你我眼中的生物運動緣何不同——心理所發現基因調控知覺偏向性的個體差異
第一眼看到下面這幅肖像（圖1），你瞥見的是與你相視的眼神，抑或側身思考的女子？視覺歧義性的存在賦予了知覺豐富的可能，如何解決這些歧義決定了世界在不同人眼中的模樣。也許你會說視覺歧義皆來自于藝術家的杜撰，但事實并非如此。視覺系統的工作方式決定了對歧義的解讀貫穿視知覺的始終——所有投射至視網膜的二維圖像終須被還原為三維的知覺表征，而二者之間常常缺少唯一的對應關系。
圖1 畢加索畫作《朵拉·瑪爾的肖像》
前人研究發現，人們對兩可刺激——因歧義性而產生兩種可能解釋的視覺信息——具有特定的知覺偏向性。換言之，相同的兩可刺激被知覺為A和B的比例因人而異，但對個體而言這種偏向性相對穩定，可視為一種個體特質。差別化的知覺偏向性，或者說視覺歧義的解決過程體現了高級視覺加工的個體差異。這種差異由何決定？它得益于視覺系統對環境信息的統計學習，還是受控于個體間的遺傳學差異？
在近期發表于《Psychological Science》的一項工作中，心理所腦與認知科學國家重點實驗室蔣毅研究組的王瑩等研究人員對上述問題進行了探索，并首次提供了知覺偏向性個體差異具有遺傳學基礎的證據。研究者選取了最常見的一種視覺歧義解決現象，即上文提及的三維知覺作為切入點，借助行為遺傳學的方法考察了與解決三維歧義相關的知覺偏向性的可遺傳性。實驗中觀察者觀看不提供明確深度線索的光點生物運動材料，他們對生物運動三維朝向的知覺有兩種可能，即朝向自己或是背離自己（圖2）。觀察者在反復觀看兩可生物運動刺激過程中知覺到某個特定朝向的比例，可作為測量個體知覺偏向性的指標。82對同卵雙生子及78對異卵雙生子（共計360人）參與了這項研究。根據行為遺傳學的理論，同卵雙生子共享的基因（近似100%）高于異卵雙生子（約50%），而二者所受成長環境的影響類似，因此如果與異卵雙生子相比，同卵雙生子之間就某個特質表現出更高的相似度，則說明基因對該特質具有調控作用。使用遺傳學模型對行為數據進行擬合，可以量化遺傳因素、共同環境因素以及獨特環境因素對所測量的特質在個體間變異的解釋量，從而進一步計算出該特質的遺傳率。遵循以上方法，研究者發現，兩可生物運動的知覺偏向性具有很高的遺傳性，基因可以解釋53.8%的行為變異（圖3a）。
圖2 具有視覺歧義性的光點生物運動刺激（中圖）及其可能引起的知覺（左圖和右圖）的靜態示意
圖3 同卵雙生子和異卵雙生子在不同行為特質上的組內相關（縱向柱狀圖）及遺傳和環境因素的影響（橫向柱狀圖）
為了進一步考察上述發現的特性，在后續實驗中，研究者采用了另一種為人們所熟悉、但不具有生物社會意義的兩可運動材料，即旋轉的光點球，用同樣的范式檢驗了基因和環境對知覺偏向性的影響。有意思的是，實驗結果表明對光點球三維運動方向的知覺偏向性完全由環境決定，并且這一結果與被試的選取無關，分析同一批被試對生物運動三維運動方向的知覺偏向性得到了與實驗一類似的結果（圖3b）。
在最后一個實驗中，研究者使用不同的實驗范式再次驗證了基因對兩可生物運動三維朝向知覺的影響。與第一個實驗的短暫呈現不同，該實驗使用連續呈現的生物運動刺激。兩可知覺的一個特性是，當觀察者持續觀看一個刺激，知覺會在兩種可能的解釋之間轉換，而觸發第一次反轉和觸發之后的反轉相比通常需要更長的時間，可能與視覺歧義的解決過程有關。在這個實驗中，研究者記錄了觀察者第一次知覺到生物運動刺激的三維朝向到第一次發生知覺反轉所經歷的時間，并將其作為另一個考察視覺歧義解決過程的指標。行為遺傳學分析顯示，人們對兩可生物運動刺激的首個知覺的保持時間也具有可遺傳性，遺傳率為26.1%（圖3c）。
一百個讀者心中有一百個哈姆雷特，這句話詮釋了人們對認知過程中個體差異的深刻認識。而被認為相對確定且同質的視知覺加工在正常人群中的個體差異，則常常被研究者忽略。是什么讓我們眼中的世界不盡相同？人們為何對不同的兩可刺激表現出各異卻穩定的知覺偏向？當前研究發現，對具有歧義的三維運動信息的知覺偏向是一種較為穩定的個體特質，并且基因對個體知覺生物運動三維朝向信息偏向性的差異起了重要作用。這一結果促使我們對以往的主流觀點，即知覺偏向性主要源自于個體的知覺經驗進行反思。人們如何解決不具備進化意義的視覺歧義取決于個體所暴露的環境，而對于生物社會性刺激，比如生物運動，引導知覺的先驗信息很大程度上已經通過基因編碼在了我們的大腦中。
該研究得到國家重點基礎研究發展計劃（2011CB711000）、科技部科技支撐計劃項目（2012BAI36B00）、中科院戰略性先導專項（XDB02010003）及國家自然科學基金（31100733, 31070903）資助。
論文信息：
Wang, Y., Wang, L., Xu, Q., Liu, D., & Jiang, Y. (2014). Domain-specific genetic influence on visual-ambiguity resolution. Psychological Science. [link]
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