近期而非长期先验信息在扫视视觉中引发行为振荡:大脑感知稳定性的新解

【字体: 时间:2025年03月18日 来源:Communications Psychology

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  为探究扫视眼动时感知连续性的维持机制,研究人员开展相关研究,发现 α 节律在整合信息中起关键作用。

  在我们的日常生活中,眼睛的扫视眼动(saccades)十分频繁,每秒会发生多次。这些快速的眼动会使视网膜图像发生剧烈变化,就好比你快速转动眼球看周围的环境,眼前的画面瞬间就变了。但神奇的是,我们却能感知到一个稳定、连续的世界。这背后大脑是如何运作的呢?这一直是科学家们努力探索的谜题。以往的研究发现,在扫视眼动期间,感知会受到强烈抑制和扭曲,可大多数时候我们的感知依然稳定。为了解开这个谜团,来自华东师范大学心理与认知科学学院等机构的研究人员开展了一项重要研究,相关成果发表在《Communications Psychology》杂志上。这项研究对于理解大脑如何在动态视觉世界中保持感知稳定具有重要意义,为我们揭示了大脑感知机制的新奥秘。
研究人员采用了串行依赖(serial dependence)范式开展研究。在实验中,参与者需要进行水平或垂直方向的 16° 扫视眼动。在眼动前,会给他们呈现一个短暂的诱导刺激(inducer),这是一个定向的光栅补丁;之后,在扫视眼动的不同时间点,再呈现一个测试刺激(test stimulus),参与者的任务是判断测试刺激的方向。

研究结果显示:

  1. 诱导刺激的影响:诱导刺激会使参与者对测试刺激方向的判断偏向其自身方向。而且,这种偏向存在明显的 α 频率(~9.4Hz)振荡,且振荡与扫视眼动的起始同步。无论是水平还是垂直扫视眼动,这种振荡效应相似。例如,水平扫视时平均偏向为 1.71±0.27°,垂直扫视时为 1.40±0.29°。
  2. 前一个(1-back)刺激的影响:前一个测试刺激同样会使当前判断产生偏向,且也伴随着约 9Hz 的振荡。不过,在考虑回归到均值(central tendency)的影响时发现,部分刺激方向的判断会受到该效应干扰。但仅考虑特定方向(45° 和 135°)的测试刺激时,振荡依然明显。此外,当诱导刺激和 1-back 刺激方向一致时,它们对判断的影响会线性叠加;方向相反时,则相互抵消。
  3. 中央趋势的影响:中央趋势表现为对平均方向的强烈偏向,但没有可测量的振荡(频率大于 5Hz)。这与近期先验信息(诱导刺激和 1-back 刺激)产生的效应形成鲜明对比,近期先验信息有强烈的 α 振荡和较弱的平均偏向。
  4. 刺激可靠性的影响:研究人员还探讨了刺激可靠性对结果的影响。通过分析正交诱导刺激(对串行依赖偏差免疫)的试验,发现响应方差在扫视眼动起始附近较高,但在 α 范围内没有系统振荡,说明振荡不能用刺激可靠性来解释。

研究结论表明,在扫视眼动时进行方向判断,对先前刺激的偏向伴随着 α 范围内的强烈感知振荡,且与扫视起始同步。这种振荡无法用刺激可靠性或对基本轴的偏向来解释,并且与中央趋势偏向形成强烈对比。这意味着 α 节律在跨扫视传递短期感知记忆、维持感知稳定性方面起着至关重要的作用,而长期先验信息(如中央趋势)的传递方式则有所不同。

在研究方法上,研究人员主要采用了以下关键技术:首先,利用 EyeLink 1000 系统以 1000Hz 的频率监测参与者一只眼睛的位置,用于分析扫视数据;其次,运用 Psychtoolbox 3 在 MATLAB r2020b 环境中生成刺激,并通过 PROPixx 投影仪将刺激投射到屏幕上;最后,采用一般线性模型(GLM)对数据进行分析,通过对单个试验数据的建模,来检测振荡并评估其在参与者之间的一致性 。

总的来说,这项研究为我们理解大脑在扫视眼动过程中如何整合信息、维持感知稳定性提供了新的视角。它揭示了短期和长期先验信息在大脑感知中的不同作用机制,让我们对大脑的感知奥秘有了更深入的认识。未来,研究人员可以进一步探索这些振荡的具体神经机制,以及它们在更自然的视觉场景中的作用,这将有助于我们更全面地理解人类的视觉感知系统。
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