特征捆绑的知觉学习：行为和脑机制研究

Using both behavioral measures and neuroimaging methods (ERP and fMRI), this project aims to investigate the mechanisms of perceptual learning in "feature binding". Different kinds of conjunctions are examined in different time scales with new paradigms. Focusing the relationship between "feature binding" and attention, we mainly concern about the following questions: Can feature integration be processed automatically in early perception after perceptual training? And will the mechanism of selective attention alter as a result of perceptual learning? To examine whether feature conjunction can be learnt as a functional unit, we test how the learning effect transfer to single feature in behavioral studies, and test whether the conjunction item can elicit N2pc component when it is task irrelevant. Short-term and long-term training are adopted to reveal the time course of learning. Functional localization and functional connectivity methods are used in fMRI studies to investigate the brain mechanisms of learning of different conjunction. A model will be set up basing on the coming results. Combining two hot topics in cognitive neuroscience, this project will broaden our understanding of both perceptual learning and feature binding, and be theoretically and practically useful for comprehending the mechanism of other kinds of learning.

本课题结合行为研究和脑功能成像方法（ERP和fMRI），采用创新的研究范式，在不同的时间尺度和特征联合类型上，对特征捆绑的知觉学习机制进行系统的研究。研究从特征捆绑学习与注意关系入手，重点关注学习能否使得特征整合过程在知觉早期自动化进行，以及学习过程中选择性注意机制是否改变的问题。在行为上主要通过测量特征捆绑学习后对各单特征迁移性的方法，在脑电上主要利用N2pc成分，来检测各种特征联结能否在知觉早期被学习，以及学习发生的时间过程；并结合fMRI的精细空间定位和功能联结方法全面考察学习前后脑活动变化情况，系统地研究各种不同的特征捆绑学习的内在脑机制；初步建立特征捆绑知觉学习的认知加工模型。本课题将知觉学习与特征捆绑这两个脑与认知领域中的热点课题紧密地结合起来，不仅有助于我们加深了解知觉学习的基本原理，还有助于我们理解捆绑问题的发生机制，对理解和掌握其他类型的学习机制也具有重要理论和实践意义。

本课题从特征捆绑学习与注意关系入手，结合行为和ERP研究方法深入探讨特征捆绑的知觉学习机制。结果显示，（1）连续几天的视觉搜索训练可以使得形状维度内特征联结（如三角形，T形）的搜索效率大幅提高；学习后，训练目标甚至可以在完全任务无关时诱发N2pc成分，说明学习后特征联结能够自动捕获注意；该学习效应在训练结束数月后仍然能够保持；（2）对于颜色-形状/朝向的特征联结，短、长期学习的行为研究均表明，学习效应至少能部分迁移到单特征改变的刺激上，并且总的学习效应与两个单特征迁移量之和相似，说明学到的是对组成刺激的单特征的选择性注意增强而不是把二者绑定为新特征；这种单特征注意增强效应也能够保持几个月之久；（3）ERP研究发现，即使经过长期训练后，颜色-朝向特征联结也无法在任务无关情况下诱发N2pc成分，提示了大脑并没有将该特征联结绑定为新特征，这与上述长期行为实验的结果是一致的。...综合以上结果，特征联结能否经过知觉训练后形成新特征应该取决于具体的联结方式。当联结方式为跨维度联结时（如颜色-朝向），学习效果主要反映了选择性特征注意增强；当联结方式为维度内联结时（如三角形、T形），长期知觉学习可以将不同的特征有效地捆绑在一起，形成类似新特征，从而自动捕获注意。无论学到的哪种机制，其效应均可以长期保持，体现了知觉学习对于成熟大脑可塑性的重要作用。我们的研究对于揭示知觉学习机制，理解注意与学习的关系具有重要的理论意义。..我们还在本课题的资助下进行了以下ERP研究：1）探索短期知觉学习下刺激特异性和迁移性的神经机制，发现了两种拮抗的脑机制共同决定了行为上的刺激特异性和迁移性；2）探索早期视觉加工与注意负载之间的关系，发现最早期的视觉加工（C1成分）不受注意负载的影响；3）揭示了空间注意不是注意捕获发生的必要条件，但可以调控其效应大小；4）揭示了虚拟和真实金钱奖励在人们的风险决策过程中起到了不同作用。..我们的部分研究成果已发表在Cerebral Cortex, Human Brain Mapping, JEP:HPP, Psychophysiology, Scientific Reports, 和Vision Research等国际知名SCI/SSCI学术期刊；还有部分成果正在准备投稿中。