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心理所研究发现在生物运动视觉适应中存在自然恢复现象
作者: 中国科学院行为科学重点实验室 鲍敏研究组 ║ 日期: 2018/06/30 

  一百多年前,达尔文提出了一个著名的思想:“物竞天择,适者生存”,意思是生物间相互竞争,能适应者就能生存下来。适应是个体面对外部环境变化的一种基本应对机制。在日常生活中人们可能都有这样的体验:当从明亮的地方走进一间漆黑的房间时,刚开始什么也看不清楚,但随着时间的流逝人们逐渐地就能够分辨出房间里一些物体的轮廓。这就是一种视觉适应现象。外部视觉环境的变化有时很迅速,有时又很缓慢。那么,相应于变化的外界视觉环境,视觉适应控制机制是否也同样地能够在不同时间尺度上发生? 

  中国科学院行为科学重点实验室鲍敏研究员近年来对这一问题开展的实验研究发现,对比度适应是由独立的具有不同时间尺度的多重机制所控制的(Bao & Engel, 2012; Bao, et al., 2013),并据此提出了视适应的多重机制理论。在此基础上,现就职于贵州师范大学心理学系的梅高兴副教授在鲍敏研究组读博士期间发表的两项研究分别发现,控制视觉适应的多重机制不依赖于视觉意识(Mei, et al., 2015);早期视觉皮层(V1)的适应控制机制比中级视觉皮层(如 V4)的适应控制机制在时间尺度上更短(Mei, et al., 2017)。除了对比度适应,运动适应和面孔适应也已发现由不同时间尺度的多重机制控制(Mesik, et al., 2013)。最近,梅高兴与鲍敏的一项合作研究进一步发现,生物运动适应也是由不同时间尺度的多重机制所控制的。 

  该研究包括两个实验。实验1首先采用“去适应范式”考察了生物运动适应中是否存在“自然恢复”现象。当被试适应面朝某一方向(如面朝右)行走的光点人适应刺激后,如果给被试呈现相同比例的面朝左右相反方向的行走光点人测试刺激,被试将更容易知觉出与适应刺激面朝向相反的行走光点人。因此通过在试次间不断调节朝左和朝右的光点比例可以使得被试对于行走光点人面朝向的知觉判断达到随机水平,此时所对应的实际朝左朝右的光点比例反映了之前对某一方向行走的光点人刺激的适应后效的大小。通过一上一下的阶梯法,可以跟踪该适应后效建立与衰退的动态过程。 

  实验1中,被试适应较长时间面朝某一方向(如面朝右)行走的光点人适应刺激(见图1)后,再适应较短时间面朝相反方向(如面朝左)行走的光点人去适应刺激。适应和去适应阶段,穿插呈现的面朝向模棱两可的光点人刺激被用于跟踪测量适应效应。虽然短暂的去适应使得先前较长时程的适应后效消减为零,但在后测初始阶段,显著的“自然恢复”现象在光点人适应刺激条件下被观察到(图2的红色曲线);而作为对照条件的打乱位置的光点人适应刺激条件下并没有观察到该现象(图2的蓝色曲线)。 

 

1. 正常光点人适应刺激和打乱位置光点人适应刺激测试试次流程图 

    

2. 实验1结果 

    

  实验2采用三种不同的适应时长(182秒、301秒和420秒)进一步证明了在生物运动适应中也呈现出“适应时长比例定律”(见图3):随着适应时间的增加,生物运动适应效应更强烈、更持久。值得注意的是,这一规律主要表现在慢机制成分而非快机制成分上。这些研究结果支持了生物运动适应也是由多重时间尺度机制所控制的假设,对视适应的多重时间尺度机制理论(Bao & Engel, 2012)增添了新的证据,进一步阐明该理论对于各种类型的视觉适应都普遍适用。 

 

3. 实验2结果

    

  该研究受国家自然科学基金(31571112, 3137103031760289),贵州省科学技术厅-贵州师范大学联合资金([2017]7370)和贵州师范大学博士启动资金(GZNUD[2017]28)资助。研究成果已在线发表于Vision Research. 

    

  论文信息: 

  Mei, G., Yuan, Q., Liu, G., Pan, Y., Bao M.*. (2018). Spontaneous recovery and time course of biological motion adaptation. Vision Research, 149: 40-46. 

    

  全文链接: 

    

    

  相关系列研究的其它论文信息: 

  Mei G, Dong X, Bao M*. (2017). The timescale of adaptation at early and mid-level stages of visual processing. Journal of Vision, 17(1):1, 1–7. 

  Mei, G.#, Dong, X.#, Dong, B., & Bao, M*. (2015). Spontaneous recovery of effects of contrast adaptation without awareness. Frontiers in Psychology, 6, 1464. (#co-first authors) 

  Bao, M., Fast, E., Mesik, J., & Engel, S. A*. (2013). Distinct mechanisms control contrast adaptation over different timescales. Journal of Vision, 13(10), 1–11. 

  Mesik, J., Bao, M., Engel, S. A*. (2013). Spontaneous recovery of motion and face aftereffects.  Vision Research, 89, 72–78. 

  Bao, M., & Engel, S. A*. (2012). Distinct mechanism for long-term contrast adaptation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 109, 5898–5903.   

    

    

    

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