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本文以脑电为主要手段,从时间过程入手,研究了两种视觉任务的学习过程,并对其进行比较分析。不仅得到一些和学习有关的新发现,也加强了对知觉本身的研究。
在实验中,要求被试做四象限相同或不同的辨别测试。在两种任务中,相同条件都是完全相同的四个箭头,在复杂任务(几何性质差异的辨别)中,不同条件是相同条件中的一个箭头替换为一个箭头,而在简单任务(拓扑性质差异的辨别)。被试连续做同样的实验若干天。每天之内的学习效应和天与天之间的学习效应都进行了分析。
首先对一天之内的学习效应进行分析,比较了了两种任务的相同条件随着学习发生的时间相关电位(Event-relatedPotential,ERP)成分改变。分析中发现,两个任务的学习效应在ERP成分N1上有显著差别:复杂任务表现为N1成分的振幅下降;简单任务表现为N1成分潜伏期的延长。进一步对学习前后差异波的分析发现,N1随着学习的改变可以分解为两组变化,前一组表现为脑电的减弱,后一组表现为脑电的增强。在前一组变化中,复杂任务的学习效应要明显的强于简单任务。在后一组变化中,简单任务的学习效应要明显强于复杂效应。这些实验事实支持在知觉的早期,拓扑性质辨别能力对训练不敏感,反映了它可能是更加基本的一种能力,所以在生命(进化或发育)的早期就已经比较完善,从而较难通过学习进行改善。而所以在简单任务中学习资源向较晚期的成分倾斜从而在晚期学习中体现了优势。
在实验中,除了知觉学习,还有运动的学习(比如被试对反应的熟练增加)。由于本实验初衷是研究知觉学习,所以在设计上希望运动学习能够得到控制。实验设计上对两种知觉任务采取了同样的运动要求:四象限图形相同右手按键,不同左手按键。以期待在两种任务中运动效应因为相同而在比较中被排除。为了测试这种对照的有效性,对运动学习进行了专门研究。侧化准备电位(LateralReadinessPotential,LRP)常用来表征运动皮层的活动。在本实验中,利用LRP对当天学习效应的运动分析中,发现确实有明显的运动学习效应。而且这种运动学习效应受到知觉任务的影响。简单任务的LRP表征的运动学习效应要比复杂任务多出一个早期成分(起始与刺激出现后270ms左右)。这说明实验刺激中良好对照的条件未必会在实验中完全被对照。知觉和运动有着紧密的联系,它们的学习或许存在某些共享的资源(比如自上而下的注意控制等)。因此在知觉实验设计中不仅要考虑静态的刺激控制,还要考虑它们的动态差别。不过由于本实验第一部分讨论知觉学习的脑电成分发生在230ms之前,所以很可能并没有受其后发生的运动学习(270ms之后)的影响。
脑电成分除了前面提到的诱发活动(EvokedActivity)外还有视觉诱导活动(InducedActivity)。后者在传统的ERP分析中被掩蔽。本文采取了交叉相关图(Cross-CorrelationHistogram,CCH)分析来考察这部分活动。结果显示,在视知觉相关区域的gamma频段中简单任务的同步较强;并且随着学习,所有任务的同步都会增强;不过复杂任务的增强较简单任务更为显著。而在视知觉相关区域和较高级脑区间的theta频段分析中,两个任务本身同步强度没有显著差异;同样随着学习所有任务同步增强;不过简单任务的增强更为显著。着从另一个角度给拓扑理论以支持。因为gamma频段兴奋被认为反映了知觉组织等基本知觉过程,而拓扑相关的知觉在这方面有天然优先性,在数据中得到表现。
本实验中还发现虽然在天内学习中初期表现为N1振幅的下降,但是在天与天之间,学习效应表现为N1振幅的上升,或许反映了知觉学习的不同类型。着引导我们去进一步研究学习究竟是导致神经活动的降低(需要更少的努力)还是升高(更加敏感),并对神经活动的本质进一步探讨。
另外本实验中发现相同物理刺激在复杂任务和简单任务中诱发一个在刺激后30-40ms的ERP成分差异。通过多种技术上的对照分析,并不能证明它是伪迹。而且这种差异随着学习会增强。这意味视知觉可以发生在神经活动的早期,而且可以被脑电检测到。
在本文的工作中,通过对实验数据进行多方面的分析,从不同的角度对拓朴性质的早期知觉理论提供了间接的支持。