張恩濤,高 彬

(1.河南大學教育科學學院,河南開封 475001;2.三亞學院心理系,海南三亞 572022)

物體知覺中動作信息激活的雙重通路*

張恩濤1,高 彬2

(1.河南大學教育科學學院,河南開封 475001;2.三亞學院心理系,海南三亞 572022)

Gibson(1979)的動允性(affordances)理論認為,觀察物體能自動激活其隱含的動作信息.其關鍵的支持證據來自動允性效應,即當物體隱含的動作信息與被試的反應類型一致時,促進被試反應.最初研究發(fā)現,在缺少動作意圖時,動作信息仍能自動激活.最近研究顯示,注意、主體的能力和目的同樣調節(jié)著動作信息的激活,即物體動作信息的激活存在自下而上和自上而下兩種通路.

物體知覺;雙重通路;動允性效應;認知機制

0 引言

個體對知覺到的物體做出適宜的行為反應,是人類有效地與環(huán)境相互作用所必需的一種重要能力.從傳統(tǒng)認知心理學的觀點看,人們需要先察覺到物體的屬性、識別該物體,然后才能產生操作該物體的動作,即知覺、認知、動作的加工是以連續(xù)而又相對獨立的方式進行[1].與之相反,Gibson認為在現實生活中,由于人體與環(huán)境經常相互作用,環(huán)境中的物體便具有了自動激發(fā)個體對物體做出動作反應的內在屬性,個體不必為了產生操作物體的動作而將物體歸類和標簽化,即知覺和動作之間存在直接通路.如司機看到道路向左彎曲,就會激發(fā)向左轉彎的動作,而不必經過運動計劃和語義中介[2].Gibson(1979)將這種物體具有的自動激發(fā)個體與之潛在相互作用的特征稱為動允性(affordance).動允性概念不僅顯示了主體與環(huán)境潛在相互作用的生態(tài)心理學立場,而且也隱含了心智具身性思想[3～5].

早期的研究強調物體動作信息的自動激活.如最早Tucker和Ellis呈現給被試帶有手柄的物體(如水壺和茶杯),要求被試判斷物體是正立的或倒立的,結果發(fā)現盡管物體的手柄指向與當前反應任務無關,但當物體指向(如手柄)和反應手方向一致時促進被試反應,不一致時干擾被試反應[6].Tucker和Ellis (1998)將之稱為動允性效應(affordance effects).研究認為,物體動作信息的激活不依賴物體語義通達和觀察者的動作意圖,是一個純粹視覺—運動啟動的過程.但隨著研究的深入,人們發(fā)現諸如注意、情境和動作目的等都對動作信息的激活起著自上而下的調節(jié)作用.本文綜述了動允性效應的早期研究,介紹了影響動作信息激活的自上而下的影響因素及其證據,并對當前物體動允性效應研究有待澄清的關鍵性問題進行了思考,提出了未來研究的主要方向.

1 知覺到動作的自動激活通路

Tucker和Ellis采用刺激反應范式證明動允性效應,引發(fā)了許多研究者對視覺—運動啟動效應的探討[7～11].早期的研究認為,動作信息的激活是一個視覺—運動直接啟動的過程.如Craighero等(1998)[9]在研究中呈現給被試長方形框(向左或向右旋轉45度)的啟動刺激,當電腦屏幕的注視點變?yōu)榧t色時,要求被試用右手抓握眼前兩個物體中的其中一個.實驗發(fā)現,當啟動物體的方位和反應手的方位一致時(長方形框的旋轉方向和被抓握物體的方向一致),能夠促進被試對物體的抓握,這說明個體僅依靠觀察物體便能自動激活其動作信息.隨后的研究也表明,物體動作信息的激活可以獨立于物體的語義通路.如Yoon和Humphreys(2007)[12]通過改變可抓握物體的視角探索視覺信息對動作和語義通達的影響.結果發(fā)現,當可抓握部分(手柄方位)背離觀察者時,視角的變化影響了動作判斷(物體是否使用旋轉動作),而不影響其語義判斷(物體是否為廚房用具),這說明動作對視覺的依賴性;而在語義啟動任務中發(fā)現,語義相關的啟動物體影響了目標物體的語義歸類和命名,而不影響其動作判斷,這說明動作判斷并不依賴語義的通達,動作通達的視覺和語義通路是獨立的,物體動作的通達可以啟動視覺通路產生.

腦成像的研究也表明,呈現給被試可抓握的物體或工具能夠誘發(fā)大腦與運動活動相關的皮層激活[13～14].如與識別動物信息比較,被試僅僅觀察工具,便能引起腹側前運動區(qū)和后側顳中回的激活,顳中回對視覺運動信息敏感,前運動區(qū)負責動作加工.該結果表明,視覺物體可以直接誘發(fā)大腦運動負責動作操作區(qū)域的激活.此外,與可抓握圖形相比,工具物體引發(fā)了更多的大腦運動區(qū)域的激活.這也表明工具物體和動作之間能夠形成比較強的聯系.

Buccino等(2009)[15]采用透顱磁刺激(TMS,transcranial magnetic stimulation)技術對物體手柄誘發(fā)方位動允性效應進行了研究.實驗假設當物體的手柄損壞時,物體動允信息的激活也受到抑制.實驗呈現給被試帶有手柄的物體(物體的手柄分為完整的和破損的兩種情況),當物體呈現200 ms時,刺激被試的左側運動皮層,且實驗只要求被試被動的觀測物體,而不需要被試做出其它反應.結果發(fā)現,只有當物體的手柄完整時,才能觀察到運動電位的活動變大,而同樣的情況并沒有出現在物體手柄損壞時.由此認為,物體手柄引發(fā)允性效應并非是受實驗任務的影響.

總之,早期的研究認為,物體動作信息的激活是一個純粹的視覺—運動啟動的過程,該過程不依賴物體語義的通達,也不依賴被試的反應意圖.但隨后的研究表明,物體動作信息的激活不僅是一個自下而上的加工過程,同時也受自上而下因素的調節(jié).下面通過分析注意、主體的能力和動作目的在動作信息激活中產生的作用,闡釋動作信息激活的認知機制.

2 調節(jié)動作信息激活的自上而下因素

2.1 注意

選擇性注意是過濾知覺信息的重要認知能力,在物體動作信息的激活中具有重要作用.Symes,Ellis和Tucker(2005)[16]認為動作信息的激活需要選擇注意的參與,而不是一個完全自動化的過程.實驗要求被試對呈現的物體進行語義判斷時(生物或非生物),出現了方位效應,但當要求被試對物體進行顏色(面表特征)判斷時,則不能觀察到動允性效應.Tipper,Paul和Hayes(2006)[17]進一步研究發(fā)現,只有觀察者加工與被試反應相關的物體特征時,才能觀察到動允性效應.實驗要求被試對刺激(門把手)的形狀進行區(qū)分時(圓形還是方形),才產生方位效應,而當對刺激的顏色進行區(qū)分時(綠色還是藍色),未產生方位效應.因此,為了獲得物體的動作信息,物體的動作相關特征必須得到注意.

Vainio,Tucker和Ellis(2007)[18]對選擇性注意在方位效應中的作用水平(手柄特征水平和整個物體水平)進行了研究.實驗先呈現一個注視點,然后呈現啟動物體,啟動物體和注視點位置并不一致,目標刺激為鑲嵌在注視點中的顏色,要求被試針對顏色進行左右手反應.結果發(fā)現,即使不要求被試注意啟動物體,也仍然能產生方位效應.但同時也發(fā)現,當注視點與啟動刺激一直保持呈現時 (憑此減少對啟動刺激的注意加工),方位效應消失.這說明方位效應的產生需要注意資源的參與.隨后的實驗還證明,動允效應的產生是由于注意發(fā)生在物體整體水平(語義)而非特征水平(手柄位置).實驗采取空間線索化范式對方位效應進行了研究.結果發(fā)現,當線索位置出現在物體頂部比在物體手柄位置時,方位效應更大,這說明阻止注意資源向手柄位置的轉移并不是方位效應消失的原因,方位效應的產生發(fā)生在物體整體水平.

動允性效應是否和simon效應有著相同的認知機制仍然充滿了爭議[8,11].Pellicano等(2010)[19]認為simon效應和方位動允性效應存在兩點不同:simon效應無關抓握反應;simon效應無關刺激的加工深度,而動允性效應則需要較深的加工.為了區(qū)分這兩種效應,實驗要求被試用手電筒的手柄指向作為方位動允性效應的刺激,而將手電筒的光線指向作為simon效應產生的刺激,根據手電筒的顏色和正反進行左右按鍵反應.結果發(fā)現,在顏色判斷中出現了simon效應,而在正反判斷中出現了方位動允性效應,說明這兩種效應依賴不同的語義加工深度.但另一些研究卻發(fā)現方位效應的產生并不需要通達語義信息.

來自不同方面的研究表明,動允性效應的產生需要較多注意資源的參與,而simon效應則對注意資源需求較少.但注意資源是作用在物體整體水平(語義)還是物體的方位特征(手柄指向),仍需要進一步的研究;另外方位效應對任務類型的依賴,可能反映了目的狀態(tài)對動允性產生的影響.這可能反映了神經的習慣方式和目標情境對動允性產生的影響.

2.2 主體能力

為了能夠與物體有效地相互作用,物體必須處在觀察者可通達的范圍內,即物體必須能夠被夠到和抓取.腦成像研究表明,與夠取動作相關的是大腦區(qū)域頂葉,猴子對處在觀察者可夠取范圍內的物體更加敏感[20～21].Costantini(2010)[22]對空間距離對方位效應的影響進行了研究.實驗中呈現一個帶有手柄的杯子,杯子手柄指向右側或左側,杯子出現在近身距離或離身距離.實驗程序為:首先在屏幕中央出現一個注視點,然后出現一個指導刺激,指導刺激為一個做出抓握姿勢的左手或右手,接著出現目標刺激,實驗前被試將雙手的食指放在反應鍵上,當看到目標刺激時,被試盡快松開反應鍵并復制指導刺激的動作.結果發(fā)現,只有杯子處在近身距離時,才會產生方位效應.

Costantini等(2011)[23]對空間距離對物體操作動作和功能動作產生的影響進行了研究.實驗使用3D物體作為啟動刺激,以動作動詞作為目標刺激,目標刺激分為視覺動作(看)、操作動作(抓)和功能動作(喝).啟動刺激分為近身方式(不用移動物體和移動自身就可以對其操作)和遠身方式(必須移動自己或物體才能對其操作).結果發(fā)現,操作動作只有在近身條件下才產生啟動,而在離身情況下其啟動效果消失;功能動作雖然也受視覺背景影響,但無論在何種方式下都能產生啟動;而視覺動作在兩種條件下都無變化.結果表明,操作動作和功能動作的提取對視覺背景的依賴程度不同,操作動作對視覺背景有著較大依賴,而功能動作則較少依賴背景動作.這一結果與功能動作更抽象的觀點一致.

之前關于動作和知覺的研究主要關注個體和環(huán)境中物體之間的相互作用,很少關注他人、自身和環(huán)境之間的關系.Costantini,Committeri和Sinigaglia(2011)[24]對物體的動作方位效應是否受到環(huán)境中他人(場景中的物體接近被試或他人)的影響進行了研究.結果發(fā)現,無論物體落入被試或他人的觀察范圍都能產生方位效應,這表明被試能從自己和他人的抓握空間之間產生映射.Yang和Beilock(2011)[25]認為,空間距離對動允性產生的調節(jié)實質是個體能力在起作用.實驗同樣對方位效應進行了研究,實驗給被試帶上抓握工具,并呈現給被試不同方位旋轉的帶手柄的杯子,杯子上嵌有注視點,當注視點變?yōu)榧t色或綠色時分別用左手或右手支配人造抓握工具進行反應.當物體出現在50 cm(近身距離)和150 cm時(離身距離),被試的反應工具有兩種:一種是較短不足以夠取物體;另一種是較長可以夠取物體.結果發(fā)現,當物體處在離身距離時,只要被試工具能夠夠取物體就可以產生方位效應,這說明真正調節(jié)動允性的是個體與物體相互作用的能力,而這種當前身體活動限制對認知的影響正體現了具身認知的思想.

2.3 動作目的

個體對物體做出的動作,不僅僅是對環(huán)境刻板的反應,同時還受到個體目的的支配[26].Alexander和Brown(2011)[27]提出了一個內側前額葉(mPFC)具有動作效果期待功能的預期反應結果模型(the predicted response-outcome,簡稱PRO).該模型認為mPFC能夠產生一些期待預測功能的神經信號,該神經信號能反映個體動作產生的各種結果的可能性:當預測的結果與實際相符合時,這種信號就得到抑制;當預測失敗時,該處神經元的活動值最大.如個體以一定方式拿起牙刷,并且將牙刷移到嘴里進行刷牙.刷牙是目的,具體拿牙刷的動作是手段,動作目的決定動作手段.如拿著牙刷放在耳朵上則違背了動作目的.研究表明,動作目的和動作手段對應不同的神經表征.動作目的由前額葉負責,而動作手段由前頂葉和運動區(qū)域負責[28].

來自行為的證據也證明了動作目的的支配性地位.van Elk,van Schie和Bekkering(2009)[29]通過以正確或錯誤的抓握物體的方式定義動作手段(如拿牙刷的手勢是否正確),而以物體最終作用身體的位置定義動作目的(將牙刷放到嘴上或耳朵上),要求被試進行動作判斷.結果表明,兩種動作違背都能誘發(fā)更長的反應時間,但相比動作手段違背,動作目的違背能產生更大的干擾效應.這在一定程度上證明了動作知識存儲的等級模型.由于大多數動作分離的實驗都是用熟悉物體難以區(qū)分熟悉性效應.為此,van Elk等(2009)[29]采用新異物體學習任務,讓被試學習新物體的動作操作方式和動作目的,在測驗階段采用啟動范式下的物體識別任務,先呈現一個單獨的物體,然后再呈現帶有動作的物體圖片,讓被試判斷兩個圖片是否為同一物體.結果發(fā)現,相似的動作違背能誘發(fā)更長反應的現象,同時也發(fā)現了更大的動作目的違背的干擾效應.

有些研究則表明動作目的制約動允性效應的產生.如Bub和Masson(2010)[30]對方位效應的產生條件進行了深入研究,實驗呈現給被試帶把手的水壺和帶手柄的鍋,要求被試對物體的顏色進行反應,反應方式為按鍵和抓握(抓握方式為水平和垂直兩種).結果表明,左右按鍵反應并不能誘發(fā)方位效應,而抓握反應則導致了方位效應的出現,這說明反應的目的狀態(tài)影響方位效應的出現.Masson,Bub和Breuer (2011)[31]進一步探索了物體功能語義對其動允性效應的影響.實驗發(fā)現,當水壺(手柄垂直并指向右側)正常逆時針90度呈現時(手柄向上適合水平抓握),出現了水平抓握一致性效應;當水壺鏡像逆時針旋轉90度時,未出現水平一致性效應.由此認為,水壺逆向旋轉后產生的水平抓握不影響正常使用水壺,但鏡像旋轉后即使觀察者可以水平抓握水壺,但并不能正常使用水壺.因此,個體使用物體的目的制約了動允性的通達.

盡管大量研究表明觀察物體可以直接誘發(fā)其潛在動作,但文獻分析表明物體視知覺自動激活的動作大多是抓握等簡單的運動成分.這些簡單運動的自動激活很可能反映了被試神經系統(tǒng)在與物體相互作用中形成的習慣反應方式[32].所以當個體知覺物體時可能不需要內生目的支配,而產生習慣的運動反應.但個體的認知系統(tǒng)并非是環(huán)境的刻板反應系統(tǒng),個體能夠根據自身的目的和現實情境來調節(jié)當前的動作.從這個意義上講,動作的產生仍然是自下而上和自上而下的雙重作用的結果.

3 總結與展望

綜合分析物體動作信息產生的機制發(fā)現,物體動作信息產生的特點有:動作信息的產生并不完全是自動化的和必然的,需要選擇性注意的參與和較深的加工水平;動作信息的通達并非只是視覺通路加工的結果,主體的能力和動作目的同樣調節(jié)著動作信息的激活,并且這種調節(jié)作用在復雜動作產生中更為重要.

總之,物體動作的通達并非是通過單一的視知覺啟動,其中注意、動作目的等自上而下因素同樣調節(jié)著物體動作知識的激活.兩種通路以靈活的、交互方式協同作用通達物體的動作本身,體現了人類認知的靈活性[33～34].未來研究應關注以下問題:

(1)前額葉具有對認知活動具有自上而下調節(jié)作用,這種自上而下的調節(jié)如何影響動作的產生是一個必須回答的問題.具體而言,被試先前的行動目的和當前情境激發(fā)的動作目的存在是如何作用的,需要進一步的研究.

(2)盡管神經科學的證據表明,觀察物體和詞匯都發(fā)現了大腦運動區(qū)域的活動,但相應的行為證據卻發(fā)現了詞匯在通達動作信息方面的限制[35].因此探索物體和詞匯認知中動作信息通達的差異對于詞匯具身性研究非常重要,而且對于支持具身認知的觀點也非常關鍵.

(3)詞匯識別中動作信息的激活是否會受到語言符號本身差異的影響也是未來研究的方向.因為不同語言采用不同的符號系統(tǒng).中文不同于拼音文字,由漢字組成.漢字是表意文字,大部分漢語動作動詞在詞形上具有明顯的義符標志,義符標記著該動作靠什么器官或工具完成.因此,語言符號本身能否影響詞匯中動允信息的激活也是未來開展本土化研究的方向.

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Dual Routes of Action Activation in Perceiving Object

ZHANG Entao1,GAO Bin2
(1.School of Education Science,Henan University,Kaifeng 475001,China;
2.Department of Psychology,Sanya University,Sanya 572022,China)

The theory of affordance by Gibson(1979)holds that observing an object can automatically activate the implied action information and the crucial evidence supporting this view is the affordance compatibility effect.This effect refers to a decrease of reaction times when the subject executes a motor act which is compatible with that afforded by an observed object.In the domain of affordance effect, most researchers think that the perception of object can automatically evoke those possible actions afforded by the object,in the absence of observer’s action intention and conceptual knowledge.However,recent studies have showed that not only the features of an object evokes action motor information,but also both the goal and abilities of observer influence the action motor information processes associated with the object’s affordance,that is,there are down-top and top-down routes to action implied by objects.

perception of objects;dual routes;affordance effect;cognition mechanism

B842

A

1009-1734(2014)10-0087-06

[責任編輯 高俊娥]

2014-09-10

浙江省教育廳2012年度科研項目(Y201225371).

張恩濤,講師,博士,研究方向:認知心理學.Email:zhanget2011@126.com