人类视觉系统各抑制现象时空特性及相互作用研究

重叠抑制、双眼抑制、周边抑制是视知觉研究中倍受关注的三种抑制现象，对它们内在机制的深入研究将有助于我们进一步理解视觉信息加工过程。经科学家们几十年的不懈探索，我们对这三种抑制现象的各种特性有了较为全面的了解。然而，到目前为止我们还不能完全理解这些抑制现象的内在神经机制。本项目拟采用心理物理学研究手段，一方面：发展一种新的心理物理学实验方法，考察人类视觉系统这三种抑制现象发生的时间过程、它们对刺激朝向的选择特性，这些实验结果将帮助我们理解这些抑制现象的神经来源，揭示它们内在机制的异同。另一方面：我们还将研究这三种抑制现象相互之间的影响方式，从而进一步确定它们在视觉通路上发生的相对顺序。这两方面的研究有望帮助我们进一步理解人类视觉系统这三种抑制现象的内在机制。此外，研究中新发展的实验方法可以用于在行为水平上研究某些知觉现象的精细时间过程，这将是对心理物理学实验方法的一种创新。

视觉信息如何整合的一直都是神经科学、心理学、计算机视觉等领域和学科关注的热点话题。周边抑制、双眼抑制、重叠抑制等现象视觉信息整合的体现，受到各领域学者的广泛关注。本项目采用心理物理学方法研究了人类视觉系统周边抑制的时空特性，以及各种抑制现象之间的交互效应。这些研究结果可帮助我们进一步理解人类视觉系统大范围信息整合机制。首先，我们开发了一种全新的心理物理学研究方法 — 快速视觉刺激流相关法 — 用于在行为上精确地研究知觉过程的发生时程以及调制特性。使用这种方法，我们研究了周边抑制的时间和空间调制特性，发现同朝向的周边抑制和不同朝向的周边抑制具有不同的特性：同朝向的外周刺激提前20-40ms即能引起周边抑制，而且效应持续到中央目标刺激消失，这表明这种周边抑制发生较晚，持续时间较长；而不同朝向的外周刺激与中央目标刺激同时呈现时才能引起周边抑制，而且抑制效应在目标消失之前消失，表明这种周边抑制发生较快，持续时间短。这些结果表明这两类周边抑制是基于不同的内在机制。另外，我们通过多个实验系统地研究了周边抑制、双眼抑制、重叠抑制之间的交互作用。发现当周边抑制和双眼抑制同时作用与同一目标刺激时，它们的抑制效应会进行非线性叠加，从而使得总抑制效应被大大提高。当双眼抑制被削弱或消除时，这种交互作用也大大减弱。此外，我还系统研究了双眼抑制强度的改变如何影响这两种抑制现象间的交互强度，我发现只有双眼抑制处于中等水平时，双眼抑制和周边抑制交互才最强。以上这一系列的结果说明，周边抑制和双眼抑制的内在机制并不是相互独立的，而是在一定程度上发生了重叠。然而，虽然重叠抑制与双眼抑制具有非常相似的视觉刺激和知觉表象，但重叠抑制却并不能与周边抑制发生交互作用，这说明重叠抑制与周边抑制具有独立的神经机制，并且重叠抑制与周边抑制的神经机制是不同的。本项目的这一系列的结果加深了我们对人类视觉系统视觉信息整合过程的理解。