聽障和聽力正常人群空間主導(dǎo)性和空間參照框架的交互作用*

王愛君 沈 路 遲瑩瑩 劉曉樂 陳 騏 張 明

(1蘇州大學(xué)心理學(xué)系, 蘇州 215123) (2東北師范大學(xué)心理學(xué)院, 長春 130024)

(3華南師范大學(xué)心理學(xué)院, 廣州 510631)

1 引言

視覺信息的皮層加工至少存在兩條分離性的神經(jīng)通路：一條是從初級視覺皮層出發(fā)沿著背側(cè)方向到達頂葉的“枕頂通路”, 即背側(cè)通路; 另一條也是從初級視覺皮層出發(fā)沿著腹側(cè)方向到達顳葉的“枕顳通路”, 即腹側(cè)通路(Ungerleider & Mishkin,1982)。腹側(cè)通路主要負責(zé)對客體屬性的知覺, 將視覺輸入轉(zhuǎn)換為知覺表征, 包括客體的固有特征以及它們的空間關(guān)系。而背側(cè)通路主要負責(zé)對客體的空間位置進行加工以及對客體施以行為動作, 如夠取和抓握(Griffiths, Marslen-Wilson, Stamatakis, & Tyler,2013; Kim, 2014; Vossel, Weidner, Driver, Friston, &Fink, 2012)。

知覺/反應(yīng)模型的觀點認為, 對手臂范圍內(nèi)(近處空間)和手臂范圍外(遠處空間)的注意是基于不同的大腦信息加工通路(Berti & Frassinetti, 2000;Christiansen, Christensen, Grünbaum, & Kyllingsb?k,2014; Gilet, Diard, & Bessiere, 2011; Haazebroek,van Dantzig, & Hommel, 2011; Mennemeier, Wertman,& Heilman, 1992; Vuilleumier, Valenza, Mayer,Reverdin, & Landis, 1998)。因為個體可以對近處空間的客體直接地施以行為動作, 因此, 背側(cè)通路負責(zé)近處空間的加工。相反, 出現(xiàn)在遠處空間的客體,個體無法直接地對其施以行為動作, 因此, 腹側(cè)通路負責(zé)對出現(xiàn)在遠處空間的客體進行知覺表征。知覺/反應(yīng)模型的提出是基于對一個枕顳皮層中雙側(cè)腹側(cè)通路損傷患者的研究。盡管該病人患有高強度的視覺失認證, 也就是患者既不能正確地識別視覺客體也不能正確地辨認視覺客體, 但是該患者能夠正確地對同樣的視覺客體施以行為動作(Goodale &Milner, 1992; Goodale, Milner, Jakobson, & Carey,1991)。然而, 有研究表明, 無論是知覺任務(wù)還是反應(yīng)任務(wù), 只要其出現(xiàn)在近處空間就由背側(cè)通路負責(zé)加工, 而出現(xiàn)在遠處空間就由腹側(cè)通路負責(zé)加工(Weiss, Marshall, Zilles, & Fink, 2003)。這些結(jié)果表明了, 背側(cè)通路和腹側(cè)通路在近處和遠處空間表現(xiàn)出的不同激活模式本質(zhì)上并不是依賴于任務(wù)需求(如, 知覺或者反應(yīng)) (Pitzalis, Di Russo, Spinelli, &Zoccolotti, 2001), 而是依賴于一個關(guān)鍵性的因素,即背側(cè)通路與腹側(cè)通路的功能分離是與選擇了合適的空間參照框架相關(guān)(Bruno, 2001)。在大腦中,一個客體既可以以自我參照框架的形式呈現(xiàn)(如,相對于觀察者的身體效應(yīng)器), 也可以以環(huán)境參照框架的形式呈現(xiàn)(如, 相對于另一個客體或者與觀察者無關(guān)的周圍事物) (Jiang & Swallow, 2013; Viarouge,Hubbard, & Dehaene, 2014; Vogeley & Fink, 2003)。自我表征通常是由背側(cè)通路將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的感覺運動表征(Andersen & Buneo, 2002; Andersen,Snyder, Bradley, & Xing, 1997; Cohen & Andersen,2002; Ma, Hu, & Wilson, 2012), 而環(huán)境表征則通常是由腹側(cè)通路將其轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的知覺表征(James,Culham, Humphrey, Milner, & Goodale, 2003; James,Humphrey, Gati, Menon, & Goodale, 2002)。在以往神經(jīng)心理學(xué)的研究中, 要求先前提到的視覺失認證患者在基于自我參照和環(huán)境參照的條件下同時完成知覺任務(wù)和運動任務(wù)(Schenk, 2006)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),視覺失認證患者在基于自我參照框架條件下兩種任務(wù)的成績并未受到影響。相反, 在基于環(huán)境參照框架條件下兩種任務(wù)的成績受到了影響。實驗表明,影響視覺失認證患者完成任務(wù)的一個關(guān)鍵性的因素可能是空間參照框架的選取(自我參照vs.環(huán)境參照)而不是任務(wù)需求(知覺vs.反應(yīng))。

以往研究表明, 背側(cè)通路和腹側(cè)通路在解剖上的差異導(dǎo)致了兩者分別主要負責(zé)近處空間和遠處空間的加工以及環(huán)境參照框架和自我參照框架的加工, 且以往研究較多的是分別關(guān)注空間主導(dǎo)性(近處空間 vs.遠處空間)和空間參照框架(自我參照vs.環(huán)境參照)。但關(guān)于空間主導(dǎo)性和空間參照框架這兩個維度的交互作用則關(guān)注較少。近期一項研究采用聽力正常群體為研究對象, 考察了空間主導(dǎo)性和空間參照框架之間交互作用的神經(jīng)機制。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當腹側(cè)通路負責(zé)的知覺表征與背側(cè)通路負責(zé)的感覺運動表征存在交互作用時, 頂枕聯(lián)合區(qū)(parietal-occipital junction, POJ)產(chǎn)生了更高的激活。研究認為, 頂枕聯(lián)合區(qū)參與了背側(cè)通路與腹側(cè)通路交互作用的神經(jīng)表征(Chen, Weidner, Marshall, &Fink, 2012)。這個問題之所以關(guān)鍵是因為, 其能夠有效地處理三維環(huán)境中近處空間和遠處空間的客體信息與日常生活的空間判斷能力(不同參照框架)相結(jié)合的任務(wù)。來自神經(jīng)心理學(xué)的研究也表明, 空間主導(dǎo)性可能會不同程度地影響著自我參照判斷或者環(huán)境參照判斷。如, 單側(cè)視覺空間忽視癥患者(即自我參照框架受損的患者)在近處空間或者遠處空間完成二分任務(wù)時可以選擇性地影響其基于環(huán)境參照的表征(Berti & Frassinetti, 2000; Berti, Smania,& Allport, 2001; Vuilleumier et al., 1998)。

本研究選取聽障被試為主要研究對象, 將空間主導(dǎo)性與空間參照框架相結(jié)合, 目的在于考察聽障人群中這兩種維度之間潛在的交互作用。此外, 我們選用聽力正常人群作為實驗被試, 將聽障人群與聽力正常人群兩組被試的成績進行比較, 有利于考察空間主導(dǎo)性與空間參照框架的交互作用是否在聽力喪失之后會發(fā)生改變。以往研究發(fā)現(xiàn), 當要求聽障人群完成視知覺任務(wù)時, 先天聽障被試對運動刺激在外周視野的活動得到了增強。如, 當目標的時間或空間屬性不確定時, 相對于聽力正常被試,聽障被試對外周視野呈現(xiàn)的運動刺激反應(yīng)更快且更準確(Stevens & Neville, 2006)。但是對于中央視野呈現(xiàn)的刺激, 聽力正常被試與聽障被試的表現(xiàn)不存在顯著差異(Bavelier, Dye, & Hauser, 2006)。此外,聽障被試背側(cè)通路的視覺運動區(qū)(middle temporal/medial superior temporal, MT/MST)對于外周視野出現(xiàn)的刺激表現(xiàn)出更高的激活, 而聽力正常被試背側(cè)通路的視覺運動區(qū)對中央視野出現(xiàn)的刺激有著更高的激活(Bavelier et al., 2001)。神經(jīng)層面的證據(jù)也表明, 視覺運動刺激的加工(Beauchamp, Cox, &DeYoe, 1997; O’Craven, Rosen, Kwong, Treisman, &Savoy, 1997)和外周視野刺激的加工(Clavagnier, Prado,Kennedy, & Perenin, 2007; Prado et al., 2005)均由背側(cè)通路負責(zé)。因此, 聽障人群背側(cè)通路的視覺功能更易受影響而具有可塑性的變化(Bavelier et al.,2001; Lomber, Meredith, & Kral, 2010)。此外, 有研究認為, 先天性的耳聾會引起前庭蝸神經(jīng)的部分損傷, 不僅包括耳蝸功能, 還包括前庭傳入。而前庭傳入纖維的破壞是引起平衡缺陷的原因之一(Siegel,Marchetti, & Tecklin, 1991), 所以, 聽障人群的本體平衡感會表現(xiàn)出比正常人差(Angelaki, Klier, &Snyder, 2009)

綜上所述, 聽障被試是因為背側(cè)通路改變可能導(dǎo)致自我參照框架的變化, 進而導(dǎo)致空間主導(dǎo)性和空間參照框架的交互作用模式發(fā)生了變化, 還是因為其本體平衡感本身存在缺陷導(dǎo)致自我參照框架的變化, 進而導(dǎo)致空間主導(dǎo)性和空間參照框架的交互作用模式發(fā)生了變化？為了驗證上述觀點, 我們進行了本研究。實驗1操縱了近處空間和遠處空間客體自我參照下的位置和環(huán)境參照下的位置(圖 1),要求聽障和聽力正常被試分別在近處空間和遠處空間針對相同的物理刺激(實驗中的叉子)做出自我參照框架和環(huán)境參照框架的判斷。通過這樣的實驗設(shè)計, 主要考察空間主導(dǎo)性與空間參照框架之間潛在的交互作用是否在聽力喪失之后會發(fā)生改變。但由于聽障被試前庭蝸神經(jīng)的部分損傷, 會導(dǎo)致聽障被試的主觀平衡感可能受到了影響(Siegel et al.,1991), 為了排除聽障被試和聽力正常被試在以自我參照判斷任務(wù)中的差異是由基本的本體平衡能力上的差異造成的。實驗2采用open loop實驗考察聽障和聽力正常被試的空間判斷能力差異是否是由于主觀平衡感的差異所引起。如果有差異, 則實驗1的結(jié)果必須考慮這種差異對實驗結(jié)果造成的影響。如果沒有差異, 則可以推斷實驗的效應(yīng)主要是由于聽障被試背側(cè)通路發(fā)生了改變所引起的。

2 實驗 1：聽障和聽力正常人群空間主導(dǎo)性和空間參照框架的交互作用

2.1 方法

2.1.1 被試

聽障被試為 17名來自長春市特殊教育學(xué)校的學(xué)生(男生 7名, 女生 10名, 平均年齡為 17.5歲),聽力喪失的年齡均為3周歲之前, 雙耳聽力損失大于 90 dB, 他們均熟練掌握了手語, 并且出生后就將其作為其第一語言。聽力正常被試為 17名來自東北師范大學(xué)大學(xué)一年級學(xué)生(男生8名, 女生9名,平均年齡為 18.5歲)。所有被試均為右利手, 且視力或者矯正視力正常。實驗所選取的聽障被試為特殊師范教育和職業(yè)教育的學(xué)生, 與所選取的聽力正常被試年齡接近, 且本實驗的任務(wù)為空間參照框架判斷, 所以兩組被試受教育水平上的略微差異并不是一個影響實驗結(jié)果的主要因素。所有被試在實驗之前具有知情同意權(quán), 且在完成實驗后給予相應(yīng)的報酬或禮品。

2.1.2 實驗儀器和刺激

整個實驗在一個微暗的實驗室內(nèi)進行, 聽障被試在完成實驗過程中由主試和手語老師共同對其進行實驗的指導(dǎo)。遠處空間的刺激通過筆記本電腦投影到大屏幕上呈現(xiàn), 被試眼鏡距離屏幕中央的距離為226 cm。近處空間的刺激通過14英寸IBM筆記本電腦呈現(xiàn), 被試眼鏡距離屏幕中央的距離為50 cm。遠處空間刺激與近處空間刺激的視角保持一致。實驗的刺激材料為一個盤子和盤子上的一個叉子。盤子的直徑為 15°視角, 叉子近端尾部的視角為2.5°。以自我為參照條件下(相對于身體的中矢面)叉子的位置和以環(huán)境為參照條件下(相對于盤子的中矢面)叉子的位置成正交變化。叉子相對于被試身體的中矢面有不同的4種位置, 形成了4種以自我參照條件下叉子的位置：?5°、?3.5°、3.5°和 5°。叉子相對于盤子的中矢面有4種不同的位置, 形成了 4種以環(huán)境為參照條件下叉子的位置：?2.4°、?1.7°、1.7°和 2.4° (如圖 1)。

圖1 實驗刺激材料(引自Zhang et al., 2014)

2.1.3 實驗設(shè)計和實驗程序

實驗為2 (空間主導(dǎo)：近處空間vs.遠處空間) ×2 (任務(wù)類型：自我參照vs.環(huán)境參照)的被試內(nèi)設(shè)計。聽障被試與聽力正常被試分成兩組, 分別要求其針對同樣的刺激在近處空間和遠處空間完成空間參照框架判斷任務(wù)。在做自我參照判斷的任務(wù)中, 要求被試判斷叉子位于自己身體中線的左側(cè)還是右側(cè)。在做環(huán)境參照判斷的任務(wù)中, 要求被試判斷叉子位于盤子的左側(cè)還是右側(cè)。無論在近處空間還是遠處空間做參照框架判斷任務(wù), 都要求一半的被試針對左側(cè)的刺激用右手的食指按鼠標左鍵, 而對右側(cè)的刺激用右手的中指按鼠標的右鍵。

實驗中, 兩種任務(wù)類型以組塊的方式呈現(xiàn)給被試, 即自我參照判斷和環(huán)境參照判斷組塊交替呈現(xiàn)。本研究中的實驗并未采用中央注視點去引導(dǎo)被試的注意, 因為實驗中若出現(xiàn)“+”, 被試在完成自我參照判斷的任務(wù)時更加傾向?qū)⒆⒁朁c作為參照物來判斷叉子的位置。實驗中, 每個組塊呈現(xiàn)之前,以指導(dǎo)語的方式(3 s)告訴被試即將完成的任務(wù)類型。組塊中每個試次呈現(xiàn)的時間共1650 ms (其中,目標刺激呈現(xiàn)時間為 150 ms, 被試反應(yīng)時間為1500 ms), 10個試次為一組, 兩種任務(wù)類型在近處空間和遠處空間各 8組, 即每個被試需要完成320個試次。正式實驗為11 min左右。實驗中聽障被試在進行正式實驗之前需要進行5 min左右的練習(xí)來熟悉實驗任務(wù), 以確保實驗的正確率。聽力正常被試在進行正式實驗之前需要進行3 min左右的練習(xí)來熟悉實驗任務(wù)。

2.2 結(jié)果與分析

2.2.1 聽障被試

剔除反應(yīng)錯誤的試次; 剔除反應(yīng)時小于 100 ms和大于1500 ms的試次; 剔除正負3個標準差以外的試次; 總剔除的試次占總試次的18.6%。表1顯示了各條件下被試的平均反應(yīng)時、錯誤率。將錯誤率進行2 (空間主導(dǎo)：近處空間vs.遠處空間) × 2 (任務(wù)類型：自我參照vs.環(huán)境參照)被試內(nèi)的重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明, 空間主導(dǎo)性和任務(wù)類型的主效應(yīng)顯著均不顯著,Fs < 1。兩者的交互作用也不顯著,F(1,16) = 2.40,p> 0.05。

表1 聽障被試各條件下的平均反應(yīng)時(ms)和錯誤率(%)

將正確試次下的反應(yīng)時進行 2 (空間主導(dǎo)：近處空間vs.遠處空間) × 2 (任務(wù)類型：自我參照vs.環(huán)境參照)被試內(nèi)的重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明,空間主導(dǎo)性的主效應(yīng)顯著,F(1,16) = 9.22,p< 0.01,η2= 0.36, 被試對遠處空間條件下目標的反應(yīng)(547 ms)顯著慢于近處空間條件下目標的反應(yīng)(527 ms)。任務(wù)類型的主效應(yīng)顯著,F(1,16) = 9.44,p< 0.01, η2=0.37, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)(516 ms)顯著快于自我參照條件下目標的反應(yīng)(559 ms)。此外, 空間主導(dǎo)性與任務(wù)類型的交互作用顯著,F(1,16) = 4.33,p =0.05, η2= 0.21 (圖 2)。進一步進行簡單效應(yīng)分析, 當目標出現(xiàn)在遠空間時, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)(530 ms)顯著快于自我參照條件目標的反應(yīng)(564 ms),t(16) = 2.13,p< 0.05,d= 0.75; 當目標出現(xiàn)在近空間時, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)(501 ms)顯著快于自我參照條件目標的反應(yīng)(553 ms),t(16) = 3.93,p =0.001,d=1.38。

圖2 聽障被試各條件下的平均反應(yīng)時和標準誤(ms)

2.2.2 聽力正常被試

剔除反應(yīng)錯誤的試次; 剔除反應(yīng)時小于 100 ms和大于1500 ms的試次; 剔除正負3個標準差以外的試次; 總剔除的試次占總試次的8.4%。表2顯示了各條件下被試的平均反應(yīng)時、錯誤率。將錯誤率進行2 (空間主導(dǎo)：近處空間vs.遠處空間) × 2 (任務(wù)類型：自我參照vs.環(huán)境參照)被試內(nèi)的重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明, 僅任務(wù)類型的主效應(yīng)顯著,F(1,17) = 8.21,p< 0.05, η2= 0.34, 環(huán)境參照條件下錯誤率(5%)顯著少于自我參照條件下錯誤率(7.5%)。其他主效應(yīng)和交互作用均不顯著,Fs <1。

表2 聽力正常被試各條件下的平均反應(yīng)時(ms)和錯誤率(%)

將正確試次下的反應(yīng)時進行 2 (空間主導(dǎo)：近處空間vs.遠處空間) × 2 (任務(wù)類型：自我參照vs.環(huán)境參照)被試內(nèi)的重復(fù)測量方差分析。結(jié)果表明,空間主導(dǎo)性的主效應(yīng)不顯著,F<1。任務(wù)類型的主效應(yīng)顯著,F(1,16) = 13.31,p< 0.005, η2= 0.45, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)(514 ms)顯著慢于自我參照條件目標的反應(yīng)(491 ms)。此外, 空間主導(dǎo)性與任務(wù)類型的交互作用顯著,F(1,16) = 5.40,p<0.05, η2= 0.25 (圖 3)。進一步進行簡單效應(yīng)分析, 當目標出現(xiàn)在遠處空間時, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)(517 ms)顯著慢于自我參照條件目標的反應(yīng)(481 ms),t(16) = 3.64,p< 0.005,d= 0.64; 當目標出現(xiàn)在近處空間時, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)(511 ms)與自我參照條件目標的反應(yīng)(501 ms)無顯著差異,t(16) = 1.55,p >0.05。

通過聽障被試和聽力正常被試的數(shù)據(jù)可以看出, 聽障被試的結(jié)果表現(xiàn)為環(huán)境參照框架下的反應(yīng)(516 ms)快于自我參照框架下的反應(yīng)(559 ms), 但是聽力正常被試卻表現(xiàn)出相反的模式, 即環(huán)境參照框架下的反應(yīng)(514 ms)慢于自我參照框架下的反應(yīng)(491 ms)。而且, 將兩組被試的結(jié)果進行對比可以看出, 聽障(516 ms)和聽力正常(514 ms)被試在環(huán)境參照框架條件下的反應(yīng)時之間并無顯著差異,t<1。但自我參照框架條件下的反應(yīng)時之間存在顯著差異,t(16) = 2.21,p =0.05,d= 0.78, 表現(xiàn)為, 聽障被試在自我參照條件下的反應(yīng)(559 ms)慢于聽力正常被試自我參照框架下的反應(yīng)(491 ms)。

圖3 聽力正常被試各條件下的平均反應(yīng)時和標準誤(ms)

同時我們也可通過兩組被試的數(shù)據(jù)看出, 聽障和聽力正常被試的空間主導(dǎo)性和空間參照框架具有不同的交互作用模式。聽障被試在近空間與遠空間做環(huán)境參照框架判斷的反應(yīng)時存在差異, 表現(xiàn)為遠空間條件下的反應(yīng)時長于近空間條件下的反應(yīng)時。但是, 聽障人群在近空間與遠空間做自我參照框架判斷的反應(yīng)時不存在差異。而聽力正常被試卻表現(xiàn)出相反的模式, 近處空間與遠處空間做環(huán)境參照框架判斷的反應(yīng)時不存在差異, 但在近處空間與遠處空間做自我參照框架判斷的反應(yīng)時存在差異,表現(xiàn)為遠處空間條件下的反應(yīng)時短于近處空間條件下的反應(yīng)時。

3 實驗 2：聽障和聽力正常人群本體平衡感的差異

為了排除實驗效應(yīng)的出現(xiàn)是由于聽障人群的本體平衡感比正常人差, 進而表現(xiàn)出對以自我參照框架下位置的感覺能力存在缺陷。我們采用 open loop實驗來考察聽障和聽力正常被試的空間判斷能力差異是否由于主觀平衡感的差異所引起。有研究在猴子的背側(cè)通路中與夠取和抓握反應(yīng)相關(guān)的區(qū)域發(fā)現(xiàn)了編碼手的位置反饋信息的神經(jīng)元(Galletti,Kutz, Gamberini, Breveglieri, & Fattori, 2003; Galletti,Gamberini, Kutz, Baldinotti, & Fattori, 2005; Pitzalis et al., 2013)。因此, 在夠取和抓握行為中, 對手的位置進行實時的視覺加工可能依賴于背側(cè)通路。采用fMRI技術(shù)通過比較close loop條件下(伸手時能看到自己的手)和 open loop條件下(看不到自己手的位置)的夠取和抓握行為, 可以考察人類是否也存在類似的夠取和抓握區(qū)域來調(diào)節(jié)對手的視覺反饋, 并且發(fā)現(xiàn), 視覺運動區(qū)(middle temporal cortex,MT)和上枕皮層(superior occipital cortex, SO)參與對手的運動的視覺反饋, 而這些區(qū)域都位于背側(cè)通路(Thaler & Goodale, 2011)。實驗過程中確保被試不能看到自己的手(實驗裝置如圖 4), 由于參與對手的運動視覺反饋的腦區(qū)都位于背側(cè)通路, 實驗中看不到手的運動就實現(xiàn)不了對手運動的視覺反饋。此外, 背側(cè)通路既是視覺反饋的通路, 也是觸覺/本體感覺反饋的通路(Milner, 2012; Whitwell &Buckingham, 2013)。實驗過程中被試即使看不到視覺客體, 只要有觸覺反饋, 也能夠促進抓握行為(Bruno& Franz, 2009; Franz, Hesse, & Kollath, 2009)。但在本實驗中并未給予被試包含位置信息的觸覺反饋,在這過程中被試也不能根據(jù)觸碰的位置調(diào)整判斷,因為被試在完成“點”追隨任務(wù)后也不知道是否準確。因此, 是沒有所謂觸覺反饋的位置信息對任務(wù)判斷造成的影響。所以, 即使聽障和聽力正常人群的觸覺反饋存在差異, 但在本任務(wù)中, 觸覺并未對任務(wù)判斷產(chǎn)生作用。所以, 通過open loop實驗的設(shè)計和裝置使得被試在完成實驗任務(wù)時既沒有視覺反饋也沒有觸覺反饋(一定程度上限制了背側(cè)通路的使用), 而完全依賴于本體的主觀感覺。

3.1 方法

3.1.1 被試

實驗1所有被試均參與本實驗。

3.1.2 實驗儀器和設(shè)備

實驗刺激為出現(xiàn)在屏幕不同位置上的紅色小方框(3 mm × 3 mm)。刺激通過一個22吋的LCD顯示器垂直投射在一面鏡子上(550 mm × 350 mm)。該鏡子安裝在一個 600 mm (長) × 400 mm (寬) ×300 mm (高)的去除了底面的紙箱子上, 箱子則置于700 mm高的桌子上。LCD顯示器到鏡子的距離與鏡子到桌面的距離相等, 均為 300 mm, 這樣的設(shè)置可以使得從鏡子里看到的刺激到鏡子的距離與鏡子到桌面的距離一致, 因此, 讓被試可以感覺目標刺激好似呈現(xiàn)在桌面上(圖 4)。目標刺激可能出現(xiàn)在屏幕中矢面的左側(cè)或者右側(cè), 每次都有 10種不同的位置, 距離屏幕中矢線的距離分別為23 mm、37 mm、51 mm、65 mm、79 mm、93 mm、106 mm、120 mm、134 mm和148 mm。每種位置在左右兩側(cè)均重復(fù)5次, 共計目標出現(xiàn)在左側(cè)50次, 出現(xiàn)在右側(cè)50次。被試用手指出目標的位置通過一張鋪在桌面上的白紙(550 mm × 350 mm)記錄, 整個手指追隨目標的過程通過外置攝像頭進行實時記錄(圖4)。

圖4 Open loop實驗設(shè)備。目標點呈現(xiàn)在平面P上, 沿著圖中的實線方向呈現(xiàn), 并被投射到鏡子(Q平面)中。被試直立坐在桌子前, 保持頭部固定, 眼睛看向鏡子中的目標, 確保不能看到自己的手, 手指在白紙上(平面R)指出鏡中點的位置。一個攝像頭位于被試的左側(cè)以記錄被試的整個反應(yīng)過程(引用并修改自Prablanc, Echallier, Komilis, & Jeannerod,1979)。

3.1.3 實驗設(shè)計

實驗過程中要求被試正直地坐在桌子前, 身體中線對著鏡子中的中線, 眼睛看向鏡子里的目標,并確保被試不能看到自己的手。將被試用來指出目標位置的手指綁上棉簽, 其中左側(cè)目標對應(yīng)左手,蘸上黑墨水。右側(cè)目標對應(yīng)右手, 蘸上紅墨水。一半被試先用左手追隨左側(cè)目標, 后用右手追隨右側(cè)目標, 另一半被試則反過來, 達到被試間平衡。實驗中要求被試盡可能準確地指出目標的位置, 確定目標的位置后就用手上的棉簽點在紙上相應(yīng)的位置, 時間上不做限制。因此, 手的移動主要是依賴于目標相對于被試以自我參照進行判斷的位置上。

實驗為2 (被試類型：聽障人群vs.聽力正常人群) × 2 (反應(yīng)手：左手vs.右手)的混合設(shè)計。因變量為屏幕中目標點距離鏡子中線的實際距離與記錄在紙上的相應(yīng)點到中線的距離之差的絕對值。

3.2 結(jié)果與分析

將手指追蹤的目標位置與實際位置的偏差進行2 (被試類型：聽障人群vs.聽力正常人群) × 2 (反應(yīng)手：左手vs.右手)的重復(fù)測量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 只有反應(yīng)手的主效應(yīng)顯著,F(1,32) = 7.07,p<0.05, η2= 0.23。表明了左手的偏差(37 mm)大于右手的偏差(28 mm)。被試類型的主效應(yīng)和交互作用均不顯著,F值均小于1 (如圖5)。

圖5 open-loop實驗各條件下手追蹤的目標位置與目標實際位置的偏差

實驗可以看出被試類型的差異并不顯著, 而只存在左右手間的顯著差異。由于實驗中所有被試均為右利手, 因而, 無論聽障被試還是聽力正常被試,右手的表現(xiàn)都比左手好。盡管在open loop任務(wù)中要判斷的位置也是以自我參照判斷下的坐標, 但由于沒有身體運動的視覺反饋, 實驗中也沒有提供位置信息的觸覺反饋, 因而在完成“點”追隨反應(yīng)的任務(wù)中被試主要依靠自身的本體平衡感。實驗表明了,聽障被試和聽力正常被試在基本的本體平衡能力上沒有差異, 因而可以證實, 兩類被試在以自我參照判斷任務(wù)中的差異可以排除這個影響, 即聽障被試是因為背側(cè)通路改變而導(dǎo)致了自我參照框架的變化, 進而導(dǎo)致空間主導(dǎo)性和空間參照框架的交互作用模式發(fā)生了變化。

4 討論

本研究目的在于考察聽障人群空間主導(dǎo)性和空間參照框架之間潛在的交互作用, 并且通過將聽障人群與聽力正常人群兩組被試進行比較, 考察空間主導(dǎo)性和空間參照框架之間的交互作用是否在聽力喪失之后會發(fā)生改變。實驗1要求聽障和聽力正常被試分別在近處空間和遠處空間內(nèi)完成不同空間參照框架的判斷。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 對于聽障被試來說, 空間主導(dǎo)性和空間參照框架之間存在交互作用。無論目標出現(xiàn)在遠處空間還是近處空間, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)均顯著快于自我參照條件目標的反應(yīng)。但在近處空間條件下, 兩者的差異更大一些,t(16) = 2.20,p< 0.05,d= 0.77 (圖2)。對于聽力正常被試來說, 雖然空間主導(dǎo)性和空間參照框架之間也存在交互作用, 但與聽障被試的模式不同。當目標出現(xiàn)在遠處空間時, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)顯著慢于自我參照條件目標的反應(yīng); 當目標出現(xiàn)在近處空間時, 被試對環(huán)境參照條件下目標的反應(yīng)與自我參照條件目標的反應(yīng)無差異(圖 3)。實驗 2要求聽障和聽力正常被試分別完成open loop實驗中。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 兩類被試在本體平衡感上并不存在顯著差異, 從而證明了并不是由于聽障被試在主體平衡感上存在缺陷對實驗效應(yīng)造成的影響, 而是由于聽障被試因背側(cè)通路發(fā)生了改變而導(dǎo)致其在完成自我參照框架判斷時產(chǎn)生的變化。

我們的實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn), 聽力正常被試在環(huán)境參照判斷條件下的反應(yīng)時短于自我參照框架條件, 這與以往研究的結(jié)果較為一致(Chen et al., 2012)。通過聽障和聽力正常被試進行對比可以看出, 聽障被試在完成環(huán)境參照判斷中的表現(xiàn)與聽力正常被試的表現(xiàn)相當, 而在完成自我參照框架判斷的反應(yīng)時長于聽力正常被試。因此可以說明, 聽障被試空間參照框架中的環(huán)境參照框架判斷的能力正常, 而自我參照框架判斷的能力受到的一定的損害, 而自我參照框架判斷是由背側(cè)通路負責(zé)的(Andersen &Buneo, 2002; Cohen & Andersen, 2002; Andersen et al.,1997), 因此, 可以說聽障被試自我判斷能力的受損是由背側(cè)通路的變化所引起的, 而這又導(dǎo)致了聽障被試在空間主導(dǎo)性和空間參照框架之間的交互模式與聽力正常被試不同。

聽障被試在不同參照框架的表現(xiàn)不同是他們自身長期生活過程中逐漸累積的。由于自我參照框架的表征是依賴于身體效應(yīng)器(指向行為目標的部位)的坐標信息。而環(huán)境參照框架的表征則依賴于外部世界客體位置的坐標信息。比如, 在日常生活中, 當我們走在馬路上的時候, 身后不遠的地方一輛呼嘯而來的汽車正向我們駛來, 這時我們需要將視線立刻轉(zhuǎn)移到這輛車上。在這過程中了解車輛鳴笛的空間方位信息, 對于我們判斷我們與車輛之間的位置起到很重要的作用。因此, 自我參照框架的判斷中, 來自其他感覺通道的信息也起到很重要的作用, 如聲音。而聽障人群由于長期缺少聽覺信息的傳入, 進而會影響他們對自我參照框架的表征,導(dǎo)致他們在對自我參照框架的判斷不如聽力正常的被試。此外, 由于聽障被試長久以來使用手語進行日常的溝通和交流, 為了更好的與人溝通和交流, 他們必須注意到對方手的姿勢、位置以及兩只手的位置關(guān)系與身體之間的位置關(guān)系(Heracleous, Beautemps,& Aboutabit, 2010), 而這些訊息均屬于環(huán)境參照框架的范疇。因此, 聽障被試在環(huán)境參照框架的判斷表現(xiàn)完好, 自我參照框架的判斷較差。

有研究認為, 聽障人群的本體感覺存在著缺陷,而本體平衡感對于身體傾斜的感知以及空間朝向則較為重要(Angelaki et al., 2009)。因此, 這會導(dǎo)致聽障被試對相對于自身空間位置的判斷存在一定程度的影響。在我們的實驗中為了控制這一問題造成的影響, 通過 open loop實驗來對此問題進行說明。實驗結(jié)果說明了, 聽障被試和聽力正常被試并不存在著這一問題造成的差異, 因此排除了聽障被試自我參照框架表征的損傷是由本體感覺的缺失所引起。

遠處空間刺激的加工依賴于腹側(cè)通路, 腹側(cè)通路同樣也參與空間參照框架中環(huán)境參照框架的表征。而近處空間刺激的加工依賴于背側(cè)通路, 背側(cè)通路同樣也參與空間參照框架中自我參照框架的表征。由于聽障被試背側(cè)通路受損, 而腹側(cè)通路完好, 因此, 他們的結(jié)果表現(xiàn)為, 無論是在近處空間還是在遠處空間進行自我參照框架的判斷都表現(xiàn)出較長的反應(yīng)時, 且兩者并不存在顯著差異。而在進行環(huán)境參照框架的判斷時, 遠處空間條件下的反應(yīng)時顯著長于近處空間條件, 這一結(jié)果與我們的假設(shè)有些不符合。我們認為, 遠處空間的表征和環(huán)境參照的表征均由腹側(cè)通路負責(zé), 因此, 遠處空間條件下環(huán)境參照的表征較易得到表征, 而近處空間條件下環(huán)境參照的表征存在背側(cè)與腹側(cè)通路之間的沖突, 因此, 這種條件下大腦中需要有一個將來自背側(cè)通路的信息與來自腹側(cè)通路的信息進行交換的場所, 根據(jù)以往研究發(fā)現(xiàn), 頂枕聯(lián)合區(qū)(Parietal-Occipital Junction, POJ)則在這過程中起到了這樣的關(guān)鍵作用(Chen et al., 2012)。并且, 在進行環(huán)境參照框架的判斷時, 相對于遠處空間刺激的表征, 頂枕聯(lián)合區(qū)更偏向于對近處空間刺激進行表征(Chen et al., 2012; Quinlan & Culham, 2007; Weiss et al.,2003)。因此, 聽障被試的結(jié)果表現(xiàn)出, 即使在進行環(huán)境參照框架的判斷, 近處空間條件下的反應(yīng)時仍然短于遠處空間。聽力正常被試的結(jié)果正好相反,無論在近處空間還是在遠處空間進行環(huán)境參照框架判斷的反應(yīng)時均較長, 且兩者之間并不存在顯著差異。而在進行自我參照框架的判斷時, 近處空間條件下的反應(yīng)時顯著長于遠處空間條件。相對于近處空間刺激的表征, 頂枕聯(lián)合區(qū)更偏向于對遠處空間刺激進行表征(Chen et al., 2012; Quinlan &Culham, 2007; Weiss et al., 2003)。因此, 聽力正常被試的結(jié)果表現(xiàn)出, 即使在進行自我參照框架的判斷, 遠處空間條件下的反應(yīng)時仍然短于近處空間。

5 結(jié)論

(1)聽障被試由于背側(cè)通路發(fā)生了改變, 進而導(dǎo)致了自我參照框架判斷的能力受損;

(2)聽障被試與聽力正常被試在空間主導(dǎo)性和空間參照框架中的交互作用模式不同。

致謝：感謝長春市特殊教育學(xué)校段老師和王老師對實驗順利開展提供的幫助與支持。

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