运动泛化和感知运动记忆对物体重量感知的影响

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人与外界进行交互时,需要感知或者估计物体的属性。操纵物体时对其重量的估值就是其中非常重要的一部分,例如我们拿起一个咖啡杯时,如果没有对杯子的重量进行正确的估值,用了过多的力的话就会使咖啡溅出。有意思的是,重量估值依赖于作用在物体本身的手的操纵行为:我们需要掂量、提起或旋转物体使得我们估值的精确性达到最大化。那么,我们假设重量感知会受到运动控制基本机制的调控,尤其大脑需要适应由于操纵物体带来的手的重量的改变,因此物体操纵可以看作是运动适应的一种。如果假设成立的话,重量感知应当具有方向特异性,也就是说在一个方向上学习到的重量只能部分迁移到其它方向。而且重量感知还会受到感知运动记忆衰减的影响,也就是说重量估值和对估值的测试间隔时间越长,人们对重量的估值就会越低。另一方面,根据客体恒常性的理论,物体的属性(如形状)在不同位置和不同时间都会被看作是一个常量。这样我们又可以预测重量感知在不同方向间可以完全泛化,并且估值不会衰减。  本文使用了一个新的范式来探究上面提到的两种互相矛盾的预测。我们要求被试手持重量会发生改变的水杯向不同方向做点到点的够物运动(reachmovement)。几次重量不发生变化的试次之后,被试习得水杯的重量,运动轨迹在三维空间上接近于水平直线。但当水杯重量突然变重或变轻时,被试在下一次运动中,会用力过多或过少,使运动轨迹在垂直方向上发生弯曲。重量估值程度就可以用这种高度的改变来进行量化。实验一发现即便是重复操纵一个恒定的重量,被试仍然不能把重复提起习得的重量估值完全泛化到其他方向。泛化曲线呈现半高斯形式,偏离训练方向越远,泛化程度越低;实验二中,被试可以清楚的看到水重量的变化也会有言语提示,但是被试仍然不能把在训练方向上的重量估值完全泛化到其他方向。获得的泛化函数和实验一基本一致;实验三中,训练试次和测试试次之间增加了30s或者60s的时间间隔,结果发现被试重量估值的泛化程度显著降低了,像是受到了感知运动记忆衰减的影响。  我们的研究表明即便我们在认知层面上知道物体的惯性属性不会随着空间位置的改变而变化,但我们依然不能把对重量的估值在各运动方向上进行完全泛化;视觉信息和言语信息也都不能帮助提高重量估值在空间上的泛化程度。这些结果提示物体惯性属性的估计取决于操纵性行为,会收到运动控制基本机制的调控。此外,我们的结果还表明,有关重量的感知运动记忆会随着时间间隔发生衰减,并且这些衰减影响了重量估值在其他方向上的泛化程度。
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