多通道类别学习的认知特点及神经机制

PSYCH OpenIR > 认知与发展心理学研究室

	多通道类别学习的认知特点及神经机制
其他题名	The Cognitive Characteristics and Neural Mechanism of Multisensory Category Learning
	吴洁
导师	付秋芳
	2021-06
摘要	类别学习是人类认识客观世界最基本的一项认知活动，是建立单个客体与类别间的联系，并将其划分为不同类别的高级认知过程，在诸如物体识别、概念形成、逻辑推理及问题解决等日常生活中起着重要的作用。值得注意的是，人们的分类行为往往不是在单通道的信息环境中进行，而通常需要整合多个通道的信息（如视觉和听觉等）做出最佳分类判断。当信息来源于多通道时，人们对多信息的整合和判断速度更快，准确性更高，且并非是对若干个单通道分类绩效的简单叠加。相较于单通道类别学习，多通道类别学习在表征内容和大脑激活等方面都具有其特异性。因此，本研究重点考察在多通道类别学习中，不同通道信息在初级和高级认知过程中的交互作用，探究多通道类别学习的认知特点和神经机制，为基于多通道信息的物体识别和概念形成提供理论基础。多通道类别学习是一个十分复杂的过程，虽然已有部分研究对此进行了探讨，但是有关多通道类别学习的认知特点和神经机制还不清楚，尚存在以下几个问题：首先，在研究范式方面，以往的研究多局限于规则任务和信息整合任务，对于原型类别学习任务尚未涉及，也没有研究考察在多通道条件下，不同通道类别表征产生和交互的神经机制。其次，在影响因素方面，尚未考察刺激呈现通道对类别学习的影响，以及刺激变异程度对多通道类别学习的影响。再者，虽然有研究发现了多通道分类的关键脑区，但是对多通道类别学习的加工进程及机制尚不清楚。因此，针对现有研究存在的上述问题，本文考察了刺激的呈现通道对类别学习的影响、探讨了刺激的变异程度对多通道类别学习的影响，揭示了多通道类别学习的时间加工进程和神经机制，相关研究发现有助于完善多通道类别学习的相关理论。研究一考察了刺激的呈现通道对类别学习的影响。实验1 采用原型变异任务，将规则特征和相似性特征分别在视觉和听觉通道下呈现。结果发现，刺激呈现通道会影响规则和相似性表征的形成，被试在多通道条件下倾向于基于听觉规则进行分类。在此基础上，实验2 采用近红外技术考察在多通道和单通道条件下，基于规则和基于相似性分类是否具有共同的神经基础。行为结果重复了实验1 的主要发现，近红外（fNRIs）结果则表明，在视觉条件下，基于规则和相似性分类主要会激活背外侧前额叶和颞下回；在听觉条件下，基于相似性分类主要激活颞上回。这说明无论是在听觉还是视觉条件下，基于规则分类和基于相似性分类都是由不同的记忆系统支持。为了探讨任务难度对个体基于规则分类和基于相似性分类的影响，实验3 将规则特征和相似性特征分别在视觉和听觉条件下单独呈现。结果表明，视觉规则条件下的分类正确率显著高于听觉规则条件下的分类正确率，说明人们倾向于选择听觉规则分类不是因为听觉规则更容易获得。研究二探讨刺激的变异程度对多通道类别学习的影响。实验4 和实验5 操纵了刺激的变异程度，考察任务难度对多通道类别学习的影响。实验4 和实验5 的学习阶段分别要求被试学习低变异和高变异的刺激，设置了视觉、听觉、视听三种条件。在测验阶段，向被试呈现低变异、中变异和高变异刺激，将三种变异程度的刺激设置为视听类别一致、视听类别不一致和单通道条件。结果发现，在学习阶段，学习低变异刺激时，视听条件的正确率与听觉条件不存在显著差异；在学习高变异刺激时，视听条件的正确率显著高于视觉和听觉条件。这说明在学习阶段，多通道促进效应受到变异程度的影响，会遵循反比效应；在测验阶段，无论是学习过的刺激还是未学习过的刺激，视听不一致条件下的正确率均显著低于视听一致和单通道条件下的正确率，说明多通道一致性效应会迁移到未学习过的刺激上。研究三考察多通道类别学习的时间加工进程和神经机制。实验6 在实验5 的基础上结合脑电（EEG）技术，考察多通道类别学习的时间加工进程。学习阶段，将高变异刺激分别在听觉、视觉和视听三种条件下呈现；测验阶段，将高变异和中变异刺激在单通道、视听一致和视听不一致三种条件下呈现。结果发现，在刺激出现后的158-234 ms，视听条件下引起P2 波幅的变化显著大于视觉和听觉条件之和的波幅变化；在刺激出现后的266-975 ms，视听条件下引起N4 等波幅的变化显著小于视觉和听觉条件之和波幅的变化。在实验6 的基础上，实验7 进一步采用磁共振（fMRI）技术，考察多通道类别学习的参与脑区。结果发现，右侧额中回、右侧颞中回、右侧额下回、尾状核和前扣带回在语义整合和类别判断阶段发挥重要的作用。并且，右侧颞中回、尾状核和前扣带回在对学习过的刺激分类时发挥重要作用，右侧额下回在对未学习过的刺激分类时发挥重要作用。本研究基于原型变异任务，采用行为实验、fNRIs、ERP 和fMRI 等技术，分别考察了刺激的呈现通道对类别学习的影响，刺激的变异程度对多通道类别学习的影响，多通道类别学习的时间加工进程和脑区激活。研究结果初步揭示了多通道类别学习的认知特点和神经机制，丰富了多通道类别学习和多通道信息整合的相关理论，并有助于加强对多通道类别表征机制的理解。
关键词	多通道类别学习规则策略相似性策略反比效应
学位类型	博士
语种	中文
学位名称	理学博士
学位专业	基础心理学
学位授予单位	中国科学院心理研究所
学位授予地点	中国科学院心理研究所
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.psych.ac.cn/handle/311026/39547
专题	认知与发展心理学研究室
推荐引用方式 GB/T 7714	吴洁. 多通道类别学习的认知特点及神经机制[D]. 中国科学院心理研究所. 中国科学院心理研究所,2021.

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