空間參照系建立的時(shí)間特征

劉仙蕓　劉書青　王超

摘要 通過2個(gè)實(shí)驗(yàn)來探討空間記憶參照系建立的時(shí)間特征。被試學(xué)習(xí)一個(gè)由7個(gè)物體組成的場(chǎng)景，場(chǎng)景中的物體以隨機(jī)的方式序列呈現(xiàn)。一個(gè)能夠標(biāo)明物體位置且具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)的場(chǎng)景分別在被試進(jìn)行物體位置學(xué)習(xí)之前或之后呈現(xiàn)。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當(dāng)被試在學(xué)習(xí)物體位置之前短暫呈現(xiàn)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)能夠決定空間參照系的建立；但被試學(xué)習(xí)物體位置之后再短暫呈現(xiàn)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)不能決定空間參照系的建立。以上結(jié)果表明：空間參照系是在學(xué)習(xí)物體位置之前建立，并且建立之后不能被改變。

關(guān)鍵詞 空間參照系，空間記憶，序列呈現(xiàn)，物體位置，虛擬現(xiàn)實(shí)。

分類號(hào) B842.3

1.引言

物體位置和空間關(guān)系的記憶與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)。如果人們不能夠記起回家的路線、在不熟悉的環(huán)境中迷失方向，那將會(huì)嚴(yán)重影響人們的日常生活?？臻g記憶理論認(rèn)為，當(dāng)人們記憶環(huán)境中物體位置的時(shí)候，要建立一個(gè)空間參照系并且根據(jù)這個(gè)參照系來描述環(huán)境中物體的位置和空間關(guān)系（Mou& McNamara，2002；Shelton & McNamara，2001；Werner & schmidt，1999）。人在記憶中建立的這種空間參照系是一種基于環(huán)境本身和空間場(chǎng)景內(nèi)在結(jié)構(gòu)的“內(nèi)在參照系”（intrinsic frames of reference）。已經(jīng)有很多研究對(duì)空間參照系如何建立進(jìn)行了考察（Shelton & McNamara，1997，2001；Greenauer &Waller，2008，2010；Mou，Liu，& McNamara，2009；Mou，Xiao，& McNamara，2008；Waller，Lippa，&Richardson，2008；Yamamoto & Shelton。2008）。

人類的記憶可以通過一個(gè)或多個(gè)空間參照系來描述環(huán)境中物體的位置（Klatzky，1998）。由于一個(gè)環(huán)境中存在著許多可能被選擇的內(nèi)在參照系方向，前人關(guān)于空間記憶的研究表明，人可以根據(jù)各種不同的線索來選擇空間參照系。這些線索包括觀察視點(diǎn)方向、指導(dǎo)語、周圍的環(huán)境結(jié)構(gòu)、場(chǎng)景的幾何結(jié)構(gòu)和物體自身的相似性和臨近性等。已有研究表明?？臻g參照系的建立可以由環(huán)境線索和觀察者自身的觀察視點(diǎn)方向決定的。

shelton和McNamara在1997年的研究中，用相對(duì)方向判斷任務(wù)（judgments of relative direction，JRD；例如，想象你站在X，面對(duì)著Y，請(qǐng)指向Z）來推斷觀察視點(diǎn)方向在選擇空間參照系過程中的作用。他們讓被試從兩個(gè)不同的觀察視點(diǎn)方向?qū)W習(xí)同一個(gè)場(chǎng)景，這些場(chǎng)景由一些物體組成。他們要求被試記憶這些物體的位置，學(xué)習(xí)結(jié)束后被試被帶到另外一個(gè)屋子做相對(duì)方向判斷的任務(wù)。結(jié)果表明，相對(duì)方向判斷任務(wù)的準(zhǔn)確性在同學(xué)習(xí)朝向平行的其他朝向上的成績(jī)要好于同學(xué)習(xí)朝向不平行的其他朝向。Wal-ler等人2008的研究表明，空間參照系的方向是由身體和物體組成的場(chǎng)景之間的軸決定的，而不是由身體的朝向決定的。Yamamoto和Shelton（2008）的研究表明被試學(xué)習(xí)一個(gè)由序列呈現(xiàn)的物體組成的場(chǎng)景時(shí)，空間參照系的選擇是由觀察者的觀察視點(diǎn)方向決定的。上述研究表明，觀察者的觀察視點(diǎn)方向可以決定空間參照系的建立。

但是有另外一些研究表明，空間參照系的建立也可以由獨(dú)立于觀察者之外的線索決定（Greenauer& Waller，2010；Hintzman，ODell，& Arndt，1981；Liu，Mou，& McNamara，2012；Liu，Zheng，& Liu，2013；Marchette & Shelton，2010；McNamara，Rump，& Wernet，2003；Mou，Liu，& McNamara，2009；Mou & McNamara，2002；Mou，Xiao，& Mc-Namara，2008；Shelton & McNamara，2001；Werner& Long，2003；Werner & Schindler，2004；Werner &Schmidt，1999）。Shelton和McNamara（2001）的研究表明，當(dāng)被試從多個(gè)觀察視點(diǎn)學(xué)習(xí)物體位置時(shí)，空間參照系的建立是由平行于屋子或地毯的觀察視點(diǎn)方向決定的，而不是由其它的觀察視點(diǎn)方向決定。這表明，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)會(huì)影響空間參照系的建立。Mou等人2008年的研究表明，短暫學(xué)習(xí)桌面物體組成的場(chǎng)景之后，空間參照系的建立是由桌子的朝向決定的。Marchette和Shelton（2010）的研究表明，當(dāng)場(chǎng)景中所有的物體都面朝一個(gè)方向，這個(gè)朝向也可以決定空間參照系的建立。這些研究表明，場(chǎng)景外部框架也會(huì)決定空間參照系的建立。空間參照系的建立也可以由場(chǎng)景自身的結(jié)構(gòu)來建立，比如對(duì)稱軸（Greenauer & Waller，2010；Liu，Mou，& McNama-ra，2012；Mou，Liu，& McNamara，2009）。

以上研究表明，前人的空間記憶研究多集中在空間參照系的建立是由哪些因素決定的。然而，空間參照系建立的時(shí)間特征（即空間參照系是在哪個(gè)時(shí)間點(diǎn)建立）卻很少有人研究。本研究的目的是想考察空間參照系是在哪個(gè)階段建立的。

在以往研究中，當(dāng)被試學(xué)習(xí)這些物體的位置時(shí)，影響參照系建立的線索一直呈現(xiàn)。因此，我們不能從這些研究中推斷出在場(chǎng)景學(xué)習(xí)的哪一階段，起決定作用的線索克服了其他線索而使空間參照系建立。空間參照系的建立可能發(fā)生在對(duì)物體位置的編碼階段之前，也能發(fā)生在對(duì)物體位置編碼的過程中。簡(jiǎn)單說，就是空間參照系建立的時(shí)間上有兩種可能性。一是人在學(xué)習(xí)物體位置之前，先建立一個(gè)空間參照系，然后根據(jù)這個(gè)參照系來記憶物體的位置。二是人在學(xué)習(xí)物體的位置，這一過程中，逐步建立了空間參照系，再根據(jù)參照系來記憶物體位置。

已有的空間記憶理論并不能對(duì)上述兩種空間記憶建立的時(shí)間上的可能性給出清晰的答案。本研究的目的是想解決上述兩種可能性。即考察在學(xué)習(xí)物體位置之前，是否能夠建立空間參照系。

已有研究表明，場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向可以克服觀察視點(diǎn)方向從而決定空間參照系的建立（Greenauer& Waller，2010；Liu，Mou，& McNamara，2012；Mou，Liu，& McNamara，2009）。在本研究中，一個(gè)由7個(gè)黑色圓點(diǎn)組成能夠標(biāo)記物體位置的具有對(duì)稱軸的背景，在物體呈現(xiàn)之前或?qū)W習(xí)結(jié)束之后出現(xiàn)，用來考察空間參照系建立的時(shí)間特征。

2.實(shí)驗(yàn)1物體位置學(xué)習(xí)前場(chǎng)景結(jié)構(gòu)短暫出現(xiàn)，空間參照系的建立

2.1 研究目的

本實(shí)驗(yàn)想要考察當(dāng)學(xué)習(xí)序列隨機(jī)呈現(xiàn)，在場(chǎng)景結(jié)構(gòu)短暫出現(xiàn)然后消失的條件下，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)能否決定空間參照系的建立。如果在進(jìn)行物體位置學(xué)習(xí)之前，短暫呈現(xiàn)的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)能決定空間參照系的建立，則說明空間參照系的建立可能發(fā)生在對(duì)物體位置的編碼階段之前，即證明了空間參照系建立時(shí)間上的第一種可能性，也就是說，人在學(xué)習(xí)物體位置之前，先建立一個(gè)空間參照系，然后根據(jù)這個(gè)參照系來記憶物體的位置。

2.2 研究方法

2.2.1 被試

被試為16名在校大學(xué)生或者研究生（平均年齡24.6歲），男女各半，視力或矯正視力正常，以前未參加過類似實(shí)驗(yàn)。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

對(duì)于參加本研究的所有被試，實(shí)驗(yàn)都為單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，自變量為完成相對(duì)方向判斷任務(wù)時(shí)的想象朝向（本實(shí)驗(yàn)中共有8個(gè)想象朝向，0到315度以45度為間隔，其中一個(gè)朝向?yàn)閷W(xué)習(xí)朝向，其他為新穎朝向）。因變量為被試從聽到目標(biāo)物體到完成指向任務(wù)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間和絕對(duì)誤差角度，其中反應(yīng)時(shí)間為主要因變量。角度誤差是被試用游戲桿進(jìn)行指向反應(yīng)的指向方向和目標(biāo)物體的真實(shí)方向的絕對(duì)角度差。

2.2.3 實(shí)驗(yàn)材料

學(xué)習(xí)場(chǎng)景學(xué)習(xí)過程是在一個(gè)6×8米的長方形房間里進(jìn)行的，房間四周的墻壁由黑色的簾子覆蓋，確保排除掉其它可以影響記憶結(jié)果的視覺因素。整個(gè)學(xué)習(xí)場(chǎng)景由虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)呈現(xiàn)出來，七個(gè)物體呈現(xiàn)在一張圓形的桌子上，桌子上面對(duì)應(yīng)每個(gè)物體的位置上都呈現(xiàn)了同物體直徑大小相當(dāng)?shù)钠邆€(gè)黑色的圓點(diǎn)，從而標(biāo)出了整個(gè)場(chǎng)景的幾何結(jié)構(gòu)。桌子的高度為69cm，直徑為80cm，七個(gè)物體分別是小球、電池、蘋果、蠟燭、夾子、瓶子、小鎖，他們之間沒有明顯的語意聯(lián)系，也沒有相似的視覺特征（如圖1所示）。其中，夾子和瓶子，夾子和電池之間的距離都是21.2cm，夾子和蘋果之間的距離是30cm。我們把整個(gè)場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向（沿著瓶子-蘋果-小球）定義為0°方向，觀察視點(diǎn)方向（沿著夾子-蘋果）定義為315°。因此，其他的角度也相應(yīng)的被定義。例如，沿著小鎖-蘋果的方向被定義為45°方向。虛擬學(xué)習(xí)場(chǎng)景通過NVIS視頻頭盔呈現(xiàn)，被試的頭部轉(zhuǎn)動(dòng)由PPT運(yùn)動(dòng)捕捉系統(tǒng)進(jìn)行追蹤。從而精確的呈現(xiàn)周圍的虛擬環(huán)境。

測(cè)試項(xiàng)目 空間記憶的每一組測(cè)試的方式為想象你站在物體A，面對(duì)著物體B，請(qǐng)指向物體C。（例如：想象你站在瓶子，面對(duì)著蘋果，請(qǐng)指向蠟燭。）前面兩個(gè)物體建立了你的想象朝向（如瓶子和蘋果），第三個(gè)物體是目標(biāo)物體（如蠟燭）。測(cè)試項(xiàng)目中共有8個(gè)想象朝向（0°，45°，90°，135°，180°，225°，270°，315°），例如O°對(duì)應(yīng)同被標(biāo)記為0°的方向一致的所有朝向（例如：站在瓶子面對(duì)著蘋果，站在小鎖面對(duì)著蠟燭，站在夾子面對(duì)著蠟燭），315°對(duì)應(yīng)同被標(biāo)記為315°的方向一致的所有朝向（例如：站在夾子面對(duì)著蘋果，站在電池面對(duì)著小球，站在瓶子面對(duì)著蠟燭）。指向的方向（目標(biāo)物體相對(duì)于想象朝向的方向）被劃分成三個(gè)區(qū)域。前方（45°-0°和0°-315°），側(cè)方（315°-225°和135°-45°）和后方（135°-180°和180°-225°）。因此產(chǎn)生出48個(gè)試次（trial），在每個(gè)想象朝向上有6個(gè)試次，共有8個(gè)想象朝向。這些試次根據(jù)如下規(guī)則產(chǎn)生：在每個(gè)朝向上保證有三對(duì)站著的和面對(duì)的物體；在前方、側(cè)方和后方這三個(gè)方向中的每個(gè)方向保證有兩個(gè)目標(biāo)物體被用到；在每個(gè)想象朝向上的六個(gè)物體，每個(gè)都被用兩次；在所有的朝向上，每個(gè)物體被作為站著的、面對(duì)的和指向的物體次數(shù)一樣。因此，指向的方向在各個(gè)朝向上是相等的。被試總共需要進(jìn)行10組測(cè)試，每組48個(gè)試次。在每組中，測(cè)試的試次出現(xiàn)的順序隨機(jī)呈現(xiàn)。所以每個(gè)被試共需要完成480個(gè)試次。

2.2.4 實(shí)驗(yàn)程序

被試首先閱讀實(shí)驗(yàn)知情同意書，同意后簽字。在實(shí)驗(yàn)中，被試首先從一個(gè)觀察視點(diǎn)學(xué)習(xí)整個(gè)場(chǎng)景，學(xué)習(xí)結(jié)束之后進(jìn)行相對(duì)方向判斷的任務(wù)。實(shí)驗(yàn)按照單個(gè)被試逐一進(jìn)行，具體包括練習(xí)、學(xué)習(xí)和測(cè)試三個(gè)階段。每組測(cè)試之間被試可以休息，每個(gè)被試實(shí)驗(yàn)過程大約需要3.5到4個(gè)小時(shí)左右。

練習(xí)階段被試通過練習(xí)1到2組（每組8個(gè)試次）任務(wù)完成練習(xí)階段，在練習(xí)過程中主試通過給予被試反饋來使被試熟悉測(cè)試過程和游戲桿的使用。

學(xué)習(xí)階段被試完成練習(xí)階段后，由主試帶領(lǐng)進(jìn)入學(xué)習(xí)的房間，被試站在學(xué)習(xí)的位置（整個(gè)場(chǎng)景的315°的方向，學(xué)習(xí)位置與桌子之間距離為190厘米）之后去除眼罩，戴上虛擬現(xiàn)實(shí)頭盔對(duì)物體的位置進(jìn)行學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)過程中，首先，被試會(huì)看到一張圓形的桌子，桌子上面有對(duì)應(yīng)七個(gè)物體位置的黑色圓點(diǎn)，這些黑色的圓點(diǎn)在呈現(xiàn)5秒鐘之后消失，然后主試按鍵，第一個(gè)物體呈現(xiàn)，然后消失，接著下一個(gè)物體呈現(xiàn)，再消失，直到七個(gè)物體都呈現(xiàn)完。每個(gè)物體的呈現(xiàn)時(shí)間相等，兩個(gè)物體之間沒有時(shí)間間隔，整個(gè)場(chǎng)景呈現(xiàn)時(shí)間共30秒。在此過程中，所有物體呈現(xiàn)的順序是隨機(jī)的。七個(gè)物體都呈現(xiàn)完之后，主試要求被試閉上眼睛，根據(jù)記憶指向物體并同時(shí)說出物體的名稱。這種學(xué)習(xí)-指向過程一共進(jìn)行10次。被試完成學(xué)習(xí)階段后，帶上眼罩，由主試帶領(lǐng)到另外一個(gè)房間進(jìn)行測(cè)試。

測(cè)試階段：首先被試坐在椅子上，帶上眼罩和耳機(jī)，拿好游戲桿，通過按游戲桿上的一個(gè)鍵來開始每一次試次，測(cè)試的試次呈現(xiàn)在計(jì)算機(jī)屏幕上，通過計(jì)算機(jī)傳送到無線耳機(jī)中。過程如下，被試首先按鍵聽到“想象你站在物體A面對(duì)著物體B”（例如：想象你站在瓶子面對(duì)著蘋果）。當(dāng)被試在腦海中清晰地形成自己站在什么地方面對(duì)著什么地方的畫面之后，扣動(dòng)游戲桿上的扳機(jī)之后立即會(huì)聽到“請(qǐng)指向物體C”（例如：請(qǐng)指向蠟燭）。被試會(huì)根據(jù)記憶中的物體位置將游戲桿指到相應(yīng)的方向。實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語要求被試盡量準(zhǔn)確地指向物體的位置，被試相對(duì)方向判斷任務(wù)的錯(cuò)誤角度和反應(yīng)時(shí)間都同時(shí)被記錄。

2.3 結(jié)果

本研究采用基于整組被試水平的方差分析來對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。本研究主要以反應(yīng)時(shí)作為主要指標(biāo)，是因?yàn)樵诒狙芯恐?，反?yīng)時(shí)間比錯(cuò)誤角度更為穩(wěn)定和敏感。但是人們?cè)谧罱K確定被試如何建立空間記憶的內(nèi)在參照系方向時(shí)，會(huì)同時(shí)考慮反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤角度因素。本研究中的所有實(shí)驗(yàn)結(jié)果中都同時(shí)給出了反應(yīng)時(shí)和錯(cuò)誤角度的數(shù)據(jù)結(jié)果。測(cè)試朝向區(qū)被分成4個(gè)水平，0度朝向（場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向）、315度朝向（觀察視線方向）、同0度朝向一致的新穎方向（即90，180，270度等與0度朝向水平或垂直的方向）、同315度朝向一致的新穎方向（即45，135，225度等與315度朝向水平或垂直的方向）。在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)首先對(duì)整組被試的作業(yè)成績(jī)用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析，然后進(jìn)行上述四個(gè)朝向的多重比較檢驗(yàn)。

對(duì)被試在8個(gè)想象朝向的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，如圖2所示。結(jié)果表現(xiàn)出顯著的想象朝向主效應(yīng)，F(xiàn)（7，49）=13.85，p<0.001。多重比較結(jié)果顯示：想象朝向是O°的反應(yīng)時(shí)間比45°，90°，135°，180°，225°，315°的反應(yīng)時(shí)間快，ts（49）≥13.45，p<0.05；但是和270°的反應(yīng)時(shí)間沒有顯著差異，t（49）=1.63，p>0.05。想象朝向同場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向一致（90°，180°，270°）的反應(yīng)時(shí)間比想象朝向同觀察視點(diǎn)方向一致（45°，135°，225°）快，并且達(dá)到顯著差異，t（49）=5.92，p<0.05。

對(duì)被試在8個(gè)想象朝向的錯(cuò)誤角度進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，如圖3所示。想象朝向主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（7，49）=2.89，p<0.05。多重比較結(jié)果顯示：想象朝向是0°的錯(cuò)誤角度比135°，225°的錯(cuò)誤角度小，ts（49）≥2.72，但是和45°，90°，180°，270°，315°的錯(cuò)誤角度沒有顯著差異，ts（49）≤1.57，p>0.05。同場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向一致的想象朝向（90°，180°，270°）的錯(cuò)誤角度和同觀察視點(diǎn)方向一致的想象朝向（45°，135°，225°）的錯(cuò)誤角度有顯著差異，t（49）=2.18，p<0.05。

綜上可以得出以下結(jié)論：第一，被試在進(jìn)行相對(duì)方向判斷的時(shí)候，在想象朝向?yàn)閳?chǎng)景對(duì)稱軸方向（O°方向）的反應(yīng)時(shí)間比包括觀察視點(diǎn)方向（315°方向）在內(nèi)的所有其他朝向的反應(yīng)時(shí)間快。第二，被試在想象朝向是同場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向一致的新穎朝向（90°，180°，270°方向）的反應(yīng)時(shí)間比同觀察視點(diǎn)方向一致的新穎朝向（45°，135°，225°方向）快。第三，被試選擇了場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向作為空間表征的內(nèi)在參照系朝向。第四，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)在被試進(jìn)行物體位置學(xué)習(xí)之前短暫呈現(xiàn)，被試能夠沿著場(chǎng)景結(jié)構(gòu)的方向建立空間參照系。這表明，空間參照系是在學(xué)習(xí)場(chǎng)景之前建立起來的。即使場(chǎng)景結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)時(shí)間只有五秒鐘，被試依然能夠選擇場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向作為空間記憶表征的內(nèi)在參照系方向?？梢哉f本實(shí)驗(yàn)中的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)決定著空間記憶內(nèi)在參照系的建立，并且空間參照系的建立是在被試最初學(xué)習(xí)的時(shí)候建立起來的，5秒鐘的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)足以使被試獲取場(chǎng)景信息，并建立空間參照系來表征整個(gè)場(chǎng)景。

3.實(shí)驗(yàn)2學(xué)習(xí)結(jié)束后場(chǎng)景結(jié)構(gòu)短暫出現(xiàn)，空間參照系的建立

3.1 研究目的

實(shí)驗(yàn)1研究結(jié)果證明，空間參照系是在最初的學(xué)習(xí)過程中建立起來的。本實(shí)驗(yàn)的目的是檢驗(yàn)是否其他因素而不是場(chǎng)景結(jié)構(gòu)在學(xué)習(xí)之前短暫呈現(xiàn)引起了實(shí)驗(yàn)1的結(jié)果。例如，造成實(shí)驗(yàn)一結(jié)果的一種可能是相對(duì)方向判斷任務(wù)在同對(duì)稱軸方向一致的想向朝向上要比同觀察視點(diǎn)方向一致的想象朝向上容易，而不是由實(shí)驗(yàn)控制引起的。在實(shí)驗(yàn)2中，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)在被試學(xué)習(xí)結(jié)束之后短暫呈現(xiàn)5秒鐘。如果空間參照系是在學(xué)習(xí)之前建立，那么此時(shí)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)并不能決定空間參照系的建立，實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果應(yīng)該與實(shí)驗(yàn)一結(jié)果表現(xiàn)出不同的模式，即同對(duì)稱軸方向一致的想象朝向上的成績(jī)并不比同觀察視點(diǎn)方向一致的想象朝向上的成績(jī)好。那么可以說，實(shí)驗(yàn)1的結(jié)論是確鑿可信的。

3.2 研究方法

3.2.1 被試

被試為16名在校大學(xué)生或者研究生（平均年齡23.8歲），男女各半，視力或矯正視力正常，一年內(nèi)未參加過類似實(shí)驗(yàn)。

3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

同實(shí)驗(yàn)1。

3.2.3 實(shí)驗(yàn)材料

學(xué)習(xí)場(chǎng)景同實(shí)驗(yàn)1。但不同的是，在學(xué)習(xí)開始，首先物體開始隨機(jī)出現(xiàn)，在被試學(xué)習(xí)過10次之后，桌子上面的對(duì)應(yīng)七個(gè)物體位置的黑色的圓點(diǎn)才出現(xiàn)，5秒鐘之后消失。

測(cè)試項(xiàng)目同實(shí)驗(yàn)1完全一樣。

3.2.4 實(shí)驗(yàn)程序

練習(xí)與測(cè)試階段同實(shí)驗(yàn)1完全一樣。

學(xué)習(xí)階段。首先被試會(huì)看到一張桌子，然后主試按鍵，第一個(gè)物體呈現(xiàn)4.29秒，然后消失，接著下一個(gè)物體呈現(xiàn)，再消失，直到七個(gè)物體都呈現(xiàn)完。每個(gè)物體的呈現(xiàn)時(shí)間相等，兩個(gè)物體之間沒有時(shí)間間隔，整個(gè)場(chǎng)景呈現(xiàn)時(shí)間共30秒。在此過程中，所有物體的呈現(xiàn)順序是隨機(jī)的。七個(gè)物體都呈現(xiàn)完之后，主試要求被試閉上眼睛，根據(jù)記憶指向物體并同時(shí)說出物體的名稱。這種學(xué)習(xí)一指向過程一共進(jìn)行10次。在這種學(xué)習(xí)一指向過程結(jié)束之后，接著主試會(huì)告訴被試，一會(huì)他將看到桌子上面有對(duì)應(yīng)七個(gè)物體位置的七個(gè)黑色的圓點(diǎn)，呈現(xiàn)5秒鐘之后會(huì)消失，然后主試按鍵，黑色的點(diǎn)出現(xiàn)，被試學(xué)習(xí)5秒鐘之后結(jié)束。然后主試帶領(lǐng)被試到另外一個(gè)屋子里進(jìn)行測(cè)試。

3.3 結(jié)果

對(duì)被試在8個(gè)想象朝向的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，如圖4所示。

結(jié)果表現(xiàn)出顯著的想象朝向主效應(yīng)，F(xiàn)（7，49）=2.20，p<0.05。多重比較結(jié)果顯示：想象朝向是315°的反應(yīng)時(shí)間比45°，90°，135°，225°的反應(yīng)時(shí)間快，ts（49）≥12.28，p<0.05；但是和0°，180°，270°的反應(yīng)時(shí)間沒有達(dá)到顯著差異，ts（49）≤1.71，p>0.05。想象朝向同場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向一致（90°，180°，270°）方向的反應(yīng)時(shí)間和想象朝向同觀察視點(diǎn)方向一致（45°，135°，225°）方向的反應(yīng)時(shí)間差異沒有達(dá)到顯著，t（49）=1.59，p>.05。

對(duì)被試在8個(gè)想象朝向的錯(cuò)誤角度進(jìn)行重復(fù)測(cè)量方差分析，如圖5所示。想象朝向主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（7，49）=1.69，p<0.05。多重比較結(jié)果顯示：想象朝向是315°的錯(cuò)誤角度比90°的錯(cuò)誤角度小，t（49）=2.64，p<0.05；但是和45°，135°，180°，225°，270°，315°的錯(cuò)誤角度沒有顯著差異，ts（49）≤1.98，p>0.05。同觀察視點(diǎn)方向一致的想象朝向（45°，135°，225°）的錯(cuò)誤角度和同場(chǎng)景的對(duì)稱軸方向一致的想象朝向（90°，180°，270°）的錯(cuò)誤角度有顯著差異，t（49）=2.08，p<0.05。

綜上，可以得出以下結(jié)論：第一，被試選擇了觀察視點(diǎn)方向作為空間表征的內(nèi)在參照系朝向。在進(jìn)行相對(duì)方向判斷的時(shí)候，被試在想象朝向?yàn)橛^察視點(diǎn)方向（315°方向）的反應(yīng)時(shí)間比包括場(chǎng)景對(duì)稱軸方向（0°方向）在內(nèi)的所有其他朝向的反應(yīng)時(shí)間快。第二，在學(xué)習(xí)結(jié)束之后，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)短暫呈現(xiàn)，此時(shí)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)這一強(qiáng)線索并不能夠決定空間參照系的建立。實(shí)驗(yàn)二的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)一結(jié)果表現(xiàn)出不同的模式，這說明，空間參照系是在最初學(xué)習(xí)場(chǎng)景時(shí)建立起來的，并且參照系一旦建立，不可以被改變。

4.討論

以往對(duì)空間參照系的研究多集中在是空間參照系的建立由哪些因素決定，哪一種因素是主導(dǎo)因素。但是關(guān)于空間參照系建立的時(shí)間特征（即空間參照系是在哪個(gè)時(shí)間段建立）卻并未有人研究。本研究的目的是想考察空間參照系是在哪個(gè)階段建立的。實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2通過操縱場(chǎng)景結(jié)構(gòu)的呈現(xiàn)階段，來考察空間參照系建立的時(shí)間特征。

實(shí)驗(yàn)1結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行物體位置學(xué)習(xí)之前，短暫呈現(xiàn)具有對(duì)稱軸的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)，被試能夠克服觀察視點(diǎn)因素，沿著場(chǎng)景結(jié)構(gòu)的方向建立空間參照系。即使場(chǎng)景結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)時(shí)間只有五秒鐘，但它依然能夠決定空間參照系的建立。這表明，空間參照系是在學(xué)習(xí)場(chǎng)景之前建立起來的。五秒鐘的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)足以使被試獲取場(chǎng)景信息，并建立空間參照系來表征整個(gè)場(chǎng)景。

本研究首次發(fā)現(xiàn)空間參照系的建立發(fā)生在物體位置學(xué)習(xí)之前。實(shí)驗(yàn)2進(jìn)一步證明這一結(jié)果不是由其它因素造成的。在實(shí)驗(yàn)2中，被試在學(xué)習(xí)完物體位置之后，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)短暫呈現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的區(qū)別在于場(chǎng)景結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)的順序。實(shí)驗(yàn)2的研究結(jié)果表明，在學(xué)習(xí)結(jié)束之后短暫呈現(xiàn)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)，場(chǎng)景結(jié)構(gòu)并不能決定空間參照系的建立。實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)1結(jié)果表現(xiàn)出不同的模式。實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果共同說明，空間參照系是在最初學(xué)習(xí)場(chǎng)景時(shí)建立起來的，并且空間參照系一旦建立，不可以被改變。

在實(shí)驗(yàn)2中，在最初學(xué)習(xí)的過程中，被試就選擇了觀察視點(diǎn)方向作為空間參照系方向，所以隨后呈現(xiàn)的場(chǎng)景結(jié)構(gòu)沒有任何作用。所以本實(shí)驗(yàn)的另外一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)是，空間參照系一旦建立，就不容易被改變。這一發(fā)現(xiàn)也可以解釋前人的研究中，被試在經(jīng)歷了多個(gè)觀察視點(diǎn)學(xué)習(xí)場(chǎng)景之后，為什么最后只形成一個(gè)空間記憶內(nèi)在參照系來表征場(chǎng)景（Mou，Zhao，& McNamara，2007；Shelton & McNamara，2001；Valiquette，McNamara，& Labrecque，2007）。

本研究中，采用虛擬現(xiàn)實(shí)環(huán)境，因?yàn)樗梢允箤?shí)驗(yàn)條件操縱更加容易。人們相信這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論也可以推廣到真實(shí)環(huán)境中。

5.結(jié)論

本研究對(duì)空間記憶表征過程中（空間參照系的建立）的動(dòng)態(tài)特征和時(shí)間特征進(jìn)行考察，得出以下結(jié)論。當(dāng)人在看到物體之前，已經(jīng)能夠根據(jù)場(chǎng)景結(jié)構(gòu)建立空間參照系。這表明，人在對(duì)物體位置進(jìn)行編碼之前，就已經(jīng)建立空間參照系，然后再根據(jù)這個(gè)參照系來表征場(chǎng)景中物體位置。并且空間參照系一旦建立，不可以被改變。