j u n c t i o n 组的目标的判断则需要较多的注意的参与才能够完成 所 以这个实验可以用来验证h e 等关于注意的参与程度与下视野优势效应是否出现 的假设 实验结果见图1 4 这个实验的结果与h e 等的预期是一致的 f e a t u r e 组 上下视野的成绩都很好 并无显著差异 而对于 c o n j u n c t i o n 组 被试出现 了显著的下部视野的优势 浙江大学硕士学位论文 引言 f e a t u r e c o n j u n c t i o n 图1 4 h e 的实验结果 另外一个著名的行为研究是r u b b i n 在对主观轮廓的知觉的研究 r u b i nn n a k a y a m aks h a p l e yr 1 9 9 6 该研究采用两个实验来验证了上下视野主观轮廓 的差异性 也发现了下部视野的优势 其研究的程序是 在第一个实验中要求 被试自由的注意某种立体图形 如图1 5 图1 5r u b b i n 的实验刺激 在实验过程中 起初并不要求被试要注意某一个特定的注视点 而是让被 试看上面这幅图 直到被试报告他们对此图已经有很深的印象 然后要求被试 分别注视上下的注视点各3 0 秒 顺序在被试问作了平衡 结果发现 注视不同 的注视点时 被试所看到的立体图形存在差别 当他们注视上面的注视点时他 们发现有两条水平线连接着两个矩形 但是当他们注视下面的注视点时却没有 这种现象 如图1 6 6 浙江大学硕士学位论文 引言 图1 6左图为注视上注视点的情况 右图为注视下注视点的情况 这个实验只能说明上下视野的差异 还不能说明下视野的优势效应 于是 他们又进行了第二个实验 他们给被试呈现一些被歪曲的正方形边框 如图1 6 这种刺激图形由四个含9 0 0 缺口的圆斑 p a c k m a n 兰i i 成 在每个刺激的中间所会形 成一个由主观轮廓构成的虚拟图形 实验中通过把四个圆斑旋转一定的角度 使圆斑缺口的开口方向发生变化 可以得到两类虚拟图形 虚拟图形的两条竖 边向外凸的图形称为 f a t 图形 图1 7 中左边两个图形所示 虚拟图形的两条竖边 向内凹的图形称为 t h i n 9 图形 图1 7 中右边两个图形所示 实验中 将刺激图形 分别在上下视野短暂呈现 要求被试盯住注视点 实验的任务是判断刺激图形 中主观轮廓形成的虚拟图形是 f a t 图形还是 t h i n 图形 实验中通过调整圆斑的 旋转角度 测量被试分辨的阈值 图1 7 中右侧的数据是四个被试分别对上下视野刺激的阈值结果 从结果中 可以清楚的看到 被试对下视野刺激的分辨阈值要明显低于上视野刺激 这说 明被试对于呈现在下视野的虚拟图形的分辨要好于对上视野虚拟图形的分辨 在实验中还对照了对真实图形的分辨以及刺激图形可视性等因素 说明确实是 在主观轮廓的知觉上 存在着上下视野的不对称性 即下部视野的优势 卜 骨 j 4 f a j 扩 图1 7 主观轮廓的上下视野差异的实验使用的刺激图形示意图 注 左边两个刺激中主观轮廓形成 钳 虚拟图形 右边两个刺激中主观边框形 t h i n 虚拟图形 实验的结 果 四个被试对上下视野的虚拟图形的分辨闽值 标明在图的右边 r u b i ne t a l 1 9 9 6 7 管咿嚣一 埘婿坩贸雠蛾皤 浙江大学硕士学位论文 引言 此外 部分利用脑电技术的神经生理实验的结果也支持了这种下部视野单 侧优势的观点 与大多数研究结果都支持下部视野优势相比 支持上部视野单侧优势的研究 就非常之少了 2 0 0 1 年g o l d s t e i n 等人曾经在词汇判断任务中发现上部视野优势 a b r a h a m g o l d s t e i na n dh a r v e yb a b k o f f 2 0 0 1 其词汇判断任务就是判断出现在上部视 野或者下部视野中的几个字母组成的字母组合是否是一个有意义的单词 被试 只需做出是或者否的判断即可 在这个实验中出现了显著的上部视野优势 在 j a c q u e l i n esr u t k o w s k i 的一个关于儿童阅读能力的发展心理学研究中 在变化检 测范式中也发现了上部视野优势 j a c q u e l i n esr u t k o w s l db a p p s c d a v i dp c r e w t h e r a n d s h e i l a g c r e w t h e r 2 0 0 2 此外在一些扫视眼动任务中也报告发现了 上部视野优势 1 1 3 上下视野与两个视觉加工通路 对猴子和人大脑皮层的解剖和电生理学研究表明 除初始视皮层v 1 外 大量 的皮层区域与视觉过程有关 这些皮层区域大致上可分为解剖和功能分离的两 条通路 一条是与物体形状和颜色等特征 h a t 加工有关的腹侧通路 另一条是 与运动和空间位置特征 w h e r e 加工有关的背侧通路 u n g e r l e i d e r l g h a x b y j v 1 9 9 6 形状知觉主要引起与物体识别有关的腹侧通路的兴奋 空间位置 知觉主要引起与空间位置和运动有关的背侧通路的兴奋 从解剖上看 在每个大脑半球的纹状皮层中 下视野被表征在矩状裂的上方 而上视野被表征在矩状裂的下方 这也导致了在外纹状皮层中 下视野更多地 被背侧通路所表征 而上视野更多地被腹侧通路所表征 p r e v i c 曾提出理论认为 上下视野的功能特异性有可能具有生态上的意义 而且与视皮层的背侧通路和腹侧通路的功能差异是相一致的 p r e v i cfh 19 9 0 浙江大学硕士学位论文引言 目前的研究发现 腹侧通路在词汇阅读中作用是很大的 最初发现脑的腹 侧通路与阅读有关是1 8 9 2 年d e j e r i n e 发现一例左颞枕区受损的病人 他丢失了部 分阅读字符和单词的能力 但视觉功能正常 后来还有一些研究者发现左颞下回 的损伤与纯失语症有关 2 0 世纪8 0 年代开始用脑成像技术研究阅读的神经机 制 p e t e r s e n 应用p e t 技术发现左侧颞中回与视觉单词识别有关 并提出词汇阅读 的神经回路 p e t e r s e ns e f o xp t p o s n e rm i 1 9 8 8 之后的十几年 大量有关阅读神经机制的研究采用多种文字系统 不同类型 的被试以及多种实验任务都发现腹侧通路的梭状回与单词识别有关 p o l k 等的 实验中 让被试看真词 假词 字符串和注视点 p o l kta s t a l l c u pm a g u i r r e g k a l s o pd c e s p o s i t om d e t r eja f a r a hm j 2 0 0 2 研究结果发现 真 词和假词都激活了左侧梭状回区域 但字符串没有激活这个区域 这表明梭状回 的激活可能与加工字形的抽象表征有关 如正字法 此外d e h a e n e 等采用不同的输入形式 如视觉输入和听觉输入 研究也发现 梭状回在词汇识别中的作用 d e h a e n e s t a n i s l a s c a l e c g u r v a np o l i n e j e a nb l e b d e n i s c o h e n l a m e n t 2 0 0 2 他的研究中视觉形式的任务是要 求被试判断配对的单词是否一致 听觉形式的任务是要求被试检测可发音的假词 是否前后相同 结果发现视觉单词识别区 梭状回 只对视觉呈现的单词有激活 而听觉呈现的单词没有引起该脑区的活动 在另一项研究中 也发现当视觉呈现 字符串时 左侧梭状回被激活 而刺激以听觉形式呈现时 这个脑区没有活动 采用 不同输入形式刺激的研究 可能更能比较直接地看出梭状回与视觉词汇识别的关 系 有关汉字的删研究也发现 在加工汉字字形表征时 左侧梭状回激活 p e n g 等研究了非注意条件下汉字自动激活的脑机制 p e n g d x u d j i n z l u o d i n g g s p e r r y c z h a n g l l i uy 2 0 0 3 结果发现 当呈现时间较短时 与低频字相比 高频汉字在双侧梭状回 小脑等脑区诱发了更强的激活 研究还 发现 双侧小脑与右侧梭状回的激活随着汉字的呈现时间的延长而增强 他们认 9 浙江大学硕士学位论文 引言 为这说明这些区域在汉字识别的后期起作用 l u o 等采用阈下启动范式研究中 文情绪词加工脑机制的实验中 也发现在加工情绪词时 在左侧梭状回区域产生 显著的启动效应 l u o q p e n g d j i n z x u d x i a ol d i n gg 2 0 0 5 这些研究说明左侧梭状回可能与汉字的字形分析有关 关于词汇阅读的研究都 表明 腹侧通路的梭状回与词汇识别有关 虽然也有一些研究发现 梭状回在语音 识别的过程中也有不同程度的激活 然而 目前大部分关于阅读的脑成像的研究 都发现了梭状回在词汇识别中的作用 这些都表明 脑的腹侧通路在阅读中与词 汇识别有一定的关系 相对于腹侧通路在阅读中的作用 关于背侧通路在阅读中的作用 目前的研 究比较少 研究者从行为和神经水平都发现了背侧通路与阅读的关系 然而这些 研究还不够系统 结果也不一致 1 2 问题的提出和研究思路 综上所述 上下视野的单侧优势一个目前研究尚有争议的领域 对于其影 响因素或者成因 尚没有一个可以整合以上所有研究通用解释 为什么有的研 究中出现上部视野优势 而有的研究中出现下部视野优势 这是我们感兴趣的 地方 也是我们的研究试图寻找的解释途径 鉴于以往研究中很少有从认知任务要求加工的对象类型这个角度入手去探 讨上下视野的产生的 而少数发现上部视野优势的研究 其加工对象又大多是 采用的和阅读有关的文字信息刺激材料 所以我们认为 影响上下视野单侧优 势一个最重要的决定性因素是认知加工任务任务的对象 当加工的对象是文字 信息刺激时 由于与词汇辨别相关的腹侧通路的参与 该通路所对应的上部视 野也就显现出认知的优势 而当加工的对象是非文字信息的时候 由于不再有 腹侧通路的大量参与 而主要由背侧通路完成 所以上部视野优势不存在 则 可能会出现下部视野优势 另外 由于腹侧通路和背侧通路的主要区别在于前者主要加工客体的特征 l o 浙江大学硕士学位论文 引言 信息 如颜色 形状等 而后者主要加工客体的空间信息 如位置 运动等 就是 w h a t 和 w h e r e 的区别 所以也有人认为造成上下视野的优势的原因可能 是实验任务要求加工的客体信息类型不同 即要求加工特征信息的任务 则出 现与腹侧相关的上视野优势 而要求加工空间信息的任务 则出现与背侧有关 的下视野优势 这种看法虽然也将上下视野优势出现差异的原因归结为两个视 野的通路不同 但是其在阐述两个通路的差异的时候与本文所采取的角度是不 同的 由于我们不认同这样的解释 所以本文首先用实验排除了以这种假设解 释上下视野差异的可能性 在这个实验假设下 研究选择了变化检测的实验范式 这是因为该范式可 以方便地分离出不同类别的加工对象 文字材料和非文字材料 而且对于加 工对象的各个方面的特征 如颜色 形状 位置等 都可以作为自变量得到清 晰明确的控制 r ar e n s i n k 2 0 0 2 这对于本研究要研究的内容是十分适合 的 在变化检测的几个不同的范式中 我们选取了迫选探测实验范式 在此范 式中 观察者在反应之前只能看图片一次 因此观察者观察原图片的时间得到 了精确的控制 研究分为三个实验 实验一是对文字类型的对象的特征与位置信息的变化检测任务 主要目的 是验证是否无论在特征信息发生改变还是位置信息发生改变的情况下 都会出 现相似的上部视野优势 实验假设为两种情况下都会出现上部视野优势 因为 造成上部视野优势的原因并不是腹侧通路对特征信息更敏感 而是腹侧通路对 文字类型的加工对象更敏感 实验二为非文字信息的变化检测任务 目的是考察在加工对象为非文字信 息 图形刺激的时候 上下视野的单侧加工优势情况 实验假设为该情况下 会出现下部视野优势 实验三为文字信息的变化检测任务 目的是考察在加工对象为文字信息刺 浙江大学硕士学位论文 引言 激材料的时候 上下视野的单侧加工优势情况 实验假设为该情况下会出现上 部视野优势 三个实验综合起来 可以解释认知加工任务中加工对象的性质对于上下视 野优势效应的决定性影响 1 2 浙江大学硕士学位论文 实验研究 2 实验研究 2 1 实验一文字对象的特征信息和空间信息的变化检测 2 1 1 目的 由于上下视野分别 9 腹侧通路和背侧通路相关 且腹侧背侧两个通路的加 工信息的优势是不同的 其功能有这样的差异 腹侧通路主要加工客体的颜色 大小 形状等特征信息 是回答 w h a t 的问题的 而背侧通路则主要加工客体的 空间 运动信息 是回答 w h e r e 问题的 有人认为在先前研究中出现不同的上下视野优势的原因 是由于实验考察 的刺激信息类别不同造成的 即实验任务是考察特征信息的情况 腹侧通路比 背侧通路得到更多的激活从而表现出上部视野优势 反之 如果实验考察的是 客体的空间信息的情况 则被激活的更多的是背侧通路 有可能会出现下部视 野优势 本文不认同这种看法 因此设计实验一来验证 决定上下视野优势产生的 是认知加工任务中的文字 非文字对象的区别 而不是特征 空间信息的区别 实 验一假设 无论是特征信息改变还是空间信息改变 都会出现上部视野优势 因为它们采用的同样的文字材料 即加工对象都是文字刺激信息 2 1 2 方法 2 1 2 1 被试 被试为2 6 名在校大学生 年龄在2 3 至2 8 岁之间 均为右利手 视力或矫 正视力正常 被试随机分为两组 一组1 3 个人 分别接受改变加工的颜色信息 和改变加工的位置信息两种实验条件的处理 2 1 2 2 仪器和刺激 实验在清华同方奔腾i i i 计算机上进行 屏幕分辨率为8 0 0 6 0 0 刷新频率为 8 5 h z 实验用d m d x 编程 使用键盘左右方向键进行反应 实验材料按照变化 检测的范式包括变化前的刺激图片与变化后的刺激图片 材料为2 6 个英文字母 浙江大学硕士学位论文实验研究 中随机选取的四个 分布在中心注视点的四周3 5 0 的正方形区域的四角 变化前 的图片中的字母与变化后图片中的字母是相同的 但是有可能是完全相同 也 有可能是只改变了字母的位置或者颜色 2 1 2 3 实验设计 实验一采用2 字母的改变方式 位置 颜色 x 2 字母发生改变的视野区 域 上部视野 下部视野 的混合实验设计 两个自变量为字母的改变方式和 字母发生改变的视野区域 其中被试间变量字母的改变方式 有两个水平 只 改变位置这个空间信息 和只改变颜色这个特征信息 被试内变量为字母发生 改变的视野区域 包括两个水平 分别为 上部视野的一个字母发生改变 下 部视野的一个字母发生改变 2 1 2 4 实验程序 被试被随机平分成两组 分别接受改变颜色信息和改变位置信息两种处理 在改变位置信息的组中 变化前呈现的图片与变化后图片中所用到的四个字母 是相同的 两图的区别是互换了其中两个字母的位置 如互换上部两个字母位 置 或者互换下部两个字母的位置 这样的设计是为了保证被试知觉到的前后 发生改变的只有客体的位置信息这一个因素 而形状 颜色等特征信息没有发 生改变 具体实验程序分为练习实验和正式实验 练习实验中采用动态阈限控制技 术 使被试在较短p 1 刺激呈现时间下达到较高的正确率 正式实验一共3 6 0 次实验 上部视野发生字母位置交换的实验有1 2 0 次 其中6 0 次前后没有发生变化 6 0 次发生了变化 下部视野发生字母位置交换的 有1 2 0 次 其中6 0 次有变化 6 0 次没有 另外还插入了1 2 0 次上下部分的任意 两个字母发生交换位置的情况 即上部的一个任意一个字母与下部的任意一个 字母互换位置 插入这1 2 0 次实验的目的主要在于防止被试猜测到实验目的 在实验中会可能不自觉的采用策略 影响实验结果 中间插入休息两次 单次 实验流程见图2 1 1 4 浙江大学硕士学位论文 实验研究 图2 1 实验一位置组单次实验流程图 在第一组即改变颜色信息的组中 变化前呈现的图片与变化后图片中所用 到的四个字母是相同的 分别由红绿两种颜色组成 变化前后两图的区别是互 换了其中两个字母的颜色 如互换上部两个字母颜色 或者互换下部两个字母 的颜色 这样的设计是为了保证被试知觉到的前后发生改变的只有客体的颜色 信息这一个因素 而形状等特征信息 位置等空间信息没有发生改变 具体实验程序分为练习实验和正式实验 练习实验中采用动态阈限控制技 术 使被试在较短p 1 刺激呈现时间下达到较高的正确率 正式实验一共3 6 0 次 实验 上部视野发生字母颜色交换的实验有1 2 0 次 其中6 0 次前后没有发生变 化 6 0 次发生了变化 下部视野发生字母颜色交换的有1 2 0 次 其中6 0 次有变 化 6 0 次没有 另外还插入了1 2 0 次上下部分的任意两个字母发生交换颜色的 情况 即上部的一个任意一个字母与下部的任意一个字母互换颜色 插入这1 2 0 次实验的目的主要在于防止被试猜测到实验目的 在实验中会可能不自觉的采 用策略 影响实验结果 中间插入休息两次 单次实验流程见图2 2 深色和 浅色分别代表红色和绿色 浙江大学硕士学位论文 实验研究 图2 2 实验一颜色组的单次实验流程图 2 1 3 结果与分析 在实验一的两种条件下 上部视野的正确率均高于下部视野的正确率 其 中 改变位置信息的条件下 上部视野平均正确率为o 8 7 0 3 下部为0 6 3 4 6 在改变颜色信息的条件下 上部视野的平均正确率为o 8 7 0 2 下部为0 5 8 0 1 如图2 3 1 6 口 学碗 学位论文 实验研究 09 07 5 06 04 5 03 01 5 0 i l ll 1 颜色位置 田2 3 实验一的结果 l v i 一l o v f 对实验一的两个自变量条件下的正确率做两因素混合设计的方差分析 结 果发现字母的改变方式的主效应不显著 f 1 2 5 o0 1 2 p o0 5 而字母发生变化的视野区域的主效应显著 f 1 2 6 1 2 59 p o0 5 因此 实验一的结果说明 当认知加工任务的对象是文字信息时 会出现上 部视野优势 而且无论是字母的特征信息还是位置信息发生改变 都会产生上 部视野优势 因此 上下视野的优势产生的原因虽然可能是与背侧腹侧通路有 关 但并不是由于两个通路分别加工空间信息和特征信息造成的 2 2 实验二非文字对象的变化检测任务 2 2 1 目的 为了与实验一的结果进行对比 对于一般材料 非又字材料 由于不存在 腹侧通路对文字材料的加工优势 所以在本宴验中不会再出现上部视野优势效 应 而是上下视野的成绩没有差异或者出现下部视野优势 浙江大学硕士学位论文 实验研究 2 2 2 方法 2 2 2 1 被试 被试为1 3 名在校大学生 年龄在2 3 至2 8 岁之间 均为右利手 视力或矫 正视力正常 2 2 2 2实验仪器和刺激 实验在清华同方奔腾 计算机上进行 屏幕分辨率为8 0 0 6 0 0 刷新频率 为8 5 h z 实验用d m d x 编程 使用键盘左右方向键进行反应 实验材料按照 变化检测的范式包括变化前的刺激图片与变化后的刺激图片 在本实验中都为 2 0 个常见几何图形中随机选取的四个 图形随机呈现在距离中间十字注视点3 5 0 的正方形的四角的位置 变化前的图片中的图形与变化后图片中的图形有可能 完全相同 也有可能有一个不同 2 2 2 3 实验设计 实验二采用2 图形出现变化的上下区域 上部视野 下部视野 x 2 图形 出现变化的左右区域 左侧视野 右侧视野 的被试内设计 其中一个自变量 为图形出现变化的上下视野区域 有两个水平 图形变化的区域在上部视野 和图形变化的区域在下部视野 另一个自变量是图形出现变化的左右视野区域 也有两个水平 图形发生变化的区域在右侧视野 图形发生变化的区域在左侧 视野 实验操作程序分为练习实验和正式实验 在练习实验中 在每次实验开始 之前 在屏幕中央呈现红色的注视点 1 5 0 m s 接着在中心注视点周围四角呈 现四个圆环作为占位符 然后呈现变化前的图片p 1 即四个圆环中各有一个随 机的常见几何图形 呈现1 1 7 6 m s 然后在一个2 5 0 m s 的空白掩蔽刺激之后呈现 变化后的图片p 2 p l 和p 2 有可能完全相同 也有可能改变了其中一个图形 要求被试按左右方向键 判断前后两幅图片是否发生了变化 并马上给予被试 正确或者错误的反馈 练习实验的单次流程如图2 4 浙江大学硕士学位论文实验研究 图2 4 实验二的单次实验流程 整个实验过程中 要求被试始终盯住中央注视点 并强调不要采取任何策 略 如只盯着前两个看或者只盯着上面两个看 由于实验的任务比较简单 所以本实验的练习效应比较显著 被试经过不 同程度的练习都能达到较短的反应时和较高的正确率 因此为了平衡被试之间 的个体差异以及避免练习效应影响 在练习实验中采用了t a y l o r 和c r e e l m a n 的 动态阈限控制技术 即根据被试的反应正确率自动调整变化前刺激图片p 1 的呈 现时间 以3 个试验为一组 每当被试正确率达到6 7 即将p l 的呈现时间减 少1 1 7 6 m s 直到被试在p 1 仅呈现较短时间 一般是5 0 m s 左右 正确率仍能 达到6 7 以上 才结束练习 开始正式实验 正式实验的实验程序与练习实验基本相同 但是有2 个主要区别 1 不再给予被试判断的反馈 2 p 1 的呈现时间固定为1 1 7 6 m s 正式实验一共2 4 0 次 按照变化检测的范式要求 其中有1 2 0 次实验是前 后没有发生变化的 另外1 2 0 次是前后发生了变化 这其中按照两个自变量的 水平平均地分派 即在左上 左下 右上 右下四个位置各有3 0 次变化的实验 1 9 浙 大学顶上学位论文 实验研究 全都2 4 0 次实验随机排列 由同一名被试完成 中间插八休息一次 2 2 3实验结果与分析 实验的结果如目2 5 1 上部f 部 图2 5 实验 的结果 左 9 1 矗删 分别统计四个位置的反应正确率 左上的正确率为o6 6 1 左下为o8 3 2 右上为o6 4 7 右下为07 9 6 对这两个变量做被试内方差分析 发现上下视野的区分的主效应显著 f 5 16 p o5 即左右视野的正确率授有显著差异 左右视野与上 下祝野交互作用不显著 f o2 2 p o0 5 这个实验结果是符合实验的假设的 即当加工任务的对象不是文字信息的 时候 腹侧通路的优势就不再存在了 实验一中出现的上部视野优势也就不再 出现 根据实验假设 此时可能会出现土下视野成绩没有差异或者下部视野优 势的情况 在本实验的结果中出现了下部视野优势 这与之前论述的很多认知 实验中的下视野优势的趋势是一致的 联系实验一 我们认为不妨对上下视野优势的出现做这样的推论 腹侧通 2 0 9 8 7 6 i 3 0 o 0 0 0 o n 浙江大学硕士学位论文 实验研究 路和背侧通路这两个不同的视觉通路 可能在加工不同信息的类别上分别有所 侧重 腹侧通路在加工文字刺激信息的时候具有认知优势 而背侧通路在加工 非文字信息的时候具有认知优势 因此在加工文字信息的实验一中 与腹侧通 路关系紧密的上部视野的反应正确率较高 出现上视野单侧优势 而在加工非 文字信息的实验二中 与背侧通路关系紧密的下部视野的反应正确率较高 出 现了下部视野优势 这样的推论对于前文所述的众多