面孔朝向知觉学习：行为特性、神经机制以及外部噪声的影响

摘要

为了研究高级视觉皮层的可塑性,本研究结合心理物理学、功能和结构磁共振成像等技术,考察了面孔朝向知觉学习的行为特性和神经机制。本研究为三个部分:1)面孔朝向知觉学习的行为特性;2)面孔朝向知觉学习的脑功能和脑结构基础;3)在加入外部噪声条件下,面孔朝向知觉学习的行为特性和神经机制。
　　在第一部分的研究中,我设计了一系列的心理物理学实验来研究面孔朝向辨别学习的特性。在实验1中,我训练被试对某一个朝向附近的面孔进行精细的辨别。经过八天的训练,仅在训练朝向上,被试的面孔朝向辨别阈限显著下降,且学习的效果能保持长达六个月之久。在实验2至实验8中,我研究了面孔朝向知觉学习的效应在不同刺激之间的迁移。结果发现,对面孔朝向的学习可以在大小、局部、身份或者视野不同的面孔之间完全地迁移,但是训练倒立面孔、曲别针或者面孔轮廓的效果不能迁移到对正立面孔的辨别上。
　　在第二部分的研究中,我利用研究一的行为范式,在训练前、训练后以及训练结束后一个月的行为测试完成后,分别对每个被试的大脑进行了功能和结构的扫描。在功能上,我发现训练未导致面孔选择性脑区活动强度的长期增加,但是左侧梭状回面孔区(Fusiform Face Area, FFA)内训练刺激对应的激活模式的稳定性有长期的显著增强。并且这一稳定性的增强和行为的进步之间有正相关。另一方面,在结构上,我发现训练并不能导致皮层的厚度发生长期的改变,但是在左侧FFA的位置上,训练前的皮层厚度和行为上进步的大小有显著的负相关。
　　在第三部分的研究中,我采用和研究二类似的设计和流程,考察对面孔加上随机噪声之后,知觉学习的行为特性和神经机制。在行为上,我发现加上噪声之后,学习效应仍然特异于训练的朝向,且能保持一个月。在大脑功能的改变上,发现右侧颞上沟(Superior Temporal Sulcus, STS)在学习后出现了特异于训练刺激的激活模式稳定性的长期增强。
　　综合起来看,这些研究的结果说明:1)面孔朝向知觉学习具有朝向特异性和持久性。2)面孔朝向知觉学习的功能基础是表征稳定性的提高,lFFA和rSTS分别参与到未加入噪声和加入噪声条件的学习中。3)同时,皮层厚度对学习效应的大小也有预测力,可能是学习的结构基础。该结果有两重意义。功能上,知觉学习增强了刺激在任务相关感觉皮层表征的稳定性;结构上,我发现知觉学习的结构基础也可能位于感觉皮层。这一结果为知觉学习的神经基础位于感觉皮层的假设提供了重要的证据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 研究背景

1.1 大脑的可塑性和知觉学习

1.2 高级视皮层的可塑性

第二章 问题的提出

第三章 研究一：面孔朝向知觉学习的心理物理学研究

3.1 实验目的

3.2 实验方法

3.3结果

3.4 讨论

第四章 研究二：面孔朝向知觉学习的神经机制—脑功能和脑结构基础

4.1 实验目的

4.2 实验方法

4.3. 实验结果

4.4 讨论

第五章 研究三：外部噪声对面孔朝向知觉学习的行为特性和神经机制的影响

5.1 实验目的

5.2 实验方法

5.3 实验结果

5.4 讨论

第六章 总讨论

6.1 知觉学习是否发生在感觉皮层

6.2 知觉学习导致神经活动发生何种改变

6.3 对知觉学习其他问题的启示

第七章 结论

参考文献

英文摘要

博士期间发表论文和会议报告

北京大学学位论文原创性声明和使用授权说明