楊天奇，毋 琳，崔 怡，郭亞寧，王一飛，徐 寧，武圣君，劉旭峰

(空軍軍醫(yī)大學：1軍事醫(yī)學心理學系，2護理系，陜西 西安 710032)

空間認知能力作為軍事飛行員的重要勝任特征[1]，在航空心理選拔中一直受到廣泛關注。飛行員在飛行活動中，需要同時處理大量空間信息，共用腦區(qū)的信息加工過程可能會出現(xiàn)功能互相干擾[2]，容易造成飛行態(tài)勢誤判?？臻g信息通過連接紋狀體、前紋狀體和下頂葉區(qū)域的視覺背側通路加工[3-4]，包含運動方向、距離、速度、角度等。空間信息加工的互相干擾已得到廣泛證實，如垂直-水平錯覺，兩條等長的線段，垂直線段比水平線段看上去要長一些[5]；MOSCATELLI等[6]發(fā)現(xiàn)運動方向對運動速度感知的影響，相同速度條件下被試認為向下的運動比向上或向右的運動快；晏碧華等[7]發(fā)現(xiàn)，飛行員群體相對于普通群體，運動方向對運動時間判斷準確性的影響小，說明飛行員能夠有效分離運動方向對運動線索感知的影響；HORNER等[8]發(fā)現(xiàn)，在運動推斷測驗中，被試對快速運動的客體到達時間估計的準確性好于慢速運動的客體。

空間能力由空間視覺化、空間定向、空間關系等8個獨立因素構成[9]。空間視覺化是對抽象視覺圖像的生成、保留和轉換[10]，是空間能力的核心組成部分[11]，是飛行心理選拔的重要預測因子[12]。飛行中遇到云層時，飛行員需要根據(jù)飛行速度以及機身與云層的相對位置等空間信息來判斷何時從云層何處飛入、何時從云層何處飛出[13]，我軍飛行員曾經報道在穿云訓練科目中出現(xiàn)嚴重飛行錯覺，并最終導致永久停飛的案例[14]。降低在視覺條件較差沒有參照物情況下發(fā)生飛行錯覺的概率，需要重點考察飛行員在空間視覺化中分離加工不同空間信息的能力。

本研究使用簡化后的空間視覺化動態(tài)測驗，考查了運動方向和預定角度對運動時間估計和角度識別準確性的影響，探索在空間視覺化中信息加工的相互干擾，以期豐富空間信息加工理論，并為飛行選拔和訓練提供參考。

1 對象與方法

1.1 對象

2022年4月至5月，采用隨機抽樣的方法，招募空軍軍醫(yī)大學31名本科學員參加實驗，年齡(19.97±0.93)歲，均為男性，右利手，視力或矯正視力正常，無色盲或色弱現(xiàn)象，無感覺、知覺或運動障礙史，未參加過類似實驗。每名被試實驗前均閱讀了《知情同意書》并簽字同意。本研究經空軍軍醫(yī)大學西京醫(yī)院藥物臨床試驗倫理委員會審核批準(許可證號：KY20224106-1)。

1.2 方法

1.2.1 實驗材料 實驗程序采用Dell P1917S顯示器呈現(xiàn)，屏幕為19英寸，刷新率為60 Hz；眼動儀型號為Eyelink 1000 Plus，采樣率為1 000 Hz；頭托固定，距離顯示器70 cm。使用Experiment Builder 2.2.61開發(fā)實驗程序，在空間視覺化動態(tài)測驗范式[13]基礎上簡化。如圖1所示，首先指導語提示運動方向(水平向右、水平向左、垂直向下或垂直向上)與預定角度(35°、75°、90°、105°或145°)；之后運動點與目標點出現(xiàn)，二者直徑均為0.39 cm，通過設置目標點的不同位置，保證運動點目標點連線與運動方向夾角達到不同預定角度時，運動點運動了相同的距離19.53 cm；隨機時間(100～300 ms)后，運動點以提示運動方向勻速運動，速度為1.95 cm/s，運動7.81 cm后運動點完全被灰色遮擋框遮擋，繼續(xù)以原來的速度和方向運動；要求被試判斷運動點目標點連線與運動方向夾角達到預定角度時按空格鍵。

指導語提示運動方向與預定角度(如145°)；運動點和目標點出現(xiàn)，隨機時間后運動點勻速運動，其運動點目標點連線與運動方向夾角隨著運動增大；運動點進入灰色遮擋框，運動速度、方向不變；被試判斷運動方向與兩點連線夾角達到預定角度(如145°)時按空格鍵。

1.2.2 實驗設計 實驗采用兩因素被試內設計。自變量為運動方向(水平向右、水平向左、垂直向上或垂直向下)和預定角度(35°、75°、90°、105°或145°)。因變量為按鍵時間與運動點達到預定角度時間偏差的絕對值(absolute deviation of time，ADT)和按鍵時眼動位置與運動點達到預定角度位置偏差的絕對值(absolute deviation of position，ADP)。ADT=|Te-Ta|，其中Te表示被試按鍵時間，Ta表示運動點到達預定角度的時間，ADT反映對運動時間估計的準確性，值越小表示準確性越高，在這個過程中，包含對預定角度識別、運動距離判斷和運動速度的估計，因此ADT能夠反映對角度、距離、速度運動線索識別準確性的綜合性評價。ADP=|Pe-Pa|，其中Pe表示按鍵時眼動位置在運動方向上的坐標值，Pa表示運動點達到預定角度時在運動方向上的坐標值，運動方向為水平方向時，Pe與Pa均為橫坐標值，運動方向為垂直方向時，Pe與Pa均為縱坐標值，ADP反映對運動角度識別的準確性，值越小表示準確性越高。

1.2.3 實驗流程 第一階段為測驗練習，采用九點校準，每個運動方向、預定角度組合各呈現(xiàn)1個試次，共20個試次。囑被試指出預定角度判斷的方法，待被試理解實驗操作后開始正式實驗。第二階段為正式測驗，每個運動方向、預定角度組合各呈現(xiàn)5個試次，共100個試次。

1.2.4 統(tǒng)計學分析 使用Data Viewer 4.2.1軟件將眼動時間信息與位置信息打包導出，SPSS 19.0軟件用于數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。進行兩因素重復測量方差分析檢驗運動方向和預定角度在ADT和ADP上的主效應及交互作用，并對運動方向、預定角度不同水平進行事后多重比較。P<0.05表示差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 軍校生中運動方向、預定角度對ADT的影響

在軍校生中，運動方向、預定角度對ADT的影響如圖2所示。運動方向與預定角度交互作用不顯著，由于Mauchly球形度檢驗P<0.05，使用Greenhouse-Geisser矯正值(F=2.015，P=0.058，η2=0.063)。運動方向的主效應顯著，由于Mauchly球形度檢驗P<0.05，使用Greenhouse-Geisser矯正值(F=8.563，P<0.001，η2=0.222)，事后多重比較結果顯示：水平向右的ADT小于水平向左(P<0.001)，且小于垂直向上(P<0.001)；垂直向下的ADT小于垂直向上(P=0.003)。預定角度的主效應顯著，由于Mauchly球形度檢驗P<0.05，使用Greenhouse-Geisser矯正值(F=47.936，P<0.001，η2=0.615)，事后多重比較結果顯示：75°與90°，105°與145°之間ADT值沒有顯著差異；其余兩兩角度ADT值均有顯著差異(P<0.05)。運動方向、預定角度各水平ADT平均值、標準差見表1。

ADT：時間偏差的絕對值。

2.2 軍校生中運動方向、預定角度對ADP的影響

在軍校生中，運動方向、預定角度對ADP的影響如圖3所示。運動方向、預定角度交互作用均不顯著(F=1.553，P=0.104，η2=0.049)。運動方向的主效應顯著(F=10.928，P<0.001，η2=0.267)，事后多重比較結果顯示：垂直向下的ADP大于水平向右(P<0.001)、水平向左(P=0.001)和垂直向上(P=0.001)。預定角度的主效應顯著(F=5.504，P<0.001，η2=0.155)，事后多重比較結果顯示：35°、75°與145°兩兩之間ADP值沒有顯著差異；90°與105°，105°與145°之間ADP值沒有顯著差異；其余兩兩預定角度ADP值均有顯著差異(P<0.05)。運動方向、預定角度各水平ADP平均值、標準差見表1。

ADP：位置偏差的絕對值。

3 討論

3.1 軍校生中運動方向對空間信息加工準確性的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，軍校生對水平向右運動的時間估計準確性好于水平向左和垂直向上；垂直向下運動時間估計準確性好于垂直向上。對空間左側信息加工的優(yōu)勢，可能源自于大腦右半球對視覺空間信息加工的偏好[15]。常用閱讀方向對知覺判斷和視覺空間注意的影響也是可能的解釋[16]，水平向右與垂直向下的閱讀與瀏覽視線方向在漢語言環(huán)境中更加常見，非常用視線方向會影響對速度的準確性估計，從而影響時間的判斷[7]。此外，人腦中的重力模型產生的預期作用會干擾垂直方向運動時間估計的準確性[17]。

對于預定角度識別的準確性，個體在水平向右、水平向左和垂直向上運動方向上好于垂直向下。在對運動時間的估計中，需要識別預定角度，判斷運動距離并估計運動速度，盡管在垂直向下運動方向條件下對角度識別準確性最差，其運動時間估計準確性卻好于垂直向上，反映出垂直向下運動方向條件下對運動距離的判斷或運動速度的估計可能相對更準確。

3.2 軍校生中預定角度對空間信息加工準確性的影響

在不同預定角度中，軍校生呈現(xiàn)出預定角度為90°時，對角度識別的準確性最佳，隨著預定角度增大或減小，角度識別準確性逐漸降低的趨勢。根據(jù)角度擴張理論[18]，雙眼視差引起的沿視線的仿射深度壓縮會導致對銳角的高估；而個體在可視情境下也存在對鈍角低估的現(xiàn)象[19]。

預定角度對運動時間估計準確性的影響，表現(xiàn)為隨著角度增大，時間估計準確性呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。預定角度較小時，盡管對角度識別的準確性較差，但對運動時間估計卻較好，因此對運動距離的判斷或運動速度的估計，預定角度相對較小時可能好于相對較大時。

綜上所述，普通人群不能有效分離空間視覺化中空間信息加工的互相影響。研究表明，人腦中顳區(qū)(middle temporal area，MT)在感知速度方面發(fā)揮著重要作用[20]，研究發(fā)現(xiàn)對MT腦區(qū)微刺激也會影響對運動方向的判斷[21]。此外，角度識別任務中頂葉皮層的神經活動明顯增強[22]。對人類和靈長類動物的研究表明，MT腦區(qū)是背側通路的一部分[23]，而頂葉能夠整合來自背側通路的信息[24]?？臻g信息加工的功能腦區(qū)的重合以及共用相同的皮層通路可能是導致空間信息加工相互干擾的原因。飛行活動中高負荷的空間信息處理對飛行員的空間認知能力品質提出比普通人更高的要求，尤其在空間視覺化條件下，飛行員需要通過表象的方式對信息進行抽象加工。因此在飛行選拔和訓練活動中，應當加強對空間視覺化中信息加工互相干擾的關注，從一開始就選拔能夠有效分離加工空間信息者，能夠提高飛行培養(yǎng)效率；或者注重對此方面的訓練以提高其自動化加工水平，以降低飛行失誤的發(fā)生。

本研究也存在一些不足：首先，被試僅包含普通軍校生群體，飛行人員能否在視覺化條件下有效分離加工空間信息仍有待進一步研究；其次，分離加工空間信息的能力是適合飛行選拔還是訓練仍存在疑問，需要進一步考查能力的可塑性。