（心理學專業(yè)論文）認知加工任務對上下視野優(yōu)勢的影響.pdf

認知加工任務對上下視野優(yōu)勢的影響 摘要 人類視覺信息處理的視野單側優(yōu)勢一直是認知心理學和認知神經(jīng)科學領域 的一個讓人十分感興趣的課題 視覺信息處理的視野不對稱性包括左右視野不 對稱性和上下視野的不對稱性 這其中大部分實驗都集中于對左右視野不對稱性 的研究 而對于上下視野在視覺信息處理上的差異的研究相對來講比較少而且不 夠系統(tǒng) 在已有的行為研究中 大多數(shù)報道都發(fā)現(xiàn)了下部視野優(yōu)勢 只有很少量 的研究發(fā)現(xiàn)了上視野優(yōu)勢 鑒于以往研究中很少有從認知任務要求加工的材料這個角度入手去探討上 下視野的產生的 而少數(shù)發(fā)現(xiàn)上部視野優(yōu)勢的研究 其實驗材料又大多是采用的 和閱讀有關的文字信息刺激材料 所以我們認為 影響上下視野單側優(yōu)勢 個最 重要的決定性因素是認知加工的對象的性質 當加工的對象是文字信息刺激時 由于與詞匯辨別相關的腹側通路的參與 該通路所對應的上部視野也就顯現(xiàn)出認 知的優(yōu)勢 而當加工的對象是非文字信息的時候 由于不再有腹側通路的大量參 與 而主要由背側通路完成 所以上部視野優(yōu)勢不存在 可能會出現(xiàn)下部視野優(yōu) 勢 在這個實驗假設下 研究選擇了變化檢測的實驗范式 通過比較在變化檢測 任務下上部視野與下部視野的績效來考察加工對象對上下視野優(yōu)勢的影響 即加 工對象是否是文字信息對上下視野產生怎樣的單側優(yōu)勢效應產生的決定作用 研究分為三個實驗 實驗一為文字材料的特征信息和空間信息的變化檢測 目的是考察在加工對象為文字信息刺激材料的時候 改變特征信息或者空間信息 對于上下視野優(yōu)勢是否有影響 實驗二為非文字信息的變化檢測 目的是考察在 加工對象為圖形刺激材料的時候 上下視野的單側加工優(yōu)勢情況 實驗三為文字 信息的變化檢測 目的在于考察在加工對象為文字刺激材料的時候 上下視野的 單側加工優(yōu)勢情況 三個實驗相結合 說明影響上下視野單側優(yōu)勢產生的原因 本研究得出以下結論 1 當認知n t 的材料為文字刺激的時候 出現(xiàn)上部視野優(yōu)勢效應 而為非 文字信息時 則出現(xiàn)下部視野優(yōu)勢 2 上下視野單側優(yōu)勢 可能是與相應的腹側通路與背側通路在辨別文字信 息與非文字信息時的功能相對應的 而與腹側通路與背側通路在辨別特征信息與 空間信息時的功能差異比較沒有相關 3 上下視野的單側優(yōu)勢效應與左右視野的單側優(yōu)勢效應有類似之處 關鍵詞 上下視野加工對象腹側背側 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 浙江大學研究生學位論文獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的 研究成果 除了文中特別加以標注和致謝的地方外 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā) 表或撰寫過的研究成果 也不包含為獲得逝姿態(tài)堂或其他教育機構的學位或 證書而使用過的材料 與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文 中作了明確的說明并表示謝意 學位論文作者躲聾鄉(xiāng)夠簽字隗腳年6 月 日 學位論文版權使用授權書 本學位論文作者完全了解逝鎏盤堂有權保留并向國家有關部門或機 構送交本論文的復印件和磁盤 允許論文被查閱和借閱 本人授權逝姿盤堂 可以將學位論文的全部或部分內容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索和傳播 可以采用影 印 縮印或掃描等復制手段保存 匯編學位論文 保密的學位論文在解密后適用本授權書 學位論文作者簽名 簽字日期 d o 孑年 導師簽名 簽字日期 皂閏 r 月 辛伊 致謝 猶記得初入浙大時的種種興奮與欣喜 而時光如白駒過隙 轉眼畢業(yè)歌聲就 要唱起 我在浙大的兩年也即將褪化成生命中一段珍貴回憶 回想讀研兩年 感慨良多 首先要衷心感謝我的恩師水仁德老師 在浙大的 這兩年 老師循循善誘的教導和不厭其煩的講解 把對心理學實驗研究幾乎一無 所知的我逐步帶領上了心理學研究的道路 學生資質愚鈍 且生性頑劣散漫 深 覺自己十分愧對恩師的厚望和教誨 這兩年自己對學業(yè)付出的心力與恩師的諄諄 教誨與周至關懷實在不成正比 以至書寫這結尾 致謝 的一紙時 心中頗感惶 恐 所幸恩師嚴謹治學的態(tài)度 寬厚慈愛的言行 都已深深在我生命中打下烙印 今后無論學生在怎樣的工作崗位 都將成為學生在工作生活中的學習的楷模 感謝已畢業(yè)的章雷剛師兄 初入浙大的日子 無論是生活還是學習 師兄都 給予了我最無微不至的關懷和幫助 這次在我的畢業(yè)論文設計實施中 師兄也一 如既往的關心鼓勵我 使我有信心繼續(xù)進行 感謝蔣懷斌師兄 感謝鄭曉潔和王 立丹師妹 還有親愛的同學舍友們 崔燦 顧敏婷 陳恒盼 張煒 杜孝全 王 瑁 孔姍 趙亞軍 謝謝你們曾給過我的所有真誠無私的幫助 感謝我最親密的同窗好友 秦天慧和張明 你們珍貴的友誼 是我這兩年最 大的收獲 很欣慰在每個彷徨的關口有你們堅強的支撐 更慶幸在每個快樂的轉 角有你們與我分享細微的喜悅 未來的畫卷即將在不遠處展開 愿我們都能信心 滿滿的踏上前路 永遠綻放晴朗笑容 最后特別感謝人居濟南的媽媽 遠在天堂的爸爸 宅于青島的小修 快要離 開北京的p h 因為有你們 我才找到我自己 所以真的謝謝你們 長長名單羅列的背后 是恩師和朋友們深深的關愛 它們會一直陪伴我走好 未來那條未知的路 無論坎坷平坦 我愿繼續(xù)追尋 浙江大學碩士學位論文 引言 1 引言 人類視覺信息處理的視野單側優(yōu)勢一直是認知心理學和認知神經(jīng)科學領 域的一個讓人十分感興趣的課題 視覺信息處理的視野不對稱性包括左右視野 不對稱性和上下視野的不對稱性 這其中大部分實驗都集中于對左右視野不對 稱性的研究 研究結果一般認為這種單側優(yōu)勢的產生是左右大腦半球的功能差 異造成的 h e l l i g ejb 1 9 9 6 而對于上下視野在視覺信患處理上的差異的研究相對來講比較少而且不夠 系統(tǒng) 在已有的行為研究中 大多數(shù)報道都發(fā)現(xiàn)了下部視野優(yōu)勢 如比較早期的 亮度閾值任務 r i o p e l l eaj b e v a nw 1 9 5 2 簡單反應時任務 p a y n ew h 1 9 6 7 和時間空間對比度和視銳度任務 s k r a n d i e s w 1 9 8 7 以及近些年的主觀輪 廓知覺任務 r u b i nn n a k a y a m aks h a p l e yr 1 9 9 6 等亮度下對顏色運動的敏感 性任務 b i l o d e a ul f a u b e r tj 1 9 9 7 視覺引導的指向任務 d a n c k e r tj g o o d a l em a 2 0 0 1 和空間布局的記憶任務 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 還有些行為研究提示 在注意方面 上下視野間可能存在著某種注意的不對 稱性 比如 h e 等人認為 注意分辨率在下部視野比在上部視野要高 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 等人也發(fā)現(xiàn) 患有黃斑部病變的 病人在下部視野應用持續(xù)注意的能力比在上部視野要好 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 這些研究都認為下視野視覺較之上視野視覺 具有某種優(yōu)勢 即下視野是優(yōu)勢視野 與此相反的的 只有很少量的研究發(fā)現(xiàn) 了上視野優(yōu)勢 比如詞匯判斷任務 g o l d s t e i na b a b k o f f h 2 0 0 1 和掃視眼動 任務 z h o u w k i n g w m 2 0 0 2 對于上部視野與下部視野差異的成因 p r e v i c 曾提出理論認為 上下視野的 功能特異性具有生態(tài)學上的意義 p r e v i cfh 1 9 9 0 從解剖上看 在每個大 腦半球的紋狀皮層中 下視野被表征在矩狀裂的上方 而上視野被表征在矩狀裂 的下方 這也導致了在外紋狀皮層中 下視野更多地在背側被表征 而上視野更 浙江大學碩士學位論文 引言 多地在腹側被表征 上下視野視覺的差異性與視皮層的背側通路和腹側通路的 功能差異是相一致的 由于大腦中的腹側通路是 9 詞匯識別聯(lián)系比較緊密的 因此 我們認為 任務要求或者加工內容可能是導致上下視野優(yōu)勢差異產生的 根本原因 對于上下視野優(yōu)勢的差異產生的原因進行研究具有十分重要的理論和實踐 意義 在理論上有助于加深對視覺加工機制的認識 在實踐上 對這個認知加 工過程規(guī)律的認識結果可以對某些特定的顯示設計進行指導 使用戶能夠優(yōu)化 分配注意資源 使認知加工過程更有效率 1 1 以往研究綜述 1 1 1 視野及上下視野 在視知覺研究領域 視野指眼睛所能看到的全部范圍 視野又分為靜視野 和動視野 靜視野是指當頭部固定 人眼注視前方 此時所能看到的全部范圍 動視野則是指將頭部固定 眼球自由轉動 此時所能看到的全部范圍 一般視 覺研究中的視野都是指靜視野 即注視點是在固定的位置的時候看到的區(qū)域 隨著研究的進一步深入 心理學家又將注視點左右兩側的區(qū)域分別稱為左右視 野 將注視點上下兩側的區(qū)域分別稱為上下視野 并發(fā)現(xiàn)左右視野及上下視野 在視覺加工過程中具有一定的差異 1 1 2 上下視野單側優(yōu)勢的研究進展 在視野的單側優(yōu)勢研究當中 起初的研究主要是集中在對左右視野的空間 選擇性注意的研究 例如早在上世紀五十年代 科學家就發(fā)現(xiàn) 把同樣的單詞 分別在左 右視野呈現(xiàn)時 人們對單詞的反應是不一樣的 人們對呈現(xiàn)在右部 視野的單詞的反應要更準確些 m i s h k i nm f o r g a y sdg 1 9 5 2 這個研究提示 大腦對呈現(xiàn)在左右視野的信息的處理可能存在著差異 從那以后 左右視野的 不對稱性現(xiàn)象被越來越多的研究所發(fā)現(xiàn) 隨著研究手段的不斷豐富 研究者們 2 浙江大學碩士學位論文 引言 發(fā)現(xiàn) 這種視野的單側優(yōu)勢不僅可以表現(xiàn)在行為水平上 還可以表現(xiàn)在大腦的 神經(jīng)活動水平上 n i c h o u s 等人通過詞匯辨認的任務得到了相同的結論 即發(fā)現(xiàn) 了右視野的優(yōu)勢 并且他們認為這種右視野的優(yōu)勢效應 是與大腦皮層語言的 單側化優(yōu)勢相聯(lián)系的 w a d a 等利用左利手的被試進行研究發(fā)現(xiàn)對于左利手的人 們 這種右視野單側優(yōu)勢的效應明顯的降低 對于左右視野來說 左側視野投射到左眼視網(wǎng)膜的鼻側和右眼視網(wǎng)膜的顳 側 而右側視野投射到左眼視網(wǎng)膜的顳側和右眼視網(wǎng)膜的鼻側 之后 由于視 交叉具有 半交叉 的特性 導致左右視野分別投射到對側的大腦半球的初級視皮 層 即左視野投射至大腦右半球皮層 右視野投射至大腦左半球皮層 而與左右視野不同 上下視野分別投射到雙眼視網(wǎng)膜的下半部和上半部 之后分別在兩側大腦半球的初級視皮層上都有投射 研究者們感興趣的是 左 右視野和上下視野在解剖學上的這種差異是否表明上下視野也存在類似于左右 視野的這種不對稱性呢 或者說 是否上下視野中存在著單側視野的認知優(yōu)勢 呢 于是研究者們開始對上下視野進行了一些探索的研究 例如 m a n u s e 在猴 子的大腦皮層中發(fā)現(xiàn)了下視野從初級視皮層向顳側區(qū)的投射面積大于上視野 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 他采用行為實驗系統(tǒng)地證明了上下視野的不對稱 性及下部視野的優(yōu)勢效應 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 在實驗過程中 他要求被試在盯著注視點的同時 對位于注視點正上方或者正下方的光柵的方 向同時加以注意 并對其方向做出正確的判斷 實驗分為簡單任務和 擁擠 任務 兩種條件 只有一個光柵的情況為簡單任務條件 除目標光柵之外還有幾個干 擾光柵的條件為 擁擠 任務條件 實驗刺激如圖1 1 實驗的任務評價指標是正 確率 浙江大學碩士學位論文 引言 黼 h o 摩 u 眠鯽蝴一 秘 螯 i 廖 褂審 帆 州r 彩 彩o 圖1 1h e 的實驗刺激 圖1 2 h e 的實驗結果 實驗的結果如圖1 2 即在簡單任務中 上下視野的行為表現(xiàn)都很好 但是 在干擾刺激比較多的 擁擠 條件下 上下視野的成績都有所下降 而且下部視野 的表現(xiàn)要顯著好于上部視野 即表現(xiàn)出下視野單側優(yōu)勢 h e 等人認為這樣的結 果出現(xiàn)的原因 主要是由于上下視野的注意分辨率是不同的 下部視野優(yōu)于上 部視野 于是他們推測 在需要更多注意資源的任務中 上下視野的這種注意 4 浙江大學碩士學位論文引言 分辨率將表現(xiàn)出更多的差異 而在相對比較簡單的任務條件下 他們之間的差 異將減弱甚至完全沒有 為了驗證這個假設 他們又進行了另一個實驗 在這個實驗中 實驗刺激采用了視覺搜索實驗中常用的兩組圖形 兩組刺 激均由五個圖形豎直排列組成 在特征 f e a t u r e 搜索任務組中 第三個圖形或 者是1 3 5 的線段 目標圖形 或者是4 5 的線段 干擾圖形 其余圖形均為干擾圖 形 而在關聯(lián) c o n j u n c t i o n 任務組中 第三個圖形或者是順時針旋轉了9 0 的t 型 目標圖形 或者是其他角度的t 型 干擾圖形 其余圖形均為干擾圖形 被試的 任務是盯住注視點 判斷目標位置 第三個圖形 出現(xiàn)的是目標圖形還是干擾圖 形 圖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 圖1 3h e 的實驗刺激 之前很多視覺實驗都說明了 f e a t u r e 組中目標的檢測幾乎不需要注意的參 與 而對 c o n j u n c t i o n 組的目標的判斷則需要較多的注意的參與才能夠完成 所 以這個實驗可以用來驗證h e 等關于注意的參與程度與下視野優(yōu)勢效應是否出現(xiàn) 的假設 實驗結果見圖1 4 這個實驗的結果與h e 等的預期是一致的 f e a t u r e 組 上下視野的成績都很好 并無顯著差異 而對于 c o n j u n c t i o n 組 被試出現(xiàn) 了顯著的下部視野的優(yōu)勢 浙江大學碩士學位論文 引言 f e a t u r e c o n j u n c t i o n 圖1 4 h e 的實驗結果 另外一個著名的行為研究是r u b b i n 在對主觀輪廓的知覺的研究 r u b i nn n a k a y a m aks h a p l e yr 1 9 9 6 該研究采用兩個實驗來驗證了上下視野主觀輪廓 的差異性 也發(fā)現(xiàn)了下部視野的優(yōu)勢 其研究的程序是 在第一個實驗中要求 被試自由的注意某種立體圖形 如圖1 5 圖1 5r u b b i n 的實驗刺激 在實驗過程中 起初并不要求被試要注意某一個特定的注視點 而是讓被 試看上面這幅圖 直到被試報告他們對此圖已經(jīng)有很深的印象 然后要求被試 分別注視上下的注視點各3 0 秒 順序在被試問作了平衡 結果發(fā)現(xiàn) 注視不同 的注視點時 被試所看到的立體圖形存在差別 當他們注視上面的注視點時他 們發(fā)現(xiàn)有兩條水平線連接著兩個矩形 但是當他們注視下面的注視點時卻沒有 這種現(xiàn)象 如圖1 6 6 浙江大學碩士學位論文 引言 圖1 6左圖為注視上注視點的情況 右圖為注視下注視點的情況 這個實驗只能說明上下視野的差異 還不能說明下視野的優(yōu)勢效應 于是 他們又進行了第二個實驗 他們給被試呈現(xiàn)一些被歪曲的正方形邊框 如圖1 6 這種刺激圖形由四個含9 0 0 缺口的圓斑 p a c k m a n 蘭i i 成 在每個刺激的中間所會形 成一個由主觀輪廓構成的虛擬圖形 實驗中通過把四個圓斑旋轉一定的角度 使圓斑缺口的開口方向發(fā)生變化 可以得到兩類虛擬圖形 虛擬圖形的兩條豎 邊向外凸的圖形稱為 f a t 圖形 圖1 7 中左邊兩個圖形所示 虛擬圖形的兩條豎邊 向內凹的圖形稱為 t h i n 9 圖形 圖1 7 中右邊兩個圖形所示 實驗中 將刺激圖形 分別在上下視野短暫呈現(xiàn) 要求被試盯住注視點 實驗的任務是判斷刺激圖形 中主觀輪廓形成的虛擬圖形是 f a t 圖形還是 t h i n 圖形 實驗中通過調整圓斑的 旋轉角度 測量被試分辨的閾值 圖1 7 中右側的數(shù)據(jù)是四個被試分別對上下視野刺激的閾值結果 從結果中 可以清楚的看到 被試對下視野刺激的分辨閾值要明顯低于上視野刺激 這說 明被試對于呈現(xiàn)在下視野的虛擬圖形的分辨要好于對上視野虛擬圖形的分辨 在實驗中還對照了對真實圖形的分辨以及刺激圖形可視性等因素 說明確實是 在主觀輪廓的知覺上 存在著上下視野的不對稱性 即下部視野的優(yōu)勢 卜 骨 j 4 f a j 擴 圖1 7 主觀輪廓的上下視野差異的實驗使用的刺激圖形示意圖 注 左邊兩個刺激中主觀輪廓形成 鉗 虛擬圖形 右邊兩個刺激中主觀邊框形 t h i n 虛擬圖形 實驗的結 果 四個被試對上下視野的虛擬圖形的分辨閩值 標明在圖的右邊 r u b i ne t a l 1 9 9 6 7 管咿囂一 塒婿坩貿讎蛾皤 浙江大學碩士學位論文 引言 此外 部分利用腦電技術的神經(jīng)生理實驗的結果也支持了這種下部視野單 側優(yōu)勢的觀點 與大多數(shù)研究結果都支持下部視野優(yōu)勢相比 支持上部視野單側優(yōu)勢的研究 就非常之少了 2 0 0 1 年g o l d s t e i n 等人曾經(jīng)在詞匯判斷任務中發(fā)現(xiàn)上部視野優(yōu)勢 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 其詞匯判斷任務就是判斷出現(xiàn)在上部視 野或者下部視野中的幾個字母組成的字母組合是否是一個有意義的單詞 被試 只需做出是或者否的判斷即可 在這個實驗中出現(xiàn)了顯著的上部視野優(yōu)勢 在 j a c q u e l i n esr u t k o w s k i 的一個關于兒童閱讀能力的發(fā)展心理學研究中 在變化檢 測范式中也發(fā)現(xiàn)了上部視野優(yōu)勢 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 此外在一些掃視眼動任務中也報告發(fā)現(xiàn)了 上部視野優(yōu)勢 1 1 3 上下視野與兩個視覺加工通路 對猴子和人大腦皮層的解剖和電生理學研究表明 除初始視皮層v 1 外 大量 的皮層區(qū)域與視覺過程有關 這些皮層區(qū)域大致上可分為解剖和功能分離的兩 條通路 一條是與物體形狀和顏色等特征 h a t 加工有關的腹側通路 另一條是 與運動和空間位置特征 w h e r e 加工有關的背側通路 u n g e r l e i d e r l g h a x b y j v 1 9 9 6 形狀知覺主要引起與物體識別有關的腹側通路的興奮 空間位置 知覺主要引起與空間位置和運動有關的背側通路的興奮 從解剖上看 在每個大腦半球的紋狀皮層中 下視野被表征在矩狀裂的上方 而上視野被表征在矩狀裂的下方 這也導致了在外紋狀皮層中 下視野更多地 被背側通路所表征 而上視野更多地被腹側通路所表征 p r e v i c 曾提出理論認為 上下視野的功能特異性有可能具有生態(tài)上的意義 而且與視皮層的背側通路和腹側通路的功能差異是相一致的 p r e v i cfh 19 9 0 浙江大學碩士學位論文引言 目前的研究發(fā)現(xiàn) 腹側通路在詞匯閱讀中作用是很大的 最初發(fā)現(xiàn)腦的腹 側通路與閱讀有關是1 8 9 2 年d e j e r i n e 發(fā)現(xiàn)一例左顳枕區(qū)受損的病人 他丟失了部 分閱讀字符和單詞的能力 但視覺功能正常 后來還有一些研究者發(fā)現(xiàn)左顳下回 的損傷與純失語癥有關 2 0 世紀8 0 年代開始用腦成像技術研究閱讀的神經(jīng)機 制 p e t e r s e n 應用p e t 技術發(fā)現(xiàn)左側顳中回與視覺單詞識別有關 并提出詞匯閱讀 的神經(jīng)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 之后的十幾年 大量有關閱讀神經(jīng)機制的研究采用多種文字系統(tǒng) 不同類型 的被試以及多種實驗任務都發(fā)現(xiàn)腹側通路的梭狀回與單詞識別有關 p o l k 等的 實驗中 讓被試看真詞 假詞 字符串和注視點 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 研究結果發(fā)現(xiàn) 真 詞和假詞都激活了左側梭狀回區(qū)域 但字符串沒有激活這個區(qū)域 這表明梭狀回 的激活可能與加工字形的抽象表征有關 如正字法 此外d e h a e n e 等采用不同的輸入形式 如視覺輸入和聽覺輸入 研究也發(fā)現(xiàn) 梭狀回在詞匯識別中的作用 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 他的研究中視覺形式的任務是要 求被試判斷配對的單詞是否一致 聽覺形式的任務是要求被試檢測可發(fā)音的假詞 是否前后相同 結果發(fā)現(xiàn)視覺單詞識別區(qū) 梭狀回 只對視覺呈現(xiàn)的單詞有激活 而聽覺呈現(xiàn)的單詞沒有引起該腦區(qū)的活動 在另一項研究中 也發(fā)現(xiàn)當視覺呈現(xiàn) 字符串時 左側梭狀回被激活 而刺激以聽覺形式呈現(xiàn)時 這個腦區(qū)沒有活動 采用 不同輸入形式刺激的研究 可能更能比較直接地看出梭狀回與視覺詞匯識別的關 系 有關漢字的刪研究也發(fā)現(xiàn) 在加工漢字字形表征時 左側梭狀回激活 p e n g 等研究了非注意條件下漢字自動激活的腦機制 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 結果發(fā)現(xiàn) 當呈現(xiàn)時間較短時 與低頻字相比 高頻漢字在雙側梭狀回 小腦等腦區(qū)誘發(fā)了更強的激活 研究還 發(fā)現(xiàn) 雙側小腦與右側梭狀回的激活隨著漢字的呈現(xiàn)時間的延長而增強 他們認 9 浙江大學碩士學位論文 引言 為這說明這些區(qū)域在漢字識別的后期起作用 l u o 等采用閾下啟動范式研究中 文情緒詞加工腦機制的實驗中 也發(fā)現(xiàn)在加工情緒詞時 在左側梭狀回區(qū)域產生 顯著的啟動效應 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 這些研究說明左側梭狀回可能與漢字的字形分析有關 關于詞匯閱讀的研究都 表明 腹側通路的梭狀回與詞匯識別有關 雖然也有一些研究發(fā)現(xiàn) 梭狀回在語音 識別的過程中也有不同程度的激活 然而 目前大部分關于閱讀的腦成像的研究 都發(fā)現(xiàn)了梭狀回在詞匯識別中的作用 這些都表明 腦的腹側通路在閱讀中與詞 匯識別有一定的關系 相對于腹側通路在閱讀中的作用 關于背側通路在閱讀中的作用 目前的研 究比較少 研究者從行為和神經(jīng)水平都發(fā)現(xiàn)了背側通路與閱讀的關系 然而這些 研究還不夠系統(tǒng) 結果也不一致 1 2 問題的提出和研究思路 綜上所述 上下視野的單側優(yōu)勢一個目前研究尚有爭議的領域 對于其影 響因素或者成因 尚沒有一個可以整合以上所有研究通用解釋 為什么有的研 究中出現(xiàn)上部視野優(yōu)勢 而有的研究中出現(xiàn)下部視野優(yōu)勢 這是我們感興趣的 地方 也是我們的研究試圖尋找的解釋途徑 鑒于以往研究中很少有從認知任務要求加工的對象類型這個角度入手去探 討上下視野的產生的 而少數(shù)發(fā)現(xiàn)上部視野優(yōu)勢的研究 其加工對象又大多是 采用的和閱讀有關的文字信息刺激材料 所以我們認為 影響上下視野單側優(yōu) 勢一個最重要的決定性因素是認知加工任務任務的對象 當加工的對象是文字 信息刺激時 由于與詞匯辨別相關的腹側通路的參與 該通路所對應的上部視 野也就顯現(xiàn)出認知的優(yōu)勢 而當加工的對象是非文字信息的時候 由于不再有 腹側通路的大量參與 而主要由背側通路完成 所以上部視野優(yōu)勢不存在 則 可能會出現(xiàn)下部視野優(yōu)勢 另外 由于腹側通路和背側通路的主要區(qū)別在于前者主要加工客體的特征 l o 浙江大學碩士學位論文 引言 信息 如顏色 形狀等 而后者主要加工客體的空間信息 如位置 運動等 就是 w h a t 和 w h e r e 的區(qū)別 所以也有人認為造成上下視野的優(yōu)勢的原因可能 是實驗任務要求加工的客體信息類型不同 即要求加工特征信息的任務 則出 現(xiàn)與腹側相關的上視野優(yōu)勢 而要求加工空間信息的任務 則出現(xiàn)與背側有關 的下視野優(yōu)勢 這種看法雖然也將上下視野優(yōu)勢出現(xiàn)差異的原因歸結為兩個視 野的通路不同 但是其在闡述兩個通路的差異的時候與本文所采取的角度是不 同的 由于我們不認同這樣的解釋 所以本文首先用實驗排除了以這種假設解 釋上下視野差異的可能性 在這個實驗假設下 研究選擇了變化檢測的實驗范式 這是因為該范式可 以方便地分離出不同類別的加工對象 文字材料和非文字材料 而且對于加 工對象的各個方面的特征 如顏色 形狀 位置等 都可以作為自變量得到清 晰明確的控制 r ar e n s i n k 2 0 0 2 這對于本研究要研究的內容是十分適合 的 在變化檢測的幾個不同的范式中 我們選取了迫選探測實驗范式 在此范 式中 觀察者在反應之前只能看圖片一次 因此觀察者觀察原圖片的時間得到 了精確的控制 研究分為三個實驗 實驗一是對文字類型的對象的特征與位置信息的變化檢測任務 主要目的 是驗證是否無論在特征信息發(fā)生改變還是位置信息發(fā)生改變的情況下 都會出 現(xiàn)相似的上部視野優(yōu)勢 實驗假設為兩種情況下都會出現(xiàn)上部視野優(yōu)勢 因為 造成上部視野優(yōu)勢的原因并不是腹側通路對特征信息更敏感 而是腹側通路對 文字類型的加工對象更敏感 實驗二為非文字信息的變化檢測任務 目的是考察在加工對象為非文字信 息 圖形刺激的時候 上下視野的單側加工優(yōu)勢情況 實驗假設為該情況下 會出現(xiàn)下部視野優(yōu)勢 實驗三為文字信息的變化檢測任務 目的是考察在加工對象為文字信息刺 浙江大學碩士學位論文 引言 激材料的時候 上下視野的單側加工優(yōu)勢情況 實驗假設為該情況下會出現(xiàn)上 部視野優(yōu)勢 三個實驗綜合起來 可以解釋認知加工任務中加工對象的性質對于上下視 野優(yōu)勢效應的決定性影響 1 2 浙江大學碩士學位論文 實驗研究 2 實驗研究 2 1 實驗一文字對象的特征信息和空間信息的變化檢測 2 1 1 目的 由于上下視野分別 9 腹側通路和背側通路相關 且腹側背側兩個通路的加 工信息的優(yōu)勢是不同的 其功能有這樣的差異 腹側通路主要加工客體的顏色 大小 形狀等特征信息 是回答 w h a t 的問題的 而背側通路則主要加工客體的 空間 運動信息 是回答 w h e r e 問題的 有人認為在先前研究中出現(xiàn)不同的上下視野優(yōu)勢的原因 是由于實驗考察 的刺激信息類別不同造成的 即實驗任務是考察特征信息的情況 腹側通路比 背側通路得到更多的激活從而表現(xiàn)出上部視野優(yōu)勢 反之 如果實驗考察的是 客體的空間信息的情況 則被激活的更多的是背側通路 有可能會出現(xiàn)下部視 野優(yōu)勢 本文不認同這種看法 因此設計實驗一來驗證 決定上下視野優(yōu)勢產生的 是認知加工任務中的文字 非文字對象的區(qū)別 而不是特征 空間信息的區(qū)別 實 驗一假設 無論是特征信息改變還是空間信息改變 都會出現(xiàn)上部視野優(yōu)勢 因為它們采用的同樣的文字材料 即加工對象都是文字刺激信息 2 1 2 方法 2 1 2 1 被試 被試為2 6 名在校大學生 年齡在2 3 至2 8 歲之間 均為右利手 視力或矯 正視力正常 被試隨機分為兩組 一組1 3 個人 分別接受改變加工的顏色信息 和改變加工的位置信息兩種實驗條件的處理 2 1 2 2 儀器和刺激 實驗在清華同方奔騰i i i 計算機上進行 屏幕分辨率為8 0 0 6 0 0 刷新頻率為 8 5 h z 實驗用d m d x 編程 使用鍵盤左右方向鍵進行反應 實驗材料按照變化 檢測的范式包括變化前的刺激圖片與變化后的刺激圖片 材料為2 6 個英文字母 浙江大學碩士學位論文實驗研究 中隨機選取的四個 分布在中心注視點的四周3 5 0 的正方形區(qū)域的四角 變化前 的圖片中的字母與變化后圖片中的字母是相同的 但是有可能是完全相同 也 有可能是只改變了字母的位置或者顏色 2 1 2 3 實驗設計 實驗一采用2 字母的改變方式 位置 顏色 x 2 字母發(fā)生改變的視野區(qū) 域 上部視野 下部視野 的混合實驗設計 兩個自變量為字母的改變方式和 字母發(fā)生改變的視野區(qū)域 其中被試間變量字母的改變方式 有兩個水平 只 改變位置這個空間信息 和只改變顏色這個特征信息 被試內變量為字母發(fā)生 改變的視野區(qū)域 包括兩個水平 分別為 上部視野的一個字母發(fā)生改變 下 部視野的一個字母發(fā)生改變 2 1 2 4 實驗程序 被試被隨機平分成兩組 分別接受改變顏色信息和改變位置信息兩種處理 在改變位置信息的組中 變化前呈現(xiàn)的圖片與變化后圖片中所用到的四個字母 是相同的 兩圖的區(qū)別是互換了其中兩個字母的位置 如互換上部兩個字母位 置 或者互換下部兩個字母的位置 這樣的設計是為了保證被試知覺到的前后 發(fā)生改變的只有客體的位置信息這一個因素 而形狀 顏色等特征信息沒有發(fā) 生改變 具體實驗程序分為練習實驗和正式實驗 練習實驗中采用動態(tài)閾限控制技 術 使被試在較短p 1 刺激呈現(xiàn)時間下達到較高的正確率 正式實驗一共3 6 0 次實驗 上部視野發(fā)生字母位置交換的實驗有1 2 0 次 其中6 0 次前后沒有發(fā)生變化 6 0 次發(fā)生了變化 下部視野發(fā)生字母位置交換的 有1 2 0 次 其中6 0 次有變化 6 0 次沒有 另外還插入了1 2 0 次上下部分的任意 兩個字母發(fā)生交換位置的情況 即上部的一個任意一個字母與下部的任意一個 字母互換位置 插入這1 2 0 次實驗的目的主要在于防止被試猜測到實驗目的 在實驗中會可能不自覺的采用策略 影響實驗結果 中間插入休息兩次 單次 實驗流程見圖2 1 1 4 浙江大學碩士學位論文 實驗研究 圖2 1 實驗一位置組單次實驗流程圖 在第一組即改變顏色信息的組中 變化前呈現(xiàn)的圖片與變化后圖片中所用 到的四個字母是相同的 分別由紅綠兩種顏色組成 變化前后兩圖的區(qū)別是互 換了其中兩個字母的顏色 如互換上部兩個字母顏色 或者互換下部兩個字母 的顏色 這樣的設計是為了保證被試知覺到的前后發(fā)生改變的只有客體的顏色 信息這一個因素 而形狀等特征信息 位置等空間信息沒有發(fā)生改變 具體實驗程序分為練習實驗和正式實驗 練習實驗中采用動態(tài)閾限控制技 術 使被試在較短p 1 刺激呈現(xiàn)時間下達到較高的正確率 正式實驗一共3 6 0 次 實驗 上部視野發(fā)生字母顏色交換的實驗有1 2 0 次 其中6 0 次前后沒有發(fā)生變 化 6 0 次發(fā)生了變化 下部視野發(fā)生字母顏色交換的有1 2 0 次 其中6 0 次有變 化 6 0 次沒有 另外還插入了1 2 0 次上下部分的任意兩個字母發(fā)生交換顏色的 情況 即上部的一個任意一個字母與下部的任意一個字母互換顏色 插入這1 2 0 次實驗的目的主要在于防止被試猜測到實驗目的 在實驗中會可能不自覺的采 用策略 影響實驗結果 中間插入休息兩次 單次實驗流程見圖2 2 深色和 淺色分別代表紅色和綠色 浙江大學碩士學位論文 實驗研究 圖2 2 實驗一顏色組的單次實驗流程圖 2 1 3 結果與分析 在實驗一的兩種條件下 上部視野的正確率均高于下部視野的正確率 其 中 改變位置信息的條件下 上部視野平均正確率為o 8 7 0 3 下部為0 6 3 4 6 在改變顏色信息的條件下 上部視野的平均正確率為o 8 7 0 2 下部為0 5 8 0 1 如圖2 3 1 6 口 學碗 學位論文 實驗研究 09 07 5 06 04 5 03 01 5 0 i l ll 1 顏色位置 田2 3 實驗一的結果 l v i 一l o v f 對實驗一的兩個自變量條件下的正確率做兩因素混合設計的方差分析 結 果發(fā)現(xiàn)字母的改變方式的主效應不顯著 f 1 2 5 o0 1 2 p o0 5 而字母發(fā)生變化的視野區(qū)域的主效應顯著 f 1 2 6 1 2 59 p o0 5 因此 實驗一的結果說明 當認知加工任務的對象是文字信息時 會出現(xiàn)上 部視野優(yōu)勢 而且無論是字母的特征信息還是位置信息發(fā)生改變 都會產生上 部視野優(yōu)勢 因此 上下視野的優(yōu)勢產生的原因雖然可能是與背側腹側通路有 關 但并不是由于兩個通路分別加工空間信息和特征信息造成的 2 2 實驗二非文字對象的變化檢測任務 2 2 1 目的 為了與實驗一的結果進行對比 對于一般材料 非又字材料 由于不存在 腹側通路對文字材料的加工優(yōu)勢 所以在本宴驗中不會再出現(xiàn)上部視野優(yōu)勢效 應 而是上下視野的成績沒有差異或者出現(xiàn)下部視野優(yōu)勢 浙江大學碩士學位論文 實驗研究 2 2 2 方法 2 2 2 1 被試 被試為1 3 名在校大學生 年齡在2 3 至2 8 歲之間 均為右利手 視力或矯 正視力正常 2 2 2 2實驗儀器和刺激 實驗在清華同方奔騰 計算機上進行 屏幕分辨率為8 0 0 6 0 0 刷新頻率 為8 5 h z 實驗用d m d x 編程 使用鍵盤左右方向鍵進行反應 實驗材料按照 變化檢測的范式包括變化前的刺激圖片與變化后的刺激圖片 在本實驗中都為 2 0 個常見幾何圖形中隨機選取的四個 圖形隨機呈現(xiàn)在距離中間十字注視點3 5 0 的正方形的四角的位置 變化前的圖片中的圖形與變化后圖片中的圖形有可能 完全相同 也有可能有一個不同 2 2 2 3 實驗設計 實驗二采用2 圖形出現(xiàn)變化的上下區(qū)域 上部視野 下部視野 x 2 圖形 出現(xiàn)變化的左右區(qū)域 左側視野 右側視野 的被試內設計 其中一個自變量 為圖形出現(xiàn)變化的上下視野區(qū)域 有兩個水平 圖形變化的區(qū)域在上部視野 和圖形變化的區(qū)域在下部視野 另一個自變量是圖形出現(xiàn)變化的左右視野區(qū)域 也有兩個水平 圖形發(fā)生變化的區(qū)域在右側視野 圖形發(fā)生變化的區(qū)域在左側 視野 實驗操作程序分為練習實驗和正式實驗 在練習實驗中 在每次實驗開始 之前 在屏幕中央呈現(xiàn)紅色的注視點 1 5 0 m s 接著在中心注視點周圍四角呈 現(xiàn)四個圓環(huán)作為占位符 然后呈現(xiàn)變化前的圖片p 1 即四個圓環(huán)中各有一個隨 機的常見幾何圖形 呈現(xiàn)1 1 7 6 m s 然后在一個2 5 0 m s 的空白掩蔽刺激之后呈現(xiàn) 變化后的圖片p 2 p l 和p 2 有可能完全相同 也有可能改變了其中一個圖形 要求被試按左右方向鍵 判斷前后兩幅圖片是否發(fā)生了變化 并馬上給予被試 正確或者錯誤的反饋 練習實驗的單次流程如圖2 4 浙江大學碩士學位論文實驗研究 圖2 4 實驗二的單次實驗流程 整個實驗過程中 要求被試始終盯住中央注視點 并強調不要采取任何策 略 如只盯著前兩個看或者只盯著上面兩個看 由于實驗的任務比較簡單 所以本實驗的練習效應比較顯著 被試經(jīng)過不 同程度的練習都能達到較短的反應時和較高的正確率 因此為了平衡被試之間 的個體差異以及避免練習效應影響 在練習實驗中采用了t a y l o r 和c r e e l m a n 的 動態(tài)閾限控制技術 即根據(jù)被試的反應正確率自動調整變化前刺激圖片p 1 的呈 現(xiàn)時間 以3 個試驗為一組 每當被試正確率達到6 7 即將p l 的呈現(xiàn)時間減 少1 1 7 6 m s 直到被試在p 1 僅呈現(xiàn)較短時間 一般是5 0 m s 左右 正確率仍能 達到6 7 以上 才結束練習 開始正式實驗 正式實驗的實驗程序與練習實驗基本相同 但是有2 個主要區(qū)別 1 不再給予被試判斷的反饋 2 p 1 的呈現(xiàn)時間固定為1 1 7 6 m s 正式實驗一共2 4 0 次 按照變化檢測的范式要求 其中有1 2 0 次實驗是前 后沒有發(fā)生變化的 另外1 2 0 次是前后發(fā)生了變化 這其中按照兩個自變量的 水平平均地分派 即在左上 左下 右上 右下四個位置各有3 0 次變化的實驗 1 9 浙 大學頂上學位論文 實驗研究 全都2 4 0 次實驗隨機排列 由同一名被試完成 中間插八休息一次 2 2 3實驗結果與分析 實驗的結果如目2 5 1 上部f 部 圖2 5 實驗 的結果 左 9 1 矗刪 分別統(tǒng)計四個位置的反應正確率 左上的正確率為o6 6 1 左下為o8 3 2 右上為o6 4 7 右下為07 9 6 對這兩個變量做被試內方差分析 發(fā)現(xiàn)上下視野的區(qū)分的主效應顯著 f 5 16 p o5 即左右視野的正確率授有顯著差異 左右視野與上 下祝野交互作用不顯著 f o2 2 p o0 5 這個實驗結果是符合實驗的假設的 即當加工任務的對象不是文字信息的 時候 腹側通路的優(yōu)勢就不再存在了 實驗一中出現(xiàn)的上部視野優(yōu)勢也就不再 出現(xiàn) 根據(jù)實驗假設 此時可能會出現(xiàn)土下視野成績沒有差異或者下部視野優(yōu) 勢的情況 在本實驗的結果中出現(xiàn)了下部視野優(yōu)勢 這與之前論述的很多認知 實驗中的下視野優(yōu)勢的趨勢是一致的 聯(lián)系實驗一 我們認為不妨對上下視野優(yōu)勢的出現(xiàn)做這樣的推論 腹側通 2 0 9 8 7 6 i 3 0 o 0 0 0 o n 浙江大學碩士學位論文 實驗研究 路和背側通路這兩個不同的視覺通路 可能在加工不同信息的類別上分別有所 側重 腹側通路在加工文字刺激信息的時候具有認知優(yōu)勢 而背側通路在加工 非文字信息的時候具有認知優(yōu)勢 因此在加工文字信息的實驗一中 與腹側通 路關系緊密的上部視野的反應正確率較高 出現(xiàn)上視野單側優(yōu)勢 而在加工非 文字信息的實驗二中 與背側通路關系緊密的下部視野的反應正確率較高 出 現(xiàn)了下部視野優(yōu)勢 這樣的推論對于前文所述的眾多