目标或背景：联合搜索知觉学习的内容，本文主要内容关键词为：知觉论文,背景论文,目标论文,内容论文，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。
中图分类号：B842文献标识码：A
文章编号：1006-6020（2010）-02-0139-07
1 前言
知觉学习是指由于训练或经验而引起的长期稳定的知觉变化，它通常被认为是在完成特定的知觉任务时，由练习所带来的改善（Karni & Bertini，1997）。迄今为止，知觉学习的研究主要集中于单一维度／特征的知觉分辨上：例如，朝向（Ahissar & Hochstein，1997；陈小丽，曲折，王优，丁玉珑，2008）、形状（Sigman,et al.,2005）、对比度（Xiao,et al.,2008）、运动方向（Law & Gold，2009）等。其中一个常用的实验范式为视觉搜索，即，从一堆干扰子中搜索特定的目标并进行辨别。在该范式的知觉学习中，一个有趣的问题是，经过训练之后，被试学习到的是靶（目标刺激）还是干扰子（背景刺激）。已有研究者利用知觉学习的特异性和迁移性对单一维度定义的目标和背景的知觉学习内容进行了探讨。知觉学习的特异性是指学习效果（如反应时下降、正确率提高、阈限下降等等）局限于训练刺激或与其相似的刺激；相反，知觉学习的迁移性则指对未训练的、新颖的对象，学习效果仍然有所体现。
在Karni和Sagi（1991）所采用的质地分辨任务（texture discrimination task，TDT）中，要求被试在单一的水平或竖直朝向背景线段中寻找到3条45度的目标线段朝向，并对这3条目标线段的排列方式进行辨别。研究发现，在经过知觉学习后，刺激呈现时间较短时被试仍然能达到一定的正确率。学习效果不能迁移至背景朝向变化而目标朝向不变的刺激之上，表现为刺激呈现时间较长时被试才能作出正确的判断，但是学习效果可以迁移至目标朝向变化而背景朝向不变的刺激之上。这些结果说明在该研究范式下，学习特异于背景而非目标朝向，即被试学习到的是背景，而非目标。而在另一个对线段组成的形状进行视觉搜索的任务中，Sigman和Gilbert（2000）训练被试在不同朝向的三角形背景中搜索一个特定朝向的三角形。他们发现学习效果（正确率的提高）不能迁移到搜索其他朝向的三角形中，但是能迁移到背景改变而目标不变的任务中。这一结果表明知觉学习特异于目标形状，而并非背景形状，提示学习到的是目标，而非背景。
在日常生活中，我们所知觉到的物体通常是由多维度所定义的，例如由颜色和形状两个维度所定义的红色圆形。然而，目前关于多维度的知觉学习研究还非常少。Walsh和他的同事（Ellison & Walsh,1998; Lobley & Walsh,1998）利用联合搜索范式，对颜色和大小，以及颜色和线段朝向等双维度定义的目标和背景的知觉学习机制进行了初步探讨。他们发现，经过长期（三至八天）的知觉学习过程，被试搜索特定的特征联结的表现有所改善。但是，这些研究并没有选择性地只改变目标或者只改变背景，来观察其目标特异性或背景特异性。在已有的关于联合搜索知觉学习的研究中，缺乏对于知觉学习是基于目标抑或背景刺激的探讨（Wolfe & Cave，1999）。
此外，大量单一维度的知觉学习研究已表明，短期和长期知觉学习效果和机制可能有所不同（Karni & Bertini,1997; Karni & Sagi,1993; Yotsumoto,Watanabe,& Sasaki,2008）。然而，在已有的少数关于多维度的联合搜索知觉学习研究中，都只是探讨了持续几天的长期知觉学习效应和机制（Casco,Campana,& Gidiuli,2001; Ellison & Walsh,1998; Lobley & Walsh,1998）。在几十分钟的短期训练条件下，是否也存在联合搜索知觉学习效应呢？目前对于这个问题还没有研究报道。
本研究将采用经典的英文字母形状和颜色联合搜索任务（Treisman & Gelade，1980），探讨短期联合搜索的知觉学习效果及其机制，重点关注学习过程中究竟是学习到了目标，还是学习到了背景。文章对本研究发现，以及前人关于单一维度的知觉学习研究结果进行了比较分析，并提出了可能的解释来统一这些研究发现。
2 实验一
实验一的目的在于探讨在短期联合搜索训练过程中，被试对特定目标的搜索能力是否存在知觉学习效应；如果存在，该效应能否迁移到相同背景不同目标的条件中。
2.1 方法
2.1.1 被试
在校本科生16名，男女各半，平均年龄为19.75岁，视力正常或矫正视力正常，色觉正常。其中15人为右利手，1人为左利手。
2.1.2 材料
实验采用具有不同颜色的不同英文字母作为刺激。刺激图由一个5×5的序列组成，中间是注视点，另外24个位置出现不同的刺激。刺激图大小为4.2°×4.2°，其中每个子图大小为27′×27′，相邻两个子图的中心点相距54′。刺激图分为有靶图和无靶图，在每组实验内随机等概率出现。有靶图包括一个靶字母和23个干扰字母，无靶图由24个干扰字母组成。干扰字母是绿色T和红色L，靶字母是绿色L、或者红色T。靶字母和干扰字母均随机出现在每个位置上。所有的刺激图都呈现在黑色的背景之上。
2.1.3 程序
实验采用被试内设计，训练靶刺激和左右手按键在被试间进行平衡。被试的任务是判断靶刺激是否存在，并分别用左手或右手按键做出反应，反应要求尽量准确尽量快速。每幅刺激图呈现的时间是300ms，在刺激图消失后，注视点在屏幕上保留2700ms，被试可在总共3s内的任何时间做出反应。
实验时，一半的被试训练的靶字母是绿色L，另一半的被试训练的靶字母是红色T。在训练前后，所有的被试都会对两种靶字母各进行1组共48次测试。对于训练的靶字母，共进行10组学习，每组48次。实验过程约持续50分钟。
2.2 实验结果
对正确率和正确反应时进行统计分析。对于涉及了多个自变量的分析，采用重复测量方差分析，经Greenhouse- Geisser校正；对于特定两组的比较，采用配对t检验。
以往研究结果发现，在训练过程中，靶刺激存在和不存在时的学习效果不相同（Ellison & Walsh，1998）。因此，首先分析被试在经过训练后，是否对训练刺激的有靶图与无靶图产生了不同的学习效果。统计结果表明，对于正确率和反应时，有无靶和训练的交互作用都很显著（正确率：
＝15.611，p＜0.01；反应时：＝14.276，p＜0.01）。进一步分析简单效应发现：有靶时，与训练前相比，训练后的正确率显著提高（
＝8.612，p＜0.001），反应时显著下降（＝3.936，p＜0.01）；无靶时，训练前与训练后的正确率和反应时都没有显著差异（s＜1.250，ps＞0.2）。
由于学习效应主要体现在有靶图中，因此，学习效应的特异性分析仅针对有靶图进行。训练和非训练两种靶字母在训练前后的正确率及反应时见图1。统计结果表明，对于正确率，靶字母和训练的交互作用达到显著水平（＝17.715，p＜0.01）。进一步分析简单效应得到：未训练靶字母训练前与训练后的正确率没有显著差异（＝0.919，p＞0.3）。分析反应时，也得到了相似的结果：未训练靶字母的反应时在训练前与训练后没有显著差异（＝－1.458，p＞0.1）。
以上结果说明，经过短期的知觉学习，对于特定的特征联结的搜索表现出学习效应，并且这种学习效应不能迁移到目标变化，但是背景不变的刺激之上。这一现象可能有两种原因：第一，在进行联合搜索的知觉学习过程中，个体学习到了特定的目标；第二，在学习过程中，个体学习到了目标与背景之间的联系。为了探讨这两种原因的可能性，在接下来的实验二里我们进一步研究了短期联合搜索知觉学习效应的背景特异性。我们的假设是，如果学习效应能够迁移到目标不变但是背景变化的刺激之上，则说明学习到了目标；否则，学习到的是目标与背景之间的联系。
3 实验二
实验二的目的在于研究短期联合搜索知觉学习效应能否迁移至目标刺激相同而背景刺激不同的搜索序列中。
3.1 方法
3.1.1 被试
在校本科生16名，男女各半，平均年龄为19岁，视力正常或矫正视力正常，色觉正常，均为右利手。
3.3.2 材料与程序
刺激图的模式与实验一相同，只是选择的刺激不同。靶字母只有一种，为绿色L；而干扰字母有四种，构成两组干扰字母，分别是绿色T与红色L，以及绿色F与紫红色L。随机选择一组干扰字母作为被试的训练刺激。在训练前后，对两种干扰背景的搜索序列均进行了测试。实验程序同实验一。
3.2 实验结果
类似实验一，对有靶图的学习特异性进行分析。两种背景在训练前后的正确率及反应时见图2。首先对正确率进行分析，背景和训练的交互作用不显著（＝0.001，p＞0.9），训练的主效应显著（＝14.479，p＜0.01）。对于不同背景，分析训练前后正确率的变化：训练背景和未训练背景在训练前与训练后均存在显著差异（s＞3.213，ps＜0.01）。对反应时进行同样的分析，发现类似的结果：背景和训练的交互作用不显著（＝4.084，p＞0.05）；训练的主效应显著（＝16.396，p＜0.01），训练背景与未训练背景在训练后的反应时均显著降低（s＞3.476，ps＜0.005）。
图2 实验二有靶图中训练背景与未训练背景在训练前后的正确率及反应时（平均值和标准误）**p＜0.01，***p＜0.001
结合正确率和反应时的结果，可以认为学习效应基本完全迁移至靶刺激相同而背景不相同的刺激中。结合实验一的结果，提示个体在进行联合搜索的知觉学习时，学习到的是特定的目标，而非背景，也不是目标与背景之间的联系。
4 讨论
4.1 联合搜索的快速学习效应
对于训练刺激的学习效应，两个实验得到了一致的结果：经过几十分钟的联合搜索任务训练，被试对于训练的特征联结的正确率显著提高，反应时显著下降。这说明，仅仅几十分钟的短期知觉学习过程就能够改善人们的联合搜索能力。这一结果与长期知觉学习的研究结果是一致的（Ellison & Walsh,1998; Lobley & Walsh,1998）。在以往研究中，研究者发现对于单一特征的知觉任务存在快速学习效应（Poggio,Fahle,& Edelman,1992）；而对于联合搜索任务，研究者仅关注其长期学习效果。本研究结果表明，对于联合搜索同样存在快速知觉学习效应。
在联合搜索任务中，干扰刺激与靶刺激的其中一个或多个特征是一样的，因此，不能只是依赖某一种特征来进行搜索，而必须将靶刺激拥有的所有特征都加以注意，才能做出正确的判断。在本研究中，被试必须同时加工颜色和字母两种特征，因此可以认为，学习效应的出现是由于颜色和字母这两种特征均获得了注意。Seitz和Watanabe（2005）指出，在学习一个特征时，集中的注意必须指向那个特征；只有当信息重要的时候，注意才会去选择和学习。他们还认为，没有对学习刺激持久的、较强的注意，知觉学习就不能发生。此外，注意对特征之间的联结及记忆也具有十分重要的作用（Johnson,Hollingworth,& Luck,2008; Treisman & Gelade,1980）。正是由于个体对靶刺激的所有特征均存在选择性注意，在特征联结的训练过程中，对于训练刺激的特征联结的搜索能力得到提高。
4.2 联合搜索知觉学习的内容
在实验一中，对于异颜色异朝向的联结，正确率在训练前后都没有显著差异。这表明，对特征联结的搜索能力的提高不能迁移到颜色、朝向都改变的联合搜索任务中。虽然训练靶刺激与未训练靶刺激都是由颜色和形状这两种维度的特征联结而成的，但是由于两种刺激在具体的特征上存在差异，使得学习效果不能迁移。结合长期知觉学习的研究结果（Ellison & Walsh,1998; Lobley & Walsh,1998），提示知觉学习的效果是表现在具体的特征和特征联结上的，而不能迁移到同一维度的其它特征。
虽然前人的研究也表明联合搜索知觉学习中被试学习到的是具体的特征及其联结，但是他们缺乏对于目标特异性和背景特异性的探讨。在Lobley和Walsh（1998）的研究中，研究者在迁移任务中同时改变了目标刺激和背景刺激：例如，首先训练被试在绿色向右倾斜45°和紫色向左倾斜45°的线段中搜索绿色向左倾斜45°的线段；然后在迁移任务时测试被试在橙色水平和蓝色垂直的线段中搜索蓝色水平线段的能力。在这一研究中，研究者发现了学习的特异性，但是，由于目标刺激和背景刺激同时改变，因此，无法确定学习的特异性是由目标特异性还是背景特异性引起的。
在本研究中，我们对目标刺激和背景刺激的改变进行了更精细的操控。在实验一中，与训练任务相比，迁移任务仅改变了目标刺激，发现学习效应不能迁移至背景相同而目标不同的刺激图中；在实验二中，则仅改变背景刺激，发现学习效应能够迁移到背景不同而目标刺激相同的刺激图中。两个实验综合说明，在进行短期联合搜索的知觉学习过程中，个体学习到的是目标刺激，而非背景或目标与背景的联系，亦非搜索策略的改变。
4.3 不同实验范式下视觉搜索学习内容的比较
值得注意的是，对于视觉搜索知觉学习的内容，在以往研究中，研究者采用不同的研究范式得出了不同的结论。例如，Karni和Sagi（1991）发现在质地分辨任务中，被试的分辨能力能够迁移到目标刺激朝向改变的条件中，而不能迁移到背景线段朝向改变的条件中。这一结果表明，在进行此类背景分离任务的知觉学习过程中，基于背景的学习是十分重要的。相反，Sigman和Gilbert（2000）采用形状搜索范式得到了不一致的结论。在经过训练之后，被试搜索特定朝向三角形的能力有所提高，但是，该学习效应不能迁移到搜索其他目标刺激的任务中，却能迁移到在不同背景中搜索同一目标的任务中，提示被试在学习过程中学到了目标。这个研究结果与本研究采用颜色—形状联合搜索范式所得到的结果相似。
出现这样的结果，我们推测可能是由于各个实验中采用的背景刺激多样性程度不同所致。在TDT任务中，背景是大量朝向相同的线段，可以认为，这些朝向相同的线段很容易被被试组织在一起，进而作为一个整体进行加工。因此，一旦背景改变，被试需要重新学习对背景的组织，表现为学习效果不能迁移到改变背景的条件中。而在形状搜索任务和颜色—形状联合搜索任务（本研究）中，背景由不同种类的干扰子组合在一起，并且由于干扰子随机呈现，因此，被试不能对背景进行整体加工，所以改变背景并不会对被试的搜索产生影响。
本研究的结果也有助于进一步理解知觉学习中的特异性和迁移性机制。以往的研究者普遍认为，两个任务之间刺激的相似性是知觉学习能否迁移的重要因素之一（Lobley & Walsh,1998; Tsodyks & Gilbert,2004）。在质地分辨任务中，当背景改变时，刺激之间的相似程度大大降低，因而学习效应不能迁移；然而，在本研究以及Sigman和Gilbert（2000）的研究中，即使刺激相差很大（背景改变），只要目标不变，学习效应仍然能够迁移。另一方面，本研究还发现，即使刺激非常相似（背景不变），但是只要目标改变了，学习效应几乎完全不能迁移。前人关于非视觉搜索任务的研究（Crist，Kapadi，Westheimer和Gilbert，1997）也发现类似的结果：三线等分任务的学习效果不能迁移至游标视敏度任务上，即使这两个任务的刺激存在一定的相似性。综合本研究和前人研究结果，我们认为，知觉学习效应迁移与否并非简单地与刺激相似性相关，它还取决于学习的具体任务。
5 结论
对于颜色和形状联合搜索任务，经过几十分钟的知觉训练过程后，被试对特定的特征联结的搜索正确率显著提高，反应时显著下降，表明短期知觉学习能够提高联合搜索能力。这种学习效应不能迁移至目标的颜色、形状均改变的任务中，但却能够迁移至未训练背景的任务中，提示了在颜色／形状联合搜索任务中，短期知觉学习的内容是目标，而并非背景或目标与背景之间的联系。
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