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原始orangesoda神经前研
视觉双稳定
人类的感知系统并不完美。 这些视觉科学家一定理解得很深。 有时看到不存在的直线,有时弯曲直线。 我们会为线段的长度,芭蕾舞女孩的运动方向,有时会为裙子的颜色争论——你看到的是蓝黑色还是白金?
tumblr上的账号是@swiked的美国女孩在横纹连衣裙的照片里,她认为裙子是白金相间的,但她的朋友们认为是蓝色和黑色相间的,双方都在争斗。 这是因为她把照片发到网上了。 但是,它引起了世界网民的热议。
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swiked / tumblr
在科学家们发现的许多知觉错觉中,“双稳定”( bistable state )是最有魅力的现象之一。 视觉双稳定是指视觉刺激不变化的情况下,视觉系统中产生两种不同的知觉。
( a ) :尼克·布洛克( necker cube )
( b ) :不可能的块( impossible cube )
( c)(d ) :对尼克区的两种不同的感知形式。
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en .维基百科/维基百科/ neck er _ cube
一个简单的例子是“尼克方块”( necker cube )。 在没有越来越多的深度线索的情况下,视觉系统对尼克区块的深度感知有两种不同的形式。 “不可能的块”( impossible cube )在此基础上添加了矛盾的立体视觉线索,进一步加深了块模式的不明确性,该模式经常被用作网站404页面的创造性。
(左)中环房地产企业网站的404页设计,(右)文件同步服务dropbox的404页设计
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im-possible.info/English/art/misc/404/Sergey-bue vich
webstrategyforeveryone/entertaining-error-404-pages/index
另一个例子是“双目竞争”:当双眼受到的视觉刺激之差较大时,注意者的知觉在左眼和右眼受到的视觉刺激之间不断切换。 这个过程的发生不是自主的。 虽然可以通过观察力控制来改变感知切换的速度,但不能完全消除该切换( breese,1899 )。 。
a :被实验者进行基于棱镜分眼的双目竞争实验
b :棱镜分眼的光路示意图
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carmel et al .. .
一个典型的实验范式是,通过棱镜实现双目直视,被实验者的左右眼呈现出各自不同方向的格子刺激。 在这个实验中,被实验者可以感觉到强烈的知觉切换。
双目竞争中受试者的感知形象
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dieter &; tadin,
听觉双稳定
视觉系统因科学家们精心设计的视觉刺激而“在胯下玩弄”的情况下,听觉系统也不能自以为是。 听觉双稳定可以用简单的实验说明:用aba-(“-”表示停顿)法则反复表现两个频率的声调。 在再生的重复速度慢或者a和b的频率接近的情况下,人们认识到“aba”的音调反复出现,这种感知被称为单流( one stream )。 当播放的重复速度快或a和b的频率大不相同时,人们认识到声调a和声调b相互分离,在各自的频率上重复,这种感知称为二流( two streams )。 合理设定参数后,在听到相同声音时,在上述两种感知之间切换( van noorden,1975 )。 。
听觉双稳定的两种感知形式:单流(上)和双流(下)
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carlyon et al ..,2001
双稳定现象是怎么发生的?
通过不变的物理刺激诱发变化的感知这一有趣的现象使研究者们着迷。 点研究者设计了严格的实验研究了感知双稳定现象的各种性质。 一般来说,研究者表示被实验者会诱发双稳定的知觉刺激,要求被实验者在实验中用口头或按钮报告不同的知觉之间的切换。
初期,利维特( levelt )在他的专题论文《关于双目竞争》( on binocular rivalry )中报告了一系列实验研究。 由此,他总结了一些关于双目竞争的“法则”。 其中最有兴趣的是单眼输入(例如,用于增强刺激的对应度、空间频率等)不会影响该输入本身。 这种现象表明,在双目竞争中发生的知觉切换的神经机制可能是“抑制性”,即表示两种不同知觉的神经互联网之间可能存在相互抑制作用。
后期,关于其他种类的知觉双稳定现象的研究也开始发现类似机构,房龙( van loon )等人通过研究核磁共振光谱,发现抑制性神经递质为双目竞争、运动诱导的视觉盲( motion-induced blindnn ) 曼奇( mentch )等人进行了一系列干预实验,进一步证明了这种影响的因果性( mentch et al .,)。 双稳定现象中感知动态切换过程的数学模型( blake,1989; tong et al ..,2006; said &; heeger,; wilson,),这些模型都基于互联网抑制的基本概念,但其内部更具体的抑制过程非常多,这个过程是怎么发生的依然有争议。
一个描述神经元之间许多复杂新闻相互作用的双目竞争建模的例子。 图中带箭头的连接表示神经元群之间的新闻相互作用,红线表示兴奋性过程,蓝线表示抑制过程(黑线表示当前图中未强调的新闻解决过程)。 。
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tong et al .,2006
双稳定现象是怎么发生的?
除了探究双稳定现象本身的神经机制,研究者还希望从现象中探寻大脑新闻解决机制的本质。 在双稳定现象中,物理刺激和知觉之间发生了微妙的分离,许多人相信通过研究知觉双稳定可能有助于探索“意识”的秘密。 弗朗西斯·克里克在着作《惊人的假设》中提出,双目竞争可能是研究“意识”的好工具。 这种现象可能只是关于“意识”之谜的冰山一角,但也是研究者们不可错过的一角。
除此之外,双稳定现象还被用作深入研究各种神经机制的手段,例如,最近的研究使用听觉双稳定范式设计实验,探究大脑在产生意识感知的过程中是如何进行新闻交换的( canales-johnn 。 论文认为神经新闻集成( neural information integration )和神经新闻分化( neuralinformationdifferentiation )与有意识的体验有关,但神经生理学 核磁共振的研究提示了这种可能性( boly et al .,),但实验不能排除低级视觉解决过程、期待、自上而下观察力的影响。 因为在双稳定实验中,呈现的刺激不变,变化的只有主观体验,成为直接研究知觉分化的“秘密武器”。
另外,精神障碍的研究发现,双稳定实验中的神经活动也与常人不同。 在双目竞争实验中,也有研究者关注自闭症患者的知觉切换频率比普通人慢( robertson et al .,)。 研究表明,α波段脑电活动与控制组在精神分裂症患者双稳定实验中存在显着差异( basar-eroglu et al .,)。 这些特征有助于研究者们更好地探索与精神障碍相关的神经环。 双稳定这一含义模糊刺激诱发的感知现象似乎显示了感知系统的隐含缺陷,但许多研究者们鼓动着拨开神经新闻解决雾的雄心壮志。
box.1是如何体验双目竞争现象的? ( carter,)
第一步:像望远镜一样拍摄卷纸。
第二步:用右眼从纸管上看,把左手放在离纸管几厘米的位置。
无聊的话可以试着把自己的身体当啤酒!
参考文献
basar-eroglu,c ..,mathes,b ..,khalaidovski,k ..,brand,a..&; schmiedt-fehr,c.( ).alteredalphabrainoscillationsduringmultistableperceptioninschizophrenia.internationaljournalpsfose
blake,r.( 1989 ).aneuraltheoryofbinocularrivalry.Psychological review,96(1),145。
boly,m ..,sasai,s ..,gosseries,o .,oizumi,m .,casali,a .,massimini,&; tononi,g.( ).stimulussetmeaningfulnessandneurophysiologicaldifferentiation:afunctionalmagneticresonanceimagingstudy .。
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canales-johnson,a ...,billig,a. j ..,olivares,f ...,gonzalez,a ..,del carmen garcia,m .,silva . dissociableneuralinformationdynamicsofperceptualintegrationanddifferentiationduringbistableperception.bior
carlyon,r. p ..,cusack,r .,福克斯ton,j.m..&; robertson,I.h.( 2001 ).effectsofattentionandunilateralneglectonauditorystreamsegregation.journalofexperimentalpychol
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robertson,c. e ..,kravitz,d. j .,freyberg,j .,baron-cohen,s..&; baker,c.I.( ).slowerrateofbinocularrivalryinautism.Journalofneuroscience,33(43 ),16983-16991。
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van loon,a. m ...,knapen,t .,scholte,h. s ..,johnsaaltink,e. s ..,donner lamme,v.a.( ).GabaShaPesthedynamicsofbistablePerception.Current Biology,23(9),823-827。
选择van noorden,l.p.a.s.( 1975 ).temporalcoherenceintheperceptionoftonesequences ( eindhoven:eindhovenuniversityofcenter )
wilson,h. r. (). binocular contrast,stereopsis,and rivalry:towardadynamicalsynthesis.vision research,140,89-99
作者: orange soda |封面: ines cui
校对:阿莫顿森|排版:酸
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