神经振荡与神经噪音对视觉信号在时间上的快速整合的影响

Important tasks like scene perception and reading involve rapid perceptions that occur at a single glance. While we know a great deal about what information supports rapid perception during specific tasks, our knowledge of how that information is integrated over time is mostly based on untested assumptions. The two main goals of this project are to evaluate fundamental mechanisms underlying the temporal integration of visual signals, and to establish their neural correlates. We propose two series of experiments, with the first series aimed at providing evidence for integration mechanisms based on neural oscillations. The second series of experiments is aimed at testing the relative contributions of noise-reduction and deterministic dynamics, two competing reasons for how the accuracy of perception improves rapidly during the course of a single glance.Our project introduces novel methodologies and approaches that can provide definitive evidence for theories about temporal integration. These new methods also introduce novel types of data that will raise new questions in my own field of visual psychophysics, and also be of great interest to researchers in the field of computational neuroscience. We discuss how our approach can provide a synthesis between the separate fields of visual attention and expert object recognition; and how our results can provide new ways to characterize the perceptual deficits underlying conditions like dyslexia.

场景知觉和阅读等重要认知功能依赖于快速的视觉加工。尽管对一些特定任务中如何利用信息进行快速加工已有较透彻的研究，但迄今对信息在时间上整合机制的认识大多基于未经实证的理论假设。本项目旨在考察视觉信号在时间上整合的基本机制及其神经基础。本研究包括两组系列实验：第一组实验探讨基于神经振荡的视觉信号整合机制，第二组实验通过考察降噪和决定性动力学的作用，明确在视觉信号快速加工过程中正确率高的机制。我们所采用的新研究方法和思路将为视觉信息在时间上的整合的理论提供确定性的证据。同时，这些新方法也将为视觉心理物理学领域和计算神经科学领域提供新的研究视角。本研究还将探讨视觉注意和物体加工专家化两个不同研究方向的融合，其研究结果将有助于认识阅读困难等知觉障碍的特征。

N170是视觉物体认知过程中主要电生理指标之一。目前关于N170的已有研究主要关注不同类别的物体诱发的N170波幅的差异。倘若通过对实验范式进行调整能够增强不同条件间N170波幅的差异，这将为本领域的其他研究提供重要的实证研究依据和理论依据。..在物体识别领域之外，RP成分是阅读研究领域中常用的一个重要的电生理指标。RP和N170具有很多的相似性。主要的区别在于对于RP成分的研究常采用快速视觉刺激流范式（RSS）。在这一范式的主要特点是在呈现目标刺激（如，文字）的前后呈现一系列无法识别的前掩蔽刺激和后掩蔽刺激（如，随机笔画组合）。提出采用RSS范式的研究者认为这一范式能够增强不同类别物体诱发RP波幅的差异，然后这一假设尚未有实验直接证实。本项目中的研究之一直接对这一假设进行了验证。研究分别采用单个刺激依次呈现范式（N170常用范式），和RSS范式（RP常用范式），并且考察了范式效应对不同类别的物体加工的影响（如，正立面孔 vs. 倒置面孔；正立文字 vs. 倒置文字）。..在本项目的另一项研究中，我们系统地比较了N170和RP这两个电生理指标，并且发现至少在某些实验条件下，这两个电生理指标可能衡量的是同一个认知过程。已有研究中RP的潜伏期常常比N170晚。然而，诱发RP的范式里目标刺激出现之前有一个掩蔽刺激。可能正是这一掩蔽刺激的存在导致了RP潜伏期的推迟。我们对RP和N170这两个成分的波形特征进行了详尽的比较（潜伏期，波宽，以及地形图），并系统考察了这些波形特征如何随着前置掩蔽刺激和目标刺激之间的时间间隔的逐渐变化而变化。..本项目的研究结果对物体识别领域和阅读领域的研究具有重要的意义。本项目的研究结果表明RSS范式确实能够增强面孔倒置效应；物体识别领域的研究者或应考虑采用RSS范式考察N170。但与此同时，RSS范式对于文字倒置效应的增强却不显著，因此阅读领域的研究者可能需要谨慎考虑RSS范式的有效性。