江程銘 焦長勇 董華華 左伍衡 徐 蓮 胡鳳培

(1浙江工業(yè)大學(xué)經(jīng)貿(mào)管理學(xué)院, 腦與管理科學(xué)研究中心, 杭州 310023)

(2浙江工業(yè)大學(xué)教育科學(xué)與技術(shù)學(xué)院, 杭州 310023) (3浙江理工大學(xué)心理學(xué)系, 杭州 310018)

1 引言

視覺適應(yīng)指的是視覺系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前刺激輸入的重復(fù), 持續(xù)地重新校正對隨后呈現(xiàn)的刺激的加工敏感性。視覺適應(yīng)的一個主要知覺結(jié)果通常是使得對隨后呈現(xiàn)的視覺物體的知覺產(chǎn)生偏向, 即知覺后效。比如傾斜后效：觀察一條順時針傾斜線大約1 min后, 再看一條垂直線, 這條垂直線似乎向逆時針方向傾斜了(Gibson & Radner, 1937)。研究者很早之前就發(fā)現(xiàn)了這種低水平的視覺適應(yīng)(Anstis,Verstraten, & Matheret, 1988; Clifford, 2002; Durgin& Proffitt, 1996; Frisby, 1979), 并且發(fā)現(xiàn)幾乎所有簡單感覺屬性的適應(yīng)都能產(chǎn)生后效, 如對比度(Ross, Speed, & Morgan, 1993)、方向(Gibson &Radner, 1937)、空間頻率(Blakemore & Campbell,1969)、色調(diào)(Webster & Mollon, 1991)、運動方向(Levinson & Sekuler, 1976)和速度(Goldstein,1957)。視覺后效為研究特定視覺屬性的加工機(jī)制提供了至關(guān)重要的信息。

但是, 適應(yīng)不僅僅影響低水平視覺, 也會影響高水平視覺。類似于低水平視覺特征適應(yīng)產(chǎn)生的后效, 長時間暴露于一個復(fù)雜的物體(如面孔或車)將導(dǎo)致形狀選擇的視覺后效(Fang & He, 2005; K?hler& Wallach, 1944; Leopold, O’Toole, Vetter, & Blanz,2001; Webster, Kaping, Mizokami, & Duhamel, 2004;Webster & MacLin, 1999)。比如, 對面孔后效的研究發(fā)現(xiàn)了一系列的適應(yīng)現(xiàn)象(Anderson & Wilson,2005; Rhodes, Jeffery, Watson, Clifford, & Nakayama,2003; Zhao & Chubb, 2001)：對一個擴(kuò)大的面孔的適應(yīng)使得對隨后呈現(xiàn)的正常面孔認(rèn)知產(chǎn)生了收縮(Webster & Maclin, 1999); 對面孔一側(cè)視角的適應(yīng)使得對隨后呈現(xiàn)的面孔的方向知覺偏向于先前適應(yīng)面孔的相反方向 (Bi, Su, Chen, & Fang, 2009;Fang & He, 2005; Fang, Ijichi, & He, 2007; Ryu &Chaudhuri, 2006)。面孔后效并不局限于形狀等物理屬性的知覺, 也表現(xiàn)于其它的生物和社會屬性, 比如性別、身份、種族、表情和吸引力(Leopold et al.,2001; Ng, Ciaramitaro, Anstis, Boynton, & Fine,2006; Rhodes et al., 2003; Webster et al., 2004;Webster & Maclin, 1999)。這些后效證明了適應(yīng)之后在類別邊界上有一個知覺轉(zhuǎn)變, 也表明在視覺加工更高時期的神經(jīng)加工(包含更大接收領(lǐng)域的神經(jīng)元以及對面孔復(fù)雜形狀信息的選擇)也可能適應(yīng)。

近年來神經(jīng)科學(xué)研究使得人們對適應(yīng)神經(jīng)機(jī)制的理解有了實質(zhì)性的進(jìn)展。適應(yīng)的神經(jīng)機(jī)制是指一個刺激的重復(fù)呈現(xiàn)降低了神經(jīng)反應(yīng)(Brown &Xiang, 1998; Desimone, 1996), 導(dǎo)致了在皮層加工早期階段的低水平視覺的神經(jīng)元選擇性脫敏(Carandini & Ferster, 1997; Dragoi, Turcu, & Sur,2000; Movshon & Lennie, 1979; Petersen, Baker, &Allman, 1985)。fMRI研究認(rèn)為適應(yīng)已經(jīng)成為探測基礎(chǔ)神經(jīng)激活表征的一種有效工具?！癴MRI適應(yīng)”實驗中, 測試刺激與適應(yīng)刺激是不同的。在單個給定的維度上(如視角, 位置)相同刺激重復(fù)呈現(xiàn)后,血液動力(BOLD)的反應(yīng)降低了。采用 ERP、MEG等方法的研究發(fā)現(xiàn), 面孔適應(yīng)后N170、VPP、N250等ERP成分和M170等MEG成分的振幅顯著降低且潛伏期顯著增加(Caharel, d'Arripe, Ramon,Jacques, & Rossion, 2009; Harris & Nakayama, 2007,2008; Kovács, Zimmer, Harza, Antal, & Vidnyánszky,2005; Kovács, Zimmer, Bankó, Harza, Antal, &Vidnyánszky, 2006; Kovács, Zimmer, Harza, &Vidnyánszky, 2007; Kovács, Cziraki, Vidnyánszky,Schweinberger, & Greenlee, 2008)。

以往大部分研究都認(rèn)為僅當(dāng)適應(yīng)刺激是面孔時才能使測試面孔產(chǎn)生適應(yīng)。當(dāng)適應(yīng)刺激和測試刺激不屬于同一類別時(如適應(yīng)刺激是房子、人手和動物等), 不存在顯著的面孔適應(yīng)后效, 即面孔適應(yīng)是類別選擇性的。Fang和He (2005)報告了在視角辨別范式中, 物體類別之間(如面孔、車和線狀物)在視角后效上沒有產(chǎn)生適應(yīng)。Harris和 Nalayama(2007, 2008)研究了面孔選擇性適應(yīng)。研究以房子為控制條件, 用雙脈沖范式研究了在M170上的面孔適應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)適應(yīng)刺激為房子時, 測試面孔不發(fā)生顯著的 M170適應(yīng)。Kovács等人(2006)以人手為適應(yīng)刺激研究是否存在類別間面孔適應(yīng)。結(jié)果表明：在知覺水平和神經(jīng)水平上的適應(yīng)都是類別特定的。綜上, 以往大部分研究報告了不存在類別間的面孔適應(yīng), 認(rèn)為適應(yīng)僅發(fā)生于與特定視覺類別相聯(lián)系的特定形狀信息的感覺加工水平上; 即面孔適應(yīng)僅是對面孔形狀信息的感覺適應(yīng)。但是, 這些研究中適應(yīng)刺激和測試刺激不存在與任務(wù)相關(guān)的某種關(guān)聯(lián)屬性, 比如房子或人手與面孔沒有顯著的關(guān)聯(lián)屬性(Harris & Nakayama, 2007, 2008; Kovács et al., 2006)。因而有可能是因為關(guān)聯(lián)屬性的缺乏才導(dǎo)致沒有發(fā)生類別間后效。

近期一些研究的確發(fā)現(xiàn)了類別間適應(yīng), 反駁了適應(yīng)僅發(fā)生于特定視覺類別內(nèi)特定形狀信息的感覺加工水平。Fox和Barton (2007)研究了面孔的情緒適應(yīng), 結(jié)果表明非面孔視覺信息(如帶情緒的狗的圖片)產(chǎn)生了邊緣顯著的視覺后效。Hills, Elward和Lewis(2010)以面孔、名字、聲音、語義信息(包括特定的角色、職業(yè)和民族)、相關(guān)聯(lián)的人、想象和漫畫作為適應(yīng)刺激, 發(fā)現(xiàn)除了職業(yè), 其他形式的刺激都引起了面孔適應(yīng)。Ghuman, McDaniel和Martin (2010)研究了非面孔刺激適應(yīng)的面孔后效, 他們以不帶頭的身體作為適應(yīng)刺激, 發(fā)現(xiàn)了顯著的身份后效和性別后效。這些結(jié)果顯示了當(dāng)被適應(yīng)的性質(zhì)或特征能被自動推斷時, 高水平知覺適應(yīng)是能夠發(fā)生的。

因而, 面孔適應(yīng)不僅僅是形狀選擇性適應(yīng), 而且有可能發(fā)生于特征關(guān)聯(lián)的意義加工水平上：即適應(yīng)也能發(fā)生于在任務(wù)相關(guān)的特征上有內(nèi)在關(guān)聯(lián)的兩個不同類別的物體間。本研究通過3個實驗對“面孔適應(yīng)能否發(fā)生在性別辨別任務(wù)上有關(guān)聯(lián)的兩個不同類別的物體間”這一問題進(jìn)行檢驗：實驗 1以帶有明顯性別傾向的物品圖片作為適應(yīng)刺激, 以行為后效和電生理后效作為類別間適應(yīng)的指標(biāo), 考察了不同時程的類別間面孔適應(yīng)。為了驗證“性別”這一關(guān)聯(lián)特征的意義加工是類別間面孔適應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制, 實驗2以帶有明顯性別傾向的物品圖片、相應(yīng)的物品名稱以及性別文字(“男性”、“女性”)作為適應(yīng)刺激研究類別間面孔適應(yīng), 從而評估“性別”這一特征在類別間面孔適應(yīng)中所起的作用。實驗3通過操作適應(yīng)刺激上的注意負(fù)荷(高負(fù)荷、低負(fù)荷和無負(fù)荷), 來探究適應(yīng)刺激的意識覺知是否影響類別間面孔適應(yīng)。

2 實驗1

2.1 實驗?zāi)康?/h3>

實驗1以帶有明顯性別傾向的物品圖片作為適應(yīng)刺激, 將行為后效和電生理后效作為類別間適應(yīng)的指標(biāo), 考察了不同時程的類別間面孔適應(yīng)。

2.2 被試

某大學(xué)本科生12名(男女各6名), 視力或矯正視力正常, 無神經(jīng)疾病史, 不在用藥期, 無類似實驗經(jīng)歷。實驗結(jié)束后被試獲得少量報酬。

2.3 材料

面孔刺激是7男7女的灰度全臉圖像。面孔沒有明顯的性別特征(如頭發(fā)、珠寶、眼鏡和化妝等)。面孔被嵌在橢圓框中, 從而消除了外部輪廓。男性和女性的異性面孔兩兩組成7個序列, 通過morph軟件進(jìn)行morphing。每個序列創(chuàng)造了20張面孔, 沿著女?男漸變。我們選擇了來自每個morph系列的13個圖像(含女性比例從 20%到 80%, 間隔比例為 5%)用做實驗中的測試刺激, 因而總共有91個測試刺激。我們用具有明顯性別傾向的物品圖片作為適應(yīng)刺激。適應(yīng)刺激選取程序如下：在本研究前, 我們選取了男性和女性傾向的物品圖片各20個, 由不在本研究內(nèi)的20個被試從中選擇最具代表性的男女物品圖片各8張。我們繼續(xù)從這各8張圖面中選取了被所有被試都選擇的5張男性物品圖片(肌肉、NBA籃球、領(lǐng)帶、剃須刀和手槍)和5張女性物品圖片(文胸、長卷發(fā)、唇膏、高跟鞋和裙子)作為適應(yīng)刺激。

2.4 程序

刺激呈現(xiàn)在統(tǒng)一白色背景的中央。適應(yīng)刺激有8 種呈現(xiàn)時間(0 ms、50 ms、100 ms、200 ms、400 ms、800 ms、1600 ms和3200 ms), 每種時間條件為1個block, 因而共有8個blocks。0 ms條件不呈現(xiàn)適應(yīng)刺激, 而僅要求被試對morph序列進(jìn)行性別判斷; 即為基線水平。在每個block內(nèi)91個測試刺激分別與男性(5張圖片隨機(jī))和女性物品圖片(5張圖片隨機(jī))各配對一次, 因而每個block有182個trials(0 ms呈現(xiàn)條件下, 適應(yīng)刺激即男性和女性物品圖片都不出現(xiàn), 91個測試刺激每個都呈現(xiàn)兩次); 整個實驗共有1456個trials。實驗中, 適應(yīng)刺激隨機(jī)呈現(xiàn)。blocks順序在被試間隨機(jī)平衡。在被試完成4個blocks后, 休息約15 min后繼續(xù)下面的實驗。總共ERP記錄時間為60～70 min。

被試在燈光較暗的房間測試, 被要求克制運動和眨眼。實驗前沒有練習(xí), 主試在確保被試充分了解實驗任務(wù)后開始實驗。被試按照指示注視屏幕中央小點, 然后通過按鍵盤上的“1和 2”鍵進(jìn)行二選一的迫選性別辨別任務(wù)：知覺面孔為女性時按 1,男性時按2。一個trial的流程見圖1。在每個trial中, 適應(yīng)刺激呈現(xiàn)50～3200 ms, 接著是200 ms空屏, 然后測試面孔呈現(xiàn)200 ms后, 被試進(jìn)行反應(yīng)。

2.5 行為數(shù)據(jù)分析

行為數(shù)據(jù)中適應(yīng)效應(yīng)(即后效)主要使用了 3個 指 標(biāo) (Kovács et al., 2006, 2007; Afraz &Cavanagh, 2009; Webster et al., 2004; Zhao &Chubb, 2001)：(1)平均知覺中點的變化。兩個morphed的面孔可以用兩者之間的分類知覺來描述。兩者的分類中間點是被試知覺morph圖片的女性比例和男性比例相等點(知覺刺激相等點,Point of Subjective Equality, PSE)。本研究采用適應(yīng)前和適應(yīng)后知覺中點的變化作為適應(yīng)大小的衡量指標(biāo)之一。在性別morph序列中, PSE與性別閾限是等價的。因此, 適應(yīng)條件和無適應(yīng)條件相比平均知覺中點的變化就是適應(yīng)的證據(jù)。PSE用心理物理學(xué)方法計算。(2)閾限差異。我們分別計算在男性和女性物品圖片適應(yīng)條件下將測試刺激判斷為女性的反應(yīng)比例。兩個值相減即為閾限差異,表現(xiàn)了特定適應(yīng)條件下后效的大小。(3)各 morph比例上的判斷趨勢。即當(dāng)適應(yīng)條件相比于基線條件(無適應(yīng)刺激), 在更女性的面孔上判斷為女性的比例降低且在更男性的面孔上判斷為男性的比例也降低時, 適應(yīng)效應(yīng)發(fā)生了。

圖1 實驗1中一個trial的流程

2.6 ERP分析

ERP分析包括3種主要成分的振幅和潛伏期：(1) P100, 定義為90～120 ms上的一個主要正偏向;(2) N170負(fù)波成分在140～200 ms上測量。P100和N170成分采集于頂葉和枕葉位置, 相應(yīng)于P7, P8,O1和O2電極位置。電極位置基于先前面孔適應(yīng)的研究進(jìn)行選擇(Eimer, 2000; Rossion et al., 2000)。我們對每個被試和每種條件 ERP波形疊加平均后,用±30 ms的窗口測量單個波峰振幅, 以主要平均波的最大值為中心; 在波峰振幅位置測量 ERP成分的潛伏期。適應(yīng)效應(yīng)的大小通過比較適應(yīng)條件和控制條件的ERP反應(yīng)來決定。振幅和潛伏期值都以適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間為因素進(jìn)行重復(fù)測量方差分析。

2.7 結(jié)果

2.7.1 行為結(jié)果

(1)平均知覺中點的變化

男性和女性適應(yīng)物條件以及無適應(yīng)基線條件的平均PSE呈現(xiàn)在圖2中。圖3表明了各個呈現(xiàn)時間條件下平均知覺中點變化。圖2和圖3表明對具有性別傾向的物品圖片適應(yīng)后, 知覺中點偏向了與適應(yīng)物品性別相反的方向。我們對各個適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間條件的平均知覺點與無適應(yīng)的基線水平的平均知覺點分別進(jìn)行配對樣本

t

檢驗。除了50 ms女性適應(yīng)物品條件(F 50 ms), 其他所有呈現(xiàn)時間的知覺中點與基線水平的知覺中點都有顯著差異, 女性適應(yīng)物品的平均知覺中點顯著小于基線(F 50 ms：

t

(11)=?0.73,

p

= 0.476

,d

= 0.29; F 100 ms：

t

(11)= ?6.62,

p

< 0.01,

d

= 2.46; F 200 ms：

t

(11)=?23.17,

p

< 0.01,

d

= 7.68; F 400 ms：

t

(11)=?34.15,

p

< 0.01,

d

= 14.06; F 800 ms：

t

(11)=?17.89,

p

< 0.01,

d

=8.46; F 1600 ms：

t

(11)=?9.23,

p

< 0.01,

d

= 4.59; F 3200 ms：

t

(11)=?2.61,

p

< 0.01,

d

= 1.13), 男性適應(yīng)物品的平均知覺中點顯著大于基線(M 50 ms：

t

(11)=4.90,

p

< 0.01,

d

= 1.64; M 100 ms：

t

(11) =5.27,

p

< 0.01,

d

= 1.87; M 200 ms：

t

(11)=23.46,

p

<0.01,

d

= 11.29; M 400 ms：

t

(11)=40.91,

p

< 0.01,

d

= 16.83; M 800 ms：

t

(11)=28.49,

p

< 0.01,

d

= 9.67;M 1600 ms：

t

(11)=26.17,

p

< 0.01,

d

= 6.86; M 50 ms：

t

(11)=5.27,

p

< 0.01,

d

= 2.14)。我們以各個呈現(xiàn)時間為自變量, 以PSE為因變量, 進(jìn)行重復(fù)測量方差分析發(fā)現(xiàn)呈現(xiàn)時間主效應(yīng)顯著：

F

(6,11) =100.15,

p

< 0.01,

η

=0.90。對每個呈現(xiàn)時間之間的兩兩事后檢驗表明：50 ms和3200 ms、100 ms和1600 ms、200 ms和800 ms之間差異不顯著, 其余兩兩比較都顯著(

ps

< 0.01)。適應(yīng)刺激各個呈現(xiàn)時間上的類別間適應(yīng)的后效大?。?00 ms時后效最大,其次是200 ms和800 ms, 再次是100 ms和1600 ms,最后是50 ms和3200 ms。

(2)判斷為女性比例的閾限差異

圖2 各個呈現(xiàn)時間的男女適應(yīng)物的平均知覺中點(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

圖3 各個呈現(xiàn)時間上的適應(yīng)效應(yīng)(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

圖4 各個呈現(xiàn)時間上的適應(yīng)效應(yīng)(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

判斷為女性比例的閾限差異呈現(xiàn)在圖4中。我們以適應(yīng)時間為自變量, 以閾限差異為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)適應(yīng)時間主效應(yīng)差異顯著：

F

(6,11)=116.54,

p

< 0.01,

η

= 0.91。各個適應(yīng)時間之間兩兩配對比較顯示：僅200 ms和800 ms之間差異不顯著, 其余兩兩差異均顯著(

ps

< 0.01)。

(3)各morph比例上的判斷趨勢

適應(yīng)條件相比于基線條件(無適應(yīng)刺激), 在更女性的面孔上判斷為女性的比例降低了, 在更男性的面孔上判斷為男性的比例也降低了(如圖 5)。圖6A和6B將男女適應(yīng)物品分離出來考察適應(yīng), 當(dāng)適應(yīng)刺激特征為女性時, 適應(yīng)條件比基線條件在將面孔判斷為女性的比例上顯著降低了, 即女性物品適應(yīng)條件下將面孔知覺為更男性; 當(dāng)適應(yīng)刺激特征為男性時, 適應(yīng)條件比基線條件在將面孔判斷為女性的比例上顯著提高了, 即男性物品適應(yīng)條件下將面孔知覺為更女性。

2.7.2 ERP相關(guān)的面孔適應(yīng)

面孔測試刺激引起了清晰可辨別的 P100 (在90～120 ms時間段上測得)和N170 (來自O(shè)1, O2和P7,P8電極, 在140～200 ms時間段上測得)。圖7為各適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間下的測試刺激平均波形, 除50 ms之外其他呈現(xiàn)時間條件下均產(chǎn)生了類別間面孔適應(yīng)效應(yīng), 即適應(yīng)條件比基線條件下測試面孔的 P100振幅增大且N170振幅減小。各呈現(xiàn)時間的適應(yīng)效應(yīng)大小呈倒U型, 即400 ms條件下ERP上的適應(yīng)效應(yīng)最大。

我們以適應(yīng)時間為自變量, 以 N170振幅為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)適應(yīng)時間主效應(yīng)顯著：

F

(7,11)=18.45,

p

< 0.01,

η

= 0.63。適應(yīng)刺激各個呈現(xiàn)時間上的振幅在 400 ms時振幅最大,其次是200 ms, 800 ms, 再次是100 ms, 400 ms, 最后是3200 ms, 50 ms。我們以適應(yīng)時間為自變量, P100振幅為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)適應(yīng)時間主效應(yīng)顯著：

F

(7,11)=156.91,

p

< 0.01,

η

= 0.93。適應(yīng)刺激各個呈現(xiàn)時間上的測試面孔振幅：400 ms時振幅最大, 其次是200 ms, 800 ms, 再次是100 ms, 400 ms,最后是3200 ms, 50 ms。

2.8 討論

圖5 morph水平上的適應(yīng)效應(yīng)

圖6(A) 適應(yīng)刺激為女性物品時morph水平上的適應(yīng)效應(yīng)

圖6(B) 適應(yīng)刺激為男性物品時morph水平上的適應(yīng)效應(yīng)

圖7 各呈現(xiàn)時間條件下, 在O1、O2、P7、P8位置上記錄的測試面孔?200～600 ms之間呈現(xiàn)的平均ERPs

實驗1以帶有明顯性別傾向的物品圖片作為適應(yīng)刺激, 考察了適應(yīng)刺激不同呈現(xiàn)時間下的類別間面孔適應(yīng)效應(yīng)。行為分析和 ERP分析的結(jié)果表明呈現(xiàn)時間大于 50 ms時均存在類別間面孔適應(yīng)效應(yīng)。類別間適應(yīng)的原因可推測為適應(yīng)刺激和測試刺激在“性別”這一特征上存在關(guān)聯(lián)。被試對物品圖片中的“性別”這一特征產(chǎn)生了適應(yīng), 從而在隨后呈現(xiàn)的測試刺激上產(chǎn)生了知覺偏向, 即帶有性別傾向的物體使得被試適應(yīng)了性別這一一般的、抽象的表征,使得對隨后呈現(xiàn)面孔的性別辨別朝向了與適應(yīng)刺激的性別相反的方向。實驗2中將驗證這一假設(shè)。

行為分析和 ERP分析的結(jié)果表明適應(yīng)物品呈現(xiàn)時間在100～3200 ms之間時, 測試面孔上產(chǎn)生的適應(yīng)效應(yīng)的大小分布呈倒U型, 在呈現(xiàn)時間為400 ms時適應(yīng)效應(yīng)最大。經(jīng)典面孔適應(yīng)研究表明適應(yīng)效應(yīng)的大小依賴于適應(yīng)刺激和測試刺激的呈現(xiàn)持續(xù)時間(Leopold, Rhodes, Müller, & Jeffery, 2005),適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間長相比于短產(chǎn)生了更大的適應(yīng)效應(yīng)。Oruc和Barton (2010)考察了適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間對測試刺激辨別閾限的影響, 結(jié)果表明當(dāng)適應(yīng)刺激與測試刺激一致(即為相同面孔), 適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間在10～800 ms之間時, 適應(yīng)降低了測試刺激的辨別閾限(促進(jìn)作用); 適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間在1600～6400之間時, 適應(yīng)提高了測試刺激的辨別閾限(抑制作用)。本研究中, 適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間也影響了類別間適應(yīng)效應(yīng)的大小。

3 實驗2

3.1 實驗?zāi)康?/h3>

實驗1證明了存在類別間面孔適應(yīng)。類別間適應(yīng)的原因可推測為適應(yīng)刺激和測試刺激在“性別”這一特征上存在關(guān)聯(lián)。為了證明類別間適應(yīng)的潛在機(jī)制, 在實驗 2中, 我們以帶有性別傾向的物品圖片、相應(yīng)的物品名稱和性別文字(“男性”、“女性”)作為適應(yīng)刺激, 來探究“性別”這一關(guān)聯(lián)特征的適應(yīng)能否普遍產(chǎn)生類別間面孔適應(yīng)。

3.2 被試

某大學(xué)本科生12名(男女各6名), 視力或矯正視力正常, 無神經(jīng)疾病史, 不在用藥期, 無類似實驗經(jīng)歷。實驗結(jié)束后被試獲得少量報酬。

3.3 材料

用作測試刺激的面孔圖片與實驗1是相同的。實驗2中的適應(yīng)刺激有3種類別：具有性別傾向的物品圖片, 圖片對應(yīng)的名稱和性別文字。在所有圖像規(guī)格都一致, 大小為300×370像素。

3.4 程序

實驗程序與實驗1大致相同。適應(yīng)刺激呈現(xiàn)時間選取了實驗1中適應(yīng)效應(yīng)最強(qiáng)烈的時程—— 400 ms。適應(yīng)刺激的3種類型(圖片、名稱和性別文字)被分離成不同的blocks。在各個block內(nèi)91個測試刺激分別與男性和女性物品圖片(按男女類別在類別內(nèi)隨機(jī)呈現(xiàn))或相應(yīng)男女性物品名稱(按男女類別在類別內(nèi)隨機(jī)呈現(xiàn))或性別文字(“男性”和“女性”)各配對一次, 因而每個block有182個trials; 整個實驗共有546個trials。在實驗中, 適應(yīng)刺激隨機(jī)呈現(xiàn)。blocks順序在被試間隨機(jī)?？偣?ERP記錄時間為20～30 min。實驗前沒有練習(xí), 主試在確保被試充分了解實驗任務(wù)后開始實驗。實驗 2的行為數(shù)據(jù)和ERP數(shù)據(jù)的分析方法同實驗1。

3.5 結(jié)果

3.5.1 行為結(jié)果

(1)平均知覺中點的變化

適應(yīng)類別的平均知覺中點及其變化分別呈現(xiàn)在圖8(A)和圖8(B)。我們以適應(yīng)類別為自變量, 以平均知覺中點的變化為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)適應(yīng)類別主效應(yīng)顯著：

F

(2,11)=344.29,

p

< 0.05,

η

= 0.97。事后比較表明兩兩差異顯著：物品圖片適應(yīng)效應(yīng)最大, 其次是性別文字, 最后是物品名稱(

ps

< 0.01)。

圖8(A) 各適應(yīng)類別的平均知覺中點(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

圖8(B) 各個適應(yīng)類別的適應(yīng)效應(yīng)(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

(2)判斷為女性比例的閾限差異

我們以適應(yīng)時間為自變量, 以閾限差異為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)適應(yīng)時間主效應(yīng)差異顯著：

F

(6,11)=163.98,

p

< 0.01,

η

= 0.94。各個適應(yīng)刺激形式之間兩兩配對比較的差異均顯著(

ps

< 0.01)。以閾限差異為指標(biāo)的適應(yīng)效應(yīng)如圖9所示。

(3)各morph比例上的判斷趨勢

適應(yīng)條件相比于基線條件(無適應(yīng)刺激), 在更女性的面孔上判斷為女性的比例降低了, 在更男性的面孔上判斷為男性的比例也降低了(如圖10)。圖11(A)和圖11(B)將男女適應(yīng)物品分離出來考察：當(dāng)適應(yīng)刺激特征為女性時, 適應(yīng)條件比基線條件將面孔判斷為女性的比例顯著降低了, 即女性物品適應(yīng)條件下將面孔知覺為更男性; 當(dāng)適應(yīng)刺激特征為男性時, 適應(yīng)條件比基線條件將面孔判斷為女性的比例顯著提高了, 即男性物品適應(yīng)條件下將面孔知覺為更女性。

圖9 各類適應(yīng)類別的適應(yīng)后效 (誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

圖10 morph水平上的適應(yīng)效應(yīng)

3.5.2 ERP相關(guān)的面孔適應(yīng)

面孔測試刺激引起了清晰可辨別的 P100 (在90～120 ms時間段上測得)和N170 (來自O(shè)1, O2和P7, P8電極, 在140～200 ms時間段上測得)。圖12為各適應(yīng)刺激類型下的測試刺激平均波形, 3種適應(yīng)刺激均產(chǎn)生了類別間面孔適應(yīng)效應(yīng), 即適應(yīng)條件比基線條件下測試面孔的 p100振幅增大且 N170振幅減小。

我們以適應(yīng)類型(無適應(yīng), 物品圖片, 物品名稱和性別文字)為自變量, 以測試面孔N170振幅為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)適應(yīng)類型主效應(yīng)顯著：

F

(3,11)=50.31,

p

< 0.01,

η

= 0.82。適應(yīng)類型兩兩差異比較表明：圖片與性別文字條件下的N170振幅差異不顯著(

p

=0.692), 其余兩兩差異均顯著(

ps

< 0.01)。我們以適應(yīng)類型(無適應(yīng), 物品圖片, 物品名稱和性別文字)為自變量, 以測試面孔P100振幅為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)適應(yīng)類型主效應(yīng)顯著：

F

(3,11) =11.09,

p

< 0.01,

η

= 0.50。適應(yīng)類型兩兩差異比較表明：物品圖片與性別文字條件下的P100振幅差異不顯著(

p

=0.511), 其余兩兩差異均顯著(

ps

< 0.01)。

圖11(A) 適應(yīng)刺激為女性特征的適應(yīng)效應(yīng)

圖11(B) 適應(yīng)刺激為男性特征的適應(yīng)效應(yīng)

圖12 各適應(yīng)刺激類型下, 在O1、O2、P7、P8位置上記錄的測試面孔?200～600 ms之間呈現(xiàn)的平均ERPs

3.6 討論

為了驗證“性別”這一關(guān)聯(lián)特征的意義加工是類別間面孔適應(yīng)的內(nèi)在機(jī)制, 實驗2以帶有性別傾向的物品圖片、相應(yīng)的物品名稱和性別文字作為適應(yīng)刺激研究類別間面孔適應(yīng), 從而評估“性別”這一特征在類別間面孔適應(yīng)中所起的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)帶有性別傾向的物品圖片、相應(yīng)的物品名稱和性別文字3種適應(yīng)刺激類型均能產(chǎn)生類別間適應(yīng)。物品圖片產(chǎn)生的行為及電生理的適應(yīng)效應(yīng)最大, 其次是性別文字, 最后是相應(yīng)的物品名稱。實驗1的討論中,我們推測類別間適應(yīng)的原因是因為適應(yīng)刺激和測試刺激在“性別”這一特征上存在關(guān)聯(lián)。實驗2證明了這一推測：具有性別傾向的物品圖片、相應(yīng)的物品名稱和性別文字都產(chǎn)生了類別間面孔適應(yīng)效應(yīng)。因此可以證明帶有性別傾向的刺激的呈現(xiàn)使得被試適應(yīng)了性別這一一般的、抽象的表征, 從而對隨后呈現(xiàn)的測試面孔產(chǎn)生了適應(yīng)效應(yīng)。

4 實驗3

4.1 實驗?zāi)康?/h3>

實驗1和實驗2證明了適應(yīng)物體與測試面孔在任務(wù)相關(guān)的特征上有內(nèi)在關(guān)聯(lián)時, 類別間面孔適應(yīng)能夠發(fā)生。為了證明對適應(yīng)物品的注意是否為產(chǎn)生類別間適應(yīng)的必要條件, 實驗3通過操作適應(yīng)刺激上的注意負(fù)荷(高負(fù)荷、低負(fù)荷和無負(fù)荷), 探究對適應(yīng)刺激的意識覺知是否影響類別間面孔適應(yīng)。

4.2 被試

某大學(xué)本科生19名(男13名, 女6名), 視力或矯正視力正常, 無神經(jīng)疾病史, 不在用藥期, 無類似實驗經(jīng)歷。被試實驗結(jié)束后獲得少量報酬。

4.3 材料

我們選用了實驗1中適應(yīng)后效最大的男性和女性物品圖片(分別為剃須刀、領(lǐng)帶和文胸、高跟鞋)作為本實驗的適應(yīng)刺激。適應(yīng)圖片上的注意負(fù)荷的操作通過在圖片上增加字母序列來實現(xiàn)。在高注意負(fù)荷條件下, 物品圖片上呈現(xiàn)一系列中心對稱的字符串, 字符串是黑色, 并且字符串由 1個目標(biāo)字符(X或N)和其他5個隨機(jī)順序排列的無關(guān)字符組成。被試的任務(wù)是判斷字符串包含X或N或兩者都不包含; 在低注意負(fù)荷條件下, 字符串是紅色或者綠色, 被試任務(wù)是判斷字符串的顏色; 在無注意負(fù)荷條件下, 物品圖片上不出現(xiàn)字符串。測試刺激同實驗1。

4.4 程序

刺激呈現(xiàn)在統(tǒng)一白色背景的中央。適應(yīng)刺激上的注意負(fù)荷(高負(fù)荷、低負(fù)荷和無負(fù)荷)被分離成不同的blocks。在每個block內(nèi)91個測試刺激分別與男性(2張圖片隨機(jī))和女性物品圖片(2張圖片隨機(jī))各配對1次, 因而每個block有182個trials; 整個實驗共有546個trials。在每個trial中, 適應(yīng)刺激呈現(xiàn)400 ms, 接著是200 ms空屏, 最后測試面孔呈現(xiàn)200 ms后, 被試進(jìn)行反應(yīng)。在無負(fù)荷條件下, 被試的任務(wù)同實驗 1。在負(fù)荷條件下, 被試的第一個任務(wù)是通過按鍵盤上的“1和 2”鍵進(jìn)行二選一的迫選性別辨別任務(wù), 當(dāng)面孔被知覺為女性時按 1, 男性時按 2; 第二個任務(wù)根據(jù)負(fù)荷條件而不同：在高負(fù)荷條件下判斷適應(yīng)圖片上的字符串中包含 N或 X或兩者都不包含(含N按“1”, 含X按“2”, 都不包含按“3”); 在低負(fù)荷條件下判斷字符串的顏色(紅色按“1”, 綠色按“2”)。實驗中, 適應(yīng)刺激隨機(jī)呈現(xiàn)。blocks順序在被試間隨機(jī)平衡。實驗前沒有練習(xí),主試在確保被試充分了解實驗任務(wù)后開始實驗?？偣睧RP被記錄20～30 min。負(fù)荷條件下的一個trial的流程如圖13。

圖13 實驗2中一個trial的流程

4.5 實驗3結(jié)果

4.5.1 行為結(jié)果

(1)注意負(fù)荷操縱的有效性

我們以被試字母搜索任務(wù)的反應(yīng)正確率來衡量注意負(fù)荷操縱的有效性。高負(fù)荷條件下的平均正確率為76.7% ±8.8%, 低注意負(fù)荷條件下的平均正確率為96.5% ±2.4%。對高、低負(fù)荷條件下的正確率進(jìn)行配對

t

檢驗, 結(jié)果表明兩者差異顯著：

t

(18) =?11.25,

p

< 0.01,

d

= 1.52。

(2)平均知覺中點的變化

知覺中點(PSE)的計算同實驗1, 以有適應(yīng)條件和無適應(yīng)條件的平均知覺中點的變化作為類別間面孔適應(yīng)的后效指標(biāo)。圖 14(A)顯示了男女適應(yīng)物條件下各種注意負(fù)荷水平的平均 PSE。圖 14(B)顯示了各種注意負(fù)荷水平的平均知覺中點變化。

圖14(A) 各負(fù)荷條件的平均知覺中點(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

圖14(B) 各負(fù)荷條件的適應(yīng)效應(yīng)(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

我們對各負(fù)荷條件下和無適應(yīng)的基線水平的平均知覺點進(jìn)行配對樣本

t

檢驗。高負(fù)荷條件下的平均知覺中點與無適應(yīng)基線條件下的差異不顯著(高負(fù)荷女適應(yīng)物品

t

(18)=?0.90,

p

> 0.05,

d

= 0.30;高負(fù)荷男適應(yīng)物品

t

(18)=1.34,

p

= 0.194,

d

=0.45)。低負(fù)荷條件和無負(fù)荷條件下的平均知覺中點與基線水平均有顯著差異：女性適應(yīng)物品的平均知覺中點顯著小于基線(低負(fù)荷女適應(yīng)物品

t

(18) =?9.74,

p

< 0.01,

d

= 3.13; 無負(fù)荷女適應(yīng)物品

t

(18) =96.11,

p

< 0.01,

d

= 29.51), 男性適應(yīng)物品的平均知覺中點顯著大于基線(低負(fù)荷男適應(yīng)物品

t

(18) =?12.80,

p

< 0.01,

d

= 4.30; 無負(fù)荷男適應(yīng)物品

t

(18)= ?44.06,

p

< 0.01,

d

= 14.12)。我們以負(fù)荷強(qiáng)度為自變量, 以平均知覺中點為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)負(fù)荷強(qiáng)度主效應(yīng)顯著：

F

(2,18)=1586.60,

p

< 0.05,

η

= 0.99。事后比較表明兩兩差異顯著：無負(fù)荷時后效最大, 其次是低負(fù)荷條件, 最后是高負(fù)荷(

ps

< 0.01)。

(3)判斷為女性比例的閾限差異

我們以負(fù)荷強(qiáng)度為自變量, 以閾限差異為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析發(fā)現(xiàn)負(fù)荷強(qiáng)度主效應(yīng)差異顯著：

F

(2,18)=352.67,

p

< 0.01,

η

= 0.95。各個負(fù)荷強(qiáng)度之間兩兩配對比較差異均顯著(

ps

<0.01)。以閾限差異為指標(biāo)的適應(yīng)效應(yīng)如圖15所示。

圖15 各注意負(fù)荷程度下的適應(yīng)效應(yīng)(誤差棒為平均數(shù)的95%置信區(qū)間)

(4)各morph比例上的判斷趨勢

適應(yīng)條件相比于基線條件(無適應(yīng)刺激), 在更女性的面孔上判斷為女性的比例降低了, 在更男性的面孔上判斷為男性的比例也降低了(如圖16)。圖17A和17B將男女適應(yīng)物品分離出來考察：當(dāng)適應(yīng)刺激特征為女性時, 適應(yīng)條件相比于基線條件, 將面孔判斷為女性的比例顯著降低了, 即女性物品適應(yīng)條件下將面孔知覺為更男性; 當(dāng)適應(yīng)刺激特征為男性時, 適應(yīng)條件相比于基線條件, 將面孔判斷為女性的比例顯著提高了, 即男性物品適應(yīng)條件下將面孔知覺為更女性。

圖16 morph水平上的適應(yīng)效應(yīng)

4.5.2 ERP相關(guān)的面孔適應(yīng)

圖17(A) 適應(yīng)刺激為女性物品時morph水平上的適應(yīng)效應(yīng)

圖17(B) 適應(yīng)刺激為男性物品時morph水平上的適應(yīng)效應(yīng)

面孔測試刺激引起了清晰可辨別的P100 (在90～120 ms時間段上測得)和N170 (來自O(shè)1, O2和P7, P8電極, 在140～200 ms時間段上測得)。圖18為各負(fù)荷條件下, O1、O2、P7和P8位置上記錄的平均ERPs。隨著適應(yīng)刺激上負(fù)荷的降低, 測試面孔上的P100振幅增大且N170振幅減小, 即隨著負(fù)荷增大, 類別間面孔適應(yīng)效應(yīng)減小, 高負(fù)荷條件下適應(yīng)效應(yīng)消失。

圖18 各負(fù)荷條件下, 在O1、O2、P7、P8位置上記錄的測試面孔?200～600 ms之間呈現(xiàn)的平均ERPs

振幅

潛伏期

我們以負(fù)荷強(qiáng)度(無負(fù)荷, 低負(fù)荷、高負(fù)荷和無適應(yīng)基線)為自變量, 以N170潛伏期為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)負(fù)荷強(qiáng)度主效應(yīng)顯著：

F

(3,18)=35.38,

p

< 0.01,

η

= 0.66。各負(fù)荷強(qiáng)度的測試刺激N170潛伏期兩兩比較表明：無適應(yīng)基線條件與高負(fù)荷條件的N170潛伏期差異不顯著(

p

=0.892), 其余兩兩差異均顯著(

ps

< 0.01)。我們以負(fù)荷強(qiáng)度(無負(fù)荷, 低負(fù)荷、高負(fù)荷和無適應(yīng)基線)為自變量, 以P100潛伏期為因變量進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 發(fā)現(xiàn)負(fù)荷強(qiáng)度主效應(yīng)顯著：

F

(3,18)=160.27,

p

< 0.01,

η

= 0.90。各負(fù)荷強(qiáng)度的測試刺激 P100潛伏期兩兩比較表明：無適應(yīng)基線條件與高負(fù)荷條件的 P100潛伏期差異不顯著(

p

=0.301), 其余兩兩差異均顯著(

ps

< 0.01)。

4.6 討論

在實驗3中, 通過操縱適應(yīng)刺激上的注意負(fù)荷(高負(fù)荷、低負(fù)荷、無負(fù)荷), 我們探究了注意對類別間面孔適應(yīng)的影響。結(jié)果表明, 隨著注意負(fù)荷的增加, 類別間適應(yīng)效應(yīng)減?。簾o負(fù)荷條件下類別間面孔適應(yīng)效應(yīng)最大; 而高負(fù)荷條件下幾乎不存在。因而, 類別間面孔適應(yīng)的發(fā)生依賴于適應(yīng)物品圖片的意識覺知。這個結(jié)果與其它一些研究相一致。比如, Moradi, Koch和Shimojo (2005)的研究表明通過雙眼抑制或者引導(dǎo)面孔的無意視盲能消除面孔身份后效(即面孔身份后效需要可看見的適應(yīng)面孔),但是相同的抑制不能干涉方向后效。Amihai,Deouell和 Bentin (2011)以面孔適應(yīng)的范式探索面孔的性別和種族信息在沒有面孔意識覺知的情況下是否可以表征。結(jié)果表明, 在對面孔沒有意識覺知時, 面孔的性別和種族信息不能被自動捕獲。

5 總討論

本研究證明了類別間面孔適應(yīng)的存在, 其前提是適應(yīng)物體與測試面孔在任務(wù)相關(guān)的特征上有內(nèi)在關(guān)聯(lián)。研究結(jié)果顯示當(dāng)被適應(yīng)物體的性質(zhì)或特征能被自動推斷時, 高水平知覺適應(yīng)是能夠發(fā)生的。

實驗1以帶有明顯性別傾向的物品圖片作為適應(yīng)刺激, 考察了不同時程的類別間面孔適應(yīng), 結(jié)果顯示適應(yīng)物品呈現(xiàn)時間大于 50 ms時均存在后效,并且呈現(xiàn)時間為 400 ms時適應(yīng)后效最大。實驗 2以帶有明顯性別傾向的物品圖片、相應(yīng)的物品名稱和性別文字作為適應(yīng)刺激研究類別間面孔適應(yīng), 從而評估“性別”這一特征在類別間面孔適應(yīng)中所起的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這3種適應(yīng)刺激類型均能產(chǎn)生類別間適應(yīng)。在實驗3中, 通過操縱適應(yīng)刺激上的注意負(fù)荷(高負(fù)荷、低負(fù)荷和無負(fù)荷), 我們探究了關(guān)聯(lián)特征的意識覺知是否影響類別間面孔適應(yīng)。結(jié)果表明隨著負(fù)荷的增加, 類別間適應(yīng)的后效大小相應(yīng)減?。簾o負(fù)荷條件下的類別間面孔適應(yīng)最大, 高負(fù)荷條件下類別間面孔適應(yīng)幾乎不存在。

Ghuman 等(2010)用腦中的“面孔空間” (表征了視覺特征和它們的結(jié)構(gòu), 用于決定面孔的性別和身份)來解釋面孔適應(yīng)后效。這種解釋的前提是：視覺適應(yīng)了的神經(jīng)元(即表征面孔空間的神經(jīng)元)僅僅敏感地對面孔進(jìn)行反應(yīng), 卻不對其他物體反應(yīng)(Zhao & Chubb, 2001)。這種前提基于知覺適應(yīng)依賴于適應(yīng)刺激和測試刺激的特征的知覺相似性(Desimone, 1996)。但是本研究表明表征面孔空間的神經(jīng)元并不僅僅只針對面孔反應(yīng)。

具有明顯性別傾向的物品圖片能引起強(qiáng)烈的類別間面孔適應(yīng), 這意味著適應(yīng)刺激的性質(zhì)或特征能被自動推斷時, 高水平知覺適應(yīng)是能夠發(fā)生的。因此, 面孔適應(yīng)不僅僅是形狀選擇性適應(yīng), 而且能夠發(fā)生于特征關(guān)聯(lián)的意義加工水平上。

Hills等人(2010)用交互激活和競爭(Interactive Activation and Competetion, IAC)模型來解釋關(guān)聯(lián)性適應(yīng)。IAC模型包含了一定數(shù)量的池, 表征面孔加工系統(tǒng)的不同方面。最低水平是視覺輸入。視覺輸入之后是面孔認(rèn)知池, 池中的節(jié)點表征了記憶中的所有面孔。每個儲存在記憶中的面孔在池中都有一個面孔認(rèn)知單元(Face Recognition Unit, FRU)。FRU是單純視覺上的, 可能是特定人的許多視角的一個平均, 或者包含這個人的所有可能視角。個體特定的語義信息單元通過個體身份節(jié)點與每個FRU鏈接, 提供了該身份的不同側(cè)面。IAC模型對關(guān)聯(lián)適應(yīng)的解釋是：一個特定節(jié)點持續(xù)激活后, 激活擴(kuò)散使得關(guān)聯(lián)的節(jié)點也被激活而且可能導(dǎo)致過度激活, 從而使得隨后的激活閾限上升; 也就是這些關(guān)聯(lián)節(jié)點變得適應(yīng)了。在本研究的類別間面孔適應(yīng)中, 適應(yīng)圖片視覺輸入后, 激活了語義信息單元中“性別”這一特定信息, 并且通過擴(kuò)散激活了FRU中的“性別”信息。隨著適應(yīng)刺激的持續(xù)輸入, FRU中“性別”激活閾限充分上升, 即對“性別”這一特征的敏感性降低, 從而改變了對隨后輸入的視覺刺激的認(rèn)知偏向。

本研究表明類別間面孔適應(yīng)后效與適應(yīng)時間的關(guān)系是倒U型的：隨著適應(yīng)時間的增加, 面孔后效先增大后降低, 在 400 ms時類別間面孔適應(yīng)的后效最大。我們推測這可能是由于物品圖片具有很多特征(性別、顏色和視角等), 隨著適應(yīng)時間的推移, 各種特征被先后認(rèn)知且相互影響。400 ms前,“性別”的認(rèn)知程度較弱; 400 ms時, “性別”特征恰好被認(rèn)知完全; 400 ms后, 其他特征也先后被認(rèn)知,開始相互干擾, 減弱了面孔后效。因此, 類別間面孔適應(yīng)后效與適應(yīng)時間的關(guān)系呈現(xiàn)倒U型。這種可能性需要在今后的研究中進(jìn)一步驗證。

本研究表明高注意負(fù)荷幾乎消除了類別間面孔后效。高注意負(fù)荷的抑制作用支持注意競爭發(fā)生在腹側(cè)通路相對較早位置的觀點：在梭狀回面孔區(qū)域?qū)γ婵咨矸萏囟庸ぶ? 對注意資源的競爭已經(jīng)被解決了(Moradi et al., 2005)。

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