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大脑分布式加工

(2007-05-19 17:58:49)
标签:

脑科学

分类: 王帅的读书笔记本
 

前言

   半视野速示测验中左右视野差异的解释有两种模式:“直达模式”(direct access model)和“胼胝体传递模式”(callosal relay model)。“直达模式”假设,每一脑半球加工直接投射给它的视觉刺激,与其自身对刺激的加工能力无关;“胼胝体传递模式”则强调,在视觉刺激信号投射至非优势半球时有必要将其经胼胝体传递至优势半球进行加工。区别哪种模式在一项任务中起主要作用的方法之一是检查被试对呈现在左右视野的刺激进行加工的左右手反应速度。由于左右视野与两脑半球间为交叉投射关系左右脑半球交叉支配两手的随意运动,因此,根据“直达模式”应预测左视野——左手比左视野——右手反应更快;右视野——右手比右视野——左手反应更快;而根据“胼胝体传递模式”则应预测是负责刺激优势加工脑半球的对侧手反应更快,而与刺激所呈现的视野无关。

    但以上判断成立还需一个前提,就是刺激与反应加工必定由同一个脑半球负责。已有研究显示,两项无关但同时进行的任务需要由同一个脑半球加工比分别由两个脑半球加工有更明显的干涉现象,这可能是因为任何一个脑半球的资源都是有限的,同时进行多项任务加工会导致负荷“过载”(overload)。还有研究表明,完成单一任务时如果将不同成分在大脑两半球间进行分布式加工似乎更为有效。研究还提示,增加任务的反应要求会引起反应策略与执行加工难度的提高,此时将刺激与反应加工在两半球间进行分布式处理能够提高大脑的工作效率。近期研究提供的一系列证据表明,那些计算复杂的任务加工在“苛刻注意条件”下启用两半球分布式加工能充分调动两半球潜在资源来提高加工效益。张武田等也发现,两半球加工的增益只出现在较难的汉字音、义加工水平,而不在较简单的字形加工水平。考虑到已有研究对知觉变量的改变并没有实质影响视觉的信息输入,而仅使其更易存储,本研究试图通过增加刺激呈现的偏心视角以提高刺激的知觉辨认难度和注意加工要求,这种“偏心视角效应”得到了一些研究的验证。本实验选择汉字大写数字奇—偶概念同/异判断这一有明显右视野(左半球)优势效应的任务加工,通过改变比较刺激呈现的偏心视角,同时控制反应用手,以考察刺激知觉难度的改变对大脑两半球分布式加工的影响。预计比较刺激在较大偏心视角条件下可能更有利于分布式加工的出现。但根据“直达模式”预测,较小偏心视角呈现条件下,可能出现刺激呈现视野同侧用手反应更快,较大偏心视角呈现时出现刺激呈现视野对侧用手反应更快;而根据“胼胝体传递模式”则预测,较小偏心视角呈现条件下可能会出现刺激加工优势视野的同侧用手反应更快,较大偏心视角呈现时出现优势视野的对侧用手反应更快。

  实验过程

    被试为120名大学生,男女各60名,年龄为20~22岁,经利手十项标准检查均为右利手,且视力正常。他们被随机分为6组,6组被试分别对应3.5°-左手,5°-左手,5°-右手,6.5°-左手,6.5°-右手。

材料为8个汉字大写数字(从贰到玖),笔划数6~9。壹和捌作为标准刺激在中间视野呈现,同时有一比较刺激在左视野或右视野呈现。根据数字奇—偶概念的同/异,6组刺激对为同判断,其余6组为异判断。每一被试共进行2×12组刺激对的测试。

刺激呈现以及反应时和错误率百分数的记录由Intel—865计算机控制。测试时要求被试将下额置于屏幕前的观测架上,两眼距屏幕35cm。每次测试时由被试用拇指按压启动计算机在屏幕中心呈现一“+”字,被试两眼需注意凝视出现的“+”字。一秒后,“+”字消失,同时在中间视野和左视野或中间视野和右视野出现一对汉字数字刺激。被试须根据字对的奇—偶概念同异,尽可能快地用左或右手的中指按压“同”键,或食指按压“异”键。数字对的呈现顺序是随机的,比较刺激是半随机的,同/异判断结果按ABBA和BAAB的方式排序。数字对的呈现时间为50ms。

结果

    对数据进行3×2×2(偏心视角×反应用手×呈现视野)的多因素方差(ANOVAs)分析,偏心视角和反应用手为组间变量,呈现视野为组内变量。结果表明,偏心视角主效应显著,偏心视角×呈现视野也有明显的偏心视角主效应,这些结果提示,随着比较刺激偏心视角的增加,知觉加工难度有明显提高。呈现视野主效应显著,这一效应在偏心视角×呈现视野和反应用手×呈现视野均差异显著,提示有与偏心视角和反应用手无关的右视野加工优势。另外,在偏心视角和反应用手之间出现了有意义的交互作用。平均错误百分数分析结果也于次类似。

讨论

    本研究通过改变汉字大写数字比较刺激呈现的偏心视角来增加其知觉加工难度,假定在较大视角条件下加工难度会明显提高,从而有利于出现刺激与反应加工在大脑两半球间的分布式效应。实验结果基本支持这一假设。正确反应时与错误反应百分数均有显著的偏心视角主效应。比较刺激在6.5°视角呈现的正确反应时均明显长于3.5°和5°视角,5°视角呈现也显著长于3.5°视角;错误反应百分数在6.5°视角明显高于3.5°视角。这表明随着比较刺激偏心视角的增大,出现了明显的“偏心视角主效应”,即被试对呈现在距离中心注视点较近处的靶刺激比远离的能更快更正确地定位和观测。Crrasco等的实验提示,这可能与皮层的放大效应、空间分辨率和一侧化相互作用等视觉因素的影响有关。但Wolf,O’Neill和Bennett的研究证据表明,主要是因为被试对中心注视点处刺激的注意分配偏好所致。据此,本研究者推测,由于本研究采取了标准刺激和比较刺激分别在中心视野和右或左视野同时呈现的范式,被试只有在正确辨认中心注视点处标准刺激的同时,将注意分配在周边视野以辨认比较刺激。比较刺激呈现的偏心视角越大,辨认加工难度和注意分配要求也就越高。

    本研究结果出现了差异显著的视野主效应,即在三中偏心视角条件下用左或右手反应均为右视野更快,表明大脑左半球在汉字大写数字的奇—偶概念异/同判断加工中有明显的优势,重要的是本研究中正确反应时的左半球优势不受偏心视角增加与反应用手改变的影响。6.5°视角左右视野呈现时,出现了左手反应明显快于右手,提示刺激与反应加工在左右脑半球存在分布优势效应。比较刺激的偏心视角从3.5°和5°增至6.5°,刺激与反应加工从由左半球单独完成,转变为在左右半球间分布加工,这明显由于比较刺激加工难度的提高所致。Green曾发现,增加反应加工难度引起了两半球分布式加工效应的出现。本实验增加了比较刺激的辨认难度和注意要求,也出现了类似结果。这些证据都提示,刺激或反应任务加工难度的提高都可能导致大脑两半球分布式加工优势效应的出现。这一解释得到了近期(本文献与2003年3月收稿)研究提出的相关理论假设的支持,即加工任务难度的提高会增加任务计算的复杂性,加工所需的注意资源也会随之增多,此时启用两半球间的分布加工和相互作用的优势才会表现出来。

    由于本实验结果出现了与偏心视角和反应用手无关的右视野(左半球)优势,并未出现“直达模式”预计的反应用手与刺激呈现视野间典型的交互作用。但,以往支持“直达模式”的证据一般来自所采用的任务加工可以由任何一个脑半球来完成的研究资料,如真/非词判别或阅读任务。如果采用有明显大脑功能一侧化的任务,则会倾向于出现与“胼胝体传递模式”一致的结果。本实验采用了具有较强右视野(左半脑)优势的加工任务,左视野(右半脑)对刺激的加工能力明显处于劣势,无论用左手还是右手反应均出现了明显的左半球优势,这似乎支持“胼胝体传递模式”。不过,这一模式也仅与刺激加工难度相对较易的3.5°和5°视角条件相符,而在相对较难的6.5°视角则必须考虑由于知觉任务难度增加所引起的刺激与反应在大脑两半球间可能出现的分布式加工。

    我的想法:通过本文,我了解到,大脑半球对某一任务加工能力的有限和大脑分布式加工进化上优越性。然而,我认为,文献中的研究范式是改变比较刺激的偏心视角来视觉的加工机制和大脑分布式加工的原理,这只能从一个方面解释了视觉加工机制和大脑分布式加工的原理,还不能接触到本质。现实生活中,视觉是我们的重要信息来源,我们不仅能从刺激的偏心视角获取信息,还能从刺激的明暗、背景与前景关系、运动情况、色彩以及观察者是否已接触过刺激等许多因素获取信息,这些都会得到大脑的加工,是否这些因素也存在类似的实验结果呢?文中指出了任务加工难度的增加有可能导致大脑分布式加工优势的出现,那我们的大脑是对难度进行的呢?标准又是甚麽?另外,这个结论是否可以扩展到其他认知加工活动中呢?这些都是我感到疑惑的地方,也是我感决是揭示大脑分布式加工机制需要解决的问题。

   参考文献:蔡厚德.刺激的知觉辨认难度与大脑两半球间的分布式加工.心理学报,2005,37(1):14~18

                                                                ——天狼

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