知觉学习与大脑可塑性

训练任务的难度会影响学习的获得吗？乍一看这好像是一个非常“naive”的问题。确实，这还需要研究吗？早就有古人云，凡事需要“循序渐进”，否则就会“欲速而不达”。这些至理名言教导我们，任务难度会影响学习的效果，学习需要选择一个合适的难度（“序”）才可以达到良好的效果。然而，究竟什么是“合适的”难度？为什么“合适的”难度会产生好的学习效果？换句时髦的脑术语，“难度”究竟是如何调控“大脑活动”的变化进而影响我们外在的“学习表现”的？这些问题，却是古人或日常经验无法直接告诉我们答案的。 从理论研究上，Ahissar和Hochstein最早在1997年的Nature上发表了一篇关于难度调节视知觉学习的行为研究报道，之后又有Amitay等人在2006年的Nature Neuroscience上发表了一篇关于难度调节听知觉学习的行为研究报道。这些研究表明，任务的难度会影响知觉学习的效果及其迁移机制，并且对其内在脑机制进行了推测（Ahissar和Hochstein是xiaoding一直佩服的大牛，关于他们的系列研究，请见xiaoding以前的拙文http://xiao-ding.blogcn.com/diary,118199385.shtml）。然而，推测毕竟是推测，任务难度对于知觉学习的影响一直缺乏直接的神经生理方面的证据。 我们最近的研究（Task difficulty modulates electrophysiological correlates of perceptual learning, International Journal of Psychophysiology, in press; http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/19969030?itool=EntrezSystem2.PEntrez.Pubmed.Pubmed_ResultsPanel.Pubmed_RVDocSum&ordinalpos=2）采用ERP技术发现，与容易任务（初始正确率95%）学习相比，困难任务（初始正确率75%）学习改变了更早的视觉加工阶段，更大的视觉皮层区域，更多的晚期加工阶段。我们的研究在国际上首次提供直接的证据说明了知觉学习的神经机制是如何受到任务难度的调控的。 关于知觉学习在大脑内的发生地点和时间一直是研究者们普遍关心的问题，几乎所有的重要行为研究和脑成像研究都是围绕着这个方向开展的。而其中一个焦点问题是，学习是否真的能够如行为研究所提示的，在最早期的感知皮层就发生了（即，信息流在大脑皮层加工的第一站是否就开始受到训练的影响）？虽然近年来有数篇fMRI研究揭示，知觉训练确实能够改变初级视皮层的活动，但是这种脑活动变化究竟是反映了视觉刺激刚刚传导到视皮层时的脑加工机制变化（自下而上的变化），还是反映了信息流进一步传导到更高级的皮层之后再由高级皮层反馈给低级视皮层的活动变化（自上而下的变化），却是一个无法用fMRI等具有高空间分辨率但缺乏良好时间分辨率的技术所能解决的问题。我们之前的一系列ERP研究表明，无论对于简单的光栅、线段朝向分辨，还是对于复杂的箭头指向分辨，学习改变的最早期脑活动都发生在大约140ms，这个时间相比起早期感知皮层加工，还是显得太晚了些。分析这些研究的共同特点是，采用了非常容易（正确率>95%）的训练任务，那么是否因为任务不够难，所以导致更早期的活动没有受到训练的影响呢？ 我们最近的这篇研究证实了这个假设，并且在国际上“第二次“发现知觉训练改变了早至100ms内的视觉皮皮层活动（“首次”是由Pourtois等人在2008年的Vision Research上报道的C1效应，但是我们的另一个研究采用了与他们完全相同的研究范式，却没有重复出这个结果；说两句题外话，这个group的研究真是非常有趣而奇怪，近年来这个group发表了不少论文报道较高级认知过程，例如学习、情绪、和注意状态等，对于早期视觉C1活动的影响；可惜的是，至今好像还没有人重复出他们的结果，xiaoding最近刚刚在Hillyard实验室完成的研究又一次没有重复出他们发表在2009年HumanBrainMapping的结果）。 这篇研究是中大心理系第一篇以研究生为第一作者的SCI&SSCI收录的英文论文，投稿过程通过了6位国际专家的严格评审。论文能够受到同行的认可，发表在国际知名研究刊物上自然是一件值得高兴的事情；而亲眼目睹学生的一步步成长，却又别有一番乐趣和欣慰。