大多數(shù)視覺相關(guān)的心理學(xué)實(shí)驗(yàn)會(huì)要求受試者靜坐在顯示器前，保持頭部固定，看著屏幕上的視覺刺激完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)。然而在實(shí)際生活中，人們觀察這個(gè)世界時(shí)，自身卻常常處于運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。因此，傳統(tǒng)的心理物理方法對(duì)于研究自身運(yùn)動(dòng)（例如頭動(dòng)）下的視覺加工存在著局限。為了研究自身運(yùn)動(dòng)對(duì)視覺加工的影響，以往的研究者們常使用機(jī)械裝置，例如讓受試者坐在機(jī)械平臺(tái)上，在平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)或平動(dòng)時(shí)完成視覺任務(wù)。但是機(jī)械裝置一般造價(jià)昂貴，體積較大，也較為沉重，缺乏便攜性，不易用來研究觀察者主動(dòng)運(yùn)動(dòng)(locomotion)時(shí)的視覺加工，而且機(jī)械裝置使用時(shí)往往需要精密的矯正，這些都給研究帶來一些不便和限制。
中國(guó)科學(xué)院心理研究所行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)了一種輕便的虛擬現(xiàn)實(shí)方法，通過固定在虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔上的三維傳感器實(shí)時(shí)讀取觀察者頭部的三維空間朝向信息，并結(jié)合這些信息呈現(xiàn)實(shí)驗(yàn)指定的視覺運(yùn)動(dòng)刺激。這樣可以便捷、系統(tǒng)和定量地研究頭動(dòng)情況下的視覺加工。該研究工作由行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的鮑敏、張弢、蔣毅研究組合作完成，第一作者白建迎曾在這三個(gè)研究組擔(dān)任聯(lián)合研究助理。
作為檢驗(yàn)和使用該方法的首個(gè)研究，實(shí)驗(yàn)主要關(guān)注水平方向的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)如何影響視覺運(yùn)動(dòng)后效。視覺運(yùn)動(dòng)后效是一種常見的視錯(cuò)覺。當(dāng)觀察者盯著朝著固定方向運(yùn)動(dòng)的光柵一段時(shí)間后，立即觀看一個(gè)物理上靜止的光柵，觀察者會(huì)錯(cuò)誤地知覺到光柵在朝著之前運(yùn)動(dòng)光柵相反的方向運(yùn)動(dòng)。隨著時(shí)間的推移，這種錯(cuò)覺會(huì)慢慢地消失，錯(cuò)覺持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短反映了運(yùn)動(dòng)適應(yīng)效應(yīng)的強(qiáng)弱。
實(shí)驗(yàn)一包括頭動(dòng)和頭靜止兩個(gè)條件。如圖1b所示，在頭動(dòng)條件下，每當(dāng)觀察者頭朝右轉(zhuǎn)動(dòng)，屏幕的上視野會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)往左運(yùn)動(dòng)的光柵，其運(yùn)動(dòng)速度和三維傳感器測(cè)得的頭動(dòng)速度一致。而當(dāng)觀察者頭朝左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，屏幕的下視野會(huì)呈現(xiàn)一個(gè)往右運(yùn)動(dòng)的光柵。這樣，觀察者左右來回轉(zhuǎn)頭，便一直接受到與頭動(dòng)方向相反的視覺運(yùn)動(dòng)的刺激輸入。這種視網(wǎng)膜運(yùn)動(dòng)信號(hào)在速度和方向上類似于日常生活中人們作水平方向頭部轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，周圍的世界在視網(wǎng)膜上留下的光流。待適應(yīng)結(jié)束時(shí)，立即給觀察者呈現(xiàn)一個(gè)覆蓋上下視野適應(yīng)位置的靜止光柵，觀察者會(huì)錯(cuò)覺到光柵的上半部分往右漂動(dòng)，下半部分往左漂動(dòng)，適應(yīng)后效的時(shí)長(zhǎng)通過按鍵反應(yīng)記錄。在頭靜止條件下，觀察者保持頭部靜止，觀看頭動(dòng)條件時(shí)的視覺運(yùn)動(dòng)刺激的回放，同樣在適應(yīng)結(jié)束后記錄適應(yīng)后效的時(shí)長(zhǎng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，頭動(dòng)條件相比于頭靜止條件，視覺運(yùn)動(dòng)適應(yīng)后效顯著地縮短了。
有意思的是，在實(shí)驗(yàn)二和實(shí)驗(yàn)三中，研究者將頭動(dòng)引起的視覺光柵的運(yùn)動(dòng)方向變?yōu)樨Q直方向（圖1b）或者與頭動(dòng)方向相同（圖1c，即與日常生活的情形相反），結(jié)果仍然發(fā)現(xiàn)頭動(dòng)縮短了視覺運(yùn)動(dòng)適應(yīng)后效。所以，頭動(dòng)對(duì)運(yùn)動(dòng)適應(yīng)后效的抑制并不局限于人們?nèi)粘Ｉ钪蓄^動(dòng)方向與視網(wǎng)膜運(yùn)動(dòng)信號(hào)方向的自然匹配關(guān)系，而是具有相當(dāng)?shù)撵`活性。進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)四發(fā)現(xiàn)，這種頭動(dòng)導(dǎo)致的適應(yīng)后效的抑制取決于頭動(dòng)信號(hào)與視覺運(yùn)動(dòng)信號(hào)的因果關(guān)系，一旦視網(wǎng)膜運(yùn)動(dòng)信號(hào)的速度和方向被隨機(jī)化，使得視覺運(yùn)動(dòng)刺激看起來并不是由頭動(dòng)引起的，該抑制效應(yīng)就消失了。
這種抑制現(xiàn)象的一個(gè)可能的解釋是突觸可塑性的赫布理論(Hebb， 1949)。以實(shí)驗(yàn)二為例，由于往下運(yùn)動(dòng)的視網(wǎng)膜信號(hào)總是與觀察者朝左轉(zhuǎn)頭相關(guān)聯(lián)，編碼向下運(yùn)動(dòng)的視覺神經(jīng)元的活動(dòng)模式便與編碼向左轉(zhuǎn)頭的前庭覺神經(jīng)元和本體覺神經(jīng)元的活動(dòng)模式在時(shí)間上表現(xiàn)為一致重疊。赫布學(xué)習(xí)理論預(yù)測(cè)連接這兩群神經(jīng)元的突觸會(huì)得以增強(qiáng)。以至于神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)把向下運(yùn)動(dòng)的視覺運(yùn)動(dòng)信號(hào)解釋為由向左轉(zhuǎn)頭導(dǎo)致的。因?yàn)檫@種視覺運(yùn)動(dòng)信號(hào)是可以由自身運(yùn)動(dòng)信號(hào)預(yù)測(cè)的，神經(jīng)系統(tǒng)便會(huì)抑制該視覺運(yùn)動(dòng)信號(hào)，以便更有效地加工環(huán)境中真正運(yùn)動(dòng)的物體的視覺信號(hào)，而不是去過多地加工這種由自身運(yùn)動(dòng)引發(fā)的不太有意義的視覺運(yùn)動(dòng)信號(hào)(Mial & Wolpert， 1996)。
該研究受國(guó)家自然科學(xué)基金（31571112， 31371030， 31271175和31525011）、中科院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項(xiàng)目（QYZDB-SSW-SMC030）和中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（XDB02010003）資助。研究結(jié)果在線發(fā)表于Behavior Research Methods。
合作咨詢
肖女士
021-33392297
Kelly.Xiao@imsinoexpo.com
2006-2024 上海博華國(guó)際展覽有限公司版權(quán)所有（保留一切權(quán)利）
滬ICP備05034851號(hào)-57
