物體知覺中動作信息激活的雙重通路*

張恩濤,高 彬

(1.河南大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,河南開封 475001;2.三亞學(xué)院心理系,海南三亞 572022)

物體知覺中動作信息激活的雙重通路*

張恩濤1,高 彬2

(1.河南大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院,河南開封 475001;2.三亞學(xué)院心理系,海南三亞 572022)

Gibson(1979)的動允性(affordances)理論認(rèn)為,觀察物體能自動激活其隱含的動作信息.其關(guān)鍵的支持證據(jù)來自動允性效應(yīng),即當(dāng)物體隱含的動作信息與被試的反應(yīng)類型一致時,促進被試反應(yīng).最初研究發(fā)現(xiàn),在缺少動作意圖時,動作信息仍能自動激活.最近研究顯示,注意、主體的能力和目的同樣調(diào)節(jié)著動作信息的激活,即物體動作信息的激活存在自下而上和自上而下兩種通路.

物體知覺;雙重通路;動允性效應(yīng);認(rèn)知機制

0 引言

個體對知覺到的物體做出適宜的行為反應(yīng),是人類有效地與環(huán)境相互作用所必需的一種重要能力.從傳統(tǒng)認(rèn)知心理學(xué)的觀點看,人們需要先察覺到物體的屬性、識別該物體,然后才能產(chǎn)生操作該物體的動作,即知覺、認(rèn)知、動作的加工是以連續(xù)而又相對獨立的方式進行[1].與之相反,Gibson認(rèn)為在現(xiàn)實生活中,由于人體與環(huán)境經(jīng)常相互作用,環(huán)境中的物體便具有了自動激發(fā)個體對物體做出動作反應(yīng)的內(nèi)在屬性,個體不必為了產(chǎn)生操作物體的動作而將物體歸類和標(biāo)簽化,即知覺和動作之間存在直接通路.如司機看到道路向左彎曲,就會激發(fā)向左轉(zhuǎn)彎的動作,而不必經(jīng)過運動計劃和語義中介[2].Gibson(1979)將這種物體具有的自動激發(fā)個體與之潛在相互作用的特征稱為動允性(affordance).動允性概念不僅顯示了主體與環(huán)境潛在相互作用的生態(tài)心理學(xué)立場,而且也隱含了心智具身性思想[3～5].

早期的研究強調(diào)物體動作信息的自動激活.如最早Tucker和Ellis呈現(xiàn)給被試帶有手柄的物體(如水壺和茶杯),要求被試判斷物體是正立的或倒立的,結(jié)果發(fā)現(xiàn)盡管物體的手柄指向與當(dāng)前反應(yīng)任務(wù)無關(guān),但當(dāng)物體指向(如手柄)和反應(yīng)手方向一致時促進被試反應(yīng),不一致時干擾被試反應(yīng)[6].Tucker和Ellis (1998)將之稱為動允性效應(yīng)(affordance effects).研究認(rèn)為,物體動作信息的激活不依賴物體語義通達(dá)和觀察者的動作意圖,是一個純粹視覺—運動啟動的過程.但隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)諸如注意、情境和動作目的等都對動作信息的激活起著自上而下的調(diào)節(jié)作用.本文綜述了動允性效應(yīng)的早期研究,介紹了影響動作信息激活的自上而下的影響因素及其證據(jù),并對當(dāng)前物體動允性效應(yīng)研究有待澄清的關(guān)鍵性問題進行了思考,提出了未來研究的主要方向.

1 知覺到動作的自動激活通路

Tucker和Ellis采用刺激反應(yīng)范式證明動允性效應(yīng),引發(fā)了許多研究者對視覺—運動啟動效應(yīng)的探討[7～11].早期的研究認(rèn)為,動作信息的激活是一個視覺—運動直接啟動的過程.如Craighero等(1998)[9]在研究中呈現(xiàn)給被試長方形框(向左或向右旋轉(zhuǎn)45度)的啟動刺激,當(dāng)電腦屏幕的注視點變?yōu)榧t色時,要求被試用右手抓握眼前兩個物體中的其中一個.實驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)啟動物體的方位和反應(yīng)手的方位一致時(長方形框的旋轉(zhuǎn)方向和被抓握物體的方向一致),能夠促進被試對物體的抓握,這說明個體僅依靠觀察物體便能自動激活其動作信息.隨后的研究也表明,物體動作信息的激活可以獨立于物體的語義通路.如Yoon和Humphreys(2007)[12]通過改變可抓握物體的視角探索視覺信息對動作和語義通達(dá)的影響.結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)可抓握部分(手柄方位)背離觀察者時,視角的變化影響了動作判斷(物體是否使用旋轉(zhuǎn)動作),而不影響其語義判斷(物體是否為廚房用具),這說明動作對視覺的依賴性;而在語義啟動任務(wù)中發(fā)現(xiàn),語義相關(guān)的啟動物體影響了目標(biāo)物體的語義歸類和命名,而不影響其動作判斷,這說明動作判斷并不依賴語義的通達(dá),動作通達(dá)的視覺和語義通路是獨立的,物體動作的通達(dá)可以啟動視覺通路產(chǎn)生.

腦成像的研究也表明,呈現(xiàn)給被試可抓握的物體或工具能夠誘發(fā)大腦與運動活動相關(guān)的皮層激活[13～14].如與識別動物信息比較,被試僅僅觀察工具,便能引起腹側(cè)前運動區(qū)和后側(cè)顳中回的激活,顳中回對視覺運動信息敏感,前運動區(qū)負(fù)責(zé)動作加工.該結(jié)果表明,視覺物體可以直接誘發(fā)大腦運動負(fù)責(zé)動作操作區(qū)域的激活.此外,與可抓握圖形相比,工具物體引發(fā)了更多的大腦運動區(qū)域的激活.這也表明工具物體和動作之間能夠形成比較強的聯(lián)系.

Buccino等(2009)[15]采用透顱磁刺激(TMS,transcranial magnetic stimulation)技術(shù)對物體手柄誘發(fā)方位動允性效應(yīng)進行了研究.實驗假設(shè)當(dāng)物體的手柄損壞時,物體動允信息的激活也受到抑制.實驗呈現(xiàn)給被試帶有手柄的物體(物體的手柄分為完整的和破損的兩種情況),當(dāng)物體呈現(xiàn)200 ms時,刺激被試的左側(cè)運動皮層,且實驗只要求被試被動的觀測物體,而不需要被試做出其它反應(yīng).結(jié)果發(fā)現(xiàn),只有當(dāng)物體的手柄完整時,才能觀察到運動電位的活動變大,而同樣的情況并沒有出現(xiàn)在物體手柄損壞時.由此認(rèn)為,物體手柄引發(fā)允性效應(yīng)并非是受實驗任務(wù)的影響.

總之,早期的研究認(rèn)為,物體動作信息的激活是一個純粹的視覺—運動啟動的過程,該過程不依賴物體語義的通達(dá),也不依賴被試的反應(yīng)意圖.但隨后的研究表明,物體動作信息的激活不僅是一個自下而上的加工過程,同時也受自上而下因素的調(diào)節(jié).下面通過分析注意、主體的能力和動作目的在動作信息激活中產(chǎn)生的作用,闡釋動作信息激活的認(rèn)知機制.

2 調(diào)節(jié)動作信息激活的自上而下因素

2.1 注意

選擇性注意是過濾知覺信息的重要認(rèn)知能力,在物體動作信息的激活中具有重要作用.Symes,Ellis和Tucker(2005)[16]認(rèn)為動作信息的激活需要選擇注意的參與,而不是一個完全自動化的過程.實驗要求被試對呈現(xiàn)的物體進行語義判斷時(生物或非生物),出現(xiàn)了方位效應(yīng),但當(dāng)要求被試對物體進行顏色(面表特征)判斷時,則不能觀察到動允性效應(yīng).Tipper,Paul和Hayes(2006)[17]進一步研究發(fā)現(xiàn),只有觀察者加工與被試反應(yīng)相關(guān)的物體特征時,才能觀察到動允性效應(yīng).實驗要求被試對刺激(門把手)的形狀進行區(qū)分時(圓形還是方形),才產(chǎn)生方位效應(yīng),而當(dāng)對刺激的顏色進行區(qū)分時(綠色還是藍(lán)色),未產(chǎn)生方位效應(yīng).因此,為了獲得物體的動作信息,物體的動作相關(guān)特征必須得到注意.

Vainio,Tucker和Ellis(2007)[18]對選擇性注意在方位效應(yīng)中的作用水平(手柄特征水平和整個物體水平)進行了研究.實驗先呈現(xiàn)一個注視點,然后呈現(xiàn)啟動物體,啟動物體和注視點位置并不一致,目標(biāo)刺激為鑲嵌在注視點中的顏色,要求被試針對顏色進行左右手反應(yīng).結(jié)果發(fā)現(xiàn),即使不要求被試注意啟動物體,也仍然能產(chǎn)生方位效應(yīng).但同時也發(fā)現(xiàn),當(dāng)注視點與啟動刺激一直保持呈現(xiàn)時 (憑此減少對啟動刺激的注意加工),方位效應(yīng)消失.這說明方位效應(yīng)的產(chǎn)生需要注意資源的參與.隨后的實驗還證明,動允效應(yīng)的產(chǎn)生是由于注意發(fā)生在物體整體水平(語義)而非特征水平(手柄位置).實驗采取空間線索化范式對方位效應(yīng)進行了研究.結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)線索位置出現(xiàn)在物體頂部比在物體手柄位置時,方位效應(yīng)更大,這說明阻止注意資源向手柄位置的轉(zhuǎn)移并不是方位效應(yīng)消失的原因,方位效應(yīng)的產(chǎn)生發(fā)生在物體整體水平.

動允性效應(yīng)是否和simon效應(yīng)有著相同的認(rèn)知機制仍然充滿了爭議[8,11].Pellicano等(2010)[19]認(rèn)為simon效應(yīng)和方位動允性效應(yīng)存在兩點不同:simon效應(yīng)無關(guān)抓握反應(yīng);simon效應(yīng)無關(guān)刺激的加工深度,而動允性效應(yīng)則需要較深的加工.為了區(qū)分這兩種效應(yīng),實驗要求被試用手電筒的手柄指向作為方位動允性效應(yīng)的刺激,而將手電筒的光線指向作為simon效應(yīng)產(chǎn)生的刺激,根據(jù)手電筒的顏色和正反進行左右按鍵反應(yīng).結(jié)果發(fā)現(xiàn),在顏色判斷中出現(xiàn)了simon效應(yīng),而在正反判斷中出現(xiàn)了方位動允性效應(yīng),說明這兩種效應(yīng)依賴不同的語義加工深度.但另一些研究卻發(fā)現(xiàn)方位效應(yīng)的產(chǎn)生并不需要通達(dá)語義信息.

來自不同方面的研究表明,動允性效應(yīng)的產(chǎn)生需要較多注意資源的參與,而simon效應(yīng)則對注意資源需求較少.但注意資源是作用在物體整體水平(語義)還是物體的方位特征(手柄指向),仍需要進一步的研究;另外方位效應(yīng)對任務(wù)類型的依賴,可能反映了目的狀態(tài)對動允性產(chǎn)生的影響.這可能反映了神經(jīng)的習(xí)慣方式和目標(biāo)情境對動允性產(chǎn)生的影響.

2.2 主體能力

為了能夠與物體有效地相互作用,物體必須處在觀察者可通達(dá)的范圍內(nèi),即物體必須能夠被夠到和抓取.腦成像研究表明,與夠取動作相關(guān)的是大腦區(qū)域頂葉,猴子對處在觀察者可夠取范圍內(nèi)的物體更加敏感[20～21].Costantini(2010)[22]對空間距離對方位效應(yīng)的影響進行了研究.實驗中呈現(xiàn)一個帶有手柄的杯子,杯子手柄指向右側(cè)或左側(cè),杯子出現(xiàn)在近身距離或離身距離.實驗程序為:首先在屏幕中央出現(xiàn)一個注視點,然后出現(xiàn)一個指導(dǎo)刺激,指導(dǎo)刺激為一個做出抓握姿勢的左手或右手,接著出現(xiàn)目標(biāo)刺激,實驗前被試將雙手的食指放在反應(yīng)鍵上,當(dāng)看到目標(biāo)刺激時,被試盡快松開反應(yīng)鍵并復(fù)制指導(dǎo)刺激的動作.結(jié)果發(fā)現(xiàn),只有杯子處在近身距離時,才會產(chǎn)生方位效應(yīng).

Costantini等(2011)[23]對空間距離對物體操作動作和功能動作產(chǎn)生的影響進行了研究.實驗使用3D物體作為啟動刺激,以動作動詞作為目標(biāo)刺激,目標(biāo)刺激分為視覺動作(看)、操作動作(抓)和功能動作(喝).啟動刺激分為近身方式(不用移動物體和移動自身就可以對其操作)和遠(yuǎn)身方式(必須移動自己或物體才能對其操作).結(jié)果發(fā)現(xiàn),操作動作只有在近身條件下才產(chǎn)生啟動,而在離身情況下其啟動效果消失;功能動作雖然也受視覺背景影響,但無論在何種方式下都能產(chǎn)生啟動;而視覺動作在兩種條件下都無變化.結(jié)果表明,操作動作和功能動作的提取對視覺背景的依賴程度不同,操作動作對視覺背景有著較大依賴,而功能動作則較少依賴背景動作.這一結(jié)果與功能動作更抽象的觀點一致.

之前關(guān)于動作和知覺的研究主要關(guān)注個體和環(huán)境中物體之間的相互作用,很少關(guān)注他人、自身和環(huán)境之間的關(guān)系.Costantini,Committeri和Sinigaglia(2011)[24]對物體的動作方位效應(yīng)是否受到環(huán)境中他人(場景中的物體接近被試或他人)的影響進行了研究.結(jié)果發(fā)現(xiàn),無論物體落入被試或他人的觀察范圍都能產(chǎn)生方位效應(yīng),這表明被試能從自己和他人的抓握空間之間產(chǎn)生映射.Yang和Beilock(2011)[25]認(rèn)為,空間距離對動允性產(chǎn)生的調(diào)節(jié)實質(zhì)是個體能力在起作用.實驗同樣對方位效應(yīng)進行了研究,實驗給被試帶上抓握工具,并呈現(xiàn)給被試不同方位旋轉(zhuǎn)的帶手柄的杯子,杯子上嵌有注視點,當(dāng)注視點變?yōu)榧t色或綠色時分別用左手或右手支配人造抓握工具進行反應(yīng).當(dāng)物體出現(xiàn)在50 cm(近身距離)和150 cm時(離身距離),被試的反應(yīng)工具有兩種:一種是較短不足以夠取物體;另一種是較長可以夠取物體.結(jié)果發(fā)現(xiàn),當(dāng)物體處在離身距離時,只要被試工具能夠夠取物體就可以產(chǎn)生方位效應(yīng),這說明真正調(diào)節(jié)動允性的是個體與物體相互作用的能力,而這種當(dāng)前身體活動限制對認(rèn)知的影響正體現(xiàn)了具身認(rèn)知的思想.

2.3 動作目的

個體對物體做出的動作,不僅僅是對環(huán)境刻板的反應(yīng),同時還受到個體目的的支配[26].Alexander和Brown(2011)[27]提出了一個內(nèi)側(cè)前額葉(mPFC)具有動作效果期待功能的預(yù)期反應(yīng)結(jié)果模型(the predicted response-outcome,簡稱PRO).該模型認(rèn)為mPFC能夠產(chǎn)生一些期待預(yù)測功能的神經(jīng)信號,該神經(jīng)信號能反映個體動作產(chǎn)生的各種結(jié)果的可能性:當(dāng)預(yù)測的結(jié)果與實際相符合時,這種信號就得到抑制;當(dāng)預(yù)測失敗時,該處神經(jīng)元的活動值最大.如個體以一定方式拿起牙刷,并且將牙刷移到嘴里進行刷牙.刷牙是目的,具體拿牙刷的動作是手段,動作目的決定動作手段.如拿著牙刷放在耳朵上則違背了動作目的.研究表明,動作目的和動作手段對應(yīng)不同的神經(jīng)表征.動作目的由前額葉負(fù)責(zé),而動作手段由前頂葉和運動區(qū)域負(fù)責(zé)[28].

來自行為的證據(jù)也證明了動作目的的支配性地位.van Elk,van Schie和Bekkering(2009)[29]通過以正確或錯誤的抓握物體的方式定義動作手段(如拿牙刷的手勢是否正確),而以物體最終作用身體的位置定義動作目的(將牙刷放到嘴上或耳朵上),要求被試進行動作判斷.結(jié)果表明,兩種動作違背都能誘發(fā)更長的反應(yīng)時間,但相比動作手段違背,動作目的違背能產(chǎn)生更大的干擾效應(yīng).這在一定程度上證明了動作知識存儲的等級模型.由于大多數(shù)動作分離的實驗都是用熟悉物體難以區(qū)分熟悉性效應(yīng).為此,van Elk等(2009)[29]采用新異物體學(xué)習(xí)任務(wù),讓被試學(xué)習(xí)新物體的動作操作方式和動作目的,在測驗階段采用啟動范式下的物體識別任務(wù),先呈現(xiàn)一個單獨的物體,然后再呈現(xiàn)帶有動作的物體圖片,讓被試判斷兩個圖片是否為同一物體.結(jié)果發(fā)現(xiàn),相似的動作違背能誘發(fā)更長反應(yīng)的現(xiàn)象,同時也發(fā)現(xiàn)了更大的動作目的違背的干擾效應(yīng).

有些研究則表明動作目的制約動允性效應(yīng)的產(chǎn)生.如Bub和Masson(2010)[30]對方位效應(yīng)的產(chǎn)生條件進行了深入研究,實驗呈現(xiàn)給被試帶把手的水壺和帶手柄的鍋,要求被試對物體的顏色進行反應(yīng),反應(yīng)方式為按鍵和抓握(抓握方式為水平和垂直兩種).結(jié)果表明,左右按鍵反應(yīng)并不能誘發(fā)方位效應(yīng),而抓握反應(yīng)則導(dǎo)致了方位效應(yīng)的出現(xiàn),這說明反應(yīng)的目的狀態(tài)影響方位效應(yīng)的出現(xiàn).Masson,Bub和Breuer (2011)[31]進一步探索了物體功能語義對其動允性效應(yīng)的影響.實驗發(fā)現(xiàn),當(dāng)水壺(手柄垂直并指向右側(cè))正常逆時針90度呈現(xiàn)時(手柄向上適合水平抓握),出現(xiàn)了水平抓握一致性效應(yīng);當(dāng)水壺鏡像逆時針旋轉(zhuǎn)90度時,未出現(xiàn)水平一致性效應(yīng).由此認(rèn)為,水壺逆向旋轉(zhuǎn)后產(chǎn)生的水平抓握不影響正常使用水壺,但鏡像旋轉(zhuǎn)后即使觀察者可以水平抓握水壺,但并不能正常使用水壺.因此,個體使用物體的目的制約了動允性的通達(dá).

盡管大量研究表明觀察物體可以直接誘發(fā)其潛在動作,但文獻(xiàn)分析表明物體視知覺自動激活的動作大多是抓握等簡單的運動成分.這些簡單運動的自動激活很可能反映了被試神經(jīng)系統(tǒng)在與物體相互作用中形成的習(xí)慣反應(yīng)方式[32].所以當(dāng)個體知覺物體時可能不需要內(nèi)生目的支配,而產(chǎn)生習(xí)慣的運動反應(yīng).但個體的認(rèn)知系統(tǒng)并非是環(huán)境的刻板反應(yīng)系統(tǒng),個體能夠根據(jù)自身的目的和現(xiàn)實情境來調(diào)節(jié)當(dāng)前的動作.從這個意義上講,動作的產(chǎn)生仍然是自下而上和自上而下的雙重作用的結(jié)果.

3 總結(jié)與展望

綜合分析物體動作信息產(chǎn)生的機制發(fā)現(xiàn),物體動作信息產(chǎn)生的特點有:動作信息的產(chǎn)生并不完全是自動化的和必然的,需要選擇性注意的參與和較深的加工水平;動作信息的通達(dá)并非只是視覺通路加工的結(jié)果,主體的能力和動作目的同樣調(diào)節(jié)著動作信息的激活,并且這種調(diào)節(jié)作用在復(fù)雜動作產(chǎn)生中更為重要.

總之,物體動作的通達(dá)并非是通過單一的視知覺啟動,其中注意、動作目的等自上而下因素同樣調(diào)節(jié)著物體動作知識的激活.兩種通路以靈活的、交互方式協(xié)同作用通達(dá)物體的動作本身,體現(xiàn)了人類認(rèn)知的靈活性[33～34].未來研究應(yīng)關(guān)注以下問題:

(1)前額葉具有對認(rèn)知活動具有自上而下調(diào)節(jié)作用,這種自上而下的調(diào)節(jié)如何影響動作的產(chǎn)生是一個必須回答的問題.具體而言,被試先前的行動目的和當(dāng)前情境激發(fā)的動作目的存在是如何作用的,需要進一步的研究.

(2)盡管神經(jīng)科學(xué)的證據(jù)表明,觀察物體和詞匯都發(fā)現(xiàn)了大腦運動區(qū)域的活動,但相應(yīng)的行為證據(jù)卻發(fā)現(xiàn)了詞匯在通達(dá)動作信息方面的限制[35].因此探索物體和詞匯認(rèn)知中動作信息通達(dá)的差異對于詞匯具身性研究非常重要,而且對于支持具身認(rèn)知的觀點也非常關(guān)鍵.

(3)詞匯識別中動作信息的激活是否會受到語言符號本身差異的影響也是未來研究的方向.因為不同語言采用不同的符號系統(tǒng).中文不同于拼音文字,由漢字組成.漢字是表意文字,大部分漢語動作動詞在詞形上具有明顯的義符標(biāo)志,義符標(biāo)記著該動作靠什么器官或工具完成.因此,語言符號本身能否影響詞匯中動允信息的激活也是未來開展本土化研究的方向.

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Dual Routes of Action Activation in Perceiving Object

ZHANG Entao1,GAO Bin2
(1.School of Education Science,Henan University,Kaifeng 475001,China;
2.Department of Psychology,Sanya University,Sanya 572022,China)

The theory of affordance by Gibson(1979)holds that observing an object can automatically activate the implied action information and the crucial evidence supporting this view is the affordance compatibility effect.This effect refers to a decrease of reaction times when the subject executes a motor act which is compatible with that afforded by an observed object.In the domain of affordance effect, most researchers think that the perception of object can automatically evoke those possible actions afforded by the object,in the absence of observer’s action intention and conceptual knowledge.However,recent studies have showed that not only the features of an object evokes action motor information,but also both the goal and abilities of observer influence the action motor information processes associated with the object’s affordance,that is,there are down-top and top-down routes to action implied by objects.

perception of objects;dual routes;affordance effect;cognition mechanism

B842

A

1009-1734(2014)10-0087-06

[責(zé)任編輯 高俊娥]

2014-09-10

浙江省教育廳2012年度科研項目(Y201225371).

張恩濤,講師,博士,研究方向:認(rèn)知心理學(xué).Email:zhanget2011@126.com