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动态距离知觉中的多感觉整合

周佩灵  
【摘要】:距离知觉(distance perception),是指观察者使用各种线索对于环境中的目标物距离进行估计,是观察者对于自己和目标物,或者两个物体之间的距离的知觉。而动态距离知觉,就是当观察者对从空间的一点运动到另一点时所经过的距离的知觉。它是个体完成一系列动作的关键,是人和动物生存的前提。研究表明,个体主要利用视觉信息和身体感觉信息进行动态距离知觉判断。视觉信息由光学流信息和静态视觉信息组成,而身体感觉信息则分为本体感觉、前庭感觉和肌肉线索。研究表明,在动态距离知觉中,被试往往使用光学流信息和身体感觉信息作为主要的距离估计线索。 动态距离知觉一般采用线索提取范式或线索冲突范式,结合盲走任务进行研究。盲走任务是指当给被试呈现目标距离后,要求被试蒙上眼睛,闭眼走到刚才目标物的位置,以复制目标距离。所谓的线索提取范式是通过控制被试的线索信息获得,从而排除其他线索信息的利用,以此来研究动态距离知觉。通常的做法是,增加或减少某一距离知觉线索,并将其与基线比较,从而达到比较该线索对于距离知觉作用的目的。而线索冲突范式则是指,当可以使用两种或多种感觉通道对同一知觉对象进行知觉时,通过操纵其中某一感觉通道的线索,使它们之间存在冲突,从而找出个体对视觉信息和身体感觉信息的各自利用权重。以往的研究大多采用线索提取范式和线索冲突范式中的一种,在自然场景中讨论动态距离知觉中视觉线索和身体感觉线索的利用权重。然而,由于方法和条件的限制,对于两种线索的利用权重尚无令人信服的研究。以往的研究表明,知觉中的多感觉整合方式符合贝叶斯统计原则。贝叶斯统计原则的基本思想是最大或然性估计原则,即观察者要对物体达到最佳的估计,就要采用最稳定,即变化最小的线索进行估计。为了系统的探讨动态距离知觉中视觉线索和身体感觉线索的结合方式,本研究分别采用线索提取范式和线索冲突范式,系统地探讨大脑对动态距离中视觉信息和身体感觉信息的整合策略,并进一步讨论线索可靠性对于线索利用权重的影响。 实验一使用线索提取范式,初步探讨视觉线索和身体感觉线索的结合方式,探索两种线索的结合是否符合贝叶斯统计原则。实验首先让被试观察目标物5秒钟之后,分别在盲走、只呈现光学流和睁眼走的条件下复制距离。结果表明,无论是身体感觉线索和视觉线索,都可以提供准确的距离估计,且身体感觉线索的准确性高于视觉线索。当两种线索结合呈现时,被试的距离估计最为准确。实验一的结果表明,在动态距离知觉中,视觉信息和身体感觉信息的结合方式符合贝叶斯统计原则。实验二、三则采用线索冲突范式,试图计算出视觉线索和身体感觉线索在动态距离知觉估计中各自所占的利用权重。实验二、三中使用的主要操纵手段是调节视觉流增益(optic flow)的值。所谓的视觉流增益,就是指就是视觉信息与身体感觉信息的比值。具体操作就是,在虚拟现实技术的帮助下,调节给被试呈现的视觉信息的参数,使被试在行走时,其所看到的距离移动与其真正身体行走的距离存在冲突。实验二中,先给被试呈现目标物5秒,随后让被试旋转180°,复制刚才所观察的目标物的距离。在复制的过程中,给被试同时呈现视觉信息和身体感觉信息,但视觉信息和身体感觉信息并不匹配,即视觉流增益不为1。在实验二中,给被试呈现的视觉流增益值分别为0.75,1和1.33,每种视觉流增益条件均占33%,且所有的条件均随机呈现。结果发现,被试对于视觉线索的利用权重为12%,而身体感觉线索的利用权重为88%,即在动态距离知觉中,被试对于身体感觉线索的利用权重高于视觉线索。而实验三则改变了实验二的视觉流增益条件的比重,使0.75和1.33的视觉流增益条件分别只占总视觉刺激的8%。结果发现,被试在实验三中对于视觉信息的利用权重为26%。实验二、三的结果表明,被试对于视觉信息的整合策略是时时更新的,且更偏重于使用更可靠的线索进行动态距离估计。这两个实验的结果符合“卡尔曼过滤器”的假设,即观察者更倾向于使用可靠的线索进行知觉。 三个实验结果表明:1视觉信息和身体感觉信息都能提供较准确的动态距离知觉估计线索:2当视觉信息和身体感觉信息结合呈现时,被试的动态距离知觉判断最为准确和稳定;3在动态距离知觉中,被试对于身体感觉信息的利用权重高于视觉信息的利用权重;4感觉信息呈现的稳定性和一致性会影响大脑对于该线索的利用权重。


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