1 引言
人类的大脑并非被动接受外部信息的刺激，而是通过以往的经验去主动预测即将发生的事件(Kveraga，Ghuman，＆ Bar，2007)。视觉预期(visu-al anticipation)是一种运用视觉信息的部分资源和先行资源对即将发生的事件进行预测的能力(王东石，杨昭宁，朱婷，张敏，2013;Montagne，Bastin，＆Jacobs，2008) 。视觉预期在日常生活中发挥了十分重要的作用，比如人们伸手和抓握动作的顺利执行，因此对视觉预期进行研究具有重要意义。具体而言，对视觉预期研究技术的探讨将为今后深入研究提供科学的方法;对其类型的研究可以提供理解视觉预期的不同视角;对视觉预期神经机制的研究则有助于明晰其内在的加工过程，并为建立相关的认知模型提供理论支持，同时也有利于国内外研究者更为科学地认识这种自上而下的加工。到目前为止，有关视觉预期的研究主要集中于探讨婴幼儿和成人运动员的视觉预期。因此，以下将从视觉预期的两种研究技术、婴幼儿和成人的视觉预期三个方面进行论述。
2 视觉预期的研究技术及其应用
2． 1 眼动追踪技术
在发展心理学领域，通常采用眼动追踪技术来研究婴幼儿的视觉预期(Canfield，Smith，Brezsny-ak，＆ Snow，1997)。具体而言，预期学习范式是让婴儿在黑暗环境中观看一系列呈现在电脑屏幕上的图片，这些图片交替出现在电脑屏幕的左侧或右侧，其目的是让婴儿学会一个固定的规则。比如，图片在左侧出现后，下次会在右侧出现;而在右侧出现后，下次会在左侧出现，这样就可以让婴儿形成预期，从而提高知觉的速度(Teubert et al． ，2012)。当婴儿观看视觉刺激时，研究者用红外线照相机把婴儿的眼动轨迹记录到录像带中，然后对录像带进行编码，以显示出婴儿对每张图片的眼跳潜伏期(眼跳潜伏期指的是眼跳发生与上一次眼跳结束之间的时间间隔)(Teubert，Vierhaus，＆ Lohaus，2011)。在该范式中，眼跳潜伏期是衡量预期形成与否的指标，如果婴儿形成了对图片的视觉预期，那么眼跳潜伏期会缩短。眼跳则分为两种类型，其一是反应性眼跳(reactive saccades)，这种眼跳出现在婴儿探测不重要的刺激时，因此它能诱发中央凹周围的视觉信息;其二是预期性眼跳(anticipatory saccades)，它是由婴儿的记忆所诱发，该记忆与将来出现的刺激密切相关(Canfield et al． ，1997)。对于反应性眼跳，最快的反应延迟代表了最短的反应时;而对于预期性眼跳，眼睛向某一刺激位置的固定转换被称为预期 ( Ｒose， Feldman， Jankowski， ＆ Van Ｒossem，2012)。
眼动追踪技术除了应用于研究婴幼儿的视觉预期，该技术在诊断领域也被应用，其主要考察的指标是预期性眼跳。Ettinger 等人(2004)采用眼动追踪技术对精神分裂症患者进行了研究，结果发现精神分裂症患者表现出较高的预期性眼跳错误率。
Kraus，Little，Wojtowicz 和 Sweeney(2010) 运用眼动追踪技术评估了 60 名外伤性脑损伤患者的程序学习能力，结果发现被试出现预期性眼跳的概率下降，这暗示外伤性脑损伤干扰了患者的程序性学习技能。综上所述，眼动追踪技术在临床诊断中具有十分重要的运用价值。但是，在临床应用中较复杂的技术操作过程不太适用于重度患者的使用。
2． 2 运动轨迹技术
对于成人视觉预期的研究主要是采用运动轨迹技术。该技术通常是先依据专家被试的选择标准(比如接受羽毛球运动专业训练达到六年以上且为国家二级运动员或以上) 和新手被试的选择标准(比如从未参加过羽毛球及相关球类运动的专门训练)来分别选择专家和新手，然后让这两组被试完成视觉预期的相关任务，比如让他们依据对手击球的姿势来预期该球可能到达的位置(Montagne et al． ，2008) 。运动轨迹技术通常被应用于运动心理学领域。最近有研究使用该技术对专家和新手运动员视觉系统的机械特点和光学特点等物理特性(比如视觉灵敏度、视觉反应时等)进行了比较，结果发现两者差异不显着;但是对专家和新手的信息加工(比如，知觉预测准确性、处理信息的速度等)进行比较时，却发现专家组均优于新手组(Wright，Bishop，Jackson，＆ Abernethy，2011) 。为什么专家与新手运动员会在信息加工方面存在差异呢? 使用运动轨迹技术的相关研究表明，专家运动员比新手运动员具备更好运动技能的原因在于专家能更有效地利用视觉信息来预测他人即将做出的行为动作(Wright，Bishop，Jackson，＆ Abernethy，2011)。运动轨迹技术在运动心理学中得到了广泛应用但仍存在不足，比如运动员对排球和乒乓球的视觉预期可能是不同的。因此，在不同运动技能之间对视觉预期进行比较的研究还有待进一步的深入。
3 婴幼儿视觉预期的相关研究
以往有关婴幼儿视觉预期的研究主要从婴幼儿对物体相关属性和行为目标的视觉预期两方面来探讨视觉预期的类型，前者与抓握物体的动作有关，后者则与行为观察有关。其中，物体属性的视觉预期又可细分为物体大小、物体朝向，以及物体结构的预期。以下将从两个方面对婴幼儿视觉预期的类型进行论述。
3． 1 物体相关属性的视觉预期
个体可以运用视觉信息来预测物体的相关属性，比如物体的朝向和大小。Witherington (2005)让5 个月和 9 个月的婴儿从两种方向( 水平方向和垂直方向)去抓握物体，结果发现 5 个月的婴儿只有在与物体接触之后才能调整自己抓握物体的手势，而9 个月的婴儿在没有任何触觉反馈之前就形成了对物体抓握方向的预期。除了从抓握物体的方向探讨视觉预期，有研究表明婴幼儿也可以预期物体的大小 ( Corbetta ＆ Snapp － Childs， 2009; Fagard，2000)。
上述研究的不足之处在于很少关注个体对多种物体属性进行的视觉预期。为了弥补这一不足，Schum，Jovanovic 和 Schwarzer (2011 ) 以 10 个月和12 个月的婴儿为被试，在实验中他们让所有婴儿去抓握四种类型的物体:大尺寸 － 水平朝向的物体、小尺寸 － 垂直朝向的物体、大尺寸 － 垂直朝向的物体，以及小尺寸 － 水平朝向的物体，结果发现大多数 12个月大的婴儿在实际接触物体前都可以对物体大小和抓握物体的朝向进行预期，但只有不到一半的 10个月婴儿能够对物体的这两种属性进行预期。
Schum 等人(2011) 认为 10 个月大的婴儿不能很好地对物体的大小和朝向进行预期，并非由于他们不具备对刺激进行视觉分析的能力，而是因为多重物体信息的整合需要更多且更高级的计划，10 个月婴儿拥有较少抓握物体的经验，因此其运动计划能力较差。
婴幼除了能对物体大小和方向进行视觉预期，还可以对物体的结构进行预期。Bourgeois 等人(2005)让 5 ～ 15 月大的婴儿接触不同结构的物体(比如坚硬物体与柔软物体)，结果发现这些婴儿能够很好地运用物体结构的视觉信息来执行抓握动作。但 Bourgeois 等人只探讨了婴儿与物体接触之后的行为，而未对接触之前的预期相关信息进行研究。为了弥补上述研究的不足，Barrett，Traupman和 Needham (2008)让 5 ～ 15 个月大的婴儿抓握 4个一组的小球，这些小球在形状和大小上都相似，但它们的结构却不同。由坚硬塑料组成的两个小球是硬性结构的，而由软塑料组成的两个小球是柔软结构的。研究者在婴儿接触小球之前对其握力的大小进行评估，从而匹配小球的结构与婴儿的握力，结果发现婴儿在首次接触小球之前，倾向于使用指尖去抓握柔软的小球，而运用全手的力量去抓握硬性的小球(Barrett，Traupman，＆ Needham，2008)。这表明婴儿在执行抓握小球的动作之前，就已根据小球的结构预期了自己使用握力的大小，也就是说他们对物体结构进行了视觉预期。综上所述，婴幼儿可以对物体的大小、方向和结构进行视觉预期。但已有研究仅局限于对婴幼儿行为方面的探讨，对其它年龄阶段(如青少年期)视觉预期类型的研究还很缺乏。
3． 2 行为目标的视觉预期
在婴幼儿视觉预期类型的研究中，除了探讨婴幼儿对物体相关属性的视觉预期，还关注婴幼儿运用视觉信息来预期行为目标(action targets)。行为目标是指个体使用一个物体完成相应动作时，该物体具有的明确的功能目标定位。例如，当一个人拿起杯子喝水时，杯子的功能目标定位是嘴;而当拿起手机打电话时，手机的功能目标定位是耳朵。
Falck － Ytter，Gredeb?ck 和 Von Hofsten (2006)使用眼动追踪技术(gaze － recording technique)对成人、12 个月和 6 个月的婴儿进行了研究，他们让全部被试观看一段功能性的行为视频作为视觉刺激材料，结果发现成人和 12 个月的婴儿在手到达行为目标之前，就已经将注视点移动到行为目标上;而 6 个月的婴儿只有在手到达之后，才将注视点移动到相应的行为目标上。这表明成人和 12 个月大的婴儿能对行为目标进行视觉预期，而 6 个月大的婴儿不能。这并非因为 6 个月大的婴儿不能运用注视来预期行为目标，而是由于他们只能对短暂的物体再现进行视觉预期(Southgate，Johnson，El Karoui，＆Csibra，2010)。
最近，Hunnius 和 Bekkering(2010)进一步研究了婴儿对行为目标的视觉预期，他们给婴儿呈现一段持续时间约为 5 秒的视频，在视频中一名演员用两种不同的方式(功能的:物体正常的使用方式，例如用手机打电话;非功能的:异常的物体使用方式，例如把手机放到头顶)表演杯子、梳子和手机的使用过程，而且每种物体具有明确的目标定位(杯子对应嘴、梳子对应头，以及手机对应耳朵)，结果发现婴儿在观察功能的行为目标时表现出对目标区域更多的视觉预期，这主要是因为他们已开始获得如何使用物体的知识，这些知识可以有效地指导与动作相关的预期。依据观念运动原则(ideomotor principle)的解释，婴儿首先观察到行为的知觉结果，然后控制自己的运动系统来进行预期(Hauf，2009)。进一步的研究表明，虽然成人在观察功能和非功能的行为目标时预测性注视的频率没有差异，但婴儿很难调节预测性注视行为，这主要是因为成人可以迅速地预期不熟悉的目标区域，而婴儿倾向于回避不熟悉的行为目标区域(Ｒose et al． ，2012)。
综上所述，视觉预期主要分为两种类型:物体相关属性的视觉预期以及行为目标的视觉预期。但上述研究大多是选取婴幼儿作为研究对象，目前对其他年龄阶段的研究还很缺乏，以婴幼儿为被试的研究结论不能推及到其他年龄阶段的人群。
4 成人视觉预期的相关研究
由于婴幼儿的发展特点不太适合生理方面的研究，因而在探讨视觉预期的神经机制时，主要集中于成人运动员的研究。视觉预期的神经机制以腹侧和背侧神经通路为核心，此外视觉预期还与海马旁回(parahippocampal cortex)、压 后 皮 层 ( retrosplenialcortex) 、双侧眶额叶皮层( orbitofrontal cortex，OFC)，以及中部、背外侧和腹外侧的额叶皮层(frontal cor-tex) 有关。
4． 1 视觉预期的双通路系统
Fajen(2005) 提出的基于可视性模型( affordance－ based models) 假设特定情境在行为之前被感知，其目的是选择合适的行为并监控行为的执行过程。此外，该模型认为行为模式的规范先于行为模式的选择，并且强调了视觉预期的单通路系统(Fajen，2005)。Montagne，Bastin 和 Jacobs (2008) 也支持单通路系统的观点，他们分析 Fajen 的模型结果发现，特定情境的感知与运动控制属于同一个感知运动(perceptual － motor)过程，这暗示背侧神经通路与视觉预期密切相关。
但是，运动心理学的相关研究却支持视觉预期的神经基础存在两条视觉通路的观点，即其一为腹侧神经通路(ventral system)，沿着大脑皮层的枕颞叶分布，从枕叶的初级视皮层(V1)区、次级视皮层(V2)区经高级视皮层(V4)区投射至下颞叶;其二为背侧神经通路(dorsal system)，沿着枕顶叶分布，从 V1、V2、V3 区经内侧颞叶(MT) 投射至枕顶叶(Milner ＆ Goodale，1998;Pinder，Davids，Ｒenshaw，＆ Araújo，2011;Van der Kamp，Ｒivas，Van Doorn，＆ Savelsbergh，2008)。
Van der Kamp 等人(2008) 的一项 fMＲI 研究表明，腹侧神经通路负责特定情境中的行为感知(be-havior perception)，而背侧神经通路与行为的视觉引导(the visual guidance of action)有关。他们进一步发现腹侧神经通路与情境支持(例如，动作模式的选择)有关，而背侧神经通路则与控制规律(例如，动作的控制)有关。上述两种神经通路对于专家和新手的影响是不同的，腹侧神经通路对于新手来说更为重要，而背侧神经通路对专家更为关键。以往的研究发现腹侧神经通路与直觉感知相关联，而背侧神经通路与推理过程有关(Norman，2002)，因此与新手相比，专家更擅长运用部分的视觉信息进行预期。上述观点得到了大量研究的支持(Abernethy，Mann，＆ Bennett，2008; Milner ＆ Goodale，2008;Milner，Goodale，＆ Bennett，2008)。总而言之，视觉预期的两条通路既相互联系又各自发挥着重要作用。
4． 2 其他与视觉预期有关的脑区
Epstein 和 Kanwisher (1998) 在《自然》杂志上发表的一篇研究报告指出，海马旁回皮层(parahipp-ocampal cortex) 和压后皮层( retrosplenial cortex) 负责编码与视觉场景有关的信息，这些脑区与语境关联(contextual associations)有关。语境关联是一种群集相关性的信息过程，它可以使个体回想起早期的图式从而 进 行 有 效 的 视 觉 预 期 ( Bar，Aminoff，＆Schacter，2008) 。因此，海马旁回和压后皮层与视觉预期有关。
此外，Eger，Henson，Driver 和 Dolan (2007)研究表明，预期可以促进个体对物体的识别，而这一加工过程是由双侧眶额叶皮层(orbitofrontal cortex，OFC)控制的。Summerfield 和 Egner (2009)进一步指出，在双侧眶额叶皮层区关联性信息(associativeinformation)促进了“最初猜测”预期的形成，这主要是因为双侧眶额叶皮层在多个刺激间的联系(stimu-lus – stimulus associations) 以及信息检索中发挥了十分重要的作用。此外，Summerfield 等认为双侧眶额叶皮层区并非独立地影响视觉预期，它还和其他脑区共同作用。
总之，视觉预期神经网络的研究取得了一定成果。但在视觉预期的双通路系统中，腹侧神经通路和背侧神经通路之间的关联性还有待进一步地研究。此外，还尚未有研究探讨两种神经通路是否与其他脑区存在某种功能性连接。
5 总结与展望
综上所述，本文主要从婴幼儿和成人运动员两方面阐述视觉预期的类型和神经机制。根据已有研究以及婴幼儿的发展特点，在论述视觉预期的类型时主要是以婴幼儿为主;而成人的初级认知过程已发展成熟，因此视觉预期的神经机制研究通常是以成人运动员为被试。前者主要涉及眼动追踪技术，而后者主要使用运动轨迹技术。视觉预期的类型主要有物体相关属性的视觉预期以及行为目标的视觉预期。其神经机制以背侧、腹侧双通路系统为核心，其他脑区(如海马旁回、压后皮层、双侧眶额叶皮层，以及中部、背外侧和腹外侧的额叶皮层)也对视觉预期产生影响。视觉预期研究取得了一定的成果，但仍存在不足之处，以下将从视觉预期的神经基础、与环境的关系以及临床应用三个方面进行论述。
5． 1 从神经网络角度研究视觉预期的神经基础
随着神经影像学的发展，对心理过程神经机制的研究已不再局限于对单一脑区的定位，而是致力于构建心理过程的神经网络 ( Hari ＆ Salmelin，2011) 。Hari 等人把构建神经网络的主要原因归结为以下两个方面:(1)神经网络更符合科学事实，心理过程之所以复杂多变很有可能是由复杂交错的神经网络控制;(2)神经网络的构建将有助于治疗神经功能损伤导致的疾病，因为在神经网络中很多脑区都对同一心理过程产生影响，当某一脑区受损时其他脑区可以替代受损的脑区从而达到治疗的目的，因此神经网络的构建具有十分重要的应用价值。
视觉预期的神经机制主要涉及以下几个脑区:腹侧 － 背侧双通路神经系统、海马旁回、压后皮层、双侧眶额叶皮层以及中部、背外侧和腹外侧的额叶皮层(Summerfield ＆ Egner，2009)。这些脑区是否存在关联，是否可以组成一个统一的神经网络，以往的研究并未进行探讨。对视觉预期神经网络的研究将有助于明晰视觉预期的加工过程。而且由于视觉预期是一种自上而下的加工，对其神经网络的研究可以为今后探究自上而下的加工方式提供新的理论支持。因此，在今后的研究中可以把腹侧、背侧双通路神经系统作为视觉预期神经基础中的核心，并以此为接点探讨其他脑区与该接点的关系，从而构建视觉预期的神经网络。
5． 2 强调环境在视觉预期中的作用
日常生活中个体在进行视觉预期时通常会受到环境的影响，但以往研究缺乏对该因素的探讨。发展心理学家 Bronfenbrenner(1979)提出的生态系统观，强调儿童的发展是与生态环境相互作用的。与此一致，认知心理学家 Araujo 和 Kirlik (2008)也指出，人类应该去分析环境与自己之间的相互关系，而不是单独地分析身体器官，比如背侧和腹侧神经通路。
简言之，环境在认知过程中扮演了十分重要的角色。今后的研究应该重视视觉预期与环境之间的关系，具体可以从以下两方面入手:(1)运用表征设计(representative design)的实验方法，该方法在实验任务中包含了与环境有关的条件(Davids ＆ Bennett，2008)，这样可以使研究者较好地观察环境对预期的影响;(2)采用个案研究与横向研究相结合的方法，比较不同家庭环境中婴儿的视觉预期，从而研究家庭环境对个体视觉预期的影响。
5． 3 加强眼动追踪技术技术在临床诊断中的应用
视觉预期的研究技术，尤其是眼动追踪技术在临床诊断中具有十分重要的应用价值(Ettinger etal． ，2004) 。今后应主要从两方面加强眼动追踪技术在视觉预期研究中的应用:其一，由于眼动追踪技术在临床应用中较为复杂，可以考虑将该技术与医疗设备相结合。比如，可以将眼动追踪技术与脑成像技术结合，这样有利于临床医务人员更好地对相关疾病做出诊断(Sweeney，Luna，Keedy，McDowell，＆ Clementz，2007) 。其二，可以扩展眼动追踪技术在临床研究中的应用范围。除了用眼动追踪技术来诊断临床疾病，还可以用该技术来训练被试在视觉预期中的某些特殊技能，以达到临床康复的目的。
参考文献
王东石，杨昭宁，朱婷，张敏． (2013)． 篮球运动员对假动作任务的知觉预期优势． 心理科学，36 ，532 －539．
Abernethy，B．，Mann，D．，＆ Bennett，S．(2008)． Dual pathways ordueling pathways for visual anticipation?A response to van der Ka-mp，Ｒivas，van Doorn ＆ Savelsbergh． International Journal of SportPsychology，39(2)，136 － 141．
