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时间期待的认知与神经机制

时间:2022-10-23 20:36:02 来源:网友投稿

摘要 时间期待是指个体利用环境中的时间信息预测目标刺激何时出现的能力。相关的认知模型可以分为两类:一类侧重于解释时间期待的形成过程,如痕迹条件反射模型、双加工模型、动态注意模型、时间定向理论等:另一类侧重于解释时间期待的更新过程,如策略模型和时间再定位模型等。不同类型的时间期待激活的脑区不同,表明时间期待的产生和更新过程存在分离:期待的产生激活与运动有关的左侧脑区,而期待的更新激活与控制有关的右侧脑区。

关键词 时间期待;变化先期时间;节律性时间期待;时间定向;神经机制

分类号 B842

1 引言

时间期待(temporal expectation)是指个体利用环境中的时间信息预测目标刺激何时出现的能力(Coull,Cheng,& Meck,2010;Niemi & Naatanen,1981)。通过抽取事件的时间信息,在目标刺激出现之前做好准备的能力,在人们日常生活中起到至关重要的作用。比如,由于视觉信息和声音信息的不同步,唇读能够增强听者对即将产生的言语的时间注意(Besle et al.,2008;Zion Golumbic,Poeppel,&Schroeder,2012);在羽毛球运动中,羽毛球的运动速度所提供的时间信息可以帮助运动员做出何时挥拍的决定等等。

心理学领域对时间期待的研究最早可以追溯到上个世纪初,Woodrow(1914)首先进行了这方面的探索(Los,2010)。随后,研究者发现保持警觉信号和目标刺激之间的时间间隔的可预测性能够促进行为反应的速度(Coull&Nobre,1998)、提高知觉辨别的正确率(Bames & Jones,2000;Correa,Lupianez,& Tudela,2005)。根据不同的时间信息类型,研究者已从不同的角度对时间期待展开了研究,但是对于时间期待具体涉及哪些认知过程还未达成一致。当今,对时间期待内在神经机制的探讨也逐渐成为一个新的热点。本文拟对以往的研究进行总结,从时间期待认知机制以及神经基础等方面展开阐述,并在此基础上探讨时间期待未来研究的方向。

2 时间期待的分类

当机体利用感觉刺激的运动速度或时间规律完成非计时的任务时,时间期待的过程便会产生。例如,根据汽车的行驶速度,判断汽车何时会到达我们面前,以便判断何时过马路比较安全。在此例子中,时间期待用来达成非计时任务的目标(安全穿过马路)而不是估计流逝的时间(比如判断当前车辆到达我们面前的时间是否长于或短于其他车辆)。这种条件下,时间期待是由刺激本身的运动规律或运动的时间动态性信息引起的,时间信息的加工是自下而上的(外源性的线索)。但是,时间期待同样可以根据包含信息的警觉线索,采用自上而下的方式建立(内源性的线索)。例如,预测交通灯何时由黄色转为红色,能够有效地将感觉刺激与即将发生的事件在时间上建立起联结,这个过程即时间期待形成的过程。

尽管如此,时间预测力的感觉线索并非时间期待形成的唯一有效线索。我们在等一辆迟来的汽车时,在公交站点等待时间越久,对汽车随后就会出现的期望便越大。这种随时间不断增加的期待称之为“冒险函数”(hazard function)——目标刺激出现的条件概率随时间流逝而不断增加。这种随时间的延长而不断增加的条件概率依赖于时间流逝的单维性和不可逆性,因为时间不断流逝,我们期待的事件终将会在将来的某一刻发生。从这方面讲,时间期待的形成不仅会依赖感觉线索还会依赖时间流逝本身。

基于以上原因,Coull和Nobre(2008)将时间期待分为内源性时间期待和外源性时间期待。外源性时间期待具有不随意性的特点,主要是通过刺激本身所具有的时间动态性信息而形成的。相反,内源性时间期待具有自主性的特点。当一个前置线索包含下一个事件何时发生的预测信息时,个体就会将注意有效地分配到相应的时间点上(Cnull&Nobre,2008;Rohenkohl,Coull,& Nobre,2011)。

3 外源性时间期待及其认知机制

外源性时间期待的时间结构包括先期时间的长度(foreperiod,FP),即不含任何信息的警觉信号与目标刺激之间的时间间隔(Niemi&N/i/it/inen.1981),以及刺激序列自身运动速度或动态节律性信息(Geiser,Notter,& Gabrieli,2012)。

3.1 先期时间效应及其认知机制

3.1.1 先期时间效应

先期时间效应包括固定先期时间效应、变化先期时间效应和序列效应(Los&Heslenfeld,2005:Wagener&Hoffmann,2010)。在实验室中,通常先给被试呈现一个警觉信号,间隔一段时间之后,出现目标刺激,此时被试需要又快又准地做出反应(Niemi & Naatanen,1981)。如果同一组块(block)内仅存在一种水平的FP’而不同组块间的FP不同,反应时会随着FP的增加而增加,这种现象称为固定先期时间效应(fixed-foreperiod effect)。但是,如果同一组块内存在多种水平的FPs,并且每一水平的FP随机等概率地出现在某一测试(trial)中,那么反应时随着FP的增加而降低,这种现象称为变化先期时间效应(variable-foreoeriod effect)。此外,在变化先期时间范式中,还存在另一种现象称为序列效应(sequential effect),这种效应表明当前测试的反应时不仅受到当前测试先期时间(FPn)的影响,还受到前一测试先期时间(FPn-1)的影响。具体表现为,如果FPn长于或等于FPn-1,被试的反应成绩最佳。相反,如果FPn短于FPn-1,被试的反应成绩较差。有研究发现序列效应在FPn最短的测试中最强(Los & Heslenfeld.2005)。Steinborn,Rolke,Bratzke和Ulrich(2009)采用变化先期时间范式,通过操作不同实验任务(简单反应时任务和选择反应时任务)和感觉通道(视觉、听觉和触觉)亦证实无论在哪种实验条件下,反应时都会随着FP的增加而降低,并且同时受到FPn和FPn-1的影响。

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