視覺擁擠效應神經(jīng)機制的研究.pdf

1、周邊視野中當靶目標被干擾物圍繞時,原本清晰可辨的靶目標將會變得難以辨認。這一視覺現(xiàn)象稱為視覺擁擠效應。視覺擁擠效應是在正常視力周邊視野存在的現(xiàn)象。它在視覺認知中有著廣泛的影響,被認為是視覺系統(tǒng)物體識別的瓶頸,因此一直是視覺科學領域的研究熱點。視覺擁擠效應在弱視、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知訓練緩解。盡管視覺擁擠效應的很多性質(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)機制仍然沒有明確的答案。本研究分

2、別從視覺擁擠效應在大腦的發(fā)生部位以及視覺擁擠在視覺信息處理過程中的發(fā)生機制兩個方面著手,促進了對視覺擁擠效應神經(jīng)機制的了解。
　　 本研究第一部分對視覺擁擠效應在大腦的發(fā)生部位進行了研究。大腦視覺皮層在較早期具有視網(wǎng)膜拓撲投射的特征,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關系。但是不同于視覺空間,皮層空間對應于視覺空間的垂直徑線和水平徑線兩側可以具有不連續(xù)性。視神經(jīng)纖維經(jīng)過視交叉后,左側

3、視野與右側視野分別對應于右側與左側大腦半球的視覺皮層。因此較早期視覺皮層,至少V1-V4,在垂直徑線兩側具有不連續(xù)性。位于垂直徑線兩側的兩個相鄰視覺刺激在皮層上將分別投射到位于對側大腦半球的較早期視覺皮層,在大腦的皮層距離遠大于兩個視覺刺激均位于垂直徑線同側的皮層距離。V2、V3區(qū)分為腹側和背側區(qū),腹側區(qū)對應對側上方象限,背側區(qū)對應對側下方象限。因此位于水平徑線上下兩側的相鄰視覺刺激在皮層上將分別投射到位于V2、V3區(qū)的腹側和背側區(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的皮層距離。V1、V4區(qū)代表整個對側視野,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位于垂直徑線或者水平徑線附近、干擾物分別位于靶目標所在徑線的同側或者異側的視覺擁擠效應的強度。研究結果顯示無論靶目標是在水平徑線還是在垂直徑線附近,同側與異側干擾物均可以產(chǎn)生顯著的視覺擁擠效應。但是只有靶目標位于垂直徑線附近時,同側干擾物的視覺擁擠效應顯著強于異側干擾物。垂直徑線對視覺擁擠效應強度的調(diào)

5、制作用見于多種視覺識別任務。這些實驗結果指出視覺擁擠效應在大腦的發(fā)生部位應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在視覺系統(tǒng)信息處理過程中的發(fā)生機制進行了研究,主要目的為了解視覺注意與視覺擁擠效應的關系。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)生復雜的交互作用,并最終形成視覺認知。視覺擁擠效應在第二級信息處理過程中的產(chǎn)生機制尚未得到解答。相關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的關系存在爭議。本研究采用了注意調(diào)制任務的方法調(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的強度與關鍵空間距離。不同于以往的線索效應的研究,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:1)自下而上的視覺注意捕獲效應以及自上而下的主動視覺注意調(diào)制效應的線段錯開方向辨別任務:2)主要為自上而下的主動視覺注意調(diào)制效應的顏色變化辨別任務。實驗結果顯示不同視覺注意空間分布下,不僅視覺擁擠效應的強度發(fā)生變化,視覺擁擠效應的關鍵間距同時受到視覺注意空間分布的影響。注意