感覺與知覺(第十版)（簡體書）

本書自1980年的第一版出版以來，幫助莘莘學子走進了感知覺研究的大門，被譽為感知覺教材的“黃金標準”。如今，跨越近40年，本書已出到第十版，而作者始終以為學生打造一本易讀、有趣、可視化的教材為宗旨，力求幫助學生理解豐富而前沿的知覺研究結果與日常生活的緊密關系，用極富吸引力的研究故事揭露潛藏于感知能力深層的機制。 本書將帶領你踏上一段有趣的感官之旅，去了解感知覺活動背后的迷人之處。它從知覺加工、知覺的神經加工以及知覺的皮層組織等心理生理基礎開始，對客體與場景知覺、視覺注意、動作執行、運動知覺、顏色知覺、深度和大小知覺、聽覺、聽覺組織和定位、言語知覺、膚覺以及化學感覺進行了全面闡述，向讀者展示了這些看似簡單的感知經驗背后那極其復雜的機制。 為了增加讀者的感性經驗，本書設計了大量“演示”專欄；“方法”專欄則凸顯了研究方法對感知覺研究的重要性；更有章末的“思考時刻”和“發展維度”專欄來呈現那些有趣的現象和新發現，以及嬰幼兒階段的知覺發展情況。書中配有500多幅精美的彩色圖片，為讀者提供了寶貴的學習資料。

作者簡介

E. Bruce Goldstein 美國匹茲堡大學心理學名譽副教授，美國亞利桑那大學心理學兼職教授。他曾因在課堂教學和教材編寫上的杰出成就被匹茲堡大學授予“錢塞勒杰出教學獎”。

James R. Brockmole 美國諾特丹大學心理學名譽副教授。

譯者簡介

張明 哲學博士，蘇州大學特聘教授、博士生導師，現任教育部心理學教學指導委員會委員、中國心理學會理事、中國心理學會心理學教學工作委員會副主任、中國心理學會普通心理學與實驗心理學分會副會長、中國教育學會腦科學與教育研究分會理事。

本書暢銷北美40年，深受一代又一代心理學學生喜愛，許多早期讀者如今已成長為知覺研究領域的「大牛」。本書的魅力就在於作者戈爾茨坦總是能將看似冰冷枯燥的心理學基礎研究與現實生活緊密聯繫起來，將教科書打造成科學的“偵探小說”，用一個個故事幫助眾多讀者理解人是如何感知世界的，我們的身體是如何解釋這些感覺之間的聯繫的……本書會帶領你踏上一段有趣的感官之旅，去了解司空見慣的感知覺活動背後的迷人之處。

●頂尖！回望多項榮獲諾貝爾生理學或醫學獎的重磅感知研究。

●前沿！領略世界人工智慧*科學家在電腦視覺等尖端領域的研究探索。

●科技！衍生可在陌生環境中尋路的機器人、可辨識別人臉的機場安檢面孔辨識系統、可聽懂人類說話的語音辨識系統…

●人生！看到物體卻無法辨識它的視覺失認症、無法在真實環境下辨識地標的地形失認症、眼睛感知不到外界動作的運動盲、先天或後天的顏色知覺缺失、極地飛行致命的乳白天空錯覺、出現在吵雜的環境中隱性聽力損傷、產生恐怖漂浮感的全身膚覺缺失，極度影響社交與生活的嗅覺缺失…

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感覺與知覺是我們獲取資訊、認識世界的基礎，是心理學研究中歷久不衰的熱點，也是學生接觸心理學專業的*課。本書以充滿吸引力的敘述方式，結合眾多實驗和生活的例子，將感知覺的前世今生訓娓道來；既有必要的經典研究，又有*的研究進展，同時還結合了研究方法和神經科學的內容。本書是兼具趣味性與專業性的優秀教材。張明教授主持的翻譯行雲流水、妙筆生花，貼心的譯者註釋也能幫助中國讀者更能理解原文精髓。我相信，無論是相關專業的學生、教師，或是研究人員，抑或是有興趣的廣大讀者，都會從閱讀本書中得到收益。

——周曉林

北京大學腦與認知科學中心主任

浙江師範大學心理與腦科學研究院院長

*長江學者特聘教授

1976年我次開始寫作本書的時候，Hubel和Wiesel正在研究紋狀皮層中的特徵探測器，並於5年之後獲得了諾貝爾獎；知覺領域熱門的新發現之一是經驗可以影響幼貓的神經元響應特性；人們對於氣味知覺的機制還知之甚少。現如今，我們已經利用腦部影像技術繪製了視覺皮質上的一些特定區域，也辨識出了視覺皮質上那些能對複雜的視覺刺激做出反應的神經元。研究者不僅在探究感知客體的機制，也在探究對客體的知覺與如何操縱客體之間的機制。此外，經驗可以塑造知覺和神經響應的觀點也已經被普遍的認可，研究不再只限於幼貓，而是擴展到成人，遺傳學方法和神經元的記錄也揭示了特異性嗅覺感受器以及嗅覺和味覺的皮質機制。

但有些事情並沒有發生變化，教師依然站在講台上向學生講授何為知覺，而學生也依然苦讀課本來強化在課堂所學知識。教師們對於教材的選擇也沒改變，他們希望教材對學生來說是通俗易懂的，既要有經典研究，也要包括的進展，既會介紹有關知覺的事實，也會呈現包羅萬象的主題和原理。

開始講授知覺課程的時候，我看著手邊可以利用的教材，感到很失望，因為似乎沒有一本書是寫給學生的。這些書中描述了有關知覺的“事實”，但並不是以一種看似有趣或有吸引力的方式來呈現的。因此，我編寫了《感覺與知覺》的版，於1980年出版，且在書中呈現了一個故事性的材料，希望學生們能參與學習的過程。這些故事很有吸引力，因為它敘述了許多新的發現；這些故事又像一本科學的“偵探小說”，揭露了潛藏於感知能力深層的機制。

儘管我寫作本書的目的是為了“講一個故事”，但畢竟教材是為教學而設計的。所以，本書除了呈現關於知覺研究的小故事之外，還包含了大量的專欄，這些專欄大多是為了強調一些特定的資料，以幫助學生更好地學習。

 

 

本書特色

■「示範」專欄。這是本書眾多版本中十分受歡迎的一個專欄，它與正文融為一體，並且很容易利用它來解決在閱讀時遇到的小困惑，因此要讓學生盡可能地利用好這些“演示”專欄。

■ 「方法」專欄。這個專欄對於介紹知覺的知識很重要，而讓學生知道這些知識的發現過程也同樣重要。「方法」專欄與正文討論相輔相成，突顯這一部分不僅是為了強調方法的重要性，也是為了在本書後面部分引用這些方法時更容易回過頭來查閱。

■「思考時刻」專欄。這是在每章結束時出現的專欄，這個專欄可以讓學生了解一些特別有趣的現象和新的發現。例如，為什麼刺激的物理屬性和人對它的感知之間的差異那麼重要（第1章）；駕駛過程中的分心問題（第6章）；聽覺和視覺的連結（第12章）；普魯斯特效應（第15章）。

■ 「發展維度」專欄。這是從第九版加入的專欄，並獲得了較好的評價。所以在本版中依然保留了該專欄，並且對其進行了一些細微的調整。這一專欄出現在每章的結尾部分，主要是介紹嬰兒期和童年早期的知覺。

■ 「測一測」。這是在每章的中間和結尾部分出現的版塊，它會提出一些測試問題。題目涉及內容很廣，學生必須深入地探討才能解決這些問題，因此需要學生更積極地進行學習。

■ 「想想」。這是在每章的結尾部分出現的版塊，它會提出一些思考題，學生需要利用已經學習到的知識或本章以外的知識才能解決這些問題。

■ 彩色插圖。在描述知覺的所有主題時，本來就應該是有聲有色的。所以，當本書的第七版（2007）採用了全彩版時，我特別高興。書中的全彩插圖不僅看起來清晰明了，而且能更好地服務於教育教學。本版共有500多張圖片，其中有85幅是為本版新增的。

 

 

本版的變化

本版在結構組織上有了很大的改善，行文更為流暢，邏輯更為通順。此外，本書新增了約190條參考文獻，並且在每一章中也都介紹了所涉及領域的進展。本版中部分新增的內容如下。

 

知覺原則（第1—4章）

■ 新增的討論強調了物理屬性和知覺之間的差異。

■ 新增了質疑謝弗勒爾錯覺和赫曼錯覺的側抑制解釋的研究（Geier & Hudach，2010）。

■視覺分類在大腦皮質中的分散式映射（Huth et al., 2012）。

 

視覺特性（第5—10章：客體與場景；注意、動作、運動、顏色、深度和大小）

■貝葉斯推理與客體知覺（Geisler，2011；Tanenbaum et al.，2011）。

■梭狀回臉孔區對於臉孔的單側化反應（Meng et al.，2012）。

■ 海馬旁回位置區對於三維空間感覺的反應（Mullally & Maguire，2011）。

■ 注意與大腦皮質中的神經活動的同步性（Baldauf & Desimone，2014；Bosman et al.，2012）。

■駕駛過程中的分心（Hickman & Hanowski，2012；Strayer et al.，2013）。

■2014年獲得諾貝爾獎的關於大腦中的「全球定位系統」的研究（O'Keefe，Moser and Moser's research；Moser，2014）。

■ 修訂了關於賴卡特運動探測器的敘述。

■ 擴充了關於Newton顏色實驗以及三色理論與拮抗加工理論史的討論。

■ 關於交叉視差和非交叉視差的討論。

 

聽覺（第11、12章：音高，定位與組織）

■音高知覺的生理基礎的更新反映了思想的轉變，從Békésy的位置理論轉變為基底膜的濾波作用，並強調了時間因素。

■ 對可分辨和不可分辨諧波的音高知覺（Oxenham，2013）。

■音高在聽覺皮質上的定位（Norman Haignere et al.，2013）。

■隱性聽力喪失（Kujawa & Liberman，2009；Plack et al.，2013）。

■ 新增了音樂知覺部分，強調了節奏、音樂組織以及對於音樂的軀體運動反應（Chen et al.，2008；Grahn & Rowe，2009；Krumhansl，1985；Patel et al.，1996）。

 

言語（第13章）

■知覺失真的言語（Davis et al.，2005）。

■皮質對於音素和音位特徵的反應（Mesgarani et al.，2014）。

■語言產生和知覺在大腦皮質中的連結（Mesgarani et al.，2014）。

■嬰兒言語知覺的社會閘門假說（Kuhl，2014）。

 

膚覺（第14章）

■ SA1和PC神經纖維對於粗糙紋理和精細紋理的反應（Weber et al.，2013）。

■藥物對於降低疼痛的期待效應（Bingel et al.，2011）。

■ 社會疼痛和生理疼痛的比較（Eisenberger，2014；Woo et al.，2014）。

 

化學感覺（第15章）

■嗅覺缺失症的社會影響（Croy et al.，2013）。

■修訂可辨識的氣味數量的估計（Bashid et al.，2014）。

■氣味分子在梨狀皮質上的分佈式表徵（Omanski et al.，2014）。

 

 

本版的寫作要記

本書前九版的寫作是由我獨自完成的。如今，由於聖母大學的James Brockmole的加入，使本版的寫作變成了團隊共同努力的成果。我們在第九版的基礎之上對本書進行了修訂，我負責第1—5章和第11—15章的修訂，Jim負責第6—10章的修訂。讓Jim修訂這幾章有很多好處。首先，文中新增了一些他的觀點，例如，進一步修訂了有關賴卡特運動探測器的解釋，補充了Newton、

Helmholtz和Hering對色覺進行討論時的一些歷史逸事，他也創作了數個發展維度專欄。其次，這些章節的修訂過程是我們合作完成的。我們交換閱讀、互相評論對方所修訂的章節，並提出一些建議，例如新增或刪減哪些內容。另一位合作者是一直與我配合的開發編輯——Shannon LeMay-Finn，他是本書成功的關鍵，他確保我們能夠準確翔實地敘述書中的內容，並且保證本書風格的連貫性。本版不僅繼承了先前版本的優點，也涵蓋了新的研究以及各領域的變化趨勢。

 

第1章知覺概述

為什麼要讀這本書

知覺加工

研究知覺加工

知覺測量

思考時刻： 為什麼刺激的物理屬性和人對其感知之間的差異很重要？

 

第2章知覺加工的開始

光、眼睛和視覺感受器

光聚焦於視覺感受器

視覺感受器與知覺

神經元上的電訊號

神經網路的聚合與知覺

思考時刻： 知覺加工起始的重要性

發展維度：嬰兒的視敏度

 

第3章神經加工

視網膜內的抑制過程

從視網膜到視覺皮質及更深層的神經加工

特徵探測器是否在知覺中發揮作用

高級神經元

感覺編碼

思考時刻：「可變的」感受野

 

第4章皮層組織

視覺皮質的空間組織

內容、空間與方式通路

模組化

分散式表徵

知覺與記憶的交會

思考時刻：心身問題

發展維度：體驗與神經反應

 

第5章知覺客體與場景

為什麼設計一個知覺機器如此困難

知覺組織

感知場景和場景中的客體

神經活動和客體/場景知覺的聯繫

思考時刻：臉是特殊的嗎？

發展向度：嬰兒的臉孔知覺

第6章視覺注意

場景瀏覽

影響注意的因素是什麼

注意的作用

注意和體驗完整的世界

非注意的時候發生了什麼

分心

思考時刻：駕駛過程中的分心

發展向度：注意力和知覺完形

 

第7章動作執行

知覺研究的生態學方法

行走和駕駛

尋路

作用於物體的動作

觀察他人的動作

思考時刻：基於動作的知覺解釋

發展維度：模仿動作

 

第8章感知運動

運動知覺的功能

運動知覺的研究

運動知覺：環境中的訊息

運動知覺：視網膜或眼睛的訊息

運動知覺與大腦

運動和人體

思考時刻：對靜止畫面的運動反應

發展維度：新生兒的生物性運動知覺

 

第9章顏色知覺

顏色知覺的功能

色彩與光

顏色的知覺維度

顏色視覺三色理論

顏色視覺的拮抗加工理論

大腦皮質的顏色加工

顏色缺陷

動態世界中的顏色

思考時刻：顏色是由神經系統創造的

發展維度：嬰兒的顏色視覺

 

第10章深度知覺與大小知覺

深度知覺

動眼線索

單眼線索

雙眼深度資訊

雙眼深度知覺的生理依據

大小知覺

深度錯覺和大小錯覺

思考時刻：跨物種的深度訊息

發展向度：嬰兒的深度知覺

 

第11章聽覺

聽知覺過程

聲音的物理屬性

聲音的知覺屬性

由壓力變化到電活動

聽神經對頻率的表徵

音高知覺的生理機制

聽力喪失

思考時刻：人工耳蝸

發展維度：嬰兒的聽覺

 

第12章聽覺：定位與組織

定位

聽覺定位

聽覺定位的生理機制

室內聽覺

組織

聽覺場景：將不同的聲音來源分離

音樂組織：旋律

音樂組織：節奏

思考時刻：聽覺與視覺的聯繫

 

第13? 言語知覺

言語刺激

聽覺訊號的多樣性

知覺音素

知覺字詞和句子

言語知覺與大腦

思考時刻：言語知覺與行為

發展向度：嬰兒的言語知覺

 

第14章　膚覺

皮膚和手部的知覺

膚覺系統概要

感知細節

振動和紋理感知

客體感知

疼痛知覺

疼痛的閘門控制模型

由上而下加工

大腦和疼痛

觀察他人的疼痛

思考時刻：社會疼痛與生理疼痛

 

第15章化學感覺

味覺

味覺品質

味覺品質的神經編碼

味覺的個別差異

嗅覺和味道

嗅覺的功能

嗅覺能力

分析氣味：嗅覺黏膜和嗅球

皮層對氣味的表徵

味道知覺

思考時刻：普魯斯特效應：記憶、情緒與嗅覺

發展維度：嬰兒的化學敏感性

 

附錄　

附錄A 調整法與恆定刺激法

附錄B 差異閾限

附錄C 量值估計與冪定律

附錄D 訊號檢測的方法

 

總術語表

 

參考文獻

第8章 感知運動
我們要思考的一些問題 ■ 為什麼一些動物感覺到危險的時候會僵在原地？ ■ 電影是如何通過靜止的圖片製造運動的？ ■ 掃視或步行穿過一個房間時，房間的圖像在視網膜上移動，但是我們知覺到房間及其中的物體依然靜止。為什麼這種現象會發生？
我們不斷地做出動作，要麼是像第7章賽麗娜騎自行車那樣引人注目的動作，要麼是伸手拿咖啡杯或在房間里走動這樣常規的動作。任何形式的動作都涉及運動，而使運動知覺研究變得迷人和具有挑戰性的原因之一是，我們並不只是簡單地被動觀察別人的運動——常常自己也在運動。因此，當我們靜止時，看著別人穿過街道，我們會知覺到運動（圖8.1a），當我們自己本身在動的時候也能知覺到運動，就好像打籃球時發生的那樣（圖8.1b）。在本章中，我們會發現無論是靜止的觀察者知覺到運動這樣「簡單」的例子，還是移動著的觀察者知覺到運動這樣較複雜的例子，其背後均有複雜的機制。
運動知覺的功能 運動知覺有一些不同的功能，從幫助我們感知事物（如物體的形狀）到為我們提供正在發生的事物的新信息。特別是對於動物來說，也許最重要的是運動知覺和生存緊密相連。
運動提供有關物體的信息 運動是物體識別的一個重要方面，因為它揭示了物體的信息，否則可能很難辨認。看圖8.2，從每張圖片中發現動物有多難？當它們像圖片中那樣保持靜止，每個動物都很難被找到，因為它們的顏色、形狀和周圍環境都很相似。然而，即便是偽裝得非常完美的動物也會被動作暴露。動作似乎組成了動物的所有元素（回想一下第5章關於共同命運的討論，第104頁），使之從背景中分離出來。一隻飢餓的美洲豹在圍捕羚羊時行動非常緩慢，一隻受驚嚇的田鼠會僵住，以希望這樣的靜止使鷹更難從周圍環境中將其找出來。 你可能會認為對於「運動對物體識別很重要」這個觀點來說，會偽裝的動物是一個特例，因為世界上大部分物體都不是刻意偽裝?。但是，如果還記得第5章（第99頁）關於為何模糊不清的物體也能被清楚地識別的討論，你就會領會物體的運動是如何揭示那些從單一、靜止的視角看可能並不明顯的特徵的（圖8.3a）。觀察者的運動也會產生類似的效應：從不同角度看圖8.3b中的「馬」表明它的形狀並不完全是你以初始視圖為根據時預期的那樣。因此，我們相對於物體的運動會不斷地為我們對其已有的了解增加信息，和本章最相關的就是當物體相對於我們移動時，我們會接收相似的信息。當物體移動時，觀察者能更快更准地感知其形狀（Wexler et al.，2001）。
運動引起注意 運動在動物生存中也起著重要的作用，因為動作可以吸引注意。你可能已經通過許多方式體驗過了。例如，當你試圖在人山人海的體育場尋找你的朋友時，會意識到根本不知道到從哪裡找。但是，如果突然看到一個人在揮手，你就會認出那個人就是你朋友。或者，你可能正在院子里最喜歡的樹下看書（可能就是這本書！），當一個棒球向你迎面飛來時，你的自然反應是抬頭並迅速躲開球的路徑。這些就是第6章（第130頁）討論過的注意捕獲的例子，就是說注意會無意識地被凸顯的對象吸引。動作是外界環境中的一個非常突出的方面，所以會吸引我們的注意（Franconeri & Simons，2003）。將注意捕獲和先前討論的注意對物體識別的作用結合起來，可以看到靜止的動物更傾向於維持其偽裝，這樣更不容易被發現，因為待在原地會消除動作的注意吸引效應。
運動有助於理解所處環境中的事件 穿梭在商場里，看著櫥窗里的陳列，你也在觀察其他的動作——一群人熱火朝天地交談，售貨員重新整理一大堆衣服然後走向收銀台幫助顧客結賬，擁擠的餐館里的人們被籃球比賽里精彩的時刻迷住了。 我們觀察到的大多數場景都涉及運動提供的信息。群體中人的姿態表明他們談話的強度；售貨員的動作表明她在做什麼，動作的改變表明她將轉向新任務；即使沒有聲音，動作也表明比賽中有重要的事情發生（Zacks，2004；Zacks & Swallow，2007）。 Fritz Heider和Marianne Simmel（1944）的研究有力地證明了運動的作用，他們向被試展示2.5分鐘的動畫片並讓其描述影片里正在發生什麼。影片包含一個「房子」和三個「人物角色」——一個小圓圈、一個小三角形和一個大三角形。這三個幾何圖形在房子內外四處走動，有時相互影響（圖8.4）。儘管這三個人物角色是幾何圖形，但是被試在構想故事來解釋它們的動作時，通常會賦予它們擬人的特點和個性。例如，有的被試將小三角形和小圓圈描述為想要獨自在家的一對夫妻，大三角形（「一個惡霸」）闖進房間打斷了他們。小三角很討厭這樣的入侵，於是攻擊了大三角。在其他的研究中，研究者已經證明這些簡單的動作可以被解釋為慾望、哄騙、追逐、打鬥、嘲笑、恐懼和誘惑（Abell et al.，2000; Barrett et al.，2005; Castelli et al.，2000; Csibra，2008; Gao et al.，2009）。誰會想到，幾何圖形的世界會變得如此有趣？ 回到人類的世界，考慮一下動作在理解周圍事件（比如，可能發生在校園咖啡店裡的事件）中發揮的作用。例如，你可能看到一個男人走進店裡，停在櫃檯前面，和咖啡師簡短交流之後，咖啡師轉身走開然後拿了一杯咖啡回來。顧客蓋上蓋子確保是安全的，付了咖啡錢並在小費罐子里留下小費，轉身走出咖啡店。這個簡短的描述是隨著時間發生的一系列事件，只是代表了咖啡店裡發生的一小部分事件。正如可以將一個靜態的場景分割為獨立的個體，我們將正在進行的動作分割為一系列事件，其中的一個事件被定義為在特定地點的一段時間里，觀察者可以感知其開始和結束的事件（Zacks & Tversky，2001；Zacks et al.，2009）。在咖啡店的情節中，向咖啡師點單是一個事件，伸手拿咖啡是一個事件，向小費罐子里投放小費是一個事件，等等。一個事件結束與下一個事件開始之間的那個時間點被稱為事件邊界。 當考慮到事件幾乎總是包含動作時，事件與運動知覺的聯繫就變得顯而易見了，而且動作本質的改變通常和事件邊界相關聯。下單的時候一種模式的動作發生，伸手拿咖啡杯的時候另一種模式的動作發生，等等。Jeffrey Zacks 及其同事（2009）測量了事件和運動知覺之間的聯繫，研究讓被試觀看日常活動的影片（如付賬或者洗盤子）並要求被試在認為一個有意義的活動結束而另一個活動開始的時候做出按鍵反應（Newtson & Engquist，1976；Zacks et al.，2001）。Zacks比較了事件邊界和動作追蹤系統測量的演員的身體動作，發現事件邊界更有可能發生在演員的手有一個速度或加速度變化的時刻。從這個實驗以及其他實驗的結果中，Zacks認為，運動知覺在將活動拆分為有意義的事件中起著重要的作用。 這就回到了本章開頭的例子上。我們描述了服裝店售貨員的動作，並指出她的動作不僅表明她正在做什麼（重新整理衣服），還表明一個新任務何時開始（幫助顧客）。事件通常由動作定義，按照一個接一個的順序來建立對於正在發生的事情的理解。
沒有運動知覺的生活 闡述運動知覺對日常生活的重要性的最生動的例子可能來自個案研究。在這些個案中，個體經歷過疾病或創傷，負責感知和理解運動的部分腦區受?。這種情況發生時，個體會患上「運動盲」，或者叫作「運動失明」的病症，其特點是動作很難或者不可能被感知到。最著名且得到充分研究的運動盲案例是一個43歲的婦女，叫作L.M.（Zihl et al.，1983，1991）。中風之後，L.M. 喪失了感知動作的能力，無法順利完成像倒一杯茶這樣簡單的活動。用她的話說，「液體似乎被凍住了，像冰川」，由於不能察覺杯子里的茶在上升，她很難知道什麼時候該停止倒茶。她的病情也導致了其他更嚴重的問題。例如，她很難跟得上對話，因為看不到說話者臉和嘴的動作；人們會突然間出現或消失，因為看不到他們來或者去。過馬路也表現出嚴重的問題，因為一輛車起先看起來還很遠，但是可能突然間毫無徵兆地就很近了。因此，這種缺陷不僅給社交帶來了不便，也足以威脅她的幸福生活，所以她很少到外面運動的世界里冒險。
運動知覺的研究 描述人如何習得運動知覺時，要考慮的第一個問題就是：我們是在什麼時候感知到運動的呢？
我們是在什麼時候感知到運動的 這個問題的答案似乎是顯而易見的：當某個物體在我們的視野中移動時，我們知覺到了運動。一個物體實際的運動被稱為真實運動。知覺到一輛車駛過、人們在散步或者一隻蟲子從桌面爬過都是真實的運動知覺的例子。 運動知覺也可以由不動的物體產生。實際上，沒有運動時候的運動知覺被稱為運動錯覺。最著名的、被研究得最深入的運動錯覺是似動。在第5章講述韋特海默觀察報告的故事時介紹了似動，即當兩個位置稍微不同的刺激以恰當的時間交替出現時，觀察者知覺到的是一個物體在兩個位置間來迴流動（圖8.5a；圖5.13）。這種知覺稱為似動，因為在刺激間並沒有真實的運動。這是在電影、電視以及用於廣告和娛樂業的動態標誌上知覺到運動的基礎（圖8.5b）。 當一個物體的運動（通常是相對較大的物體）導致附近的一個（相對較小）物體看起來好像動了的時候，誘發運動就發生了。例如，天空中的月亮通常看起來是靜止的，但是在一個有風的夜晚，如果雲朵從月亮上飄了過去，那麼月亮看起來就好像在雲中穿行。在這個例子中，大物體的運動（雲的覆蓋面積大）使較小的、實際上靜止的月亮看起來似乎在移動。 當觀察一個運動的刺激導致靜止的物體似乎動了起來時，運動後效就發生了（Glasser et al.，2011）。運動後效的一個例子是瀑布錯覺（Addams，1834；圖8.6）。如果看著瀑布30～60秒（確保它只佔了視野的一部分），然後看向旁邊靜止的景象，你會覺得看到的所有東西——岩石、樹、草坪——好像都向上運動了幾秒。如果很少看到瀑布，下次你去電影院的時候或許可以通過仔細觀察電影結尾的滾動名單來產生這種錯覺（要坐在電影院的後排）。 運動知覺的研究者研究了上述感知運動的所有類型，還有很多其他類型（Blaser & Sperling，2008；Cavanaugh，2011）。然而，我們的目的不是理解運動知覺的每一種類型，而是理解調節運動知覺的一般原理。為了做到這一點，我們將主要關注真實運動和似動。
比較真實運動和似動 多年來，研究人員把靜止物體或圖片閃爍產生的似動和空間中的實際運動產生的真實運動當作受不同機制調節的獨立的現象。然而，有足夠的證據證明，這兩種類型的運動有很多的共同之處。例如，Axel Larsen及其同事（2006）給fMRI掃描儀中的被試展示了三種刺激呈現：（1）中性條件，即位置上稍有不同的兩個方框同時閃爍（圖8.7a）；（2）真實運動，即一個小方框來回移動（圖8.7b）；（3）似動，即兩個方框依次閃爍以至看起來好像是來回移動（圖8.7c）。 Larsen的結果呈現在刺激呈現示意圖的下面。圖8.7a中藍色區域是由對照條件下方框激活的視覺皮層的區域，其中的對照條件被知覺為兩個方框同時閃爍，它們之間沒有運動。兩個方框各自激活皮層的一個區域。在圖8.7b中，紅色表示該區域由方框真實的運動激活。在圖8.7c中，黃色代表在似動刺激呈現條件下的皮層激活。請注意，與似動有關的激活和真實運動引起的激活相似。導致似動現象的兩個閃爍的方框激活了代表兩個閃爍方框中間位置的大腦區域，即便那裡並沒有閃爍。 由於真實運動和似動的神經反應之間的相似性，研究者將這兩種運動放在一起研究，集中精力于探索同時適用於兩者的一般機制。在本章，我們將按照這種思路來尋找運動知覺的一般機制。
如何解釋運動知覺 我們的目標是理解人們是如何察覺事物是在運動的，這似乎是一個簡單的問題。例如，圖8.8a顯示了當傑里米走過去時，瑪麗亞直視前方所看到的場景。因為她沒有移動自己的眼睛，所以傑里米的圖像掠過了她的視網膜。解釋這個例子中的運動知覺似乎是簡單的，因為傑里米的圖像在瑪麗亞的視網膜上移動，它相繼刺激了一系列感受器，這種刺激標志著傑里米的運動。 圖8.8b顯示，當瑪麗亞的眼睛追隨傑里米運動時她所看到的場景。在這種情況下，傑里米走過去時，他的圖像在瑪麗亞的視網膜上是靜止的。這增加了解釋運動知覺的複雜性，因為儘管傑里米的圖像在瑪麗亞的視網膜上是靜止的，她依然能知覺到傑里米在移動。這意味著運動知覺不能僅僅通過一個圖像掃過視網膜來解釋。 考慮一下如果傑里米不出現，而瑪麗亞從左?右移動眼睛來掃視這個房間會發生什麼？當瑪麗亞這樣做的時候，牆壁和物體的圖像向左劃過她的視網膜（圖8.8c），但是她並沒有看到房間或其內飾在移動。在這種情況下，有移動掃過視網膜但是沒有物體在移動的知覺。這是我們不能單純地考慮視網膜上正發生什麼的另一個例子。表8.1總結了圖8.8中的三種情況。 在下一節中，我們將用多種方法來解釋運動知覺，目標是解釋圖8.8和表8.1中的每一種情況。先從一種著眼于環境中的信息如何發出運動信號的方法開始討論。
運動知覺：環境中的信息 從圖8.8的三種情況中，可以看到運動知覺不能通過只考慮視網膜上發生的情況來解釋。這個問題的解決方法由Gibson提出，他創立了解釋知覺的生態學方法。在第7章，我們注意到Gibson的方法（1950，1966，1979）包含在環境中尋找對感知覺有用的信息。根據Gibson的觀點，這些為知覺搜尋的信息不是位於視網膜上，而是在環境中。他依據光陣列（由外界環境的表面、紋理和輪廓創建的結構）的方法來思考環境中的信息，且關注觀察者的運動如何引起光陣列的變化。通過圖8.8中傑里米和瑪麗亞的例子來看一下其工作原理。 在圖8.8a中，當傑里米從瑪麗亞的視野中穿過時，因為他走過去，一部分光陣列被覆蓋，然後由於他繼續移動，又被暴露出來，這被稱為光陣列中的局部干擾。當傑里米相對於外界環境移動時，光陣列中發生局部干擾，覆蓋和揭露靜止的背景。根據Gibson的觀點，光陣列中的局部干擾提供了傑里米相對於環境移動的信息。 圖8.8b中，瑪麗亞用眼睛追隨著傑里米。別忘了，Gibson不在意視網膜上發生了什麼。雖然傑里米的圖像在視網膜上是靜止的，當瑪麗亞保持眼睛靜止時，可以獲得同樣的局部干擾信息——傑里米覆蓋和揭露一部分光陣列——當移動自己的眼睛時依然可以獲得，局部干擾信息表明傑里米在移動。 然而，當瑪麗亞掃視圖8.8c中的場景時，不同的事情發生了：因為她的眼睛自左向右穿過圖中的場景，她周圍所有事物——牆壁、窗戶、垃圾桶、鍾錶和傢具——都向她視野的左側移動。如果瑪麗亞從這個場景中走過，會出現相似的場景。作為對觀察者眼睛或身體移動的回應，所有事物會同時移動，這樣的情形被稱為全局視神經流，這標志著環境是靜止的，而觀察者是移動的，不管是移動身體還是像這個例子中這樣用眼睛來掃視。因此，根據Gibson的觀點，當一部分場景相對於剩下的場景移動時，可以知覺到運動，而當整個場景都在移動或保持靜止時，是知覺不到運動的。雖然這是對運動知覺的一個合理的解釋，但在下一節會看到，我們還需要考慮信息的其他來源來充分理解人們在環境中是怎樣知覺運動的。
運動知覺：視網膜或眼睛的信息 Gibson的方法關注外界環境中的信息。另一種解釋圖8.8中各種運動情況的方法是考察由眼睛傳到大腦的神經信號。其中之一就是Werner Reichardt（1969）提出的神經迴路，被稱為賴卡特探測器。
賴卡特探測器 圖8.9是賴卡特探測器的一個簡化版本，可以用來解釋圖8.8a中的情況，圖中傑里米從瑪麗亞的視野中走過，同時她保持眼睛固定不動。這個迴路包含兩種神經元，A和B，兩者將其信號傳遞給一個輸出裝置，輸出裝置會比較從神經元A和B接收的信號。這個迴路運行的關鍵是延遲裝置，它減慢了從A輸出的信號傳導到輸出裝置的速度。另外，輸出裝置有一個重要的特性：它使來自神經元A和B的反應成倍增長來生成運動信號，這些信號導致對動作的知覺。 接下來就來看看這個迴路在傑里米自左向右移動時是如何反應的，他的位置在圖中用紅色圓點表示。圖8.9a顯示，傑里米從左邊開始靠近，首先激活神經元A。這個由記錄1中的「尖峰」表示。這種響應開始前往輸出裝置，但是被延遲裝置減慢。在這個延遲的過程中，傑里米繼續移動並刺激了神經元B（圖8.9b），神經元B也將這種信號向下傳導到輸出裝置（記錄2）。如果時機合適，那麼在來自神經元A的被延遲的信號到達輸出裝置的同時，來自神經元B的信號也剛好到達。因為輸出裝置使來自神經元A和B的反應翻倍，致使產生大量的運動信號（記錄4）。因此，當傑里米以合適的速度自左向右移動時，運動信號產生，瑪麗亞知覺到傑里米在移動。 在圖8.9中，迴路圖的一個重要特性是它在響應從左向右的運動時產生了一個運動信號，但是並沒有為從右向左的運動產生信號。可以通過考察當傑里米從右走到左時會發生什麼來看一下為什麼會如此。從右側出發（圖8.9c），傑里米首先激活神經元B，它直接將信號傳遞到輸出裝置（記錄5）。傑里米繼續往左移動，激活了神經元A（圖8.9d），產生了一個信號（記錄6）。這時，來自神經元B的反應變得較小，因為它不再被刺激到（記錄7），而當來自神經元A的反應通過延遲裝置傳遞到輸出裝置的時候，來自神經元B的反應已經降為0（圖8.9e）。當輸出裝置使來自神經元A的延遲信號（記錄8）和來自神經元B的零信號加倍時，結果是0，所以沒有運動信號產生。 這個迴路更複雜的版本創建了定向敏感的神經元，它只對特定的運動方向放電，這在兩棲動物、嚙齒動物、靈長類動物和人類中已經被發現（Borst & Egelhaaf，1989）。視覺系統包含很多這樣的迴路，每個關注一個不同的?動方向；它們協同合作可以產生信號，來表明穿過視野的運動方向，如圖8.8a所示。 除了使我們能夠判斷運動方向，賴卡特探測器還有另一個作用：判斷速度（Meso & Zanker，2009）。為了弄明白為什麼可以提供速度信息，來回想一下延遲裝置的目的。延遲是為了確保神經元A和神經元B的活動同時到達輸出裝置。因此，延遲持續的時間是很重要的。如果神經元A的信號沒有被延遲足夠長的時間，它可能比神經元B的信號先到達輸出裝置，因此檢測不到運動（神經元A的信號到達時，神經元B的信號可能為零）。如果延遲的時間過長，神經元B的信號可能比神經元A的信號先到達輸出裝置（來自神經元A的信號將為零），同樣不能檢測到運動。那麼，什麼是太短，什麼是太長，什麼是剛好合適呢？這取決於移動物體的速度。快速運動時，包含短暫延遲的探測器會被選擇，而慢速運動時，會選擇包含長時延遲的探測器。
伴隨放電理論 儘管賴卡特探測器似乎解決了神經反應如何標誌運動的問題，但是這些探測器只適用於圖8.8a那樣的情況，即動作掠過觀察者靜止的眼睛。為了解釋諸如圖8.8b（瑪麗亞移動眼睛追隨傑里米）和圖8.8c（瑪麗亞掃視房間）那樣的情況，不僅要考慮這些圖像如何在視網膜上移動，還要考慮眼睛是如何移動的。伴隨放電理論將眼睛運動也考慮在內。理解伴隨放電理論的第一步是考慮神經信號如何與視網膜相聯繫，以及如何與眼部肌肉（與圖8.8和表8.1中三種情況相關的）相聯繫。