形状变化方式、上下视野与内源性线索对客体连续性表征的影响

蒋怀滨,钟财秀,关凯轩，李嘉莹，鲜小竹，樊孟婷

(福建师范大学 福清分校应用心理学研究所,福建 福州 350300)



形状变化方式、上下视野与内源性线索对客体连续性表征的影响

蒋怀滨,钟财秀,关凯轩，李嘉莹，鲜小竹，樊孟婷

(福建师范大学 福清分校应用心理学研究所,福建 福州 350300)

基于改进的客体回溯范式，以客体预览利化效应量(Object-Spectic Preview Benefits,OSPBs)作为指标，探究表面形状变化方式、上下视野与内源性线索在客体连续性表征中的作用机制。实验1和实验2均采用3(变化方式：不变、渐变和随机变)×2(垂直视野：上视野和下视野)的混合实验设计，分别考察在无内源性线索和有内源性线索时，形状变化方式和上下视野对OSPB效应的影响。实验1发现，无内源性线索时，在不变条件下，出现上视野优势；在渐变条件下，上下视野差异不显著在随机变条件下，出现下视野优势。实验2发现，有内源性线索时，在不变条件下，上下视野的OSPB效应无显著差异；在渐变和随机变条件下，出现下视野优势。以上结果表明，上下视野的不对称性存在于客体连续性表征中，其不对称性随形状变化方式不同而有差异性，并且在一定程度上受内源性线索的调节。

客体连续性表征;形状变化方式;上下视野;内源性线索

0 引言

人的视觉系统能轻松自如地适应动态的视觉环境，对复杂多变的客体时空信息和表面特征信息进行处理，始终将其表征为同一连续的客体，维持客体表征的对应性，这一过程被称为客体连续性表征(Persisting Object Representation)[1]。Kahneman等[2]提出的经典客体档案理论(object file)是客体连续性表征研究领域最具影响力的理论。他们通过客体回溯范式(object reviewing paradigm)来验证这一理论。实验中，先呈现2个链接框作为客体，每个客体内短暂呈现1个预览字符。预览字符消失后，2个客体运动至新的位置(如从水平位置运动至垂直位置)，最后任意一个客体内出现1个目标字符，要求被试尽快对该字符进行命名。结果发现，当目标字符与呈现于同一客体的预览字符相同时(同客体条件，same object condition, SO)的命名速度比不同时(异客体条件，different object condition, DO)快。这种现象为客体预览利化效应(object-specific preview benefit, OSPB)，2种条件下的反应时差是该效应的效应量(effect size, OSPBs)。该理论认为，客体连续性表征依赖的是时空连续性，几乎不受表面特征线索的影响。Mitroff和Alvarez[3]采用该范式系统考察了各类表面特征是否对客体连续性表征的形成起作用。结果得出，表面特征因素无法产生客体预览利化效应。其他研究者也认为时空线索对客体表征起主导作用，而表面特征信息的作用甚微[4,5]。另外一些学者却提出，表面特征信息也可以维持客体的连续性表征，对实现客体保持具有重要作用，其贡献甚至等同于时空连续性[6-8]。Makovski和Jiang[9]将同质客体、颜色维度差异客体、数值维度差异客体、双维度差异客体等条件引入多客体追踪实验后发现，颜色差异、数值差异和双维度差异的客体追踪成绩明显好于同质客体。这表明表面特征可增进客体追踪的绩效，即对于客体连续性表征具有重要维持作用。

Mitroff等的研究中，关注的表面特征一直处于静止状态。但是在真实的生态情景中，客体的形状、大小、颜色等表面特征在运动中会发生变化，甚至有时会被其它物体遮挡。比如，客体在人类视网膜投射的图像会随客体的运动、客体被遮挡、观察者的运动或发生眼跳而变化。那么，这些表面特征维度上的不同变化方式是否也会影响客体表征的连续性呢？Moore等[10]发现，即使客体保持连续性运动，如果其特征(如大小)发生较大的突变时，被试会知觉到2个不同的客体。Gordon和Volmer[11]的研究也表明，当客体的颜色特征作为客体辨认的关键信息时，其颜色变化会破坏客体的连续性表征。这些结果在一定程度上可反应特征变化对客体保持的重要性，但是这些研究者并未系统地考察特征不同变化方式(不变、渐变、随机变等)对客体连续性表征的作用。以往学者更多关注于时空变化和表面特征信息，而忽略了表面特征变化方式对客体连续性表征的作用。

前人对客体连续性表征的解释主要在时空线索或特征线索上进行考虑，而对客体所在的空间位置有一定的忽视。然而，人们知觉客体的整体需要注意的参与，客体连续性表征的过程也需要注意的作用。关于注意的诸多相关研究中，注意选择基于空间还是客体始终存在争议[12]。Kim等[13]研究发现，视觉选择存在客体效应，认为是空间不变表征的选择，同时也发现选择的空间距离效应，即位置因素也起重要作用。Mitroff等[14]通过改进的客体回溯范式发现，当目标字母与预览字母出现在同侧时，反应时缩短，存在反应优势；反之，目标字母出现在异侧时，反应时则增加。并将该反应优势称为“空间同侧优势效应”。这些结果表明，空间位置因素可能也会影响客体连续性表征。目前，空间选择性注意的位置单侧优势相关研究集中于探讨左右视野的不对称性，认为其原因是大脑左右半球功能的差异造成[15]。该领域对上下视野不对称性的研究显得较少，并且这些研究的结论也存在不一致性。He.S等[16]通过行为实验证明了上下视野的不对称性。结果发现，在“拥挤”任务中，下视野的绩效显著高于上视野；在较简单任务中，这种差异消失。另外，Rubbin在主观轮廓知觉中也发现下视野优势效应[17]。与此相反，一些学者支持上视野优势的观点。例如，Goldstein等[18]的词汇判断任务研究发现了上视野优势效应。Jacqueline等[19]通过变化测验范式对儿童阅读能力的考察也证实了上部视野优势。基于以上分析，本研究将在操纵特征变化方式的基础上，同时考虑反应空间位置信息的垂体位置因素对客体连续性表征的影响。

鉴于此，本研究在客体于时空层面上连续运动的情况下，将表面特征变化之一的形状变化和上下视野因素纳入改进的客体回溯范式实验1中，探究形状变化方式和上下视野对客体连续性表征的影响机制，推测上下视野的不对称性可能也存在于客体维持中，并考察形状的变化方式是否会影响其不对称性。本研究以形状作为表面特征，其变化方式包括：不变、渐变和随机变。Posner等[20]通过经典视觉空间注意的研究，表明人的注意能被各种注意线索导向相应的空间方位上，同时知觉与反应可得到易化。内源性的定向通常使用对目标的空间位置有高概率预测的中央符号线索，其中最为常用的是中央箭头[21]。Pratt和Hommel[22]发现，将指向不同位置的箭头呈现于视野中央时，相较于无效箭头线索，与工作记忆内容相匹配的箭头线索(有效线索)引发的注意转移所用的时间更短。于是，笔者假设内源性线索可能对上下视野优势有一定的调节作用。实验2在实验1的基础上加入1个始终有效的内源性线索(中央箭头)，以探究上下视野的不对称性是否受内源性线索的调节。

1 实验1 无内源性线索时表面形状变化方式和上下视野对客体连续性的影响

1.1 方法

1.1.1 被试

32名本科生参加了本实验，平均年龄为22.1岁，其中男生为10人。所有被试视力或矫正视力正常。参与3种实验条件(不变、渐变和随机变)的人数分别为12名、12名和8名。

1.1.2 实验刺激与设备

1.1.3 实验设计与程序

实验采用3(变化方式：不变、渐变和随机变)×2(垂直视野：上视野和下视野)的混合实验设计，其中变化方式为被试间变量，垂直视野为被试内变量，不变、渐化和随机变指的是客体的形状变化方式。每个实验试次记录被试的反应时和反应正误，并计算每个被试的OSPB值作为指标，探究形状变化方式和上下视野相对位置对客体连续性表征的影响。

在每个实验试次中，首先在屏幕水平方向呈现2个圆框，框与框圆心相距 5.56°。500ms后，在2个圆框内分别呈现1个不同的预览刺激。500ms后该刺激消失，圆框开始绕注视点做顺时针或逆时针旋转运动。当圆框运动600ms后，静止于垂直位置，任意1个圆框内出现1个目标刺激。被试的任务是在保证准确率的前提下尽快按键反应该目标刺激是否为刚才呈现过的预览刺激之一。如果出现过(匹配条件)，按“F”键，没出现过(不匹配条件)按“J”键。若被试在2.5s内没有作出反应，程序则自动进入下一个实验试次。实验练习阶段为32个试次，正式实验共192个试次，其中新字符条件96次，旧字符条件96次(同客体条件和异客体条件各占48次)。呈现于上下视野的新旧字符在数量上进行匹配，实验持续时间约20min。

渐变条件和随机变条件下的实验流程基本同于不变条件，三者的差异仅在于圆框的运动方式不同。不变条件下，圆框的形状始终不发生改变；渐变条件下，圆框的横向或纵向直径保持不变，另一方向直径在每2帧画面增加 0.1°，从1.48°变化至3.28°，运动到垂直位置时，圆框从圆形变化为椭圆形；随机变条件下，圆框的横向或纵向直径保持不变，另一方向直径每隔4帧画面变化1次。第一帧画面呈现的始终是直径1.48°的圆，之后每次变化的横向或纵向直径都从1.68°、1.88°、2.08°、2.28°、2.48°、2.68°、2.88°、3.08°、3.28°中随机抽取。在渐变和随机变的每一个试次中，2个圆框的直径变化方向始终保持一致，同时其变化方向(横向或纵向)均做随机化处理。

1.2 结果分析

被试的总体正确率比较高(M=92.64%,SD=2.50%)，对不变条件(M=93.08%,SD=2.39%)、渐变条件(M=92.92%,SD=2.39%)和随机变条件(M=91.67%,SD=2.55%)的正确率进行单因素方差分析后得出，3种条件间不存在显著差异(F(2,29)=0.94,P=0.401)。剔除每个被试错误反应及超出其自身反应时分布上下3个标准差的试次数据后，再计算其每个被试的OSPB值作为后续分析，结果见图1。

通过分析不同形状变化方式下的OSPB效应(异客体和同客体条件下的反应时之差)。结果发现，3种形状变化方式下(不变、渐变和随机变)的OSPB效应均显著(P1=0.004,P2=0.010,P3=0.000)，其效应量分别为49.78ms、39.67ms和67.27ms。说明各个条件下都存在显著的OSPB效应。对OSPB值进行3(变化方式：不变、渐变和随机变)×2(垂直视野：上视野和下视野)的混合方差分析。结果显示，变化方式的主效应不显著(F(2,29)=0.550,P=0.583)；垂直视野的主效应不显著(F(2,29)=0.169,P=0.684)；两者的交互作用显著(F(2,29)=8.511,P=0.001,η2=0.370)。这表明不同形状变化方式下，上下视野的OSPB效应量可能存在差异。对3种形状变化方式下的OSPB值做进一步的简单效应分析后发现，在不变条件下，上视野的OSPB值大于下视野，两者差异显著(P=0.011)，OSPB效应存在上视野优势；在渐变条件下，上下视野的OSPB值差异不显著(P=0.821)，上视野优势消失；在随机变条件下，下视野的OSPB值显著大于上视野(P=0.018)，OSPB效应出现下视野优势。实验1结果说明，在客体连续性表征中，存在上下视野的不对称性，客体形状变化方式不同，其不对称性也表现出不一致。

图1 实验1各条件OSPB效应量Fig.1 Experiment 1 OSPB effect of various conditions

2 实验2 有内源性线索时表面形状变化方式和上下视野对客体连续性的影响

2.1 方法

2.1.1 被试

33名本科生参加了本实验，平均年龄为22.4岁，其中男生为11人。所有被试视力或矫正视力正常。参与3种实验条件(不变、渐变和随机变)的人数分别为12名、13名和8名。

2.1.2 实验设备与刺激

同1.1.2。

2.1.3 实验设计与程序

每个条件下的实验流程也基本同于实验1，实验2唯一不同在于增加一个内源性线索：即预览刺激呈现时，把视野中央的注视点换为上下箭头。如果目标刺激出现在上部，那么就呈现“↑”，反之就呈现“↓”，该线索的有效性是100%。线索在每个实验试次都一直呈现，直至被试作出反应后消失并进入下一个试次。实验开始前，告知被试该箭头的方向与目标刺激出现的位置始终保持匹配。如图2所示。

图2 实验2流程图Fig.2 Procedure of experiment 2

2.2 结果分析

被试的总体正确率比较高(M=92.58%,SD=3.65%)，不变条件(M=93.42%,SD=3.37%)、渐变条件(M=91.69%,SD=3.12%)和随机变条件(M=92.75%,SD=4.86%)的正确率无显著差异(F(2, 30)=0.695,P=0.51)。对反应时进行预处理(同实验1)，并计算每个被试的OSPB值作为后续分析，结果见图3。

通过分析不同形状变化方式下的OSPB效应(异客体和同客体条件下的反应时之差)。结果发现，3种形状变化方式下(不变、渐变和随机变)的OSPB效应均显著(P1=0.001,P2=0.033,P3=0.009)，其效应量分别为67.98ms、37.59ms和28.99ms。说明各个条件下都出现显著的OSPB效应。对OSPB值进行3(变化方式：不变、渐变和随机变)×2(垂直视野：上视野和下视野)的混合方差分析。结果发现，变化方式的主效应不显著(F(2，30)=1.850,P=0.175)；垂直视野的主效应也不显著(F(2,30)=2.367,P=0.134)；两者之间的交互作用显著(F(2, 30)=4.182,P=0.003,η2=0.218)。进一步做简单效应分析后发现，在不变条件下，上下视野的OSPB值差异不显著(P=0.315)，OSPB效应不存在上下视野的不对称性；在渐变条件下，下视野的OSPB值大于上视野，两者差异显著(P=0.012)，OSPB效应出现下视野优势；在随机变条件下，OSPB效应也出现下视野优势，下视野的OSPB值显著大于上视野(P=0.008)。实验2结果表明，加入内源性线索后，上下视野的不对称性仍然存在于客体连续性表征中，形状变化方式不同，该不对称性也存在差异，但其差异性明显不同于实验1。可见，内源性线索在其中起到一定的调节作用。

图3 实验2各条件OSPB效应量Fig.3 Experiment 2 OSPB effect of various conditions

3 讨论

基于改进的客体回溯范式，本研究通过2个实验考察随客体形状维度上的变化(不变、渐变和随机变)，上下视野的不对称性是否存在于客体连续性表征中，同时是否受内源性线索的调节。以上2个实验均发现，无论有无内源性线索，客体形状的变化方式不同，OSPB值表现出来的上下视野优势也不一致。这在一定程度上支持了弱时空假设[23,24](weak spatio- temporal hypothesis)。该假设认为在客体保持中，时空线索占主导地位，但当时空信息难以获得或不明确时，视觉系统利用表面特征线索也可以完成客体的连续性表征。说明在维持客体表征的连续中，时空线索并不是唯一的线索，客体形状变化方式也起一定的作用。杨立状等[25]研究发现，客体特征保持连续性(不变或渐变)时，出现OSPB效应；而客体特征发生不连续性变化(突变或随机变)时，该效应消失。上述2个实验中，在形状不变、渐变和随机变条件下，均获得显著的OSPB效应。这与他们的结果不完全一致，笔者认为是本研究在客体形状变化方式不同的基础上，新加入的上下视野位置因素起到重要的影响。董一胜[26]采用客体回溯范式对不同位置上对应的OSPB值进行分析表明，多个客体呈现于1个视野中时，位置相对处于上部的客体表征得到优先更新，而内源性注意可对这种选择偏好进行调节。他的研究是在客体表面特征不变的情景下进行的。本研究的2个实验在形状不变时，上下视野的OSPB值表现出来的优势和他的结果相符，但在形状渐变和形状随机变时却表现出不同的结果。实验2加入内源性线索后，在每种形状维度变化下，上下视野优势明显不同于实验1，说明内源性线索在其中起到一定的作用。因此，客体形状变化方式不同时，垂体位置对客体的连续性表征起到重要的影响，同时可能受内源性线索的调节。

在实验1中，不同形状变化方式下，OSPB效应表现出的上下视野优势存在较大差异。表明在客体连续性表征中，存在上下视野优势，并且受形状变化方式的影响。Previce[27]对上下视野不对称性的原因进行解释，认为上下视野的功能特异性可能存在生态上的意义。在大脑外纹状皮层中，上视野更多被腹侧通路表征，下视野更多被背侧通路表征。大量研究表明，腹侧通路的梭状回与词汇识别有关，人在阅读时，脑的腹侧通路对视觉词汇及与词汇类似的刺激进行分析，又被称为词汇确认系统[28]。章雷钢等[29]发现，认知加工对象的类型影响上下视野优势效应。加工类型为文字刺激时，出现上视野优势效应；加工类型为几何图形时，出现下视野优势效应。本研究采用的实验刺激是古希腊文字，笔者推论被试加工这些刺激时，可能会激发与词汇阅读相关的腹侧通路。Kunar等[30]认为，对客体表征连续性维持中，若客体某个维度特征变化量超过一定幅度时，较容易捕获被试的注意，从而中断客体表征的连续性。杨立状[31]发现特征突变或随机变时，客体连续性表征被中断，笔者认为其原因有可能是特征突变和随机变捕获了被试的注意。有研究者提出，尽管特定任务没有外显捕获人的注意,也可能会内隐捕获人的注意并影响任务的操作绩效。内隐捕获对外界刺激无知觉但对当前知觉任务的反应时仍有影响，外显捕获则对外界刺激有直接知觉[32]。本研究在形状渐变或随机变时，被试始终保持客体表征的连续性知觉，似乎没有捕获被试的注意。但相较于不变条件，渐变和突变的反应时有较大的趋势，即形状渐变和突变可能内隐捕获了被试的注意。在本研究中，客体是几何图形，其形状变化可能会引起内隐捕获注意，使被试对变化的客体加工，从而与下视野优势相关的背侧通路被激活。据此，笔者认为形状不变时，被试只加工古希腊文字，腹侧通路被激活，OSPB效应出现上视野优势；形状渐变时，被试加工文字刺激外，还对客体形状渐变对应的几何图形加工，腹侧和背侧通路都被激活，上下视野的OSPB效应差异不显著；形状随机变时，客体形状变化较大，其背侧通路被激活程度可能大于腹侧通路，OSPB效应出现下视野优势。客体形状变化方式不同，被试可能被激活的脑通路存在差异性，而表现出各自上下视野优势效应。该研究结果支持Previce提出的生态假设。

实验2在实验1的基础上，加入始终有效的内源性线索后，上下视野的OSPB值表现出的不对称性明显不同于实验1。这说明内源性线索在其中可能起一定的调节效应。He.S等[16]进一步的研究发现，下视野在注意上存在优势。在需要更多注意资源的任务中，下视野的注意分辨率显著高于上视野，而在相对比较简单的任务中，这种差异将减弱甚至消失。曲折等[33]采用ERP实验支持了下视野优势的观点，提示电生理反应的上下视野不对称性主要发生在视觉信息处理的早期阶段，而上下视野在注意上可能存在下视野优势。Posner等[20]采用空间提示范式，将某种信息呈现于注视点区域，提示靶子(目标)可能出现的位置来引发内源性注意，并将内源性注意定义为人们通过行为目标或意图进行注意资源的分配，受自上而下加工的影响。上述实验2中，在视野中央呈现1个始终有效的内源性线索后，足够引起被试的内源性注意。据此，可见由于内源性注意的作用，下视野可能存在注意优势，于是实验2的结果与实验1不一致。笔者认为，形状不变时，被试的腹侧通路仍被激活，但新引起的内源性注意存在下视野优势，OSPB效应由上视野优势转变为上下视野差异不显著；形状渐变时，被试的背侧通路被激活程度增大，同时受下视野内源性注意优势的影响，OSPB效应由差异不显著变为下视野优势；形状随机变时，被试的背侧通路被激活程度可能大于腹侧通路，同时存在内源性注意的下视野优势，OSPB效应仍保持下视野优势。由于内源性线索引起了内源性注意，注意存在下部视野优势，从而可调节上下视野的不对称性。随着客体形状变化方式的改变，OSPB效应的上下视野优势也表现出差异性，同时在一定程度上可受内源性线索的调节。

本研究发现，客体连续性表征过程中所依赖的线索是灵活多变而非刻板机械的。尽管客体于时空层面上连续运动，当改变客体的表面特征之一的形状变化方式或加入内源性线索后，被试的OSPB效应表现出明显不同的上下视野优势。上述实验中，无论客体形状如何变化，当客体只在上下垂直视野中出现时，其OSPB效应均显著，而OSPB效应表现出不同的上下视野优势。这表明，在一定条件下，上下视野位置因素相较于形状变化方式对客体连续性表征起的作用更大。内源性线索的调节作用在不同的形状变化方式下也表现出差异性。在不变和渐变条件下，相较于无内源性线索，加入内源性线索后，它们的视野优势结果出现反转现象；在随机变条件下，尽管引入内源性线索，视野优势没有发生变化。也就是说，当表面形状变化较小时(不变和渐变)，内源性线索在客体连续性表征中可能起主导作用；而客体形状变化幅度较大时(随机变)，形状变化在客体连续性表征中可能起主导作用。这些结果可说明，当任务要求或周围环境发生改变时，人的视觉系统会倾向根据最有利于维持和形成客体表征连续性的线索而进行选择性加工。正因为客体连续性表征机制的灵活性，人们才能较好的适应复杂多变的环境。

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The effect of Surface shape change way,upper and lower visual fields and endogenous cues in persisting object representation

JIANG Huaibin,ZHONG Caixiu,GUAN Kaixuan,LI Jiaying,XIAN Xiaozhu,FAN Mengting

(Institute of Applied Psychology in School of Education, Fuqing Branch of Fujian Normal University,Fuzhou,Fujian 350300,China)

Based on modified object reviewing paradigm, the effect size of Object-Spectic Preview Benefits(OSPB) as indicators to explore the surface shape change, upper and lower visual fields and endogenous cues in the mechanism of persisting object representation. The 3(change way: no-change, gradual-change, random-change) × 2(vertical visual field: upper visual field, lower visual field) mixed experimental design was used in experiment 1 and experiment 2,respectively observed in the absence of endogenous cues and endogenous cues included , the effects of the changing way of shape and vertical visual field(VF) on OSPB.In experiment 1, found that when there was no endogenous cues, the upper VF advantage appeared in the no-change condition; in the gradual-change condition, no significant difference in upper and lower visual fields; the lower VF advantage appeared in the random-change condition. In experiment 2, found that when there had endogenous cues, in the no-change condition, OSPB effects had no significant difference of the upper and lower visual fields; but lower VF advantage were observed under the condition of gradual-change and random-change. Above results indicated the asymmetry of the upper and lower visual fields exists in persisting object representation, its asymmetry vary with the shape change and to some extent by the regulation of endogenous cues.

persisting object representation; shape change; upper and lower visual fields;endogenous cues

1004—5570(2016)06-0109-07

2016-07-06

教育部人文社科一般项目(14YJC190010)

蒋怀滨(1982-),男,硕士,副教授,研究方向:应用心理学,E-mail:jianghuaibin@126.com.

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