标题:
场景结构决定人类空间记忆的编码和提取
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作者:
silver
时间:
2010-7-7 07:40
标题:
场景结构决定人类空间记忆的编码和提取
场景结构决定人类空间记忆的编码和提取
刘仙芸 书青
人类的祖先能够进化成人，很大程度上依赖于空间能力。空间能力使得原始人能够在不熟悉的环境中觅食寻路、定向方位以及返回洞穴。现代人类也在环境中生存和发展，如果人不能够记忆物品的位置、回家的路线，在不熟悉的环境中迷失方向，那将会使现代人的生活受到严重影响。因此，空间记忆研究一直吸引着认知心理学、神经科学、地理学以及人工智能等多种学科的研究兴趣。那么，人究竟是如何记忆物体的位置呢?
空间记忆理论认为，当人类记忆环境中物体的位置时，首先要建立一个参照系，然后根据这个参照系来描述环境中物体的位置和空间关系。研究人员认为，存在两种参照系：“以自身为中心的参照系”(egocentric reference systems)和“环境参照系”(intrinsic frames of reference)。人类空间记忆是以自我参照系还是以环境参照系表征，一直是空间认知领域争论的热点问题。
“以自身为中心的参照系”是人在记忆中建立的一种以自我位置为中心的空间参照系，也就是说，物体的位置是相对于观察者自身的位置来描述的。一些研究人员用丧失自我朝向感的实验来支持这一理论。他们在研究中指出，在丧失自我朝向感的条件下(比如迷向)，观察者能否维持记忆中物体之间的空间关系知识，是区分自我参照系和环境参照系表征的关键因素。如果表征是自我参照系的，那么人在迷向后就无法利用自我参照系的空间表征计算物体间的空间关系，因此空间结构错误(configuration error)会增大，他们获得了一些实验证据来支持这一假设。
“环境参照系”理论认为，当人们记忆物体位置时，需要建立一个基于场景自身的空间参照系(例如一间教室内桌子和椅子形成的行和列)，并且根据这个参照系来描述环境中物体的位置和空间关系。更准确地讲，这种空间参照系叫做“以场景自身为中心的参照系”。研究人员认为，由于一个环境中存在许多可能被选择的内在参照系方向，因此人可以根据各种不同的线索(包括观察视点方向、周围的环境结构、物体自身的相似性和临近性等)来选择内在参照系的方向。并且研究人员也认为提取同场景内在参照系一致的空间关系要比同场景不一致的空间关系更容易。
牟炜民与McNamara等在最近发表的一项研究报告中指出，通过改变场景结构能使人建立不同的空间记忆内在参照系。这项研究直接证明了人在自然状态下的空间记忆参照系选择是由环境(场景结构)决定的，为 “环境参照系”理论提供了强有力的证据。
在这项研究中，被测试者戴上眼动仪自由学习一些物体的位置，学习结束后进行相对方向判断的测试。
在实验1中，被测试者从315°方向(观察视点方向)学习一个由7个物体组成的具有对称轴的场景(图1)，场景的对称轴方向是0°方向。并且在被测试者学习物体位置的过程中，眼动追踪仪会同时记录他们的眼动轨迹。这一实验的主要目的是检验被测试者能否建立一个沿着场景对称轴方向的参照系。
研究人员假设：如果被测试者能够选择场景的对称轴方向建立内在参照系，那么他们在学习过程中，眼动轨迹中沿场景的对称轴方向移动的次数要显著多于沿观察视点方向，并且在进行相对方向判断的测试时，与场景对称轴方向一致朝向的测试成绩要明显好于同观察视点方向一致的朝向上的成绩。研究结果发现，在学习过程中，所有被测试者的绝大多数眼动轨迹沿对称轴方向移动(图2)。在相对方向判断的测试结果中，所有被测试者在对称轴方向上的成绩显著高于观察视点方向的测试成绩。这说明，所有被测试者都是沿着场景的对称轴方向来学习物体的位置的，而不是沿着他的观察方向学习的。也就是说，被测试者选取了场景的对称轴方向来作为空间记忆的内在参照系。
在实验2中，研究人员增加了两个物体来破坏场景中的对称结构。研究人员假设：如果在实验1中，被测试者选择场景的对称轴方向作为空间记忆的内在参照系，是因为场景的对称结构，那么在实验2中，将不会再看到场景的对称轴方向被优先选择。研究结果发现，在破坏了场景中的对称结构之后，在学习阶段，所有被测试者的大部分眼动轨迹都沿观察视点方向移动。在相对方向判断的测试结果中，所有被测试者在观察视点方向上的成绩显著高于对称轴方向的测试成绩。这说明，在破坏了场景中的对称结构之后，所有被测试者仍沿着观察视点方向来学习物体的位置，也就是说，被测试者选取了观察视点方向来作为空间记忆的内在参照系。
综合实验1、2，说明被测试者完全根据场景结构来选择空间记忆的内在参照系。如果场景结构改变，那么参照系的方向也相应会改变。人能够根据由场景决定的内部参照系来编码和提取空间记忆。因此得出两个重要结论：1.人能够根据仅由场景决定的内在参照系来编码和提取空间记忆;2.人在空间记忆的编码和提取过程中使用同一个参照系。
(作者单位：美国范德比特尔大学)
文章出处：中国社会科学报 发布时间：2010-6-24 13:17:01
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