丁玉陇教授谈知觉学习系列之:知觉学习研究group之一

wsyy001 2014-01-03 14:40

我们继续转载中山大学脑与认知实验室丁玉陇教授关于知觉学习的一些见解,与大家分享!

五、知觉学习研究group之一(原博文发表于2006.8.23)

从今天起定期介绍一个当今有影响的知觉学习研究团队,排序按照这些团队在xiao_ding心目中的影响力。

一. Merav Ahissar and Shaul Hochstein

这是两位以色列科学家,可惜我不懂希伯来文,不能将他们的背景调查地更深入。自1993年在PNAS上发表第一篇论文起,Ahissar和Hochstein已在知觉学习这个领域探索了十多年。这两位学者在我心目中排名第一的原因是,他们的实验设计非常精巧,并且逻辑简洁清晰,论点深刻;他们不仅在Nature、PNAS、Neuron、Trends in Cognitive Science、Vision Research等著名期刊上发表了一系列高水平论文,而且提出了第一个并且也是我认为至今最有影响力的知觉学习理论;他们身处巴以冲突的炮火战乱中,却还能潜下心来深入系统地开展研究。更加难得的是,在这十几年来,他们始终保持异常亲密的合作关系,他们的每一篇论文都是你中有我,我中有你。在当今学术届日趋浮躁功利的环境下,我不知道还能找到多少这样值得年轻学者学习的楷模。。。

经典文献:

1. Ahissar&Hochstein, PNAS1993_ Attentional control of early PL

知觉(学习)和注意之间的关系是近十年来研究者们关心的重要问题之一。传统观点认为,高级、复杂的任务需要注意,然而对于低级简单的知觉(学习)是否也有注意的参与?这一篇论文最早深入探讨了注意在早期知觉学习中的作用。现在几乎每一篇知觉学习的论文在讨论注意的机制时,都会引用这篇文献,可见其影响力之大。

这篇文献最有特色的地方在于其精巧的实验设计, 实验采用同一套简单视觉刺激,但是给与被试不同的任务,观察被试对于的学习效果是否能在不同的任务(尽管刺激相同)之间迁移。研究发现知觉学习具有很强任务特异性,当给被试看某个刺激,让他执行A任务,经过一段时间的训练,被试的执行A任务能力明显提高;但是此时被试对于同一个刺激执行B任务的能力并没有提高,学习效果没有从A任务迁移至B任务。这个结果说明对于简单视觉刺激的学习不仅仅是因为刺激的反复呈现,而且可以受到任务的影响,即知觉学习中存在有注意的调控机制。

这种通过改变指导语,而刺激不变的实验手段值得我们学习。尤其在ERP、fMRI实验中,通常外在物理刺激比内在心理活动更容易引起信号变异,要更精确地探讨心理过程的脑机制,必须在刺激材料上做好控制。

2. Ahissar & Hochstein, Nature1997_ task difficulty and the specificity of PL

这篇文章通过调控知觉任务的难度作为中间变量,以行为实验方法探讨知觉学习在脑内的发生地点和时间问题。结果发现,任务难度不仅与刺激朝向特异性成正比(任务越难,特异性越强),而且与学习发生的时间成正比(任务越难,学习发生得越晚);因此,学习发生的时间和刺激朝向特异性成正比(特异性越强,学习发生得越晚)。又因为经典的视觉信息处理模型认为,刺激朝向特异性与视皮层层次成反比(皮层越低级,特异性越强)。因此,学习发生的时间和视皮层层次成反比(视皮层越高级,学习发生地越早)。即,知觉学习与视觉信息处理过程相反,是一个从高级皮层到低级皮层的过程。

这篇文章的逻辑非常巧妙,所揭示的现象和机制也非常有趣。由于这些发现,Ahissar&Hochstein才得以提出“视知觉(学习)的反转层次理论”

3. Hochstein & Ahissar, Neuron2002_ View from the Top: Hierachies and reverse hiarchies in the visual system;

Ahissar&Hochstein,Trends in Cognitive Sciences2004_ the reverse hierachy theory of visual perceptual leanring

这是两篇综述文章,系统地阐述了“视知觉(学习)的反转层次理论”。这个理论以Nature1997文章发现为基础提出的,Hochstein&Ahissar在这两篇综述里利用这个理论对很多视知觉经典现象进行分析和解释,拓展了理论的适用范畴。

“视知觉(学习)的反转层次理论”实质上探讨了长久以来争论不休的“视知觉是从哪里开始的“这个视知觉研究根本问题,并且融合了两个看上去截然相反的观点:“视觉是从局部到整体的“vs“视觉是从整体到局部的“。关于前者,有Marr的计算理论,Treisman的特征整合论等,这些理论或者是建立在许多精巧的行为实验基础之上,或者用计算机信息处理的思路和方法来研究人的信息加工机制。而以Hubel&Wiesel(他们因此获得了1981年的Nobel生理奖)为代表的经典神经生理学研究提出了更为直接的证据,在视通路的低级阶段,可以对线段朝向、位置等局部特征作精细分辨;而在视通路的高级阶段,可以对各种局部特征的整合信息——物体进行处理。关于后者,最经典的是Gestalt的直觉组织概念、以及Gibson的直接知觉理论等,甚至是皮亚杰的认知发生论似乎也隐含此观点。这些理论基于日常生活中的各种现象以及儿童认知发展的研究。例如,为什么我们一睁开眼,首先知道的是眼前有一个东西,是一个人还是一个苹果,然后再根据需要分辨这个苹果是在那里,这个苹果大概有多大,苹果的梗是朝上还是朝下。。。根据“视觉是从局部到整体的“的观点很难解释这一点。但是“视觉是从整体到局部的“的观点看上去又和经典的神经生理学证据相违背。那么,如何调和这些矛盾呢?

“视知觉(学习)的反转层次理论”就是尝试调和以上矛盾的一个很有意思的理论。一方面,它不否认经典的视觉信息处理的神经模型,即视觉信息的处理是从低级皮层到高级皮层的过程。然另一方面,它提出视知觉是从高级皮层到低级皮层的过程,在这个过程中注意非常重要,与“视觉是从整体到局部的“的观点一致。调和的点睛之比在于前者加上了“内隐”,而后者加上了“外显”。即内隐的信息处理是从低到高的,而外显的知觉意识是从高到低的。这样,看上去主要矛盾就解决了,既可以解释千变万化的知觉现象,又不违背经典的实验发现。真是高啊。。。

然而,有了这个理论是否就万事大吉了呢,视知觉的终极问题是否就解决了呢?幸运的是,这个理论还存在很多粗糙之处(否则,xiao_ding不就没有饭碗了:)。首先,Ahissar&Hochstein没有对“内隐的视觉信息处理”和“外显的知觉意识”进行一个操作性定义。具体什么是“内隐的信息处理”,什么是“外显的知觉”,两者之间有什么本质曲背?根据传统的心理学书籍,“外显”大概指的是可以用某些可观测的指标直接把这个东西测试出来,被试自己也能感受到这个过程;而“内隐”是被试不能清楚地意识到的,需要通过精巧的实验设计简介测得。但是,这个定义也是含糊得很,通常只能举例说明,却不能操作性生产,只能意会不能言明。否则,怎么又来了个“无意识知觉呢”?生理指标是否可以直接观测的东西呢?唉,真是越想越糊涂:( 其次,之前所提及的神经生理学研究结果虽然经典,但是太老了,近年来受到越来越多的拓展和质疑。例如,经典研究提出了“感受野”的感念,认为低级视皮层V1的的感受野很小,只能识别线段等简单局部特征;然而,近年来的研究又提出了“整合野”的概念(上海神经生理所的李朝义院士几年前就有一篇这样的文章发表在Neuron上),指出虽然V1的单个神经元只能识别简单局部特征,但是神经元之间的强大联系可以使得V1进行质地分辨等整体识别功能。

所以,再经典的研究也有过时的时候;再美妙的理论也有瑕疵的地方。

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