空间参考对自身运动方向感知的影响

发布时间：2020-09-25 09:36

　　 自身运动感知是一项基本但非常重要的脑认知功能,是人与动物保证自身安全与生存的前提。视觉、前庭觉是自身运动方向感知两个非常重要的感觉来源,分别生成于眼睛视网膜和头部的前庭迷路。通常情况下,眼睛、头和身体的朝向与我们前进的方向保持一致,以获得最佳的方向判别能力。眼睛\头位置的偏转会使锚定其上的空间参考系随之偏移,从而引起感知的系统性误差。为了获得精确的感知,大脑将整合眼动\头动信息对空间参考系的偏移进行补偿。针对补偿后最终的参考系,前人研究表明:在神经生物学层面,目前已探索的有限脑区结论为视觉运动感知属于眼空间参考系,前庭运动感知的空间参考系灵活多样,前庭-视觉运动感知尚不清楚属于共同参考系还是中间参考系;在心理物理学层面,实验较少且零碎而片段化,尚无系统地研究而不能给出定论。此外,已有研究设计中存在的注视点本身是否就是一种空间参考也尚未可知。本文通过心理物理学实验,让被试在视觉、前庭单独刺激以及两者同步刺激条件下,进行自身运动方向辨别反应时任务,分析了四种不同空间参考因素(注视点、3种头\眼位置情况)对其影响的结果,以研究空间参考点和空间参考系对运动感知的影响。我们发现注视点的存在确实有空间参考作用,提高了运动感知的精确度,尤其是视觉条件,但对运动感知的准确度无明显影响;视觉运动方向辨别能力受眼位变化的影响,但不受头位变化的影响,属于以眼为中心的空间参考系;前庭运动方向辨别能力受眼位和头位变化的影响,属于以头-眼为中心的空间参考系;前庭-视觉运动方向感知结果介于视觉、前庭单独感觉刺激条件之间,属于中间参考系。此外,我们提出了运动方向感知反应时曲线受感知的准确度、精确度影响的模型:准确度影响其对称轴位置,精确度影响其整体值的大小。通过本文研究,我们从心理物理学层面量化了注视点对自身运动感知的影响,指出了视觉、前庭单独刺激及两者同步刺激条件下运动感知所属参考系。这为精确理解自身运动方向感知的空间参考机制提供了重要的数据支撑,为在神经生物学机制的进一步研究提供了可靠参考。
【学位单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R318.04
【部分图文】：

群放射状流动的点，称为视觉流（ｏｐｔｉｃｆｌｏｗ）邋［７］。这些点从一个并不存在的奇点逡逑（ｓｉｎｇｕｌａｒｉｔｙ）扩散开来，此点被称为邋ＦＯＥ邋（ｔｈｅ邋ｆｏｃｕｓ邋ｏｆ邋ｅｘｐａｎｓｉｏｎ邋）邋［８］。通过邋ＦＯＥ逡逑可以比较精确地感知自身的运动方向（图１．１），误差约为１°。但需要注意的是，逡逑观察者要根据视野内所有放射状光流的方向看出ＦＯＥ，而不是局部的光流方向。逡逑Ａ逦Ｂ逡逑逦逦逦一－？邋，逦？逦？逦？．逦Ｉ邋？逦■逦逦逦逦邋——逦＇￣￣■—逡逑一一一逦、邋邋邋邋邋？逦＿邋＇逦逦逦逦逦逦邋—ｉ－＾ｉ—－一逡逑图１．１通过ＦＯＥ确定自身运动方向示意图［９］逡逑图Ａ是观察者朝正前方直线水平运动时产生的放射状的视觉流，图Ｂ是观察者水平曲线运逡逑动时产生的视觉流。逡逑１９５０年，Ｇｉｂｓｏｎｗ首次对视觉流进行了描述，并指出其对于感知自身运动的逡逑潜在作用，尤其是对自身运动方向的定位作用。之后科学家对从视觉流感知自身逡逑运动状态的研究，经历了从定性描述到定量测量的过程，视觉流的模拟手段与定逡逑量控制也逐渐成熟。前人通过使用计算机绘制围绕ＦＯＥ呈放射状运动的点来模逡逑拟视觉刺激，使被试产生朝某一方向运动的感觉。逡逑但是

不总是能够得到精确的自身运动方向信息。逡逑１．２．２前庭觉信息逡逑前庭信息产生于位于头部内耳的前庭迷路（图１．２），前庭迷路由两种具有不逡逑同功能的结构组成：一是由球囊和椭圆囊姐成的耳石器官，感受线性加速度、头逡逑部的倾斜；二是三个互相垂直的半规管，感受头部旋转的角加速度。耳石器官里逡逑含有微小的碳酸钙晶体，被称为耳石。当我们做直线变速运动时，耳石由于惯性逡逑作用使毛细胞的纤毛倾倒：倾向于动纤毛的弯曲导致兴奋性电位，背离则导致抑逡逑制性电位，垂直则几乎没有响应，囊斑上毛细胞的方向选择性呈系统性变化，且逡逑有足够多的毛细胞可以覆盖所有的方向范围，从而能够分辨出任意方向的直线变逡逑速运动。逡逑ＩＩ邋（，逡逑ｌＵｉＳｆｔ逡逑图１．２前庭迷路Ｍ逡逑已有大量研究表明

浙江大学硕士学位论文逦第１章文献回顾逡逑图１．４所示，头相对于身体偏转时，以头为中心的参考系与以身体为中心的参考逡逑系分离。逡逑综上所述，不同身体部位相对位置的改变，可以分离锚定其上的空间参考系。逡逑Ｌｅｆｔ邋［Ｒｉｇｈｔ逡逑图１．４头相对于身体偏转时参考系的分离［３７］逡逑图中红球ａ邋（在人左侧）、球ｂ邋（在人右侧）的位置很清楚。但球ｃ，若以身体躯干为参考系逡逑（蓝色虚线和箭头）是在人的左侧，若以头为参考系（橘黄色虚线和箭头），则在右侧。逡逑１．４运动感知与空间参考系的最新进展逡逑日常生活中，我们无论是走路还是驾驶交通工具，注视的位置通常是目的地逡逑方向，眼睛、头和身体的朝向与我们前进的方向保持一致时，我们能够获得最佳逡逑的运动方向辨别能力［３８］。视觉信息来源于视网膜，最初是以眼睛为参考系的，前逡逑庭觉来源于前庭器官，最初是以头为参考系［３７］。参考系因锚定于原始感觉器官而逡逑会随之移动［３９］。例如

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本文编号：2826555