日常生活中,人类常常面临着大量的感觉信息输入,人类只有对这些刺激进行快速区分、选择,才能更好地适应和改造生存环境。大量研究证明,在视觉刺激出现后的200ms以内,视觉系统已经开始了最早的知觉分析和类别区分。然而,类别信息早期加工是否能够整合自下而上的刺激信息和自上而下的目标导向信息仍然是当前认知神经科学研究中尚待解决的问题。论文分别以文字类别和物体类别作为实验材料,采用事件相关电位技术(Event-Related Potentials, ERPs)和核磁共振呈像技术(Functional Magnetic Resonance Imaging, fMRI)研究了类别信息早期加工的认知机制和目标导向机制。论文包括三个部分的研究,共5个实验。研究一(实验1和实验2)选取视觉形式各不相同的文字刺激和随机几何图形作为实验材料,通过指导语引导被试调整探测目标,记录并分析不同任务中不同刺激类别的脑内时程变化,旨在探讨文字早期加工阶段的认知机制以及目标导向的调制机制。研究二(实验3和实验4)选取面孔、躯体、一般物体等作为刺激材料,通过指导语引导被试进行知觉加工或语义分类,记录并分析刺激在不同任务下的脑内时程变化,旨在调查类别偏好和目标导向对类别加工早期选择的影响。研究三(实验5)采用功能核磁共振技术调查视觉皮层内类别信息加工区的目标选择机制和类别信息分布特点,通过调整复杂刺激中面孔或房屋的清晰度和变化探测目标,分析了视皮层类反应间相似性和脑内其他受到刺激和任务交互影响的区域,旨在揭示视觉系统内类别早期加工特点和高级皮层的注意调控机制。研究一结果发现,在100-200ms时期窗口内,汉字、字母、图形类别在顶枕部电极点和额中部电极点处分别诱发了波幅较大的N160负成分和P200正成分,两个成分的潜伏期间相差约40ms。两个成分的反应变化模式在不同探测任务中有不同的表现。在N160阶段,图形与汉字诱发的ERP波幅均较大,字母N160略小；真字N160的任务效应较为显著。在P200阶段,汉字诱发的ERP成分波幅最为显著,汉字探测任务提高了汉字P200反应强度,表现为在汉字任务中汉字与字母P200间差异达到显著水平。此外,在300ms左右出现的ERP负成分对汉字和字母刺激极为敏感,且显著高于图形刺激。这说明,汉字和字母类别早期加工在200ms内并没有明显的优势反应。文字的优势反应发生在相对较晚的认知阶段,约在200-300ms之间。研究结果说明,N160和P200可能代表了类别的早期知觉分析和评估阶段,选择性注意能够影响类别早期加工,并能依任务要求调节不同水平的信息加工。研究二结果显示,200ms内的知觉早期阶段,人类面孔在不同任务中始终保持着比其他刺激更为显著的右侧ERP反应优势,人类面孔与其他刺激的ERP间差异反应模式在不同任务下相对稳定。在顶枕部电极点处,躯体类刺激诱发了与人类面孔N160相当的ERP反应,人类躯体与人类面孔的N160潜伏期相差14ms左右且分布不同；额中部电极点处的正成分P180对人类面孔较为敏感。语义分类任务导致人类面孔和躯体刺激诱发的N1/N160反应强度衰减。这些结果表明,早期知觉加工对特定类别刺激具有反应偏好或特异性,任务导向不影响类别特异性但能调节类别反应强度。研究三发现,视觉皮层内对不同类别的反应在实验条件影响下表现出不同的反应趋势：右侧面孔信息加工区对面孔清晰度的变化和任务导向并不那么敏感,而左侧面孔区在面孔清晰度较低时其反应也随之降低；双侧房屋加工区的反应均随刺激清晰度降低而降低,房屋任务对房屋类别反应有促进作用。视觉皮层内的类别反应是呈簇状分布的,刺激清晰度变化不影响反应分布而只影响类别反应间相似性。全脑范围内有23个区域的血氧反应强度受到任务和刺激清晰度变化的双重影响,腹侧额叶和顶下叶区域可能形成有意注意控制网络,整合任务要求和刺激新异性变化。上述研究结果说明,视觉系统能迅速地依据类别特性和视觉偏好对类别输入做出区分,在个别类别的早期加工上存在优势选择。这一阶段的加工受到任务导向的影响,并偏向更多的注意资源支持那些对人类有特殊意义的刺激类别,以提高大脑工作的经济性和适应性,它能够防止相关的多个“类别特异化区域”之间的无序竞争。本文将这种加工机制称为“类别早期分拣加工机制”。