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时序知觉: 中枢计时与分布计时
袁祥勇, 陈有国, 毕翠华, 刘培朵, 黄希庭*
西南大学心理学部, 教育部认知与人格重点实验室, 重庆 400715
* 联系人, E-mail: ******@swu.
2013-01-24收稿, 2013-04-26接受
西南大学“211工程”国家重点学科建设项目课题(NSKD11001)资助
摘要时序知觉指对两个事件是否同时出现以及相继出现时彼此先后顺序的知觉, 是我们理解语音、欣赏音乐、参与体育运动等行为的基础. 本文总结了近10年来几百毫秒内的时序知觉的行为、脑损伤、脑成像与电生理研究成果, 发现时序知觉受到刺激通道、属性、特征以及任务类型的影响; 单通道的时序知觉主要激活颞顶联合部、顶内沟、前运动与辅助运动区、前额叶等脑区, 而跨通道的时序知觉主要激活顶下叶、顶内沟、脑岛和上丘等脑区. 综合来看, 时序知觉既有中枢计时也有分布计时, 两种计时机制的本质差异与时序信息的神经表征有关. 后续研究需要结合各种研究手段, 探索计时机制与时序加工过程的关系, 揭示时序加工所激活的各个脑区的功能, 以解决这一领域内存在的众多争议.
关键词
时序知觉
顺序性
同时性
中枢计时
分布计时
时间具有层次性, 大到年、月、日, 小到时、分、秒甚至毫秒. 时序知觉(temporal order perception)主要是在几百毫秒以内, 对两个事件是否同时出现以及相继出现时彼此先后顺序的知觉, 包括同时性、顺序性与两者之间的模糊状态(能分辨出不同时, 但不能清楚地知觉到顺序)3 种经验成分[1,2]. 时序知觉能力在语言、音乐和运动等精确计时活动中是不可或缺的, 像失语症(aphasia)、诵读困难(dyslexia)和自闭谱系症(autism spectrum disorders)患者的时序分辨能力都要差于常人[3~5]. 时间知觉中普遍存在的一个争议就是精确的计时行为到底是由大脑中某个特定脑区负责的, 还是在许多脑区中独立实现的? 前者称为中枢计时(central timing), 后者称为分布计时(distributed timing). 这种争议发端于时距知觉(duration perception)[6,7], 但是由于至少涉及一对刺激的时间关系, 时序知觉也有自己独特的特点.
近10年来的行为和脑机制研究已经从不同侧面揭示出单通道与跨通道、刺激不同属性或特征、外显与内隐任务的时序知觉各有特色, 为时序的中枢与分布计时提供了相当多的证据. 综合来看, 时序信息在整个大脑中的加工既表现出中枢计时也表现出分布计时的特点.
1 时序知觉的类别
时序知觉涉及至少一对刺激的时间关系. 这对刺激既可以来自相同的通道, 比如判断作用于两只手的触觉刺激的顺序[8], 也可以来自跨通道, 比如判断一个声音与闪光是否同时出现[9], 还可以是某一通道的两个不同属性, 比如判断颜色变换与运动变换是否同时发生[10]. 这对刺激的空间位置可以相同, 也可以不同[11]; 可以是闪光、音调、针刺或振动等简单刺激, 也可以是说话时的嘴型与发出的语音等复杂刺激; 既可以是一对持续时间非常短暂的刺激(即一般在100 ms以下的刺激对), 也可以是一对持续变化的刺激序列. 刺激序列又包括3种情况: (1) 刺激特征每隔固定的时间发生突然的改变(即突变性质, 如特征变化函数为方波[12]); (2) 刺激特征随时间流逝逐渐变化(即渐变性质, 如正弦波[12]); (3) 刺激特征具有不规则变化的性质, 比如语音.
除了刺激本身的特性, 时序知觉还可以依据任务的不同分为外显与内隐两种方式. 外显时序知觉是指实验任务明确要求被试去判断一对刺激的时序关系的加工. 像经典的同时性判断任务(simultaneity judgment, SJ)
[9,10]和时序判断任务(temporal order judgment, TOJ)[8,9,11]都明确要求被试判断两个刺激是否同时或谁先谁后, 因此都属于外显时序任务. 而内隐时序知觉是指没有明确要求被试去判断刺激的时序, 但为了完成任务却又必须处理时序信息的加工[13]. 比如以下4个任务: (1) 时间分辨任务(temporal discrimination, TD), 分辨间隔很短时间出现的两个刺激被知觉为一个刺激还是两个刺激. 频率越低(听觉约80 Hz以下, 视觉约40 Hz以下, 触觉约20 Hz以下), 两个刺激越容易区分[14~16]; (2) 似动任务(apparent motion), 如图1(a), 首先在屏幕对角线的位置同时呈现两个点, 然后在另一条对角线相同的位置再同时呈现两个点, 被试的任务是分辨当前的刺激序列是上下两