知覺學習本質上是通過反復訓練逐漸形成穩定且持久的功能表現提升。除了長期保持的學習效應外，訓練過程中可能還存在訓練期間增益（between-session gain）、訓練期間遺忘（between-session forgetting）、訓練期內再學習（within-session relearning）或訓練期內適應（within-session adaptation）等多種短時記憶效應。然而，以往研究通常只關注學習任務每個訓練期的平均表現，而忽視了訓練期內及訓練期間的行為變化過程，進而導致當前知覺學習領域對學習效應形成過程的理解依然相對片面。
為了更全面地解析知覺學習的長時和短時學習效應，中國科學院行為科學重點實驗室黃昌兵研究組聯合上海紐約大學、紐約大學教授Zhong-Lin Lu，構建並驗證了多成分知覺學習時程理論框架，成果發表在國際著名心理學期刊Psychological Science上。
該理論框架包括三個基本假設（圖1）：1）訓練帶來的表現提高是長時程學習和包括訓練期間增益、訓練期間遺忘、訓練期內再學習及訓練期內適應在內的四種短時效應的綜合結果；2）更精細的分析尺度會揭示出更全面的時程現象；3）時程效應存在任務特异性。
圖1.學習過程中的不同時程成分及其特徵效應。a-e分別呈現了長時程的一般性學習、訓練期間線下增益、訓練期間遺忘、訓練期內再學習及訓練期內適應等短時程效應，f-j為各學習效應在組塊（Block）細微性下對學習曲線的影響，k-o為各學習效應在訓練期（Session）細微性下對學習曲線的影響。
為了檢驗該理論框架，研究人員對一項多工學習實驗的學習曲線進行了模型擬合。該多工實驗包含對比度檢測、遊標、運動方向辨別、視覺形狀蒐索、面孔角度辨別、聲音頻率辨別以及工作記憶等7個學習任務，共有49名被試參與完成所有任務，每個任務連續訓練5次，共計35次訓練，每次訓練持續40分鐘到1小時，學習任務的順序在被試間保持平衡。
圖2.實驗範式和訓練流程示意圖。（a）對比度探測任務；（b）遊標任務；（c）運動方向辨別任務；（d）形狀蒐索任務；（e）面孔角度辨別任務；（f）聲音頻率辨別任務（g）視-聽雙通道N-back工作記憶任務；（h）訓練順序示例
使用傳統指數函數擬合被試在5個訓練期上的學習曲線，揭示了常見的長時程學習效應；使用多時程模型擬合7個任務在更精細的組塊細微性上的學習曲線則發現：除了一般性的長時程學習，7個任務學習過程中均發生了訓練期內再學習效應；遊標、面孔角度辨別、聲音頻率辨別任務學習過程中存在遺忘效應，視覺形狀蒐索任務上則出現了訓練間增益效應；對比度任務在訓練期內出現了適應效應，在不同訓練期間出現了遺忘和增益效應。該結果驗證了多時程模型的三個基本假設，為模型的合理性提供了有力支持。
圖3.多時程模型擬合得到7個任務的學習曲線
最後，研究者還利用該模型對僅包含遊標和形狀蒐索任務的雙任務學習曲線進行分析，結果和多工學習實驗結果高度一致，表明該模型並不限於特定的訓練範式，為該模型的普適性提供了進一步的支持。
該研究構建了一個包含一般性學習、訓練期間線下增益、訓練期間遺忘、訓練期內適應及訓練期內再學習在內的多時程知覺學習模型。研究者利用該模型對多工學習過程進行解析，結果表明更為精細的分析細微性可以清晰地揭示知覺學習過程中更為全面的內在多時程機制，並且不同任務的學習時程內部存在差异。該研究不僅提供了一個綜合、完整的理論框架來解釋知覺學習的學習時程，加深了人們對於學習效應累積過程的理解，也為綜合不同實驗設定下多種任務的學習時程機制研究提供了有效、可靠的工具。
該研究受到國家重點研發計畫（2020YFC2003800），中國科學院科研儀器設備研製項目（ZDKYYQ20200005），美國國立衛生基金（EY017491），國家自然科學基金（NSFC32071056和NSFC32100864），中國博士後科學基金（2018M641514）資助。
論文資訊：
Yang，J.，Yan，F.-F.，Chen，L.，Fan，S.，Xi，J.，Lu Z.-L. & Huang，C.-B.（2022）.Identifying Long- and Short-Term Processes in Perceptual Learning.Psychological Science.doi: 10.1177/09567976211056620