2013.10.29 知覺心理學 (七) Taking action

preview：

• Optic flow：物件流動之方向，可能為個體判斷自己移動方向的資訊。
• Land and Lee (1994)：以開車情境觀察受試者如何偵測移動，結果顯示其注意的並非遠處的POE，而是較前方之處；且於轉彎處是看相內側的彎曲線段，因此推論應有其他除optic flow的資訊影響判斷。
• 在實際場域中，optic flow並非唯一資訊，也使用其他資訊協助判斷移動。

Walking

• Visual direction strategy：個體以面朝目標的移動策略，用以引導個體朝向正確的位置移動，當出現偏移的時候，個體可以修正自己的面向並且維持正確的移動方向。
• Phibeck et al(1997) Blind walking experiments：
• 在6~12尺外之目標，讓受試者知道目標物之位置，後要求受試者閉眼行動，除直接靠近目標外，也讓受試者先往別的方向移動一段距離後，再修正朝向目標物。
• 結果顯示，無論直接朝目標物出發，或者經過轉折後再朝目標物行動，個體都能在閉眼的情況下落在目標物的附近。
• 然而因為在閉眼的情境下，無法以視覺偵測周邊景色的optic flow但仍可達成目標，因此顯示optic flow並非唯一且必要的條件。w並非必需條件。
• Wayfinding：意指路徑規劃的能力，換言之，並非所有的行動都可以直接看到目標物，如日常上學上班乃至於返家的路途，即便無法直視目標但仍可順利達成，可視為內在有一個地圖(map)，協助個體前往所知的地方。研究發現，地標(landmarks)是路徑規劃的重要策略之一：
• 地標(landmarks)：概念上可作為行動提示的環境物件，依其出現的位置與判斷之需求與否，可分為判斷相關的地標(decision points)以及判斷無關地標(nondecision points)。
  note：此所指判斷乃遇到選擇時，決定採取哪一選項的狀態，如選擇直走、右轉或者左轉時，其周邊的景色即有可能成為判斷相關地標。
• Hamid and coworkers (2010)的研究，透過錄影紀錄受試者在走迷宮時視線移動之分配以及注視時間，並且操弄路徑中的物件以觀察物件與行為表現的關聯性。
• 結果顯示，移除受試者較少看的物件，對於其走迷宮的行為表現並無影響，然而移除受試者花較多時間看的物件，將使走迷宮的表現下降。
• Janzen and van Turennout (2004)的研究，透過虛擬博物館的移動路徑，同時紀錄受試者移動時的fMRI資訊。
• 結果顯示parahippocampal gyrus腦區的活化，與路徑判斷有所關聯。
• parahippocampal gyrus對於判斷相關地標有較高的活化反映，對於非判斷相關地標則反應較小。
• 且於走出迷宮後詢問受試者是否看過(記得)這些物件，結果顯示無論受試者是否記得這些物件，對於判斷相關地標的活化皆較非判斷相關地標強。
  note：parahippocampal gyrus與spatial memory相關。
• Retrosplenial cortex damage：此腦區與方向判斷相關，換言之此腦區受損之個案，將喪失對方向判斷之能力(lost of directional ability)，即為個案可知覺到景象中的個別物件，但是無法利用此資訊判斷自己在空間的位置與面向。
• Ino et al (2007)的紀錄，顯示一個55歲的計程車司機突然無法判斷回家的路，因此需要由家人將他接回，於醫學檢查時，個案可以辨識建築物、道路，或者記得空間中物件擺放的位置，但是無法描述回家的路徑，或者自己家的格局。後經檢查發現其retrosplenial cortex腦區受損。
• Suzuki(1998)的紀錄，顯示一個retrosplenial cortex腦區受損的個案，要求個案看一張照片，並且在鳥瞰圖上標出該景象的方向，結果顯示個案經過三次嚐試仍無法正確指出該照片景象的方向。
• Maguire et al (2006)的紀錄與研究：個案 TT因腦炎傷及海馬迴區域，其工作為倫敦的計程車司機，但傷後發現其無法自行找到回家的路，即便在他家附近。透過模擬行車的任務，發現TT與控制組一樣可以穿梭在倫敦大街上，然而一但偏離主要幹道進入小巷中，TT則失去方位並且迷路，即便這個地方他曾經載客經過。因而Maguire認為，海馬迴是長期記憶細節資訊提取的重要位置。
• Effect of Brain Damage on Wayfinding：
• Papahippocampal：scene-based information。
• Occipital lobe：visual information。
• Retrosplenial cortex：scene translation，場景轉換的能力。
• Parietal cortex：Body-oriented information。
• ATN：Head direction。

Affordances： What Obects Are Used for

• Gibson除了提起ecological approach以解釋動態視覺之外，也強調affordance(啟示)的功能，在於協助個體「了解環境提供了那些物品」，換言之，個體不僅僅是看到物件並且產生知覺，也包含了環境提供的資續判別其潛在的功能性。
  note：重點在於，知覺並非只著重於物理的特質，如大小、形狀，也包含了隱含的資訊--功能性。
  note：其實affordance的概念近似於context cues，也就是對於物件功能性的判斷，可透過情境提示而有所影響。
• Humphreys and Riddoch (2001)的研究：個案MP的temporal lobe受損，造成個案無法正確命名物體。測驗提供約10種不同的東西，要求個案MP選出正確的物件，提供的形式有二：一、關於名稱的。二、關於功能的。
• 結果顯示，給予關於功能性的描述，個案MP可以更精確且更快速的回答。
• Humphreys and Riddoch認為這是因為個案MP利用他對於物件的知識，協助他判斷並且正確辨識。
  note：推測其為ventral pathway的問題(what pathway, about detail.)
• The Physiology of Reaching and Grasping：
  remind: ventral關於細節；dorsal關於位置、行為
• identification (ventral)
• reaching (dorsal)
• positioning hands (dorsal)
• preceiving cup's handle (ventral)
• lifting the cup (dorsal)
• weight estimation based on fullness (ventral)
• Parietal Reach Region (PRR)：位在parietal lobe中與reaching相關的腦區，於此區域附近有個腦區對應到不同形式的grasp。
• Connolly et al (2003)：使用fMRI研究與reaching相關的活化區，結果顯示PRR區域與動作reaching相關。
• Fattori et al (2010)：使用猴子作為實驗對象，於執行任務時紀錄單一神經的活化的狀況。
  (note：通常動物實驗可選擇使用老鼠或者猴，但老鼠大腦較小且難以執行複雜動作)
• 研究設計：
• 猴子坐於暗室中，並且將目標物放於前方，給予短暫光線後，要求猴子於黑暗中伸手及物。
• 給予的目標物有不同類型，包含圓形(whole hand prehension)、直片狀(primitive precision grip)、凸起物(advanced precision grip)、扁平片狀(finger prehension)。
• 紀錄神經元A~C。
• 研究結果：(由於猴子是在黑暗中出手，因此可排除受到視覺刺激影響所造成)
• 神經元A：對於whole hand prehension有特定性。
• 神經元B：對於advanced precision grip有特定性。
• 神經元C：以advanced precision grip最高，但對於其他也有一定程度反應。
• 相關延伸：於後續的研究中，Fattori and coworkers (2012)發現當猴子看到特定物件時與執行抓握動作時，一群腦細胞皆處於活化狀態，並認為這是將視覺資訊與動作連結的細胞，稱之為visuomotor grip cells。
• Avoiding other objects when reaching： 除了身手及物之外，閃避障礙物也是一個要素。
• Schindler et al (2004)：
• 研究設計：檢驗parietal lobe damage的個案與正常人，於障礙物中取物的行為表現。
• 研究結果：
• 正常人傾向走在兩個柱子中間，換言之，當柱子距離改變的同時，受試者自己也會調整相對位置。
• 個案不會調節自己的相對位置，換言之，柱子距離改變的時候個案並不改變自己的位置，此可能與其空間概念受損相關。
• 結論：作者認為dorsal stream不僅起始動作，引導及物的發生，也用以避免潛在可能的障礙。

Mirroring Other's Actions in the Brain

• Mirror neurons (rizzolatti et al, 2006)：
• 概念上，看到他人的行為，此鏡像神經元有相似程度的反應，原始的研究中自己手拿、他人手拿都有反應，但是看到使用工具拿取的狀況則否。
• Mirror neuron的功能：
• 了解其他動物的反應並且適切地與之互動。
• 透過觀察他人進而學習。
• audiovisual mirror neurons：對於動作與其伴隨產生的聲音有所反應，如撥開花生的聲音。
• 因此，推論鏡像神經元連結了感覺知覺以及行動。
• 其產生的時機有三：
• 自己執行的時候。
• 看別人做的時候。
• 想像自己做的時候。
• 部分學者認為，其不僅僅對於發生的事件有所反應，其可能也與行為的動機相關。
• lacoboni (2005)：鏡像神經元受到不同的動機影響。
• 研究設計：在不同的情境下檢視拿起杯子的行為意圖，如在很多食物的情境象徵其可能要進食，而在許多垃圾的環境中，則可能是清潔此杯子。
• 結果顯示：
• Drinking > Cleaning > Action。
• 作者認為鏡像神經元與動作意圖有所相關，因如果僅看到行為表現，drinking=cleaning，但結果並非如此，因此其可能考慮了動機與意圖。
• Other：相關研究仍在進行中。
• 互動與臉部表情。
• 語言與手勢。
• 句子的意義。
• 對自己與他人的了解。

Perceiving Motion

• Function of Movement Perception：
• 動作知覺的產生原因有三：
• 視網膜上的影像移動。
• 眼睛的轉動。
• 認知系統對環境之理解。
• 運動知覺的功能：
• 了解環境所發生的事件與狀況。
• 通常於影劇或者影片中，動作代表了重要的意義與意涵。
• Heider and Simmel (1944)的研究，透過三角、圓形與方形的互動故事。
• 作為移動資訊的參考。
• 比起靜態影像有更多的資訊(倒水)。
• Akinetopsia：Zihl et al (1983)研究因腦傷而無法偵測動態影像的個案，對個案而言，其觀察到的影像是閃耀且沒有連續的。
• 動作吸引了注意力：
• Attentional capture：動態的物件比起靜態的物件，更吸引個人的注意，可能起因於一是或者非意識層面。
• survival：裝死(靜態)可能較不引起動物的注意，如遇到熊的時候w。
• 動態提供了物件相關的資訊：
• 可觀察到物件、事件的發生，動態可更容易地察覺物件存在。
• 動態協助了解物件的特質，如雙門或者四門車。
• Studying motion perception：
• 動態知覺的種類：
• real motion：真實的移動物件。
• illusory motion：
• apparent movement：靜止的物件看起來產生動態的效果。
• basis of movement in movies and TV
  note：當閃爍低於30ms的時候，無法察動態，30~60ms的時候，認為有部分的移動(因距離相關)、大約60毫秒，則會產生動態幻覺，而超過200ms則會視為兩個交替出現的物件。
• 動態產生：物件的相對移動，造成了對物體移動的知覺，如月亮附近快速移動的雲，使月亮與雲相對運動的感受，或者是在地鐵上造成觀測者認為自己靜止、他物移動的情況。
• 動態效果(motion aftereffect)
• Experiment by Larsen et al  (2006)；使用fMRI觀察三種狀態的腦區活化。
• 結果顯示，真實移動與apparent movement相似，相對於control則明顯差異。
• motion and non-motion不同；而real motion and apparent movement有所不同，顯示類移動但是實際上活化程度不到。

What we want to explain

• 目標：了解我們如何了解物件的移動。
• 當物件移動但觀察不動時：視網膜上的影像移動。
• 當一個物件於眼前移動時，眼球追視此物件：視網膜上的物件不動，但透過眼球轉動追蹤之。
• 當自己走動時：產生optic flow而了解移動狀態，並且視為自己移動而非房間移動。
• 解釋：
• Ecological approach (Gibson)：投過optic flow了解移動關係。
• 物件移動但觀察者不動：確實造成optic flow，透過物件遮蔽的概念認為移動。
• 當個體移動走過：周圍所有物件都產生optic flow，換言之，當所有都成像規律移動時，則視為自己移動而非環境移動。
• Werner Reichardt (1969)的神經解釋：
• 認為感光細胞對於周邊有促進/抑制的作用，因而方向性的移動透過促進抑制作用，可產生順序性的強度變化，因而可以偵測(近似directional selective)。
• 但是此理論僅能解釋視網膜上影像有所改變的時候，對於沒有移動的影像則無法解釋。
• Corollary discharge theory：可感知移動來自三種訊號。
• 訊號種類：
• Image displacement signal (IDS)：視網膜上的影像移動。
• Motor signal (MS)：眼動造成的肌肉收縮資訊。
• Corollary discharge signal (CDS)：從MS中分離出來的資訊。
• 作用方式：
• 僅有IDS：可知覺運動。
• 僅有CDS：可知覺運動。
• 同時有IDS與CDS：無法知覺運動，視為自己移動。
• 資訊整合：勢必有一個整合兩者資訊的單位(comparator)存在。
• 目前尚未找到此區域。
• 研究支持：
• demonstration in textbook：當盯著光線一段時候後進入暗室，可以知覺到物件的移動，然此物件並未真實移動，而是眼球轉動所造成。
• demonstration in class：輕觸眼瞼會造成物件移動的知覺，儘管物體並沒有實際移動，此與眼球轉動感覺所造成。
• R.W P't：當他看到任何移動的物件或者移動眼睛都會造成暈眩，其腦區(superior temporal area, MST)受損，造成即便環境物件沒有移動，個案自己感知到的是移動的訊息。可解釋為MST可消除CDS資訊的輸入。
• Galletti and Fattori (2003)：透過檢視單一RF的神經元，比較物件移動以及眼球轉動，造成視網膜影像移動的神經活化狀態，換言之物件通過RF或者是RF通過物件之差別。
• 結果顯示，兩者激活程度有明顯的不同。

Motion perception and the Brain

• 主要區域：middle temporal area (MT)包含許多方向性的細胞(directionally senitive)，屬於V5的區域。
• 在V1區有神經連結直連到V5，稱為direction pathway，因此造成對於動態的物件比起靜態物件更快被察覺。
• MT本身屬於dorsal pathway，因此與where and how有較高的相關程度。
• Newsome et al (1989)：用獼猴研究，訓練區辨點移動的方向。
• 研究設計：不同程度的點移動，每個刺激給予20~30ms的刺激時間。
• 不同程度的移動點：
• 100% coherence： 所有的點都朝同一個方向移動，可偵測整體移動方向。
• 50% coherence：有一半的點朝相同方向移動，可偵測到整體移動方向。
• 0% coherence：所有點隨機移動，無法偵測整體移動方向。
• 資訊收集：MT區域的活化。
• 研究目的：猴子的知覺是否能察覺整體的移動方向。
• 研究結果：
• coherence比例高，其正確率高。
• coherence比例高，神經頻率高。
• 研究解釋：其分為偏好與非偏好神經，因而非偏好區固定，偏好區移動，因而產生區辨性。
• 刺激與知覺間的關係：刺激相似程度高，則正確率越高。
• 刺激與神經生理的關係：刺激相似程度越高，神經活化程度越高。
• 研究限制：尚無法建立刺激與反應間的因果性，且行為有未知的成分在。
• Lesioning (Newsome and Pare, 1988)：
• 研究目的：當腦沒有損傷的狀態下，coherence多少比例是可以被偵測的？
• 研究結果`：即便只有1~2%的coherence，猴子可偵測之；但是如果MT區域，至少要10~20%以上的coherence方能被察覺區辨。
• Microstimulation (Novshon and Newsome)：
• 研究方式：
• 找出神經對特定刺激之偏好(如往右、往下)。
• 給予方向性的刺激，檢視猴子知覺的結果。
• 給予特定神經刺激，檢視猴子知覺的結果。
• 研究結果：
• 當給予往右方向的刺激時，猴子知覺往右。
• 當給予往右方向的刺激時，並且給予向下區域的刺激，猴子知覺往右下(兩者之結合，向量合)。
• 且當給予刺激時，會造成曲線右移的現象，造成偵測正確率上升。
• Aperture problem：RF僅有一個小區域，但相同刺激產生原因不同，如何區辨此差異？
• pooling：是解決aperture problem的方法，透過觀察邊緣區域而檢視差別。

Motion and human body：

• shortest path constraint：最短路徑策略，用以解讀物件的基本準則。
• Shiffrar and Freyd (1990, 1993)的研究：研究最短路徑與人體的關係。
• 原則上，如果反覆出現一手在前以及一手在後的照片，理論上遵從最短路徑原則，然理解上卻認為其應該是身體。
• 知覺系統需要時間處理，以便理解複雜的情境與意義。
• Grossman  et al (2005)：觀察動態的光點，可理解到人體的運動型態，此現象稱為biological motion，意指生物體看到另外一個活體的運動。
• 可透過光點，判斷出人體部位，以及其行為表現(意義）。
• 看到實際的生物體移動，也是一種biological motion。
• 原假設此可能與EBA和FFA腦區相關，但研究結果顯示，superior temporal sulcus(STS)以及fusion face area (FFA)在觀察到biological motion時活化；但是extrastriate body area(EBA)則否。
• 透過TMS影響STS腦區，此作法將暫時阻斷該腦區的活化程度，結果顯示，如我STS腦區被抑制或者沒有作用，將大幅影響生物體接收biological motion的知覺。
• 因此，biological motion不僅僅是一種動態知覺，並且有其相對應的特定腦區處理相關資訊。
• Representational momentum：觀察者將看到的動作，在心中預想如何執行。
• 看到一個靜止的動態圖片，人們彷彿可以看見(感覺)到下一個動作的產生，此現象稱為implied motion。
• 因implied motion，而推測是否看到此類圖片後，觀察者會投入(參與)此活動，因而可以記得(知覺)稍微後一點點發生的事情，有鑑於此假設之研究：
• Jennerifer Freyd (1983)的研究：
• 研究目的：implied motion是否使觀察者參與，並且記得後續一小段時間的動作。
• 研究設計：依序提供兩張圖片，分別為人從圍牆上跳下之不同時間圖，要求受試者去比較兩張圖片的差異。
• 研究結果：顯示，對於基準圖片之前的圖片，觀察者需要較多時間處理此機訊，比起基準圖片之後的圖片而言。
• 研究意義：推測因觀察者參與(知覺)了後續的發展，而對於之前的發展感到困惑，進而造成了時間差。
• Representational momentum：基於上述結果，作者相信implied motion之後續動作，會於觀察者的心中完成，此稱為representational momentum，依循著過往的經驗、知識以及情境。
• Zoe Kourtzi and Nancy Kanwisher (2000)的研究：
• 研究目的：確認是否implied motion的後續動作將於觀察者的心中繼續延續。
• 研究假設：如果此動作繼續延續，其將反映於大腦的活化上，因而可透過腦影像觀察之。
• 研究設計：利用fMRI檢測MT與MST cortex，並且提供受試者四種不同的圖片，分別為implied-motion (IM)、no implied-motion (no-IM)、rest (R)以及house (H)。
• 研究結果：顯示，對於四種不同的圖片刺激，此二腦區的活化程度有所不同，其中以IM最高，H最低，且兩者可差將近一倍。
• 研究意義：作者認為，implied motion確實於觀察者內心完成了後續的動作。
• Jonathan Winawer and cowerkers (2008)的研究：
• 研究目的：motion aftereffect (MAE)是刺激後的反差現象，因此目標為檢測IM是否有MAE之現象。
• 研究設計：要求受試者看IM一段時間(60 s)後，讓受試者判斷移動點的方向。
• 研究結果：於IM適應之前，受試者判斷移動點的方向為隨機，但IM適應之後，受試者回報移動點移動往IM相反之方向(研究分別使用左右)。
• 研究意義：作者認為，IM減少了皮質神經元對於該移動方向的活化程度(可解釋為，確實對此方向之神經元造成刺激)，進而產生此現象。
• 事件知覺(event perception)：
• 前言：如同知覺對風景情境的組合與區隔，認為對於時間、事件也有其組合與區分之原則。事件之定義，為觀察者於特定地點且具備開始、結束之知覺之整體過程，而事件邊界(event boundary)則為兩事件之間的切分點，可視為一個事件的結束與另外一個事件的開始。事件中往往牽扯動作，因而事件知覺是否與動態知覺有所關連，將作為本項目的討論主題。
• Jeffrey Zacks and coworkers (2009)的研究：
• 目的：找尋事件與動作知覺間的關聯性。
• 設計：讓受試觀看日常生活事件的短片，要求受試者按下按鈕，當他們認為事件切換的時候。
• 結果：人們判斷事件結束時，往往演員手的移動速度產生轉變的時刻。
• 意義：動態知覺對於事件、活動之區分，具有明確的意義。

Question：

1. 關於靜態畫面的動態知覺，意指看到靜止描繪動作之畫面時，彷彿可以預想到下一個畫面的現象稱為implied motion。而研究中，顯示受試者需要更多時間處理此動作畫面之前時間的景象，相對於之後出現的影像，顯示畫面的後續可能在觀測者的心中產生，稱為representational momentum。而用fMRI觀察MT與MST cortex，結果發現此二腦區在看到implied motion (IM)的靜止圖畫時反應較高，顯示確實動作可能於心中產生。後續提及motion aftereffect (MAE)的現象，意指因持續的刺激而造成的適應，於釋放之後產生的反向效果，如持續看向下的刺激一段時間，則轉移到靜止畫面時其呈現向上的結果，後續研究為確認IM也有此類似的現象，證實其確有類似現象。因此作者總結，看到 IM的圖減少了對於該方向活動之皮質神經？  此關聯性不明。