连续闪现抑制下对洞的无意识知觉

大量收敛一致的实验证据表明,图形的大范围性质可以由拓扑性质来描述,并且其检测发生在视觉过程的最早期,这些证据几乎全部来自对意识上知觉的研究,而拓扑性质的意识下加工机制尚有待发掘.意识下知觉是人的感官系统客观上接受刺激呈现但主观上没有察觉的知觉,其机制和应用长期以来一直是知觉研究的热点.本文采用了一种双眼竞争的变式——连续闪现抑制,将待检测的刺激图形掩蔽,使之处于意识下状态,考察意识下知觉中拓扑性质的加工."洞的个数"作为一种拓扑性质是本文的研究对象.通过量度被抑制图形从发生变化到被知觉的被抑制时间,或者被试对被抑制的变化图形的正确检测率,我们发现,相比于不变或者各种非拓扑性质变化,意识下知觉中的拓扑性质(洞的个数)的变化会使图形更快、更容易被检测到.本研究揭示了拓扑性质(洞的个数)在意识下知觉中的优先性,将拓扑知觉理论从意识上知觉领域拓展到了意识下知觉领域,为拓扑性质加工的早期性提供了有力的证据;另一方面,本研究也提示了拓扑性质经由皮层下视通路加工处理的可能性.     

高级视皮层可塑性:物体和面孔知觉学习综述

复杂刺激的知觉学习是指由训练或经验引起的对物体或者面孔等复杂视觉刺激在知觉上长期稳定的改变,一般认为这反映了大脑高级视皮层的可塑性.对简单刺激知觉学习特性的研究已经揭示了低级视皮层的部分可塑性,但是复杂刺激知觉学习的神经机制目前仍存在争议.本文介绍了知觉学习的理论模型和实验证据,并重点探讨了复杂刺激如物体和面孔知觉学习的特性、神经机制及研究方法.该领域未来需要在复杂刺激知觉学习的持久性、面孔不同属性知觉学习的机制,以及复杂刺激知觉学习的理论模型方面做进一步研究.     

目标和干扰子之间的拓扑性质差异可以削弱拥挤效应

"拥挤效应"被认为是外周视觉物体辨认过程中的一个重要瓶颈.它是指当目标被干扰子包围,在外周视野呈现时,观察者辨认目标的能力被大大削弱,尤其是当目标和干扰子之间存在某种相似性时.许多研究分别试图在不同层次上提出解释这一现象的机制.本文通过三个实验,使用了不同的视觉刺激图形的辨认任务(例如,三角形和箭头的朝向判断、数字和字母的辨认以及S形图形的朝向辨认),测量了目标和干扰子之间中心距离的阈值,结果一致地发现,当目标和干扰子之间存在拓扑性质差异(洞的个数差异)时,拥挤效应会显著降低,并且排除了目标和干扰子之间的主观相似性、形状和面积差异等可能的因素.从知觉组织的角度验证了当目标和干扰子之间存在拓扑性质差异时,拥挤效应会显著降低,这是首次发现的一个影响拥挤效应的新的维度.本文结果不仅为拥挤效应的机制提供了一个新的解释,也为大范围首先拓扑知觉在知觉物体形成中的作用提供了支持性证据.     

刺激兔丘脑不同核团和胼胝体引起的膈神经放电效应

实验在33例清醒、肌肉麻痹和切断双侧迷走神经的家兔上进行,观察了刺激丘脑不同核团(VIL,VL,VPM 和 MI)和胼胝体纤维以激活皮层时膈神经的放电效应。当在吸气相(膈神经放电时)给予上述核团及胼胝体纤维电脉冲刺激,可使膈神经放电短暂抑制,随后的呼气相缩短、吸气相提前出现。如果在呼气相刺激上述核团,也能使该呼气时相缩短,随后的吸气时相提前出现。当在皮层接受 VL 投射的局部区域给予回苏灵后,再刺激 VL,皮层诱发电位增大,除使原先的膈神经放电效应更为明显外,还可在呼气相刺激时引起膈神经即刻的短暂放电。以上实验结果提示,当用回苏灵使皮层活动加强后,刺激丘脑 VL 引起的膈神经放电效应明显增强。损毁红核或切断皮层下行传导束但保留皮层脊髓束后,刺激丘脑引起的膈神经放电效应均不受影响,表明传入冲动激活皮层后引起的膈神经放电效应可能主要经皮层脊髓束下传,而皮层红核脊髓束不起重要作用。     

经颅磁刺激:生理、心理、脑成像及其临床应用

非侵入性的经颅磁刺激 (TranscranialMagneticStimulation ,TMS)可以无痛地产生感应性电流来激活皮层 ,从而改变大脑内的生理过程。通过改变TMS的参数可以观测到不同的生理和心理效应。TMS对大脑的不同的调节方式体现在对感觉的调节、对认知功能和行为表现的促进或抑制上。TMS还可以与神经病学、精神病学和药理学研究相结合。无框架的TMS立体定位技术可以提高用于解剖定位的TMS以及用于指引脑外科手术的准确性。最后 ,中医针灸的理论也可以用于理解TMS在脑内调节作用的频率效应     

图形形状和空间位置知觉的ERP研究

研究图形表状和空间位置知觉任务与单纯图形形状知觉任务所诱发的ERP反应,探讨同时注意物体的两种不同特征是与仅注意其中一种特征时的ERP特性与差别。实验结果为：（1）行为数据显示,两种任务的正确率没有显著差别,但形状和空间位置知觉任务的反应时显著低于单纯形状知觉任务;（2）ERP数据显示,两种任务表现出非常相近的ERP波形特征;在大脑后部区域微弱的P1成分,非常显著的N1成分,显著的P2,N2,P3成分;在大脑前部额区显著的P2成分,并且,与单纯形状知觉任务相比,图形形状和空间位置知觉任务表现枕颞区N2波幅的显著减弱,P3潜伏期的显著缩短,额区的P2波幅的显微减弱;（3）脑电表图与分辨率断层成象（LORETA）显示,两种任务的特征波N1成分均来源于双侧的枕颞皮层,表明两种任务均涉及到与物体形状识别相关的视皮层腹侧通路,而差别波dN2成分来源于在侧枕颞区,暗示特征加工的差异主要发生在左侧枕颞区。     

注意与非注意位置的知觉组织

研究注意如何影响基于相邻性组织和连接性(UC)的知觉单元的形成. 实验一在视野中心呈现排成一行的三个由相邻性或UC形成的字母, 要求被试识别刺激阵列中位于中间的字母,刺激与掩蔽之间的SOA在180 ms到500 ms之间变化. 实验发现在适中的SOA条件下, 对相邻性靶子的反应速度比对UC靶子的反应速度慢, 而在长SOA和短SOA条件下, 对两种靶子的反应速度没有差别. 与靶子不一致的侧翼字母使得对靶子的反应变慢, 这种侧翼一致性效应在侧翼刺激是由UC决定时比起侧翼刺激由相邻性决定时要大. 实验二研究空间线索提示对相邻性或UC靶子的分辨反应时的影响. 与刺激出现在线索提示的位置相比, UC刺激相对于相邻性刺激的优势在未被线索提示的位置更明显. 这些结果提示在刺激没有得到完全注意的情况下形成知觉单元时, UC具有相对于相邻性组织的优势; 注意对相邻性知觉组织有所助益.     

前颞叶在知觉组织中的作用：脑损伤病人的神经心理学研究

相邻性组织和相似性组织是两种极为重要的“知觉组织(perceptual organization)”．我们对前颞叶切除的患者CXY进行了相邻性组织与相似性组织的研究．利用由小图形组成的大图形来研究在相邻性组织与相似性组织中整体与局部之间的相互影响．研究中发现：在相邻性组织中,正常被试所体现的整体对局部的影响显著大于局部对整体的影响这一现象在CXY身上消失了,即CXY相邻性组织的自动加工出现了障碍;在相似性组织中,患者CXY的实验结果与正常被试没有任何差异．另外,在一致连通性(uniform connectedness, UC) 与相邻性组织及相似性组织之间的关系实验中,也发现CXY相邻性组织的自动加工出现了障碍．这些结果说明左前颞叶在相邻性组织、整体知觉以及对连通性的知觉中起到重要的作用．     

猫前内侧上雪氏区视神经元对运动随机线条的反应

对于运动信息在脑内的加工,一种观点认为分两阶段进行,低级视皮层只对运动图形内部成分的取向进行调谐,高级视皮层整合低级视皮层的输入,对图形整体的运动方向敏感。用网格（plaid）作为刺激的实验表明,在较低级皮层区,细胞多表现为成分方向选择性（Component-motion Selectivity),即对刺激中的取向因素敏感：而较高视皮层的细胞多表现为整体方向选择性（Pattern-motion Selecitivity),对运动整体的方向敏感,从而支持运动信息加工的“两阶段”理论。实验中,用一系列运动随机线条刺激（random line patterns)。研究猫前内侧上雪氏区（Anteriormedial lateral suprasylvian area,AMLS)神经元的方向调谐特性。结果表明多数细胞为整体方向选择性,且随线长增加此类细胞比例下降,而成分方向选择性细胞的比例有所增加,呈现由整体方向选择性向中间类型（Unclassified),由中间类型向成分方向选择性变化的趋势,提示整体或成分方向选择性可能并非细胞的固有特性,而是可以随刺激取向因素的变化而改变的。     

视觉图形诱发的瞳孔反应

以图形变化刺激进行瞳孔反应研究,实验表明：（１）空间平均亮度守恒的光栅或棋盘格图形翻转能激发起瞳孔反应,为瞬态收缩波形,与ｐｕｐｉｌｌａｒｙ ｅｓｃａｐｅ相似;（２）光栅或棋盘格的空间频率的变化也能引起瞳孔反应,且反应幅度随空间频率差别增大而变大;（３）从均匀亮背景变化到棋盘格图形或者从棋盘格图形变化到黑暗背景,虽然不存在任何局部亮度增强,皆能引起瞳孔反应。实验结果明确证明了人的瞳孔反应系统除接收     

皮层内刺激或冷冻阻滞体感Ⅰ区对猴的操作式条件反射和针刺镇痛作用的影响

为了研究皮层体感Ⅰ区(S_Ⅰ 区)在痛觉的产生和调制以及在针刺镇痛中的作用,以皮肤伤害性刺激引起的操作式条件反射为痛指标,用钨丝微电极记录神经元的电活动和进行皮层内刺激,并用冰盐水进行皮层局部阻滞,在10只清醒的、可以活动的猕猴上进行了实验观察。刺激皮层 S_Ⅰ 区对感受野部位皮肤痛阈可产生明显的影响。在51次实验中有46次引起了痛阈的变化,仅有5次未见明显的变化。在13次对非感受野的皮肤痛阈的影响的实验中,10次未见变化,仅有3次出现轻度变化。皮层内刺激效应往往在刺激开始就出现,并延续到刺激的全过程。停止刺激后痛阈的恢复约需4—6分钟。皮层内刺激对针刺镇痛效应的影响与其对皮肤痛阈的影响有极为密切的关系,即皮层内刺激使皮肤痛阈下降者往往是对抗针刺的镇痛效应,而使皮肤痛阈升高者往往是加强针刺的镇痛效应。在12次冷冻皮层 S_Ⅰ 区的实验中全部都表现为使感受野皮肤痛阈的升高。去冷冻后约需3—8分钟才由抑制状态回复到原来水平。而对非感受野皮肤痛阈影响的8次实验中,有6次没有产生任何影响。本实验的结果表明,皮层体感区对痛觉是有一定的调制作用,当其受到电刺激或冷冻阻滞时,均可使相应部位的皮肤痛阈降低或升高,同时还能对抗或加强针刺的镇痛效应。     

高速LED背光速视器揭示拓扑性质的快速加工

灵长类视觉系统能够非常有效地从环境中提取稳定的不变性特征,而不受各种变换与干扰的影响.这种不变性知觉的时间与动态过程为视觉理论提供了重要的约束.我们开发了一种高速发光二极管(LED)背光速视器,能够短暂呈现1 ms的视觉刺激,并以亚毫秒级精度调整刺激呈现时间.这使得我们可以通过控制视觉输入的可获取时间,估计感觉线索积累的心理物理曲线,从而研究在图形结构优势效应任务中,拓扑、射影、仿射和欧氏不变性的相对加工速度.实验结果表明拓扑不变性所需要的呈现时间最短,这与大范围首先理论的预测相一致.     

胡须信息在大鼠双侧初级体感皮层间的传递路径

大鼠的初级体感皮层(primary somatosensory cortex,SⅠ)虽然只接受来自对侧胡须的上行输入,但仍可以被同侧胡须刺激所激活.解剖学研究发现,在两侧SⅠ皮层之间有两条传递胡须信息胼胝体通路:一条是类颗粒区(perigranular zone,PGZ)通路;另一条是异颗粒区(dysgranular zone,DZ)通路.然而,哪一条通路在传递胡须刺激信息的过程中起主要作用还不清楚.本研究使用电压敏感染料(voltage-sensitive dye,VSD)成像技术来观察胡须刺激时整个SⅠ的神经元群体活动的空间分布和时间特性.实验发现,对侧胡须刺激首先激活barrel(颗粒区,granular zone,GZ),然后以兴奋波的形式传播到胡须感觉区(sub-barrel field cortex,BFC)外侧的DZ.而与首先激活BFC的对侧胡须刺激不同,同侧胡须刺激首先激活SⅠ的DZ.所激发的皮层兴奋以波的形式传播并扩散至BFC.失活另一侧皮层可以抑制这种同侧反应.电刺激另一侧半球皮层与刺激同侧胡须类似,也首先激活成像侧DZ.我们的实验结果显示,胡须刺激激活对侧SⅠ,在经过胼胝体传导后,另一侧半球的DZ(同侧于被刺激的胡须)被激活.连接双侧皮层DZ区的胼胝体连接在SⅠ对同侧胡须刺激的反应中起了主导作用.     

扣带皮层前部对丘脑腹侧基底核触觉神经元ON-OFF反应的易化性影响

实验在41只氨基甲酸乙酯(25%)麻醉的SD雄性大鼠上进行. 采用细胞外微电极记录的方法, 首先观察了大鼠丘脑腹侧基底核(ventrobasal thalamus nucleus, VB) ON-OFF神经元的触觉反应特性, 并对不同的ON-OFF反应进行了分型, 分析了ON-OFF反应不同型式与刺激参数之间的关系. 在此基础上, 进一步考察了刺激扣带皮层前部(anterior cingulate cortex, ACC)对ON-OFF神经元触觉反应的影响. 实验发现, ACC的刺激对触觉ON-OFF神经元的OFF反应有易化效应, 表现在降低OFF反应的阈值, 从而改变了反应构型, 或者增加原OFF反应的放电频数. 在关于ON-OFF反应神经元感受野的研究中发现, 扣带皮层前部的兴奋可以使ON-OFF反应神经元感受野边缘的ON反应改变为ON-OFF反应, 从而使其对感受野内刺激物运动的时空信息的编码更为明确, 发现了边缘系统能够对触觉上传信息进行调制.     

视觉编码的快速学习

活动依赖的神经可塑性在视觉皮层信息处理过程中起着很重要的作用。该文将讲述几个关于视觉刺激引起皮层反应发生快速变化的研究工作。在体膜片钳的实验结果表明,将视觉刺激与能够诱发孽个视皮层神经元发放动作电位的电刺激相偶联可以改变神经元的感受野特性。单电极和多电极胞外记录的实验结果显示,反复地给予自然图形电影刺激,不仅能增加视皮层神经元反应的可靠性,而且能造成之后的自发活动中存在“记忆的痕迹”。最后,用电压敏感染料成像的方法对群体细胞活动进行考察,结果提示视觉活动之后的皮层回放可能是由皮层波介导的。     

针刺过程中猴的操作式条件反射和大脑皮层体感区神经元电活动的观察

为了研究大脑皮层体感Ⅰ区与痛觉以及针刺镇痛作用的关系,以钾离子透入下肢皮肤作为痛刺激,以操作式条件反射作为痛指标,用钨丝微电极记录大脑皮层体感Ⅰ区单个神经元的电活动,在10只清醒、可以活动的猴子上进行了实验观察。在下肢的皮层代表区分离和记录了能对不同传入刺激起反应的神经元215个。28个对皮肤伤害性刺激起反应。其中25个发放增加(兴奋型神经元),3个发放减少(抑制型神经元)。对12个伤害性神经元进行了针刺效应的观察。在针刺过程中有6个神经元(4个兴奋型、2个抑制型)对伤害性刺激的反应受到抑制。其中有些神经元的抑制可伴有痛阈的升高,但两者未呈现严格的平行关系。皮层体感Ⅰ区中亦可记录到会聚性神经元,即同一神经元既可接受皮肤机械刺激,亦可接受皮肤伤害性刺激。其中有些神经元对于不同性质的刺激可以出现不同型式的反应,如对钾离子刺激皮肤出现抑制性反应而对触觉刺激出现兴奋性反应。针刺时,往往只有伤害性刺激引起的反应受到抑制,而机械刺激引起的反应没有明显变化。实验表明,针刺可以使皮层体感Ⅰ区的某些神经元对皮肤伤害性刺激的反应减弱;但是这种效应可能不是发生在皮层本身,而是续发于皮层下结构活动的变化。     

大小Stroop任务下的双向干扰效应

在认知控制的研究中,自动化理论是解释干扰效应产生机制的主流观点.不过,该理论基本是围绕如何解释单向干扰而发展出来的,缺乏对双向干扰产生机制的深入探讨.另一方面,双向干扰的稳定性和普遍性也有待研究.本研究设计了一个新任务,大小Stroop任务,以调查双向干扰.该任务同时向被试提供两类信息,语义(字义)的"大"和"小",以及视觉(字号)的"大"和"小",构成一致(字义与字号相同)和不一致(字义与字号不同)两类刺激.要求被试分别以口头和按键两种方式根据字义或字号作反应,发现两种反应方式下都出现了双向干扰(字义显著地干扰字号,字号反过来也显著地干扰字义).本研究在不改变刺激、被试和实验程序的情况下,在口头和按键两种反应方式下均获得了双向干扰,首次有力地证明了双向干扰是一种普遍存在的现象.根据本研究的任务特点和实验结果,对认知控制的自动化理论做了一定的发展:在自动化连续体上增加了阈限假设,既区分了自动加工和受控加工,也区分了不同程度的自动加工.发展后的理论既能充分地说明单向干扰也能较好地解释双向干扰.     

认知负荷对色词Stroop干扰效应的影响

目的:依据负荷理论,认知负荷会导致选择性注意任务中干扰刺激干扰效应的增加.本研究目的在于检验两种类型的认知负荷对色词Stroop干扰效应的影响.方法:实验一通过比较色词Stroop任务与言语工作记忆任务同时进行的双任务区组(高负荷条件)与单任务区组(低负荷条件)来检验认知负荷对构成Stroop干扰效应的语义冲突及反应冲突产生的影响.实验二则通过比较色词Stroop任务与言语工作记忆任务相协调的双任务区组(高负荷条件)与单任务区组(低负荷条件)来操纵认知负荷.结果:实验一的结果显示工作记忆负荷变化对语义冲突及反应冲突均不产生影响.实验二发现虽然在反应时指标上认知负荷与一致性之间未产生显著交互作用,但在错误率指标上两者交互作用达到显著,说明在高认知负荷条件下反应冲突显著增加了.结论:认知负荷对选择性注意任务中干扰刺激干扰效应的影响取决于认知负荷类型及冲突所发生的水平.     

拓扑差异物体的构型处理：一项脑电研究

根据陈霖的拓扑知觉理论,在视觉感知中,拓扑差异的检测要快于局部特征的检测.本研究组认为,这一现象可能是对有＂洞＂图形和无＂洞＂图形的感知差异所造成的.本文旨在检验这两类图形所存在的知觉差异究竟是什么.利用脑电（ERP）技术,测量＂洞＂和＂非洞＂图形所引起的视觉诱发电位（VEP）,探究＂洞＂和＂非洞＂的区别.两类图形引起的VEP区别体现在N170上,＂洞＂图形的反转使得N170的潜伏期显著变化,而＂非洞＂图形的反转不会引起N170潜伏期的变化.人脸与非人脸物体的反转引起的N170变化与本结果相似.本研究认为,对＂洞＂的感知更偏向于整体加工,而对于＂非洞＂则更偏向于特征加工.     

刺激对侧大脑皮层对应点引起的皮层兴奋性变化

用刺激家兔对侧大脑皮层对应点引起的胼胝体电位作为制约反应,而刺激桡浅神经引起的誘发电位作为測驗反应时,可见到皮层兴奋性发生先抑制后易化的改变。易化现象主要表现在测验反应負波的变化上,而正波易化之后尚有第二次抑制过程。如制約反应具有后发放活动,則兴奋性变化将伴有与后发放相应的周期性波动。皮层局部放置γ-氨基丁酸、普鲁卡因或马钱子碱均可使胼胝体易化现象消失,而戊巴比妥鈉麻醉对其影响不大。皮层第Ⅱ和Ⅲ层经热凝固处理死亡后,胼胝体易化现象卽消失。重复刺激对侧皮层对应点会引起缓慢的负电位变化,此时皮层兴奋性明显下降。