心理科学进展
2011, Vol. 19, No. 1, 42–49 DOI: 10.3724/SP.J.1042.2011.00042
Advances in Psychological Science
视觉系统中类别信息加工区的特异性*
张 烨 刘 强 张庆林
(西南大学心理学院; 认知与人格教育部重点实验室(西南大学), 重庆 400715) 摘 要 近年来, 神经成像的研究结果显示, 在人类的腹侧视觉皮层内可能存在与特定类别刺激加工一一对
应的类别信息加工区.但是, 类别信息加工区是否具有特异性仍然存在争议.文章总结了相关研究领域对这 一颇具争议的问题的研究结果, 同时指出了末来研究可能深入的方向.这些方向包括:进一步探讨不同抽象 水平的类别信息加工区域的特异性问题,检验类别信息加工区的拓扑分布观点,回答不同类别信息加工区之 间的信息如何交流的问题,揭示类别信息加工区的学习机制. 关键词 模块; 腹侧视觉皮层; 类别信息加工区; 特异性 分类号 B842
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引言
20 世纪 80 年代初期, Fodor 提出心理的"模块
行为研究,单细胞记录,认知神经科学等手段寻 找证据.其中认知神经科学的研究被认为是揭示 类别加工本质的有效手段(李晓白, 朱棋, 刘嘉, 2009).本文着重介绍认知神经科学领域对类别信 息加工区的特异性问题的讨论.
化" (Modularity)观点.Fodor (1983)认为, 人类大 脑进行各种认知操作是通过多个并行且相互可分 离的模块来完成的, 并指出模块具有领域特异性 (domain specificity) 和 信 息 封 闭 性 (information encapsulation)两个重要特性.模块的领域特异性 是指一个模块只处理与其特定的功能相适应的内 容特殊化的信息, 或者说, 模块有其特殊化的"计 算"机制, 它只计算那些受约束的一类"自下而上" 的特定输入, 仅仅专注于与其特殊处理能力相关 的信息.模块的信息封闭性, 也称为认知的不可 入性(cognitive impenetrability), 即心理的其他部 分既不能影响也不能通达一个模块的内部运 作—— 仅仅只通达其输出(Fodor, 1983; 熊哲宏, 2002; 熊哲宏, 李放放, 2004). 依据 Fodor 的观点, 只有知觉系统和语言系 统等处理外部输入的系统才具有模块特性.近年 来, 倍受关注的研究问题之一是视觉系统内是否 存在加工特定刺激类别(如面孔)的模块或特定的 类别信息加工区域."模块"论的支持者试图通过
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类别信息加工区特异性的研究
对正常 被试 类 别信息 加工 区 域特异 性的 脑
成 像 研 究 , 以 Kanwisher 等 人 的 研 究 为 代 表 . Kanwisher 和她的同事认为, 高级视觉皮层内包 含数量有限的类别信息加工区, 他们分别负责具 体物体类别的识别, 且具有领域特异性和信息封 闭 性 (Kanwisher, McDermott, & Chun, 1997; Spiridon & Kanwisher, 2002; Yovel & Kanwisher, 2004; Kanwisher, 2006; Grill-Spector, 2008; Kanwisher, 2010). 2.1 类别加工区的领域特异性 人类视觉皮层内存在与特定刺激(如面孔, 躯
体,房屋)识别一一对应的模块或类别信息加工 区.Kanwisher 等人(1997)使用核磁共振技术在人 类大脑的颞叶梭状回(fusiform gyrus)发现一个区 域对面孔的反应比对其他类别物体的反应更强 (这个区域被称为"梭状回面孔区", fusiform face area, 缩写为 FFA), 面孔区的激活不受照明度, 视 角,注意等因素的影响.在面孔研究中, 大多数 学者认为, 面孔之所以是特异的是因为面孔的加 工是一种整体加工(指面孔内各器官间的空间关
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收稿日期: 2010-10-12 * 国家自然科学基金项目(30970892), 西南大学研究生 科技创新基金项目(kb2009012). 通讯作者: 张庆林, E-mail: zhangql@swu.edu.cn
第1期
张
烨等: 视觉系统中类别信息加工区的特异性
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系), 当 面孔 倒 立时, 面 孔 内 的空 间 关系 被 破坏, 而面孔中的特征信息不受影响.按照这一说法, 如果 FFA 是面孔特异的, 那么不论对面孔的加工 是整体加工还是特征加工, FFA 对面孔的反应均 要强于其他刺激; 当面孔倒立时, FFA 对正常面 孔 的 反 应 强 于 对 倒 立 面 孔 的 反 应 . Yovel 和 Kanwisher (2004)对刺激材料做了两种调整:一是 改变面孔(或房屋)中眼睛间距离与嘴的位置(或窗 户间的距离和门的位置); 二是用他人的眼睛或嘴 替换初始面孔的眼睛或嘴.实验中, 他们通过符 号提示让被试完成不同的匹配任务:或者区分先 后出现的一对面孔(或房屋)在部位空间关系上是 否有差异(整体加工), 或者区分先后出现的一对 面 孔 (或 房 屋)内 各 部 位 形 状 是 否 有 差 异(特征加 工). 结果显示, FFA 对面孔的反应比对房屋的反 应更强且不受加工方式(整体加工或特征加工)的 影响; FFA 对正立面孔的反应比对倒立面孔的反 应更强, 这种效应在右侧 FFA 表现尤为明显.来 自灵长类动物单细胞记录的结果显示, 在猴子的 大 脑 内 也 存 在 面 孔 特 异 区 (Tsao, Freiwald, Knutsen, Mandeville, & Tootell, 2003; Tsao, Freiwald, Tootell, & Livingstone, 2006). 除梭状回面孔区(FFA)外, 在腹侧视觉皮层 内还有两个区域对面孔刺激极为敏感:枕叶面孔 区(occipital face area, OFA)和颞顶沟内侧面孔区 (superior temporal sulcus, fSTS) (Gauthier et al., 2000; Allison, Puce, & McCarthy, 2000).三个面孔 区具有不同的职能:OFA 和 fSTS 负责面孔部位 特征加工, FFA 负责面孔部位和轮廓信息的整合 和表征(Liu, Harris, & Kanwisher, 2010). 与面孔区 功能类似的类别信息加工区还包括:负责分析身 体部位和整合身体各部位的躯体区(fusiform body area, FBA; extrastriate body area, EBA) (Downing, Jiang, Shuman, & Kanwisher, 2001; Peelen & Downing, 2005) , 负 责 编 码 当 前 环 境 几 何 关 系和整合同一背景下不同角度图像的场景区 (parahippocampal place area, PPA; transverse occipital sulcus area, TOS; retrosplenial cortex, RSC) (Aguirre, Detre, Alsop, & D'Esposito, 1996; Epstein & Kanwisher, 1998; Nakamura et al., 2000; Grill-Spector, 2003; Park & Chun, 2009), 觉察除面 孔,躯体,房屋以外的其他物体形状的形状区 (lateral occipital complex, LOC) (Kourtzi & Kanwisher, 2000; Grill-Spector, Kourtzi, & Kanwisher, 2001).这些类别加工特异区(面孔区,

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