英语原文共 10 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
陆地生态的内在空间知识有利于高个子判断距离
摘要：
视觉可靠地直接指导日常生活中的行为，例如伸手、走路。这种能力特别令人着迷，因为投射到我们眼睛里的自然景物的光学图像不足以使人形成感知空间。有人提出，大脑利用其固有的空间知识来弥补这一不足。然而，还不清楚是内在的空间知识包括哪些以及如何获得这些知识。我们调查了这个问题，并给出了一个生态基础的证据，利用观测者与地面环境 the terrestrial environment即地面ground surface之间的统计空间关系。我们发现在黑暗和缺乏线索的环境中，固有知识有更大的贡献，相较于参照天花板的信息，当观察者参照地面信息时，目标位置知觉更准确。此外，身高更高的观察者更准确地定位目标。在全线索环境下，即使我们让个子较高的观察者坐在椅子上，个子较矮的观察者站在箱子上，以补偿观察者的身高，也能观察到高个子在目标定位上更出色的表现。这一发现虽然引人入胜，但却与内在空间知识的生态学假说的预测相吻合。这说明个体一生中所积累的身高经验和不断与地面物体的相互作用不仅决定了其内在的空间知识，而且使其在中距离空间能力上具有优势。
关键词：人类行为，生态，知觉，适应
引言：
视觉空间似乎是真实的。因为它可靠地指导我们日常活动中的行为，所以我们常常会得出这样的结论：尽管我们的眼睛捕捉到的原始光学图像是模棱两可的，但视觉系统还是如实地重建了物理空间。视觉系统依赖其内部空间知识来消除视网膜信息的歧义，这可能不太明显，是因为它似乎“自动的”（1）。因此，发现内部空间知识的本质对于理解大脑如何创造视觉空间至关重要。
中等距离内空间知觉的研究使用贫乏的视觉刺激物来研究视觉系统（2-7）。我们之前的研究表明，在黑暗条件下，3到4m之外的发出微光的目标（图1A，黄色目标）可以被知觉为在眼睛到其的连线和一个假想的曲面的交点上（图1A，白色虚线），（4，5）。这个假想曲线的形状和位置对于不同的观察者来说是相当稳定的。我们把这个假想的曲面称为“固有偏差”，因为如果没有任何偏差，视觉系统本可以将目标知觉为位于其与眼睛的连线上的任意位置。这是因为视觉系统辐合（将每只眼睛的视觉轴指向目标）产生的眼动信号和调节作用（将眼睛聚焦到目标）不能可靠地提供位于2到3米以外的目标的外部深度信息。在功能层面，当外部距离线索不可用时，固有偏差类似于一个系统默认的支持性的曲面，用来定位目标；在较低的视野中，它的作用类似于支撑目标的地面。
固有偏差也影响在线索不充分的环境中的空间知觉，这种环境包含一些深度线索，但不如全线索环境下提供的丰富。图1B的示例中，黑暗中的水平地面上几个暗淡的小灯构成纹理背景，。在这种受限的提示条件下，观察者将地面上的目标定位于一个假象的店面表征上，导致距离被低估（图1B）（7）。值得注意的是，在线索受限的环境中（图1B）的地面表征比在黑暗中的固有固有偏差的地面表征的倾斜度更小（图1A）。这种差异导致在线索受限时，距离的低估程度减少。研究结果表明，当某些外部深度线索可用时，固有偏差对空间知觉的贡献降低，如在线索受限条件下。研究表明，随着环境中外部深度信息量的增加，固有偏差对空间知觉的贡献减小，在全线索环境中，其贡献更小（4-7）
尽管内在偏见在定义我们的知觉空间时很重要，但尚不清楚其特定结构的形成原因。一种假设是，观察者和自然场景，特别是地面场景（4、5、8、9）之间统计空间关系，这种关系中的经验形成了固有偏差。让我们考虑观察者的眼睛和视线（目标到眼睛连线）上的所有可能物体之间的统计空间关系（图1C）。显然，在一个人的一生中，他会在自然生境中遇到各种各样的物体（红色图形），这些物体位于同一条视线的不同位置（更近或更远）。从这些累积的经验中，视觉系统获得概率分布函数，该概率分布函数确定了物体在视线上某位置的概率，概率函数的峰值是物体（图1C中的灰色）最可能占据的位置。因此，通过获取每个视线的峰值概率，视觉系统可以定义峰值概率的轮廓（图1D，灰色曲线）。如果由于缺乏外部深度信息而无法确定目标的真实位置，则此轮廓可以代表视觉系统对目标位置的最佳猜测或内部空间知识（即，内在偏差）。因此，通过在线索受限的环境中（例如在没有可靠的视觉提示的黑暗中）采用该策略，视觉系统将地面上发微光的目标物表征为在其固有偏差上，如图1A所示。尽管固有偏差基于概率假设来定位目标，它所知觉的目标位置不一定是真实的，但它揭示了当外部深度线索较少时，对目标位置进行最佳猜测的视觉策略。
我们可以进一步假设，观察者与生态环境之间的空间关系会影响其固有偏差。作为陆地生物，人类的一个主要生态环境是我们最经常与之互动的物体所在的地表。例如，在地面上或靠近地面的地方遇到物体的频率增加，就是使峰值概率朝地面倾斜。因此，如图1E所示，固有偏差的形状将向远处倾斜。Yang和Purves（9）为这种曲线状特征提供了重要的经验支持，他们从自然场景的统计分析中得出了峰值概率位置的分布情况。上述假设作出了两个经验性可检验的预测。
预测1：
如果生态环境是重要的，那么地表对于人类来说也是重要的，那么我们可以假设在上视野中固有偏差的准确度会下降。因为我们对于在头顶上的面或者物体（如天花板，天空，树梢）的空间感较差，因为我们很少与之互动。因此，我们预测由于背景在上视野中不能发挥支持性作用，上视野和下视野固有偏差的形状不同。如图1F所示，固有偏差不是沿着眼高水平线（灰色曲线）左右对称，在上视野中的固有偏差向下偏移（黄色曲线）。也许，这是因为我们经常走进天花板高度较低的房间，那里的眼睛和天花板之间的距离比眼睛和地板之间的距离短。具体来说，一个普通房间的天花板高度是2.4或2.7米，这就导致一个成年人的眼睛在直立时离地面更远。因此，我们可以预测，较高的观察者表现出来的不对称性应该比较短的观察者更明显。
预测2：
观察者的眼睛高度也会影响内在偏差的形状。考虑图1G中眼睛高度不同的两个观察者，两条视线（绿色和蓝色虚线）彼此平行（即它们具有相同的角度偏差）。回想一下，根据我们的假设，峰值概率函数的位置向地面偏移。且较高的观察者眼睛离地面更远，所以与较矮的观察者（蓝色圆圈）相比，其峰值概率函数（绿色圆圈）距离眼睛更远。因此，如果将峰值概率位置（固有偏差）作为黑暗中发微光的目标的默认位置，我们预测身高不同的观察者，观察目标的视角相同，高的观察者会认为目标更远。对于实际上同样远的目标，由于身高差异而拥有不同视角偏差的观察者将有不同的距离知觉，高个的观察者会认为目标更远。
我们通过测试三种不同环境中的空间知觉来评估这两种预测：（i）黑暗条件（房间完全黑暗，只有发出微光的目标可见），（ii）线索受限环境（另一个黑暗的房间，地面或天花板有纹理背景），（iii）全提示条件（环境充分照明，深度提示丰富）。
材料和方法
观察者：24名知情同意的观察者，1较矮组12人（6名女性和6名男性）和较高组12人（6名女性和6名男性）参加了所有的三个实验。他们是华东师范大学（ECNU）的本科生或研究生，由张贴在校园里的学科招聘招聘而来。所有患者的视力正常或矫正至正常（至少20/20），立体分辨率为20弧秒或更好。矮眼组和高眼组平均眼高分别为149.3plusmn;1.2cm、143～158cm（女性147.5plusmn;1.3cm、男性151.0plusmn;2.1cm）、173.4plusmn;1.1cm、169～179cm（女性170.0plusmn;0.4cm、男性176.8plusmn;0.7cm）。高组平均年龄21.1plusmn;0.7岁（女性20.3plusmn;0.5岁；男性21.8plusmn;1.4岁），矮组平均年龄24.3plusmn;1.0岁（女性22.2plusmn;1.2岁；男性26.5plusmn;0.9岁）。所有24名观察员都参加了这三项实验，并得到了时间方面的金钱补偿。在研究开始时，一名男性观察者在第一次测试后遭受了与运动相关的伤害（不是由于研究），并退出了研究。我们额外招收了一位观察者作为替补。所有关于观察员的实验都是按照机构审查委员会的指导方针进行的。
试验室和刺激物（实验1和2）： 所有实验均在华东理工大学认知神经科学研究所大楼的一个暗室（8米times;13米）中进行。观察者不知道房间的布局和大小。它的天花板（3.1米）和墙壁被漆成黑色，地板上铺着黑色地毯。一根15米长的绳子（高出地面0.8米）系在房间的两端，用来引导观测者盲目行走。在测试过程中大声播放音乐，以防止可能的声音提示暴露目标位置。测试目标由一个乒乓球构成，乒乓球内部由一个绿色发光二极管（LED）照明（0.16cd/m2），并由计算机控制。乒乓球前放置可变光阑以使其视角保持在0.20°。
实验一和实验二的两项实验任务:盲走-比划。为了报告判断的目标位置，观察者闭眼走到先前所记住的目标位置，用右手握着一根1米长的杆子，或者仅仅用右手比划目标物的高度如果记住的目标高度超出了手可达到的范围，观察者用他右手中握着的1米杆来表达高度(13,33)。
实验3采用Gilinsky的连续间隔任务。观察者口头指示实验者调整两个目标（17，18）之间的间隔，报告连续间隔等于1米。观察者在实验期间没有得到任何关于他们表现的反馈。
实验1：刺激和程序
测试目标位于12个位置中的一个，这些位置由距离（1.5、3.25、4.5、5.75和7.0 m）和高度（较低的视野，离地面0.65 m；眼睛水平（仅1.5和7.0 m）；较高的视野，2times;观察者的眼睛高度-0.65 m）的组合组成。对于每个观察者，上下视野的高度沿着其眼高水平线对称（加上图2中的符号）。每个目标位置测量四次。另外六个不同的位置用于探测试次[（3.25 m，0.35 m），（5.75 m，0.95 m），（7.0 m，0.95 m），（3.25 m，2times;观察者的眼睛高度-0.95 m），（5.75 m，2times;观察者的眼睛高度-0.95 m）和（7.0 m，2times;观察者的眼睛高度-0.95 m]。
为了开始实验，观察者被蒙上眼睛，带到测试室内的等候区的椅子上并摘下眼罩。观察者将被告知目标位置是低于、高于或约等于与眼睛水平线。然后，观察者等待计算机生成的提示音，提示他或她关掉房间的灯，并借助导绳走到起点（观察位置）。实验正式开始，观察者站直并喊“准备好了”，在5秒延迟后，主试呈现目标刺激。目标刺激在被试正前方出现，以5Hz频率闪烁2秒后熄灭。
观察者将目光转向目标并估计其位置（允许头部轻微垂直转动）。之后戴上眼罩或者口头示意他已经准备好盲走。主试立即移走目标，并摇动导绳观察者左手沿着导绳滑动，走到记忆中的目标位置，并用一根1米长的杆指示记忆中的目标高度，并喊出“完成”。实验者标记观察者的脚的位置，测量杆尖指示的高度，并通知观察者转身返回等候区。[此处注意，使用1米杆尖端指示目标的判断高度的原因是，当目标高于眼睛水平时，可以在观察者用手够不到的更高位置感知到目标。如果感知到的目标高度是右手可以到达的（例如，在眼睛高度周围），观察者可以单独使用右手或右手和1米长的杆来表示目标位置。另外，已经证明，与不使用工具（14）相比，使用工具或杆时的长度估计是不同的。尽管如此，在我们的研究中，使用杆子不太可能对我们的结论产生重大影响，因为本研究是基于两组之间的比较以及同一观察者上下视野之间的比较得出的。]到达等候区后，他或她打开灯，摘下眼罩，坐下来等候下一个试次。与此同时，主试为下一次试验做准备。共进行了60个试验（12个试验地点times;4次重复，6个探测试次times;2次重复），在两个试验阶段进行了为期2天的试验。刺激呈现的顺序是随机化的，第二天的顺序与第一天的顺序相反。在每一天中，正式数据收集之前进行了五次练习试验。
实验2：刺激和程序
纹理背景由六个乒乓球构成，内部有红色发光二极管（0.08cd/m2）。每个球都装在一个2.5厘米（直径）圆形开口的小盒子里。球的排列方式为2times;3（图3A）。纹理背景的位置分别为距观测点1.5、3和4.5m。纹理背景放置在离地板0.65米的下视野中，2times;眼高-0.65米的上视野中，与测试目标在同一平面上。目标位置与实验1相同，只是眼睛水平目标的视距现在是4.5 m，而不是1.5 m。在试验过程中，如果目标不在眼高水平，则只显示该条件的纹理背景（5赫兹持续5秒闪烁）。如果目标位于眼高水平，则上下视野中均呈现纹理背景。
试验程序与实验1相同，但有以下修改。观察者在每次试验前都没有被告知目标是在上视野还是下视野。由于刺激持续时间为5s，观察者不难定位目标。共进行了68个试验（14个试验times;4次重复，6个探测试次times;2次重复），为期2天（次）。刺激呈现的顺序是随机化的，第2天的顺序与第一天的顺序相反。观察员在每天中的正式实验之前接受了五次练习试验。
实验3：刺激和程序 实验3是在ECNU校园内一个提供全线索环境的大型水平草地上进行的。两块红色矩形纸板（20cmtimes;4cmtimes;2cm）作为靶子。较矮的一组在两种眼睛高度条件下进行测试：（i）站在地面（基线）和（ii）站在盒子上，他们站在一个0.3米高的盒子上。高一组也在两种眼睛高度条件下进行测试：（i）站在地上（基线）和（ii）坐在椅子上，他们坐在一个高度可调的椅子上，共同将眼睛高度降低了0.3米，短眼组的平均眼高为149.3plusmn;1.2cm（地面条件下），179.3plusmn;1.2cm（箱式条件下）。高眼压组的平均眼高分别为173.4plusmn;1.1cm和143.4plusmn;1.1cm。
实验2：刺激和程序
与Gilinsky的研究（17）相似，连续等间隔的任务被用来测量观察者对距离的判断。实验开始时，第一个目标被放置在观察者正前方1米处，最宽的水平边面向观察者。第二个目标的最宽边也面向观察者，被放置在观察者正前方，与第一个目标平行并距离0.5到3米。观察者的任务是判断第一个和第二个目标之间的间隔是否等于1米。如果不是，观察者需要指示主试以n倍于目标边长的距离将第二个目标移近/移远到第一个目标，直到他认为两者间隔是1米。之后观察者后闭上眼睛，等待主试布置第二个目标，布置完后观察者继续观察间隔。这个过程重复将一直重复，直到观察者对间隔的长度满意并喊出“完成”，接着观察者再次闭上眼睛，让主试测量间隔长度，并为下一次试验做准备。在下
剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[420498]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
