双眼竞争现象是当不一致的视觉刺激分别呈现在两眼的对应的视网膜区域时所产生的一种自发的知觉切换现象-观察者会看到两眼刺激的交替。本论文汇报三个利用双眼竞争为工具的研究。研究一利用双眼竞争来研究意识下视觉情绪信息的加工过程。研究二和研究三分别在精神疾病和脑肿瘤患者中研究了双眼竞争的动态属性。这些研究有助于理解知觉意识的功能机制,并揭示不同疾病和脑损伤部位对双眼竞争的动态影响。双眼竞争的切换率,作为一个简单易行的测量指标,提供了一个潜在的帮助精神疾病分类的一种独特而客观的手段,具有重要的临床和科学意义。研究一,利用双眼竞争范式考察意识下和意识上对情绪表情加工的相互作用。目的:大量的实验证据显示多种类的视觉信息,包括情绪信息(citation)可以被在视觉意识之外进行处理。比如,有一系列研究结果表明被掩盖的意识下面孔表情可以诱发启动效应和引起适应效应。然而,当视觉刺激输入以不同方式处理为知觉不可见的形式后,这类不可见刺激被加工的程度也不相同。相应地,由于加工程度的不同这类刺激也会引起不同的效应。方法:在目前的研究中,我们采用了一种含有侧抑制(flanker)类型特性的行为任务范式。在该范式下,我们考察一种利用连续闪烁抑制(Continuous Flash Suppression,CFS)技术处理为不可见的侧抑制刺激是否可以引起对可见视觉刺激目标判断等一系列行为反应上的一致性效应(Congruency effect)。值得注意的是,在本实验中,参与实验的受试人员需要在当目标周围出现不可见面孔表情刺激(开心或者恐惧)的场景下判断可见的目标面孔的情绪(快乐或者恐惧)。结果:显示当以侧抑制形式出现的不可见面孔的表情和可见目标面孔表情不一致时,相比两者面孔情绪一致的情况,受试人员在执行判断任务时的反应速度更慢,判断结果的精确程度也更低。因此,这种利用连续闪烁抑制技术处理为不可见的并且在不同的空间位置呈现的带有情绪负载的面孔信息可能会对知觉意识下的面孔信息加工起到增强或者干预作用。结论:当前的研究展示了对跨空间位置的面孔表情刺激信息的知觉阈下加工可以影响到对意识上可见的面孔表情信息的处理过程。我们的结果提供了新的证据支持不可见信息可以被快速地处理和增加意识上的行为。研究二,双眼竞争知觉切换动态属性在精神疾病研究中的应用。目的:当左右眼呈现的图像不一致时,观察者知觉体验会在两个图像之间动态交替呈现。这一现象被称作为双眼竞争,是目前视觉意识研究的有力工具之一。双眼竞争的相关参数可以反应健康受试者或病人的意识状态。在之前的研究中,Pettigrew和Miller等人发现,双相情感障碍患者的双眼竞争动态交替速率慢于正常对照组。为研究双眼竞争在精神疾病病人视知觉研究中是否具有更广泛的临床相关性,我们测量了30个正常被试和各类临床精神疾病病人的包括1型双相情感障碍(n=30),强迫症(n=21),抑郁症(n=47),精神分裂症(n=48)和精神分裂症一级亲属(n=30)。方法:受试者通过红绿两色滤光立体眼镜观看互相竞争的红色和绿色的图像,并通过分别按下两个按键当中的一个来记录他们的知觉切换。在所有组当中,Gamma函数可以很好的描述经过正态化后的双眼竞争知觉变化的间隔时间,这个结果也支持受试者确实知觉到双眼竞争的过程。结果:知觉切换率的中位数在双向情感障碍组中为0.39Hz,强迫症组为0.17Hz,抑郁症组为0.20Hz,精神分裂症和一级亲属分别为0.18Hz和0.22Hz。各组均显著慢于正常对照组的0.41Hz。我们的实验显示了在一系列精神疾病病人当中双眼竞争的切换速率均慢于正常对照。该结果也提示了不正常的双眼竞争时间动态特性可能作为潜在的内表型存在于一系列的精神疾病当中。然而,这些不同类型的精神疾病都展示出相似的变慢的切换率也提示了在知觉切换中,速率的降低这一现象背后的机制并不是疾病特异性的。值得注意的是精分一级亲属的知觉切换的行为学表现可划分为两种不同的类型。结果中也分别体现为不同的群落特点:一部分个体的行为结果落在疾病组区间内而另一部分则落在正常对照组区间中。结论:我们观测到的知觉竞争速率在几个精神疾病组中相比健康对照组显著减慢。来自病人的行为学表现得到的两个数据维度可以将精分的一级亲属组划分为两个亚组。我们的结果提供的进一步的证据来支持这一理论即双相情感障碍疾病和其他类的精神疾病分享了基因型,也提示了精神分裂症的发病机制和决定双眼竞争时间动态特性的相关机制上可能存在相同的基因成分。研究三,基于脑肿瘤损伤病人的知觉切换动态变化的定位研究。目的:之前的脑损伤病人的研究中发现不同脑区损伤表现为不同程度的认知功能损伤,涉及语言,注意和执行功能等。而在双稳态知觉研究中发现部分脑区和知觉切换具有相关性。利用脑区损伤病例和实验室经颅磁刺激(r TMS)等实验手段,包括灰质厚度和体积等影像学技术,结果提示了上顶叶和额叶等脑区和知觉切换过程之间的关联密切。方法:我们的实验利用不同部位(包括额叶、颞叶、顶叶、颞顶交接、额顶交界和额颞交界)的脑损伤病人,通过收集双眼竞争知觉切换速率的变化属性来了解不同脑区损伤对知觉切换速率的影响以及与其相关脑区在大脑中的位置分布。结果:我们的研究结果显示切换速率降低主要集中在顶叶包括颞顶交接区域以及部分前额叶和颞叶。而涉及到顶叶的区域切换速率均显著慢于对照组其中颞顶交接的损伤对速率影响最大。结论:我们的实验从临床脑肿瘤损伤的角度来对涉及知觉切换速率的脑区进行标记。结果支持之前的实验室中的结果和理论假设。也同时从脑区损伤对切换速率影响这一角度进一步提示了不同脑区在知觉切换中的作用不同,而涉及顶叶的区域包括颞顶交界区可能在整个知觉切换过程中起到主要作用。