时间、数量加工的认知神经机制

时间、数量加工的认知神经机制时间、数量和空间这三个维度在我们的日常生活中无处不在,世界上的生物每时每刻都在加工处理各种信息,时间、空间和数量是重要的信息之一。Walsh(2003)在时间、空间和数量三方面研究基础上提出量级理论(ATheoryofMagnitude,ATOM):在个体的认知系统中存在着一个共同的数量系统,时间、空间和数量是共享量级体系的组成部分,共享量级加工的认知和神经机制。时间和数量认知功能都是人脑高级认知功能的重要组成部分,目前关于时间、数量认知加工主要的争论在于其加工机制是单独加工系统还是共享量级加工系统的一部分(Kadosh,Lammertyn,&Izard,2008;Leibovich,Katzin,Harel,&Henik,2016;Grondin,2010;DeHevia,Izard,Coubart,Spelke&Streri,2014)。先前有关数量、时间认知加工神经机制的研究很多,来自神经影像学、神经心理学的研究结果也不一致(Fabbrietal.,2012;Agrillo&Piffer,2012;Hayashietal.,2013;Vicarioetal.,2013)。为了进一步探索时间和数量加工的认知和神经机制,本研究从认知和神经两个角度对个体大脑中是否存在“共享量级加工系统”进行深入探索。我们假设如果数量和时间感知依赖共享加工神经网络,那么数量适应会影响时间辨别,时间适应会影响数量辨别。本研究假设时间和数量加工任务都会激活IPS区域,IPS是这个共享量级加工系统的中心枢纽。首先在实验一中使用跨维度的视觉适应,探索被试在数量适应后是否会影响时间感知或在时间适应后是否会影响其对数量的感知。从心理物理学的角度,通过时数间的交互作用验证时数共享认知加工机制。结果表明不同水平的时间适应会影响数量辨别,不同数量水平的适应过程也会影响时距辨别。说明时间数量认知共享认知加工机制。在实验一的行为结果基础上,进行实验二,从神经影像学角度出发,利用fNIRS技术,在同一研究中同时进行时间,数量两个维度的认知加工任务,通过对IPS区域中的含氧血红蛋白和脱氧血红蛋白浓度变化进行分析,揭示时间数量认知加工的皮质基础,结果表明在时距和数量辨别任务中,被试的反应时和正确率在不同条件下(实验条件和控制条件)差异均显著,对fNIRS数据进行分析发现,被试在两个任务实验条件下IPS皮层含氧血红蛋白浓度显著高于控制条件,说明被试在实验条件下,IPS区域的激活更大,高程度激活反映出在实验条件下被试对刺激材料量级的加工,比在控制条件下更多。表明顶叶皮层IPS区域与各维度量级加工有关,其中IPS区域在各维度形成数量表征中起着关键作用,进一步支持了数量理论(ATOM)。本研究共包含两个实验,其中每个实验各包含两个子实验,得出以下结论:(1)时间数量存在紧密联系,被试在进行数量、时间适应后,会影响随后进行的时距、数量辨别任务的准确性,在不同水平数量(高/低)或时间(长/短)适应后,出现时距或数量判断的高估或低估。一个维度量级的变化影响另一维度量级的感知。支持数量理论(ATOM),数量时间共享加工机制。(2)顶叶皮层IPS区域与各维度量级加工有关,其中IPS区域在