华东师范大学 · 陈中廷团队与陈静团队(上海体育大学) | 介绍其在色觉检测领域的新突破

百科   2024-12-31 22:01   湖北  


来源 华东师范大学心理与认知科学学院官网

色觉检测在基础视觉研究和视觉功能临床诊断中一直起着重要的作用。然而,传统色觉测试方法(如石原氏色盲图)尽管广为应用,但在诊断精度方面仍存在不足。基于心理物理学的精确色觉测量则又费时费力,实用性较低。近日,上海体育大学陈静教授和我院陈中廷副教授等人合作主导的研究团队提出了一种基于连续运动追踪的创新方法,或为色觉评估带来了革命性改变。

连续运动追踪任务:



图1. 连续追踪任务(A)及测试刺激(B)示意图


不同于传统的基于试次的测试,本方法要求受试者连续追踪一个动态的目标(图1A),而不同实验试次中的目标在色彩维度(红绿色轴,黄蓝色轴;图1B)和色彩对比度上不断变化。研究者通过记录受试者追踪轨迹的偏差和响应速度,评估受试者在不同色差的感知敏感度。

卡尔曼滤波器模型优化:



图2. 卡尔曼滤波器模型示意图


基于连续动作的感知分析往往受限于动作反应的自回归特征,导致低估反应误差,从而高估感知敏感性。本研究则引入卡尔曼滤波器模型(图2),通过Gibbs采样方法,估计并摒除反馈信息对于动作控制的影响,从而使得对动作反应的分析能更准确恰当地测算受试者的色彩知觉敏感性。

快速且准确的测量结果:



图3. 在不同色彩对比度条件下基于连续追踪反应的红绿色轴(A)及黄蓝色轴(B)色彩敏感度平均估计,及在不同色彩对比度条件及追踪时间下,连续追踪方法区分红绿色盲的准确性(C)。


与传统色觉测试通常需要十数分钟甚至更长时间去测算一个色彩敏感性相比,新的方法在1分钟乃至30秒内即可完成对单一条件色彩敏感性的测试——这大幅提升通过测量刺激反应曲线(图3A和3B)以全面评估个人色彩加工能力的可行性。同时,新的方法再筛查色觉异常个体时也具有极高的可靠性。在特定色彩对比度条件下,通过15秒的追踪数据即可以100%准确率区分红蓝色觉障碍个体。

该项研究不仅证明了卡尔曼滤波器模型在分析视觉动作控制过程的有效性,也充分显示了基于视觉动作控制过程进行感知测量的可行性。其相关论文发表在数学心理学顶级期刊Behavior Research Methods上,我院陈中廷副教授与上海体育大学陈静教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金项目(31900758)和上海市自然科学基金(23ZR1417900)的支持。基于本研究成果的技术专利目前正在申请审查过程中(专利申请号:202310554192.X)。


论文信息:

Liang, C., Chen, J.*, & Chen, Z.* (2025). Continuous motion tracking for accurate and efficient color vision assessment. Behavior Research Methods, 57(1), 1-20.

https://doi.org/10.3758/s13428-024-02518-w


近年来,陈中廷副教授团队聚焦于基于感觉动作控制回路的感知及认知功能测量问题,并采用心理物理学结合贝叶斯建模的方法,开展了一系列研究工作。相关研究发表在 Journal of Experimental Psychology(LMC,HPP), Journal of Neurophysiology 等期刊上。

课题组前期相关论文:


1、Chen, Z.†, Mao, Y.†. Zheng, Z. & Ku, Y.* (accepted). How Long-term Memory Facilitates Working Memory: Evidence from Flexible Responses and Neural Oscillations. Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory and Cognition. 


2、Li, N., Liu, J., Xie, Y., Ji, W.* & Chen, Z.* (2023). Age-related decline of online visuomotor adaptation: a combined effect from deteriorations of motor anticipation and execution. Frontiers in Aging Neuroscience.15:1147079.


3、Chen, Z.*, Zhang, N. & Saunders, J. (2021). Dual processes underlie the effect of the Ebbinghaüs illusion on control of grasping. Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance.47(11):1472-1492.


4、Li, N., Chen, G, Xie, Y. & Chen, Z.* (2021). Aging Effect on Visuomotor Adaptation: Mediated by Cognitive Decline. Frontiers in Aging Neuroscience, 13:742928.


5、Chen, J., Yang, P., & Chen, Z.* (2020). The effect of the Müller-Lyer configuration on saccadic eye movements is not fully due to illusory perception. Journal of Neurophysiology, 124: 856-867. https://doi.org/10.1152/jn.00166.2020



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