京都大学 情報学研究科 知能情報学専攻 2025年8月実施 専門科目 S-6

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Author

itsuitsuki

Description

大学公表の原題 設問 1 心理学実験では、刺激に対する判断プロセスを探る指標（従属変数）として反応時間がよく用いられる。反応時間について、以下の問いに答えよ。

(1) ほとんどの実験では、各実験条件につき 1 回の試行ではなく複数回の試行の反応時間を計測する。その理由を説明せよ。 (2) 正答と誤答があるような判断タスクの反応時間を測定するとする。異なる実験条件間で反応時間を比較する際に、誤答率を考慮することが有用なことがある。それはなぜか説明せよ。 (3) 光刺激検出の単純反応時間を測定するための以下の実験手続について、その決定的な問題点を指摘し、どのように改善すれば良いか説明せよ。「実験参加者は光刺激が見えたらすぐにボタンを押すように教示された。実験の各試行では、試行開始を知らせるビープ音を提示し、ビープから 0.5 秒後に光刺激を点灯した。光刺激点灯開始からボタン押しまでにかかった時間を反応時間として計測した。」 (4) 光刺激の検出の単純反応時間に相関する神経応答を調べるために、MEG (Magnetoencephalography) が機能的 MRI (Functional Magnetic Resonance Imaging) に比べて有利な点は何か述べよ。

設問 2 次の 6 つの心理学、神経科学の用語のペアの中から 4 つを選んで、各ペアについて共通点と相違点に着目しながら意味を説明せよ。

(1) Rod cells & Cone cells (2) Inter-aural time difference & Head-related transfer function (3) McGurk illusion & Ventriloquist illusion (4) Exogenous orienting & Endogenous orienting (5) VBM (Voxel-Based Morphometry) & DTI (Diffusion Tensor Imaging) (6) Single dissociation & Double dissociation

题目描述

1. 心理学实验常把反应时间作为探究刺激判断过程的指标（因变量）。回答下列关于反应时间的问题。

   （1）大多数实验不会只在每个实验条件下测量一次，而会测量多次试验的反应时间。说明这样做的原因。

   （2）设某判断任务存在正确与错误答案。在比较不同实验条件下的反应时间时，有时还需考虑错误率。说明这样做为何有用。

   （3）为测量检测光刺激的简单反应时间，采用如下实验程序：

   指示参与者一看到光刺激就立即按按钮。每次试验先播放提示试验开始的蜂鸣声，蜂鸣声后固定 0.5 秒点亮光刺激；从光刺激开始点亮到按下按钮的时间记为反应时间。

   指出该程序的关键问题，并说明应如何改进。

   （4）若要研究与检测光刺激的简单反应时间相关的神经反应，说明脑磁图 MEG（Magnetoencephalography）相较功能性磁共振成像 fMRI（Functional Magnetic Resonance Imaging）的优势。

2. 从下列六组心理学、神经科学术语中任选四组。对每一组，围绕两者的共同点与差异解释其含义。

   （1）杆状细胞（Rod cells）与锥状细胞（Cone cells）。

   （2）双耳时间差（Inter-aural time difference）与头相关传递函数（Head-related transfer function）。

   （3）McGurk 错觉（McGurk illusion）与腹语术错觉（Ventriloquist illusion）。

   （4）外源性注意定向（Exogenous orienting）与内源性注意定向（Endogenous orienting）。

   （5）基于体素的形态测量 VBM（Voxel-Based Morphometry）与弥散张量成像 DTI（Diffusion Tensor Imaging）。

   （6）单重分离（Single dissociation）与双重分离（Double dissociation）。

Kai

設問 1

(1) 同一人的反应时间会随注意状态、准备程度和随机波动而变化，单次观测不能可靠代表某条件的表现。重复试验可以估计均值、中位数、分布和测量不确定性，降低偶然波动的影响。应随机化或平衡条件顺序，控制练习与疲劳；同一人的多次试验也不能当成多个独立参与者。

(2) 存在速度与准确率的权衡：参与者更急于作答时，可能反应更快，却犯更多错误。因此，较短反应时间未必表示处理能力更强。比较条件时应同时考察反应时间和错误率，统一作答要求，并判断是否只是反应策略改变。Heitz 与 Schall 的实验展示了速度、准确率要求对行为及神经活动的影响。

(3) 蜂鸣到光刺激的间隔恒为 $0.5$ 秒，参与者可能学会时间节律并提前准备甚至预测按键，测得的时间就混入了对时刻的预测。可随机改变提示与光刺激之间的间隔，加入不亮灯且要求不按键的 catch trials，并记录提前反应和漏报；各条件应采用相同的间隔分布。随机间隔仍可能产生随等待时间变化的预期，应在设计与分析中控制。Polzella 等的实验表明提示间隔分布和 catch trials 会影响简单反应时间。

(4) MEG 记录神经电活动所伴随的磁场，具有毫秒级时间分辨率；fMRI 主要反映较慢的血流动力学变化。因此，在研究视觉检测与按键前后数十至数百毫秒的神经响应、比较响应潜伏期与行为反应时间时，MEG 更有利。这里的优势在时间分辨率，并不意味着所有脑区的空间定位都更好。NIMH 的 MEG 说明

設問 2

以下给出六组解释，作答时可选其中四组。

(1) 杆状细胞与锥状细胞。 二者均为视网膜光感受器。杆状细胞对弱光敏感，主要支持暗光视觉，不能单独提供色觉，空间分辨率较低。锥状细胞主要在较强光照下工作，不同光谱敏感类型共同支持色觉；中央凹密集的锥细胞有利于精细视觉。美国国家眼科研究所

(2) 双耳时间差与头相关传递函数。 二者都与声源定位有关。双耳时间差是声音到达两耳的时间差，提供重要的水平方位线索。头相关传递函数描述某方向声源到耳处的、随频率变化的声学滤波，体现头部、耳廓和躯干的影响；一对 HRTF 可包含时间差、声级差和频谱形状等线索，后者还帮助判断高度及前后方向。Wightman 与 Kistler 的定位实验

(3) McGurk 错觉与腹语术错觉。 都体现视听信息整合。McGurk 错觉改变语音身份的知觉，例如听到 /ba/ 而看到 /ga/ 的口型时可能知觉为 /da/。腹语术错觉主要改变声音的空间位置知觉，使声音位置偏向视觉事件的位置；视觉定位模糊时，视觉的影响会减弱。McGurk 与 MacDonald、Alais 与 Burr

(4) 外源性与内源性注意定向。 二者均使加工资源偏向某位置或对象，可以不伴随眼动。外源性定向通常由突现等外界刺激快速触发，效应较短暂；内源性定向由目标、指令或符号线索引导，通常建立较慢但能持续维持。两套过程可以相互作用。Müller 与 Rabbitt 的线索实验

(5) VBM 与 DTI。 二者都利用 MRI 研究脑结构。VBM 通常将结构像配准、分割并作体素统计，比较局部灰质体积或浓度等形态指标。DTI 则拟合水分子扩散张量，研究扩散方向性、各向异性和白质纤维组织；由其推断的纤维路径并非直接观察到的轴突。二者都不同于直接测量任务相关神经活动。Ashburner 与 Friston、Basser 等

(6) 单重分离与双重分离。 单重分离指某患者或条件在任务 $X$ 上受损，而 $Y$ 相对保留；它可能受到任务难度不同的解释影响。双重分离再观察到另一患者或条件呈相反模式，即 $Y$ 受损而 $X$ 相对保留，为两种功能可分离提供更强证据。判断应直接检验任务间表现差异，不能仅用“一项显著、另一项不显著”代替；双重分离本身也不自动证明两个完全独立的模块。Crawford 等的定义与统计研究