《Cognition》：Evidence accumulation in temperature perception: Distinct effects of spatial summation and lateral inhibition
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本研究探讨温度知觉中空间总和与侧向抑制如何影响感知决策的证据积累过程。研究人员通过两项热感觉辨别任务，结合广义线性模型和漂移扩散模型分析发现，空间总和可普遍加速证据积累，而侧向抑制的作用则与刺激模态和动态特性相关。结果将证据积累框架扩展至温度感知领域，揭示了空间整合过程如何调节决策形成。
当你的手触碰一个物体，是冷是暖，大脑需要多快、多确定地做出判断？这背后是复杂的感觉整合与决策过程。在温度感知领域，有两个经典但尚未完全阐明的空间整合机制：空间总和与侧向抑制。前者指的是，当更大面积的皮肤受到刺激时，我们会感觉温度更强烈；后者则意味着，当刺激点之间有一定距离时，神经元的相互抑制可能反而增强感知对比度或强度。尽管这两种现象在多种感觉模态中被广泛记录，但它们究竟如何影响我们“做出”冷或暖的判断过程——即所谓的“证据积累”——仍是一个谜。传统心理物理学方法主要依赖阈值测量或主观强度评分，难以区分感知编码的变化与决策标准或反应偏好的偏移。这就好比我们只知道最终判决，却不清楚陪审团内部讨论和形成共识的动态过程。为了深入探究这个问题，由Camilla E. Kr?nge等人领导的研究团队在《Cognition》上发表了一项研究，旨在揭示空间总和与侧向抑制是否通过改变证据积累的速率来塑造温度知觉。
研究人员为解答上述问题，运用了多种关键技术方法。研究招募了15名健康参与者，在其左前臂掌侧使用配备T06探头（含5个独立刺激区）的热皮肤刺激器（Thermal Cutaneous Stimulator, TCS）施加精确控温的冷（20 °C）或暖（42 °C）刺激。实验包含两项核心任务：一是动态温度任务，参与者需在温度从基线（31 °C）以5 °C/s的速率变化时，尽快判断感觉是冷是暖；二是目标温度任务，参与者需在温度稳定达到目标值（20 °C或42 °C）后进行判断。两项任务均系统操纵了刺激的空间特征：通过激活1至5个刺激区来改变刺激总面积（研究空间总和），以及通过激活两个被0至3个非激活区分隔的刺激区来改变刺激间距（研究侧向抑制）。每项任务包含270个试次。行为数据（反应时、二分类选择、视觉模拟量表强度评分）通过PsychoPy软件采集。数据分析采用了广义可加模型（Generalized Additive Models for Location, Scale and Shape, GAMLSS）来评估空间操纵对反应时和强度评分的影响，并运用基于Stan实现的层次贝叶斯漂移扩散模型（Drift Diffusion Model, DDM）来量化证据积累、决策偏倚等潜在认知过程参数。
研究结果如下：
3.1. 错误率
两项任务中，冷刺激的平均错误率约为4%，暖刺激约为1%，总体错误率较低。
3.2. 广义线性建模
3.2.1. 线性 vs. 亚可加效应
比较线性与对数转换的预测模型发现，刺激面积对反应时和感知强度均表现出强烈的亚可加关系（即强度随面积增大以递减的速率增加）。而刺激距离的效应则不一致，未表现出明确的亚可加性。
3.2.2. 空间总和对反应时和感知强度的影响
空间总和对反应时和感知强度均有显著影响，且效应取决于刺激模态（冷/暖）和任务类型（动态/目标温度）。具体而言，更大的刺激面积导致更快的反应和更高的强度评分。在动态任务中，空间总和效应对冷刺激更显著；而在目标温度任务中，对暖刺激更显著。
3.2.3. 侧向抑制对感知强度的有限效应及对反应时无影响
与空间总和不同，侧向抑制（增加刺激间距）对反应时没有产生一致性的显著影响。其对感知强度的影响仅在目标温度任务中出现，表现为刺激间距增大时强度评分增加，且与刺激模态无关。
3.3. 漂移扩散建模
3.3.1. 空间总和的证据积累
漂移扩散模型分析显示，无论刺激模态或任务类型如何，更大的刺激面积都一致地与朝向正确反应边界的更高漂移率相关联，表明空间总和能加速证据积累。此外，在动态暖刺激试验中，观察到一致的向冷边界的决策偏倚。决策阈值在动态任务中更高，表明在检测瞬时温度变化时需要更谨慎。非决策时间在目标温度任务中更长，这与任务设计（需等待刺激达到目标温度）一致，且在动态任务中，冷刺激的非决策时间短于暖刺激。
3.3.2. 侧向抑制的证据积累
对于侧向抑制，漂移率仅在动态暖刺激条件下随着刺激间距增大而显著增加。同样，在动态暖刺激试验中观察到向冷边界的决策偏倚。与空间总和模型类似，动态任务中的决策阈值更高。非决策时间同样表现出任务和模态依赖性差异。
研究结论与讨论
本研究通过结合行为测量与计算建模，深入揭示了空间总和与侧向抑制在温度感知决策中的不同作用机制。核心结论是，空间总和表现出普遍而稳健的效应，通过整合来自更大皮肤区域的输入，有效增强了热感觉信号的强度，从而加速了证据积累过程，导致更快的反应和更强的感知。相比之下，侧向抑制的作用则显得更具情境依赖性和选择性，主要在某些条件（如动态暖刺激）下影响证据积累速率和决策偏倚，而对反应时的影响甚微。这表明，在温度感知中，空间总和主要作为一个敏感度放大器，而侧向抑制则可能更多地在特定条件下参与空间对比度的调节。
研究结果支持了“热感觉决策由调节证据积累和决策偏倚的空间整合过程所塑造”这一核心观点。重要的是，研究首次将证据积累的计算框架成功扩展至温度感知领域，为理解热感觉背后的认知过程提供了新工具和新视角。研究发现，冷、暖感知在非决策时间等早期加工阶段存在差异（可能与不同外周传入纤维的传导特性有关），但一旦感觉信息可用于决策，两者的证据积累速率（漂移率）则相似，这提示了不同层级的信息处理机制。
这项研究的意义在于，它超越了传统心理物理学的局限，首次在热感觉领域明确区分了感知编码的变化与决策策略的偏移。它不仅深化了对基本温度感知机制的理解，所建立的方法框架也为未来研究感觉整合、决策过程，乃至在衰老、神经病变等影响躯体感觉的条件下探索空间整合机制的改变奠定了基础。尽管研究存在一些局限性（如冷、暖刺激的感知强度未完全匹配，动态与目标任务的响应约束不同等），但其创新性的多任务设计、严格的空间参数控制以及计算建模的应用，无疑为热感觉乃至更广泛的感知决策研究树立了一个有价值的范例。
