大多數視覺(jué)相關(guān)的心理學(xué)實(shí)驗會(huì )要求受試者靜坐在顯示器前，保持頭部固定，看著(zhù)屏幕上的視覺(jué)刺激完成實(shí)驗任務(wù)。然而在實(shí)際生活中，人們觀(guān)察這個(gè)世界時(shí)，自身卻常常處于運動(dòng)的狀態(tài)。因此，傳統的心理物理方法對于研究自身運動(dòng)（例如頭動(dòng)）下的視覺(jué)加工存在著(zhù)局限。為了研究自身運動(dòng)對視覺(jué)加工的影響，以往的研究者們常使用機械裝置，例如讓受試者坐在機械平臺上，在平臺進(jìn)行轉動(dòng)或平動(dòng)時(shí)完成視覺(jué)任務(wù)。但是機械裝置一般造價(jià)昂貴，體積較大，也較為沉重，缺乏便攜性，不易用來(lái)研究觀(guān)察者主動(dòng)運動(dòng)(locomotion)時(shí)的視覺(jué)加工，而且機械裝置使用時(shí)往往需要精密的矯正，這些都給研究帶來(lái)一些不便和限制。 

　　中國科學(xué)院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室設計了一種輕便的虛擬現實(shí)方法（圖1a），通過(guò)固定在虛擬現實(shí)頭盔上的三維傳感器實(shí)時(shí)讀取觀(guān)察者頭部的三維空間朝向信息，并結合這些信息呈現實(shí)驗指定的視覺(jué)運動(dòng)刺激。這樣可以便捷、系統和定量地研究頭動(dòng)情況下的視覺(jué)加工。該研究工作由中國科學(xué)院行為科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室的鮑敏、張弢、蔣毅研究組合作完成，第一作者白建迎曾在這三個(gè)研究組擔任聯(lián)合研究助理。 

圖1：實(shí)驗裝置圖及刺激范式示意圖

　　作為檢驗和使用該方法的首個(gè)研究，實(shí)驗主要關(guān)注水平方向的頭部轉動(dòng)如何影響視覺(jué)運動(dòng)后效。視覺(jué)運動(dòng)后效是一種常見(jiàn)的視錯覺(jué)。當觀(guān)察者盯著(zhù)朝著(zhù)固定方向運動(dòng)的光柵一段時(shí)間后，立即觀(guān)看一個(gè)物理上靜止的光柵，觀(guān)察者會(huì )錯誤地知覺(jué)到光柵在朝著(zhù)之前運動(dòng)光柵相反的方向運動(dòng)。隨著(zhù)時(shí)間的推移，這種錯覺(jué)會(huì )慢慢地消失，錯覺(jué)持續時(shí)間的長(cháng)短反映了運動(dòng)適應效應的強弱。 

　　實(shí)驗一包括頭動(dòng)和頭靜止兩個(gè)條件。如圖1b所示，在頭動(dòng)條件下，每當觀(guān)察者頭朝右轉動(dòng)，屏幕的上視野會(huì )呈現一個(gè)往左運動(dòng)的光柵，其運動(dòng)速度和三維傳感器測得的頭動(dòng)速度一致。而當觀(guān)察者頭朝左轉動(dòng)時(shí)，屏幕的下視野會(huì )呈現一個(gè)往右運動(dòng)的光柵。這樣，觀(guān)察者左右來(lái)回轉頭，便一直接受到與頭動(dòng)方向相反的視覺(jué)運動(dòng)的刺激輸入。這種視網(wǎng)膜運動(dòng)信號在速度和方向上類(lèi)似于日常生活中人們作水平方向頭部轉動(dòng)時(shí)，周?chē)氖澜缭谝暰W(wǎng)膜上留下的光流。待適應結束時(shí)，立即給觀(guān)察者呈現一個(gè)覆蓋上下視野適應位置的靜止光柵，觀(guān)察者會(huì )錯覺(jué)到光柵的上半部分往右漂動(dòng)，下半部分往左漂動(dòng)，適應后效的時(shí)長(cháng)通過(guò)按鍵反應記錄。在頭靜止條件下，觀(guān)察者保持頭部靜止，觀(guān)看頭動(dòng)條件時(shí)的視覺(jué)運動(dòng)刺激的回放，同樣在適應結束后記錄適應后效的時(shí)長(cháng)。結果發(fā)現，頭動(dòng)條件相比于頭靜止條件，視覺(jué)運動(dòng)適應后效顯著(zhù)地縮短了（圖2）。 

圖2：實(shí)驗一結果，視覺(jué)運動(dòng)適應后效（MAE）在頭靜止條件下比頭動(dòng)條件下明顯更持久。 

　　有意思的是，在實(shí)驗二和實(shí)驗三中，研究者將頭動(dòng)引起的視覺(jué)光柵的運動(dòng)方向變?yōu)樨Q直方向（圖1b）或者與頭動(dòng)方向相同（圖1c，即與日常生活的情形相反），結果仍然發(fā)現頭動(dòng)縮短了視覺(jué)運動(dòng)適應后效。所以，頭動(dòng)對運動(dòng)適應后效的抑制并不局限于人們日常生活中頭動(dòng)方向與視網(wǎng)膜運動(dòng)信號方向的自然匹配關(guān)系，而是具有相當的靈活性。進(jìn)一步的實(shí)驗四發(fā)現，這種頭動(dòng)導致的適應后效的抑制取決于頭動(dòng)信號與視覺(jué)運動(dòng)信號的因果關(guān)系，一旦視網(wǎng)膜運動(dòng)信號的速度和方向被隨機化，使得視覺(jué)運動(dòng)刺激看起來(lái)并不是由頭動(dòng)引起的，該抑制效應就消失了。 

　　這種抑制現象的一個(gè)可能的解釋是突觸可塑性的赫布理論(Hebb, 1949)。以實(shí)驗二為例，由于往下運動(dòng)的視網(wǎng)膜信號總是與觀(guān)察者朝左轉頭相關(guān)聯(lián)，編碼向下運動(dòng)的視覺(jué)神經(jīng)元的活動(dòng)模式便與編碼向左轉頭的前庭覺(jué)神經(jīng)元和本體覺(jué)神經(jīng)元的活動(dòng)模式在時(shí)間上表現為一致重疊。赫布學(xué)習理論預測連接這兩群神經(jīng)元的突觸會(huì )得以增強。以至于神經(jīng)系統會(huì )把向下運動(dòng)的視覺(jué)運動(dòng)信號解釋為由向左轉頭導致的。因為這種視覺(jué)運動(dòng)信號是可以由自身運動(dòng)信號預測的，神經(jīng)系統便會(huì )抑制該視覺(jué)運動(dòng)信號，以便更有效地加工環(huán)境中真正運動(dòng)的物體的視覺(jué)信號，而不是去過(guò)多地加工這種由自身運動(dòng)引發(fā)的不太有意義的視覺(jué)運動(dòng)信號(Mial & Wolpert, 1996)。 

　　該研究受?chē)易匀豢茖W(xué)基金（31571112, 31371030, 31271175和31525011）、中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點(diǎn)研究項目（QYZDB-SSW-SMC030）和中國科學(xué)院戰略性先導科技專(zhuān)項（XDB02010003）資助。研究結果在線(xiàn)發(fā)表于Behavior Research Methods. 

　　https://link.springer.com/article/10.3758%2Fs13428-018-1116-6   

　　Bai J, Bao M*, Zhang T, Jiang Y. (2018). A virtual reality approach identifies flexible inhibition of motion aftereffects induced by head rotation. Behavior Research Methods, [Epub ahead of print] doi: 10.3758/s13428-018-1116-6.