面孔与汉字认知加工机制中的倒置效应—行为学及ERP研究

论文摘要

面孔倒置效应的提出已经近四十年,但是对于它所揭示的意义到现在依然存在争论,有些研究者认为:倒置效应为面孔所独有,而且是面孔加工特异性的显著标志之一。虽然使用电生理、脑成像以及对脑损伤病人进行的神经心理学检查等手段,研究者已经找到选择性对面孔反应的脑区,然而,关于面孔的倒置效应是否其独有,且反应其特异性加工依然没有定论。还有研究者认为:面孔识别之所以特殊,是因为它要求在一个相对同质的物体范畴中,对亚范畴进行专家水平的分类,而人类是完成识别不同个体面孔的专家。因此,凡是对于具有专家技术的物类都可以出现倒置效应。因此,对于这个问题至今仍是争议的焦点。而作为世界上独一无二的汉字,许多心理学研究正围绕对它的视觉识别问题展开。与面孔认知类似,每一个有读写能力的成年人都可以说是识别汉字的“专家”,但作为一种古老的象形文字,汉字具有二维图形特征,因而具有独特的研究优势。已有研究证实在大脑存在着对语词特异加工的脑区部位——视觉语词形成区（Visual Word Form Area, VWFA）,对语言有着高效加工功能。这表明了对于汉字的专家加工机制具有其解剖和功能基础。然而目前对于汉字的认知研究大多集中在语义、语音方面,而对于汉字本身的识别与认知,由于缺乏有效的实验方法和范式,研究相对不足,对于汉字字形本身的早期视觉加工研究相对缺乏。本研究试图通过对面孔和汉字倒置效应的行为学研究,深入探讨两者在认知加工机制上的异同,揭示倒置效应的本质;通过对面孔和汉字倒置效应的电生理学研究,进一步分析各个成分所代表的加工阶段和特征,并为深入研究其后续加工过程进行理论和实验的尝试与探索。本研究采用诱导激活的实验范式,比较正常被试在不同的诱导条件下对相同刺激反应的差异。本实验主要由两大部分构成:行为学研究和电生学研究（ERP）。利用“品”型汉字独特的结构与面孔相结合进行认知研究。在行为学研究中,四组被试分别在不同的诱导刺激下（面孔vs.字母、汉字vs.字母）,在不同的认知条件下（倒置vs.旋转）对相同的比较刺激（品）的不同特征变化（结构特征vs.局部特征）进行认知加工,比较被试对比较刺激认知差异;第二部分为ERP实验,四组被试分别在不同的诱导刺激下（面孔vs.字母、汉字vs.字母）,在不同的认知条件下（倒置vs.旋转）对相同的比较刺激（品）的方向进行判断,比较被试对相同刺激认知差异,并对其反应时、不同成分的潜伏期、波幅进行比较。通过本研究可以得到的主要结论如下:在本研究中,我们不仅在发现了面孔的倒置效应,而且在汉字组也发现了确切的倒置效应,同样的视觉刺激（比较刺激）在同样的任务中由于诱导条件不同,诱发了被试不同的认知加工策略,出现不同的反应模式。两种截然相对的倒置效应同时出现说明:倒置效应并非面孔效应所特有。虽然面孔的倒置效应是一个不依赖于实验范式的相对稳定的反应模式,但当被试认知任何具有共同结构和高度熟悉的刺激类型（如汉字）,并经过长期的经验对其形成专家知识和技能时,都可以出现倒置效应,因此,面孔认知的倒置效应不能作为面孔认知特异加工的证据。同时,该结果充分支持了专家假说对倒置效应的解释。倒置面孔和汉字可能采取了一种不同于正立刺激的认知加工策略,在旋转120度左右出现认知策略的转换,反应时与角度的差异呈现非线性的关系。在本研究中,在面孔和汉字认知时,倒置效应在结构变化条件下显现和在局部变化条件下缺失支持了倒置时对两者结构性信息加工的破坏,从而说明了专家系统中结构性认知的作用。在Bruce-Young的模型中的直接视觉处理、结构编码、表情分析和面孔语言分析前还应有一个分类处理阶段,即在早期视觉加工阶段中的简单视觉分类阶段。面孔刺激的P1成分在面孔认知中并不是简单地反映低层次的视觉差异,而是反映了对面孔的整体认知,即将图形知觉为面孔。甚至部分地涉及了面孔结构加工。而汉字的早期知觉加工始自P1,以左侧脑区为主,在后续认知中双侧脑区共同作用。N170并非是面孔特异性成分,也并不是对面孔和非面孔刺激之间的低层次视觉变化的反映（Rossion, Gauthier, Tarr, Despland, Bruyer, Linotte, 2000）而是反映对多种物类具有的专家技术,即可以反映物类的专家式的加工。视觉刺激倒置可能主要影响面孔和汉字的潜伏期,而心理旋转则可能主要引起了波幅的改变。总之,面孔识别和汉字识别都是人们社会生活中的重要功能,本研究对两者的认知加工的异同的探索进行了有益的尝试。相信随着认知神经科学的发展和脑功能成像和电生理技术的不断进步,我们会对两者的神经基础及其结构功能获得更为系统和全面的认识。

论文目录

• 缩略语表
• 中文摘要
• 英文摘要
• 前言
• 文献回顾
• 1 面孔识别研究概述
• 1.1 面孔加工的特异性
• 1.2 面孔识别和物体识别的行为和神经机制上的交叉研究
• 1.3 自我面孔识别
• 1.4 面孔身份识别与面孔表情识别
• 1.5 面孔识别的认知模型
• 2 面孔倒置效应的行为学研究
• 2.1 早期行为学研究
• 2.2 现代行为学研究
• 3 面孔倒置效应的事件相关电位和fMRI研究
• 3.1 事件相关电位研究概述
• 3.2 面孔倒置效应的事件相关电位研究
• 3.3 面孔倒置效应的fMRI研究及功能定位
• 4 汉字识别研究
• 4.1 研究概述
• 4.2 研究方法
• 4.3 研究内容
• 4.4 识别模型
• 正文
• 研究设计
• 1 研究意义与问题提出
• 2 研究假说
• 3 研究目的与技术路线
• 3.1 研究目的
• 3.2 技术路线
• 4 实验对象与方法
• 4.1 研究对象
• 4.2 研究方法
• 实验一 行为学研究
• 1 面孔的倒置
• 1.1 面孔的结构变化
• 1.2 面孔的局部变化
• 2 汉字的倒置
• 2.1 汉字的结构变化
• 2.2 汉字的局部变化
• 3 在多角度下面孔的辨别
• 3.1 在多角度下面孔的结构变化
• 3.2 在多角度下面孔的局部变化
• 4 在多角度下汉字的辨别
• 4.1 在多角度下汉字的结构变化
• 4.2 在多角度下汉字的局部变化
• 5 讨论
• 实验二 ERP研究
• 1 面孔的激活诱导与倒置效应
• 1.1 面孔的激活诱导
• 1.2 面孔的倒置效应
• 2 汉字的激活诱导与倒置效应
• 2.1 汉字的激活诱导
• 2.2 汉字的倒置效应
• 3 面孔、汉字的旋转定位
• 3.1 面孔的旋转定位
• 3.2 汉字的旋转定位
• 4 讨论
• 小结
• 参考文献
• 附录
• 个人简历和研究成果
• 致谢