10 Hz的视觉诱导导致闪光滞后错觉的周期性调制

文献：Chota, S., & VanRullen, R. (2019). Visual entrainment at 10 Hz causes periodic modulation of the flash lag illusion. Frontiers in neuroscience, 13, 232. https://doi.org/10.3389/fnins.2019.00232

1. 引言 ¶

虽然视觉似乎是一个连续的感官信息流，但复杂的实验揭示了感知和行为的周期性调整。先前的工作已经证明，10 Hz范围内的内源性神经振荡的相位预测闪光滞后效应的“滞后”，闪光滞后效应是一种时间视错觉，其中静态物体被感知为在时间上落后于移动物体。因此，有人提出闪光滞后错觉可能是视觉系统中周期性离散采样机制的表现。这个实验开始通过将视觉系统引入到周期性的10 Hz刺激中，并在引入过程中的不同时间点探测闪光滞后效应(FLE ),来对这个假设进行因果检验。研究假设感知的FLE将随时间调制，与诱导剂的频率相同(10 Hz)。平均FLE时间进程的频率分析确实揭示了10 Hz处的显著峰值以及受试者之间的强相位一致性(N = 25)。本研究的发现为时间知觉的波动提供了因果证据，并表明枕叶α振荡的参与。

诱导的震荡在行为方面产生的影响是显著的，影响了目标检测的速度和掩蔽刺激的可见性。虽然这些发现显示了视觉感知的明显的周期性，但也有可能是由于神经兴奋的波动性的原因导致的。即有两种解释：兴奋性的节律波动与时间知觉的节律波动。视觉系统可以被想象成具有一定帧率的生物相机，在一帧内平均收集信息，很少有研究明确测试了时间知觉的周期性。

在Ronconi等人(2018年)最近的发表中表明，个体在α频率+或2 Hz下的视觉-听觉诱导能够调节时间上接近的两种刺激的整合或分离。本研究试图为这些发现提供一个重要的补充，通过一个经过充分研究的视错觉闪光滞后效应(FLE)，证明α对时间感知的因果影响。

先前假设视觉系统中的离散采样为FLE的基础(Chakravarthi and V anRullen,2012; Schneider, 2018)。在FLE中，一个静止的物体与一个运动的物体一起被短暂地呈现(“闪现”)。虽然两个物体的位置在闪光的静止物体开始时是相同的，但是观察者系统地判断闪光的物体是落后的。

有很多理论解释这种现象，其中最著名的两个理论是差异延迟理论(Whitney和Murakami，1998)和后置理论(Eagleman and Sejnowski, 2000)。差异延迟假设移动对象比静态对象具有处理优势，因此处理速度更快；预测理论提出位置信息在闪光出现后大约80 ms被整合，然后被用于比较两个物体的位置。第三种解释是Schneider (2018)提出的，他认为FLE和其他相关的错觉是离散的周期性取样过程的自然结果，视觉信息是在所谓的“感知时刻”的时间过程中收集的虽然信息是连续收集的，但物体的位置仅在感知时刻结束时及其最后已知的位置被记录。我们可以想象一个场景，静态物体在感知时刻的开始闪现(图1A)，然后，移动物体将继续移动一段特定的时间，直到感知时刻结束，此时两个物体的位置都被记录，在情况A中，移动和静止物体之间的感知偏移是最大的。相反，如果静止物体正好在感知瞬间结束时闪烁，则在位置被记录之前，运动物体将不会进一步运动，并且感知到的偏移将是最小的(图1B)。基于平均感知FLE为50ms左右，标准偏差为50ms的发现，感知时刻的持续时间应该为100ms左右，这由Schneider验证，Schneider研究了Murakami (2001)的大型FLE数据集。

图1

在这种情况下，在给定的试验中，长闪光滞后错觉(图1A)还是短闪光滞后错觉(图1B)主要取决于闪光开始时离散采样周期的相位。由于这一阶段通常不为实验者所知，每次实验中错觉强度的变化通常被解释为噪音。然而，一些研究用脑电图直接测量了这一阶段，并证实了它影响闪光滞后幅度。在此，研究目的是通过调制环绕时钟刺激的环的亮度来因果调制离散采样周期的相位，并证明该相位对闪光滞后错觉有因果影响。在诱导过程中，在120个连续时间点随机探测FLE(图2)。平均时间进程的频率分析揭示了在10 Hz下感知的FLE持续时间的调制。结论是，视觉刺激诱导了离散神经采样机制，导致FLE的周期性调制。

2. 结果 ¶

研究了周期性诱导剂对感知FLE持续时间的因果影响。给参与者一个时钟刺激，其中包含一个以1 Hz旋转的时钟指针。时钟刺激被以10 Hz周期性地从黑变白(遵循正弦函数)的诱导剂环包围。通过把钟的框架随机地变成红色来给出一个提示。然后，要求被试在提示开始时指出时钟指针的位置。观察者的平均FLE持续时间(以毫秒计的错误感知)为32.4ms(6.48ms，SEM)（图2B），在所有trial中，感知FLE有一个75.4毫秒(6.42毫秒，受试者的SEM)平均标准差（图2C）。

图2

为了验证视觉夹带对感知FLE的影响，计算了120个SOA个体的平均FLE时间序列。原始FLE时间序列从120到60 Hz下采样，通过减去1 Hz傅立叶分量去趋势，并在平均之前使用移动z分数归一化。对时间进程的初步检查(图3A、B)表明，在10 Hz范围内有一个强烈的振荡分量，并伴有背景亮度调制，研究对预处理后的FL时间序列进行了频率分析，功率谱显示在10Hz的主要振荡(图3C)，并且受试之间的相位一致性高。

图3

图3A、3b示出了与暗亮度值相比，高亮度值倾向于导致更低的FLE值，研究将这种效应解释为离散采样机制对节奏亮度调制的影响，还有一种可能的解释是背景的亮度对FLE的影响。因此，研究又进行了一个对照控制实验 (N = 25)，结果如下图所示三种亮度条件下的FLE 没有显著差异。因此，很可能是这种亮度的节律调制通过节律性的诱导起了关键作用。

图4