視覺擁擠效應(yīng)神經(jīng)機(jī)制的研究.pdf

1、周邊視野中當(dāng)靶目標(biāo)被干擾物圍繞時,原本清晰可辨的靶目標(biāo)將會變得難以辨認(rèn)。這一視覺現(xiàn)象稱為視覺擁擠效應(yīng)。視覺擁擠效應(yīng)是在正常視力周邊視野存在的現(xiàn)象。它在視覺認(rèn)知中有著廣泛的影響,被認(rèn)為是視覺系統(tǒng)物體識別的瓶頸,因此一直是視覺科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。視覺擁擠效應(yīng)在弱視、黃斑變性等疾病造成視覺功能損害后更顯重要。視覺擁擠可以通過認(rèn)知訓(xùn)練緩解。盡管視覺擁擠效應(yīng)的很多性質(zhì)都己經(jīng)被揭示,但是其在視覺系統(tǒng)的發(fā)生部位以及神經(jīng)機(jī)制仍然沒有明確的答案。本研究分

2、別從視覺擁擠效應(yīng)在大腦的發(fā)生部位以及視覺擁擠在視覺信息處理過程中的發(fā)生機(jī)制兩個方面著手,促進(jìn)了對視覺擁擠效應(yīng)神經(jīng)機(jī)制的了解。
　　 本研究第一部分對視覺擁擠效應(yīng)在大腦的發(fā)生部位進(jìn)行了研究。大腦視覺皮層在較早期具有視網(wǎng)膜拓?fù)渫渡涞奶卣?視野中相鄰的兩個視覺刺激在視覺皮層仍然相互毗鄰,皮層空間與視覺空間具有一定的對應(yīng)關(guān)系。但是不同于視覺空間,皮層空間對應(yīng)于視覺空間的垂直徑線和水平徑線兩側(cè)可以具有不連續(xù)性。視神經(jīng)纖維經(jīng)過視交叉后,左側(cè)

3、視野與右側(cè)視野分別對應(yīng)于右側(cè)與左側(cè)大腦半球的視覺皮層。因此較早期視覺皮層,至少V1-V4,在垂直徑線兩側(cè)具有不連續(xù)性。位于垂直徑線兩側(cè)的兩個相鄰視覺刺激在皮層上將分別投射到位于對側(cè)大腦半球的較早期視覺皮層,在大腦的皮層距離遠(yuǎn)大于兩個視覺刺激均位于垂直徑線同側(cè)的皮層距離。V2、V3區(qū)分為腹側(cè)和背側(cè)區(qū),腹側(cè)區(qū)對應(yīng)對側(cè)上方象限,背側(cè)區(qū)對應(yīng)對側(cè)下方象限。因此位于水平徑線上下兩側(cè)的相鄰視覺刺激在皮層上將分別投射到位于V2、V3區(qū)的腹側(cè)和背側(cè)區(qū),在

4、大腦的皮層距離大于兩個視覺刺激位于水平徑線同側(cè)的皮層距離。V1、V4區(qū)代表整個對側(cè)視野,因此在水平徑線上具有連續(xù)性。本研究分別觀察了靶目標(biāo)位于垂直徑線或者水平徑線附近、干擾物分別位于靶目標(biāo)所在徑線的同側(cè)或者異側(cè)的視覺擁擠效應(yīng)的強(qiáng)度。研究結(jié)果顯示無論靶目標(biāo)是在水平徑線還是在垂直徑線附近,同側(cè)與異側(cè)干擾物均可以產(chǎn)生顯著的視覺擁擠效應(yīng)。但是只有靶目標(biāo)位于垂直徑線附近時,同側(cè)干擾物的視覺擁擠效應(yīng)顯著強(qiáng)于異側(cè)干擾物。垂直徑線對視覺擁擠效應(yīng)強(qiáng)度的調(diào)

5、制作用見于多種視覺識別任務(wù)。這些實驗結(jié)果指出視覺擁擠效應(yīng)在大腦的發(fā)生部位應(yīng)該是具有左右視野相互獨立而上下視野連續(xù)的特征的一個或者多個視覺皮層。視覺擁擠效應(yīng)發(fā)生在V2、V3區(qū)以上,V4區(qū)是可能的發(fā)生部位。
　　 本研究第二部分對視覺擁擠效應(yīng)在視覺系統(tǒng)信息處理過程中的發(fā)生機(jī)制進(jìn)行了研究,主要目的為了解視覺注意與視覺擁擠效應(yīng)的關(guān)系。視覺信息的加工是一個多級信息處理過程。其中,較早期的信息處理主要是對視覺信息進(jìn)行“特征”檢測和簡單的加工

6、處理。較后期的信息處理過程中視覺系統(tǒng)將對提取的視覺信息進(jìn)一步分析處理,例如整合、綁定等。此外,視覺系統(tǒng)自下而上的信息輸入與自上而下的反饋調(diào)制在多個視覺皮層發(fā)生復(fù)雜的交互作用,并最終形成視覺認(rèn)知。視覺擁擠效應(yīng)在第二級信息處理過程中的產(chǎn)生機(jī)制尚未得到解答。相關(guān)的假說包括傾向于自下而上的自發(fā)信息處理的“整合區(qū)”假說以及傾向于自上而下的反饋調(diào)制的“視覺注意”假說。視覺注意與視覺擁擠效應(yīng)的關(guān)系存在爭議。本研究采用了注意調(diào)制任務(wù)的方法調(diào)節(jié)視覺注意的

7、空間分布,并觀察在不同的視覺注意分布條件下視覺擁擠效應(yīng)的強(qiáng)度與關(guān)鍵空間距離。不同于以往的線索效應(yīng)的研究,本研究是對視覺注意空間分布的直接調(diào)制,共包括兩種注意調(diào)制任務(wù):1)自下而上的視覺注意捕獲效應(yīng)以及自上而下的主動視覺注意調(diào)制效應(yīng)的線段錯開方向辨別任務(wù):2)主要為自上而下的主動視覺注意調(diào)制效應(yīng)的顏色變化辨別任務(wù)。實驗結(jié)果顯示不同視覺注意空間分布下,不僅視覺擁擠效應(yīng)的強(qiáng)度發(fā)生變化,視覺擁擠效應(yīng)的關(guān)鍵間距同時受到視覺注意空間分布的影響。注意