时间知觉_教育学/心理学_人文社科_专业资料

时间:2016年1月31日0时51分33秒作者:望月

 

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时间知觉_教育学/心理学_人文社科_专业资料。实验心理学

有关时间知觉的理论: Adapted from (Macar and Vidal, 2004). 时间知觉与自由落体实验 ?http://www.sciam.com.cn/html/shengming/shengmingaomi/2010/0 702/11787.html 时间知觉与自由落体实验 ?http://www.sciam.com.cn/html/sheng ming/shengmingaomi/2010/0702/1178 7.html “在我的手腕上戴着一个感知计时器—— 基本上它就是两块LED屏幕,每块屏幕上 都不断随机闪烁着从1~9的数字。在我被 吊起之前,这个计时器的数 字切换速度 被设定为我刚好无法清楚地读出上面的数 字。如果依格曼的理论是正确的,也就是 在遇到危险时大脑对时间的感知会减慢 【所谓―时间膨胀‖ 】,那么我就应该能够 以一种慢动 作的状态看清上面的数字, 就像是电影《黑客帝国》里面的主角可以 看到飞行的子弹一样。不过前提是,我要 始终睁开我的双眼。” 为了弄明白为什么当人面对可能危及生命的险境时 会感 觉时间变慢了,我们的记者在达拉斯的零重力 惊悚游乐园里被从15楼的高度扔了下去。 时间知觉与自由落体实验 “我落了下去,我的胃开始翻江倒海,就像依 格曼所设 想的,我感觉到时间真的变慢了。用 尽全部的意志力,我将注意力集中到计时器上, 尽管我能感觉到时间过得很慢,但上面那些闪 烁的数字还是很难看清。 Eagleman让23个人轮流从空中落下(其中有一 个不算,因为她在下落过程中闭上了眼睛),每 个测试者都感觉到下 落的过程要比实际时间持 续得更久——他们估计的平均时间大概是4秒, 而实际上只有2.6秒——但他们在下落过程中辨 别数字的表现都不比在地面上的时候更强。他 们的大脑好像并没有真正意识到时间已经变慢 了。 起初,这样的结果让Eagleman感到很失望,但 他很快意识到,这个结果恰恰说明,“时间膨 胀”实际上是一种 记忆错误的体验。当你落下 时,下坠的过程本身并没有变长,只不过你记 得它好像是变长了。” Debates going on! 从顶部起跳到落 在 网子上,下落45米的 整个过程只需要2.6 秒钟。但大多数人都 说他们感觉时间持续 了4秒以上。 有关时间知觉的理论: Figure, The prominent view is that duration encoding depends on dopaminergic striato-frontal mechanisms. Whether the memory and decision stages are subtended by same or different neural circuits is debated. Adapted from (Macar and Vidal, 2004). 有关时间知觉的理论 ?传统理论: ‘中央时钟’(‘central clock‘)理论:假设存在一个单一的、 由中枢控制、独立于各感觉通道运行的时间加工系统(Creelman, 1962; Treisman, 1963) ?新理论 ?时间知觉是分布式的、与感觉通道紧密融合 (Chen, Huang, Luo, Peng, & Liu, 2010; Jantzen, Steinberg, & Kelso, 2005; van Wassenhove, Buonomano, Shimojo, & Shams, 2008) 时间知觉在听觉和视觉两种通道中以不对称方式互相影响(van Wassenhove et al., 2008),视觉刺激引起的时间知觉变化会影响对同时发 生的听觉刺激的时间知觉;而听觉通道的时间知觉改变却不能自动迁移到 视觉通道中去。 听觉、视觉的时间知觉加工拥有不同的脑机制,并分别激活不同的神经回 路(Chen et al., 2010; Jantzen et al., 2005) 。 有关时间知觉的理论: Adapted from (van Wassenhove, et.al., 2008). 有关时间知觉的理论: Adapted from (van Wassenhove, et.al., 2008). 视觉通道中的时间知觉研究结果 ?即使在单一的视觉通道中,时间知觉都不是 一个中枢控制的封 闭体系,而是密切融入至下而上的多层次的视觉信息加工中,并 直接受刺激的基本视觉属性,例如大小、明度、物理距离、速度、 运动方向、可视性/visibility 、时间频率等的影响。 ?时间可能不是一种能单独存在的属性,而是在对其他客体属性 (例如空间位置、大小、速度)进行编码和加工过程中出现的一 种‘闪现’属性(emergent property)(Ivry & Schlerf, 2008; Jantzen et al., 2005)。 视觉通道中的时间知觉研究结果 ? Xuan, B., Zhang, D., He, S., & Chen, X. (2007), Larger stimuli are judged to last longer. Journal of Vision, 7(10):2, 1–5 一致条件:少的数量短的时间 不一致条件:少的数量长的时间 结果均支持多的数量持续时间更长。 时间知觉与空间加工的关系 ?视觉通道的时间知觉与客体空间属性的加工密不可分:因为在视觉通道 中对时间进行判断,都首先对客体所占据的空间位置加以编码。 ?时间知觉与空间位置编码有交互作用 如:Kappa效应(Price-Williams, 1954):长的距离产生主观时间延长 tau效应(Helson, 1930):大的时间间隔产生主观距离变长 ?时间知觉、空间知觉和数字认知的共量性:ATOM理论 Walsh (2003)在综合当代认知科学和神经科学成果的基础上提出一个新观点,即, 在人类认知加工中,时间知觉、空间知觉和数字认知三者都隶属于统一的数量 (magnitude)加工维度,它们三者可能分享一个共同的度量(metric)体系和 脑神经回路。因此Walsh的这一时、空、数的共度量理论也被称为ATOM理论(a theory of magnitude)。 时间知觉与空间加工的关系 Figure 1. Comparative anatomy of anterior and posterior magnitude systems. There is evidence of what appear to be homologous magnitude systems in humans (Right side, based on TMS) and monkeys (Left side, based on neurophysiological records; note that the two brains are not shown to scale). Figure I. Comparison of two schemas for processing time, space and quantity. The three magnitudes could be analysed separately and compared according to their own individual metrics (a), or, in a generalized magnitude system as suggested here, computed according to a common metric (b). The posterior system, used for estimation of ?how much, how many, how far, how long, and how fast‘. The anterior system, important for complex calculation, memory and longer term planning also contains neurons activated by spatial, numerical and temporal stimuli. Responses on the basis of spatial (red circles;), numerical (green circle;) and temporal information (blue circles). The view in (b) is of the right hemisphere of the human brain, which is accurate for the posterior system, but the anterior system is in fact dominated by left hemisphere processes [60]. (Walsh, 2003). 时间、空间、数量的共量度理论(common perceptual metric )及其神经基础 数字、空间的紧密联系(最佳例子):SNARC 效应 (Spatial Numerical Association of Response Codes), 被试对呈现在左侧半空间的较小的数和呈现在 右侧半空间的较大的数有较快反应。这表明存在一个虚拟的从小数到大数的数字 坐标( a “mental number line” );这个数字坐标对应的空间表征是从右侧半脑 到左侧半脑(或者说从左侧外部空间到右侧外部空间) (Dehaene, Bossini, & Giraux, 1993) ( Dehaene, 2010,TINS). 猴子电生理和人类脑成像研究发现数量和空间都是在后顶叶( Posterior Parietal Cortex, PPC)表征。特别是内顶叶水平部分— the Horizontal segment of the Intra-Parietal Sulcus (HIPS) (for a review see Dehaene, Molko, Cohen, & Wilson, 2004)。 这一后顶叶脑区也对时间间隔(temporal intervals)加以编码。 心理物理(眼动以相似方式压缩空 间、时间和数量,Morrone, Ross & Burr, 1997,2005,2011)和神经生物学的研究支持一个假设,即负责处理数字、时间 和空间的神经回路存在功能重叠和交互作用。近年的研究者(Walsh,2003 , TINS)提出一个称为统一数量理论的假设( ?theory of magnitude‘),即空间、 时间和任何存在数量关系的测量维度都共享一套位于后顶叶(可能还和前额叶、 基底节和小脑有交互作用)的公共神经回路。 眼动(saccade)对时间、空间、数量知觉 的共性压缩:时间压缩 (Morrone, Ross & Burr, 2005) 左图:眼动造成的两类主观时间判断的 错觉:持续时间(duration between two targets)的压缩和时序( temporal order)的反转 左图:刺激(a pair of bars)、注视点、眼动目 标点。 右图:上方:50ms眼动 。下方:一对test bars (100ms 时差) 和 一对 probe bars。 眼动(saccade)对时间、空间、数量知觉 的共性压缩:空间压缩 (Morrone, Ross & Burr, 1997) 左图:F0注视点;F1眼动目标点;刺激 为竖立bar(呈现8ms);参考标尺在眼 动完成500ms后出现; 被试任务:报告知觉到的刺激bar的位置。 0? -7? 眼动(saccade)对时间、空间、数量知觉 的共性压缩:数量压缩 (Binda, Morrone, Ross & Burr, 2011) 上图:数量压缩程度随眼动变化 的时序图。参考刺激固定30个点。 上图:fix (fixation point); targ (saccadical target); 参考刺激(点数目 固定)呈现在眼动前;test刺激(点数 目可变)于1500ms后呈现(和眼动时 间接近) 视觉通道中的时间知觉依附于空间编码 ? 近期三类时间错觉研究证明时间知觉确实依附 于空间位置编码 ? 视觉适应的研究 空间注意分配与时间知觉的关系 ? 眼动压缩时间知觉的研究 ? 证据一:视觉适应(visual adaptation) 视觉适应具有时间压缩效应,但这种效应在某 种程度上受到V1神经元感受野空间 分辨率的制约 (Johnston, Nishida, & Arnald., 2006,et al.) Adaptation: 20Hz drift (higher speed) or 20Hz flicker (higher Temporal Frequency); 时间压缩效应的单向性; 证据一:视觉适应(visual adaptation) 视觉适应具有时间压缩效应,但这种效应在某 种程度上受到V1神经元感受野空间 分辨率的制约 (Johnston, Nishida, & Arnald., 2006,et al.) Adaptation: 20Hz drift (higher speed) or 20Hz flicker (higher Temporal Frequency); 时间压缩效应的单向性; 证据二:空间注意分配与时间知觉的关系 当空间注意被分散时,被试知觉到的由水平条空间位置定义的时间间隔被压缩了近 40%。 这种时间压缩只有当两个水平条出现在不同空间位置时才出现。当两个水平条在同一 个空间位置先后出现时,尽管存在同等程度的空间注意力分散,却不会出现时间知觉压缩。(Cicchini & Morrone, 2009) 这项研究揭示了时间知觉的加工机制可能依赖于空间位置编码,更进一步,很有可能 存在对不同空间位置加以监控的时间知觉机制,这种监控需要分配和消耗注意资源。 视觉通道中的时间知觉可能依附于空间位置编码并受其制约 证据三:眼动对人类主观时间知觉的影响 眼动对人类主 观知觉的影响 错觉1:眼动出现的-200ms和200ms之间,两条绿色条之间的间隔duration被压缩 错觉2:当两条绿条的顺序呈现正好出现在眼动之前的粉红色区域中,两条绿色条出现的顺 序被认为相反 两种眼动引发的时间错觉的发生的前提条件:即需要时间的间隔性或时间的顺序性由物理 刺激的空间位置来定义,如果用声音刺激替代,那么不会发生类似的时间错觉。(Morrone, Ross, & Burr, 2005; Schütz & Morrone, 2010) 总结:时间知觉与空间加工的关系 ?视觉通道的时间知觉与客体空间属性的加工密不可分:因为在视觉通道 中对时间进行判断,都首先对客体所占据的空间位置加以编码。 ?时间知觉与空间位置编码有交互作用 如:Kappa效应(Price-Williams, 1954):长的距离产生主观时间延长 tau效应(Helson, 1930):大的时间间隔产生主观距离变长 ?时间知觉、空间知觉和数字认知的共量性:ATOM理论 在人类认知加工中,时间知觉、空间知觉和数字认知三者都隶属于统一的数量 (magnitude)加工维度,它们三者可能分享一个共同的度量(metric)体系和 脑神经回路。Walsh,2003. ?视觉通道中的时间知觉依附于空间编码 证据:近期三类时间错觉研究 视觉适应的研究 空间注意分配与时间知觉的关系 眼动压缩时间知觉的研究 实验测量 持续性时间知觉的ERP范式 (CNV成分波幅测量) (Macar & Vidal, 2004) CNV波幅(反应accumulation of time information )是持续性时间知觉ERP 电指标的证据。目前所发现的对应于持续性时间知觉的‘实时’生理指标只有 CNV(Contingent Negative Variation)成分(Macar & Vidal, 2004; Macar, Vidal, & Casini, 1999)。 虚拟空间中时间知觉改变的研究进展: 研究原因: 对于许多青少年网络游戏成瘾者,现实中的时间概念似乎在虚拟空间(互联 网、网络游戏)中消散。由此引发的青少年成瘾者的教育缺失和家庭冲突更 成为一个无法回避的社会问题。 近年来,研究者发现青少年网络游戏成瘾的原因除了追求最佳体验(Novak, Hoffman, & Yung, 2000)和逃避现实生活中的压力(Turkle, 1996)外,可能还 与虚拟空间引发的时间知觉改变(time distortion)密不可分。 虚拟空间中时间知觉改变的研究进展: 进展1:虚拟空间中时间知觉的改变是普遍现象。 (Rau et. al., 2006) 后溯性时间任务; 依赖于记忆; 30分钟,60分钟; 流畅感-最佳体验理论; Diablo 2 (角色扮演游戏,暗黑破坏神,又称恐惧;探索、战斗、寻宝、破密、拯救) Rau等人邀请64名儿童和学生参加一项研究(网吧中进行),他们发现从事网络 游戏的个体,不管是网游老手还是新手,都会不同程度上出现时间知觉的改变 (Rau et. al., 2006)。 例如对于30分钟的游戏时间,新手和老手都倾向于事后高估这段时间;对于60 分钟的游戏时间,新手倾向于高估这段时间,然而老手却倾向于将其低估(即时 间压缩)。 以上研究表明虚拟空间中时间知觉的改变是一种广泛存在的现象。 虚拟空间中时间知觉改变的研究进展: 进展2:虚拟空间中时间知觉的改变可以迁移 到现实世界。 (Luthman et. al., 2009 时间生成法; 10s,60s级别; 缺陷: 没有控制组(与gaming相 比较的实验条件); Effect of Novelty的影响; 由于不是在实验室,而是在 LAN party(玩家聚会), 游戏内容多元化(射击为主、 另外有赛车、角色扮演等); 任务难度与时间尺度混淆; 在游戏前后利用时间生成法要求被试生成10秒和60秒的一个目标时间段。结果显示 ,游戏刚结束时,对于较短时间(10s),被试的时间生成发生显著增大,这表明网络 游戏引发的时间压缩可以持续到网络游戏之后的一段时间,然而对于更长时间60s( 有干扰任务),情况正好相反(这与实验预期不一致,可能和任务难度增加相关) 。 虚拟空间中时间知觉改变的研究进展: 在秒、分级别上,网络游戏到底造成时间压缩还是时间膨胀,还没有一致性的研 究结果,与所采用的时间测量范式、测量时间尺度、游戏内容的控制、被试的 游戏熟练程度种种因素都直接相关。 在过去研究成果的基础上,学者们从不同角度提出了不同的理论模型来解释网 络游戏中时间知觉的 改变。这些模型包括:迁移过程模型(transfer process model,Fritz 1997,整体认知图式);注意阀门模型(attentional-gate model, Block & Zakay, 1996; Zakay & Block, 1996,注意力资源分配);流畅感-最佳体 验理论(Flow – optimal experience,Csikszentmihaly 1977,1990,复杂的正性 个人体验),和情绪体验理论(emotional experience,Watts & Sharrock, 1984, Damasio, 1994,情绪体验)。 网络游戏中时间知觉改变的理论模型 模型1:迁移过程模型(transfer process model) Fritz (1997)提出该理论模型,他认为在游戏进程中,操作者需要在现实和虚拟 世界之间传递一系列重要的认知图式,以实现对虚拟游戏场景中自我体验加以合 理认知解释。Fritz提出了包括时间传递(transfer process of time)在内的10类 认知图式,并认为在游戏场景中习得并应用的时间图式可以迁移到游戏后的体验 中去。这种时间图示的迁移可能是网络游戏中时间知觉改变的原因之一。 模型2:注意阀门模型(attentional-gate model) 注意阀门模型(Block & Zakay, 1996; Zakay & Block, 1996)的基础是建立在时 间知觉的 脉冲-积累理论上。脉冲-积累(pulse-accumulation)理论(Block & Zakay, 1996; Gibbon, Church, & Meck, 1984; Thomas & Weaver, 1975; Zakay, 1989)假设任何持续性时间的编码都由一个至少包含脉冲发生器和脉冲积累器两 个模块的时间加工系统完成。在内部时钟(脉冲发生器)和计数器之间存在一个 阀门(gate)来调节脉冲的传送。该阀门的运作受注意力资源在时间任务与非时 间任务间分配的制约。根据脉冲-积累模型,网络游戏中无论是被试整体唤醒水平 (arousal level)的下降还是目标时间段的注意力干扰,都会造成计数器中最终 脉冲数目的减小,并在不同游戏环节导致时间知觉压缩。 有关时间知觉的理论: Adapted from (Macar and Vidal, 2004). 网络游戏中时间知觉改变的理论模型 模型3:流畅感-最佳体验(Flow – optimal experience)理论 早在互联网和网络游戏出现之前,Csikszentmihaly(1977)就发现在工作和娱乐 中获得流畅感-最佳体验的个体往往出现时间知觉改 变的现象。他特别发展出流畅 感理论(flow theory)来描述这种最佳体验。所谓的流畅感(flow)就是一种觉得 自己的能力能够迎接挑战、自己能够控制自己的行为,并能通过努力主宰自己命 运的复杂的正性个人体验(Csikszentmihalyi, 1977; Csikszentmihalyi & LeFevre, 1989)。网络游戏场景中,处于最佳体验中的游戏者,往往丧失了现实的时间知觉, 无法体验到现实中的时间流逝,即时间停滞(Csikszentmihalyi, 1990)。这种体验往 往发生在计算机和游戏的使用者中(Chou & Ting, 2003; Wood & Griffiths, 2007)。 Ornstein(1977)更从正性体验的角度提出,由于成功体验比失败体验在记忆中组织 地更好。所以我们对最佳体验的记忆可能占用更少皮层空间,从而导致游戏者觉得 最佳体验消耗更少的时间,即发生时间的主观压缩。 模型4:情绪体验(emotional experience)理论 流畅感是一种高维度的认知建构(construction),相对而言情绪体验理论对网 络游戏中的时间知觉改变给出单维度的解释。许多研究都表明情绪体验对时间知觉 有着直接的影响。例如,有研究表明(Watts & Sharrock, 1984)当要求患有蜘蛛恐 惧症的被试盯着一些蜘蛛看时,与普通被试相比,这些被试倾向于高估这个时间段。 在这个理论模型中,网络游戏者时间知觉的改变源于网络游戏造成的情绪体验变化。

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