多通道变化盲理论、方法与进展

多通道变化盲理论、方法与进展

B842：A1006-0320（2010）-03-0265-07一般人们相信自己可以探测到环境中发生的明显变化，而事实上在特定环境下人们探测视觉、听觉和触觉环境变化往往会失败。这种在视觉、听觉和触觉通道模式下发生的变化探测失败现象即为变化盲（changeblindness,CB），包括变化盲视（SimonsandLevin,1998）、变化盲触（Gallace,etal.2005）、变化盲听（Vitevitch,2001），以及发生在多通道交叉模式下的变化探测失败现象。在过去的十多年中，相关研究者对此现象进行了相关研究。1变化盲视1.1变化盲视及其研究范式French（1953）就提出了“变化盲视”现象，Grimes等人（1996）研究引起了诸多研究者对变化盲视的兴趣，并形成了变化盲视理论和研究范式，并成为视觉记忆、注意等研究的中心问题之一。Grimes（1996）研究发现观察者难以侦测到眼跳过程中图片发生的明显变化，并认为是眼跳过程中整合信息失败（Irwin,1991）造成的结果。如果变化发生同时干扰视网膜成像，模拟出眼跳的效应，在注视过程中变化盲视仍旧会发生（Simons,2000）。当一个空白屏幕穿插在初始图像和改变过的图像之间时，变化盲视也发生（Pashler,1988），即“迫选范式”。Rensink等人在迫选范式和眼跳范式的基础上，提出新的“flinker”范式（Rensink,1997），Regan等人（2000）证实，在眨眼条件下也会发生类似于眼跳的变化盲视现象。当使用一个“mudsplash”的视觉干扰（Regan,1999），或在动态图片通过剪辑（Levin,1997），甚至通过真实世界中出现的干扰（Simons,1998）都会产生变化盲视现象。近期研究者发现在采用morphing技术造成情景图片逐渐变化条件图片在正弦振动条件下同样会发生变化盲视（Schofield,2006）。1.2变化盲视相关理论解释大多数研究者都认为变化盲视现象是个体编码、表征和保留视觉信息能力有限而造成的。Simons（2000）认为变化盲视相关理论主要有如下几种：（1）Overwriting理论，认为记忆中存在双表征：具体视觉表征和抽象语义表证。只有当聚焦注意的客体或抽象表征中的客体发生变化时，才能成功侦测。Rensink（1997）研究支持了该理论；（2）Firstimpressions理论，认为知觉的主要目的是理解情景的意义，一旦完成该目的，细节便无关紧要。发生变化盲视的观察者通常能回忆起变化前客体的特征而不是变化后客体的特征（Levin,1997;Simons,1996,1999）；（3）Nothingisstored理论，认为个体的记忆信息中不存在关于情景的具体视觉表征，仅存在抽象语义表征；（4）Nothingiscompared理论，在思维和推理的研究中发现：人们可以持有两种冲突的信念而不予理睬。只有当人们注意到“冲突”这个事实，才会去自动识别并试图解决它；（5）Featurecombination理论，继时呈现的两张图片的特征发生了重叠和捆绑。捆绑使得图片更具有整体的意义，如果与我们的经验相冲突，则不会发生捆绑（Loftus,1979）。Simons（2005）认为观察者具有对一个场景详细和完整的视觉表征，同样发生变化盲视现象，认为有四种可能性：（1）详细完整表征存在，但在比较前就消退了。Becker（2000）和Rensink（2000）研究对此进行了证实；（2）详细完整表征存在，但所在位置或通道不能到达比较场所；（3）详细完整表征存在，但该表征所呈现格式无法与当前视觉呈现格式进行匹配；（4）详细完整表征存在，由于时间限制，或比较机制缓慢，最终导致比较操作失败。总之，探测变化失败不能说明表征的缺失，越来越多证据说明，即使当观察者检测变化失败，一些信息仍会被保留（Mitroff,2005;Hollingworth,2002,2003）。2变化盲听2.1变化盲听及其研究范式在听觉领域，Vitevitch（2001）最早提出变化盲听概念。变化盲听研究目前主要停留在言语知觉（speechperception）和音乐知觉领域。变化盲听研究主要采用双任务研究范式。Vitevitch（2001）研究采用shadowingtask，结果发现被试对单词的记忆会受到讲话者变化的影响，词汇学难度越高，被试发生变化盲听的效应越显著。Vitevitch（2003）研究发现至少有40％的被试没能探测到讲话者发生了变化，而且任务呈现时间的差异也是影响变化盲听的一个重要因素。LarlenConklin（2006）研究发现，变化盲听确实存在于音乐知觉中，且程度更差，同时音乐刺激的重复性和乐器音色的相似性在变化盲听中起到影响作用。研究表明变化盲听不是仅存在于口语知觉领域的一个特殊现象，更可能是广泛存在于听觉领域的一个普遍现象。Agres&Krumhansl（2008）研究发现音调、音程、韵律的位置，音调的持续时间和音乐专业性均对变化盲听起显著影响。在某些情况下，专业性的音乐家组也会发生变化盲听现象，这些可能意味着聆听者形成了一个概要的连续的记忆表征，即所谓的“musicalgist”。Eramudugolla等人（2005）验证了注意指向可以消除变化盲听：在四种以上自然音混合情况下，被试几乎觉察不到其中一种声音的消失，而如果让被试注意指向某一种声音，他们的觉察表现几乎完美。这与视觉通道的结论不太吻合，可能是因为注意指向条件不同，在视觉研究中，即使是焦点事物也有不同的特征属性，而听觉研究的声音刺激则比较纯粹。Gregg&Samuel（2006）首次在自然情境中进行实验来考察变化盲听和听觉客体编码的关系。研究发现，当听觉刺激呈现在非特殊刺激位置时比刺激呈现具有空间线索时具有更好的探测绩效。Gregg等人（2008）研究表明，即使听觉客体编码绩效非常好，仍旧会发生变化盲听现象。证实客体的熟悉性不会影响到变化探测和辨别的绩效；空间位置不是一个有效的变化探测线索；声音出现的频率和周期性却为变化探测任务提供了重要的线索。2.2变化盲听相关理论解释变化盲听最初研究起始于一个多通道共享机制构想，即在视觉通道存在变化盲视的类似现象是否也存在于听觉通道。Vitevitch（2001）用口头言语的研究证实了这一点，并提出变化盲听的概念。说明变化盲不是视觉通道特有的一种现象，而是共存于其他的感觉通道，变化盲的产生和形成有可能是凌驾于不同感觉通道之上、更高级的认知机制来控制的。注意指向是变化盲听发生和消除的充分和必要条件。在变化盲视的研究中，由于注意的自下而上加工机制遭到视觉干扰破坏，导致变化盲视现象发生，当给予自上而下的注意指向（有效线索提示）便会使该现象得到消除。在听觉领域中，Eramudugolla等人（2005）验证了混音状态下注意指向可以消除变化盲听：让被试注意指向某一种声音，他们的觉察表现几乎完美；同时也说明听觉信息比起视觉信息更加纯粹，属性更加单一。3变化盲触3.1变化盲触及其研究范式Gallace,Tan,Spence等人2005年对变化盲触进行了研究，结果发现，被试在这种实验条件下发生了类似于变化盲视的变化盲触。Gallace,Tan,Spence等人（2006）的研究中采用了上述相同的实现材料和控制条件，触觉刺激是3个，研究得出mask条件变化探测绩效最差，与变化盲视的研究结果一致。这一研究结果暗示着变化盲触和变化盲视的效应可能存在共同的认知和注意机制。Gallace,Tan,Spence于2007对前两个研究进行了综合，研究发现onset变化侦测的正确率高于offset组，mask和mudsplash变化侦测绩效均显著优于no-intervel组。此外，变化盲触效应也影响到手指部位的触觉加工过程（Auvray,Gallace,Tan,&Spence2008）。因此触觉信息加工的有限性不能仅仅归因于人们比较不熟悉的体表位置，熟悉和精细的体表位置也不会因为皮层的面积增大而导致变化盲触现象的消失。3.2变化盲触相关理论解释Gallace,Tan,Spence等人（2006）研究证实了在触觉领域存在变化盲触现象，这一研究结果暗示着变化盲触、变化盲听和变化盲视的效应可能是跨通道的，并存在共同的认知和注意机制。变化盲触研究也证明触觉记忆的信息容量较小，Gallace,Tan,Spence等人（2005，2006，2007）的研究中发现2个震动子变化侦测绩效接近完美，3个震动子时就已经发生了显著的变化盲视现象。触觉记忆形成的空间位置表征，是变化盲触发生机制中信息存储和保留的一种极为特殊、极为重要的方式。而空间位置表征又并非触觉所特有，在听觉和视觉甚至味觉等感觉通道也存在空间位置表征，这就为多种感觉通道的结合和交叉奠定了理论和实践的基础。但由于不同感觉通道信息的编码方式、容量限制和存储时间均存在差异，也引发了研究者将多感觉通道如何精确匹配实现交叉和结合的多种理论构想。4多通道变化盲4.1多通道变化盲及其研究范式多通道变化盲研究则主要探究各通道之间是否相互干扰，相互作用，这一设想更符合现实生活条件（陈丽君等，2009）；同时多通道研究也可以对多种感觉模式背后的共同认知加工过程进行探索。Gallace等人（2006）研究证实了视觉分心物可以引发触觉刺激变化盲。他们认为多通道交叉同样会发生变化盲现象，注意和空间表征在本质上是模式交叉的，分心物的主要作用是将注意从变化上吸引走，交叉模式的分心物和模式内的分心物所起到的作用类似。Gallace等人（2007）研究继时呈现的变化刺激模式在同一感觉通道（完全触觉、完全视觉）和不同感觉通道（触觉＋视觉）下的变化盲视。结果发现在没有掩蔽的情况下，尽管刺激模式呈现在不同的感觉通道，被试仍旧可以精确地探测到变化，探测的绩效非常高。当掩蔽出现时，无论是视觉掩蔽还是触觉掩蔽，都会引发交叉模式的变化盲；被试在单通道模式下，比在交叉模式下变化探测绩效更高。Auvray（2008）对手指尖触觉、视觉和听觉进行变化盲现象的研究。结果发现被试的变化探测能力在出现触觉掩蔽和视觉掩蔽时绩效更差；空白间隔上听觉掩蔽的增加对被试的探测绩效没有任何影响。可能是因为听觉本身对触觉的干扰作用不强烈，也有可能触觉和听觉的交叉作用小于视觉和触觉的交叉作用。Smith（2008）将变化盲视与变化盲听（changedeafness）进行了直接比较。实验结果发现更多的被试出现了变化盲听，而非变化盲视。Smith认为是因为人们在生活中视觉系统占优势而非听觉系统，因此在听觉通道发生了变化盲。4.2多通道变化盲相关理论解释变化盲研究的共同点是使用了一种破坏变化信号的方法，使得外源性注意受到影响，导致变化侦测最终只能靠记忆来进行。得到注意的部分（物理的、兴趣的、语义的、一致性的）容易得到成功的变化探测（Simons，2005）。由此引发了一些新的问题：变化盲与单通道模式相关还是与多通道/同一通道模式相关？而且，注意过程和空间位置表征是单通道的还是多感觉通道共享的？视觉和触觉甚至是听觉的变化侦测在本质上都依赖于空间注意和空间表征的跨通道一致性。A.Gallace等人（2007）研究说明多感觉变化盲背后的某些加工过程可能在本质上是单一模式的。对跨通道空间位置的成功比较暗示着一些空间属性可能会被抽取出来并以一种可共用的格式保存在记忆中。不同感觉通道相互之间融合和干扰的程度是存在差异的。A.Gallace等人（2006，2007）研究说明尽管多通道变化盲存在共同的机制，但仍旧受到不同感觉通道部分影响和限制。Auvray（2008）研究认为听觉本身对触觉的干扰作用不强烈，也有可能触觉和听觉的交叉作用小于视觉和触觉的交叉作用。5研究评价与展望变化盲为探讨多感觉通道的注意、记忆、知觉等方面提供了非常好的方法和视角。近年来变化盲的研究已经取得了丰富的成果，综合相关研究，变化盲研究中仍旧存在着许多的困惑和争论。5.1单通道变化盲的研究评价及展望5.1.1变化盲视领域理论解释多种视觉干扰条件引发变化盲视具有共同点，但并非所有变化盲现象均涉及两个清晰的表征，将不同范式以不合逻辑的方式串在最经典的迫选范式（Pashler,1988）中用表征失败（Simons,2000）和表征比较失败（Simons,2005）理论来解释变化盲视是不合理的。鉴于不同视觉干扰条件的变化盲视均有其特殊性和共同点，对不同实验范式进行比较，或者开拓出新的研究范式也许有助于揭示变化盲视本身的认知加工过程。5.1.2变化盲视的基础研究和应用研究从记忆的角度看，编码—存储—意识提取（有意识比较以及比较结果的提取）三个加工过程任何一个出现问题都会导致变化盲视，研究其中一个过程都要对其他两者进行控制。目前已有研究者逐步在向后面阶段转移（Timothy,et,al.，2009），或许会成为新的研究趋势。近年来一些研究者开始热衷于将变化盲视作为一种方法来进行各个应用领域的研究，如Ying-JuChen等人（2008）用变化盲视的方法研究了司机的年龄和认知风格对交通事件变化侦测的敏感性；AshleyWagers（2009）研究了变化侦测的敏感性和个性之间的关系；BarbaraKhittl等人（2009）采用变化盲视研究了面部表情的加工过程等。5.1.3变化盲听和变化盲触理论深度拓展变化盲听研究范式过于单一，在实验中创设自然情境研究变化盲听，并借鉴变化盲视的多种实验条件研究变化盲听也许能得到更多比较性的研究成果。变化盲听的理论研究尚未涉及实质，采用更丰富的实验材料研究听觉记忆的表征和听觉认知加工过程的时间特征，是需要继续努力的方向。变化盲触实验采用触觉振动器的振动强度和频率控制缺乏统一的心理物理标准，这可能是影响实验结果的一个潜在因素。不同被试，甚至同一个被试体表不同位置触觉的敏感性、不同身体位置形成的表征也是存在差异的。相关问题仍需进一步的实验研究来解决和验证。5.2多通道变化盲的研究评价及展望5.2.1多通道变化盲研究中存在的问题目前的多通道变化盲研究主要涉及视觉和触觉的模式交叉，少数研究涉及听觉和这两者的交叉原因可能是视觉和触觉容易在体表实现空间位置较为精确的一致性，而听觉的精确性比较差难以做到这一点；另外，触觉震动引起的噪音干扰（Gallace,2006,2007,2008），也使得听觉的介入更加困难。视觉和触觉的变化盲模