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知觉-动作双系统理论与视觉加工 自20世纪90年代以来，越来越多的研究人员关注目标定位运动，如诊所和屋顶，以及视觉系统和运动系统之间的关系，成为视觉研究领域的一个新问题。另一方面，高速跟踪跟踪装置的出现使人们更容易记录更多的运动参数。另一方面，新视觉运动理论的提出激发了人们对视觉系统和运动系统的兴趣。视觉的知觉-动作双系统理论(perception-action double-system theory)提出,指导动作是视觉的两大功能之一,这种功能由视觉的背侧通路来执行。这两点在学术界引起了广泛的争议。. 本文将首先介绍视觉的知觉-动作双系统理论,并列举一些支持它的近期研究;然后介绍几种有代表性的反对观点,分别说明它们关注的核心问题、支持它们的证据和它们的贡献;在分析影响动作的视觉指导机制的众多复杂因素中的几个重要因素的基础上,说明知觉-动作双系统理论的局限性,并探讨与其他理论融合的可能性;最后对这个研究领域进行总结和展望。 1 视觉系统的分离和利用 80年代中期以来,人们公认,视觉系统分为腹侧和背侧两条神经通路,一个由初级视觉皮层投射到颞下皮层,一个由初级视觉皮层投射到后顶叶皮层,分别负责物体识别和物体定位。但是,Goodale和Milner对此提出了挑战。他们赞同视觉的腹侧通路和背侧通路在解剖上是两个独立的系统,但对它们的功能分工进行了重新诠释,认为腹侧和背侧两条通路不仅都加工物体的形状、大小、朝向等特征信息,而且都加工物体的空间位置信息,腹侧通路和背侧通路的区别在于:前者的目的是重构外部世界,而后者的目的是指导动作。这被称为视觉的知觉-动作双系统理论,也被简称为视觉双系统理论。它强调,用于指导动作与用于重构外部世界的视觉信息加工分别依赖于动作子系统和知觉子系统,因为两个子系统相互独立,所以两类加工分开进行;在一个子系统受到损伤时,另一个子系统仍然能正常地执行自己的功能。 要验证表征世界和指导动作这两种功能分别由两个解剖上不同的视觉系统来执行,最直接的方式就是研究有且仅有一条视觉通路受损的病人,使用的研究范式是比较被试在视觉刺激相同的知觉任务和动作任务中的表现,可以称为双任务比较范式。早期研究发现,颞叶受损的视觉失认症(visual agnosia)病人不能正确的识别物体的形状、大小、朝向却能较好地抓物体,而后顶叶受损的视觉共济失调(optic ataxia)病人不能正确地指和抓物体却能较好地用言语报告物体所处的方位。 除了行为研究,最近对视觉失认症病人D.F.进行的fMRI研究为两条通路与其功能之间的联系提供了更直接的证据。D.F.很难识别线条画中所画的物体。观看日常物体的线条画相比观看无意义的线条画,正常被试位于腹侧通路的枕外侧皮层(lateral occipital cortex)会发生更强的激活,而D.F.在观看这两种线条画时枕外侧皮层的激活没有差异。但是在伸手去抓物体时,D.F.的背侧通路发生了与正常被试类似的激活。 知觉和动作的双重分离并非只能在脑损伤的病人身上观察到,在正常人身上也有分离,只不过需要借助一些比较特殊的现象才能观察到,例如视觉凝缩(visual compression)。如果一个物体在眼跳发生前瞬间闪现,我们所觉察到的位置会比它的实际位置更偏向眼跳后的注视点,这称为视觉的空间凝缩(spatial compression)。在Burr等的研究中,眼跳完成之后即屏蔽掉所有视觉刺激,然后要求被试用言语报告或用手指出物体的位置,结果发现,言语报告明显地表现出空间凝缩效应,但是用手指出的物体位置几乎不受空间凝缩的影响。这种分离支持腹侧通路和背侧通路分别进行知觉任务和动作任务的视觉加工,并且反映出这两种视觉加工存在差异。 许多研究[7～10]所发现的正常人在知觉任务和动作任务中的分离都可以用两个系统具有不同的特征来解释。Norman总结了两个视觉系统在敏感性、记忆、速度、意识、参考框架和尺度等方面的差异,包括:腹侧系统有更高的空间敏感性,背侧系统有更高的时间敏感性;腹侧系统能对信息进行长时的存储和表征,而背侧系统只有短时存储和表征;背侧系统比腹侧系统的反应更快;腹侧系统的加工往往比背侧系统的加工更有意识;腹侧系统使用以环境为中心的参照系和相对尺度,背侧系统使用自我为中心的参照系和绝对尺度。 2 视觉加工和功能的核心考虑 视觉双系统说强调目标指向动作由独立于知觉视觉系统的动作视觉系统来指导,这种大胆构想的进化论基础是:这类动作对于人类的生存极为重要,因而可能发展出单独的视觉系统来支持它们。但是,这个系统的存在与否毕竟是个实证问题。 研究者可以从两个层面去检验视觉双系统说。较为直接的是神经解剖层面,通过考察与受损的视觉通路对应的受损功能是什么,检验两条视觉通路是否恰好与视觉双系统说提出的视觉的两种功能相对应。