王雨瑩,陳云云,郭 森,董超武,晏碧華

(1.陜西師范大學(xué)心理學(xué)院,西安 710062;2.北京師范大學(xué)心理學(xué)部,北京 100875)

1 引言

自動(dòng)態(tài)刺激的時(shí)間空間知覺(jué)研究伊始,大量研究側(cè)重于時(shí)間和空間在知覺(jué)組織過(guò)程中對(duì)彼此的影響。早期,Benussi(1913)發(fā)現(xiàn)對(duì)空間距離的判斷會(huì)隨時(shí)間間隔變化而不同,當(dāng)空間位置固定而時(shí)間間隔變化時(shí),被試對(duì)空間距離的判斷會(huì)隨時(shí)間間隔增減而被高估或低估,Helson(1930)將這一現(xiàn)象命名為“Tau效應(yīng)”。對(duì)于時(shí)間間隔的感知也會(huì)受空間因素影響,時(shí)間間隔固定而空間距離變化時(shí),對(duì)時(shí)間間隔的判斷會(huì)隨距離增減而被高估或低估,Cohen,Hansel 和 Sylvester(1953)將其命名為“Kappa效應(yīng)”。Droit-Volet,Clement 和 Fayol(2008)讓被試進(jìn)行時(shí)間、數(shù)目或長(zhǎng)度判斷任務(wù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)刺激相繼呈現(xiàn)時(shí),被試在時(shí)間和長(zhǎng)度任務(wù)中的操作成績(jī)無(wú)顯著差異,后續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)重復(fù)刺激對(duì)長(zhǎng)度和時(shí)間加工的影響一致(Droit-Volet,2010)。在以動(dòng)物為被試的研究中,被試同時(shí)加工時(shí)間和空間信息時(shí),時(shí)間加工和空間距離判斷存在相互影響(Merritt,Casasanto,& Brannon,2010)。此外,在對(duì)時(shí)間和空間加工的過(guò)程中存在時(shí)空影響的不對(duì)稱,即時(shí)間知覺(jué)受距離變化的影響較大,而空間知覺(jué)受時(shí)間變化的影響則較小(Casasanto &Boroditsky,2008)。

也有研究關(guān)注動(dòng)態(tài)模式中多個(gè)客體間的空間位置關(guān)系或多個(gè)客體的空間構(gòu)型在知覺(jué)組織中的作用。Blalock和Clegg(2010)通過(guò)對(duì)同時(shí)呈現(xiàn)和順序呈現(xiàn)的刺激的空間構(gòu)型表征結(jié)果的比較,發(fā)現(xiàn)對(duì)于同時(shí)呈現(xiàn)的刺激整合更具有優(yōu)勢(shì),而對(duì)于順序呈現(xiàn)的刺激整合效果較差。Papenmeier和Schwan(2012)發(fā)現(xiàn)無(wú)論靜態(tài)還是動(dòng)態(tài)場(chǎng)景,在探測(cè)階段呈現(xiàn)整體空間構(gòu)型要比呈現(xiàn)部分空間構(gòu)型時(shí)能更好地檢測(cè)目標(biāo)位置變化。

以上研究主要關(guān)注在刺激動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)過(guò)程中,時(shí)間或空間因素中一個(gè)因素對(duì)另一個(gè)因素的影響或其中一個(gè)因素的突出作用,較少探索二者共同在知覺(jué)組織中的作用。若要對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行綜合研究與探討,則需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)“時(shí)間和空間編碼處于共同的編碼系統(tǒng),但是會(huì)因其中一個(gè)因素的顯著存在產(chǎn)生時(shí)空編碼的解離”這一假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)1假設(shè)動(dòng)態(tài)離散刺激的知覺(jué)編碼為時(shí)空協(xié)同編碼,即在多個(gè)相同的客體隨著時(shí)間進(jìn)程依次呈現(xiàn)的過(guò)程中,時(shí)間和空間因素在編碼過(guò)程中同樣重要,且二者的編碼過(guò)程是相互結(jié)合而非各自獨(dú)立的。通過(guò)借鑒前人研究中再現(xiàn)、部分再現(xiàn)和錯(cuò)誤再現(xiàn)動(dòng)態(tài)刺激的空間位置關(guān)系來(lái)探究刺激整合方式的方法(Blalock &Clegg,2010;Papenmeier &Schwan,2012),首次在刺激動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)結(jié)束后,呈現(xiàn)空間表征(突出強(qiáng)調(diào)客體空間位置關(guān)系的簡(jiǎn)化構(gòu)型)和時(shí)空表征(客體的呈現(xiàn)時(shí)間和空間位置因素都被突出的簡(jiǎn)化構(gòu)型)兩種圖形(見(jiàn)圖1),讓被試選擇與刺激呈現(xiàn)過(guò)程更為匹配的圖形,進(jìn)而探索動(dòng)態(tài)離散刺激知覺(jué)組織過(guò)程的時(shí)空編碼特征。

圖1 實(shí)驗(yàn)1中實(shí)驗(yàn)流程示意圖實(shí)驗(yàn)1第一部分(上)和實(shí)驗(yàn)1第二部分(下)

Fahle和Koch(1995)研究發(fā)現(xiàn)在圖形-背景分離過(guò)程中,大腦會(huì)在諸多信息中綁定一些屬性并將其識(shí)別為單獨(dú)的物體,這一過(guò)程中極小的空間位移即可對(duì)圖形的顯著性造成影響,而較大的時(shí)間差異則無(wú)顯著影響?？梢约僭O(shè),時(shí)空因素在知覺(jué)編碼過(guò)程雖相互結(jié)合,但在知覺(jué)過(guò)程中,二者的作用強(qiáng)度可能會(huì)在不同條件下有所變化,突出的空間因素會(huì)增強(qiáng)知覺(jué)組織過(guò)程的空間編碼而削弱時(shí)間編碼,即出現(xiàn)時(shí)空協(xié)同編碼的解離,實(shí)驗(yàn)2以這一假設(shè)為基礎(chǔ)進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)2中,通過(guò)改變多個(gè)刺激的呈現(xiàn)規(guī)則來(lái)改變空間因素,分三種呈現(xiàn)方式:不規(guī)則呈現(xiàn)、朝向相同的呈現(xiàn)方式和構(gòu)成主觀輪廓的呈現(xiàn)方式,主觀輪廓即多個(gè)客體的呈現(xiàn)形成的整體構(gòu)型中包含一個(gè)明顯的圖形(Coren &Theodor,1975),以此探究空間因素尤其是主觀輪廓對(duì)時(shí)空協(xié)同編碼的影響。

2 實(shí)驗(yàn)1動(dòng)態(tài)離散刺激的時(shí)空編碼特征

2.1 目的

采用啟動(dòng)-匹配范式探索動(dòng)態(tài)離散刺激的時(shí)間和空間編碼特征,以無(wú)意義點(diǎn)圖為啟動(dòng)刺激,考察動(dòng)態(tài)離散刺激的編碼特征是否為時(shí)空協(xié)同編碼,以及呈現(xiàn)速度是否會(huì)影響該編碼特征。

2.2 方法

2.2.1 被試

自愿參加實(shí)驗(yàn)的高校學(xué)生35名(其中男性15名,年齡M=20.63,SD=1.85),視力或矯正視力正常,無(wú)色弱或色盲,均為右利手且未參加過(guò)類似實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)束后獲得一定報(bào)酬。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)通過(guò)顯示屏為13.9英寸的計(jì)算機(jī)呈現(xiàn),屏幕為L(zhǎng)ED背光,刷新率57Hz,分辨率1920×1080 pixels,被試距離計(jì)算機(jī)顯示屏約60cm。實(shí)驗(yàn)程序用E-prime 2.0設(shè)計(jì)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)刺激材料為無(wú)意義點(diǎn)圖(40×40 pixels)。刺激呈現(xiàn)后在屏幕中央隨機(jī)呈現(xiàn)空間表征圖形或時(shí)空表征圖形(150×150 pixels)?？臻g表征圖形和時(shí)空表征圖形分別設(shè)置為封閉圖形和非封閉圖形兩類(見(jiàn)圖1),此外,在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前也隨機(jī)選取了36人觀看了刺激呈現(xiàn)過(guò)程,并隨后對(duì)兩種表征圖形進(jìn)行意義性判斷,所有人都表示空間表征圖形只反映了多個(gè)刺激間的位置關(guān)系,而時(shí)空表征圖形不僅能夠反映刺激間的位置關(guān)系,還能夠反映刺激的呈現(xiàn)順序。

刺激和表征圖形為黑色,呈現(xiàn)背景為白色。整個(gè)實(shí)驗(yàn)包括前后兩部分,第一部分是探測(cè)被試對(duì)兩種表征圖形是否存在反應(yīng)傾向性,第二部分正式考察動(dòng)態(tài)離散刺激的編碼特征。實(shí)驗(yàn)第一部分的4個(gè)點(diǎn)圖和表征圖形均呈現(xiàn)在屏幕中央,點(diǎn)圖的呈現(xiàn)分為完全相同的四個(gè)點(diǎn)圖和不完全相同的四個(gè)點(diǎn)圖兩種,實(shí)驗(yàn)第二部分的4個(gè)點(diǎn)圖的位置坐標(biāo)有四個(gè):(462,334)、(562,334)、(462,434)、(562,434)pixels。兩部分實(shí)驗(yàn)分別包含32和144個(gè)試次,共176個(gè)試次,所有試次分別在兩個(gè)部分隨機(jī)呈現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)的自變量包括刺激呈現(xiàn)速度(快、慢)、圖形表征類型(空間表征圖形、時(shí)空表征圖形)。每個(gè)試次先依次呈現(xiàn)4個(gè)刺激圖形作為啟動(dòng)刺激,之后呈現(xiàn)表征圖形,被試需要對(duì)表征圖形進(jìn)行判斷。4個(gè)刺激和2種表征圖形的呈現(xiàn)方式分為6種:2種呈現(xiàn)規(guī)則×3種刺激組合方式,表征圖形與呈現(xiàn)規(guī)則相對(duì)應(yīng),每一種呈現(xiàn)規(guī)則對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)空表征圖形和空間表征圖形。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)流程

試驗(yàn)流程:(1)被試依指導(dǎo)語(yǔ)提示按空格鍵開(kāi)始實(shí)驗(yàn);(2)首先在屏幕中央呈現(xiàn)“+”號(hào)500ms,之后根據(jù)自變量設(shè)置在屏幕上呈現(xiàn)刺激和表征圖形,每個(gè)刺激呈現(xiàn)時(shí)間均為250ms,在快速條件下,呈現(xiàn)間隔時(shí)間為150ms,在慢速條件下,呈現(xiàn)間隔時(shí)間300ms;(3)被試判斷:看到非封閉圖形按“F”鍵,封閉圖形按“J”鍵。一次試驗(yàn)完成,進(jìn)入下一次試驗(yàn)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)持續(xù)約10分鐘,實(shí)驗(yàn)程序?qū)⒆詣?dòng)記錄反應(yīng)數(shù)據(jù)。

2.3 結(jié)果與分析

實(shí)驗(yàn)中記錄正確率和反應(yīng)時(shí)。依據(jù)匹配范式要求,需對(duì)正確反應(yīng)時(shí)進(jìn)行分析。剔除錯(cuò)誤反應(yīng)和平均反應(yīng)時(shí)3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差之外的數(shù)據(jù),實(shí)驗(yàn)的兩個(gè)部分分別剔除所有被試的總試次中的61和182個(gè)試次,分別占第一部分和第二部分總試次的5.44%和3.61%。

對(duì)實(shí)驗(yàn)第一部分反應(yīng)時(shí)進(jìn)行2(呈現(xiàn)速度:快速、慢速)× 2(圖形表征類型:時(shí)空表征、空間表征)重復(fù)測(cè)量方差分析,使用Bonferroni法進(jìn)行校正(下同),各個(gè)主效應(yīng)和各因素間的交互效應(yīng)均不顯著。

圖2 實(shí)驗(yàn)1第二部分不同條件下的反應(yīng)時(shí),誤差線為標(biāo)準(zhǔn)偏差

2.4 討論

實(shí)驗(yàn)第一部分表明對(duì)兩種表征圖形的反應(yīng)不具有任何傾向性。第二部分表明,快速呈現(xiàn)的反應(yīng)更慢,可能是因?yàn)樵诳焖俪尸F(xiàn)結(jié)束后需要調(diào)用更多的認(rèn)知資源對(duì)刺激進(jìn)行整合,此外,因?yàn)槁俪尸F(xiàn)的時(shí)間更長(zhǎng),可能在其呈現(xiàn)過(guò)程中已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一定程度的刺激整合,因此呈現(xiàn)結(jié)束后所需整合時(shí)間相對(duì)較短;根據(jù)啟動(dòng)-匹配范式,如果以時(shí)空協(xié)同編碼方式進(jìn)行知覺(jué)組織,被試對(duì)時(shí)空表征圖形的反應(yīng)會(huì)更快,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明對(duì)時(shí)空表征圖形的反應(yīng)時(shí)更短,證實(shí)了這一假設(shè),即動(dòng)態(tài)離散刺激的編碼特征為時(shí)空協(xié)同編碼。

在速度和圖形表征類型的交互作用中,相比于慢速呈現(xiàn),在快速呈現(xiàn)之后對(duì)空間表征圖形的反應(yīng)時(shí)更長(zhǎng),而對(duì)時(shí)空表征圖形的反應(yīng)時(shí)不受呈現(xiàn)速度的影響,可能是因?yàn)榇碳こ尸F(xiàn)的啟動(dòng)效應(yīng),當(dāng)呈現(xiàn)與啟動(dòng)過(guò)程不匹配的空間表征圖形時(shí),需要更多的認(rèn)知資源,呈現(xiàn)速度越快,前期整合越不完善,所需認(rèn)知資源越多,則反應(yīng)時(shí)越長(zhǎng)。

3 實(shí)驗(yàn)2主觀輪廓對(duì)動(dòng)態(tài)離散刺激時(shí)空協(xié)同編碼的解離

3.1 目的

以缺口圓為啟動(dòng)刺激材料,考察在不同刺激大小條件下,空間因素對(duì)動(dòng)態(tài)離散刺激時(shí)空編碼特征的影響,特別是主觀輪廓的存在是否會(huì)造成時(shí)空協(xié)同編碼的解離。

3.2 方法

3.2.1 被試

自愿參加實(shí)驗(yàn)的高校學(xué)生35名(其中男性14名,年齡M=20.83,SD=1.82),被試要求同實(shí)驗(yàn)1。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)材料、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)程序

實(shí)驗(yàn)設(shè)備、設(shè)計(jì)與程序與實(shí)驗(yàn)1基本一致,不同之處有:首先,實(shí)驗(yàn)2的刺激材料為大小不同的缺口圓,小刺激和大刺激別為40 × 40 pixels和80 × 80 pixels,如圖3;其次,實(shí)驗(yàn)2第二部分將刺激呈現(xiàn)的3種組合方式(不規(guī)則朝向,相同朝向和主觀輪廓,如圖4)作為空間因素的三個(gè)水平,并在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行數(shù)據(jù)分析;最后,實(shí)驗(yàn)2不再考察速度的影響,僅取實(shí)驗(yàn)1中的快速和慢速呈現(xiàn)方式來(lái)豐富刺激。

圖3 實(shí)驗(yàn)2第二部分主觀輪廓呈現(xiàn)規(guī)則下的小刺激(左)和大刺激(右)呈現(xiàn)樣例

圖4 實(shí)驗(yàn)2第二部分刺激呈現(xiàn)的組合方式：不規(guī)則朝向(左)、相同朝向(中)、主觀輪廓(右)

3.3 結(jié)果與分析

圖5 實(shí)驗(yàn)2第二部分圖形表征類型和空間因素的交互作用,誤差線為標(biāo)準(zhǔn)偏差

圖6 實(shí)驗(yàn)2第二部分刺激大小和圖形表征類型的交互作用,誤差線為標(biāo)準(zhǔn)偏差

圖7 實(shí)驗(yàn)2第二部分空間因素和刺激大小的交互作用,誤差線為標(biāo)準(zhǔn)偏差

圖8 實(shí)驗(yàn)2不同實(shí)驗(yàn)條件下朝向規(guī)則和圖形表征的交互作用,誤差線為標(biāo)準(zhǔn)偏差

3.4 討論

實(shí)驗(yàn)第二部分,主觀輪廓條件反應(yīng)最快,朝向相同次之,不規(guī)則朝向最慢,可知規(guī)則朝向(相同朝向和主觀輪廓)比不規(guī)則朝向反應(yīng)更快,說(shuō)明規(guī)則朝向更有利于對(duì)于刺激的加工與組織;主觀輪廓比相同朝向反應(yīng)更快,可能由于主觀輪廓的空間因素比起相同朝向更為突出,更容易將多個(gè)刺激組織為一個(gè)整體。

整體而言,對(duì)時(shí)空表征圖形的反應(yīng)更快,但這一主效應(yīng)伴隨較多的交互效應(yīng),表明時(shí)空協(xié)同編碼特征會(huì)受到多種因素的影響。此外,在空間因素的作用中,主觀輪廓條件下出現(xiàn)了與另外兩種條件截然相反的反應(yīng)結(jié)果,證明了主觀輪廓突出空間編碼而削弱時(shí)間編碼,導(dǎo)致時(shí)空編碼的協(xié)同作用解離。

4 總討論

4.1 動(dòng)態(tài)離散刺激的一般編碼特征

采用啟動(dòng)-匹配范式探索動(dòng)態(tài)離散刺激的時(shí)間和空間編碼特征,可測(cè)量視覺(jué)處理的早期過(guò)程(Schmidt &Haberkamp,2016),并避免反應(yīng)結(jié)果過(guò)多受個(gè)體意識(shí)的影響。實(shí)驗(yàn)1證明了時(shí)空協(xié)同編碼的假設(shè)。實(shí)驗(yàn)2改變刺激材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn),得出了與實(shí)驗(yàn)1一致的結(jié)果,并進(jìn)一步說(shuō)明了時(shí)空協(xié)同編碼是在多種條件下穩(wěn)定存在的一般編碼特征。

以往研究發(fā)現(xiàn),時(shí)間和空間的加工具有共同的表征。在Kappa效應(yīng)和Tau效應(yīng)中發(fā)現(xiàn)空間加工和時(shí)間加工的相互干擾,大都可歸因于觀察者對(duì)移動(dòng)刺激具有恒定速度的潛在假設(shè)(Jones &Huang,1982)以及周?chē)h(huán)境的影響(Alards-Tomalin,Leboe-McGowan,& Mondor,2013;Hubbard,2019;Masuda,Kimura,Dan,& Wada,2011),這同時(shí)也反映了二者可能存在共同的時(shí)空表征(畢翠華,黃希庭,2011)。根據(jù)量值理論(ATOM),因?yàn)樾枰餐幚硗獠康臅r(shí)空結(jié)構(gòu)信息,時(shí)間和空間具有相似之處,并且具有相同的處理機(jī)制(Walsh,2003)。另外,Srinivasan,Carey(2010)和Lourenco,Longo(2010)發(fā)現(xiàn),同時(shí)呈現(xiàn)線段和聲音,聲音的呈現(xiàn)分為兩種條件,一種是聲音呈現(xiàn)時(shí)間和線段長(zhǎng)度一致,一種是聲音的音調(diào)高低和線段長(zhǎng)度保持一致,結(jié)果發(fā)現(xiàn)時(shí)間和長(zhǎng)度一致的條件下,被試的反應(yīng)準(zhǔn)確率更高,Srinivasan 和 Carey(2010)指出時(shí)間和空間距離的加工在結(jié)構(gòu)上匹配以外,更可能存在功能上的重疊。

有關(guān)腦機(jī)制的研究也為時(shí)空協(xié)同編碼這一結(jié)論提供了證據(jù),研究發(fā)現(xiàn)時(shí)間和空間知覺(jué)存在許多共同的腦區(qū),右頂葉在時(shí)間知覺(jué)和空間知覺(jué)中都具有重要作用,且時(shí)間和空間編碼在右頂葉皮質(zhì)可能存在連接(畢翠華,黃希庭,2011;Bueti,Bahrami,& Walsh,2008;Maguire,1997;Oliveri,Koch,& Caltagirone,2009;Walsh,2003)。Coull 和 Nobre(1998)發(fā)現(xiàn),當(dāng)被試同時(shí)注意刺激的時(shí)間和空間時(shí),其右頂葉皮質(zhì)的活動(dòng)會(huì)有所增加。Nose,Inoue,Tsutsui 等(2001)要求被試進(jìn)行三個(gè)離散刺激形成的兩個(gè)間隔距離或間隔時(shí)間是否相同的判斷任務(wù)時(shí),發(fā)現(xiàn)時(shí)間和空間判斷兩種任務(wù)均激活了右頂葉下皮質(zhì)和前額。在運(yùn)動(dòng)行為中,不同活動(dòng)下的時(shí)空信息激活了一些相同的大腦皮質(zhì)的現(xiàn)象(Assmus,Marshall,Noth,Zilles &Fink,2005)也可以對(duì)時(shí)空協(xié)同編碼提供支持。

4.2 主觀輪廓對(duì)動(dòng)態(tài)離散刺激時(shí)空協(xié)同編碼的解離

實(shí)驗(yàn)2中規(guī)則朝向比不規(guī)則朝向的反應(yīng)更快,而在規(guī)則朝向中,主觀輪廓比相同朝向反應(yīng)更快,可能因?yàn)橹饔^輪廓使多個(gè)刺激信息綁定為一個(gè)整體,進(jìn)一步促進(jìn)了信息加工(Fahle &Koch,1995)。此外,主觀輪廓的存在導(dǎo)致對(duì)空間表征圖形的反應(yīng)更快,說(shuō)明主觀輪廓導(dǎo)致了動(dòng)態(tài)刺激時(shí)空協(xié)同編碼的協(xié)同作用解離。實(shí)驗(yàn)2還通過(guò)刺激材料大小這一因素進(jìn)一步探究了主觀輪廓顯著性(Pillow &Rubin,2002)對(duì)協(xié)同作用解離的效果,小刺激條件下,對(duì)于表征圖形的反應(yīng)時(shí)無(wú)明顯差異,說(shuō)明不太明顯的主觀輪廓也對(duì)時(shí)間編碼起到了一定的削弱作用,大刺激條件下,主觀輪廓特征更為明顯,對(duì)于空間表征圖形反應(yīng)更快,空間編碼占主導(dǎo)。可見(jiàn)主觀輪廓的存在即可導(dǎo)致時(shí)空協(xié)同編碼的作用解離,主觀輪廓越明顯解離作用越大。

主觀輪廓對(duì)時(shí)空協(xié)同編碼的解離,實(shí)際上是空間因素的作用增強(qiáng)導(dǎo)致了時(shí)間因素的作用削弱。Casasanto 和 Boroditsky(2008)發(fā)現(xiàn)的時(shí)間因素對(duì)空間感知的影響和空間因素對(duì)時(shí)間感知影響的不對(duì)稱性,也反映了時(shí)間因素易受空間因素干擾和削弱。這種現(xiàn)象的產(chǎn)生,可能是由信息的顯著性不同(畢翠華,黃希庭,2011)所導(dǎo)致的,刺激間主觀輪廓越明顯則空間信息越顯著,對(duì)時(shí)間因素的削弱作用也就越強(qiáng)。

綜上所述,可得出如下結(jié)論:動(dòng)態(tài)離散刺激的一般編碼特征為時(shí)空協(xié)同編碼;刺激間形成的主觀輪廓會(huì)突出空間編碼并削弱時(shí)間編碼,出現(xiàn)時(shí)空協(xié)同編碼的解離,主觀輪廓越顯著解離效果越明顯。