仝 可 唐 薇 陳文鋒 傅小蘭

(1中國(guó)科學(xué)院心理研究所, 腦與認(rèn)知科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100101)(2中國(guó)科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

1 引言

由多個(gè)體組成的集合刺激在真實(shí)生活中十分常見, 人們的很多決策依賴于對(duì)集合刺激的加工和判斷(例如, 觀察球隊(duì)的陣型并做出調(diào)整)。然而,受制于有限的注意資源, 人類只能對(duì)4個(gè)左右的個(gè)體進(jìn)行同時(shí)加工(Cowan, 2001; Luck & Vogel,1997), 但集合中個(gè)體的數(shù)量經(jīng)常超出這個(gè)范圍。為了更有效的加工集合刺激, 人類必須提取更精煉, 更有概括性的表征(Marr, 1982)。

統(tǒng)計(jì)指標(biāo)(例如, 平均值、標(biāo)準(zhǔn)差)能夠描述集合刺激的整體特征, 因而是概括性表征的一個(gè)備選方案。幸運(yùn)的是, 人類可能是“天生的統(tǒng)計(jì)學(xué)家”,對(duì)環(huán)境中的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)有很強(qiáng)的主觀估計(jì)能力, 而且不需要額外的訓(xùn)練(Peterson & Beach, 1967)。越來越多的研究表明, 人類可以提取集合刺激中的統(tǒng)計(jì)信息并形成統(tǒng)計(jì)概要表征(statistical summary representation)。用統(tǒng)計(jì)指標(biāo)來表征集合刺激是一種高效的加工方式, 對(duì)統(tǒng)計(jì)概要表征的研究有助于我們理解知覺系統(tǒng)如何處理海量信息。

本文首先分析介紹了統(tǒng)計(jì)概要表征的主要內(nèi)容和機(jī)制, 然后在此基礎(chǔ)上提出了一個(gè)整合性的研究框架, 為該領(lǐng)域的已有研究提供了全局背景。文章最后給出了對(duì)未來研究的展望。

2 統(tǒng)計(jì)概要表征的內(nèi)容

集中趨勢(shì)(central tendency)和變異性(variability)是描述集合數(shù)據(jù)的主要指標(biāo), 相應(yīng)的, 集中趨勢(shì)表征和變異性表征是統(tǒng)計(jì)概要表征的主要內(nèi)容。這兩種表征相輔相成, 幫助人們從復(fù)雜信息中提取重要內(nèi)容, 完成各種決策任務(wù)。

2.1 集中趨勢(shì)表征

作為最常用的集中趨勢(shì)指標(biāo), 平均值(mean)被廣泛應(yīng)用于各種對(duì)集合刺激的決策任務(wù)中(例如, 用平均成績(jī)判斷學(xué)業(yè)水平)。張?jiān)品?2009)發(fā)現(xiàn), 集合的平均值可以得到自動(dòng)加工, 同為集中趨勢(shì)指標(biāo)的眾數(shù)(mode)卻無法得到自動(dòng)加工。因此對(duì)集合平均值的加工可能具有特異性, 平均值表征可能是集中趨勢(shì)表征的主要內(nèi)容(張?jiān)品? 2009)。

平均值表征可以帶來雙重加工優(yōu)勢(shì), 既節(jié)省了認(rèn)知資源, 又提高了表征的準(zhǔn)確度。首先, 用平均值代表集合的整體強(qiáng)度避免了對(duì)每個(gè)個(gè)體強(qiáng)度的分別表征, 這種加工方式大大減少了集合表征所需的信息量, 從而節(jié)省了認(rèn)知資源(Ariely,2001)。此外, 平均值還可以帶來更高的準(zhǔn)確性,因?yàn)閮?nèi)部噪聲導(dǎo)致的個(gè)體加工誤差可以在平均過程中相互抵消, 從而形成更準(zhǔn)確的綜合強(qiáng)度表征(Alvarez, 2011)。然而這種加工優(yōu)勢(shì)也有相應(yīng)的代價(jià), 因?yàn)槠骄祪H保留了集合刺激的整體強(qiáng)度信息,無法表征刺激強(qiáng)度在個(gè)體間的分布狀態(tài)等信息。

用平均值表征集合刺激可能是一種普遍的知覺加工方式。一方面, 平均表征適用于不同類型的簡(jiǎn)單刺激。例如在視覺通道中, 被試可以對(duì)圓點(diǎn)大小(Ariely, 2001; Chong & Treisman, 2003; Im& Chong, 2009)、運(yùn)動(dòng)方向(Watamaniuk & Duchon,1992)、紋理或光柵的朝向(Dakin & Watt, 1997;Parkes, Lund, Angelucci, Solomon, & Morgan,2001)、明度(Bauer, 2009)、位置(Alvarez & Oliva,2008)等刺激的平均值進(jìn)行準(zhǔn)確的表征。在視覺通道之外, 平均表征還發(fā)生在聽覺(Holt, 2006; Albrecht,Scholl, & Chun, 2012; Piazza, Sweeny, Wessel,Silver, & Whitney, 2013)、時(shí)間知覺(Schweickert,Han, Yamaguchi, & Fortin, 2014)等多種知覺通道。以上研究共同說明對(duì)平均值的提取在對(duì)不同類型刺激的加工中具有普適性。

另一方面, 人類可以對(duì)復(fù)雜視覺刺激中的高水平信息進(jìn)行平均表征。例如被試可以準(zhǔn)確提取面孔情緒(Haberman & Whitney, 2007, 2009)、吸引力(Rhodes, Maloney, Turner, & Ewing, 2007)、身份(de Fockert & Wolfenstein, 2009; Neumann,Schweinberger, & Burton, 2013)、生物運(yùn)動(dòng)(Sweeny,Haroz, & Whitney, 2013)的平均值信息。這說明平均表征發(fā)生在視覺加工的不同階段, 進(jìn)一步支持了這種加工的普適性。

綜上所述, 人類可以通過提取刺激的平均值來表征集合刺激的集中趨勢(shì), 其優(yōu)勢(shì)是認(rèn)知資源的節(jié)省和表征準(zhǔn)確性的提高。平均值表征可能是一種普遍適用的知覺加工方式。

2.2 變異性表征

在很多情境中, 人們需要對(duì)集合內(nèi)的變異性進(jìn)行判斷(例如, 根據(jù)路面高低的變異性來調(diào)整行走方向)。錯(cuò)誤的變異性知覺可能引發(fā)危險(xiǎn)的判斷(例如, 走入崎嶇路段導(dǎo)致受傷), 因此變異性知覺具有重要的生存意義。變異性表征包含集中趨勢(shì)表征無法體現(xiàn)的刺激強(qiáng)度分布信息。借助變異性表征, 人們可以在集中趨勢(shì)信息相同或缺失的情況下對(duì)集合刺激進(jìn)行判斷(例如, 比較不同集合刺激的同質(zhì)性)。

人類可能用一種或幾種統(tǒng)計(jì)指標(biāo)來表征變異性, 然而具體使用何種指標(biāo)尚無定論。標(biāo)準(zhǔn)差(standard deviation)是最有可能的一個(gè)候選, 因?yàn)榕c其他變異性指標(biāo)相比, 標(biāo)準(zhǔn)差是亮度變異性最有效的描述指標(biāo)(Moulden, Kingdom, & Gatley,1990; Bex & Makous, 2002)。當(dāng)啟動(dòng)刺激和目標(biāo)刺激的顏色或形狀信息的標(biāo)準(zhǔn)差匹配時(shí), 后續(xù)加工可以得到易化, 這說明集合刺激的標(biāo)準(zhǔn)差信息得到了自動(dòng)加工(Michael, de Gardelle, & Summerfield,2014)。全距(range)是另一個(gè)可能的候選。在成員報(bào)告任務(wù)中, 當(dāng)探測(cè)刺激超出集合刺激的強(qiáng)度范圍時(shí), 被試報(bào)告該刺激為集合成員的比例顯著下降, 這說明被試能夠?qū)洗碳さ娜噙M(jìn)行一定程度的表征(Lovie, 1978; Ariely, 2001)。高階的變異量數(shù)也影響主觀知覺, 例如亮度的偏度(skewness)和峰度(kurtosis)變化被認(rèn)為和光澤感知覺有關(guān)(Motoyoshi, Nishida, Sharan, & Adelson,2007)。集合內(nèi)個(gè)體的排列順序也影響主觀知覺到的變異性, 具有相同平均值和標(biāo)準(zhǔn)差的兩個(gè)集合,局部變異性大的集合引發(fā)的主觀變異性更大(Lathrop, 1967)。

另一種可能是, 人對(duì)變異性的知覺并不對(duì)應(yīng)某種確定的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn), 被試可以比較不同集合變異性的相對(duì)水平, 卻無法對(duì)變異性的絕對(duì)水平進(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)(Beach & Scopp, 1968),判斷性的研究也許不能說明被試真的理解或者使用了統(tǒng)計(jì)指標(biāo)去表征集合變異性。對(duì)變異性的表征可能是長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)與學(xué)習(xí)的結(jié)果, 而不存在與統(tǒng)計(jì)學(xué)對(duì)應(yīng)的指標(biāo)(Pollard, 1984)。

變異性會(huì)影響人們對(duì)集合其他特性的加工,高變異性可能導(dǎo)致平均值判斷任務(wù)正確率的下降(Corbett, Wurnitsch, Schwartz, & Whitney, 2012;Marchant, Simons, & de Fockert, 2013)。有研究者認(rèn)為變異性調(diào)控了對(duì)集合的加工方式：人們?cè)诿鎸?duì)集合刺激時(shí)會(huì)先根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差或全距進(jìn)行歸類,對(duì)相對(duì)均勻的集合進(jìn)行整體加工, 對(duì)相對(duì)離散的集合采取個(gè)體加工(Allard & Cavanagh, 2012; Utochkin& Tiurina, 2014)。

綜上所述, 變異性表征彌補(bǔ)了集中趨勢(shì)表征對(duì)刺激分布描述的不足, 為決策提供了更多的參考依據(jù)。然而目前只有少量研究直接考察變異性知覺, 采用的刺激材料也限制在亮度、顏色等視覺刺激, 因此變異性表征是否像平均值表征一樣具有知覺普遍性尚未得知。

3 概要統(tǒng)計(jì)表征的機(jī)制

研究者對(duì)統(tǒng)計(jì)概要表征的加工方式提出了兩種主要解釋, 即基于分布式注意的整體加工和基于聚焦注意的個(gè)體加工。已有研究表明, 統(tǒng)計(jì)概要表征的形成可能同時(shí)采用了這兩種加工方式,并發(fā)生在多個(gè)加工水平中。統(tǒng)計(jì)概要表征的神經(jīng)基礎(chǔ)研究仍處在起步階段, 但已有部分結(jié)果提示我們統(tǒng)計(jì)概要表征的不同成分可能具有分離的神經(jīng)基礎(chǔ)。

3.1 加工方式

3.1.1 整體加工

整體加工的觀點(diǎn)認(rèn)為視覺系統(tǒng)采用了一種性質(zhì)上不同于個(gè)體加工的機(jī)制, 將注意資源分?jǐn)傇谒袀€(gè)體上, 對(duì)集合刺激進(jìn)行平行加工。Ariely(2001)先給被試呈現(xiàn)由大小不同的圓點(diǎn)組成的集合, 然后呈現(xiàn)單個(gè)圓點(diǎn), 要求被試報(bào)告該圓點(diǎn)是否出現(xiàn)過。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)單個(gè)圓點(diǎn)大小等于圓點(diǎn)集合的平均值時(shí), 被試報(bào)告出現(xiàn)過的頻率最高,報(bào)告出現(xiàn)過的頻率隨單個(gè)圓點(diǎn)大小與平均值距離的增大而減小, 但圓點(diǎn)是否真實(shí)出現(xiàn)過對(duì)被試的報(bào)告影響不大。Ariely (2001)的另一實(shí)驗(yàn)要求對(duì)單個(gè)圓點(diǎn)的大小與圓點(diǎn)集合的平均大小進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)被試能夠準(zhǔn)確地完成該任務(wù)。兩個(gè)實(shí)驗(yàn)共同說明被試能夠準(zhǔn)確表征集合平均值, 卻不能夠?qū)蟽?nèi)的個(gè)體進(jìn)行準(zhǔn)確表征。整體平行加工的一個(gè)推論是表征水平不會(huì)因集合變大而降低, 這一點(diǎn)得到了實(shí)驗(yàn)支持(Ariely, 2001; Robitaille &Harris, 2001)。進(jìn)一步研究使用快速序列視覺呈現(xiàn)(rapid serial visual presentation task, RSVP)范式驗(yàn)證了被試在沒有對(duì)個(gè)體進(jìn)行外顯編碼的情況下提取了整體的統(tǒng)計(jì)信息(Corbett & Oriet, 2011)。變異累加模型(Variation summation modeling, VSM)分析發(fā)現(xiàn), 整體加工的內(nèi)部噪聲顯著低于個(gè)體加工的內(nèi)部噪聲, 也支持了統(tǒng)計(jì)概要表征采用整體加工的觀點(diǎn)(Im & Halberda, 2013)。

整體加工觀點(diǎn)認(rèn)為統(tǒng)計(jì)概要表征的形成是自動(dòng)的, 主要證據(jù)有四點(diǎn)。首先, 人們可以快速提取集合刺激的統(tǒng)計(jì)信息。平均值和變異性表征可以在100 ms內(nèi)完成(Chong & Treisman, 2003;Michael et al., 2014)。第二, 任務(wù)無關(guān)的刺激也會(huì)形成平均表征, 可能說明平均值提取在選擇性注意之前自動(dòng)完成(Oriet & Brand, 2013)。第三, 被試提取圓點(diǎn)大小平均值的能力不會(huì)因?yàn)樽⒁夥峙涠档?Chong & Treisman, 2005b), 并能夠在注意資源被主任務(wù)占據(jù)的條件下完成平均值任務(wù)(Alvarez & Oliva, 2009)。第四, 被試在不能檢測(cè)到局部變化的情況下依然可以檢測(cè)到整體的變化(Haberman & Whitney, 2011), 說明整體信息的提取可能不受注意資源的限制。

在整體加工觀點(diǎn)下, 集合中的個(gè)體信息充滿了噪聲而難以被單獨(dú)加工, 分布式注意(distributed attention)將個(gè)體信息整合并提取統(tǒng)計(jì)信息, 進(jìn)而引導(dǎo)注意焦點(diǎn)的移動(dòng)(Chong & Treisman, 2005a;Corbett & Melcher, 2014a)。統(tǒng)計(jì)概要表征的功能性可能體現(xiàn)在注意資源不足情況下, 例如當(dāng)無法精細(xì)加工處在外周視野的多個(gè)個(gè)體時(shí), 視覺系統(tǒng)會(huì)提取這些個(gè)體的統(tǒng)計(jì)信息, 從而用較少的加工資源完成對(duì)外周視野的加工(Whitney & Levi,2011)。

3.1.2 個(gè)體加工

有研究者對(duì)整體加工提出了質(zhì)疑, 認(rèn)為平行加工不是必須的, 被試選取少數(shù)個(gè)體進(jìn)行個(gè)體加工即可達(dá)到之前研究中對(duì)集合的表征水平(Myczek & Simons, 2008)。基于個(gè)體的抽樣加工策略認(rèn)為被試將有限的注意資源集中在從集合中抽取的少數(shù)樣本上, 并對(duì)其進(jìn)行精細(xì)加工, 然后通過樣本信息來推斷集合整體的信息。這種策略的推論是, 在統(tǒng)計(jì)概要表征任務(wù)中, 被試沒有采用與個(gè)體表征不同的機(jī)制。與前述研究結(jié)果相反,部分研究中被試統(tǒng)計(jì)表征的水平隨集合樣本量增大而下降, 支持了抽樣加工理論(Allik, Toom, Raidvee,Averin, & Kreegipuu, 2013; Marchant et al., 2013)。

在抽樣加工策略中, 聚焦注意(focused attention)參與統(tǒng)計(jì)概要表征的形成, 并且聚焦注意下的個(gè)體加工在統(tǒng)計(jì)概要表征中占據(jù)重要地位。de Fockert和Marchant (2008)在研究中引導(dǎo)被試將注意資源集中到集合中的某個(gè)個(gè)體上, 然后讓被試完成平均值判斷任務(wù), 發(fā)現(xiàn)被試對(duì)平均值的表征偏向了被注意個(gè)體。這說明統(tǒng)計(jì)概要表征受聚焦注意的調(diào)控(de Fockert & Marchant, 2008)。Myczek和Simons (2008)利用抽樣策略來模擬平均值判斷任務(wù), 發(fā)現(xiàn)抽樣加工少數(shù)個(gè)體可以達(dá)到先前整體加工研究中的表現(xiàn)水平。

抽樣加工觀點(diǎn)質(zhì)疑了統(tǒng)計(jì)概要表征加工的自動(dòng)性, 尤其對(duì)自動(dòng)性的判斷標(biāo)準(zhǔn)提出了批評(píng)。以加工速度為例, 有研究者認(rèn)為先前研究中沒有對(duì)刺激加以掩蔽, 實(shí)際加工時(shí)間可能更長(zhǎng)(Whiting& Oriet, 2011)。另外, 統(tǒng)計(jì)概要表征的不同部分可能有不同的自動(dòng)性：有自動(dòng)加工的一部分(Chong & Treisman, 2005a), 也有一部分受到注意資源的限制(Brand, Oriet, & Tottenham, 2012)。

3.1.3 整體加工與個(gè)體加工的整合

整體加工和個(gè)體加工并不一定是排他性的兩種解釋, 對(duì)集合刺激的加工可能同時(shí)采用了這兩種加工方式(Allik, Toom, Raidvee, Averin, &Kreegipuu, 2014)。

一方面, 對(duì)整個(gè)視野采用絕對(duì)的平行加工的說法并不符合現(xiàn)實(shí)。因?yàn)樵诂F(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中, 注意資源在視野中的分配是動(dòng)態(tài)且不均勻的。注意焦點(diǎn)并非固定不動(dòng), 中央視野隨著注意焦點(diǎn)移動(dòng), 占據(jù)大量注意資源, 僅有少量注意資源分配在外周視野。絕對(duì)的平行加工要求注意資源完全平均分配, 與事實(shí)不符。然而這不意味著平行加工是不存在的, 平行加工可能發(fā)生在局部視野(尤其是在注意資源稀少的外周視野), 或者是同質(zhì)性比較高的整體視野(Utochkin & Tiurina, 2014)。另一方面,絕對(duì)的個(gè)體加工亦不可行, 因?yàn)橛邢薜淖⒁赓Y源無法支持對(duì)每個(gè)個(gè)體的加工。

因此, 更可能的解釋是整個(gè)視野內(nèi)的個(gè)體同時(shí)參與統(tǒng)計(jì)概要表征的加工, 區(qū)別在于加工方式和所占權(quán)重。在加工方式上, 外周視野統(tǒng)計(jì)概要信息的提取更依賴于自動(dòng)加工, 而中央視野更依賴于主動(dòng)加工。中央視野的個(gè)體獲得了更多的注意資源, 因此在最終的統(tǒng)計(jì)概要表征中占據(jù)更大的權(quán)重。

來自工作記憶研究的證據(jù)表明兩種加工之間存在相互影響。前文提到整體表征會(huì)偏向受注意的個(gè)體(de Fockert & Marchant, 2008), 相應(yīng)的, 被試對(duì)個(gè)體的記憶亦會(huì)偏向整體平均值(Brady &Alvarez, 2011)。這說明對(duì)整體和個(gè)體的表征同時(shí)存在于工作記憶中并相互影響, 統(tǒng)計(jì)概要表征不是將每個(gè)個(gè)體獨(dú)立存儲(chǔ), 而是在多個(gè)抽象級(jí)別上編碼, 并存在跨級(jí)別整合(Brady & Alvarez, 2011;Walker & Vul, 2013)。整體加工也會(huì)導(dǎo)致個(gè)體加工的表征偏差, 由于自動(dòng)發(fā)生的整體加工沒有對(duì)個(gè)體進(jìn)行區(qū)分, 任務(wù)無關(guān)個(gè)體會(huì)通過整體加工間接地干擾任務(wù)相關(guān)個(gè)體在工作記憶中的表征(Dubé,Zhou, Kahan, & Sekuler, 2014)。

綜上, 統(tǒng)計(jì)概要表征應(yīng)該存在至少兩種加工方式, 整體加工和個(gè)體加工都有助于人類對(duì)集合刺激的知覺, 并且兩者在工作記憶中存在相互影響。

3.2 加工水平

如前文所述, 人類既可以對(duì)多種低水平刺激(例如, 圓點(diǎn)大小、光柵朝向)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)概要表征,也可以對(duì)多種高水平刺激進(jìn)行統(tǒng)計(jì)概要表征。Haberman和Whitney (2007)采用面孔刺激研究人們對(duì)情緒的統(tǒng)計(jì)概要表征, 發(fā)現(xiàn)被試可以準(zhǔn)確的提取多張面孔中的平均情緒。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn), 視覺系統(tǒng)也可以提取性別(Haberman & Whitney,2007)、種族(Jung, Bülthoff, Thornton, Lee, &Armann, 2013)等高水平信息的統(tǒng)計(jì)概要表征。de Fockert和Wolfenstein (2009)用面孔集合作為刺激材料, 讓被試完成成員身份判斷任務(wù), 結(jié)果被試報(bào)告用面孔集合軟件合成的平均臉為集合成員的比例顯著高于真實(shí)的集合成員, 由此推論, 統(tǒng)計(jì)概要表征在面孔身份這一高水平維度上也適用。

與采用倒立或打亂的面孔集合作為刺激的試次相比, 被試在采用正立面孔集合作為刺激時(shí)表現(xiàn)出更好的平均情緒判斷能力, 這說明被試在完成平均情緒判斷任務(wù)時(shí)依靠的是高水平情緒信息,而非低水平圖像特征(Haberman & Whitney,2009)。Sweeny和Whitney (2014)研究群體注視朝向的平均表征, 刺激材料用瞳孔朝向和面孔朝向兩種局部特征的組合來構(gòu)成注視朝向, 發(fā)現(xiàn)被試可以生成注視朝向的平均表征, 而且這種表征并不基于某種局部特征, 而基于兩種局部特征整合而成的整體特征。此外, 腦成像研究表明被試對(duì)集合刺激的疏密程度的知覺依賴于集合物體比例等高水平信息, 而非間距、空間頻率等低水平信息(Cant & Xu, 2014)。對(duì)高水平類別信息的加工可能使得由不同類別物體組成的集合刺激具有加工優(yōu)勢(shì)(Cohen, Konkle, Rhee, Nakayama, & Alvarez,2014)。上述研究說明人類確實(shí)可以對(duì)集合刺激中的高水平信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)概要表征。

統(tǒng)計(jì)概要表征可能發(fā)生在視覺加工的多個(gè)層級(jí)上(Sweeny & Whitney, 2014), 它不僅影響人們對(duì)集合刺激大小、紋理等特征的知覺(Ariely, 2001;Dakin, Bex, Cass, & Watt, 2009), 也影響對(duì)群體社會(huì)性信息的認(rèn)知(Haberman & Whitney, 2007;Sweeny et al., 2013)。群體的注意朝向比個(gè)人的注意朝向表現(xiàn)出更多的社會(huì)性信息, 因此, 對(duì)具有社會(huì)性線索的高水平刺激進(jìn)行統(tǒng)計(jì)概要表征可能具有進(jìn)化意義(Gallup et al., 2012)。

3.3 神經(jīng)機(jī)制

統(tǒng)計(jì)概要表征的腦機(jī)制研究尚處于起步階段。初步研究表明, 平均表征的發(fā)生應(yīng)該形成于初級(jí)視皮層之后。Joo, Shin, Chong和Blake (2009)用雙眼分視范式研究對(duì)圓點(diǎn)大小的平均表征, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 控制左右兩眼的視覺輸入, 讓兩眼內(nèi)容互相遮蔽時(shí), 被遮蔽的元素不再對(duì)平均表征有貢獻(xiàn), 這說明平均值表征采用的刺激信息是在雙眼融合之后的階段進(jìn)行表征的, 而視覺信息的雙眼融合被認(rèn)為發(fā)生在初級(jí)視皮層之后(Hubel &Wiesel, 1968; Poggio & Fischer, 1977)。

此外, 統(tǒng)計(jì)表征的不同內(nèi)容可能有不同的神經(jīng)基礎(chǔ)。Bonin, Mante和Carandini (2006)研究了貓的外側(cè)膝狀體(lateral geniculate nucleus, LGN)對(duì)不同統(tǒng)計(jì)表征的敏感度, 發(fā)現(xiàn)LGN對(duì)視覺刺激的亮度標(biāo)準(zhǔn)差具有特異性激活。這說明LGN可能是處理亮度變異性信息的重要區(qū)域。Cant和Xu (2012)采用fMRI適應(yīng)范式考察了人類被試對(duì)物體集合的平均表征激活腦區(qū), 發(fā)現(xiàn)人的前內(nèi)側(cè)腹側(cè)視覺皮層(anterior-medial ventral visual cortex)在平均表征中起重要作用。Michael等(2014)指出了統(tǒng)計(jì)概要表征形成的兩種可能通路：一是負(fù)責(zé)高水平抽象表征的腹側(cè)通路, 二是依賴于與主旨加工和內(nèi)隱注意相關(guān)的背側(cè)通路。然而這種表達(dá)非常寬泛, 統(tǒng)計(jì)概要表征有很大的可能是依賴于多條通路, 未來研究需要將范圍縮小, 具體到特定功能結(jié)構(gòu)。

4 統(tǒng)計(jì)概要表征的整合框架

前述研究表明, 人類能夠?qū)洗碳ば纬山y(tǒng)計(jì)概要表征, 這種表征包含了集合的集中趨勢(shì)和變異性信息, 可能存在多種加工方式和加工水平。通過分析整合, 已有研究可以被納入圖1所示的研究框架。

該框架包含兩條主要通路：基于分布式注意的整體表征通路和基于聚焦注意的個(gè)體表征通路。兩條通路的設(shè)定解決了統(tǒng)計(jì)概要表征加工范圍和加工方式研究中現(xiàn)存的矛盾。在該框架下,完整視野內(nèi)的集合刺激都參與統(tǒng)計(jì)概要信息的提取和加工, 整體加工和個(gè)體加工共同完成對(duì)集合刺激的表征。

兩條通路在加工完成后匯合, 統(tǒng)計(jì)概要表征的不同成分共同存儲(chǔ)在工作記憶中。已有研究發(fā)現(xiàn)整體表征和個(gè)體表征在工作記憶中存在相互影響, 這種影響是否發(fā)生在兩條通路的加工階段仍需進(jìn)一步研究考察。完整的統(tǒng)計(jì)概要表征提供了對(duì)集合刺激的認(rèn)識(shí), 與先驗(yàn)知識(shí)一起影響人們對(duì)集合刺激的決策判斷。

5 研究展望

圖1 統(tǒng)計(jì)概要表征的整合框架

圖1所示的研究框架體現(xiàn)了統(tǒng)計(jì)概要表征研究的三個(gè)重要問題：注意資源分配、表征內(nèi)容和表征的應(yīng)用。對(duì)于這三個(gè)問題, 盡管前述研究已經(jīng)有了初步的理解, 但仍然存在許多尚未解決或觸及的地方等待未來研究的深入考察。

首先, 加工速度是已有研究中自動(dòng)化討論的主要標(biāo)準(zhǔn)(Chong & Treisman, 2003; Michael et al.,2014; Whiting & Oriet, 2011), 但自動(dòng)化加工的其他重要標(biāo)準(zhǔn)——無意識(shí)、任務(wù)無關(guān)、特定神經(jīng)激活等(Moors, 2013)——尚未得到充分研究。自動(dòng)化推論人們對(duì)單個(gè)集合形成統(tǒng)計(jì)概要表征時(shí)不受樣本量限制, 然而同時(shí)形成多個(gè)統(tǒng)計(jì)概要表征卻受到集合數(shù)目的限制(Attarha, Moore, & Vecera,2014), 這說明不同級(jí)別的概要表征可能有不同的加工方式。此外, 以往研究更多關(guān)注刺激特性對(duì)注意資源分配自下而上的調(diào)控(Alvarez & Oliva,2009), 但鮮有研究考察先驗(yàn)知識(shí)、任務(wù)要求等高水平因素對(duì)統(tǒng)計(jì)概要表征加工自上而下的影響。

第二, 目前研究的統(tǒng)計(jì)概要表征內(nèi)容主要是集中趨勢(shì)和變異性, 但這兩者可能不是全部。例如, 在匹配了集中趨勢(shì)和變異性信息的前提下, 形狀信息仍會(huì)影響物體在外周視野的加工(Alexander,Schmidt, & Zelinsky, 2014)。此外, 前述研究表明集中趨勢(shì)和變異性表征存在相互作用, 但這是否暗示著兩者共享某些的神經(jīng)機(jī)制目前尚未可知。已有研究主要采用行為學(xué)實(shí)驗(yàn)范式, 無法提供直接證據(jù)回答以下問題：統(tǒng)計(jì)概要表征的不同成分共用一條加工通路嗎？不同成分的形成是否由特定腦區(qū)負(fù)責(zé)？分別發(fā)生在哪個(gè)階段？研究者需要借助影像學(xué)技術(shù)考察以上問題, 這將對(duì)研究視覺系統(tǒng)處理統(tǒng)計(jì)信息的基本模式提供重要參考。

第三, 統(tǒng)計(jì)概要表征帶來了許多加工優(yōu)勢(shì),如節(jié)省注意資源、提高準(zhǔn)確度(Alvarez, 2011)和維護(hù)視覺穩(wěn)定性(Corbett & Melcher, 2014a, 2014b)等, 但這些優(yōu)勢(shì)的應(yīng)用價(jià)值還沒有得到充分討論。如前文所述, 對(duì)集合刺激統(tǒng)計(jì)信息的判斷可能是很多情境中決策成敗的關(guān)鍵, 因此統(tǒng)計(jì)概要表征的應(yīng)用價(jià)值可能體現(xiàn)在對(duì)決策的影響上(de Gardelle & Summerfield, 2011)。在考察統(tǒng)計(jì)概要表征的決策意義時(shí), 先前研究采用的實(shí)驗(yàn)刺激可能面臨生態(tài)效度不足的問題(例如, 被試在情緒實(shí)驗(yàn)中看到的刺激是單色背景下的一個(gè)個(gè)孤立的人臉, 而類似刺激不符合真實(shí)的決策場(chǎng)景)。同樣,已有研究范式中直接要求被試判斷刺激的平均值或變異性, 這也與日常決策場(chǎng)景有很大區(qū)別, 因?yàn)槿藗兺鶝]有意識(shí)到統(tǒng)計(jì)指標(biāo)而內(nèi)隱地依靠統(tǒng)計(jì)指標(biāo)做決策。提升實(shí)驗(yàn)范式和刺激材料的生態(tài)效度可能是研究統(tǒng)計(jì)概要表征與決策關(guān)系的必要條件。

最后, 還有兩個(gè)尚未得到關(guān)注但值得研究的問題：(1)個(gè)體差異。統(tǒng)計(jì)概要表征的能力在不同群體間可能存在差異, 量化這種能力在人力資源規(guī)劃上可能有重要意義, 因?yàn)槟承┞殬I(yè), 如交通調(diào)度或安全檢查, 高度依賴于對(duì)集合刺激(車流、人群)的表征能力。(2)可塑性。人類對(duì)統(tǒng)計(jì)信息的知覺能力可能是一種適應(yīng)性的進(jìn)化結(jié)果, 是知覺系統(tǒng)受環(huán)境輸入信息塑造而得來的。研究者可通過創(chuàng)造新異視覺環(huán)境來考察統(tǒng)計(jì)概要表征的屬性是否會(huì)在適應(yīng)環(huán)境的過程中發(fā)生變化。

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