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人类低级视区对连续刺激的加工方式

王国清  
【摘要】:关于低级视觉区如何加工连续输入的视觉刺激,现在有两种对立的观点。传统的模型中,人们认为连续输入的视觉信息以逐个画面逐个画面加工(frame-to-frame)的方式在视觉低级区被处理。这意味着在低级视觉区只是信息的一个加工场所,信息在很短的时间(几毫秒)之内被加工,然后传到高级视觉区。刺激在低级视觉区不会留下任何信息痕迹。这种观点从有心理学以来一直持续到现在。然而最近一项动物研究挑战了传统的模型。实验者利用多电极记录技术,记录了猫的视皮层V1皮层上的大约100个神经元,用来分析刺激相关信息的时间进程。然后在100毫秒到700毫秒的间隔时间内,给猫呈现最多三个连续不同的大写英文字母。通过这种记录手段,实验者证明了在猫的初级视觉皮层上存有对刺激属性的分布式瞬时记忆,进而认为在猫的初级视觉皮层对于连续输入的视觉刺激的加工中利用了连续刺激的时间信息。这说明在猫的初级视觉皮层对于连续刺激并不是以传统观点中所假设的逐个画面逐个画面的方式被加工。计算机模拟类似于神经元的少量的连接回路以及对相关简单(线性)回路的加工单元的理论分析,也已经表明有着信息痕迹的回路有着强大的计算能力,因为他们能整合不同时间的刺激的信息。然而关于人类的低级视觉区是如何加工连续刺激的,直到今天我们尚不清楚。 另外的一个问题是关于感觉记忆方面的。感觉记忆自在斯伯林证明以后,关于其生理基础并没有实验证明。如果我们能在低级视觉区上有“信息痕迹(information trace)"的证据,我们可以通过获得的数据来推断视觉保留或者印象存储的内在机制。这个问题对于我们对大脑加工方式的理解非常重要,因为在低级视觉区的信息痕迹的证据的缺乏已经严重的限制了对低级视觉皮层加工方式的推测。 我们通过确认视觉加工中是否有信息痕迹存在来实现上面的两个目标。我们连续呈现了相同的或者不同的刺激来考察前面的刺激是否被后面呈现的刺激产生影响。如果产生影响,将对信息痕迹的存在提供很强的证据。如果没有产生影响,则是对连续刺激的逐个画面逐个画面加工提供支持证据。 实验一首先用fMRI找出了一种只能仅仅激活低级视觉皮层的刺激,然后用两个相同连续刺激的ERP的波形差异来探测信息痕迹的存在。我们的结果证明了刺激在低级视觉区会保留刺激的信息痕迹约700-800毫秒之间。换句话说,低级视觉区对连续输入的刺激的加工中在计算着刺激之间的间隔时间。实验二中,我们用相同的范式证明了低级视觉区对连续输入的刺激的加工中同时在计算着刺激之间的空间位置差异和物理属性的差异。我们的结果显示了低级视觉区是以一种非常复杂的加工方式来对连续输入的刺激进行加工,对传统的假设连续刺激以逐个画面的的方式被分析的模型提出了挑战。 在我们的实验中,我们证明了低级视觉区保留了刺激的信息痕迹约700毫秒到800毫秒。这与感觉记忆的保留时间相当接近。鉴于印象记忆的随着时间的下降趋势与在本实验中相似,以及印象记忆对于掩蔽的敏感性,我们可以推测他们属于一种相关的机制。


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