轮廓整合学习在路径和朝向维度上的迁移泛化

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轮廓整合(contour integration)是指视觉系统将属于同一客体的离散元素整合为连续的轮廓线整体并将其从嘈杂背景中分离出来的过程,为后续客体识别和注意等高级认知加工过程提供关键信息。轮廓线是具有生存意义的客体信息,长期的进化使得视觉系统非常擅长于轮廓整合加工,但目前对其大脑可塑性机制的理解还有待进一步探究。知觉学习(perception learning)指对刺激进行训练后知觉能力得到长期稳定提升的现象,研究者通过考察知觉学习效果的特异性和迁移性规律为大脑可塑性机制提供行为层面的证据。特异性指训练后仅训练刺激特征或者训练位置的知觉能力得到提升,迁移性则是指训练后非训练条件也可以得到提升的现象,训练效果的特异性和迁移性可以为学习引发的皮层可塑性提供证据。以往研究发现轮廓整合能力可以通过知觉训练得到提高,但目前还不清楚轮廓整合的学习效果是否能产生迁移。为了回答这一问题,实验1从轮廓类型和轮廓路径的维度考察轮廓整合学习的特异性和迁移性规律。轮廓类型由组成轮廓线整体的全体元素所遵循的排布规律(即组成轮廓线整体的离散元素与整体路径的偏转角度)所定义:偏转0°为共线轮廓,偏转90°为正交轮廓,偏转角度为锐角则为锐角轮廓。轮廓路径则是指离散元素组成的轮廓线整体(如直线、曲线)。实验1采用经典知觉学习范式,共包括前测、训练、后测I和后测II四个阶段。实验1在训练阶段分别训练两组被试对正交轮廓的探测能力(实验1A训练正交-直线轮廓,实验1B训练正交-曲线轮廓),并在测试阶段测量了被试对不同轮廓类型(共线、正交)和不同轮廓路径(直线、曲线)的探测能力,通过考察各条件下阈值进步量来探究轮廓整合学习效果在轮廓类型与轮廓路径上的特异性与迁移性。实验1A发现被试对训练条件正交-直线及非训练条件正交-曲线得到了提高,但是共线-直线和共线-曲线均未得到提高。实验1B同样发现被试对正交类型下两种路径条件的探测能力提高,而共线类型下两种路径条件均未提高。实验1A和1B均发现后测I和后测II无显著差异,说明训练效果具有持久性。为了排除任务难度的影响,实验2在测试阶段加入了锐角轮廓类型,并通过预实验匹配了锐角轮廓与正交轮廓在训练前的探测难度。具体来说,实验2在测试阶段测量被试对三种轮廓类型(共线、正交、锐角)和两种轮廓路径(直线、曲线)的探测能力。同时,为了确保直线训练组(实验2A)和曲线训练组(实验2B)得到等同的训练效果,实验2将训练阶段的训练天数调整到7天,其余均与实验1相同。实验2同实验1结果一致,发现被试对训练条件和同类型非训练路径条件的探测能力得到了提升,而非训练轮廓类型条件均未提高。两个实验的结果共同表明,学习效果特异于轮廓类型且具有持久性;更为重要的是,实验结果表明学习效果在轮廓路径维度上具有迁移性。为考察实验1和实验2结果是否具有普适性,实验3增加了轮廓线的整体朝向维度。具体来说,在训练阶段,实验3仍采用正交轮廓,并且分别训练不同被试完成对某一特定朝向(45°或135°)下的直线训练(实验3A)与某一特定朝向(45°或135°)下的曲线训练(实验3B),两种朝向在各自实验中平衡。在测试阶段,实验测量被试在不同轮廓路径(直线、曲线)和轮廓朝向(训练朝向、非训练朝向)上的探测能力。实验3A和3B均发现训练条件的探测能力得到了显著提升,学习效果可以迁移至非训练路径条件;并且非训练朝向条件也得到显著提升,实验结果说明学习效果在轮廓路径和轮廓朝向上均表现出迁移性。总的来说,本研究发现轮廓整合学习表现出知觉学习的两大重要特性:特异性和持久性。更重要的是,本研究的结果表明学习效果在路径与朝向维度上可以产生迁移泛化。轮廓类型的特异性与路径、朝向的迁移性提示知觉学习提升了个体对同排布规律目标的整合能力,反映出视觉系统对场景中排布规律的灵活运用以及经验在其中的重要作用,本研究为成人大脑可塑性机制提供了新的行为证据。
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