知觉组织对时序知觉的影响——三项反应任务的证据

尹天子 戚江丹 刘 潇

（贵州师范大学心理学院，贵阳 550025）

1 引言

时间是人类一种重要的知觉经验，而我们没有专门的感觉器官来感知时间，需要借助对时间知觉的研究来了解时间信息加工的机制。时序知觉是时间知觉的一个重要组成部分，反映的是个体对同时或间隔较短时间出现的客观事件顺序性的知觉 （尹天子，黄希庭，2009）。时序知觉包含同时性、非同时性和序列性等经验成分。同时性和非同时性主要反映刺激是同时还是非同时出现，而序列性则是对刺激出现先后顺序的知觉。在时序知觉研究的早期阶段，研究者主要关注刺激自下而上的加工，认为时序信息加工的过程发生的时间非常短，似乎是自动的、被动的过程（Pöppel＆ Artin，1988）。研究者主要从刺激的物理特征等角度来探讨时序知觉，这些研究中采用的刺激特征均是无主观意义的，比如刺激的颜色、强度、呈现的空间位置等（Szymaszek，Szelag，＆ Sliwowska， 2006；Fink， Ulbrich， Churan， ＆Wittmann，2006；Zampini， Brown， Shore， Maravita，Rder， ＆ Spence， 2005；Park， Schlag-Rey， ＆Schlag，2003）。但是，时序信息加工不仅与刺激的物理属性有关，也与个体对刺激属性的主观知觉有关 （Yarrow， Martin， Costa， Solomon， ＆ Arnold，2016）。

知觉包含对刺激意义的解释过程，知觉组织是将客观信息组织成连贯单元的过程，尤其在视觉通道中，视觉系统会根据接收到的刺激对象间的结构关系对其进行知觉组织，把输入的复杂刺激组织成不同的部分，形成视觉加工的基本单元（Duncan＆Humphreys，1989）。格式塔心理学家提出了很多知觉组织的原则，比如相似原则、接近原则、闭合原则等。近年来，有研究者发现，刺激的知觉组织影响时序知觉。在多感官研究中发现，当听觉和视觉刺激在性别上匹配时（如女性声音和女性面孔），被试报告那个感觉通道的刺激先呈现的时间辨别表现比性别不匹配条件更差，表明跨通道知觉组织影响时序知觉（Vatakis＆ Spence，2007）。在视觉单通道，也有研究者发现刺激的知觉组织会损伤时序辨别表现（Rappaport et al.，2011；Baruch et al.， 2013）。 例如，Nicol和Shore（2007）采用由三条线段构成的C形为实验材料，两个C形的开口方向包括相对和相反两种条件。结果发现，与反向条件相比较，对向条件的时序辨别表现显著较差，他们认为对向条件的两个靶图形更容易被知觉为一个整体，这种知觉组织影响了时序知觉。

现有的知觉组织影响时序知觉的研究均采用时序判断任务（temporal order judgment， TOJ），要求被试判断同时或以间隔极短的时间呈现的两个刺激出现的先后顺序。有研究者（Schneider＆ Bavelier，2003；Van Eijk， Kohlrausch， Juola， ＆ Par， 2008；Zampini， Guest，Shore，＆ Spence，2005）认为这是二择一的迫选任务，缺少同时判断这种可能性，当被试不确定刺激的出现顺序时只能随机猜测，容易产生反应偏差。那么，知觉组织对时序知觉的影响是否受到反应选项的影响？三项反应任务（ternary-response task）可以消除缺乏中间选项可能导致的反应偏向（Jaskowski， 1993；Ulrich，1987），即要求被试判断同时或先后呈现的两个靶刺激A、B的顺序时有三种反应选项：同时出现，A先出现，B先出现。而且，TOJ主要反映的是个体的序列性时序知觉，知觉组织更可能使被试倾向于将两个图形知觉为同时出现而影响同时性的时序判断。采用三项反应任务既可以探讨知觉组织影响时序知觉的可靠性，同时也能考察知觉组织对同时性时序知觉的影响。因此，实验1a参考Nicol和Shore（2007）研究中的实验材料，采用三项反应任务探讨知觉组织对时序知觉的影响；实验1b采用弱化的知觉组织线索条件，进一步检验实验1a结果的稳定性。此外，时序知觉除了受到自下而上信息加工的影响外，同时也受到自上而下信息加工的影响。比如个体会认为与自己关联的刺激先出现，这种现象并非源于知觉偏差，而可能与决策标准的转移有关（Truong，Roberts，＆ Todd，2017；Constable，Welsh，Huffman， ＆ Pratt，2018）。被试在不确定刺激的时序时，有可能在时序判断中出现决策水平的反应偏向，知觉组织对时序知觉的影响是否与被试的反应偏向有关？基于此，实验2对“同时出现”的反应进行有限制和无限制两种反应条件的操纵，进一步检验知觉组织对时序知觉的影响是否与被试的反应偏向有关。

2 实验1a

2.1 方法

2.1.1 被试

随机招募34名非心理学专业大学生被试 （男15名）自愿参加本研究，年龄范围19～23岁 （M＝20.59，SD＝0.69）。 被试的视力或矫正视力正常，每个被试实验后均获得适量报酬。

2.1.2 实验材料

参考Nicol和Shore（2007）实验中使用的图形材料。采用由三条线段构成的C形（视角3°×2°，见图1），其中对向（两个C形的开口方向相对）为知觉组织条件（图1左），反向（C形的开口方相反，图1右）为非组织条件。均为白色背景，黑色图形。

2.1.3 实验设计

采用 2（图形朝向：对向、反向）×13（SOA：0ms，±5ms、±15ms、±25ms、±40ms、±60ms、±80ms）的被试内设计。 SOA（stimulus onset asynchrony）为 0表示两个刺激同时出现，SOA为正表示右侧刺激先出现，SOA为负表示左侧刺激先出现，单位为ms。

2.1.4 实验程序

实验程序采用E-prime2.0软件编制，每个被试单独进行实验，被试与显示器（17英寸液晶彩色显示器，刷新频率75HZ）距离约60cm。被试在实验中始终注视屏幕中央，实验开始时，首先在白色背景的屏幕中央呈现黑色注视点“＋”300ms，注视点消失后随机呈现400～800ms空屏，紧接着随机在注视点左侧和右侧同时或先后呈现一个图片刺激，SOA包括0ms、±5ms、±15ms、±25ms、±40ms、±60ms、±80ms 等13个水平。图片呈现时距90ms，图片消失后在屏幕中央出现“？”，要求被试看到“？”出现时准确地尽快做出时序判断，如果两个图片同时出现按1键；如果不同时出现则需判断两个图片的出现顺序，左侧先出现按2键，右侧先出现按3键。被试做出反应后或者在5s内没有做出反应则出现400～800ms空屏，随后进入下一个试次。对向和反向条件采用block间设计，出现顺序在被试间进行平衡，每个block中每个SOA水平重复30次，靶图形的呈现位置及SOA条件均为随机呈现，正式实验共780个试次。每个block中完成80个试次被试可稍作休息，完成一个block休息1分钟。

在正式实验任务前有练习任务，练习时的SOA包括 0ms、±20ms、±45ms 5 个水平，有正误反馈，以使被试熟悉实验任务。在整个实验过程中，要求被试将注意集中在注视点位置上。整个实验共需时约45分钟。

2.2 结果与分析

2.2.1 “同时出现”判断的结果与分析

首先计算被试在不同实验条件下每个SOA水平的“同时出现”的判断频率，结果见图2。重复测量方差分析结果表明，图形朝向的主效应显著，F（1，30）＝18.66，p＜0.001，η2＝0.38，对向条件的同时判断频率显著高于反向条件。SOA的主效应显著，F（12，360）＝216.31，p＜0.001，η2＝0.88。 图 形 朝 向 和SOA 的交互作用显著，F（12，360）＝2.24，p＜0.05，η2＝0.07。简单效应分析结果表明，SOA为＋80ms和-60ms时，对向条件的同时判断频率边缘显著高于反向条件 （ps＜0.07），SOA 为＋25ms和-25ms、-40ms 时，对向条件的同时判断频率显著高于反向条件 （ps＜0.05），其他SOA水平两个条件之间没有显著差异（ps＞0.05）。

2.2.2 正确率的结果与分析

计算每个被试在两个实验条件下每个SOA水平时序判断的正确率，结果见图3。重复测量方差分析结果表明，图形朝向的主效应显著，F（1，33）＝24.56，p＜0.001，η2＝0.43；对向条件的正确率显著低于反向条件。SOA的主效应显著，F （12，396）＝135.99，p＜0.001，η2＝0.81。图形朝向和 SOA 的交互作用不显著，F（12，396）＝1.288，p＝0.262，η2＝0.038。

实验1a的结果表明，对向条件的时序辨别表现显著差于反向条件，与以往采用TOJ任务的研究结果是一致的 （Nicol＆ Shore，2007；Rappaport et al.，2011），说明这种现象不受反应选项的影响。但是，与反向条件相比较，被试在对向条件中做出了显著更多的“同时出现”判断，说明知觉组织影响同时性时序判断。那么，这种现象是否稳定呢？空间上接近的物体更容易被知觉成同一个整体，这是视知觉的相邻性组织规律（陈锋，韩世辉，朱滢，2003）。实验1b通过缩短构成C形的三条线段中水平方向的线段长度，使两个靶图形的知觉组织倾向降低，进一步对这一结果进行检验。

3 实验1b

3.1 方法

3.1.1 被试

随机招募29名非心理学专业大学生（男11名）自愿参加本研究，年龄范围 18～24 岁（M＝20.32，SD＝0.89）。所有被试的视力或矫正视力正常，未参加过实验1a，实验后获得适量报酬。

3.1.2 实验材料

采用实验1a的实验材料，不同的是三条线段组成的C形视角为3°×1°，即缩短了C形水平方向的线段长度，实验材料的其他属性与实验1a相同。

3.1.3 实验设计和实验程序

实验设计和实验程序同实验1a。

3.2 结果与分析

3.2.1 “两个靶图形同时出现”判断的结果与分析

“同时出现”的判断频率结果见图4。重复测量方差分析结果表明，图形朝向的主效应显著，F（1，28）＝5.79，p＜0.05，η2＝0.17，对向条件的同时判断频率显著高于反向条件。SOA的主效应显著，F（12，336）＝121.68，p＜0.001，η2＝0.81。 图 形 朝 向 和SOA 的交互作用显著，F（12，336）＝2.76，p＜0.05，η2＝0.09。 SOA 为＋25、＋15、＋5、-15ms时，对向条件的同时判断频率显著高于反向条件（ps＜0.05），其他 SOA水平两个条件的同时判断频率没有显著差异 （ps＞0.05）。

3.2.2 正确率的结果与分析

正确率结果见图5。重复测量方差分析结果表明， 图形朝向的主效应不显著，F（1，28）＝0.22，p＝0.64，η2＝0.01。SOA 的主效应显著 ，F（12，336）＝101.95，p＜0.001，η2＝0.79。图形朝向和 SOA 的交互作用显著，F（12，336）＝2.83，p＜0.05，η2＝0.10，在 SOA为＋25ms（p＝0.001）、＋15ms（p＝0.06）、＋5ms（p＝0.07）、-15ms（p＝0.05）时，对向条件的正确率显著或边缘显著低于反向条件，其他SOA水平两个实验条件之间均没有显著差异（ps＞0.05）。

实验1b的结果表明，与反向条件相比，被试在对向条件倾向于做出更多的两个靶刺激“同时出现”的判断，而在正确率上，尤其在较短的SOA条件下对向条件时序判断的正确率低于反向条件。这进一步验证了实验1a的结果，说明知觉组织对时序知觉的影响不受反应选项影响，而且知觉组织对同时性时序判断有显著影响，被试更可能将知觉组织条件的两个刺激知觉为同时出现。那么知觉组织对时序知觉的影响是否与被试在决策水平上的反应偏向有关？实验2对“同时出现”的选项进行操纵，采用有限制和无限制反应条件，如果“同时出现”的判断频率在这两种反应条件中没有显著差异，则说明被试在做出时序判断时是基于感知到的时序信息，不是由于反应偏向导致的（张锋，黄希庭，2010）。

4 实验2

4.1 方法

4.1.1 被试

随机招募31名非心理学专业大学生（男12名）自愿参加本实验，年龄范围 19～26 岁（M＝20.69，SD＝0.98）。被试的视力或矫正视力正常，均未参加过实验1，所有被试实验后均获得适量报酬。

4.1.2 实验材料

同实验1a。

4.1.3 实验设计

采用 2（图形朝向：反向，对向）×13（SOA：0ms、±5ms、±15ms、±25ms、±40ms、±60ms、±80ms）×2（反应条件：有限制，无限制）的被试内设计。

4.1.4 实验程序

实验程序同实验1a，无限制条件要求被试在两个图形同时出现或不确定两个图形出现顺序时按1键，左侧刺激先出现按2键，右侧刺激先出现按3键。有限制反应条件要求被试非常确定两个图形是同时出现时按1键，左侧刺激先出现按2键，右侧刺激先出现按3键。有限制反应和无限制反应条件的出现顺序在被试间平衡。每种指导语条件包括两个blocks，每个block中每个SOA水平重复15次，正式实验共780个试次。每个block中完成66个试次可稍作休息，完成一个block休息1分钟。

在有限制和无限制反应条件的正式实验任务前都有练习任务，练习时的SOA包括0ms、±20ms、±45ms 5个水平，有正误反馈，以使被试熟悉实验任务。在整个实验过程中，要求被试将注意集中在注视点位置上。整个实验共需时约45分钟。

4.2 结果与分析

被试的“同时出现”判断频率结果见图6。重复测量方差分析结果表明，图形朝向的主效应显著，F（1，30）＝26.26，p＜0.001，η2＝0.47，对向条件的同时判断频率显著高于反向条件。SOA的主效应显著，F（12，360）＝167.82，p＜0.001，η2＝0.85。图形朝向和SOA 的交互作用显著，F（12，360）＝2.51，p＜0.05，η2＝0.08。SOA为＋5ms时，对向和反向条件的同时判断频率之间没有显著差异 （p＝0.504），SOA 为＋80ms（p＝0.06）和-15ms（p＝0.09）时，对向条件的同时判断频率边缘显著高于反向条件，在其他SOA水平，对向条件的同时判断频率均显著高于反向条件 （ps＜0.05）。 反应条件的主效应不显著，F（1，30）＝0.02，p＝0.89，η2＝0.001； 反应条件和其他因素的交互作用均不显著（ps＞0.05）。

实验2的结果表明，在有限制和无限制反应条件中，对向条件的同时判断频率均显著高于反向条件，而两种反应条件在同时判断频率上没有显著差异，这说明被试做出的时序判断是基于知觉到的时序信息，而不是决策水平的反应偏向。

5 讨论

以往采用两项反应的时序判断任务发现，知觉组织损伤时序辨别表现（Nicol＆ Shore，2007；Rappaport et al.， 2011； Baruch et al.，2013）。 但是有研究者指出，两项反应的时序判断任务可能存在由于迫选而引起的反应偏向。本研究采用三项反应的时序判断任务检验知觉组织对时序知觉的影响是否与反应选项有关，同时考察知觉组织对同时性时序知觉的影响。

实验1a和实验1b的结果均发现，对向条件的时序判断的正确率显著低于反向条件，与以往的研究结果较为一致（Nicol＆ Shore，2007；Rappaport et al.， 2011； Baruch et al.， 2013），说明知觉组织对时序知觉的影响不受反应选项的影响，是较为稳定的现象。但是，本研究结果还发现，知觉组织影响时序知觉“同时出现”的判断频率，对向条件的同时判断频率显著高于反向条件，尤其在较短的SOA条件下。具有闭合倾向的两个图形更容易被知觉为一个物体，当两个C形的开口方向相对时较容易被知觉为一个物体，而反向条件的两个图形被知觉为两个物体（Nicol et al.，2007）。知觉组织过程发生得非常快速，通常是刺激驱动的前注意过程（Van der Helm，2017），当两个图形被知觉为一个整体时会影响两个刺激时间关系的编码，使被试更难知觉刺激的时序，尤其是两个刺激出现的时间间隔很短时被试更倾向于将两个刺激知觉为同时出现。根据刺激整合假设（Radeau，1994），空间和时间接近的刺激更容易被整合为一个知觉对象，而且两个刺激出现的时间间隔是影响时序判断的一个重要因素，两个刺激出现的时间间隔较短时被试较难辨别刺激的时序。即便知觉到两个刺激不是同时出现的也很难正确判断两个刺激的时序，只有两个刺激出现的时间间隔达到时序阈限以上时，被试的时序辨别表现会显著提高。因而随着两个刺激出现时间间隔的增加，对向条件的两个靶图形的时序信息也较明显，两个条件的时序判断的正确率均会较高。对正确率结果的分析也发现，对向条件的正确率显著低于反向条件，尤其是SOA较短时这种倾向更为明显；当SOA较长时，这时两个条件之间的时序判断正确率差异降低。随着两个刺激出现时间间隔的增加，在时间维度上破坏了知觉组织的线索，被试更倾向于将其知觉为两个物体，也更容易辨别刺激出现的时序。本研究结果表明，知觉组织影响同时性时序知觉，但是与其对顺序性时序知觉的影响不同，当两个刺激同时出现时知觉组织能够提高同时性时序辨别的表现，而知觉组织对序列性时序辨别的表现并不存在促进作用。

在时序知觉研究早期更关注时序知觉中自下而上的加工，但是研究者近年来也开始关注自上而下的加工方式对时序知觉的影响。研究发现，在时序判断任务中涉及复杂的决策过程，比如决策标准的转移（Rajsic，Perera，＆ Pratt， 2017），当自我物品与他人物品作为实验刺激时，被试倾向于判断自我物品先出现，这种现象并不是产生于知觉层面，而是被试在不确定条件下产生的决策倾向（Constable，Welsh， Pratt，＆ Huffman， 2018）。知觉组织既与刺激的物理特征有关，同时也依赖于知觉主体对刺激的意义解释。本研究中实验2的研究结果显示，在对“同时出现”判断的有限制反应和无限制反应条件中，对向条件的同时判断频率都显著高于反向条件，而反应条件的主效应及与其他因素的交互作用均不显著，这说明被试的反应是基于感知到的时序信息，知觉组织并没有影响被试的反应偏向。而知觉组织通常出现在信息加工的早期阶段（Marrini＆ Marzi，2016； Van der Helm， 2017），所以，综合实验 2的研究结果，知觉组织对时序知觉的影响更可能发生在早期的信息加工阶段，而对时序信息的加工慢于两个靶刺激知觉组织的过程，未来需要借助ERP技术对知觉组织影响时序信息加工的机制做进一步的探讨。