李寶林 陳有國 袁祥勇 Todd Jackson 黃希庭

(認(rèn)知與人格教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(西南大學(xué));西南大學(xué)心理學(xué)部,重慶 400715)

1 引言

時(shí)距知覺與我們的生活息息相關(guān),從聽覺信息的理解到運(yùn)動(dòng)技能的控制都離不開對(duì)時(shí)距信息的加工。盡管準(zhǔn)確地知覺時(shí)距對(duì)個(gè)體的生存具有重要意義,然而大量研究表明個(gè)體知覺到的時(shí)距不僅取決于事物客觀的時(shí)距信息,而且還會(huì)受到刺激的量值(Xuan,Zhang,He,&Chen,2007)、運(yùn)動(dòng)信息(Brown,1995;Wang &Jiang,2012)、空間頻率(Aaen-Stockdale,Hotchkiss,Heron,&Whitaker,2011)等因素的影響。這表明大腦對(duì)事物某些非時(shí)間信息的加工會(huì)影響時(shí)距信息的加工。

時(shí)距知覺扭曲現(xiàn)象反映了人們的時(shí)距知覺具有相當(dāng)強(qiáng)的可塑性。當(dāng)不被預(yù)期的新異刺激出現(xiàn)在重復(fù)的標(biāo)準(zhǔn)刺激序列中時(shí),相比標(biāo)準(zhǔn)刺激它的呈現(xiàn)時(shí)間往往會(huì)被高估,比如在重復(fù)出現(xiàn)的紅色圓盤中突然插入一個(gè)同樣大小的黑色圓盤,要求被試比較它們呈現(xiàn)時(shí)間的長短,在等時(shí)距呈現(xiàn)的條件下被試會(huì)傾向于判斷黑色圓盤的呈現(xiàn)時(shí)間更長(Tse,Intriligator,Rivest,&Cavanagh,2004)。這種現(xiàn)象被稱為時(shí)距知覺中的新異刺激效應(yīng)(oddball effect)(Schindel,Rowlands,&Arnold,2011)。近年來這種現(xiàn)象得到了廣泛的關(guān)注。Tse等人(2004)發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異為顏色、形狀、大小和動(dòng)態(tài)性等特征時(shí),被試均會(huì)傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。后續(xù)的研究也發(fā)現(xiàn)通過改變標(biāo)準(zhǔn)刺激的朝向、明度和運(yùn)動(dòng)方向等特征來定義新異刺激也會(huì)引起被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估(Sadeghi,Pariyadath,Apte,Eagleman,&Cook,2011;Schindel et al.,2011)。然而,通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異不同,被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量也不相同,如已有研究發(fā)現(xiàn)隨著標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間朝向差異的增大,被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量也隨之增加(Pariyadath &Eagleman,2012;Schindel et al.,2011)。此外,Aaen-Stockdale等人(2011)也發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間僅存在空間頻率的差異時(shí),沒有出現(xiàn)新異刺激效應(yīng)。這些都說明新異刺激的新異程度是影響新異刺激效應(yīng)大小的重要因素。

拓?fù)湫再|(zhì)是指在拓?fù)渥儞Q(如拉伸、扭曲、擠壓等)下圖形保持不變的性質(zhì)和關(guān)系,如連通性、內(nèi)外關(guān)系、洞的個(gè)數(shù)等。例如,當(dāng)一個(gè)正方形變成圓形時(shí),其連通性等拓?fù)湫再|(zhì)保持不變,因此正方形和圓形是拓?fù)涞葍r(jià)圖形;然而當(dāng)正方形變成圓環(huán)時(shí),一個(gè)有洞一個(gè)沒洞,洞的個(gè)數(shù)是一種典型的拓?fù)湫再|(zhì),因此正方形和圓環(huán)存在拓?fù)湫再|(zhì)的差異。研究發(fā)現(xiàn)個(gè)體的視知覺對(duì)拓?fù)湫再|(zhì)的差異更為敏感(Chen,1982)。對(duì)似動(dòng)現(xiàn)象(Chen,1985)、錯(cuò)覺關(guān)聯(lián)效應(yīng)(Chen &Zhou,1997)、構(gòu)形優(yōu)勢(shì)效應(yīng)(Todd,Chen,&Norman,1998)和掩蔽啟動(dòng)現(xiàn)象(Huang,Zhou,&Chen,2011)等的研究也都表明對(duì)拓?fù)湫再|(zhì)的檢測(cè)在視知覺過程中有著重要意義。這一觀點(diǎn)也得到了種系發(fā)生學(xué)(Chen,Zhang,&Srinivasan,2003;朱靜,郭興焱,馬園,任菲,2010)、發(fā)展心理學(xué)(Chien et al.,2012)和認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)(Zhuo et al.,2003)研究的支持。此外,安蓉、陰國恩和鄭金香(2004)發(fā)現(xiàn)在限時(shí)呈現(xiàn)條件下被試傾向于按拓?fù)涮卣鲗?duì)圖形進(jìn)行分類,這說明拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)其他心理加工過程也有著重要的影響。時(shí)距知覺是個(gè)體具有的一種基本能力,易受到各種因素的影響而發(fā)生扭曲(黃希庭,李伯約,張志杰,2003)。雖然拓?fù)湫再|(zhì)是事物所具有的一種重要性質(zhì),對(duì)視知覺過程有著重要作用,但是卻鮮有人關(guān)注其對(duì)視時(shí)距知覺的影響。目前有研究通過對(duì)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)視盲(motioninduced blindness,MIB)現(xiàn)象的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)兩個(gè)圖形是連通的,或位于同一洞中,或具有相同的洞的個(gè)數(shù)時(shí),它們更傾向于整體共同消失或重現(xiàn),且共同消失的時(shí)間更長(左真濤,羅歡,周可,2013)。這一現(xiàn)象暗示拓?fù)湫再|(zhì)可能的確能夠影響個(gè)體對(duì)刺激時(shí)距信息的加工,但是其仍尚未明確揭示拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)視時(shí)距知覺的影響。

拓?fù)湫再|(zhì)知覺理論認(rèn)為,知覺物體的核心內(nèi)涵(即在形狀變換中保持不變的整體不變性質(zhì))可以定義為大范圍拓?fù)洳蛔冃再|(zhì),因此圖形拓?fù)湫再|(zhì)的改變(如一個(gè)實(shí)心的圓盤變成空心的圓環(huán))將被視覺系統(tǒng)知覺為新的知覺物體的產(chǎn)生(Chen,2005;Zhou,Luo,Zhou,Zhuo,&Chen,2010)。據(jù)此,可以推測(cè)當(dāng)一個(gè)圖形突然發(fā)生了拓?fù)湫再|(zhì)的變化,將在更大程度上破壞原有圖形的一致性,從而使新圖形具有更大程度的新異性。因此,結(jié)合時(shí)距知覺中的新異刺激效應(yīng),可以預(yù)測(cè)相比拓?fù)涞葍r(jià)條件,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間存在拓?fù)湫再|(zhì)差異時(shí),被試會(huì)更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。

本研究結(jié)合一種時(shí)距扭曲現(xiàn)象——時(shí)距知覺中的新異刺激效應(yīng)——來探討拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)視覺新異刺激時(shí)距知覺的影響。實(shí)驗(yàn)采用新異刺激范式,要求被試比較新異刺激與標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)時(shí)間的長短。實(shí)驗(yàn)1考察了當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間存在拓?fù)湫再|(zhì)差異和非拓?fù)湫再|(zhì)差異時(shí),被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估情況。另外,根據(jù)物體形狀在不同變換中保持的不變特征,德國數(shù)學(xué)家克萊因于1872年提出了愛爾浪根綱領(lǐng)(Erlanger Program)。根據(jù)這一綱領(lǐng),各種形狀性質(zhì)可以由不同層次的幾何學(xué),即歐幾里得幾何學(xué)、仿射幾何學(xué)、射影幾何學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)來加以描述,幾何學(xué)性質(zhì)中最為穩(wěn)定的是拓?fù)湫再|(zhì)(如洞的個(gè)數(shù)),接著依次是射影性質(zhì)(如共線性)、仿射性質(zhì)(如平行性)和歐氏性質(zhì)(如方向性 )(Chen,2005;朱瀅,2005)。拓?fù)湫再|(zhì)知覺理論認(rèn)為視覺系統(tǒng)的形狀知覺存在一個(gè)功能層次,其類似于克萊因的愛爾浪根綱領(lǐng)按不變性對(duì)幾何學(xué)的分類,即各個(gè)層次的幾何不變性質(zhì)是形狀知覺的主要元素。因此,實(shí)驗(yàn)2系統(tǒng)考察并比較了不同層次的幾何不變性質(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響。

2 實(shí)驗(yàn)1 洞的個(gè)數(shù)對(duì)視覺新異刺激時(shí)距知覺的影響

洞的個(gè)數(shù)是一種典型的拓?fù)湫再|(zhì)。實(shí)驗(yàn)1通過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)考察了當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激和新異刺激間存在洞的個(gè)數(shù)這種拓?fù)湫再|(zhì)差異和輪廓形狀這種非拓?fù)湫再|(zhì)差異時(shí),被試對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的差異。

2.1 實(shí)驗(yàn)1a

2.1.1 方法

2.1.1.2 被試

18名非心理學(xué)專業(yè)在校本科生和研究生自愿參加并順利完成實(shí)驗(yàn),其中男7名,女11名,年齡18～25歲(平均年齡 21.94±1.55歲)。除一名被試為左利手外,其他均為右利手,視力或矯正視力正常。實(shí)驗(yàn)后給予適當(dāng)報(bào)酬。

2.1.1.2 刺激和儀器

采用CoreDRAW12繪制白色(RGB:255,255,255)單孔正方形(正方形邊長 2.66°,單孔直徑1.5°)、雙孔正方形(正方形邊長 2.66°,每個(gè)內(nèi)孔直徑 1.06°,水平兩孔間距 0.3°)、單孔圓環(huán)(外直徑 3°、內(nèi)直徑 1.5°)和雙孔圓環(huán)(外直徑 3°,每個(gè)內(nèi)孔直徑1.06°,水平兩孔間距0.3°),它們的面積相等;采用E-prime 1.1編制程序;用電腦呈現(xiàn)刺激和記錄反應(yīng),視覺刺激呈現(xiàn)在17英寸CRT彩色顯示器中央,屏幕分辨率為1024×768,背景為灰色(RGB:100,100,100),刷新頻率為 85 Hz;被試距離計(jì)算機(jī)屏幕約57 cm。

2.1.1.3 設(shè)計(jì)

采用2(標(biāo)準(zhǔn)刺激類型：?jiǎn)慰渍叫魏碗p孔正方形) × 2(差異類型：拓?fù)湫再|(zhì)差異和非拓?fù)湫再|(zhì)差異)的被試內(nèi)設(shè)計(jì)。因變量為被試判斷新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間“長”的比率。

標(biāo)準(zhǔn)刺激類型指實(shí)驗(yàn)中重復(fù)出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)刺激的類型;差異類型指標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異類型：當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為單孔正方形,新異刺激為單孔圓環(huán)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間為非拓?fù)湫再|(zhì)差異,而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為單孔正方形,新異刺激為雙孔圓環(huán)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間為拓?fù)湫再|(zhì)差異;同樣當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為雙孔正方形,新異刺激為單孔圓環(huán)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間為拓?fù)湫再|(zhì)差異,而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為雙孔正方形,新異刺激為雙孔圓環(huán)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間為非拓?fù)湫再|(zhì)差異。

2.1.1.4 程序

正式實(shí)驗(yàn)前對(duì)被試進(jìn)行適當(dāng)練習(xí),使其熟悉實(shí)驗(yàn)程序與任務(wù)操作,練習(xí)程序同正式實(shí)驗(yàn)程序。正式實(shí)驗(yàn)的流程如圖1所示,首先向被試呈現(xiàn)一定數(shù)目(3～10個(gè))的標(biāo)準(zhǔn)刺激,每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間為 500 ms (標(biāo)準(zhǔn)時(shí)距),標(biāo)準(zhǔn)刺激間的時(shí)間間隔為300 ms,間隔 300 ms之后隨機(jī)呈現(xiàn)新異刺激之一作為比較刺激,呈現(xiàn)時(shí)間為350、400、450、500、550、600或650 ms (比較時(shí)距)。然后呈現(xiàn)空屏,要求被試比較標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間,并通過按鍵進(jìn)行反應(yīng)。為了平衡被試的按鍵反應(yīng),要求一半被試在認(rèn)為新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間長時(shí)按“F”鍵,反之按“J”鍵;另一半被試的按鍵要求與此相反。最后間隔1000 ms后開始下一個(gè)試次(trial)。實(shí)驗(yàn)在暗室中進(jìn)行。

整個(gè)實(shí)驗(yàn)共分為兩組,每組中只包含一種標(biāo)準(zhǔn)刺激,但包含兩種新異刺激,所以每組中的差異類型都可分為拓?fù)湫再|(zhì)差異和非拓?fù)湫再|(zhì)差異。被試完成兩組的順序是隨機(jī)的。實(shí)驗(yàn)中每種條件的7個(gè)比較時(shí)距都呈現(xiàn) 12次,因此整個(gè)實(shí)驗(yàn)共有 4×7×12(336)個(gè)試次,被試每完成 84個(gè)試次后休息一次,故整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間可以休息3次,除第二次休息時(shí)間由主試規(guī)定外(為了減小前一組實(shí)驗(yàn)對(duì)后一組實(shí)驗(yàn)的可能影響,要求被試最少休息5 min),其他的休息時(shí)間由被試自己控制。整個(gè)正式實(shí)驗(yàn)約45 min。

圖1 實(shí)驗(yàn)1a流程示意圖。首先向被試隨機(jī)呈現(xiàn)3～10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)刺激(標(biāo)準(zhǔn)刺激有兩類：?jiǎn)慰渍叫魏碗p孔正方形),當(dāng)前為單孔正方形;接著呈現(xiàn)一個(gè)新異刺激(新異刺激也有兩類：?jiǎn)慰讏A環(huán)和雙孔圓環(huán)),當(dāng)前為單孔圓環(huán);最后要求被試比較新異刺激和標(biāo)準(zhǔn)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。標(biāo)準(zhǔn)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間為 500 ms,新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間為 7個(gè)比較時(shí)距(350～650 ms)中的任意一個(gè),刺激間間隔300 ms。

2.1.2 結(jié)果與分析

對(duì)所有被試的數(shù)據(jù)使用SigmaPlot 12.0和SPSS 13.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。以比較時(shí)距為橫坐標(biāo),被試判斷新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間長于標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)時(shí)間的比率為縱坐標(biāo),將每名被試在每種條件下的數(shù)據(jù)擬合成一條Sigmoid曲線(f=1/(1+exp (-(x-x0)/b))),求得每名被試在每種條件下的主觀相等點(diǎn)(point of subjective equality,PSE,即被試判斷長的比率為50%的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)距 ),見圖2。同時(shí),為了便于比較,參照以往研究(Tse et al.,2004)將主觀相等點(diǎn)轉(zhuǎn)換成時(shí)間膨脹系數(shù)(temporal expansion factor),計(jì)算公式為：時(shí)間膨脹系數(shù)=標(biāo)準(zhǔn)時(shí)距/PSE,其值大于1表示相比標(biāo)準(zhǔn)刺激被試高估了新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間,小于1則表示相比標(biāo)準(zhǔn)刺激被試低估了新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間,值越大表示被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的估計(jì)越長。

圖2 一名被試(LXF)分別在一種條件的7個(gè)比較時(shí)距上判斷新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間長于標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)時(shí)間的比率及其擬合的 Sigmoid曲線。圖中水平虛線為被試判斷新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間長于標(biāo)準(zhǔn)刺激呈現(xiàn)時(shí)間的比率為 50%,其與Sigmoid曲線的交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)距即為被試的 PSE。

根據(jù)心理測(cè)量函數(shù)求得被試在各種條件下的PSE,進(jìn)而求得所有被試在每種條件下的平均時(shí)間膨脹系數(shù)(如圖3)。

對(duì)時(shí)間膨脹系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。首先,單樣本

t

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),僅當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為雙孔正方形且新異刺激為單孔圓環(huán)時(shí),時(shí)間膨脹系數(shù)顯著大于1,

t

(17)=3.90,

p

=0.001,表明在這種條件下出現(xiàn)了顯著的新異刺激效應(yīng)。其次,2(標(biāo)準(zhǔn)刺激類型：?jiǎn)慰渍叫魏碗p孔正方形) × 2(差異類型：拓?fù)湫再|(zhì)差異和非拓?fù)湫再|(zhì)差異)的重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)刺激類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1,17)=4.90,

p

<0.05;差異類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1,17)=25.52,

p

<0.001;標(biāo)準(zhǔn)刺激類型和差異類型的交互作用不顯著,

F

(1,17)=2.32,

p

>0.05,表明標(biāo)準(zhǔn)刺激類型和標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異類型對(duì)新異刺激時(shí)距知覺都有顯著影響。分別對(duì)兩種標(biāo)準(zhǔn)刺激條件下拓?fù)湫再|(zhì)差異和非拓?fù)湫再|(zhì)差異時(shí)的時(shí)間膨脹系數(shù)進(jìn)行配對(duì)樣本

t

檢驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為單孔正方形時(shí),拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)(1.0179)顯著大于非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)(0.9880),

t

(17)=2.41,

p

<0.05;當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為雙孔正方形時(shí),拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)(1.0768)也顯著大于非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)(1.0139),

t

(17)=3.97,

p

=0.001。這表明無論標(biāo)準(zhǔn)刺激為何種類型,拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)都要顯著大于非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù),即說明在拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下,被試更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。

圖3 實(shí)驗(yàn)1a中不同條件下的平均時(shí)間膨脹系數(shù)(M±SE)

2.2 實(shí)驗(yàn)1b

2.2.1 方法

2.2.1.1 被試

14名非心理學(xué)專業(yè)在校本科生和研究生自愿參加并順利完成實(shí)驗(yàn),其中男 7名,女 7名,年齡20～23歲(平均年齡21.5±1.02歲)。所有被試均為右利手,視力或矯正視力正常。實(shí)驗(yàn)后給予適當(dāng)報(bào)酬。

2.2.1.2 刺激和儀器

采用CoreDRAW12繪制白色(RGB:255,255,255)單孔正方形、雙孔正方形、雙孔圓環(huán)(同實(shí)驗(yàn)1a)和三孔正方形(正方形邊長2.66°,每個(gè)內(nèi)孔直徑為0.87°,三孔圓心間的間距分別為1.24°、1.24°和1.37°),它們面積相等;其他同實(shí)驗(yàn)1a。

2.2.1.3 設(shè)計(jì)

采用單因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)。自變量為新異刺激的類型,有三個(gè)水平,即單孔正方形、三孔正方形和雙孔圓環(huán)。因變量同實(shí)驗(yàn)1a。

由于標(biāo)準(zhǔn)刺激為雙孔正方形,因此當(dāng)新異刺激為單孔正方形和三孔正方形時(shí),標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間為拓?fù)湫再|(zhì)差異;而當(dāng)新異刺激為雙孔圓環(huán)時(shí),標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間為非拓?fù)湫再|(zhì)差異。

2.2.1.4 程序

實(shí)驗(yàn)中每種條件的7個(gè)比較時(shí)距都呈現(xiàn)12次,因此整個(gè)實(shí)驗(yàn)共有3×7×12 (252)個(gè)試次,被試每完成 63個(gè)試次后休息一次,故整個(gè)實(shí)驗(yàn)期間可以休息3次,休息時(shí)間由被試自己控制。整個(gè)正式實(shí)驗(yàn)約30 min。其他同實(shí)驗(yàn)1a。

由于工期緊、工作量大，作業(yè)人員難免會(huì)輸錯(cuò)身份證號(hào)。經(jīng)過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，身份證號(hào)的長度、數(shù)字寫錯(cuò)的情況普遍存在。身份證號(hào)檢測(cè)功能可以快速的完成對(duì)身份證號(hào)的檢測(cè)，并把身份證號(hào)錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel表格式。

2.2.2 結(jié)果與分析

同實(shí)驗(yàn) 1a,根據(jù)心理測(cè)量函數(shù)求得被試在各種條件下的PSE,進(jìn)而求得所有被試在每種條件下的平均時(shí)間膨脹系數(shù)(如圖4)。

對(duì)時(shí)間膨脹系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。首先,單樣本

t

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),僅當(dāng)新異刺激為單孔正方形時(shí),時(shí)間膨脹系數(shù)顯著大于1,

t

(13)=3.21,

p

<0.01。其次,單因素重復(fù)測(cè)量的方差分析發(fā)現(xiàn),新異刺激類型的主效應(yīng)顯著,

F

(1.28,16.70)=6.94,

p

<0.05。事后比較顯示,當(dāng)新異刺激為單孔正方形時(shí)的時(shí)間膨脹系數(shù)(1.0466)顯著大于新異刺激為雙孔圓環(huán)時(shí)的時(shí)間膨脹系數(shù)(0.97),

p

<0.01,且與新異刺激為三孔正方形時(shí)的時(shí)間膨脹系數(shù)(1.0362)沒有顯著差異,

p

>0.05;另外當(dāng)新異刺激為三孔正方形時(shí)的時(shí)間膨脹系數(shù)也顯著大于新異刺激為雙孔圓環(huán)時(shí)的時(shí)間膨脹系數(shù),

p

<0.05。同實(shí)驗(yàn)1a,這一結(jié)果說明在拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下,被試更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。

圖4 實(shí)驗(yàn)1b中不同條件下的平均時(shí)間膨脹系數(shù)(M±SE)

2.3 討論

時(shí)距知覺受到刺激自身特征(如,大小、多少等)的影響(Xuan et al.,2007)。為了平衡拓?fù)洳町悧l件和非拓?fù)洳町悧l件下新異刺激自身特征對(duì)時(shí)距知覺的影響,實(shí)驗(yàn) 1a在兩種差異條件下采用面積相等和輪廓形狀相同的新異刺激(單孔圓環(huán)和雙孔圓環(huán)),結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同的標(biāo)準(zhǔn)刺激條件下,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異為拓?fù)湫再|(zhì)時(shí)被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估要顯著大于非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件。然而,在實(shí)驗(yàn) 1a的拓?fù)湫再|(zhì)差異條件中,標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間不但存在洞的個(gè)數(shù)這種拓?fù)湫再|(zhì)差異,而且也存在輪廓形狀差異;而非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件中標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間僅存在輪廓形狀差異。這種差異數(shù)量的不對(duì)等性在一定程度上影響了對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的解釋。因此,實(shí)驗(yàn)1b進(jìn)一步采用面積相等的三種新異刺激,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同的標(biāo)準(zhǔn)刺激條件下,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異僅為拓?fù)湫再|(zhì)差異(即洞的個(gè)數(shù)差異)時(shí)被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估仍顯著大于非拓?fù)湫再|(zhì)差異(即輪廓形狀差異)條件。綜合實(shí)驗(yàn)1的兩個(gè)實(shí)驗(yàn),可以得出相對(duì)于非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件,拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下被試更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。

3 實(shí)驗(yàn)2 不同層次的幾何不變性質(zhì)對(duì)視覺新異刺激時(shí)距知覺的影響

根據(jù)拓?fù)湫再|(zhì)知覺理論,形狀知覺有一個(gè)功能層次,其劃分類似于克萊因的愛爾浪根綱領(lǐng)按不變性對(duì)幾何學(xué)的分類。實(shí)驗(yàn)2系統(tǒng)探討了不同層次的幾何不變性質(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響。

3.1 方法

3.1.1 被試

40名在校非心理學(xué)專業(yè)本科生和研究生自愿參加并順利完成實(shí)驗(yàn),其中男 15名,女 25名,年齡20～27歲(平均年齡22.6±1.43歲)。所有被試均為右利手,聽力和視力或矯正視力正常。實(shí)驗(yàn)后給予適當(dāng)報(bào)酬。

3.1.2 刺激和儀器

采用CoreDRAW12繪制白色(RGB:255,255,255)正方形(邊長 2.66°)、平行四邊形(上下邊長和高都為 2.66°)、等腰梯形(上底 1.99°、下底 3.32°、高2.66°)、圓形(直徑 3°)和單孔圓環(huán)(同實(shí)驗(yàn) 1);采用Adobe Audition生成一個(gè)1000 Hz的正弦音;聽覺刺激用耳機(jī)呈現(xiàn),其他同實(shí)驗(yàn)1。

3.1.3 設(shè)計(jì)

采用 2(標(biāo)準(zhǔn)刺激類型：正方形和聽覺刺激) ×4(新異刺激類型：平行四邊形、梯形、圓形和單孔圓環(huán))的混合設(shè)計(jì)。其中標(biāo)準(zhǔn)刺激類型為被試間變量;新異刺激類型為被試內(nèi)變量。因變量同實(shí)驗(yàn)1。

3.1.4 程序

整個(gè)實(shí)驗(yàn)共分為兩組,每組中只包含一種標(biāo)準(zhǔn)刺激,但包含四種新異刺激。被試為人數(shù)相等的兩組(每組20名),每組被試只參加一組實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中每種條件的7個(gè)比較時(shí)距都呈現(xiàn)12次,因此每組實(shí)驗(yàn)共有4×7×12 (336)個(gè)試次,被試每完成84個(gè)試次后休息一次,故整組實(shí)驗(yàn)期間可以休息 3次,休息時(shí)間由被試自己控制。整組正式實(shí)驗(yàn)約40 min。其他同實(shí)驗(yàn)1。

3.2 結(jié)果與分析

同實(shí)驗(yàn) 1,根據(jù)心理測(cè)量函數(shù)求得被試在各種條件下的PSE,進(jìn)而求得所有被試在每種條件下的平均時(shí)間膨脹系數(shù)(如圖5)。

對(duì)時(shí)間膨脹系數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。首先,單樣本

t

檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),僅當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為正方形且新異刺激為單孔圓環(huán)時(shí),時(shí)間膨脹系數(shù)顯著大于1,

t

(19)=2.88,

p

=0.01。其次,兩因素混合設(shè)計(jì)的重復(fù)測(cè)量方差分析發(fā)現(xiàn),標(biāo)準(zhǔn)刺激類型的主效應(yīng)不顯著,

F

(1,38)=0.99,

p

>0.05;新異刺激類型的主效應(yīng)顯著,

F

(3,114)=5.90,

p

=0.001;交互作用顯著,

F

(3,114)=5.01,

p

<0.01。進(jìn)一步的簡(jiǎn)單效應(yīng)分析發(fā)現(xiàn),當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為聽覺刺激時(shí),新異刺激類型的簡(jiǎn)單效應(yīng)不顯著,

F

(3,114)=2.18,

p

>0.05;當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為正方形時(shí),新異刺激類型的簡(jiǎn)單效應(yīng)顯著,

F

(3,114)=8.74,

p

<0.001,拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)(1.065)顯著大于歐氏性質(zhì)差異條件(0.9984,

p

<0.001)、仿射性質(zhì)差異條件(1.0183,

p

<0.01)和射影性質(zhì)差異條件(1.0282,

p

<0.01)下的時(shí)間膨脹系數(shù),且時(shí)間膨脹系數(shù)隨著刺激間形狀差異性質(zhì)的穩(wěn)定性的提高而增大,呈一種顯著的線性趨勢(shì),

F

(1,19)=20.48,

p

<0.001。這些說明標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的幾何性質(zhì)差異顯著影響對(duì)新異刺激的時(shí)距知覺;相比其他幾何性質(zhì),拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響最大,即在拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下被試更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間,且這一結(jié)果不是由新異刺激自身特征造成的。

圖5 實(shí)驗(yàn)2中不同條件下的平均時(shí)間膨脹系數(shù)(M±SE)

3.3 討論

實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異分別為歐氏性質(zhì)、仿射性質(zhì)、射影性質(zhì)和拓?fù)湫再|(zhì)時(shí),被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量依次遞增,且拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)顯著大于其他三種條件下的時(shí)間膨脹系數(shù)。這再次驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)1的結(jié)論,即在拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下被試更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。那么這一結(jié)果是否由新異刺激自身特征引起呢？實(shí)驗(yàn) 2也發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為聽覺刺激,新異刺激不變時(shí),被試對(duì)新異刺激的時(shí)距知覺并沒有顯著差異。這進(jìn)一步說明了不同層次的幾何不變性質(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響。

4 總的討論

采用新異刺激范式,結(jié)合時(shí)距知覺中的新異刺激效應(yīng),本研究探討了拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)視覺新異刺激時(shí)距知覺的影響。實(shí)驗(yàn)1發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間存在拓?fù)湫再|(zhì)的差異時(shí),被試更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間;實(shí)驗(yàn)2比較了不同層次的幾何不變性質(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響,發(fā)現(xiàn)隨著標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間差異性質(zhì)穩(wěn)定性的增加,被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量也逐漸增大,相比其他幾何性質(zhì),拓?fù)湫再|(zhì)是一種最穩(wěn)定的性質(zhì),其對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響最大,且這一結(jié)果并不是由于新異刺激自身的特征造成的。綜合兩個(gè)實(shí)驗(yàn)表明,拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)視覺新異刺激的時(shí)距知覺具有重要影響,這種影響源自于標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異。

本研究發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異會(huì)影響被試對(duì)新異刺激的時(shí)距知覺,這與以往研究結(jié)果一致(Pariyadath &Eagleman,2012;Schindel et al.,2011)。標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間的差異可以從知覺物體的角度解釋。Chen (2005)認(rèn)為知覺物體可以定義為拓?fù)渥儞Q中的不變性。已有研究發(fā)現(xiàn)相對(duì)于非拓?fù)湫再|(zhì)(如,輪廓形狀和顏色等),只有拓?fù)湫再|(zhì)的變化才能顯著地破壞多物體跟蹤的成績(Zhou et al.,2010)。這說明拓?fù)湫再|(zhì)的改變的確可以破壞對(duì)象“足夠平滑的轉(zhuǎn)換”,從而產(chǎn)生“新刺激” (陳霖,2008)。本研究發(fā)現(xiàn)相對(duì)于其他幾何性質(zhì),被試會(huì)在拓?fù)湫再|(zhì)改變的條件下更大程度地高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。這一結(jié)果一方面表明拓?fù)湫再|(zhì)能夠通過改變刺激的新異程度進(jìn)而影響對(duì)新異刺激的時(shí)距知覺,另一面也從另一個(gè)角度支持了知覺物體的拓?fù)鋵W(xué)定義。

時(shí)距知覺會(huì)受到眾多因素的影響,但是其產(chǎn)生的心理和神經(jīng)機(jī)制目前仍存在著爭(zhēng)論。傳統(tǒng)的計(jì)時(shí)模型認(rèn)為在有機(jī)體的大腦中存在一個(gè)類似時(shí)鐘或計(jì)時(shí)器的“裝置”,它為主體感知外部的時(shí)距信息提供了一套計(jì)時(shí)機(jī)制(Treisman,1963)。然而,這類模型并沒有得到更多生理學(xué)研究的證實(shí)。因此,Eagleman和Pariyadath (2009)提出了神經(jīng)編碼效能假設(shè),認(rèn)為個(gè)體的時(shí)距知覺反映了大腦表征外部刺激所需要的神經(jīng)能量,所需的能量越多,知覺的時(shí)距越長。這一假設(shè)得到了眾多研究的支持。如Sadeghi等人(2011)以隨機(jī)運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)組成的若干標(biāo)準(zhǔn)刺激和一個(gè)測(cè)試刺激為實(shí)驗(yàn)材料,發(fā)現(xiàn)人類在視覺時(shí)距辨別任務(wù)中的表現(xiàn)與猴子在相應(yīng)條件下視覺皮層的顳中區(qū)(the middle temporal area,MT區(qū))神經(jīng)活動(dòng)的適應(yīng)性特征變化一致,即隨著猴子 MT區(qū)神經(jīng)活動(dòng)的增強(qiáng)(包括神經(jīng)反應(yīng)持續(xù)時(shí)間的增長和振幅的增大),人類被試的時(shí)距知覺也變長。神經(jīng)編碼效能假設(shè)在解釋時(shí)距知覺中的新異刺激效應(yīng)時(shí),常將關(guān)注點(diǎn)放在重復(fù)出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)刺激,認(rèn)為新異刺激效應(yīng)的產(chǎn)生是由于表征重復(fù)刺激時(shí)神經(jīng)編碼效能提高,神經(jīng)活動(dòng)減弱,對(duì)應(yīng)著較短的時(shí)距知覺;反之,表征新異刺激時(shí)神經(jīng)活動(dòng)較強(qiáng),知覺到的時(shí)距也隨之變長(李寶林,黃希庭,畢翠華,陳有國,2013)。這一假設(shè)同樣可以為本研究結(jié)果提供一種合理的解釋。已有研究表明拓?fù)湫再|(zhì)知覺主要激活了前顳葉皮層(Wang,Zhou,Zhuo,&Chen,2007;Zhou,Zhang,&Chen,2008;Zhou et al.,2010;Zhuo et al.,2003),且在長距離似動(dòng)中前顳葉的激活程度隨著兩圖形間差異性質(zhì)穩(wěn)定性的增大而線性上升(Zhuo et al.,2003)。因此本研究結(jié)果,即隨著標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間差異性質(zhì)穩(wěn)定性的增大,被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量也隨之增大,符合神經(jīng)編碼效能假設(shè)。

不過在本研究中,當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激都為視覺刺激時(shí),被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量(平均約為 2.36%)比以往研究要小(約為 10%,Pariyadath &Eagleman,2007),且沒有在所有條件下都出現(xiàn)顯著的新異刺激效應(yīng)。這可能主要有以下幾個(gè)原因：第一,從刺激呈現(xiàn)方式來看,以往研究在新異刺激呈現(xiàn)之后會(huì)接著呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)刺激(Pariyadath &Eagleman,2007;Schindel et al.,2011;Tse et al.,2004),而本研究的新異刺激總是位于刺激序列中的最后一個(gè)位置。相比而言,當(dāng)新異刺激前后都有標(biāo)準(zhǔn)刺激時(shí),其新異性可能會(huì)更加突出,故以往研究中對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量相對(duì)較大;第二,在本研究中,被試在一次實(shí)驗(yàn)中必須完成多種條件的任務(wù),這一方面可能會(huì)造成被試的疲勞,另一方面由于各種條件中新異刺激的新異程度不同且是隨機(jī)呈現(xiàn),被試對(duì)一種新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的知覺可能會(huì)受到其他新異刺激的影響,即除了標(biāo)準(zhǔn)刺激,其他條件的新異刺激也成為了被試作出判斷的參考,這就造成被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的知覺更為準(zhǔn)確,進(jìn)而削弱了新異刺激效應(yīng)。此外,實(shí)驗(yàn)背景(experimental context)也是影響新異刺激效應(yīng)的重要因素。已有研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中某個(gè)試次產(chǎn)生的新異刺激效應(yīng)大小受到之前試次產(chǎn)生的新異刺激效應(yīng)大小范圍的影響(Pariyadath &Eagleman,2012)。在本研究中當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間為非拓?fù)湫再|(zhì)差異時(shí),結(jié)果并沒有出現(xiàn)顯著的新異刺激效應(yīng),這可能是由于在實(shí)驗(yàn)中非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件總是與拓?fù)湫再|(zhì)差異條件同時(shí)存在,被試在非拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下產(chǎn)生的新異刺激效應(yīng)大小受到了在拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下產(chǎn)生的新異刺激效應(yīng)大小的調(diào)節(jié)。盡管如此,本研究還是觀察到不同條件下被試對(duì)新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間的高估量不同,表明拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的確具有重要影響。

本研究發(fā)現(xiàn)相比其他幾何性質(zhì),被試會(huì)在拓?fù)湫再|(zhì)差異條件下更大程度地高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。盡管刺激自身特征是影響時(shí)距知覺的重要因素(Xuan et al.,2007),但本研究結(jié)果卻并非由刺激自身特征影響所致。實(shí)驗(yàn)1發(fā)現(xiàn)無論標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激為何種刺激,只要它們之間存在拓?fù)湫再|(zhì)差異,被試都更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間,這說明拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響是較穩(wěn)定的。同樣,實(shí)驗(yàn)2發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激間不存在幾何性質(zhì)差異時(shí),被試知覺到的新異刺激呈現(xiàn)時(shí)間沒有顯著差異,這進(jìn)一步驗(yàn)證了不同層次的幾何不變性質(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響。此外,以往的研究表明聽覺通道在時(shí)距知覺中占有優(yōu)勢(shì)地位(Kanai,Lloyd,Bueti,&Walsh,2011),等時(shí)距呈現(xiàn)的條件下,被試往往會(huì)判斷聲音的呈現(xiàn)時(shí)間更長(Walker &Scott,1981)。然而,實(shí)驗(yàn)2發(fā)現(xiàn)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激為聽覺刺激時(shí),被試并沒有顯著低估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。已有眾多研究發(fā)現(xiàn)某些神經(jīng)活動(dòng)會(huì)隨著刺激的重復(fù)出現(xiàn)而減弱,即重復(fù)抑制現(xiàn)象(Grill-Spector,Henson,&Martin,2006;Ranganath&Rainer,2003)。根據(jù)神經(jīng)編碼效能假設(shè)聽覺刺激的重復(fù)出現(xiàn)可能減弱了相關(guān)神經(jīng)活動(dòng)的強(qiáng)度,進(jìn)而使被試低估了標(biāo)準(zhǔn)刺激的呈現(xiàn)時(shí)間。因此,本研究中被試之所以沒有在聽覺刺激條件下低估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間可能是這兩種作用相互抵消的結(jié)果。

本研究利用時(shí)距知覺中的新異刺激效應(yīng)考查了拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響,發(fā)現(xiàn)相比其他幾何性質(zhì),拓?fù)湫再|(zhì)的改變對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響最大。然而,非拓?fù)湫再|(zhì)除了本研究中的幾種幾何性質(zhì),還包括顏色、光通量、空間頻率等等,與它們相比拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響是否仍具有優(yōu)勢(shì),這是今后研究應(yīng)繼續(xù)探討的問題。另外,本研究只關(guān)注了洞的個(gè)數(shù)這種拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)新異刺激時(shí)距知覺的影響,但是拓?fù)湫再|(zhì)還包括連通性、內(nèi)外關(guān)系等,今后研究還應(yīng)采用不同的方法繼續(xù)探討這些性質(zhì)對(duì)時(shí)距知覺的影響。

5 結(jié)論

作為一種重要的非時(shí)間信息,拓?fù)湫再|(zhì)對(duì)視覺新異刺激時(shí)距知覺具有重要影響,這表現(xiàn)在(1)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)刺激與新異刺激表現(xiàn)出拓?fù)湫再|(zhì)的差異時(shí),被試更傾向于高估新異刺激的呈現(xiàn)時(shí)間;(2)相對(duì)于其他幾何性質(zhì)的變化,拓?fù)湫再|(zhì)的變化能夠?qū)е赂蟪潭鹊男庐惔碳ば?yīng)。同時(shí),這一結(jié)果為知覺物體的拓?fù)鋵W(xué)定義提供了新的證據(jù)。

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