The size of the visual size cue used for programming manipulative forces during precision gri...

【总述】本文探究物体的视觉参数对举起物体时使用的力的影响。分为两个实验，实验一发现在举起新物体时神经系统会根据其尺寸等视觉信息施加合理的力，而在举起之前举过的物体时视觉信息的可靠性下降；实验二发现在密度相同而大小不同的物体中，视觉信息的作用是复杂的。

已知：举起物体需要适当的抓地力（grip，法向）和负载力（load，切向）；大小-重量错觉指的是当两个物体的实际重量相同时，尺寸大的物体在被试看来更轻。Gordon等人（1991）让被试举起三个重量和外观相同、尺寸不同的盒子，即使实际上尺寸大的盒子需要更大的抓地力，但是被试报告最小的盒子更重。

【实验】

【实验一目的】探究在物体尺寸和重量发生冲突时，尺寸信息对被试的可信度。

【实验一结论】在举起新物体时视觉信息起重要作用，在举起旧物体时视觉的影响急剧降低。

【实验二目的】探究大小-重量幻觉引发的错误可以在多大程度上解释被试判断物体的重量。

【实验二结论】在大小-重量幻觉中，视觉的作用是复杂的。

【材料和方法】

6人参加实验一，另6人参加实验二。实验设备由嵌在有机玻璃块中的力传感器组成（图1）。被试握住拇指和食指之间的力传感器并垂直向上举起物体，直至物体底座与木架子高度相同（举起36厘米），保持3-4 s后放回物体，记录举起过程及随后4s内的力。此举重主要涉及肘部弯曲。

图1

实验一的物体为四个直径不同的、重量不同的、用不透明的黑色塑料制成的圆柱体，其外观相同、高度相同，分为ABCD。练习阶段包括按ABD的顺序循环举起A五次、B五次、D五次；测试阶段被试按照ABCD顺序轮流举起物体，共8次，其中被试知道C是新物体。C物体外观看来与另三个的材料相同，但实际上其密度更小。

实验二的物体为三个直径不同的、重量不同的、用不透明的黑色塑料制成的圆柱体，其外观相同、高度相同，分为XYZ。练习阶段包括3名被试举起5次X，另3名被试举起5次Z；测试阶段包3名被试按XYZ的顺序循环举起X七次、Y六次、Z六次，然后按照ZYX的顺序循环举起Z六次、Y六次、X六次及最终的X一次；另外3名被试先是ZYX，再是XYZ。要求被试报告测试阶段举起的比练习阶段举起的更重或更轻，并在最后按照重量对XYZ进行排序。

【结果】

实验一：

因变量是负载力和抓地力峰值。

将被试对A施加的力与对C施加的力进行比较（注意，A和C重量相同、尺寸不同），发现抓地力峰值之间存在显著差异，负载力峰值没有显著差异。结果表明，尺寸信息对抓地力峰值有显著影响，对负载力峰值却没有。

对每个被试绘制体积-力图，通过最小二乘线性回归拟合，从而计算体积与力峰值（抓地力和负载力）之间的关系，量化尺寸对力的影响。图2显示了被试的平均数据，被试表现出体积与力峰值之间的强线性关系。产生力的差异与尺寸差异的比率是尺寸信息加权的经验度量，称为“尺寸偏差率”（SBR），其含义为尺寸影响的权重。可以发现，第一次举起C时其权重为0.68，第二次举起C时权重为0.29。结果表明，举起新物体时，视觉尺寸信息对施加的力有一定的贡献；但第二次举起物体时，视觉尺寸信息的作用大大降低。

【图2】上图显示了实验一中物体体积和抓地力峰值之间的关系，实心菱形表示第一次举起物体C、空心菱形表示第二次举起物体C。下图显示了物体体积和负载力峰值之间的关系，实心正方形表示第一次举起物体C。

实验二：

因变量为抓地力峰值、负载力峰值、抓地力速率、负载力速率、负载阶段持续时间。

【表1】对三种不同尺寸的盒子的平均抓地力峰值和负载力峰值、抓地力速率、负载力速率、负载阶段持续时间（盒子X最小，Z最大）。

抓地力峰值、负载力峰值、抓地力速率、负载力速率、负载阶段持续时间与盒子大小之间均没有发现显著差异。

6名被试中有5名表现出了大小-重量错觉。

【总结论】视觉大小信息对大多数人的抓地力都有影响，但该影响随着举起的次数增加而降低。