视觉图像辨认眼动中的Top－down信息处理

在视觉图像辨认过程中,眼球不是均匀地扫描全幅图像,而是通过一系列快速的眼球跳动来改变注视点位置,有选择地通过注视停顿来采集图象中的关键信息。通过实验对不同图像刺激时的眼动轨迹进行记录与分析,发现：（１）对于简单的几何图形,眼动注视停顿主要集中在图像中几何特征之处,亦即与周围不同的奇异点上;（２）对复杂图象刺激,眼动注视点位置决定于受试者的已有概念模型及其兴趣所在;（３）对中文单字进行辩认时,其眼动模式也是取决于受试者对该单字的知识（也即概念模型）。以上结果提示,视觉图象辨认主要是通过自上而下（ｔｏｐ－ｄｏｗｎ）的信息处理方式才完成．由中枢控制眼球运动,将注视点落到中枢决定的图形奇点上来,通过注视停顿对中枢认为的关键信息之处进行抽提,以实现辨认。这种处理方式不是只取决于输入的图像信息,也不必对目标图像的每个象素进行处理,而只需对图象中少量的关键信息部位进行重点的检测和处理,从而提高了图象信息处理的能力及效率。     

视觉图像辨认眼动中的Top－down信息处理

在视觉图像辨认过程中,眼球不是均匀地扫描全幅图像,而是通过一系列快速的眼球跳动来改变注视点位置,有选择地通过注视停顿来采集图象中的关键信息。通过实验对不同图像刺激时的眼动轨迹进行记录与分析,发现：（１）对于简单的几何图形,眼动注视停顿主要集中在图像中几何特征之处,亦即与周围不同的奇异点上;（２）对复杂图象刺激,眼动注视点位置决定于受试者的已有概念模型及其兴趣所在;（３）对中文单字进行辩认时,其眼动模式也是取决于受试者对该单字的知识（也即概念模型）。以上结果提示,视觉图象辨认主要是通过自上而下（ｔｏｐ－ｄｏｗｎ）的信息处理方式才完成．由中枢控制眼球运动,将注视点落到中枢决定的图形奇点上来,通过注视停顿对中枢认为的关键信息之处进行抽提,以实现辨认。这种处理方式不是只取决于输入的图像信息,也不必对目标图像的每个象素进行处理,而只需对图象中少量的关键信息部位进行重点的检测和处理,从而提高了图象信息处理的能力及效率。     

无眼动条件下中文阅读的研究

设计了计算机控制的中文阅读材料的不同显示方式,并对各种阅读过程中的徙动波形进行记录和分析。实验结果表明,无眼动的阅读速度较正常有眼动高,分别为853字/分和640字/分。通过固定窗口显示方式和知动窗口显示方式条件下中文阅读的比较,排除了强迫阅读的因素,说明有无眼动是产生阅读速度差异的主要原因;根据以上实验结果,可得出结论,在有眼动的情况下,除了saccade抑制影响阅读和识别外,主要的因素在于高级中枢对位置信号的处理,眼动的驱动控制及运动过程影响了高级中枢对阅读内容和识别内容的解码速率。无眼动阅读的速度主要受到高级中枢解码速率和记忆的影响,而不是周边视觉系统的限制。实验结果还表明,在无眼动的情况下,周边信息对阅读不仅不起帮助作用,反而起到干扰作用。     

不同运动图象同时刺激左右眼时的交替视动震颤(OKN)现象

采用了同时对左右眼分别以不同的运动图象刺激的实验方法,来测量及分析其OKN眼动反应,探索在OKN反映中两眼之间的输入关系以及眼动控制机制。实验结果发现在两眼的刺激图象不一致时,眼动反应为交替的OKN反应,即中枢神经系统根据各眼的刺激速度,交替地控制产生OKN眼动反应。本文还从闭环控制上讨论了视网膜上速度误差信号的作用。     

不同运动图象同时刺激左右眼时的交替视动震颤(OKN)现象

采用了同时对左右眼分别以不同的运动图象刺激的实验方法,来测量及分析其OKN眼动反应,探索在OKN反映中两眼之间的输入关系以及眼动控制机制。实验结果发现在两眼的刺激图象不一致时,眼动反应为交替的OKN反应,即中枢神经系统根据各眼的刺激速度,交替地控制产生OKN眼动反应。本文还从闭环控制上讨论了视网膜上速度误差信号的作用。     

视觉信息处理:阅读中文和英文时眼动模式的对比研究

文字阅读是一个复杂的视觉模式识别过程,虽然客观测量阅读过程中的脑的活动比较困难,但用记录分析阅读中由脑部控制的眼球活动来研究脑的信息处理特点却是可行的.本文采用两种不同结构的文字——以空间图象为基础的方块汉字和以发音序列为基础的横行英文——作为输入,用红外眼动仪测量阅读时的眼动曲线,再由计算机分析其异同.结果表明:1)阅读注视时程对中文及英文分别为0.260及0.265秒;2)阅读辨认跨度对中文及英文分别为1.7及1.8信息单位.由两者的相似性提示我们:整段理解阅读信息处理能力决定于神经系统高级阅读中枢的解码速率.     

视动震颤(OKN)眼动控制系统中的颜色通道

用亮度相等的不同颜色构成的等亮度彩色运动条纹(Isoluminant chromatic moving gratings)来进行OKN眼动跟踪实验,探讨它是否与由亮度差别构成的黑白运动条纹图象一样引起OKN反应。实验结果表明在等亮度彩色运动条纹图象(没有亮度差别只有颜色差别)刺激下,视动系统可产生与黑白运动条纹刺激下同样的OKN反应,并且与各单原色运动条纹刺激下的OKN反应也一致。说明0KN眼动跟踪中的运动检测存在颜色通道。本文并提出了一种基于颜色的运动检测模型。     

汉字识别的眼动特性-字频效应及信道容量

用眼动测量方法,对字频为４×１０－３至１．６×１０－５范围内笔画数为４至１４的常用汉字进行识别实验,结果表明,汉字识别时间与笔画数无关,而是存在识别时间随字频减小而增大的字频效应,即当汉字字频每减小一个对数单位其识别时间增加约０．０７９秒;识别眼动的注视次数（ｎｕｍｂｅｒｏｆｆｉｘａｔｉｏｎｓ）也随字频减小而增多,注视时程（ｆｉｘａｔｉｏｎｄｕｒａｔｉｏｎ）基本不变;采用＂二决一＂及＂重复显示＂汉字识别实验,证实字频效应反映了识别时间与该字在识别时的先验概率的关系,从而可由实验数据计算出识别的信道容量（ＣｈａｎｎｅｌＣａｐａｃｉｔｙ）约为４２ｂｉｔｓ／ｓ。     

小脑控制不同类型眼动的神经编码机制：从小脑皮层到小脑核团

近年来许多研究发现,小脑作为运动控制的主要脑区,除参与运动控制外也与孤独症、精神分裂症、奖励相关的认知功能和社会行为有关,因此小脑相关研究越来越受到重视。研究小脑参与运动学习和运动控制的神经机制是神经科学中最重要的课题之一。眼睛运动的肌肉协调和生物运动特征比其他类型的运动更简单,这使眼动成为研究小脑在运动控制中作用的理想模型。作为收集外界信息的主要方式之一,视觉对日常生活至关重要。为确保清晰视觉,3种主要类型的眼动（眼跳、平滑追随眼动（SPEM）和注视）需受小脑的精确控制,以确保静止或移动的物体保持在视小凹的中心。异常眼动可导致视力障碍,并可作为诊断各种疾病的临床指标。因此,眼动控制研究具有重要的医学和生物学意义。虽然对小脑皮层和顶核在调节眼动中的作用有基本了解,但眼动动力学编码的确切神经机制,尤其是小脑顶核控制追随眼动和注视的神经机制仍不清楚。本综述总结了目前小脑在运动和认知等方面的主要研究问题与小脑相关研究的潜在应用价值,以及近年来有关小脑控制眼动的相关文献,并深入探讨了利用单细胞记录和线性回归模型分析小脑皮层和顶核同一神经元同时参与控制不同类型的眼动,而不同类型眼动的不同动力学参数编码原则不同。此外,基于检测微眼跳的研究结果,我们讨论了小脑顶核参与控制视觉注视的可能神经机制。最后,讨论了最近技术进步给小脑研究带来的新机遇,为今后与小脑相关的研究和脑控义肢的优化控制（例如通过单独改善运动参数优化义肢控制）提供了新思路。     

不同注意任务类型及难度对猕猴微眼动的影响

微眼动是视觉注视过程中幅度最大、速度最快的眼动,可以消除由于神经系统适应性而产生的视觉衰退现象,在视觉信息处理过程中发挥着重要作用.基于微眼动与视觉感知功能的相关性,设计实验研究猕猴完成显性、隐性注意任务以及不同难度显性注意任务时,视觉注视情况下微眼动的差异.通过对不同难度显性注意任务下微眼动的参数进行比较,发现随着任务难度的增加,微眼动的幅度、速率和频率都被抑制.另一方面,对比不同类型的视觉感知任务(显性注意和隐性注意),发现在相似的实验范式下,隐性注意对微眼动的频率有明显的抑制作用,但幅度和频率没有得到一致的结果,这表明视觉注意任务类型的不同或将导致猕猴完成任务的策略不同.这些工作将为今后进一步研究微眼动产生的神经机制以及视觉注意过程中眼动的作用机制奠定良好的基础.     

运图象刺动激的视动振颤(OKN)眼动反应的速度跟踪特性

本文用传统的转筒式运动条纹刺激及电视运动条纹图形刺激两种方法进行了OKN实验,对所引起的OKN反应进行了定量比较,结果证明两者的刺激效果是相似的;用电视运动图象刺激方法,分别在中心视场和周边视场进行刺激实验,阐明了OKN主要是由作用于视网膜中央区域的运动图象刺激所引起的;并对OKN的动态反应进行了实验分析,在正弦速度刺激下,OKN增益主要取决于刺激运动的加速度,而不是单纯取决于刺激运动的速度或频率,并在脉冲速度刺激的OKN实验中,用动态反应时间阐明了这一结论.     

Interocular motion combination for dichoptic moving stimuli

When gratings moving in different directions are presented separately to the two eyes, we typically perceive periods of the combination of motion in the two eyes as well as periods of one or the other monocular motions. To investigate whether such interocular motion combination is determined by the intersection-of-constraints (IOC) or vector average mechanism, we recorded both optokinetic nystagmus eye movements (OKN) and perception during dichoptic presentation of moving gratings and random-dot patterns with various differences of interocular motion direction. For moving gratings, OKN alternately tracks not only the direction of the two monocular motions but also the direction of their combined motion. The OKN in the combined motion direction is highly correlated with the perceived direction of combined motion; its velocity complies with the IOC rule rather than the vector average of the dichoptic motion stimuli. For moving random-dot patterns, both OKN and perceived motion alternate only between the directions of the two monocular motions. These results suggest that interocular motion combination in dichoptic gratings is determined by the IOC and depends on their form.     

家兔的开环及闭环视动震颤（OKN）研究

研究了家兔闭环及开环状态的ＯＫＮ反应。闭环时,ＯＫＮ眼动速度与刺激速度成正比,增益接近１。当固定受刺激眼形成开环状态时,ＯＫＮ眼动速度远大于刺激速度,增益可达１０２左右,说明ＯＫＮ系统是由运动跟踪的负反馈机制控制的;刺激范围缩小则眼动反应减弱,表明ＯＫＮ系统对运动信息具有空间总和作用;以视野中不同高度的局部刺激时,发现视网膜中央视带比周边部对ＯＫＮ刺激的敏感性高;单光点刺激视带中央可诱发出清楚的ＯＫＮ反应,这为临床上应用ＯＫＮ客观测定视网膜功能和运动感知提供了可能性。     

运动图形刺激时家兔的视动震颤反应

旨在用实验方法研究家兔的视动震颤（ＯＫＮ）眼动特点以及单侧前庭迷路损伤对ＯＫＮ的影响,结果表明：单眼刺激时,家兔的ＯＫＮ反应存在着从颞侧到鼻侧方向的方向优势;恒定速度刺激时,刺激开始后,家兔的ＯＫＮ眼动跟踪速度具有从小到大最后趋于稳态的建立过程,刺激消失后,存在眼动速度由大到小直到消失的视动后震颤（ＯＫＡＮ）反应,这两个过程反应了ＯＫＮ系统中可能存在速度存储机制及其对ＯＫＮ眼动的控制作用;单侧前庭     

两种等亮度不同运动图形刺激下的交替OKN眼动

等亮度彩色运动条纹产生视动震颤（ＯＫＮ）眼动反应揭示了ＯＫＮ眼动控制系统中存在颜色通道;而在两个相反方向运动的等亮度彩色运动条纹图象同时显示刺激时能引起交替的两个方向的ＯＫＮ跟踪眼动。故表明了在ＯＫＮ眼动控制系统中各个颜色通道交替地控制产生ＯＫＮ眼动反应。     

Connected Text Reading and Differences in Text Reading Fluency in Adult Readers

The process of connected text reading has received very little attention in contemporary cognitive psychology. This lack of attention is in parts due to a research tradition that emphasizes the role of basic lexical constituents, which can be studied in isolated words or sentences. However, this lack of attention is in parts also due to the lack of statistical analysis techniques, which accommodate interdependent time series. In this study, we investigate text reading performance with traditional and nonlinear analysis techniques and show how outcomes from multiple analyses can used to create a more detailed picture of the process of text reading. Specifically, we investigate reading performance of groups of literate adult readers that differ in reading fluency during a self-paced text reading task. Our results indicate that classical metrics of reading (such as word frequency) do not capture text reading very well, and that classical measures of reading fluency (such as average reading time) distinguish relatively poorly between participant groups. Nonlinear analyses of distribution tails and reading time fluctuations provide more fine-grained information about the reading process and reading fluency.