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。
  • 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。

留言

  1. 影響運動知覺的因素哪些是來自bottom-up?哪些是來 自top-down?他們分別有什麼例子?

    回覆刪除
    回覆
    1. bottom-up:由物件到大腦之歷程,如:看到花盆(bottom)->大腦對此物品作定義(up)
      up-bottom:大腦先做反應,再來對物品/觀察到的任何事物做定義,如:我眼前50公尺處有一多鬱金香(up),會走去確認是否真的是鬱金香(bottom)
      其實就只是up等同於大腦搜索;bottom等同於知覺到的任何事物。只是差在是先大腦審查還是先知覺到某物而已。

      刪除

張貼留言

熱門文章