任务难度、自发眨眼及触觉剌激对微眼跳和瞳孔反应的影响

发布时间：2017-03-22 15:03

  本文关键词：任务难度、自发眨眼及触觉剌激对微眼跳和瞳孔反应的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微眼跳(microsaccade,MS)和瞳孔反应(pupil response)是视觉系统中两种不自主的生理反应。尽管通常难以意识到这两种反应,但它们却对视觉产生重要影响。人类的大部分视觉信息是在注视过程中获取的,微眼跳是在注视中发生的不自主的小幅度眼跳。当微眼跳被抵消后,人类的视觉感知会由于视觉神经系统的适应而在极短的时间内变得模糊直至消失。微眼跳也在高精度的视觉加工中起到精确控制注视位置的作用。然而,为保持稳定和连续的视知觉,在微眼跳期间视觉敏感性及视觉通路的神经元反应会受到短暂的抑制。此外,作为视觉系统的光学结构之一,瞳孔根据光线的变化发生收缩或放大反应,以保持适量的光线进入眼内。同时,瞳孔大小的变化会影响视网膜成像质量,进而对视敏度产生影响。鉴于微眼跳和瞳孔反应在视觉加工中的重要作用,深入探究哪些因素会对其产生影响及影响的具体模式是视觉研究的重要课题。以往多数对微眼跳影响因素的研究集中于测量不同参数的视觉刺激对微眼跳的影响,但却很少涉及微眼跳在非视觉认知活动中的表现。同时,其它感觉通道的外部刺激及自发生理反应对微眼跳和瞳孔反应的影响也尚不明确。此外,通过总结微眼跳和瞳孔反应的相关文献,我们发现多种外部刺激及心理活动会同时引起微眼跳和瞳孔的反应的变化,但在不同的实验参数和不同的被试中难以精确分析微眼跳和瞳孔反应的关联。因此,我们开展了三个研究来探索这些问题,并在实验中同时记录被试的微眼跳和瞳孔反应。在第一部分中,我们研究了不同难度的认知计算对微眼跳和瞳孔反应的影响。实验发现:(1)微眼跳在认知计算过程中受到显著的抑制,且随着任务难度的提高,微眼跳被抑制的程度也随之增加;(2)瞳孔面积随任务难度的提高而增加,且在实验过程中瞳孔面积的最大值与被试的反应时有显著正相关;(3)对于不同难度的计算任务,微眼跳频率和瞳孔大小的变化在时间上具有较强的相关性,但变化趋势相反。在第二部分中,我们研究了自发性眨眼对微眼跳和瞳孔反应的影响,以及这些影响在视觉功能上的意义。实验发现:(1)在眨眼开始前约150 ms,微眼跳频率约降低到基线的50%。在眨眼结束后约250 ms内,微眼跳的频率、幅度和方向都发生较大幅度的变化,这些变化有助于矫正眨眼造成的注视误差;(2)眨眼会引起持续长达约2000 ms的瞳孔大小的变化。在持续约200 ms的小幅度放大后,瞳孔发生较大幅度的收缩,并在眨眼结束后约700 ms处达到最小值;(3)眨眼结束后约500-1000 ms内,视敏度显著提高,且视敏度的变化趋势与眨眼后瞳孔的变化高度相关。在第三部分中,我们主要研究了身体外周的触觉刺激对微眼跳频率和瞳孔反应的影响,并比较触觉刺激与视觉刺激引发的反应模式。实验发现:(1)在触觉刺激发生后,微眼跳频率急剧下降,并在触觉刺激呈现后约150 ms下降到最小值。通过对比触觉刺激和视觉刺激引发的微眼跳反应,我们发现触觉刺激和视觉刺激引发的微眼跳反应十分相似;(2)瞳孔在触觉刺激出现后约300 ms时发生明显的放大反应,而视觉刺激则在更晚的时间上引发大幅度的瞳孔收缩反应。通过上述研究可以发现,非视觉因素(认知计算和触觉刺激)会引发相似的微眼跳和瞳孔反应模式,即微眼跳频率降低和瞳孔放大。而与视觉有关的因素(眨眼和短暂视觉刺激)对微眼跳和瞳孔反应的影响较为复杂,取决于当前视觉加工的要求。
【关键词】：微眼跳 瞳孔 眨眼 认知加工 视敏度
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R338.3
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-33
• 1.1 研究工作的背景与意义12
• 1.2 微眼跳研究背景综述12-23
• 1.2.1 注视眼动12-14
• 1.2.2 微眼跳在视觉加工中的作用14-20
• 1.2.3 眼跳和微眼跳的同源性20-21
• 1.2.4 影响微眼跳的因素21-23
• 1.3 瞳孔反应研究综述23-29
• 1.3.1 瞳孔光反射24
• 1.3.2 瞳孔大小对视敏度的影响24-25
• 1.3.3 瞳孔在认知活动中的反应25-29
• 1.4 微眼跳和瞳孔反应的相关性29-30
• 1.5 研究手段30-32
• 1.6 论文的选题和研究内容32-33
• 第二章 任务难度与认知状态对微眼跳和瞳孔反应的影响33-58
• 2.1 摘要33
• 2.2 引言33-36
• 2.3 实验一36-46
• 2.3.1 实验材料和方法36-40
• 2.3.2 结果40-45
• 2.3.3 讨论45-46
• 2.4 实验二46-54
• 2.4.1 实验材料和方法46-47
• 2.4.2 结果47-53
• 2.4.3 讨论53-54
• 2.5 第二章综合讨论54-58
• 2.5.1 实验结果小结54
• 2.5.2 任务难度和认知状态对微眼跳影响程度的比较54-55
• 2.5.3 本研究与其它相关研究的比较55-56
• 2.5.4 认知加工对微眼跳影响的机制56
• 2.5.5 视觉与非视觉认知加工难度效应的对比56-57
• 2.5.6 认知负荷对微眼跳和瞳孔反应调节的神经机制57-58
• 第三章 自发眨眼对微眼跳、瞳孔反应和视觉敏感性的影响58-79
• 3.1 摘要58
• 3.2 引言58-61
• 3.2.1 眨眼和微眼跳58-59
• 3.2.2 眨眼和瞳孔大小59-60
• 3.2.3 眨眼对视知觉的影响60-61
• 3.3 实验一61-70
• 3.3.1 材料与方法61-64
• 3.3.2 实验结果64-68
• 3.3.3 讨论68-70
• 3.4 实验二70-76
• 3.4.1 材料与方法70-73
• 3.4.2 实验结果73-75
• 3.4.3 讨论75-76
• 3.5 第三章综合讨论76-79
• 3.5.1 结果小结76
• 3.5.2 眨眼对瞳孔反应和视敏度影响的机制76-77
• 3.5.3 对微眼跳抑制现象及微眼跳产生机制的启示77-79
• 第四章 触觉刺激对微眼跳和瞳孔反应的影响79-91
• 4.1 摘要79
• 4.2 引言79-80
• 4.3 研究方法80-83
• 4.3.1 被试80
• 4.3.2 实验装置80-82
• 4.3.3 实验准备82-83
• 4.3.4 正式实验流程83
• 4.3.5 数据分析83
• 4.4 实验结果83-87
• 4.4.1 触觉刺激和视觉刺激对微眼跳频率的影响83-85
• 4.4.2 触觉和视觉刺激对瞳孔反应的影响85-87
• 4.5 讨论87-91
• 4.5.1 多感觉通道刺激引发的微眼跳抑制87-88
• 4.5.2 触觉刺激和视觉刺激引发的瞳孔反应88-91
• 第五章 总结与展望91-94
• 5.1 全文总结91-92
• 5.2 工作展望92-94
• 致谢94-95
• 参考文献95-109
• 攻读博士学位期间取得的成果109-110

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本文编号：261710