多感觉整合的时间再校准

时间:2022-08-28 02:52:31

多感觉整合的时间再校准

摘要:跨通道刺激的时间同步性是多感觉整合的必要条件,但是由于刺激物理传导与神经传导的差异,它们在时间上并非完全匹配.时间再校准指大脑能够适应跨通道刺激间很短的时间延迟的现象,反映了多感觉整合在时间维度上的可塑性,表现为适应相继呈现的跨通道刺激后,主观同时点向时间延迟方向的偏移.本文主要介绍了时间再校准的通道效应与潜在机制,其初始加工阶段,它与刺激内容加工的关系及主要的影响因素.今后的研究应当进一步探索时间再校准能否发生于早期加工阶段,检验其认知过程是否具有双向性.探讨空间选择性注意的作用,并结合神经机制的研究,从综合的视角进行更完善的理论建构。

关键词:时间再校准;同时性知觉;多感觉整合;知觉潜伏期;时间特征

分类号:B842

生活中的事件一般具有多感觉的性质。在交谈时,人们能够将他人连续的嘴唇运动与发出的语音知觉为一个统一体,而非割裂的部分。多感觉整合(multisensory integration)指来自某个感觉通道的信息与其它通道信息的交互影响,包括这些信息被整合为一个统一、连贯、完整的多感觉事件的加工过程(Stein&Stanford,2008;Talsma,Senkowski,Soto-Faraco,&Woldorff,2010)。跨通道刺激的时间同步性是多感觉整合的必要条件,只有在时间上同步或接近的跨通道刺激才会引发多感觉整合(Meredith,Nemitz,&Stein,1987)。但由于各种感觉信息物理传播速度的差异(如光在空气中的传播比声音快得多),它们不可能同时到达相应的感觉器官,而且不同感觉信息的神经传导与加工速度也存在差异,即使来自同一事件的跨通道刺激在知觉上也可能存在着时间延迟。只有重新校准它们的时间信息,使得延迟最小化后,多感觉整合才会发生。大脑适应跨通道刺激间很短的时间延迟的现象称为时间再校准(temporal recalibration)(Keetels&Vroomen.2007;Vroomen&Keetels,2010)。

1、时间再校准与多感觉整合、同时性知

觉的关系

表面上看,只有同时发生的跨通道刺激才能引发多感觉整合,而实际上由于时间再校准的参与,大脑能够灵活地应对跨通道刺激间的延迟,这就使得多感觉整合在时间维度上具有了一定的可塑性(Yu,Stein,&Rowland,2009)。反过来,既然跨通道刺激的时间同步性是多感觉整合的必要条件,那么发生整合的跨通道刺激也应当被知觉为是同时发生的,即获得同时性知觉(temporalsynchrony)。时间再校准的最终效果是使原本存在延迟的刺激重新被知觉为是同时发生的,即重塑同时性知觉。

需要注意,跨通道刺激的时间同步性或同时性知觉并非绝对客观的:只要它们落入整合的时间窗口(temporal window of integration)内(如20ms),就可以被知觉为一个统一体(spence&Squire,2003),但是当刺激间的延迟超出了时间窗口时,就需要通过再校准来调整它们的时间关系,在此基础上才能引发多感觉整合或同时性知觉。因此在加工阶段上,时间再校准不应晚于多感觉整合和同时性知觉。后两者的研究成果对前者也具有相当的借鉴意义。

2、时间再校准的研究范式

在实验室中,研究者一般人为地使跨通道刺激有某种时间延迟,然后采用“适应一测验”范式来观察被试适应这种延迟后的表现。这种适应后效(adaptation aftereffect)主要是通过同时性判断任务(simultaneity judgment task,SJ)或时序判断任务(temporal order judgment task,TOJ)来测量――即以不同的SOA(stimulus onset asynehrony)连续给被试呈现跨通道的刺激对,前者要求判断这两个刺激是否为同时出现的,后者要求判断其中哪个先出现。

与适应同时呈现的跨通道刺激对相比,适应相继呈现的刺激对后,主观同时点(the point ofsubjeetive simultaneity,PSS)会偏向时间延迟的方向(Fujisaki,Shimojo,Kashino,&Nishida,2004;Keetels&Vroomen,2007;Vroomen,Keetels,doGelder,&Bertelson,2004)。PSS指主观认为两个刺激同时出现时,它们实际存在的时间间隔,即SJ任务中判断两个刺激同时出现的概率达到最大值时的SOA或TOJ任务中判断某一刺激先出现的概率为50%时的SOA。以视听刺激为例,有两种相继呈现方式,即视觉先于听觉呈现与听觉先于视觉呈现,每种相继呈现方式分别测试。重复呈现同时或继时的视听刺激3分钟后,再执行SJ或TOJ任务。与适应同时的视听刺激相比,适应继时的视听刺激后。由SJ或TOJ任务求得的PSS在时间上会偏向优先呈现的感觉通道。继时与同时PSS的差值或者两种相继呈现方式PSS差值的一半即为PSS偏移量。比如一个闪光总是先于一个声音100 ms出现,适应了这种时间延迟后,原本被知觉为同时出现的视听刺激(此时声音先于闪光8ms出现,PSS同时为-8ms,负号表方向),现在却被知觉为声音先出现(此时闪光先于声音10 ms出现时,两者被知觉为同时出现,PSS闪光优先%为10 ms),即PSS偏向了闪光先出现的情况(PSS偏移量为18ms)。

从研究范式上看,时间再校准建立在适应的前提下,表现为一种延时的校准而非即刻的校准,这一点有别于时间腹语术效应(temporalventriloquist effect,对两个闪光的时序判断会因在第一个闪光前和第二个闪光后呈现两个声音刺激而变容易,就好像闪光的出现时刻受到了声音的吸引)(Morein-Zamir,Soto-Faraco,&Kingstone,2003)。

3、时间再校准的通道效应与潜在机制

通道效应是指时间再校准与感觉通道及其组合的关系,主要涉及两个问题:(1)各通道组合是否都能够进行时间再校准.其适应后效是否相同;(2)适应后效能否从一种通道组合类化到另一种通道组合,即适应了某种继时的跨通道刺激对后,另一种跨通道刺激对的PSS是否也会发生偏移。通道效应反映出时间再校准的潜在机制。

3.1 各通道组合适应后效的异与同

视听与运动.感觉通道都能够进行时间再校准。在视听通道,PSS偏移量与时间延迟的比率(偏移率)为6%-13%(Di Luca,Machulla,&Ernst。2009;Fujisaki et al.,2004;Heron,Roach,Whitaker,&Hanson,2010;Keetels&Vroomen。2007;

Vroomen et al.,2004),在运动.感觉(视听触)通道,PSS的偏移率达到29%以上(Heron。Hanson,&Whitaker,2009;Stetson,Cui,Montague,&Eagleman,2006;Sugano,Keetels,&Vroomen,2010)。情境的变化会引起视听物理传导的时间差异。离观察者越远的视听事件,听觉刺激到达感觉器官的时刻就越晚。为了将视听事件知觉为一个整体,必须要重新校准视听刺激的时间关系。动作执行后,其感觉反馈也可能会延迟出现,所以也需要时间再校准。动觉是人们主动参与的行为,能够与环境互动且唤醒水平较高,因此运动.感觉通道的再校准能力更强。

相比之下,触觉(被动的触觉,如针刺)发生于体表,其知觉到的时刻更准确地标记了事件发生的真实时刻,可能缺乏灵活性与可塑性(Miyazaki,Yamarnoto,Uchida,&Kitazawa,2006),有关触觉通道时间再校准的研究也揭示出其复杂性。Harrar和Harris(2008)研究了视触与听触通道是否存在时间再校准,及其适应后效能否类化到其它通道组合。他们的实验设置了三种适应条件:视觉先于听觉100 ms,触觉先于听觉100 ms和触觉先于视觉100 ms。在每种适应条件后的TOJ任务中,都需要判断视听、视触与听触三种跨通道刺激对的时序,因此一共有9种适应与测验的组合。比较适应前后的TOJ任务所求的PSS,发现适应了视听与视触延迟后,视听PSS发生了偏移(31.82ms与30.34 ms),而所有条件下的视触与听触Pss都未发生偏移。因此视听、视触和听触通道的同时性知觉可能是由彼此独立的机制负责的,仅视听通道具有可塑性(Harris,Harrar,Jaekl,&Kopinska,2008)。与此相对,Hanson,Heron和Whitaker(2008)同样比较了适应前后视听、视触和听触通道的PSS,却发现视触与听触PSS同样会偏向时间延迟的方向,与视昕通道相比,在偏移量上也没有显著差异。Keetels和Vroomen(2008)在视触通道也验证了这一结果。这表明时间再校准并不是某个通道组合(如视听通道)的功能,它可能表现为一个超通道机制(Hanson et al.,2008;Heron et al.,2009)。不过,视触与听触通道是否存在时间再校准也可能与跨通道刺激的持续时间有关:Harrar和Harris等人所采用的刺激均呈现50 ms,而后两个研究中的跨通道刺激只呈现10 ms。

如果时间再校准是一种晚期的时间加工,即超通道的,那么不仅在各个通道组合观察到的偏移率相似(且PSS偏移随时间延迟变化的趋势也应相似),更重要的是这种适应后效可以类化到其它通道组合。有两个运动.感觉通道的研究发现了这种类化。在Heron等(2009)的实验中,某种感觉反馈(视、触或听)出现在动作执行后200 ms。被试适应了这种关系后,需要分别判断动作与视、听或触三种感觉反馈的时序。结果发现,所有运动一感觉通道的PSS都发生了偏移,且偏移量与发生适应的通道组合无关。Sugano等(2010)的研究结果与此类似。显然,通道组合特异性的机制无法解释这种结果,不过适应后效的类化却未必是超通道机制的充分条件。对比视听触与运动一感觉通道的适应后效,后者更强的可塑性或许正反映了动觉的特性。因此并不能排除另一种更简单的解释,即时间再校准只是借助于某个通道实现的。在运动.感觉通道,如果知觉到的动作执行时刻发生了偏移,同样可以解释适应后效的类化。

3.2 知觉潜伏期的改变与刺激知觉时刻的偏移

对于视听触通道,最近的研究(Di Luca et al.,2009)揭示,以耳机呈现声音时,分别适应视觉与听觉优先150ms呈现的视听刺激对后,两次TOJ任务得到的听触PSS差异显著大于0(22.2 ms),表明视听通道的适应后效可以类化到听触通道。采用同样的方法,以喇叭呈现声音时,视听通道的适应后效则类化到视触通道(11.9 ms)。对比Harrar和Harris(2008)的结果,这个研究不仅观察到适应后效从视听通道类化到视触和听触通道*,还发现时间再校准可能与听觉或视觉通道知觉潜伏期(perceptual latency)的改变有关。在视听通道,分别适应听觉先于视觉150 ms呈现与视觉先于听觉150 ms呈现两种条件,然后比较被试在适应视听延迟后对听觉或视觉刺激的简单反应时:结果发现,以耳机呈现声音时,在后一种适应条件下,被试对听觉刺激反应显著快于前一种条件,以喇叭呈现声音时,在前一种适应条件下,被试对视觉刺激反应显著快于后一种条件(Di Luca et al.,2009)。通过加快对“落后的”刺激的知觉加工,或者减慢对“优先的”刺激的知觉加工,就可以在一定程度上缩短它们之间的延迟。知觉潜伏期的改变引起了通道刺激知觉时刻的偏移,因此PSS也随之变化,得以重塑同时性知觉。

虽然在视听触三个通道组合间,Harrar和Harris(2008)只观察到适应后效从视触通道类化到视听通道,但他们也发现了时间再校准会影响单通道刺激的简单反应时。相比适应前,在适应了视觉优先的视听延迟后,视觉刺激的反应时有显著的增大(249 ms vs 277 ms、),而听觉反应时无显著差异。尽管由于实验条件的差异,知觉潜伏期改变的通道不同,这种现象却是存在的(Navarra,Hartcher-O'Brien,Piazza,&Spence.2009)。保守地说,时间再校准在某个通道内完成,即通道刺激知觉时刻偏移的解释力更强。一方面它可以将与触觉相关的复杂性归因于触觉通道的特性,动作一感觉反馈较强的可塑性归因于动觉的特性,从而涵盖通道组合特异性机制的解释,另一方面目前尚未见适应与测验通道完全不同的研究(如从运动一视觉通道到听触通道),并且已知时间再校准引起了知觉而非高级认知(如决策)的改变(Fujisaki et al.,2004)。因此,即使存在晚期的超通道机制,它更可能的角色也是校准的启动者和调节者,而非时间加工的执行者;时间再校准很可能发生在某个通道内,借助于改变知觉潜伏期来引起通道刺激知觉时刻的偏移。只是尚不清楚为什么知觉潜伏期的改变存在着通道差异,这种改变发生在哪个加工阶段。

4、时间再校准加工过程中存在的两个

问题

4.1 时间再校准的初始阶段:时间窗口的增大

除了PSS的偏移,时间再校准的研究还观察到整合的时间窗口的增大。在TOJ与SJ任务中,一般采用最小可觉差(just noticeable differences,JND)作为时间窗口的指标。JND指主现上刚刚能

够辨别出两个刺激是相继呈现时,它们的时间间隔,即SJ任务中判断两个刺激同时出现的概率经正态拟合后的标准差,或TOJ任务中判断某一刺激先出现的概率为75%与25%所对应的SOA的差值的一半。PSS与JND相当于绝对阈限与差别阈限,两者并不存在明显的相关。

Navarra等(2005)采用即时适应范式(onlineadaptation method)发现了时间窗口的增大。在这种范式下适应与测验是同时进行的,两种适应条件分别是视频与音频同时播放和视频先于音频300 ms播放。被试需要监控这两种适应条件下出现的靶刺激(如男性的名字)。同时,当LED闪光和白噪音出现时,还需要进行TOJ判断。结果发现与同时播放的条件相比,相继播放时JND更大。在听触与运动一触觉通道也有研究报告,相比同时的刺激对,适应继时的刺激对后,TOJ或SJ任务的JND也会增大(Navarra,Soto-Faraco,&Spence,2007;Winter,Harrar,Gozdzik,&Harris,2008)。比较两类适应后效的研究结果可以发现,PSS偏移更多出现在“适应-测验”范式、运动与视听通道和TOJ任务中,而时间窗口的增大则更多地与即时适应范式、触觉通道、适应与测验刺激内容的改变和SJ任务相关。尽管如此,增大时间窗口仍然是有意义的,大脑通过降低时序判断的分辨率,来减小相继出现的感觉刺激所带来的不适,从而有助于形成整合的知觉与记忆。基于此,研究者将时间再校准解释为三个阶段:时间窗口的增大,PSS的偏移,时间窗口的恢复;在整个加工过程中,时间窗口是可以不断调整的(Navarraet al.,2005;2007)。与PSS的偏移一样,时间窗口的改变也是知觉而非决策的变化,这种变化是非特异性的,其方向(增大或缩小)取决于先前的经验(Powers et al.,2009)。

4.2 时间再校准独立于刺激内容的加工

同一通道组合,改变刺激内容(stimuluscontent),适应后效仍然存在。在视听通道,Navarra等(2005)的研究已经证实了,即使适应刺激与测验刺激内容不同,仍然能够观察到时间窗口的增大。Fujisaki等(2004)以极短的视听材料为适应刺激,以穿越,反弹错觉(stream/bounceillusion,两个小球沿一条直线从左右两端相向运动,如果在相遇的时刻伴随一个声响,则它们更多地被知觉为相撞后反弹而非穿过对方继续沿原方向运动)作为测验刺激,发现被试报告两个小球相撞反弹的PSS也偏向了时间延迟的方向,且偏移量也不随刺激内容的变化而显著地变化。在听触通道,适应后效同样可以不受刺激内容变换的影响(Navarra et al.,2007)。这些研究不仅证明了时间再校准的知觉性质,更进一步表明它与刺激内容的加工互不干扰。

需要注意的是,仅此并不能排除两者同时发生的可能。同时性知觉的研究发现,时间特征(temporal feature)的加工(“when”通路)与跨通道刺激内容或意义的加工(“what”道路)是独立的(Fujisaki&Nishida,2010),只有刺激周期性变化的特征,如脉冲式刺激的频率或刺激的变化模式(突变式或渐变式),会影响时间特征加工(Fujisaid&Nishida,2005;Nishida&Johnston,2002)。作为重塑同时性知觉的过程,时间再校准也可以与内容加工同时进行,只是它涉及重新校准从刺激序列中抽取的时间特征,很可能会受到刺激周期性变化的特征的影响。仍然困惑的是这种校准时间特征的解释如何与知觉潜伏期改变的解释统一起来。

5、时间再校准的主要影响因素

5.1 空间因素

空间因素主要包括空间一致性(spatialcoincidence)与跨情境一致性。空间一致性指跨通道刺激空间位置的一致性,与时间同步性一样,它也是多感觉整合的重要线索(stein&stanford,2008)。对于空间分离的视听刺激,只要可以发生多感觉整合,在时间维度上就应当具有可塑性。Keetels和Vroomen(2007)将一个LED闪光置于中央,通过操纵声音源的位置(LED后,被试左侧或右侧70 cm),使视听刺激具有空间分离与重合两种关系。适应100 ms的延迟后,两种空间关系下测得的PSS偏移量没有显著差异,说明时间再校准不受空间一致性的影响。另外,研究还发现即使适应与测验的听觉刺激来自不同的空间位置,适应后效也不受影响,可见时间再校准是知觉而非特异性的认知策略的改变。

在运动一感觉通道中,时间再校准的跨情境一致性比空间一致性更重要。它指的是在某种情境中校准的时间关系可以在其它情境中表现出来。研究者设计了一个虚拟的驾驶情境,在转动方向盘130ms、230ms或430ms后,才能看出汽车在转弯。在前测阶段,分别测得被试跑完4种路况的成绩,在适应阶段反复进行另一种路况的测试,在后测阶段,选择最初的4种路况和4种全新的路况进行测试。结果发现,被试在后两种延迟下跑完相同或不同路况的成绩相比前测都有显著地提高(130ms时有趋势但不显著)且两种路况的成绩间没有显著差异(cunningham,Chatziastros,yon der Heyde,&Biilthoff,2001)。这个研究再次印证了时间再校准是感知动作系统而不是认知策略的改变,因为针对具体空间关系或情境的策略不应当迁移到新的关系中。正因为如此,适应后效可能与动作一感知参考坐标有关。相关研究表明,在视触通道,一只手的适应后效无法传递给另一只手(Takahashi,Saiki,&Watanabe,2008)。

5.2 时间延迟

时间再校准可以使跨通道刺激间的延迟最小化,但是这种最小化并非无条件的,如果延迟超出时间窗口太多,大脑将不会对其进行再校准,反映到适应后效上即PSS偏移量减小。无论视听通道,还是运动一感觉通道,无论在SJ任务还是TOJ任务中,当某一通道刺激优先呈现时,随着两个刺激间延迟的增大,适应后PSS的偏移量都表现为先增大后减小的趋势,峰值出现在延迟为100 ms至200 ms左右(Fujisaki et al.,2004;Heronet al.,2009;Stetson et al.,2006;Vroomen et al.,2004)。这种PSS对时间延迟的变化趋势可以很好地拟合为一个线性递增与指数递减相乘的函数,因此可能有两个因素决定了这种趋势(Heron et al.,2009)。在动作.感觉通道,一方面根据人们的生活经验,自发的动作与感觉反馈在时间上应当是紧密联系的,任何延迟都被看作为误差,需要进行时间再校准,因此PSS偏移量随延迟增大而线性

递增。另一方面,随着时间延迟的增加,动作与感觉反馈所形成的因果关系,其可信性会迅速变弱,两者将不再被知觉为统一的整体,因此又表现为PSS偏移量随延迟增大而指数递减。在视听通道,这种趋势则可能与整体性假设(unity assumption,跨通道刺激被认为来自于同一个多感觉事件,Vatakis&Spence,2007)有关。其它研究也证明再校准的时间限制是普遍存在的(Navarra et al.,2005;Stetson et al.,2006)。虽然时间再校准是知觉水平的变化,但无论因果归因还是整体性假设,都说明只有高级认知才能启动再校准。

5.3 特征选择性注意

特征选择性注意会影响时间再校准。与非注意条件相比,将注意指向某个感觉通道并不会引起PSS更大的偏移(Fujisaki et al.,2004),但是在适应阶段将注意指向视昕刺激的时间结构(mmpor~structure)却可以增大PSS的偏移量。Heron等(2010)设置了三种注意条件:注意注视点对比度的变化;注意视觉或听觉刺激内容的变化(如视觉刺激的大小与听觉刺激的空间偏移);注意视听刺激时序的变化(如适应刺激为听觉先于视觉120 ms,靶刺激为视觉先于听觉120 ms),并要求被试在适应和再适应阶段检测这些变化,在随后的TOJ任务中判断刺激的先后顺序。结果发现这三种注意条件下的PSS都有显著偏移,前两个条件下偏移量相同(约16 ms),均显著小于第三种条件(约56 ms)。另外,对比注意时序变化与另一种单纯注意时间(注意视听刺激对彼此的ISI变化)的条件相比时,发现前者所引发的PSS偏移量更大(约67ms vs 40ms)I,但后者所引发的PSS偏移也要大于注意刺激内容。这说明与注意视听刺激内容相比,注意其时间结构,甚至仅仅将注意引向时间维度,都能够增大PSS的偏移量。适应视听刺激的时间结构可以引发后效,选择性地注意时间结构则可能有助于抽取刺激的时间特征,因而能够在更大程度上校准PSS。这种解释与时间再校准独立于刺激内容加工的推论相一致,也提示自上而下的加工可能会影响再校准。

6、需要进一步探讨的问题

6.1 时间再校准能否发生于早期加工阶段

PSS的偏移与JND的增大不受刺激通道组合的影响,也不受空间与情境关系的影响,具有非特异性,因此并非认知策略而是知觉水平的改变。然而,适应后效并不受刺激内容的影响。注意视听刺激的时间结构能够增大适应后效,因此时间再校准与刺激内容加工无关,而与知觉潜伏期的改变或校准所抽取的时间特征有关。同时性知觉的研究发现,时间特征的抽取与匹配是一个系列加工的过程。属于中等水平的特征匹配加工(Fujisaki,Kocne,Arnold,Johnston,&Nishida,2006)。时间再校准是重塑同时性知觉的过程,在加工阶段上不会晚于后者。由于SJ与TOJ任务的指标为被试能够报告出的时间关系,这种意识水平的指标只能够得到最终的结果,所以还不清楚时间再校准能否发生于更早的加工阶段,即能否表现出自动加工的特点。

与同时性知觉不同,多感觉整合可以发生在上丘(superior colliculus,SC)和初级感觉皮层(KoelewIjn,Bronkhorst,&Theeuwes,2010;Talsmaet al.,2010;Stein&Stanford,2008.),具有自动加工的特点。在一个视空间搜索任务中,分心线段与靶线段都在不停地改变颜色,被试需要从中搜索水平或竖直朝向的靶线(只有一条),如果靶线颜色改变的同时伴有一个声音,搜索靶线的反应时就不受分心线段个数的影响(Van der Burg,Olivers,Bronkhorst,&Theeuwes,2008)。这种视空间搜索促进效应表明,视昕刺激的时间关系引发了多感觉整合,使得靶线的特征更加突出,从而自动捕获了注意。只有时间同步的跨通道刺激才能引发多感觉整合。因此时间再校准也不应晚于多感觉整合。从更早的可能性来看,也就需要发生于早期加工阶段。将适应过程加在视空间搜索任务上,创造新的范式将有益于探索时间再校准的早期加工阶段。

6.2 时间再校准是一个单向还是双向的认知过程

同时性知觉是一个单向的过程,只需要判断当前刺激序列是同时的还是继时的,或者谁先谁后。这种判断取决于刺激的时间特征。然而多感觉整合却并非一个单向的过程,动物单细胞研究表明如果用低温冷冻阻断猫的联结皮层(AES或rLS)对上丘多感觉神经元的下行输入信息,其在朝向反应中表现出的多感觉增强效应将消失(Jiang,Jiang,&Stein,2002)。时间再校准.作为多感觉整合时间维度上的可塑性,也不会是一个单向的过程。虽然时间再校准发生于知觉水平,但有关时间限制的研究也提示,再校准需要高级认知加工的参与(如经验或预期)。综合来看,它可能体现为一个双向的认知过程:由于整体性假设或因果归因,需要重新校准跨通道刺激的时序信息;在某个通道内,通过校准刺激知觉到的时刻,使得跨通道刺激重新被知觉为同时的。这种知觉时刻的校准,可能既体现为知觉潜伏期的改变,也体现为时间特征的抽取匹配。将来的研究需要直接地证实这种认知过程的双向性,比如没有对多感觉整合的预期,可能不会发生时间再校准或表现在适应后效上PSS的偏移量减小。

6.3 空间选择性注意是否影响时间再校准

注意与多感觉整合的关系比较复杂,有时多感觉整合可以捕获注意或者不受注意影响,有时注意能够引起更大的整合效应(Koelewijn et al.,2010;Talsma et al.。2010)。相比之下,同时性知觉是一个系列加工过程,可能需要注意的参与,提前将注意导向靶刺激的空间位置或内容都有助于视听同时性判断(Fujisaki et al.,2006;Fujisaki&Nishida,2008)。特征选择性注意可以影响时间再校准,但是已有研究都倾向于将注意引向适应刺激对所处的空间位置,而空间选择性注意是否影响时间再校准却缺乏证据。要探讨这个问题首先需要清楚时间再校准是否具有空间特异性。已有的研究仅从刺激的感觉通道与内容两个方面探讨了时间再校准后效的类化,只有少量研究涉及了适应后效在特定空间中类化的问题(如跨情境一致性)。视时距知觉具有空间特异性,适应了呈现于某一空间位置的运动的光栅后,能够缩短随后呈现在同一位置的光栅的时距(Johnston,Arnold,&Nishida,2006)。从综合的视角看,时序、时距和时点是同一时间经历的不可分割的三个属性(黄希庭,李伯约,张志杰,2003),那么PSS的偏移是否也仅局限于适应发生的空间位置?尽管有一项研究支持时间再校准是空间特异的(Hanson.

Roach,Heron,&McGraw,2008),但仍需要更多研究来证实并深入探讨这种空间特异性及空间选择性注意在其中的作用。

6.4 知觉潜伏期与抽取时间特征的关系

早期时序知觉的理论(sternberg&Knoll,1973)认为,TOJ或SJ判断取决于刺激的知觉潜伏期,所比较的信息其实是知觉潜伏期结束的时刻。从这个观点出发,改变某一通道的知觉潜伏期就能够实现时间再校准。而Dennett和Marcel(1992)指出,主观时序并不是客观时序的映射,也不需要等待所有刺激的知觉潜伏期结束后才做出判断,而是在加工刺激内容时,根据早期抽取的某些时间特征来建构、补充并解释主观时序。Nishida和Johnston(2002)发现,在快速变换(4 Hz)的序列中,虽然知觉到运动方向改变或颜色改变的潜伏期相同,但运动方向改变的物理时刻必须早于颜色改变的物理时刻100ms,它们才能被知觉为是同时发生的,说明同时性知觉不能完全用知觉潜伏期来解释。在快速序列中,由于运动变换的时刻不像颜色变换那样突出,只有匹配两种特征的变化模式,如颜色变换采取渐变形式,才能消除这种知觉延迟。这说明同时性知觉需要抽取并匹配刺激标志性的时间特征,而这一过程无法在快速变换的刺激序列中自动完成。跨通道领域的结果也是如此(Fujisaki&Nishida,2005;2010)。时间特征提示在时间进程中的某一时刻刺激发生了某种变化,是建构时序的元素,也是再校准的元素。问题在于:同时性知觉的研究多采用脉冲式突变或振荡式渐变的刺激,而在时间再校准的研究中,通常采用孤立的、极短的跨通道刺激对(如持续10ms,刺激对间隔750ms)。在视空间搜索任务中,有研究发现只有视觉靶刺激具备低频、突变的特性.同步的听觉刺激才有助于视觉靶的搜索(Van der Burg,Cass,Olivers,Theeuwes,&Alais,2010)。刺激的变化模式(即时间结构)会影响同时性知觉和多感觉整合,也可能影响时间再校准,进一步的研究需要澄清这种范式和材料的差异,才能更好地协调这两种理论解释。

6.5 时间再校准与同时性知觉和多感觉整合的

脑机制是否有重叠

同时性知觉的神经机制体现为“when”通路,主要包括颞顶联合部和右顶下小叶(Battelli,Pascual-Leone,&Cavanagh.2007),Hamilton,Shenton和Coslett(2006)报告了一个无法正常地整合视听育语信息的案例,检查发现他的视听初级皮层功能正常,损伤可能在双侧顶叶,尤其是右顶叶。这种一致性提醒研究者,视听时间再校准可能与"when"通路有关。视听整合能够激活许多脑区,如上丘、脑岛、初级感觉皮层,高级联结皮层(颞上沟,顶内沟等)、右前额叶以及左侧小脑等(calvert,Hansen,Iversen,&Brammer,200 1:Bushara,Grafman,&Hallett,2001;Koelewijn et al.,2010;Talsma et al.,2010),成年猫上丘的多感觉神经元在适应了相继呈现的视听刺激后,对优先呈现的刺激,放电的强度和持续时间都会增大(长);对落后的刺激,放电的潜伏期会缩短(Yu etal.,2009),这种变化与知觉潜伏期改变的结果十分类似。因此,人类的视听时间再校准也可能激活上丘。迄今为止,只有一个研究用fMRI探索了动作.视觉反馈的时间再校准所激活的脑区,结果显示前扣带回(anterior eingulate cortex,ACC)和额叶内侧皮层(medial frontal cortex,MFC)激活最大。由于知觉到的时序经过了校准,因此与物理时序存在着冲突。所观察到的激活可能是由两种表征的冲突引起的(Stetson et al.,2006)。时间再校准的神经与脑机制还有待更多的研究,这些研究将从更基础的层面揭示其加工阶段。

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