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PNAS:心理所研究揭示知覺學習中的“一般性學習能力”
作者: 中科院行為科學重點實驗室 黃昌兵研究組 楊佳 閆芳芳 ║ 日期: 2020/07/24 

  知覺學習是指經驗或訓練引起的個體對感覺信息加工能力的改變(多指提高),對于人類的各項技能發展與生存都非常重要。人們在學習能力上存在普遍的個體差異。為了消除個體差異對實驗結果的影響,研究人員通常把個體差異作為人群中的“噪音”,通過計算平均值的方法來反映群體特性。近年來,認知能力遺傳學和腦成像的研究表明,個體差異受到環境和遺傳的共同作用,并且行為上的個體差異可以通過大腦結構或功能連接進行預測,這提示個體差異可能不僅僅是“噪音”。那么,知覺學習的個體差異是否蘊含了個體學習能力高低的信息呢?

  為了回答這個問題,中國科學院行為科學重點實驗室黃昌兵研究組聯合紐約大學、上海紐約大學教授Zhong-Lin Lu進行深入研究。

  研究招募了49名受試者,同時完成7個視覺、聽覺及工作記憶的學習任務(圖1 A~G),每個任務需要完成5次訓練。學習任務之間的順序采用拉丁方設計進行平衡。每名受試者一共參加了35次訓練(圖1 H),總共完成23,720個試次。研究還對受試者的非言語智力,成就動機,以及大五人格特質進行了測量。

 

圖1.實驗范式和訓練流程示意圖

(A)對比度探測任務; (B)超銳度辨別任務;

(C)運動方向辨別任務;(D)視覺搜索任務;

(E)面孔角度辨別任務;(F)聽覺頻率辨別任務;

(G)視-聽雙通道N-back工作記憶任務; (H)訓練順序示例

 

  學習曲線擬合結果顯示,相同受試者在不同任務上的學習速率存在顯著差異,相同任務的不同受試者同樣表現出個體差異性,且學習速率與初始表現呈顯著負相關。

 

  圖2. (A) 7個任務的平均學習速度;

(B) 49名被試的平均學習速度;

(C) 任務起始值和學習速度顯著負相關

 

  多變量回歸模型進一步驗證了任務、受試者個體及初始任務表現三個因素均對學習速率有顯著影響,分離了“任務特異-受試者不變”和“任務不變-受試者特異”的不同學習特性,并且受試者特質(如非言語智力,人格,動機)和學習能力具有一定相關性。

 

圖3. 多變量回歸模型中任務、受試者個體及初始任務表現三因素的權重

 

  使用套索回歸模型(Least absolute shrinkage and selection operator, LASSO) 對學習成績進行預測,發現非言語智力和學習成績呈顯著正相關,而神經質及宜人性和學習成績呈顯著負相關。

 

圖4. LASSO回歸模型中任務、起始值和個體特質三因素的權重

 

  該研究揭示了知覺學習一方面受任務本身的特性調控,表現出明顯的任務特異性;另一方面又受到個體特質的影響,這種“一般性”個體學習能力廣泛地作用于多種任務的學習過程。結果表明,廣泛存在的個體學習差異蘊含了個體學習能力高低的信息,知覺學習可能涉及不同類型的可塑性。研究結果對于相關領域的人員選拔及臨床上的學習訓練策略優化均有重要意義。

 

  該研究受到國家重點研發計劃項目(2020YFC2003800),中國科學院科研儀器設備研制項目(ZDKYYQ20200005),國家自然科學基金(NSFC31470983),中國科學院心理研究所科研啟動經費(Y7CX332008),中國博士后科學基金項目(2018M641514)及美國國立衛生基金(EY017491)資助。

  論文信息:

  Yang, J., Yan, F.-F., Chen, L., Xi, J., Fan, S., Zhang P., Lu Z.-L. &Huang, C.-B. (2020). General learning ability in perceptual learning. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi:10.1073/pnas.2002903117

  原文鏈接:

  https://www.pnas.org/content/early/2020/07/22/2002903117

 

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