无意识信息加工中的“完型”——无意识捆绑假说的新证据，本文主要内容关键词为：假说论文,证据论文,加工论文,信息论文,完型论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类号 B842
1 前言
人类拥有强大的视觉系统，能够从混乱的噪音图片中提取出有意义的图像，能够把断续的离散的信息整合为有意义的图形，这种能力对人类的生存具有重要的适应意义。本研究将考察无意识情况下，个体能否将不完整的离散信息整合为有意义信息，即“完型”能否在无意识情况下发生。研究表明阈下(Subliminal)或不可见(Invisible)的信息可以得到一定程度的加工(Blake & Logothetis,2002; Kouider & Dehaene,2007; Lin & He,2009)。但是，无意识状态下何种刺激能够得到何种程度的加工依然是争论的焦点。
物体知觉的层级理论把初级视觉皮质的简单细胞负责编码的视觉信息称为低级特征或低级视觉信息(颜色、朝向、空间频率等)，把涉及多个初级特征整合的信息称为高级视觉信息(面孔、形状、客体表征等)(Gazzaniga,Ivry,& Mangun,2008)。离散的特征整合形成客体的过程包括早期知觉捆绑和晚期知觉捆绑两个阶段。早期捆绑基于时空，把同时、同地出现的特征整合在一起(例如，把颜色和形状捆绑起来，形成红色线条的特征)；晚期捆绑基于客体，把早期捆绑后的特征进一步捆绑形成结构和意义，完成物体识别。
Dehaene提出的大脑神经网络模型(Global Workspace Theory)认为，高强度刺激和注意参与是刺激进入意识的两个必要条件，高级视觉信息的加工必须以意识的参与为前提(Dehaene,Changeux,Naccache,Sackur,& Sergent,2006; Kouider & Dehaene,2007)。研究证明，无意识条件下简单运动、空间朝向、空间频率等简单特征信息能够得到加工，并产生适应和后效；但面孔、单词意义、复杂运动等复杂特征信息则不能被加工(Kouider & Dehaene,2007)，性别、种族和面孔的形状也不能得到加工(Amihai,Deouell,& Bentin,2011)。
与大脑神经网络模型不同，He Sheng等人提出无意识捆绑假说(The Unconscious Binding Hypothesis)，强调高级视觉信息也可以得到一定程度的加工。无意识捆绑假说认为早晚期捆绑都能够在无意识状态下发生：所有信息均能依照时空原则进行早期捆绑，随之，某些表征很强的特征能进入晚期捆绑形成客体表征(Lin & He,2009)。无意识捆绑假说得到了一些研究的支持(Adams,Gray,Garner,& Graf,2010; Barbot & Kouider,2012; Harris,Schwarzkopf,Song,Bahrami,& Rees,2011; Tan,Ma,Gao,Wu,& Fang,2011; Yang et al.,2011; Zhang,Jiang,& He,2012; Zhou,Jiang,He,& Chen,2010)。无意识状态下，工具图片能够激活高级区域如背侧视觉系统(Dorsal Visual System)(Fang & He,2005)，正立的面孔(Jiang,Costello,& He,2007)和包含冲突信息的图片(Mudrik,Breska,Lamy,& Deouell,2011)可以更快地进入意识，对生存有重要意义的色情图片可以吸引注意从而提高相应位置的反应速度(Jiang,Costello,Fang,Huang,& He,2006)。目前有越来越多的证据支持无意识捆绑假说，认为无意识条件下依然能形成复杂的客体表征。
虽然，情绪和工具刺激可以在无意识情况下得到加工(Fang & He,2005)。但是，此类刺激具有重要的进化意义，可能存在不同于经典物体识别的特殊加工通路(Jiang & He,2006; Wang,Weng,& He,2012)。例如，面孔信息可以激活皮下组织中的杏仁核后不经过V1直接传至皮层结构(Tamietto & de Gelder,2010)。所以，经典客体表征的腹侧通路是否可以被无意识信息激活仍存在很大争议。一方面，研究表明面孔的适应(Adaptation)必须依赖于意识的参与(Moradi,Koch,& Shimojo,2005)，无意识条件下面孔的性别和种族信息(Amihai et al.,2011; Stein & Sterzer,2011)不能被加工。另一方面，Y.Jiang发现在无意识下面孔依然能够激活梭状回(Fusiform Face Area)(Jiang & He,2006)。
针对这些不一致的证据，我们将考察无意识状态下依赖于腹侧通路的“完型”过程。我们的研究问题是：无意识下，视觉系统是否能够将断续的离散的信息整合为有意义的图形，即“完型”能否在无意识条件下发生。实验选取不完整图形(Incomplete Picture)作为研究材料，通过操控图片的完整性程度诱发完型过程。不完整图形只包含离散的线条特征，这些特征经过早期捆绑和晚期捆绑形成意义表征的过程称为完型(Gestalt)①。完型是不完整图形识别的必要心理过程，此过程与刺激在视网膜上的大小无关(Huberle & Karnath,2010)，由外侧枕叶(Lateral Occipital)和后侧梭状回(Posterior Fusiform)等高级视觉区域负责(Kubilius,Wagemans,& Op de Beeck,2011)。所以，探究完型能否在无意识条件下发生能够为无意识捆绑假说提供更加直接的证据。
采用连续闪烁范式(Continuous Flash Suppression,CFS)，给一只眼睛呈现动态噪音图片的同时，给另一只眼睛逐渐地呈现测试图片。由于双眼竞争②中噪音图片处于优势，故测试图片处于不可见状态。通过打乱处理破坏图片的意义，检验不完整图片的意义是否可以得到加工。未打乱图片突破抑制时间(Suppression Time,ST)比打乱图片的ST更短，进入意识更快的现象称为意义破坏效应。并检验简单线条图的熟悉性(正立和倒立)是否能够得到加工。具体考察内容为：完型过程在无意识条件下是否能够发生，即在无意识条件下是否存在意义破坏效应。需要强调的是，确定完型的发生并不依赖于完整图片存在意义破坏效应。只有不完整图片也存在意义破坏效应才能说明无意识状态下完型的发生，因为只有不完整图片事先经过完型形成意义才会出现意义破坏效应。反之，若不完整图片不存在意义破坏效应则不能确定无意识条件下完型的发生。
2 方法
2.1 被试
选取18名在校大学生参加实验(男8名，女10名)，被试均为右利手，视力或矫正视力正常。均无精神类疾病，且无家族病史。实验前与被试签订《知情同意书》，实验后给予被试相应报酬。
2.2 实验设计
2(线条完整性)×2(意义破坏)×2(熟悉性)的被试内实验设计。自变量一为图片线条完整性(线条完整vs线条不完整)，自变量二为意义破坏(打乱vs未打乱)，自变量三为熟悉性(正立vs倒立)。因变量为图片突破抑制时间(ST)，即从图片开始呈现时刻到被试知觉到图片出现的时刻的时间间隔。ST与进入意识的速度成反比，ST越大表示该刺激进入意识的速度就越慢，反之越快。我们的研究问题是完型过程在无意识条件下是否能够发生，即在无意识条件下不完整的线条图是否存在意义破坏效应。实验预期未打乱图片突破抑制时间比打乱图片的ST更短，进入意识更快。为了和完整图片进行比较，我们设置了线条完整性这一条件，同时我们也考察了线条图的熟悉性(正立vs倒立)对其无意识信息加工(Unconscious Processing)的影响。实验采用连续闪烁范式(Continuous Flash Suppression,CFS)制造无意识信息进入意识的过程(Jiang et al.,2007; Stein & Sterzer,2011)(详见2.4实验流程)。
2.3 实验材料和仪器设备
实验材料：黑色(′0 0 0′，RGB)中央注视点(“＋”字，0.5°×0.5°)，两个正方形刺激区域(13.5°×13.5°，框粗1.7°，距离屏幕中央12.7°)，灰色屏幕背景(′128 128 128′,RGB)。
从张清芳和杨玉芳修订的Snodgrass和Vanderwart图片库中选取10张简单的线条图作为靶刺激基本材料，包括镜子，水壶，凳子，蘑菇等常见物品(张清芳，杨玉芳，2003)。靶刺激为灰色背景(′128 128 128′,RGB)的白色线条图(5.2°×5.2°)。经过三种自变量处理得到80张实验图片(具体见图1)：1)擦除。将原有图片的一些线条进行简单擦除(调查了30名在校大学生，擦除后图片1 s内被识别出来的概率为100％)。线条完整图即为原来的完整线条图，擦除后图片为线条不完整图片。2)打乱。将原有图片2×2的随机打乱，保留特征破坏意义。打乱后图片为意义破坏图片。3)倒置。将原有图片旋转180°。正立为熟悉图片，倒置图片为不熟悉图片。
图1 实验流程
注：流程图中右上方八类图片处理详解：上方四类图片从左到右依次为，未擦除未打乱未倒置、未擦除打乱未倒置、擦除未打乱未倒置、擦除打乱未倒置；下方四类图片从左到右依次为，未擦除未打乱倒置、未擦除打乱倒置、擦除未打乱倒置、擦除打乱倒置。
仪器设备：实验程序采用Matlab和Psychophysics Toolbox-3编写(Brainard,1997; Pelli,1997; Pelli & Zhang,1991)，在Dell Optiplex755计算机上运行，显示器为21英寸Iiyama MA203DT Vision Master Pro 513，分辨率为1024×768，刷新频率为75 Hz，用IBM键盘进行反应。利用平面立体镜把电脑两侧图像分别反射到被试的左眼和右眼。
2.4 实验流程
被试舒服地坐在椅子上，头部通过下颚托架固定，屏幕中心距离被试眼睛52 cm。实验流程如下：首先，通过一个调试程序对每名被试进行平面立体镜的调试直至两侧图像很好地在中央位置融合。实验开始，首先随机呈现800～1200 ms的中央注视点和外周方框。随后，其中一侧方框内部呈现10 Hz的动态彩色噪音图(蒙德里安图片)，同时另外一个方框中“＋”号的左侧或者右侧区域的任意位置随机出现靶刺激，靶刺激由无到有呈现(透明度变化速度为10％/100 ms，从无到有持续时间1000 ms，随后透明度维持100％停止变化)。被试的任务是尽快对靶刺激的位置进行左右判断，被试按键后进入下一个试次，如果被试一直看不到靶刺激，12 s后自动进入下一个试次。实验流程如图1所示。被试需要完成一个辨别任务：当看到与噪音图片不相符的白色点或者线条时，迅速判断刺激出现位置的左右，并用右手食指和中指按“←”或“→”键。
实验过程中被试注视中央注视点，告知被试“无需辨别图片内容，一旦看到与噪音图片不一致的点和线就立刻进行反应，越快越好。”实验共320个试次，其中噪音图出现在左右眼中的位置各160次。正式实验前，有20个试次的练习。每隔40个试次，被试需要闭眼休息90 s。
3 结果与分析
对18名被试的正确率进行分析，剔除一名正确率接近50％的被试数据，其余17名被试的正确率介于97％～100％(M＝0.98，SD＝0.11)。选取每名被试三个标准差内的正确反应数据，对突破抑制时间(ST)进行统计。
3.1 总分析
对ST进行2(线条完整性：线条完整，线条不完整)×2(意义破坏：未打乱，打乱)×2(熟悉性：正立，倒立)三因素重复测量方差分析，结果发现：线条完整性主效应显著，F(1，16)＝17.21，p＝0.001＜0.01，线条不完整图片的ST(F＝1.356s，SD＝0.591s)显著长于线条完整图片的ST(M＝1.016s，SD＝0.294s)。意义破坏主效应显著，F(1，16)＝29.35，p＝0.000＜0.01，意义破坏(打乱)图片的ST(M＝1.238s，SD＝0.455s)显著长于意义未破坏图片的ST(M＝1.133s，SD＝0.417s)。熟悉性主效应不显著，F(1，16)＝0.52，p＝0.480。无任何交互作用。
3.2 意义破坏和线条完整性
为了进一步确定图片的意义得到加工，检验每种条件下的意义破坏效应。对线条完整和不完整条件下意义破坏进行配对样本t检验(详见图2)。结果发现：线条完整条件下，打乱与未打乱图片的ST差异显著(t(16)＝3.32，p＝0.004＜0.01)，未打乱的ST(M＝0.973s，SD＝0.287s)要快于打乱图片的ST(M＝1.058s，SD＝0.311s)；线条不完整的条件下，两者差异显著(t(16)＝4.19，p＝0.001＜0.01)，未打乱的ST(M＝1.293s，SD＝0.560s)要快于打乱图片的ST(M＝1.418s，SD＝0.625s)。说明即使不完整的图片也可以形成意义表征，存在意义破坏效应。
图2 线条完整性和意义破坏(未打乱vs打乱)的ST差异
打乱与未打乱图片间的差异可能存在另一种解释：图片打乱(线条切割，布局改变)造成了两者的差异，而非意义破坏差异导致。按照这种“打乱”逻辑，所有条件下的打乱图片与未打乱图片都应存在显著差异。因此进一步分析了所有条件下(四种：线条完整性2×熟悉性2)的意义的差别(详见图3)。结果发现：线条完整且正立条件下，打乱与未打乱图片差异非常显著，t(16)＝3.11，p＝0.007＜0.01；线条完整且倒立条件下，打乱与未打乱图片差异显著，t(16)＝2.43，p＝0.027＜0.05；线条不完整且正立条件下，打乱与未打乱图片差异显著，t(16)＝2.33，p＝0.033＜0.05；重要的是，线条不完整且倒立条件下，没有发现打乱与未打乱图片存在显著差异，t(16)＝1.24，p＝0.232。因此，“仅打乱”的观点无法解释此结果，而意义破坏则能解释。不完整倒立的情况下图片识别更加困难，未打乱图片和打乱图片的意义未得到加工和提取，所以打乱的操作无法产生“意义破坏效应”。最后，对每名被试打乱和未打乱情况下的突破抑制时间进行分析。结果发现：17名被试反应趋势一致，打乱图片的ST大于未打乱图片的ST(详见图4)。此结果表明，相比于打乱图片，未打乱图片能够更快地进入意识。但是，当图片不完整且倒立的情况下，打乱失去了作用。
图3 线条完整性、意义破坏和熟悉性的ST差异
图4 每名被试未打乱与打乱的不完整图的ST差异
3.3熟悉性
为了进一步确定正立与倒立图片的ST无显著差异，对所有条件下(四种：线条完整性2×意义破坏2)正立图片与倒立图片的ST进行配对样本t检验。结果发现，四种条件下都不存在显著差异。线条完整且未打乱条件下，正立与倒立图片差异不显著，t(16)＝0.98，p＝0.342；线条完整且打乱条件下，正立与倒立图片差异不显著，t(16)＝0.53，p＝0.602；线条不完整且未打乱条件下，正立与倒立图片差异不显著，t(16)＝0.71，p＝0.491；线条不完整且打乱条件下，正立与倒立图片差异不显著，t(16)＝0.57，p＝0.572。此结果表明，无论在哪种条件下，正立图片与倒立图片突破抑制的时间都不存在显著差异。
综上得出三个主要结果：在双眼竞争的抑制阶段中，(1)线条完整图片能更快地进入意识，(2)不完整图片同完整图片都存在意义破坏效应，即意义完整(未打乱)图片进入意识的速度要快于意义不完整(打乱)图片，(3)正立图片与倒立图片进入意识的速度无差异。
4 讨论
早期研究表明，双眼竞争过程中，熟悉性、客体-背景一致性等高级视觉信息能够帮助被抑制的刺激更快地克服噪音抑制进入意识(Jiang et al.,2007; Mudrik et al.,2011)。本实验结果表明：未打乱图片比打乱图片具有更强的竞争力，突破抑制的时间(ST)更短，意义破坏改变了线条图片突破抑制的时间。值得注意的是，这种意义破坏效应对刺激突破抑制能力的影响不仅局限于线条完整图片。无意识下，线条不完整图片的意义破坏效应也存在，并且有更加明显的趋势。这表明，尽管只给被试呈现离散的线条，被试依旧通过完型将其捆绑形成了完整的客体表征。即无意识下存在完型。
我们的研究发现同之前的很多研究结果一致。关于语义启动(Costello,Jiang,Baartman,McGlennen,& He,2009; Dehaene et al.,1998; Greenwald,Draine,& Abrams,1996)、情绪面孔识别(Jiang & He,2006; Stein & Sterzer,2011; Tsuchiya,Moradi,Felsen,Yamazaki,& Adolphs,2009)、情绪词语效应(Yang & Yeh,2011)、跨通道调节(嗅觉对双眼竞争的调节)(Zhou et al.,2010)、动机(Pessiglione et al.,2007)、工作记忆(Soto,M
ntyl,& Silvanto,2011)和奖赏学习(Seitz,Kim,& Watanabe,2009)的研究也表明高级视觉信息能够在无意识条件下得到加工，并且这些信息甚至可能影响某些高级心理过程。
无意识状态下完型的脑机制可能涉及到客体加工的腹侧通路，而且也很有可能存在自上而下的反馈调节。无意识条件下，不完整线条图的低级特征(分散线条)经过早期捆绑无差别地激活了初级视觉区域，同时，由于这些特征刺激强度大且符合完型原则(共同命运)，所以激活扩散至负责完型的后侧梭形皮质(Posterior Fusiform Cortex,PFs)、外侧枕叶皮质(Lateral Occipital Cortex,Lo)、V4(Kubilius et al.,2011)等区域，从而对离散特征进行“晚期捆绑”形成基本的客体表征。同时，客体表征的皮质激活会以反馈的形式影响低级的拓扑区(V1区、V2区、V3区)(Kubilius et al.,2011; Sayim,Westheimer,& Herzog,2010; Wannig,Stanisor,& Roelfsema,2011)，加强刺激的信号输入强度，进一步完善离散线条间的联结，从而引发整个纹状皮质激活(V1区-V4区)的差异(McMains & Kastner,2009)，形成稳定、完整的物体表征。无意识面孔依然能够激活梭状回(Fusiform Face Area)的研究支持了我们的推论(Jiang & He,2006)。
无论离散的特征是否如预测般到达联合区形成客体表征，本研究清晰地证明，处于双眼竞争中抑制阶段的离散信息能够通过完型形成客体表征，并且这种表征可以反过来加强信息的输入信号，导致未打乱的不完整图片更快地突破噪音抑制。无意识信息加工过程不但通过低级特征细胞自动化地编码一些简单特征信息，还通过完型暂时的把一些离散的特征信息捆绑形成客体表征，并在一定程度上影响被试的行为。
Y.Jiang发现正立的面孔突破抑制时间显著快于倒立面孔(Jiang et al.,2007)，而我们的实验中并未发现该效应。我们推测存在两种可能：第一，面孔材料的熟悉性效应大于我们所采用的一般物体(如鼠标、烟灰缸等)的熟悉性效应。相比于一个倒立的鼠标，倒立面孔对于我们是更不熟悉的。第二，倒立图片虽然影响了熟悉性，但不破坏意义，只让意义形成略慢，因此我们只发现倒立图片突破抑制的时间略长于正立图片，但未达到显著水平。
简单来看，本实验结果似乎说明完型的神经节点位置早于双眼竞争的神经节点。尽管有研究证明眼间竞争源于V1皮层，但是，这种竞争同时存在于多个信息加工阶段，并可能扩散至顶叶和前额叶等高级皮层(Sterzer,Kleinschmidt,& Rees,2009; Tong,Meng,& Blake,2006)。但是，无论神经节点的关系如何，此结果清晰表明，即使在被抑制期间，不完整图形的信息也能够传达至与完型相关的高级视觉区域。更重要的是，这些传至高级皮层的信息能够形成客体表征，进而出现意义破坏效应。本实验为无意识捆绑假说提供了进一步的支持证据，一定程度上说明意识的参与不是完型发生的必要条件。
5 结论
(1)无意识状态下，完型这种心理过程能发生。
(2)无意识状态下，图片的意义能够得到加工。
收稿日期：2012－09－10
注释：
①完型包含知觉组织(Perceptual Organization)、错觉轮廓(Illusory Contour)、主观轮廓(Subjective Contour)以及把不完整图形的局部刺激组合形成客体等多种涵义。本文指最后一种。
②双眼竞争指当两眼中呈现不同图像时图像竞争交替进入意识的视觉现象。每个图像会反复经历突显阶段和抑制阶段，前者指刺激可见阶段，后者指刺激不可见阶段。双眼竞争范式是研究意识的神经相关产物的重要范式，具有两个独特优势：第一，意识与无意识状态下物理刺激相同；第二，刺激强度大(时间长、亮度高、对比度大等)。