視覺預(yù)期的研究技術(shù)及嬰幼兒和成人的視覺預(yù)期,心理學(xué)論文人類的大腦并非被動接受外部信息的刺激，而是通過以往的經(jīng)歷體驗去主動預(yù)測即將發(fā)生的事件(Kveraga，Ghuman，＆Bar，2007)。視覺預(yù)期(visu-alanticipation)是一種運用視覺信息的部分資源和先行資源對即將發(fā)生的事件進行預(yù)測的能力(王東石，楊昭寧，朱婷，張敏，2020;Montagne，Bastin，＆Jacobs，2008)。視覺預(yù)期在日常生活中發(fā)揮了特別重要的作用，比方人們伸手和抓握動作的順利執(zhí)行，因而對視覺預(yù)期進行研究具有重要意義。詳細而言，對視覺預(yù)期研究技術(shù)的討論將為今后深切進入研究提供科學(xué)的方式方法;對其類型的研究能夠提供理解視覺預(yù)期的不同視角;對視覺預(yù)期神經(jīng)機制的研究則有助于明晰其內(nèi)在的加工經(jīng)過，并為建立相關(guān)的認知模型提供理論支持，同時也有利于國內(nèi)外研究者更為科學(xué)地認識這種自上而下的加工。到當(dāng)前為止，有關(guān)視覺預(yù)期的研究主要集中于討論嬰幼兒和成人運發(fā)動的視覺預(yù)期。因而，下面將從視覺預(yù)期的兩種研究技術(shù)、嬰幼兒和成人的視覺預(yù)期三個方面進行闡述。2視覺預(yù)期的研究技術(shù)及其應(yīng)用2．1眼動追蹤技術(shù)在發(fā)展心理學(xué)領(lǐng)域，通常采用眼動追蹤技術(shù)來研究嬰幼兒的視覺預(yù)期(Canfield，Smith，Brezsny-ak，＆Snow，1997)。詳細而言，預(yù)期學(xué)習(xí)范式是讓嬰兒在黑暗環(huán)境中觀看一系列呈如今電腦屏幕上的圖片，這些圖片交替出如今電腦屏幕的左側(cè)或右側(cè)，其目的是讓嬰兒學(xué)會一個固定的規(guī)則。比方，圖片在左側(cè)出現(xiàn)后，下次會在右側(cè)出現(xiàn);而在右側(cè)出現(xiàn)后，下次會在左側(cè)出現(xiàn)，這樣就能夠讓嬰兒構(gòu)成預(yù)期，進而提高知覺的速度(Teubertetal．，2020)。當(dāng)嬰兒觀看視覺刺激時，研究者用紅外線照相機把嬰兒的眼動軌跡記錄到錄像帶中，然后對錄像帶進行編碼，以顯示出嬰兒對每張圖片的眼跳潛伏期(眼跳潛伏期指的是眼跳發(fā)生與上一次眼跳結(jié)束之間的時間間隔)(Teubert，Vierhaus，＆Lohaus，2018)。在該范式中，眼跳潛伏期是衡量預(yù)期構(gòu)成與否的指標(biāo)，假如嬰兒構(gòu)成了對圖片的視覺預(yù)期，那么眼跳潛伏期會縮短。眼跳則分為兩種類型，其一是反響性眼跳(reactivesaccades)，這種眼跳出如今嬰兒探測不重要的刺激時，因而它能誘發(fā)凹周圍的視覺信息;其二是預(yù)期性眼跳(anticipatorysaccades)，它是由嬰兒的記憶所誘發(fā)，該記憶與將來出現(xiàn)的刺激密切相關(guān)(Canfieldetal．，1997)。對于反響性眼跳，最快的反響延遲代表了最短的反響時;而對于預(yù)期性眼跳，眼睛向某一刺激位置的固定轉(zhuǎn)換被稱為預(yù)期(Ｒose，F(xiàn)eldman，Jankowski，＆VanＲossem，2020)。眼動追蹤技術(shù)除了應(yīng)用于研究嬰幼兒的視覺預(yù)期，該技術(shù)在診斷領(lǐng)域也被應(yīng)用，其主要考察的指標(biāo)是預(yù)期性眼跳。Ettinger等人(2004)采用眼動追蹤技術(shù)對精神分裂癥患者進行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)精神分裂癥患者表現(xiàn)出較高的預(yù)期性眼跳錯誤率。Kraus，Little，Wojtowicz和Sweeney(2018)運用眼動追蹤技術(shù)評估了60名外傷性腦損傷患者的程序?qū)W習(xí)能力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試出現(xiàn)預(yù)期性眼跳的概率下降，這暗示外傷性腦損傷干擾了患者的程序性學(xué)習(xí)技能。綜上所述，眼動追蹤技術(shù)在臨床診斷中具有特別重要的運用價值。但是，在臨床應(yīng)用中較復(fù)雜的技術(shù)操作經(jīng)過不太適用于重度患者的使用。2．2運動軌跡技術(shù)對于成人視覺預(yù)期的研究主要是采用運動軌跡技術(shù)。該技術(shù)通常是先根據(jù)專家被試的選擇標(biāo)準(zhǔn)(比方接受羽毛球運動專業(yè)訓(xùn)練到達六年以上且為國家二級運發(fā)動或以上)和新手被試的選擇標(biāo)準(zhǔn)(比方從未參加過羽毛球及相關(guān)球類運動的專門訓(xùn)練)來分別選擇專家和新手，然后讓這兩組被試完成視覺預(yù)期的相關(guān)任務(wù)，比方讓他們根據(jù)對手擊球的姿勢來預(yù)期該球可能到達的位置(Montagneetal．，2008)。運動軌跡技術(shù)通常被應(yīng)用于運動心理學(xué)領(lǐng)域。近期有研究使用該技術(shù)對專家和新手運發(fā)動視覺系統(tǒng)的機械特點和光學(xué)特點等物理特性(比方視覺靈敏度、視覺反響時等)進行了比擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩者差異不顯著;但是對專家和新手的信息加工(比方，知覺預(yù)測準(zhǔn)確性、處理信息的速度等)進行比擬時，卻發(fā)現(xiàn)專家組均優(yōu)于新手組(Wright，Bishop，Jackson，＆Abernethy，2018)。為什么專家與新手運發(fā)動會在信息加工方面存在差異呢?使用運動軌跡技術(shù)的相關(guān)研究表示清楚，專家運發(fā)動比新手運發(fā)動具備更好運動技能的原因在于專家能更有效地利用視覺信息來預(yù)測別人即將做出的行為動作(Wright，Bishop，Jackson，＆Abernethy，2018)。運動軌跡技術(shù)在運動心理學(xué)中得到了廣泛應(yīng)用但仍存在缺乏，比方運發(fā)動對排球和乒乓球的視覺預(yù)期可能是不同的。因而，在不同運動技能之間對視覺預(yù)期進行比擬的研究還有待進一步的深切進入。3嬰幼兒視覺預(yù)期的相關(guān)研究以往有關(guān)嬰幼兒視覺預(yù)期的研究主要從嬰幼兒對物體相關(guān)屬性和行為目的的視覺預(yù)期兩方面來討論視覺預(yù)期的類型，前者與抓握物體的動作有關(guān)，后者則與行為觀察有關(guān)。華而不實，物體屬性的視覺預(yù)期又可細分為物體大小、物體朝向，以及物體構(gòu)造的預(yù)期。下面將從兩個方面對嬰幼兒視覺預(yù)期的類型進行闡述。3．1物體相關(guān)屬性的視覺預(yù)期個體能夠運用視覺信息來預(yù)測物體的相關(guān)屬性，比方物體的朝向和大小。Witherington(2005)讓5個月和9個月的嬰兒從兩種方向(水平方向和垂直方向)去抓握物體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)5個月的嬰兒只要在與物體接觸之后才能調(diào)整自個抓握物體的手勢，而9個月的嬰兒在沒有任何觸覺反應(yīng)之前就構(gòu)成了對物體抓握方向的預(yù)期。除了從抓握物體的方向討論視覺預(yù)期，有研究表示清楚嬰幼兒可以以預(yù)期物體的大小(Corbetta＆Snapp－Childs，2018;Fagard，2000)。上述研究的缺乏之處在于很少關(guān)注個體對多種物體屬性進行的視覺預(yù)期。為了彌補這一缺乏，Schum，Jovanovic和Schwarzer(2018)以10個月和12個月的嬰兒為被試，在實驗中他們讓所有嬰兒去抓握四種類型的物體:大尺寸－水平朝向的物體、小尺寸－垂直朝向的物體、大尺寸－垂直朝向的物體，以及小尺寸－水平朝向的物體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)大多數(shù)12個月大的嬰兒在實際接觸物體前都能夠?qū)ξ矬w大小和抓握物體的朝向進行預(yù)期，但只要不到一半的10個月嬰兒能夠?qū)ξ矬w的這兩種屬性進行預(yù)期。Schum等人(2018)以為10個月大的嬰兒不能很好地對物體的大小和朝向進行預(yù)期，并非由于他們不具備對刺激進行視覺分析的能力，而是由于多重物體信息的整合需要更多且更高層次級的計劃，10個月嬰兒擁有較少抓握物體的經(jīng)歷體驗，因而其運動計劃能力較差。嬰幼除了能對物體大小和方向進行視覺預(yù)期，還能夠?qū)ξ矬w的構(gòu)造進行預(yù)期。Bourgeois等人(2005)讓5～15月大的嬰兒接觸不同構(gòu)造的物體(比方堅硬物體與柔軟物體)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些嬰兒能夠很好地運用物體構(gòu)造的視覺信息來執(zhí)行抓握動作。但Bourgeois等人只討論了嬰兒與物體接觸之后的行為，而未對接觸之前的預(yù)期相關(guān)信息進行研究。為了彌補上述研究的缺乏，Barrett，Traupman和Needham(2008)讓5～15個月大的嬰兒抓握4個一組的小球，這些小球在形狀和大小上都類似，但它們的構(gòu)造卻不同。由堅硬塑料組成的兩個小球是硬性構(gòu)造的，而由軟塑料組成的兩個小球是柔軟構(gòu)造的。研究者在嬰兒接觸小球之前對其握力的大小進行評估，進而匹配小球的構(gòu)造與嬰兒的握力，結(jié)果發(fā)現(xiàn)嬰兒在初次接觸小球之前，傾向于使用指尖去抓握柔軟的小球，而運用全手的氣力去抓握硬性的小球(Barrett，Traupman，＆Needham，2008)。這表示清楚嬰兒在執(zhí)行抓握小球的動作之前，就已根據(jù)小球的構(gòu)造預(yù)期了自個使用握力的大小，也就是講他們對物體構(gòu)造進行了視覺預(yù)期。綜上所述，嬰幼兒能夠?qū)ξ矬w的大小、方向和構(gòu)造進行視覺預(yù)期。但已有研究僅局限于對嬰幼兒行為方面的討論，對其它年齡階段(如青少年期)視覺預(yù)期類型的研究還很缺乏。3．2行為目的的視覺預(yù)期在嬰幼兒視覺預(yù)期類型的研究中，除了討論嬰幼兒對物體相關(guān)屬性的視覺預(yù)期，還關(guān)注嬰幼兒運用視覺信息來預(yù)期行為目的(actiontargets)。行為目的是指個體使用一個物體完成相應(yīng)動作時，該物體具有的明確的功能目的定位。例如，當(dāng)一個人拿起杯子喝水時，杯子的功能目的定位是嘴;而當(dāng)拿起手機打時，手機的功能目的定位是耳朵。Falck－Ytter，Gredebck和VonHofsten(2006)使用眼動追蹤技術(shù)(gaze－recordingtechnique)對成人、12個月和6個月的嬰兒進行了研究，他們讓全部被試觀看一段功能性的行為視頻作為視覺刺激材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)成人和12個月的嬰兒在手到達行為目的之前，就已經(jīng)將凝視點移動到行為目的上;而6個月的嬰兒只要在手到達之后，才將凝視點移動到相應(yīng)的行為目的上。這表示清楚成人和12個月大的嬰兒能對行為目的進行視覺預(yù)期，而6個月大的嬰兒不能。這并非由于6個月大的嬰兒不能運用凝視來預(yù)期行為目的，而是由于他們只能對短暫的物體再現(xiàn)進行視覺預(yù)期(Southgate，Johnson，ElKaroui，＆Csibra，2018)。近期，Hunnius和Bekkering(2018)進一步研究了嬰兒對行為目的的視覺預(yù)期，他們給嬰兒呈現(xiàn)一段持續(xù)時間約為5秒的視頻，在視頻中一名演員用兩種不同的方式(功能的:物體正常的使用方式，例如用手機打;非功能的:異常的物體使用方式，例如把手機放到頭頂)表演杯子、梳子和手機的使用經(jīng)過，而且每種物體具有明確的目的定位(杯子對應(yīng)嘴、梳子對應(yīng)頭，以及手機對應(yīng)耳朵)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)嬰兒在觀察功能的行為目的時表現(xiàn)出對目的區(qū)域更多的視覺預(yù)期，這主要是由于他們已開場獲得怎樣使用物體的知識，這些知識能夠有效地指導(dǎo)與動作相關(guān)的預(yù)期。根據(jù)觀念運動原則(ideomotorprinciple)的解釋，嬰兒首先觀察到行為的知覺結(jié)果，然后控制自個的運動系統(tǒng)來進行預(yù)期(Hauf，2018)。進一步的研究表示清楚，固然成人在觀察功能和非功能的行為目的時預(yù)測性凝視的頻率沒有差異，但嬰兒很難調(diào)節(jié)預(yù)測性凝視行為，這主要是由于成人能夠迅速地預(yù)期不熟悉的目的區(qū)域，而嬰兒傾向于回避不熟悉的行為目的區(qū)域(Ｒoseetal．，2020)。綜上所述，視覺預(yù)期主要分為兩種類型:物體相關(guān)屬性的視覺預(yù)期以及行為目的的視覺預(yù)期。但上述研究大多是選取嬰幼兒作為研究對象，當(dāng)前對其他年齡階段的研究還很缺乏，以嬰幼兒為被試的研究結(jié)論不能推及到其他年齡階段的人群。4成人視覺預(yù)期的相關(guān)研究由于嬰幼兒的發(fā)展特點不太合適生理方面的研究，因此在討論視覺預(yù)期的神經(jīng)機制時，主要集中于成人運發(fā)動的研究。視覺預(yù)期的神經(jīng)機制以腹側(cè)和背側(cè)神經(jīng)通路為核心，除此之外視覺預(yù)期還與海馬旁回(parahippocampalcortex)、壓后皮層(retrosplenialcortex)、雙側(cè)眶額葉皮層(orbitofrontalcortex，OFC)，以及中部、背外側(cè)和腹外側(cè)的額葉皮層(frontalcor-tex)有關(guān)。4．1視覺預(yù)期的雙通路系統(tǒng)Fajen(2005)提出的基于可視性模型(affordance－basedmodels)假設(shè)特定情境在行為之前被感悟，其目的是選擇適宜的行為并監(jiān)控行為的執(zhí)行經(jīng)過。除此之外，該模型以為行為形式的規(guī)范先于行為形式的選擇，并且強調(diào)了視覺預(yù)期的單通路系統(tǒng)(Fajen，2005)。Montagne，Bastin和Jacobs(2008)也支持單通路系統(tǒng)的觀點，他們分析Fajen的模型結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特定情境的感悟與運動控制屬于同一個感悟運動(perceptual－motor)經(jīng)過，這暗示背側(cè)神經(jīng)通路與視覺預(yù)期密切相關(guān)。但是，運動心理學(xué)的相關(guān)研究卻支持視覺預(yù)期的神經(jīng)基礎(chǔ)存在兩條視覺通路的觀點，即其一為腹側(cè)神經(jīng)通路(ventralsystem)，沿著大腦皮層的枕顳葉分布，從枕葉的初級視皮層(V1)區(qū)、次級視皮層(V2)區(qū)經(jīng)高級視皮層(V4)區(qū)投射至下顳葉;其二為背側(cè)神經(jīng)通路(dorsalsystem)，沿著枕頂葉分布，從V1、V2、V3區(qū)經(jīng)內(nèi)側(cè)顳葉(MT)投射至枕頂葉(Milner＆Goodale，1998;Pinder，Davids，Ｒenshaw，＆Arajo，2018;VanderKamp，Ｒivas，VanDoorn，＆Savelsbergh，2008)。VanderKamp等人(2008)的一項fMＲI研究表示清楚，腹側(cè)神經(jīng)通路負責(zé)特定情境中的行為感悟(be-haviorperception)，而背側(cè)神經(jīng)通路與行為的視覺引導(dǎo)(thevisualguidanceofaction)有關(guān)。他們進一步發(fā)現(xiàn)腹側(cè)神經(jīng)通路與情境支持(例如，動作形式的選擇)有關(guān)，而背側(cè)神經(jīng)通路則與控制規(guī)律(例如，動作的控制)有關(guān)。上述兩種神經(jīng)通路對于專家和新手的影響是不同的，腹側(cè)神經(jīng)通路對于新手來講更為重要，而背側(cè)神經(jīng)通路對專家更為關(guān)鍵。以往的研究發(fā)現(xiàn)腹側(cè)神經(jīng)通路與直覺感悟相關(guān)聯(lián)，而背側(cè)神經(jīng)通路與推理經(jīng)過有關(guān)(Norman，2002)，因而與新手相比，專家更擅于運用部分的視覺信息進行預(yù)期。上述觀點得到了大量研究的支持(Abernethy，Mann，＆Bennett，2008;Milner＆Goodale，2008;Milner，Goodale，＆Bennett，2008)。總而言之，視覺預(yù)期的兩條通路既互相聯(lián)絡(luò)又各自發(fā)揮著重要作用。4．2其他與視覺預(yù)期有關(guān)的腦區(qū)Epstein和Kanwisher(1998)在(自然〕雜志上發(fā)表的一篇研究報告指出，海馬旁回皮層(parahipp-ocampalcortex)和壓后皮層(retrosplenialcortex)負責(zé)編碼與視覺場景有關(guān)的信息，這些腦區(qū)與語境關(guān)聯(lián)(contextualassociations)有關(guān)。語境關(guān)聯(lián)是一種群集相關(guān)性的信息經(jīng)過，它能夠使個體回想起早期的圖式進而進行有效的視覺預(yù)期(Bar，Aminoff，＆Schacter，2008)。因而，海馬旁回和壓后皮層與視覺預(yù)期有關(guān)。除此之外，Eger，Henson，Driver和Dolan(2007)研究表示清楚，預(yù)期能夠促進個體對物體的辨別，而這一加工經(jīng)過是由雙側(cè)眶額葉皮層(orbitofrontalcortex，OFC)控制的。Summerfield和Egner(2018)進一步指出，在雙側(cè)眶額葉皮層區(qū)關(guān)聯(lián)性信息(associativeinformation)促進了最初猜想預(yù)期的構(gòu)成，這主要是由于雙側(cè)眶額葉皮層在多個刺激間的聯(lián)絡(luò)(stimu-lusstimulusassociations)以及信息檢索中發(fā)揮了特別重要的作用。除此之外，Summerfield等以為雙側(cè)眶額葉皮層區(qū)并非獨立地影響視覺預(yù)期，它還和其他腦區(qū)共同作用?？傊?，視覺預(yù)期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究獲得了一定成果。但在視覺預(yù)期的雙通路系統(tǒng)中，腹側(cè)神經(jīng)通路和背側(cè)神經(jīng)通路之間的關(guān)聯(lián)性還有待進一步地研究。除此之外，還尚未有研究討論兩種神經(jīng)通路能否與其他腦區(qū)存在某種功能性連接。5總結(jié)與瞻望綜上所述，本文主要從嬰幼兒和成人運發(fā)動兩方面闡述視覺預(yù)期的類型和神經(jīng)機制。根據(jù)已有研究以及嬰幼兒的發(fā)展特點，在闡述視覺預(yù)期的類型時主要是以嬰幼兒為主;而成人的初級認知經(jīng)過已發(fā)展成熟，因而視覺預(yù)期的神經(jīng)機制研究通常是以成人運發(fā)動為被試。前者主要牽涉眼動追蹤技術(shù)，而后者主要使用運動軌跡技術(shù)。視覺預(yù)期的類型主要有物體相關(guān)屬性的視覺預(yù)期以及行為目的的視覺預(yù)期。其神經(jīng)機制以背側(cè)、腹側(cè)雙通路系統(tǒng)為核心，其他腦區(qū)(如海馬旁回、壓后皮層、雙側(cè)眶額葉皮層，以及中部、背外側(cè)和腹外側(cè)的額葉皮層)也對視覺預(yù)期產(chǎn)生影響。視覺預(yù)期研究獲得了一定的成果，但仍存在缺乏之處，下面將從視覺預(yù)期的神經(jīng)基礎(chǔ)、與環(huán)境的關(guān)系以及臨床應(yīng)用三個方面進行闡述。5．1從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)角度研究視覺預(yù)期的神經(jīng)基礎(chǔ)隨著神經(jīng)影像學(xué)的發(fā)展，對心理經(jīng)過神經(jīng)機制的研究已不再局限于對單一腦區(qū)的定位，而是致力于構(gòu)建心理經(jīng)過的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Hari＆Salmelin，2018)。Hari等人把構(gòu)建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的主要原因歸結(jié)為下面兩個方面:(1)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更符合科學(xué)事實，心理經(jīng)過之所以復(fù)雜多變很有可能是由復(fù)雜交織的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制;(2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建將有助于治療神經(jīng)功能損傷導(dǎo)致的疾病，由于在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中很多腦區(qū)都對同一心理經(jīng)過產(chǎn)生影響，當(dāng)某一腦區(qū)受損時其他腦區(qū)能夠替代受損的腦區(qū)進而到達治療的目的，因而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建具有特別重要的應(yīng)用價值。視覺預(yù)期的神經(jīng)機制主要牽涉下面幾個腦區(qū):腹側(cè)－背側(cè)雙通路神經(jīng)系統(tǒng)、海馬旁回、壓后皮層、雙側(cè)眶額葉皮層以及中部、背外側(cè)和腹外側(cè)的額葉皮層(Summerfield＆Egner，2018)。這些腦區(qū)能否存在關(guān)聯(lián)，能否能夠組成一個統(tǒng)一的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，以往的研究并未進行討論。對視覺預(yù)期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究將有助于明晰視覺預(yù)期的加工經(jīng)過。而且由于視覺預(yù)期是一種自上而下的加工，對其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究能夠為今后探究自上而下的加工方式提供新的理論支持。因而，在今后的研究中能夠把腹側(cè)、背側(cè)雙通路神經(jīng)系統(tǒng)作為視覺預(yù)期神經(jīng)基礎(chǔ)中的核心，并以此為接點討論其他腦區(qū)與該接點的關(guān)系，進而構(gòu)建視覺預(yù)期的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。5．2強調(diào)環(huán)境在視覺預(yù)期中的作用日常生活中個體在進行視覺預(yù)期時通常會遭到環(huán)境的影響，但以往研究缺乏對該因素的討論。發(fā)展心理學(xué)家Bronfenbrenner(1979)提出的生態(tài)系統(tǒng)觀，強調(diào)兒童的發(fā)展是與生態(tài)環(huán)境互相作用的。與此一致，認知心理學(xué)家Araujo和Kirlik(2008)也指出，人類應(yīng)該去分析環(huán)境與自個之間的互相關(guān)系，而不是單獨地分析身體器官，比方背側(cè)和腹側(cè)神經(jīng)通