我們的身體布滿了各種感受器以覺察光線、聲音、氣味以及與身體的接觸。幾十億個(gè)神經(jīng)元對(duì)感覺信息進(jìn)行加工腔稀，并將其所發(fā)現(xiàn)的信息傳遞至腦的更高級(jí)的中心。本章將集中在感覺系統(tǒng)如何識(shí)別我們自身以外的世界羽历。我們將主要闡述視知覺焊虏，其次是言語知覺，這是人類最重要的兩個(gè)知覺系統(tǒng)窄陡。
視覺信息加工
腦的視知覺
人類投入大量神經(jīng)資源來加工視覺信息炕淮，這種視覺上的投入是我們“繼承”下來的，經(jīng)過漫長(zhǎng)的進(jìn)化我們有50%的腦都用來進(jìn)行視覺的加工跳夭。
特定腦區(qū)的損傷會(huì)導(dǎo)致識(shí)別困難，例如視覺失認(rèn)癥的出現(xiàn)们镜，它分為統(tǒng)覺失認(rèn)癥和聯(lián)想失認(rèn)癥币叹。一般認(rèn)為，統(tǒng)覺失認(rèn)癥病人的視覺系統(tǒng)在早期信息加工中存在問題模狭，聯(lián)想失認(rèn)癥病人的早期加工完好颈抚，但他們?cè)诤髞淼哪Ｊ阶R(shí)別上存在困難。人們經(jīng)常會(huì)區(qū)分視覺流中信息的早期加工和晚期加工，這種區(qū)分也是本章的組織原則之一贩汉。
以上驱富，視知覺可以分為早期階段和晚期階段，在早期階段將圖形和物體從視覺景象中提取出來匹舞，在晚期階段則對(duì)圖形和物體進(jìn)行識(shí)別褐鸥。
早期視覺信息加工
神經(jīng)基礎(chǔ)：光線穿過晶狀體和玻璃體投射到位于眼后部的視網(wǎng)膜上。視網(wǎng)膜含有光感受器細(xì)胞赐稽，這些細(xì)胞由對(duì)光敏感的分子組成叫榕，當(dāng)暴露在光照之下時(shí)這些分子會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性的變化。光線在穿過玻璃體時(shí)會(huì)產(chǎn)生輕微的散射姊舵，因此落在視網(wǎng)膜背面的圖像并非極其清晰晰绎。早期視覺加工的功能之一是銳化圖像。
光化學(xué)作用將光能轉(zhuǎn)換成神經(jīng)能括丁。眼睛內(nèi)有兩種不同的光感受器:視錐細(xì)胞和視桿細(xì)胞荞下。視錐細(xì)胞參與顏色視覺，具有高分辨率和高視敏度史飞。視桿細(xì)胞能對(duì)較弱的光能進(jìn)行反應(yīng)尖昏，但是它們只具有較低的分辨率。中央凹覺察細(xì)節(jié)祸憋，而其余的視覺區(qū)域一一周邊視覺區(qū)域則察覺比較全局性的信息会宪，包括運(yùn)動(dòng)信息。
感受器細(xì)胞與兩極神經(jīng)細(xì)胞形成突觸蚯窥，兩極細(xì)胞與神經(jīng)節(jié)細(xì)胞相連掸鹅，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的軸突延伸并構(gòu)成通向腦的視神經(jīng)。每一只眼睛的視神經(jīng)中總共約有80萬個(gè)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞拦赠。每個(gè)神經(jīng)節(jié)細(xì)胞對(duì)來自視網(wǎng)膜的一小塊區(qū)域的信息進(jìn)行編碼巍沙。神經(jīng)節(jié)軸突上的神經(jīng)脈沖通常是對(duì)視網(wǎng)膜上相應(yīng)區(qū)域內(nèi)的光刺激量的編碼。
從眼到腦：來自雙眼的視神經(jīng)在視交又處匯合荷鼠，而來自視網(wǎng)膜內(nèi)側(cè)(靠近鼻子的一側(cè))的視神經(jīng)彼此交又句携，然后通向腦的對(duì)側(cè)。來自視網(wǎng)膜外側(cè)的神經(jīng)則繼續(xù)延伸至與雙眼同側(cè)的腦部允乐。
一旦進(jìn)入腦的內(nèi)部矮嫉，來自神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的神經(jīng)纖維就與各種皮層下結(jié)構(gòu)的細(xì)胞形成突觸。這些皮層下神經(jīng)結(jié)構(gòu)包括外側(cè)膝狀體和上丘牍疏。外側(cè)膝狀體在覺察細(xì)節(jié)和辨識(shí)物體方面有重要作用蠢笋，而上丘則參與對(duì)物體的空間定位。這種區(qū)分被稱為“什么一哪里”的分工鳞陨。
視覺世界在初級(jí)視皮層上的表征：視覺皮層呈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分布昨寞。中央凹擁有超大比例的表征，而外圍區(qū)域的表征卻較少。
視覺信息投射到初級(jí)視皮層后援岩，它往往會(huì)沿著兩條通路進(jìn)行傳導(dǎo)歼狼。沿“哪里”通路行進(jìn)的信息傳遞至頂葉的腦區(qū)，沿“什么”通路行進(jìn)的信息傳遞至顳葉享怀。
以上羽峰，光化學(xué)過程將光能轉(zhuǎn)化為神經(jīng)活動(dòng)。視覺信息經(jīng)由各種神經(jīng)通路傳導(dǎo)至視皮層凹蜈，再從視皮層沿“什么”與“哪里”通路通過大腦限寞。
視細(xì)胞中的信息編碼
神經(jīng)節(jié)細(xì)胞：開-閉細(xì)胞和閉-開細(xì)胞。
外側(cè)膝狀體細(xì)胞：開-閉細(xì)胞和閉-開細(xì)胞仰坦。
初級(jí)視皮層細(xì)胞：這里感受野都是長(zhǎng)條形的履植，而不是前面的圓形感受野。它分為邊緣覺察器和直條覺察器悄晃；覺察器對(duì)應(yīng)著特定模式的細(xì)胞組合玫霎。直條和邊緣覺察器都與位置、方向及寬度有關(guān)妈橄。
超柱表征：每個(gè)超柱表示感受野中的一個(gè)特定區(qū)域庶近。視皮層的組織具有拓?fù)涮卣鳎虼艘曇爸邢噜彽膮^(qū)域由相鄰的超柱表征眷蚓。超柱具有二維組織鼻种，沿著一維的方向，各列交替接收來自左眼或右眼的輸入沙热；沿著另一維叉钥，細(xì)胞最敏感的方向發(fā)生變化。
視覺系統(tǒng)對(duì)物體的不同維度（形狀篙贸、顏色和運(yùn)動(dòng)）分別進(jìn)行加工投队。視覺系統(tǒng)似乎將刺激分解成許多獨(dú)立的特征，并且表征這些特征的位置爵川，視覺特征的這種空間表征被稱為特征地圖敷鸦。
以上，神經(jīng)節(jié)細(xì)胞通過開-閉細(xì)胞和閉-開細(xì)胞對(duì)視野進(jìn)行編碼寝贡，這些細(xì)胞通過高層次的視覺加工組合在一起形成各種特征扒披。
深度與表面知覺
即使視覺系統(tǒng)已經(jīng)識(shí)別出環(huán)境中的邊緣和直條，在它能夠知覺到外部世界之前圃泡，還必須進(jìn)行大量的信息加工谎碍。必須解決的問題之一是，確定這些邊緣和直條的空間位置洞焙。這里的根本問題是，投射在視網(wǎng)膜上的信息本身是二維的，而我們需要構(gòu)建外部世界的三維(3-D)表征澡匪。視覺系統(tǒng)對(duì)大量線索進(jìn)行加工以推斷距離熔任。這些線索包括了紋理梯度、立體視覺和運(yùn)動(dòng)視差唁情。
以上疑苔，紋理梯度、立體視覺和運(yùn)動(dòng)視差等線索整合在一起甸鸟，以生成三維空間中各表面位置的表征惦费。
物體知覺
在計(jì)算外部世界表征時(shí)的一個(gè)主要問題是物體的分割。僅僅知道線段和直條在空間的位置還不夠抢韭，我們還需知道它們?nèi)绾渭显谝黄鹦纬晌矬w薪贫。
格式塔組織原則：接近原則、相似原則刻恭、良好連續(xù)原則瞧省、閉合及良好構(gòu)形原則。
識(shí)別的關(guān)鍵在于圖形的初始分割鳍贾。
以上鞍匾，格式塔組織原則解釋了腦如何將視覺景象分割成各種物體。
視覺模式識(shí)別
對(duì)視覺信息加工的討論已經(jīng)談到我們?nèi)绾螌⒁曈X世界組織成客體骑科。然而要理解外部世界還要邁出重要的一步:我們還必須識(shí)別這些物體是什么橡淑。這項(xiàng)任務(wù)就是模式識(shí)別。
模板匹配模型
知覺的模板匹配理論認(rèn)為咆爽，物體在視網(wǎng)膜上的影像如實(shí)地傳到大腦梁棠，大腦則將這個(gè)圖像直接與存儲(chǔ)的各種模式進(jìn)行比較。這些存儲(chǔ)的模式被稱為模板伍掀。其基本思想是掰茶，知覺系統(tǒng)將一個(gè)物體的圖像與腦所存儲(chǔ)的每個(gè)物體的模板進(jìn)行比較，然后報(bào)告最佳匹配模板蜜笤。
以上濒蒋，模板匹配是通過將刺激與模式的模板進(jìn)行匹配來識(shí)別物體的一種方法。
特征分析
鑒于模板匹配遇到的困難把兔，心理學(xué)家提出沪伙，模式識(shí)別是通過特征分析實(shí)現(xiàn)的。在這個(gè)模型中县好，刺激被認(rèn)為是基本特征的組合围橡。
特征分析模型比模板模型的優(yōu)點(diǎn)在于，首先缕贡，由于特征較為簡(jiǎn)單翁授，因此更容易理解系統(tǒng)是如何克服模板匹配模型在識(shí)別完整模式時(shí)所面臨的各種困難拣播。第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，有可能指出一個(gè)模式中最為重要的特征之間的關(guān)系收擦。最后贮配，使用特征而不是較大的模式，減少了所需要的模板數(shù)量塞赂。
大量行為證據(jù)表明泪勒，特征是模式識(shí)別的組成部分。
以上宴猾，特征分析首先識(shí)別構(gòu)成模式的各個(gè)特征圆存，然后是它們的組合。
物體識(shí)別
雖然特征分析能很好地描述我們?nèi)绾巫R(shí)別諸如字母A那樣的簡(jiǎn)單物體仇哆，但是沦辙，人們可能想知道它如何解釋我們對(duì)復(fù)雜物體的識(shí)別，這些物體或許是依據(jù)少量特征所無法描述的税产。有證據(jù)表明怕轿，相同的過程可能出現(xiàn)在識(shí)別熟悉物體的時(shí)候，例如馬或杯子辟拷∽灿穑基本觀點(diǎn)是，熟悉的物體可以看成由簡(jiǎn)單部件組成的已知構(gòu)形衫冻。
基于部件的識(shí)別理論：將物體分割成一組基本子物體诀紊；對(duì)每個(gè)子物體進(jìn)行分類；在識(shí)別出了物體的組成部分及它們的構(gòu)造后隅俘，人們就把該物體識(shí)別為由這些部分所組成的模式邻奠。
這個(gè)理論的關(guān)鍵假設(shè)是，物體識(shí)別是以對(duì)其部件的識(shí)別為中介而實(shí)現(xiàn)的为居。
以上碌宴，像馬和杯子之類的物體被識(shí)別成一組簡(jiǎn)單子物體的構(gòu)形。
臉的識(shí)別
識(shí)別人臉時(shí)蒙畴，位于顳葉的梭狀回變得活躍起來贰镣。梭狀回專門作出精細(xì)辨別。
言語識(shí)別
言語識(shí)別的一個(gè)主要問題是待識(shí)別對(duì)象的分割膳凝。言語不能像打印的文本那樣被分成離散的單元碑隆，它似乎是連續(xù)的聲音流，中間沒有明顯的單詞界限蹬音。
在一個(gè)單詞內(nèi)甚至存在著更大的分割問題上煤。這些單詞內(nèi)的問題涉及到對(duì)音素(phonemes)的識(shí)別。音素是語音的基本單元著淆，我們借助音素來識(shí)別單詞劫狠。音素被定義為導(dǎo)致口語信息差別的言語的最小單元拴疤。然而，在字母與音素之間并非總存在著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系嘉熊，正是字母與讀音之間缺乏嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系才使得英語拼寫如此困難遥赚。
當(dāng)需要識(shí)別構(gòu)成所說單詞的音素時(shí)，分割問題便出現(xiàn)了阐肤。困難在于言語是連續(xù)的，音素?zé)o法像印刷在紙頁上的字母那樣分開讲坎。
言語感知中更進(jìn)一步的困難在于一種被稱為連音的現(xiàn)象孕惜。
以上，言語識(shí)別包括將音素從連續(xù)的言語流中分割出來晨炕。
言語的特征分析
就像在視覺識(shí)別中那樣衫画，特征分析和特征組合的加工似乎也存在于言語知覺中。如同單個(gè)字母那樣瓮栗，單個(gè)音素可以分解成由許多特征組成削罩。這些特征涉及音素是如何產(chǎn)生的。音素的特征包括輔音特征费奸、濁音音質(zhì)和發(fā)音部位弥激。
以上，音素識(shí)別依據(jù)的是音素產(chǎn)生過程中的特征愿阐，例如發(fā)音部位和濁音音質(zhì)微服。
類別性知覺
類別性知覺是指對(duì)屬于不同類別的刺激的知覺，它不能察覺類別內(nèi)刺激的漸變缨历。
證據(jù)：濁音音質(zhì)研究以蕴，辨別研究，自適應(yīng)范式辛孵。
我們所使用的音素是經(jīng)過選擇的丛肮，所以它們?cè)谘哉Z聽覺知覺中存在著類別邊界。
知覺系統(tǒng)決定了我們的言語行為魄缚，而不是相反宝与。
以上，在連續(xù)維度上不同的語音聽起來屬于不同的類別鲜滩。
情境與模式識(shí)別
物體總是出現(xiàn)在情境中的伴鳖，而我們可以利用情境來識(shí)別物體。整體情境迫使人們獲得相應(yīng)的理解徙硅。
當(dāng)情境或世界的一般性知識(shí)指導(dǎo)知覺時(shí)榜聂，我們將這種加工稱為自上而下加工(top-down processing)，因?yàn)楦邔哟蔚囊话阈灾R(shí)影響著低層次的知覺單元的解釋嗓蘑。知覺中的一個(gè)普遍問題是须肆，這種自上而下加工與不考慮整體情境而直接對(duì)信息本身（來自刺激）進(jìn)行的自下而上加工(bottom-up?processing)是如何結(jié)合的匿乃。
復(fù)雜刺激中存在冗余信息。這些刺激包含了遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于將一個(gè)刺激與另一個(gè)刺激區(qū)分開所需的特征豌汇。因此幢炸，當(dāng)只有部分特征可識(shí)別時(shí)，知覺也能夠成功地進(jìn)行下去拒贱，其余特征可以由情境補(bǔ)充宛徊。在語言中，這種冗余信息存在于除特征層次外的許多其他層次上逻澳。
以上闸天，在字母識(shí)別中，單詞情境可以用來補(bǔ)充特征信息斜做。
馬薩羅FLMP模型
刺激和情境提供了關(guān)于刺激本體的兩個(gè)獨(dú)立的信息源苞氮，二者組合在一起提供有關(guān)刺激可能是什么的最佳猜測(cè)。
以上瓤逼，知覺的馬薩羅FLMP模型指出笼吟，情境信息與刺激信息各自獨(dú)立地提供信息，共同決定知覺到的模式霸旗。
其他例子
單詞識(shí)別贷帮、音素復(fù)位效應(yīng)、復(fù)雜視覺景象定硝、變化盲皿桑。
以上，在多種情況下情境信息都會(huì)影響知覺加工蔬啡。
本章討論了神經(jīng)元如何加工感覺信息诲侮、將其傳輸?shù)侥X內(nèi)更高級(jí)的加工中心以及信息如何被識(shí)別為各體。下圖給出了視知覺信息加工的整個(gè)流程圖箱蟆，它闡明了很重要的一點(diǎn)：在能夠意識(shí)到我們正在知覺的物體之前沟绪，必須要進(jìn)行大量的信息加工。
