知覺組織對時序知覺的影響
——三項反應任務的證據

尹天子 戚江丹 劉 瀟

（貴州師范大學心理學院，貴陽 550025）

1 引言

時間是人類一種重要的知覺經驗，而我們沒有專門的感覺器官來感知時間，需要借助對時間知覺的研究來了解時間信息加工的機制。時序知覺是時間知覺的一個重要組成部分，反映的是個體對同時或間隔較短時間出現的客觀事件順序性的知覺 （尹天子，黃希庭，2009）。時序知覺包含同時性、非同時性和序列性等經驗成分。同時性和非同時性主要反映刺激是同時還是非同時出現，而序列性則是對刺激出現先后順序的知覺。在時序知覺研究的早期階段，研究者主要關注刺激自下而上的加工，認為時序信息加工的過程發生的時間非常短，似乎是自動的、被動的過程（P?ppel＆ Artin，1988）。研究者主要從刺激的物理特征等角度來探討時序知覺，這些研究中采用的刺激特征均是無主觀意義的，比如刺激的顏色、強度、呈現的空間位置等（Szymaszek，Szelag，＆ Sliwowska， 2006；Fink， Ulbrich， Churan， ＆Wittmann，2006；Zampini， Brown， Shore， Maravita，Rder， ＆ Spence， 2005；Park， Schlag-Rey， ＆Schlag，2003）。但是，時序信息加工不僅與刺激的物理屬性有關，也與個體對刺激屬性的主觀知覺有關 （Yarrow， Martin， Costa， Solomon， ＆ Arnold，2016）。

知覺包含對刺激意義的解釋過程，知覺組織是將客觀信息組織成連貫單元的過程，尤其在視覺通道中，視覺系統會根據接收到的刺激對象間的結構關系對其進行知覺組織，把輸入的復雜刺激組織成不同的部分，形成視覺加工的基本單元（Duncan＆Humphreys，1989）。格式塔心理學家提出了很多知覺組織的原則，比如相似原則、接近原則、閉合原則等。近年來，有研究者發現，刺激的知覺組織影響時序知覺。在多感官研究中發現，當聽覺和視覺刺激在性別上匹配時（如女性聲音和女性面孔），被試報告那個感覺通道的刺激先呈現的時間辨別表現比性別不匹配條件更差，表明跨通道知覺組織影響時序知覺（Vatakis＆ Spence，2007）。在視覺單通道，也有研究者發現刺激的知覺組織會損傷時序辨別表現（Rappaport et al.，2011；Baruch et al.， 2013）。 例如，Nicol和Shore（2007）采用由三條線段構成的C形為實驗材料，兩個C形的開口方向包括相對和相反兩種條件。結果發現，與反向條件相比較，對向條件的時序辨別表現顯著較差，他們認為對向條件的兩個靶圖形更容易被知覺為一個整體，這種知覺組織影響了時序知覺。

現有的知覺組織影響時序知覺的研究均采用時序判斷任務（temporal order judgment， TOJ），要求被試判斷同時或以間隔極短的時間呈現的兩個刺激出現的先后順序。有研究者（Schneider＆ Bavelier，2003；Van Eijk， Kohlrausch， Juola， ＆ Par， 2008；Zampini， Guest，Shore，＆ Spence，2005）認為這是二擇一的迫選任務，缺少同時判斷這種可能性，當被試不確定刺激的出現順序時只能隨機猜測，容易產生反應偏差。那么，知覺組織對時序知覺的影響是否受到反應選項的影響？三項反應任務（ternary-response task）可以消除缺乏中間選項可能導致的反應偏向（Jaskowski， 1993；Ulrich，1987），即要求被試判斷同時或先后呈現的兩個靶刺激A、B的順序時有三種反應選項：同時出現，A先出現，B先出現。而且，TOJ主要反映的是個體的序列性時序知覺，知覺組織更可能使被試傾向于將兩個圖形知覺為同時出現而影響同時性的時序判斷。采用三項反應任務既可以探討知覺組織影響時序知覺的可靠性，同時也能考察知覺組織對同時性時序知覺的影響。因此，實驗1a參考Nicol和Shore（2007）研究中的實驗材料，采用三項反應任務探討知覺組織對時序知覺的影響；實驗1b采用弱化的知覺組織線索條件，進一步檢驗實驗1a結果的穩定性。此外，時序知覺除了受到自下而上信息加工的影響外，同時也受到自上而下信息加工的影響。比如個體會認為與自己關聯的刺激先出現，這種現象并非源于知覺偏差，而可能與決策標準的轉移有關（Truong，Roberts，＆ Todd，2017；Constable，Welsh，Huffman， ＆ Pratt，2018）。被試在不確定刺激的時序時，有可能在時序判斷中出現決策水平的反應偏向，知覺組織對時序知覺的影響是否與被試的反應偏向有關？基于此，實驗2對“同時出現”的反應進行有限制和無限制兩種反應條件的操縱，進一步檢驗知覺組織對時序知覺的影響是否與被試的反應偏向有關。

2 實驗1a

2.1 方法

2.1.1 被試

隨機招募34名非心理學專業大學生被試 （男15名）自愿參加本研究，年齡范圍19～23歲 （M＝20.59，SD＝0.69）。 被試的視力或矯正視力正常，每個被試實驗后均獲得適量報酬。

2.1.2 實驗材料

參考Nicol和Shore（2007）實驗中使用的圖形材料。采用由三條線段構成的C形（視角3°×2°，見圖1），其中對向（兩個C形的開口方向相對）為知覺組織條件（圖1左），反向（C形的開口方相反，圖1右）為非組織條件。均為白色背景，黑色圖形。

2.1.3 實驗設計

采用 2（圖形朝向：對向、反向）×13（SOA：0ms，±5ms、±15ms、±25ms、±40ms、±60ms、±80ms）的被試內設計。 SOA（stimulus onset asynchrony）為 0表示兩個刺激同時出現，SOA為正表示右側刺激先出現，SOA為負表示左側刺激先出現，單位為ms。

2.1.4 實驗程序

實驗程序采用E-prime2.0軟件編制，每個被試單獨進行實驗，被試與顯示器（17英寸液晶彩色顯示器，刷新頻率75HZ）距離約60cm。被試在實驗中始終注視屏幕中央，實驗開始時，首先在白色背景的屏幕中央呈現黑色注視點“＋”300ms，注視點消失后隨機呈現400～800ms空屏，緊接著隨機在注視點左側和右側同時或先后呈現一個圖片刺激，SOA包括0ms、±5ms、±15ms、±25ms、±40ms、±60ms、±80ms 等13個水平。圖片呈現時距90ms，圖片消失后在屏幕中央出現“？”，要求被試看到“？”出現時準確地盡快做出時序判斷，如果兩個圖片同時出現按1鍵；如果不同時出現則需判斷兩個圖片的出現順序，左側先出現按2鍵，右側先出現按3鍵。被試做出反應后或者在5s內沒有做出反應則出現400～800ms空屏，隨后進入下一個試次。對向和反向條件采用block間設計，出現順序在被試間進行平衡，每個block中每個SOA水平重復30次，靶圖形的呈現位置及SOA條件均為隨機呈現，正式實驗共780個試次。每個block中完成80個試次被試可稍作休息，完成一個block休息1分鐘。

在正式實驗任務前有練習任務，練習時的SOA包括 0ms、±20ms、±45ms 5 個水平，有正誤反饋，以使被試熟悉實驗任務。在整個實驗過程中，要求被試將注意集中在注視點位置上。整個實驗共需時約45分鐘。

2.2 結果與分析

2.2.1 “同時出現”判斷的結果與分析

首先計算被試在不同實驗條件下每個SOA水平的“同時出現”的判斷頻率，結果見圖2。重復測量方差分析結果表明，圖形朝向的主效應顯著，F（1，30）＝18.66，p＜0.001，η2＝0.38，對向條件的同時判斷頻率顯著高于反向條件。SOA的主效應顯著，F（12，360）＝216.31，p＜0.001，η2＝0.88。 圖 形 朝 向 和SOA 的交互作用顯著，F（12，360）＝2.24，p＜0.05，η2＝0.07。簡單效應分析結果表明，SOA為＋80ms和-60ms時，對向條件的同時判斷頻率邊緣顯著高于反向條件 （ps＜0.07），SOA 為＋25ms和-25ms、-40ms 時，對向條件的同時判斷頻率顯著高于反向條件 （ps＜0.05），其他SOA水平兩個條件之間沒有顯著差異（ps＞0.05）。

2.2.2 正確率的結果與分析

計算每個被試在兩個實驗條件下每個SOA水平時序判斷的正確率，結果見圖3。重復測量方差分析結果表明，圖形朝向的主效應顯著，F（1，33）＝24.56，p＜0.001，η2＝0.43；對向條件的正確率顯著低于反向條件。SOA的主效應顯著，F （12，396）＝135.99，p＜0.001，η2＝0.81。圖形朝向和 SOA 的交互作用不顯著，F（12，396）＝1.288，p＝0.262，η2＝0.038。

實驗1a的結果表明，對向條件的時序辨別表現顯著差于反向條件，與以往采用TOJ任務的研究結果是一致的 （Nicol＆ Shore，2007；Rappaport et al.，2011），說明這種現象不受反應選項的影響。但是，與反向條件相比較，被試在對向條件中做出了顯著更多的“同時出現”判斷，說明知覺組織影響同時性時序判斷。那么，這種現象是否穩定呢？空間上接近的物體更容易被知覺成同一個整體，這是視知覺的相鄰性組織規律（陳鋒，韓世輝，朱瀅，2003）。實驗1b通過縮短構成C形的三條線段中水平方向的線段長度，使兩個靶圖形的知覺組織傾向降低，進一步對這一結果進行檢驗。

3 實驗1b

3.1 方法

3.1.1 被試

隨機招募29名非心理學專業大學生（男11名）自愿參加本研究，年齡范圍 18～24 歲（M＝20.32，SD＝0.89）。所有被試的視力或矯正視力正常，未參加過實驗1a，實驗后獲得適量報酬。

3.1.2 實驗材料

采用實驗1a的實驗材料，不同的是三條線段組成的C形視角為3°×1°，即縮短了C形水平方向的線段長度，實驗材料的其他屬性與實驗1a相同。

3.1.3 實驗設計和實驗程序

實驗設計和實驗程序同實驗1a。

3.2 結果與分析

3.2.1 “兩個靶圖形同時出現”判斷的結果與分析

“同時出現”的判斷頻率結果見圖4。重復測量方差分析結果表明，圖形朝向的主效應顯著，F（1，28）＝5.79，p＜0.05，η2＝0.17，對向條件的同時判斷頻率顯著高于反向條件。SOA的主效應顯著，F（12，336）＝121.68，p＜0.001，η2＝0.81。 圖 形 朝 向 和SOA 的交互作用顯著，F（12，336）＝2.76，p＜0.05，η2＝0.09。 SOA 為＋25、＋15、＋5、-15ms時，對向條件的同時判斷頻率顯著高于反向條件（ps＜0.05），其他 SOA水平兩個條件的同時判斷頻率沒有顯著差異 （ps＞0.05）。

3.2.2 正確率的結果與分析

正確率結果見圖5。重復測量方差分析結果表明， 圖形朝向的主效應不顯著，F（1，28）＝0.22，p＝0.64，η2＝0.01。SOA 的主效應顯著 ，F（12，336）＝101.95，p＜0.001，η2＝0.79。圖形朝向和 SOA 的交互作用顯著，F（12，336）＝2.83，p＜0.05，η2＝0.10，在 SOA為＋25ms（p＝0.001）、＋15ms（p＝0.06）、＋5ms（p＝0.07）、-15ms（p＝0.05）時，對向條件的正確率顯著或邊緣顯著低于反向條件，其他SOA水平兩個實驗條件之間均沒有顯著差異（ps＞0.05）。

實驗1b的結果表明，與反向條件相比，被試在對向條件傾向于做出更多的兩個靶刺激“同時出現”的判斷，而在正確率上，尤其在較短的SOA條件下對向條件時序判斷的正確率低于反向條件。這進一步驗證了實驗1a的結果，說明知覺組織對時序知覺的影響不受反應選項影響，而且知覺組織對同時性時序判斷有顯著影響，被試更可能將知覺組織條件的兩個刺激知覺為同時出現。那么知覺組織對時序知覺的影響是否與被試在決策水平上的反應偏向有關？實驗2對“同時出現”的選項進行操縱，采用有限制和無限制反應條件，如果“同時出現”的判斷頻率在這兩種反應條件中沒有顯著差異，則說明被試在做出時序判斷時是基于感知到的時序信息，不是由于反應偏向導致的（張鋒，黃希庭，2010）。

4 實驗2

4.1 方法

4.1.1 被試

隨機招募31名非心理學專業大學生（男12名）自愿參加本實驗，年齡范圍 19～26 歲（M＝20.69，SD＝0.98）。被試的視力或矯正視力正常，均未參加過實驗1，所有被試實驗后均獲得適量報酬。

4.1.2 實驗材料

同實驗1a。

4.1.3 實驗設計

采用 2（圖形朝向：反向，對向）×13（SOA：0ms、±5ms、±15ms、±25ms、±40ms、±60ms、±80ms）×2（反應條件：有限制，無限制）的被試內設計。

4.1.4 實驗程序

實驗程序同實驗1a，無限制條件要求被試在兩個圖形同時出現或不確定兩個圖形出現順序時按1鍵，左側刺激先出現按2鍵，右側刺激先出現按3鍵。有限制反應條件要求被試非常確定兩個圖形是同時出現時按1鍵，左側刺激先出現按2鍵，右側刺激先出現按3鍵。有限制反應和無限制反應條件的出現順序在被試間平衡。每種指導語條件包括兩個blocks，每個block中每個SOA水平重復15次，正式實驗共780個試次。每個block中完成66個試次可稍作休息，完成一個block休息1分鐘。

在有限制和無限制反應條件的正式實驗任務前都有練習任務，練習時的SOA包括0ms、±20ms、±45ms 5個水平，有正誤反饋，以使被試熟悉實驗任務。在整個實驗過程中，要求被試將注意集中在注視點位置上。整個實驗共需時約45分鐘。

4.2 結果與分析

被試的“同時出現”判斷頻率結果見圖6。重復測量方差分析結果表明，圖形朝向的主效應顯著，F（1，30）＝26.26，p＜0.001，η2＝0.47，對向條件的同時判斷頻率顯著高于反向條件。SOA的主效應顯著，F（12，360）＝167.82，p＜0.001，η2＝0.85。圖形朝向和SOA 的交互作用顯著，F（12，360）＝2.51，p＜0.05，η2＝0.08。SOA為＋5ms時，對向和反向條件的同時判斷頻率之間沒有顯著差異 （p＝0.504），SOA 為＋80ms（p＝0.06）和-15ms（p＝0.09）時，對向條件的同時判斷頻率邊緣顯著高于反向條件，在其他SOA水平，對向條件的同時判斷頻率均顯著高于反向條件 （ps＜0.05）。 反應條件的主效應不顯著，F（1，30）＝0.02，p＝0.89，η2＝0.001； 反應條件和其他因素的交互作用均不顯著（ps＞0.05）。

實驗2的結果表明，在有限制和無限制反應條件中，對向條件的同時判斷頻率均顯著高于反向條件，而兩種反應條件在同時判斷頻率上沒有顯著差異，這說明被試做出的時序判斷是基于知覺到的時序信息，而不是決策水平的反應偏向。

5 討論

以往采用兩項反應的時序判斷任務發現，知覺組織損傷時序辨別表現（Nicol＆ Shore，2007；Rappaport et al.， 2011； Baruch et al.，2013）。 但是有研究者指出，兩項反應的時序判斷任務可能存在由于迫選而引起的反應偏向。本研究采用三項反應的時序判斷任務檢驗知覺組織對時序知覺的影響是否與反應選項有關，同時考察知覺組織對同時性時序知覺的影響。

實驗1a和實驗1b的結果均發現，對向條件的時序判斷的正確率顯著低于反向條件，與以往的研究結果較為一致（Nicol＆ Shore，2007；Rappaport et al.， 2011； Baruch et al.， 2013），說明知覺組織對時序知覺的影響不受反應選項的影響，是較為穩定的現象。但是，本研究結果還發現，知覺組織影響時序知覺“同時出現”的判斷頻率，對向條件的同時判斷頻率顯著高于反向條件，尤其在較短的SOA條件下。具有閉合傾向的兩個圖形更容易被知覺為一個物體，當兩個C形的開口方向相對時較容易被知覺為一個物體，而反向條件的兩個圖形被知覺為兩個物體（Nicol et al.，2007）。知覺組織過程發生得非常快速，通常是刺激驅動的前注意過程（Van der Helm，2017），當兩個圖形被知覺為一個整體時會影響兩個刺激時間關系的編碼，使被試更難知覺刺激的時序，尤其是兩個刺激出現的時間間隔很短時被試更傾向于將兩個刺激知覺為同時出現。根據刺激整合假設（Radeau，1994），空間和時間接近的刺激更容易被整合為一個知覺對象，而且兩個刺激出現的時間間隔是影響時序判斷的一個重要因素，兩個刺激出現的時間間隔較短時被試較難辨別刺激的時序。即便知覺到兩個刺激不是同時出現的也很難正確判斷兩個刺激的時序，只有兩個刺激出現的時間間隔達到時序閾限以上時，被試的時序辨別表現會顯著提高。因而隨著兩個刺激出現時間間隔的增加，對向條件的兩個靶圖形的時序信息也較明顯，兩個條件的時序判斷的正確率均會較高。對正確率結果的分析也發現，對向條件的正確率顯著低于反向條件，尤其是SOA較短時這種傾向更為明顯；當SOA較長時，這時兩個條件之間的時序判斷正確率差異降低。隨著兩個刺激出現時間間隔的增加，在時間維度上破壞了知覺組織的線索，被試更傾向于將其知覺為兩個物體，也更容易辨別刺激出現的時序。本研究結果表明，知覺組織影響同時性時序知覺，但是與其對順序性時序知覺的影響不同，當兩個刺激同時出現時知覺組織能夠提高同時性時序辨別的表現，而知覺組織對序列性時序辨別的表現并不存在促進作用。

在時序知覺研究早期更關注時序知覺中自下而上的加工，但是研究者近年來也開始關注自上而下的加工方式對時序知覺的影響。研究發現，在時序判斷任務中涉及復雜的決策過程，比如決策標準的轉移（Rajsic，Perera，＆ Pratt， 2017），當自我物品與他人物品作為實驗刺激時，被試傾向于判斷自我物品先出現，這種現象并不是產生于知覺層面，而是被試在不確定條件下產生的決策傾向（Constable，Welsh， Pratt，＆ Huffman， 2018）。知覺組織既與刺激的物理特征有關，同時也依賴于知覺主體對刺激的意義解釋。本研究中實驗2的研究結果顯示，在對“同時出現”判斷的有限制反應和無限制反應條件中，對向條件的同時判斷頻率都顯著高于反向條件，而反應條件的主效應及與其他因素的交互作用均不顯著，這說明被試的反應是基于感知到的時序信息，知覺組織并沒有影響被試的反應偏向。而知覺組織通常出現在信息加工的早期階段（Marrini＆ Marzi，2016； Van der Helm， 2017），所以，綜合實驗 2的研究結果，知覺組織對時序知覺的影響更可能發生在早期的信息加工階段，而對時序信息的加工慢于兩個靶刺激知覺組織的過程，未來需要借助ERP技術對知覺組織影響時序信息加工的機制做進一步的探討。