Аткинсон Р. и др. Введение в психологию

ОГЛАВЛЕНИЕ

Глава 5. Восприятие

Информация может поступать к органам чувств в виде отдельных единиц и фрагментов, но не таким мы воспринимаем этот мир. Мы воспринимаем мир предметов и людей, воздействующих на нас как единые целостные образования, а не как конгломераты ощущений. Только при необычных обстоятельствах либо во время черчения или рисования мы начинаем замечать отдельные признаки и части стимулов; практически все остальное время мы видим трехмерные объекты и слышим слова или музыку.
Изучая восприятие, мы обращаемся к тому, как сенсорная информация интегрируется в перцепты объектов и как эти перцепты затем используются для ориентировки в окружающем мире (перцепт — это продукт процесса восприятия). Ученые все больше ориентируются на такой подход к исследованию восприятия, в котором ставится вопрос: какие задачи позволяет решать устройство данной перцептивной системы. Постоянно упоминаются две общие задачи. Перцептивная система должна определять: а) что это за объекты (яблоки, столы, кошки или еще что-то) и б) где эти объекты находятся (слева на расстоянии моей вытянутой руки, в сотне метров прямо передо мной или еще где-то). Эти же две задачи стоят перед слуховым восприятием (что это был за звук — телефон или сирена и откуда он пришел — спереди или сбоку) и перед другими сенсорными модальностями.
В случае зрения определение того, что это за объект, обычно связывают с процессом распознавания паттернов, или просто распознаванием. Для выживания оно имеет решающее значение, поскольку прежде чем делать вывод о каких-либо важных свойствах объекта, чаще всего надо сначала знать, что это за объект. Так, когда мы уже знаем, что объект — это яблоко, мы знаем и то, что он съедобен: а когда известно, что объект — это волк, мы знаем, что его лучше не беспокоить. Определение местоположения видимых объектов называется пространственной локализацией, или просто локализацией. Она тоже необходима для выживания. Благодаря локализации мы передвигаемся среди окружения. Если бы такой способности не было, мы бы постоянно наталкивались на объекты, не могли бы взять вещь, к которой тянемся, и натыкались бы на опасные предметы и хищников.
Помимо распознавания и локализации объектов другая задача нашей перцептивной системы состоит в том, чтобы сохранять постоянство видимых объектов, несмотря на то что их отпечатки на сетчатках глаз постоянно меняются. Эта константность восприятия также будет рассмотрена нами.
<Рис. Мы используем пространственную локализацию для перемещения в окружающей нас среде. Не обладая этой способностью, мы не могли бы безопасно перейти улицу.>
В ходе дальнейшего обсуждения мы сначала обратимся к выяснению того, как мозг распределяет решаемые им перцептивные задачи. Затем мы обратимся к тому, что на сегодня известно об основных процессах восприятия — локализации, распознавании и константности восприятия. При этом мы также обсудим роль внимания. Наконец, мы рассмотрим развитие восприятия. На протяжении всей этой главы мы прежде всего сосредоточимся на зрительном восприятии, поскольку это наиболее исследованная область. Не забывайте, однако, что задачи локализации, распознавания и константности, по-видимому, имеют отношение ко всем сенсорным модальностям. Возьмем, например, распознавание: с помощью слуха можно распознать сонату Моцарта, с помощью обоняния — жареную еду из Макдональдса, с помощью осязания — монету 25 центов в кармане брюк, а с помощью чувства тела — что танцуешь польку.

 

Разделение труда в мозге

За последнее десятилетие мы многое узнали о нервных процессах, лежащих в основе восприятия. В самом общем плане можно сказать, что часть мозга, отвечающая за зрение — зрительная кора, — функционирует по принципу разделения труда. Не вся зрительная кора участвует во всех или почти всех аспектах восприятия, а различные области специализированы для выполнения различных перцептивных функций (Kosslyn & Koenig, 1992; Zeki, 1993).

Зрительная кора

Более тысячи миллионов нейронов коры головного мозга восприимчивы к зрительным входным сигналам. Все, что нам известно об этих нейронах и о механизмах их функционирования, мы узнали благодаря использованию лишь небольшого числа техник. Наши знания, полученные в ходе исследований, проводимых на животных, основаны прежде всего на экспериментах, в которых (с помощью микроэлектродов) производилась запись электрических импульсов, идущих от отдельной клетки, о чем рассказывалось в главе 4. Развитие современных техник, используемых при проведении таких исследований, во многом обязано пионерским работам Дэвида Хьюбела и Торнстейна Визела (David Hubel and Tornstein Wiesel), получивших Нобелевскую премию в 1981 году.
Источником большей части наших знаний, полученных в ходе исследований с участием людей, являются «естественные эксперименты», т. е. случаи повреждений мозга у людей, проливающие свет на связь визуального поведения со специфическими участками мозга. В число исследователей, работающих в этой области, входят нейрологи (медицинские работники, специализирующиеся на лечении мозга), нейропсихологи (психологи, специализирующиеся на лечении и изучении пациентов с повреждениями мозга). Прекрасным введением в данную область исследований может послужить книга Оливера Сэка «Человек, который спутал свою жену со шляпой» (Oliver Sack. The Man Who Mistook His Wife for a Hat, 1987).
Наиболее впечатляющие открытия последних лет, касающиеся человеческого мозга, были сделаны с помощью получения изображений мозга без хирургического вмешательства. Эта область, получившая название визуальных исследований мозга, включает такие техники, как связанные с событиями потенциалы (event-related potentials, ERP), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) и функциональные магнитно-резонансные изображения (ФМРИ).
Наиболее важным участком мозга, ответственным за обработку визуальной информации, является область, называемая первичной зрительной корой, или зоной V1. Она расположена в задней, или затылочной, части мозга, показанной на рис. 5.1. Именно с этим участком коры большого мозга непосредственно соединены нейроны, посылающие зрительные сигналы от глаз. Все остальные чувствительные к визуальным сигналам участки мозга (их было идентифицировано более 30) связаны с глазами через зону V1.


Рис. 5.1. Две системы в зрительной коре. Система локализации показана стрелками, идущими от задней части мозга к верхней; система распознавания показана стрелками от задней части мозга к нижней (по: Mishkin, Ungerleider & Macko, 1983).

Как это нередко случалось в истории психологии, функции зоны V1 были выяснены задолго до того, как появились современные техники регистрации нейронных сигналов и получения изображений мозга. Впервые эти функции стали очевидными, когда врачи обследовали пациентов, страдающих от локальных повреждений головы, полученных на войне. Была обнаружена связь между повреждениями тканей (технически называемыми лезиями) специфических участков зоны V1 и слепотой в отдельных зонах зрительного поля (технически называемых скотомами) (см. рис. 5.2). Заметьте, что данная форма слепоты не была вызвана поражениями глаз или оптического нерва; она имеет исключительно кортикальное происхождение. Например, самая центральная зона зрительного поля — фовеа — будет страдать от скотомы, если имеет место лезия наиболее удаленного к затылку участка зоны V1. Скотомы более удаленных к периферии зон зрительного поля вызываются лезиями участков, расположенных ближе к передней части зоны V1. Создается впечатление, будто карта зрительного поля натянута на заднюю часть коры, а ее центр приходится на наиболее удаленную заднюю точку коры.


Рис. 5.2. Последствия различных повреждений первичной зрительной коры для зрения (V1). «Карта» зрительного поля перевернута вверх ногами и отражена зеркально.

Однако эта «карта» перевернута вверх ногами и отражена зеркально. Точки, расположенные в верхней половине зрительного поля, нанесены на карту ниже основной кортикальной складки, или долины, а точки, расположенные в нижней половине зрительного поля, представлены на карте выше этой складки. Левая половина зрительного поля соответствует правой стороне зоны V1, а правая половина зрительного поля — ее левой стороне.
Нейроны первичной зрительной коры восприимчивы ко многим характеристикам, которые содержит зрительный образ, таким как яркость, цвет, ориентация в пространстве и движение. Однако одной из наиболее важных характеристик этих нейронов является то, что каждый из них отвечает за анализ лишь очень небольшой области образа. В фовеальной части образа эти области могут быть столь малы, что позволяют рассмотреть детали, размеры которых меньше одного 1 миллиметра, на расстоянии вытянутой руки. Эти нейроны также взаимодействуют между собой только в пределах очень ограниченных областей. Преимущество такой организации состоит в том, что она позволяет одновременно производить очень подробный анализ всего зрительного поля. Однако такой анализ не позволяет координировать информацию о точках зрительного образа, не расположенных в непосредственной близости друг от друга; иными словами, она не позволяет «за деревьями видеть лес».
Для выполнения этой задачи кортикальные нейроны посылают информацию из зоны V1 во многие другие области мозга, анализирующие зрительную информацию. Каждая из этих областей специализируется на выполнении определенной задачи, например, анализе цвета, движения, формы и расположения в пространстве. Эти выполняющие более специфические задачи области также постоянно взаимодействуют с зоной V1, так что нейронную коммуникацию между этими областями правильнее будет представлять себе как переговоры, а не как одностороннее отдавание приказов (Damasio, 1990; Zeki, 1993). Одна из наиболее важных форм разделения труда при визуальном анализе, производимом мозгом, состоит в различии между локализацией и распознаванием, к рассмотрению которого мы и переходим.

Система распознавания и система локализации

Положение о том, что локализация объекта и его распознавание — качественно различные задачи, подтверждается данными, согласно которым эти задачи выполняются различными участками зрительной коры. Распознавание объектов зависит от того отдела зрительной системы, в который входит воспринимающая зона зрительной коры (это первый пункт приема зрительной информации в коре), а также участок, находящийся около нижней части коры полушарий. Локализацией же объектов занимается отдел зрительной системы, в который входит воспринимающая часть зрительной коры, а также участок коры рядом с верхней частью мозга (рис. 5.1). Эксперименты с нечеловекообразными обезьянами показали, что если разрушить отдел распознавания в зрительной системе животного, то оно все еще сможет выполнять задачи, связанные с восприятием пространственных отношений между объектами (например, когда один предмет находится перед другим), но не сможет выполнять задачи, требующие различения реальных предметов, — например, отличать куб от цилиндра; если же разрушить отдел локализации, то животное сможет выполнять задачи, где требуется отличить куб от цилиндра, но не справится с задачей, в которой надо определять взаимное расположение предметов (Mishkin, Ungelleider & Macko, 1983).
В более современных исследованиях для подтверждения существования раздельных систем распознавания и локализации объектов в мозге человека были применены методы компьютерной томографии. Наиболее часто применяется позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), о которой рассказывалось в гл. 2. Вспомним ее основной принцип. Пациенту в кровоток впрыскивается радиоактивный краситель, затем его помещают в ПЭТ-сканер и задают разные задачи. ПЭТ-сканер показывает рост радиоактивности в некоторых участках мозга, что указывает на увеличение кровотока в этих участках. Предполагается, что участки, где кровоток больше, участвуют в выполнении текущей задачи.
В одном из исследований с использованием ПЭТ испытуемым давались две задачи: одна — тест на узнавание лиц, т. е. задача на распознавание, а другая — тест мысленного вращения, который предположительно связан с локализацией. В задаче на узнавание лиц испытуемому в каждой пробе предъявлялась целевая картинка, а под ней — два тестовых изображения лица. На одном из тестовых изображений было то же лицо, что и на целевой картинке, но в измененной ориентации и при другом освещении; на другом — лицо другого человека. Испытуемый должен был решить, на какой из тестовых картинок изображено то же лицо, что и на целевой картинке (рис. 5.3а). При выполнении этой задачи наблюдался рост кровотока в распознающем отделе коры (ветвь, оканчивающаяся у основания коры), чего не наблюдалось в отделе, отвечающем за локализацию (ветвь, оканчивающаяся у вершины коры). В задаче с мысленным вращением результаты были совсем другими. Здесь испытуемым в каждой пробе показывали целевую картинку, на которой была двойная линия, а на некотором расстоянии от нее — точка. Под целевой картинкой были две тестовые. На одной из них была та же конфигурация, что и на цели, но повернутая на определенный угол; на другой была конфигурация с другим расположением точки и линий (рис. 5.3б). При решении этой задачи у испытуемых наблюдался рост кровотока в отделе коры, отвечающем за локализацию, чего не наблюдалось в отделе, отвечающем за распознавание. Следовательно, процессы локализации и распознавания протекают в совершенно различных участках зрительной коры (Grady et al., 1992; Haxby et al., 1990).


Рис. 5.3. Задачи на распознавание и локализацию. Примеры рисунков, предъявлявшихся в задачах на сравнение а) лиц и 6) расположений точки (по: Grady et al., 1992).

Разделение труда в зрительной коре не ограничивается делением между локализацией и распознаванием. Оказывается, что разные виды информации, используемой при распознавании, — например, цвет, форма, текстура — обрабатываются различными участками или клетками распознающего отдела коры.
Аналогичным образом, различным видам информации, используемым при распознавании — форме, цвету и текстуре, — также соответствуют специализированные подотделы мозга, ответственные за их анализ (Livingstone & Hubel, 1988; Zeki, 1993). Таким образом, зрительная кора состоит из многочисленных «модулей переработки», каждый из которых специализируется на выполнении определенной задачи. Чем больше мы узнаем о нейрологическом базисе других сенсорных модальностей (а также о других психологических функциях), тем более правдоподобной представляется данная модель, предполагающая разделение труда между различными модулями переработки информации.

 

Локализация

Чтобы знать расположение окружающих предметов, первое, что надо сделать, — это отделить объекты друг от друга и от фона. Затем перцептивная система может определять положение объектов трехмерного мира, включая их удаленность и характер движения.

Сегрегация объектов

Изображение, спроецированное на сетчатке глаза, является мозаикой из элементов различной яркости и цвета. Перцептивная система каким-то образом организует эту мозаику в ряд дискретных объектов, выступающих на некотором фоне. Такого рода организацией весьма интересовалась гештальт-психология — направление в психологии, возникшее в Германии в начале XX века. Гештальт-психологи особую важность придавали восприятию целостных объектов или форм; они предложили ряд принципов, по которым мы организуем воспринимаемые объекты.
Фигура и фон. В стимуле, который состоит из двух и более различных участков, мы обычно видим одну часть как фигуру, а другую — как фон. Участки, видимые как фигура, содержат интересующие нас объекты: они кажутся более твердыми, чем фон, и видятся впереди фона. Это простейший вид перцептивной организации. Рис. 5.4а показывает, что организация по принципу фигуры и фона может быть обратимой. Если вы посмотрите на эту картинку несколько секунд, то заметите, что в качестве фигуры можете воспринимать вазу или два профиля. То есть один и тот же контур можно видеть как часть одного или другого объекта. Тот факт, что вы можете делать это сами, говорит о том, что организация фигуры и фона является не частью физического стимула, а результатом работы нашей перцептивной системы.


Рис. 5.4. Обратимость фигуры и фона. Три паттерна, на которых можно видеть либо белую вазу, либо два черных лица. Обратите внимание, что мы не можем видеть обе организации одновременно, даже если вы знаете, что обе они могут быть восприняты. Если белая область меньше по площади (а), вы скорее будете видеть вазу; если же меньшую площадь занимает черная область (б), вы скорее будете видеть лица.

Заметьте также, что лица и вазу невозможно увидеть одновременно. Вы «знаете», что можете увидеть каждое из этих изображений, но вы не можете «видеть» и то и другое изображение в один и тот же момент. Вообще говоря, чем меньше по размерам рассматриваемая область или форма, тем более вероятно, что вы сможете увидеть ее как фигуру. Это можно продемонстрировать, сравнив рис. 5.4а, б и в. Вазу легче увидеть, когда меньше по размерам белая область, а лица легче увидеть, когда меньше черная область (Weisstein & Wong, 1986).
На рис. 5.5 показан более сложный вариант обратимости фигуры и фона. (Заметим, что отношения типа фигуры и фона могут восприниматься не только зрительно, но и в других модальностях. Например, можно слышать пение птицы на фоне уличных шумов или мелодию скрипки на фоне звуков остального оркестра.)


Рис. 5.5. Невольничий рынок с исчезающим бюстом Вольтера. Обратимая фигура находится в центре этой картины Сальватора Дали (1940). Две монашки, стоящие под сводчатым проходом, превращаются в форму бюста Вольтера.

Группировка объектов. Мы не только видим объекты на некотором фоне, но и группируем их определенным образом. Даже когда мы смотрим на простые паттерны из линий или точек, они объединяются в группы.
В качестве примера посмотрите на матрицу из точек, показанную на рис. 5.6а. Эти точки расположены на равных расстояниях друг от друга, поэтому их можно видеть как организованные в ряды и колонки и даже по диагональным линиям. Таким образом, перед нами неоднозначный паттерн, сходный по своим принципам организации с изображенными на рис. 5.4 и 5.5. Только одну из организаций можно видеть в каждый момент времени, и периодически происходит переключение между этими организациями.


Рис. 5.6. Гештальт-детерминанты группировки. а) Точки, расположенные на равных расстояниях, могут зрительно восприниматься как ряды, колонки и даже диагонали. б) Группировка в колонки по смежности. в) Группировка в колонки по цветовому сходству. г) Группировка в колонки по сходству формы. д) Группировка по (вероятному) продолжению. е) Группировка по замыканию (контура).

Гештальт-психологи предложили ряд детерминант, определяющих группировку такого рода точечных паттернов. Например, если сократить расстояния между точками по вертикали, как на рис. 5.6б, вы скорее всего будете видеть колонки. Такой тип группировки называется группировкой по смежности. Если вместо изменения расстояний между точками мы изменим цвет или форму элементов, мы получим организацию точек на основе сходства (рис. 5.6в, г). Если мы переместим точки так, чтобы они располагались вдоль двух пересекающихся линий, мы получим группировку по вероятному продолжению (рис. 5.6д). А если мы с помощью линий, состоящих из точек, оградим замкнутое пространство, мы будем видеть группировку по замыканию (рис. 5.6е). Обратите внимание, что в последнем случае мы видим ромб, ограниченный двумя линиями, несмотря на то что данный паттерн может быть описан как хорошо знакомая нам буква М, отраженная зеркально по вертикали, или как буква К, отраженная по горизонтали. Этот факт свидетельствует о значительном влиянии гештальт-детерминант. Такие детерминанты помогают нам образовывать наиболее стабильные, согласованные и простые формы, возможные в рамках данного паттерна.
Современные исследования визуальной группировки показывают, что гештальт-детерминанты оказывают сильное влияние на восприятие. Так, например, в одной серии исследований визуальные цели, являвшиеся частью более крупных паттернов, основанных на смежности, было значительно сложнее обнаружить, чем те же формы, воспринимающиеся как расположенные отдельно от общей группы (Banks & Prinzmetal, 1976; Prinzmetal, 1981). В другой серии исследований цели, отличающиеся по форме и цвету от нецелевых изображений, оказалось легче обнаружить, чем более сходные с ними (Triesman, 1986). Даже сходство между различными нецелевыми изображениями оказывает значительное влияние: цели тем легче обнаружить, чем больше сходство между нецелевыми изображениями, что заставляет цели «выскакивать» из фона, как отличные от него (Duncan & Humphreys, 1989). Наконец, существуют стойкие иллюзии, связанные с гештальт-детерминантами; например, люди оценивают расстояния между элементами, составляющими визуальные группы, как меньшие, чем расстояния между элементами, принадлежащими к различным группам (Coren & Girgus, 1980; Enns & Girgus, 1985). Все эти данные свидетельствуют о том, что визуальная группировка играет важную роль в организации нашего визуального опыта.
Хотя перцептуальная группировка изучалась преимущественно на примере зрительного восприятия, аналогичные детерминанты группировки, по-видимому, существуют и для слухового восприятия. Группировка по смежности с очевидностью проявляется при слуховом восприятии (хотя в данном случае речь идет о смежности во времени, а не в пространстве). Например, четыре удара по барабану с интервалом между вторым и третьим ударом будут восприниматься как две пары ударов. Аналогичным образом, известно, что замыкание также играет важную роль в восприятии музыкальных тонов и более сложных стимулов (Bregman, 1990).

Восприятие удаленности

Чтобы знать, где находится объект, надо определить его удаленность, или глубину. Хотя нам кажется, что восприятие глубины не требует усилий, это замечательное достижение, которое мы имеем благодаря особенностям физического строения глаз.
Признаки глубины. Сетчатка глаза, будучи отправным пунктом зрения, представляет собой двухмерную поверхность. Это означает, что изображение на сетчатке — плоское и никакой глубины у него нет вовсе. Этот факт привел многих интересующихся восприятием (и ученых, и художников) к мысли о признаках удаленности — двухмерных характеристиках, позволяющих наблюдателю делать выводы об удаленности предметов в трехмерном мире. Существует несколько признаков удаленности, которые в сочетании друг с другом позволяют определить удаленность воспринимаемого объекта. Эти признаки можно разделить на монокулярные и бинокулярные, в зависимости от того, относятся ли они к зрению одним глазом или двумя.
Люди, видящие одним глазом, могут достаточно хорошо воспринимать глубину при помощи монокулярных признаков. Пять таких признаков показаны на рис. 5.7. Первый из них — это относительная величина. Если изображение содержит участок с похожими объектами, различающимися по величине, человек интерпретирует меньшие объекты как более удаленные (рис. 5.7). Второй монокулярный признак — это перекрытие. Если один объект расположен так, что он загораживает от взгляда другой, то закрывающий объект воспринимается человеком как более близкий (рис. 5.7). Третий признак — относительная высота. [Имеется в виду расположение изображения относительно верха (низа) плоского поля зрения, а не высота одного объекта сравнительно с другим. — Прим. перев.] Если некоторые из сходных объектов видятся выше, они воспринимаются как более удаленные (рис. 5.7). Четвертый признак называется линейной перспективой. Когда параллельные линии кажутся сходящимися, они воспринимаются как исчезающие вдали (рис. 5.7).


Рис. 5.7. Монокулярные признаки удаленности. Все эти признаки используются художниками для изображения глубины на двухмерной поверхности. Все эти признаки также присутствуют на фотографиях природных сцен, а также на образе сетчатки глаза.

Пятым ключевым признаком являются собственные и падающие тени. В тех случаях, когда та или иная поверхность сцены закрыта от прямого солнечного света, на нее падает тень. Если тень падает на тот же самый объект, который загораживает свет, она называется собственной. Если же тень падает на другую поверхность, не принадлежащую отбрасывающему тень объекту, она называется падающей. Оба типа теней являются важными ключевыми признаками глубины сцены, сообщая нам информацию о форме объектов, расстояниях между ними и местонахождении источника света в сцене (Coren, Ward & Evans, 1999).
Эти признаки были известны художникам еще сотни лет назад, поэтому они называются изобразительными признаками, и на любой картине можно найти не один такой признак.
Еще один монокулярный признак имеет отношение к движению. Вы вероятно замечали, что при быстрой езде (например, в скором поезде) кажется, что более близкие объекты быстро движутся в направлении, противоположном движению, а более удаленные объекты движутся медленнее (хотя тоже в обратную сторону). Тем самым разница в видимой скорости этих объектов служит признаком их относительной удаленности; этот признак называется параллаксом движения.
Видение двумя, а не одним глазами имеет ряд преимуществ для восприятия глубины. Поскольку глаза находятся в разных местах головы, каждый из них воспринимает трехмерный объект несколько под другим углом, и следовательно, каждому глазу этот объект видится немного иным. При слиянии этих разных изображений и возникает впечатление глубины.
Этот феномен можно легко продемонстрировать, если держать указательный палец правой руки близко к лицу и рассматривать его сначала только одним открытым глазом, а затем другим. Термин бинокулярная диспарантность используется для обозначения различий образов, видимых каждым глазом. Диспарантность наиболее сильна для объектов, находящихся на близком расстоянии, и уменьшается по мере их удаления. Далее трех-четырех метров различие образов, видимых каждым глазом, становится настолько незначительным, что бинокулярная диспарантность утрачивает свою эффективность в качестве признака глубины. Однако для многих повседневных задач, таких как доставание предметов или обход препятствий, различие образов является важным признаком глубины.


Стереоскоп Холмса—Бейтса, изобретенный в 1861 году Оливером Венделлем Холмсом и изготовленный Джозефом Бейтсом, давал живое восприятие глубины. [Принцип стереовосприятия, основанный на бинокулярном параллаксе, впервые (1838 г.) сформулировал сэр Ч. Уитстон; он же построил первый зеркальный стереоскоп собственной конструкции. — Прим. ред.]

У людей и видов животных, обладающих бинокулярным зрением, зрительный отдел мозга использует бинокулярную диспарантность для размещения объектов в различных точках пространства в зависимости от того, насколько различаются образы объекта при сравнении. Если образы объекта для обоих глаз находятся в одном и том же месте, мозг делает заключение, что это то место, на котором фиксируется взгляд обоих глаз. Если различие между образами велико, как это имеет место при рассматривании пальца, помещенного перед самым лицом, мозг заключает, что объект находится значительно ближе.
Помимо того что бинокулярная диспарантность помогает нам воспринимать глубину окружающего нас мира, она может быть использована для создания иллюзии глубины, когда она фактически отсутствует. Одним из способов достижения такого эффекта является использования прибора, называемого стереоскопом, в котором каждый глаз рассматривает отдельную фотографию. В викторианскую эпоху такие устройства гордо демонстрировались в гостиных представителей среднего класса, как широкоэкранные телевизоры сегодня. И все же стереоскоп является не просто любопытным предметом старины. Тот же самый принцип бинокулярной диспарантности используется сегодня в детских игрушках, в «спецэффектах» стереокино, где зрители должны сидеть в очках с цветными или поляризационными фильтрами, и в популярных книжках и плакатах «Волшебный глаз». Принцип, лежащий в основе всех этих иллюзий, проиллюстрирован на рис. 5.8.


Рис. 5.8. Магия трехмерного зрения в иллюстрациях. Обычно, рассматривая изображение, например цветы, показанные слева (а), взгляд обоих глаз сходится в точке, принадлежащей плоскости картины. В этом случае оба глаза получают идентичные образы и поверхность выглядит плоской. Любая иллюзия трехмерного пространства основана на обмане зрения с помощью изображений, при разглядывании которых взгляд обоих глаз сходится в точке, не принадлежащей картинной плоскости, как на рис. справа (б). В этом случае оба глаза получают несколько различные образы. Если обмануть мозг, заставив его думать, что различные образы принадлежат одной и той же сцене, либо за счет сходства образов, воспринимаемых обоими глазами (серия книг «Волшебный взгляд»), либо направляя зрительные образы через призму (игрушки «Мастер видения»), некоторая несогласованность образов (диспарантность) будет устраняться за счет отнесения объектов к различным точкам пространства.

Восприятие направления. Идея признаков удаленности состоит в том, что наблюдатель замечает некоторый решающий признак (например, что один объект кажется больше другого) и затем делает из этого бессознательный вывод об удаленности объекта. Это понятие о бессознательном умозаключении ввел Гельмгольц в 1909 году. Оно продолжает оставаться ключевым понятием в исследованиях восприятия (Rock, 1983), хотя некоторые психологи предлагали другой подход к восприятию глубины.
Так, Гибсон утверждает (Gibson, 1979, 1966, 1950), что мы не строим умозаключений о глубине, а воспринимаем ее непосредственно. Чтобы оценить его идею, подумаем, где чаще всего человек ищет информацию о глубине. Гибсон полагает, что люди не ищут носящиеся в воздухе признаки объектов и не пытаются определить их относительную величину, перекрытие или относительную высоту, а ищут на самом деле информацию на самой земле. Лучший пример такой информации — градиент текстуры (рис. 5.8). Градиент текстуры возрастает, когда мы смотрим на поверхность в перспективе. По мере удаления поверхности элементы, составляющие ее текстуру, кажутся расположенными все плотнее и ближе друг к другу. Такой градиент создает очень сильное впечатление глубины.
В отличие от стандартных признаков удаленности, градиент распространен по огромной зоне видимости, и куда бы вы ни направились, вы всегда сможете по градиенту определить удаленность всякой другой точки. Следовательно, на сетчатке глаза информация о градиенте остается постоянной или, пользуясь термином Гибсона, инвариантной. Согласно Гибсону, восприятие глубины определяется непосредственным восприятием таких инвариантов. Так, при восприятии глубины какой-либо сцены нам не нужно обрабатывать информацию, содержащуюся в разбросанных повсюду признаках глубины: вместо этого можно непосредственно воспринимать информацию, которую дает градиент текстуры (Goldstein, 1989).

Восприятие движения

Чтобы успешно передвигаться в окружающей среде, надо знать не только положение неподвижных объектов, но также и траектории движущихся. Нам надо знать, например, не только то, что объект, расположенный в нескольких метрах впереди, — это мягкий бейсбольный мяч, но и то, что он приближается к нам с большой скоростью. Это приводит нас к вопросу восприятия движения.
Стробоскопическое движение. Что позволяет нам воспринимать движение? Первое, что приходит в голову, — это что мы видим объект движущимся, когда его изображение перемещается по сетчатке. Однако этот ответ оказывается слишком простым, поскольку движение мы видим даже тогда, когда на сетчатке ничего не движется. Это явление в 1912 году продемонстрировал Вертгаймер в своих исследованиях стробоскопического движения (рис. 5.9). Стробоскопическое движение проще всего получить, если делать вспышку в темноте и через несколько миллисекунд делать другую вспышку на небольшом расстоянии от первой. При этом будет казаться, что свет движется от одного места к другому, причем это будет неотличимо от настоящего движения.


Рис. 5.9. Стробоскопическое движение. Четыре кружка слева означают четыре лампочки (а). Если они вспыхивают одна за другой с небольшими темными интервалами, будет казаться, что непрерывно движется единственный источник света, как это показано в правой части рисунка (б). Это стробоскопическое движение. Его же мы видим в кино и по телевизору.

Движение, которое мы видим в кино, тоже стробоскопическое. Фильм — это просто последовательность неподвижных фотографий (кадров), каждый из которых немного отличается от предыдущего. Кадры проецируются на экран в быстрой последовательности с интервалами затемнения между ними. Скорость предъявления кадров имеет решающее значение. На заре кинематографа частота кадров равнялась 16 в секунду. Это было слишком медленно, и, как следствие, в первых фильмах движение казалось слишком быстрым, отрывистым и бессвязным. Сегодня частота кадров обычно равна 24 в секунду, причем, как правило, каждый кадр предъявляется несколько раз подряд, чтобы уменьшить эффект подергивания.
Индуцированное движение. Еще один случай восприятия движения при отсутствии движения на сетчатке — это явление индуцированного движения. Когда большой объект, расположенный вокруг маленького, движется, то может казаться, что на самом деле движется маленький, хотя он и неподвижен. Первым в гештальт-психологии это явление изучал Дункер в 1929 году. Он помещая испытуемых в темную комнату и предъявлял им небольшой светящийся круг внутри большего светящегося контура прямоугольника. Когда прямоугольник сдвигался вправо, испытуемые говорили, что круг движется влево. Это явление можно наблюдать в ветреную ночь, когда кажется, что луна пробегает за облаками.
Этот феномен также проявляется, когда нам кажется, что наша машина катится назад, когда мы останавливаемся у светофора, несмотря на то что мы давим ногой на тормоз. В этом случае индуцирующим стимулом часто является большой грузовик, который мы видим краем глаза, медленно двигающийся вперед. При этом нам кажется, что двигается наша машина, несмотря на то что у нас отсутствуют вестибулярные ключевые признаки такого движения.
Реальное движение. Разумеется, наш зрительный аппарат также восприимчив к реальному движению, то есть к движению объекта через все промежуточные точки пространства. Тем не менее анализ такого движения в обычных условиях восприятия отличается поразительной сложностью. Одни траектории движения на сетчатке должны распознаваться как движение глаз по неподвижной сцене (как это происходит, когда мы читаем). Другие траектории движения должны быть отнесены к движущимся объектам (например, к птице, попавшей в зрительное поле). Кроме того, некоторые объекты, образы которых на сетчатке являются неподвижными, должны восприниматься как движущиеся (например, образ птицы, за полетом которой мы следим взглядом), тогда как другие объекты, образы которых на сетчатке движутся, должны восприниматься нами как неподвижные (например, образ фона, движущийся относительно нашего взгляда, следящего за полетом птицы).
<Рис. Для того чтобы поймать мяч и уйти от атаки соперника в спортивной игре, игроки должны обладать точным восприятием движения.>
Поэтому нет ничего удивительного в том, что результаты осуществляемого нами анализа движения являются в высшей степени относительными. Мы намного легче распознаем движение, когда мы можем видеть объект на фоне структурированного заднего плана (относительное движение), чем когда фон имеет однородную окраску и мы можем видеть лишь движущийся объект (абсолютное движение).
Определенные паттерны относительного движения могут даже служить значимыми признаками формы и типа трехмерных объектов. Так, исследователи обнаружили, что дисплеи, показывающие человеческое движение, как изображено на рис. 5.10, дают достаточную информацию, позволяющую наблюдателям определить, какой вид деятельности демонстрирует человеческая фигура, даже хотя она изображается с помощью 12 (а иногда и меньшего числа) световых точек, движущихся относительно друг друга (Johanson, von Hofsten & Janson, 1980). В других исследованиях, проводимых с использованием таких дисплеев, наблюдатели могли идентифицировать своих друзей и даже сказать, является ли демонстрируемая модель мужчиной или женщиной, видя лишь световые источники, прикрепленные к лодыжкам (Cutting, 1986).


Рис. 5.10. Паттерны движения человека. Перед вами пример типа наглядных материалов, используемых исследователями для изучения паттернов человека в движении. Расположение источников света, укрепленных на теле человека, указано на рисунке (а). Последовательность позиций движения, совершаемого танцующей парой, представлена на рисунке (б).

Еще одно важное явление, относящееся к реальному движению, — это избирательная адаптация. Она заключается в потере чувствительности к движению во время наблюдения за ним; избирательность этой адаптации заключается в том, что человек становится нечувствителен к наблюдаемому движению и к движениям с похожими параметрами, но не к тем движениям, которые значительно отличаются по скорости или направлению. Например, если человек смотрит на полосы, движущиеся вверх, он теряет чувствительность к движению вверх, но на его способность видеть движение вниз это не влияет (Sekuler, 1975). Как это происходит и с другими видами адаптации, человек обычно не замечает такую потерю чувствительности, но замечает вызываемое адаптацией последействие. Так, если несколько минут смотреть на водопад, а затем посмотреть на скалу рядом, то покажется, что она движется вверх. Большинство видов движения вызывают такой эффект последействия — движения в обратном направлении.
По поводу того, как мозг осуществляет восприятие реального движения, можно сказать, что некоторые параметры движения кодируются определенными клетками зрительной коры. Эти клетки реагируют на одни движения, не реагируют на другие, и каждая клетка сильнее всего реагирует на движение какого-либо одного направления и скорости. Лучшее подтверждение существования таких клеток получено в экспериментах с животными, где регистрировалась активность отдельных клеток во время предъявления животному стимулов с различными паттернами движения. В этих исследованиях были обнаружены клетки коры, настроенные на определенные направления движения. Есть даже клетки, настроенные специально на обнаружение объектов, движущихся в направлении головы, что, очевидно, полезно для выживания (Regan, Beverly & Cynader, 1979). Все-таки удивительно, насколько работа зрительной коры распределена между различными зонами и клетками.
Существованием специализированных клеток, обнаруживающих движение, можно объяснить эффекты избирательной адаптации и последействия наблюдаемого движения. Например, избирательная адаптация к движению вверх возникает из-за усталости клеток коры, специализированных на таком движении; а поскольку клетки, специализированные на движении вниз, работают как обычно, они начинают доминировать при обработке, создавая эффект последействия в виде движения вниз.
Однако неврологическая основа восприятия реального движения состоит не просто в активации конкретных клеток. Движение молено видеть и в темноте при слежении за движущимся светящимся объектом (например, за самолетом ночью). Поскольку глаза следуют за объектом, изображение на сетчатке совершает только небольшие нерегулярные движения (из-за неточного слежения взглядом), и тем не менее человек воспринимает равномерное непрерывное движение. Почему? Ответ, видимо, в том, что двигательные отделы переднего мозга посылают информацию о движении глаз в зрительную кору, что оказывает влияние на видимое движение. В сущности, моторная система информирует зрительную систему о своей причастности к отсутствию плавного движения на сетчатке, и тогда зрительная система исправляет этот недостаток. В обычных зрительных ситуациях есть и движения обоих глаз, и большие движения изображений на сетчатках. Задача зрительной системы в том, чтобы объединить информацию от этих двух источников и определить характер воспринимаемого движения.

 

Распознавание

Теперь мы обратимся к другой важной функции восприятия — распознаванию объектов. Распознавание объекта состоит в отнесении его к той или иной категории: это — рубашка, это — кошка, это — ромашка и т. п. Разумеется, мы можем также узнавать людей, что равнозначно отнесению того или иного входного зрительного сигнала к конкретному индивиду: это Бен Мерфи, это Ирен Пол. В обоих случаях — предметы это или люди — во время распознавания мы делаем выводы о множестве скрытых свойств объекта: если это рубашка, значит, она из ткани и ее можно носить; если это кошка, то она может меня поцарапать, когда я дерну ее за хвост; если это Бен Мерфи, значит, он захочет рассказать мне о своих баскетбольных успехах, и т. п. Распознавание — это то, что позволяет выйти за пределы данной информации.
Какие свойства объекта используются для его распознавания? Форма, величина, цвет, текстура, ориентация и т. д.? Все эти атрибуты играют определенную роль, однако ведущее значение, видимо, имеет форма. Например, чашку мы узнаем независимо от того, большая она или маленькая (вариация величины), белая или коричневая (вариация цвета), гладкая или с рельефом (вариация текстуры), стоит ли она прямо или слегка наклонена (вариация ориентации). А вот изменение формы, наоборот, очень сильно влияет на возможность распознавания чашки; если часть ее формы чем-то загорожена, мы можем не узнать ее вовсе. Один из примеров важности формы для распознавания, — это тот факт, что многие объекты мы узнаем почти так же хорошо на простых контурных рисунках, передающих только форму объекта, как и на подробных цветных фото, передающих множество атрибутов объекта (Biederman & Ju, 1988).
<Рис. На ранних стадиях распознавания система восприятия использует информацию на сетчатке для описания объекта посредством таких примитивных (элементарных) компонентов, как линии и края. На более поздних стадиях система сравнивает данное описание с описаниями различных категорий объектов, хранящихся в зрительной памяти, например таких, как «собаки».>
Тогда встает решающий вопрос: как человек использует информацию о форме объекта, чтобы отнести его к определенной категории? Отвечая на него, мы сначала обратимся к простым объектам, таким как буквы алфавита, а затем рассмотрим естественные объекты (например, животных) и мебель.

Ранние этапы процесса распознавания

Многие исследователи различают предварительные и завершающие этапы в распознавании объекта. Эти этапы мы охарактеризуем по тому, что совершается на каждом из них. На предварительных этапах перцептивная система использует информацию с сетчатки глаза, в частности вариации интенсивности, и описывает объект на языке элементарных составляющих, таких как линии, края и углы. На основании этих элементарных составляющих система составляет описание самого объекта. На завершающих этапах система сравнивает это описание с описаниями форм разного рода объектов, хранящихся в зрительной памяти, и выбирает наилучшее ему соответствие. Например, опознать определенный объект как букву В — значит сказать, что его форма больше соответствует форме буквы В, чем форме других букв.
Детекторы признаков в коре мозга. Многое из того, что на сегодня известно об элементарных признаках объекта восприятия, было получено в биологических экспериментах над другими видами (кошками, обезьянами) с применением регистрации активности отдельных клеток зрительной коры. В этих исследованиях изучалась чувствительность специфических нейронов коры во время предъявления различных стимулов на те участки сетчатки глаза, которые связаны с этими нейронами; такой участок сетчатки называют рецептивным полем кортикального нейрона. Первые исследования с одноклеточной регистрацией были проведены Хьюбелем и Визелем (Hubel & Wiesel, 1968), которые получили за них Нобелевскую премию в 1981 году. Хьюбел и Визел выделили в зрительной коре три типа клеток, различающихся по признакам, на которые они реагируют. Простые клетки реагируют, когда глазу предъявляют стимул в виде линии (тонкой полоски или прямой грани между темным и светлым участками), имеющей определенную ориентацию и положение в рецептивном поле. На рис. 5.11 показано, как реагирует простая клетка на вертикальную полоску и на полоски, наклоненные относительно вертикали. По мере отклонения ориентации от оптимальной реакция снижается. Другие простые клетки настроены на другие ориентации и положения. Сложные клетки тоже реагируют на полоску или край определенной ориентации, но для них не обязательно, чтобы стимул находился в определенном месте рецептивного поля. Они реагируют на стимул, находящийся в любом месте их рецептивного поля, и реагируют непрерывно, пока стимул перемещается по их рецептивному полю. Сверхсложные клетки реагируют на стимул не только определенной ориентации, но и определенной длины. Если длина стимула выходит за пределы оптимальной, реакция ослабляется и может совсем прекратиться. Со времени публикации Хьюбелем и Визелем своих первых данных ученые обнаружили клетки, реагирующие на другие формы стимулов, помимо полосок и краев; например, они обнаружили сверхсложные клетки, реагирующие на углы и кривые линии определенной длины (Shapley & Lennie, 1985; DeValois & DeValois, 1980).


Рис. 5.11. Реакция простой клетки. На рисунке показана реакция простой клетки коры на полоску света. Сверху показан стимул, снизу — реакция; каждый большой всплеск на графиках внизу соответствует одному нервному импульсу. При отсутствии стимула регистрируется только случайный импульс. Когда стимуляция включена, клетка может реагировать или не реагировать в зависимости от положения и ориентации полоски света. У данной клетки предъявление горизонтальной полоски не меняет реакцию, полоска с наклоном в 45° вызывает небольшое изменение реакции, а вертикальная полоска вызывает очень большое изменение.

Все вышеописанные типы клеток называются детекторами признаков. Поскольку края, полоски, углы и изломы, на которые реагируют эти детекторы, могут использоваться для аппроксимации множества форм, есть основание рассматривать детекторы черт как кирпичики, из которых строится воспринимаемая форма. Как мы увидим далее, это положение, видимо, более справедливо в отношении простых форм (например, букв), чем в отношении сложных (например, столов или тигров).
Взаимосвязь признаков. Форма описывается не только своими признаками: нужно определить также их взаимосвязь. Важность связей между признаками иллюстрирует рис. 5.12. Признаки печатной буквы Т включают вертикальную и горизонтальную линии, но если эти линии не соединены правильно, в результате получится не Т. В описании Т следует учесть, что горизонтальная линия своим центром касается верха вертикальной. Именно такую связь признаков имели в виду гештальт-психологи, когда предупреждали предшествующих психологов (имеются в виду радикальные ассоцианисты.— Прим. ред.), что «целое отличается от суммы его частей».
Одно из таких отличий целого от его частей проявляется в том, что целое создает новые перцептуальные характеристики, которые невозможно объяснить за счет простого анализа отдельных частей. На рис. 5.12 показаны четыре такие возникающие характеристики. Все они возникают за счет специфических пространственных взаимоотношений между более элементарными характеристиками. Тем не менее такие возникающие характеристики часто ведут себя точно так же, как более простые характеристики, при выполнении таких задач, как обнаружение цели и визуальный поиск (Enns & Resnick, 1990; Enns & Prinzmetal, 1984; He & Nakayama, 1992). Эти факты свидетельствуют о том, что в зрительной системе осуществляются различные типы сложного анализа формы, прежде чем результаты этих анализов становятся доступны сознанию.


Рис. 5.12. Отношения между признаками. При сочетании двумерных признаков, таких как линии, углы и геометрические формы, результирующий паттерн в значительной степени зависит от пространственных отношений между компонентами-признаками. Помимо этого создаются (формируются) новые признаки. Эти возникающие признаки обладают перцептуальной реальностью, несмотря на то что они включают сложные пространственные отношения.

Поздние стадии распознавания

Теперь, когда у пас уже есть некоторое представление об описании формы объекта, можно обратиться к тому, как это описание сопоставляется с теми описаниями форм, которые хранятся в памяти, с целью найти лучшее соответствие.
Простые сети. Во многих исследованиях этапа сопоставления использовались простые паттерны, в частности, письменные или печатные буквы или слова. На рис. 5.13 показано, как мы можем хранить в памяти описания формы букв. Основная идея состоит в том, чтобы описывать буквы по определенным признакам, информация о которых для каждой буквы хранится в многосвязной сети (отсюда сам термин многосвязная модель). [В некоторых изданиях термин connectionist model переводится как «коннектионистская модель». Поскольку существенным свойством здесь является именно множественность и многоуровневость связей между элементами, название «многосвязная модель» представляется нам более адекватным. — Прим. перев.] В многосвязной модели привлекает то, что легко представить, как такие сети реализуются в мозге с его массивами взаимосвязанных нейронов. Таким образом, многосвязность служит мостом между психологическими и биологическими моделями.


Рис. 5.13. Простая сеть. Нижний уровень этой сети содержит признаки (наклонные линии, вертикальная линия и кривая, выгнутая вправо), верхний уровень содержит буквы, а связь между признаком и буквой означает, что данный признак является частью этой буквы. Поскольку эти связи возбуждающие, при активации признака активация передается букве.

Нижний уровень сети, показанной на рис. 5.13, содержит признаки — например, правую диагональ, левую диагональ, верикальную линию и кривую, выгнутую вправо. Эти признаки и буквы мы будем называть узлами сети. Связь между узлом признака и узлом буквы означает, что данный признак принадлежит этой букве. Стрелки на концах соединений означают, что связи являются возбуждающими; когда активируется тот или иной признак, активация передается букве (аналогично тому, как электрические импульсы распространяются по сети нейронов).
Сеть на рис. 5.13 говорит нам, что буква K состоит из правой диагонали, левой диагонали и вертикальной линии; буква R состоит из левой диагонали, вертикальной линии и кривой, выгнутой вправо; а буква P состоит из вертикальной линии и кривой, выгнутой вправо. (Для простоты мы здесь опускаем взаимосвязи признаков.) Чтобы понять, как при помощи этой сети можно распознать (или подобрать) букву, посмотрим, что происходит при предъявлении буквы K. Она будет активировать правую диагональ, левую диагональ и вертикальную линию. Все эти три признака будут активировать узел буквы K; два признака — левая диагональ и вертикальная линия — будут активировать узел буквы R и один признак — вертикальная линия — будет активировать узел буквы P. Только в узле буквы K активированы все признаки, и следовательно, она будет выбрана как наиболее подходящая.
Эта модель слишком проста для объяснения многих аспектов распознавания. Чтобы понять, чего в этой модели не хватает, посмотрим, что происходит, когда предъявляется буква R (рис. 5.14). Она активирует левую диагональ, вертикальную линию и кривую, выгнутую вправо. Теперь в обоих узлах букв R и P активированными оказываются все признаки этих букв, и в этой модели никак нельзя решить, какую букву следует выбрать. Чтобы остановиться на одном определенном варианте, эта модель должна знать: наличие левой диагонали означает, что на входе не может быть буквы P. Подобная отрицательная информация учтена в усложненной сети, показанной на рис. 5.14.


Рис. 5.14. Усложненная сеть. Помимо активирующих связей эта сеть содержит тормозящие соединения между признаками и теми буквами, которые этих признаков не содержат.

В этой сети есть все то же, что и в предыдущей, плюс тормозные связи (они показаны с точками на концах) между признаками и теми буквами, которые не содержат этих признаков. Когда признак соединен с буквой тормозной связью, активация этого признака уменьшает активацию буквы. Если буква R предъявляется сети, показанной на рис. 5.14, левая диагональ вызывает торможение в узле буквы Р, снижая тем самым ее общий уровень активации; теперь наибольшая активация будет в узле буквы R и, следовательно, она будет выбрана как наилучшее соответствие.
Сети с обратной связью. Основную идею модели, которую мы только что рассмотрели, а именно что описание буквы должно содержать как те признаки, которые она имеет, так и те, которые в ней отсутствуют, — первоначально предложили исследователи искусственного интеллекта, которые разрабатывали компьютерные программы, моделирующие восприятие букв человеком. Хотя в то время такие идеи пользовались относительным успехом, в конце концов оказалось, что они неспособны адекватно объяснить данные о влиянии контекста на способность воспринимать буквы. В частности, оставалось непонятным, почему буква легче воспринимается, когда она предъявляется в составе слова, чем когда она предъявляется сама по себе. Так, если испытуемым на короткое время предъявляют изображение либо только буквы K, либо слова «WORK» (работа), а затем спрашивают, была ли последняя буква K или D, они отвечают точнее, если было предъявлено целое слово, а не одна буква (рис. 5.15).


Рис. 5.15. Восприятие букв и слов. Этот рисунок иллюстрирует последовательность событий в эксперименте, в котором сравнивалось восприятие букв, предъявлявшихся отдельно или в составе слова. Сначала испытуемые видели точку фиксации, за ней следовало слово или отдельная буква, которые предъявлялись всего на несколько миллисекунд. Затем предъявлялся стимул, содержащий маскирующие знаки на том месте, где находились буквы, и два варианта ответа. Испытуемым надо было решить, какой из двух вариантов слова или буквы предъявлялся ранее (по: Reicher, 1969).

Чтобы объяснить этот результат, в вышеописанную сеть со связями между признаками и буквами надо внести несколько изменений. Во-первых, в нее надо добавить уровень слов и помимо этого добавить возбуждающие и тормозные связи от букв к словам (рис. 5.16).


Рис. 5.16. Сеть с активацией «сверху вниз». В этой сети между буквами и словами, а также между признаками и буквами имеются возбуждающие и тормозные связи, и некоторые возбуждающие связи идут от слов к буквам.

Кроме того, надо добавить возбуждающие связи, идущие от слов обратно к буквам; эти последние будут обеспечивать обратную связь «сверху вниз», и тогда можно будет объяснить, почему при кратковременном предъявлении буква легче воспринимается в составе слова, чем когда она предъявляется отдельно. Если, например, буква R предъявляется отдельно, активируются ее признаки — вертикальная линия, левая диагональ и кривая, выгнутая вправо, — и эта активация распространяется к узлу буквы R. Поскольку буква предъявлялась на очень короткое время, не все признаки могли успеть активироваться и результирующая активация узла буквы R могла оказаться недостаточной для опознания. Если же буква R предъявляется в составе слова «RED» (красный), то помимо активации, идущей от признаков R к буквенному узлу R, имеет место активация от признаков Е и D к буквенным узлам; все эти частично активированные буквы частично активируют узел слова RED, который в свою очередь по обратным связям активирует свои буквы, используя соединения «сверху вниз».
Все это приводит к тому, что когда буква R предъявляется в составе слова, у нее возникает дополнительный источник активации, а именно сигнал, поступающий вниз от слова; вот почему букву, предъявленную в составе слова, распознать легче, чем предъявленную отдельно. На материале слов и букв были получены и многие другие результаты, согласующиеся с многосвязной моделью (McClelland & Rumelhart, 1981).
Такие модели также успешно используются в устройствах для чтения рукописного текста и распознавания речи (Coren, Ward & Enns, 1999).

Распознавание естественных объектов и обработка по принципу «сверху вниз»

Мы кое-что узнали о распознавании букв и слов, а как насчет естественных объектов — животных, растений, людей, одежды и мебели?
Признаки естественных объектов. Форма естественных объектов состоит из более сложных признаков, чем линии и кривые, и скорее напоминает простые геометрические фигуры. Эти признаки таковы, что их комбинация позволяет создать форму любого узнаваемого объекта (так же как сочетанием линий и кривых можно получить любую букву). Кроме того, надо, чтобы признаки объектов были составлены из более простых признаков — линий и кривых, поскольку простые признаки — это единственная информация, изначально имеющаяся у перцептивной системы. Такие соображения направляли поиски возможного набора признаков предметной среды.
Одно из предположений заключалось в том, что в состав признаков объектов входят некоторые геометрические фигуры, например цилиндры, конусы, параллелепипеды и клиновидные фигуры, как показано на рис. 5.17а. Такие признаки называют геонами (неологизм от «геометрические ионы»); их разработал Бидерман (Biederman, 1987). Бидерман считает, что набора из 36 геонов, аналогичных показанным на рис. 5.17а, в сочетании с небольшим набором пространственных отношений будет достаточно для описания формы всех объектов, которые человек способен опознать. Чтобы оценить этот момент, заметьте, что всего из двух геонов можно составить 36x36 различных объектов (сформировать объект можно из любых двух геонов — см. рис. 5.17б), а из трех геонов — 36x36x36 объектов. Эти два числа дают в сумме уже около 30 000, а еще надо учесть возможные объекты из четырех и более геонов. Кроме того, геоны, показанные на рис. 5.17а, различаются только своими простейшими признаками. Например, геон 2 на рис. 5.17а, куб, отличается от геона 3, цилиндра, тем, что у куба прямые края, а у цилиндра — изогнутые; прямые и изогнутые линии являются простыми признаками.


Рис. 5.17. Возможный набор признаков (геонов) естественных объектов. а) Клин, куб, цилиндр и конус могут быть признаками сложных объектов. б) Из комбинации признаков (геонов) получаются естественные объекты. Заметьте, что если дугу (геон 5) присоединить к цилиндру (геон 3), получается чашка; если же дугу присоединить к верху цилиндра, получится ведро (по: Biederman, 1990).

То, что геоны являются признаками объектов, подтвердилось в экспериментах, в которых испытуемым предлагалось распознать нарисованные объекты, предъявляемые на короткое время. Общий результат был таков, что объект распознается настолько хорошо, насколько хорошо воспринимаются его геоны. В одном эксперименте стиралась часть формы объекта; в одном случае стирание мешало восстановлению геонов (правая колонка на рис. 5.18), в другом — не мешало (средняя колонка на рис. 5.18). Объекты распознавались намного лучше, когда стирание не интерферировало с геонами.


Рис. 5.18. Распознавание объектов и восстановление геонов. Элементы, использовавшиеся в эксперименте по распознаванию объектов. В левой колонке показаны исходные интактные варианты объектов. В средней колонке показаны варианты объектов, у которых некоторые участки стерты, но восстановить геоны все же можно. В правой колонке — варианты объектов, где участки стерты так, что геоны невосстановимы. Варианты объектов из средней колонки распознавались лучше, чем из правой (по: Biederman, 1987).

Обычно в описание объекта входят не только его признаки, но и отношения между ними. Это хорошо видно из рис. 5.17б. Если дуга присоединена сбоку цилиндра, получается чашка; если же она подсоединена сверху цилиндра, получается ведро. После того как описание формы объекта составлено, оно сравнивается с массивом геонных описаний, хранящихся в памяти, с тем чтобы найти наилучшее соответствие. Такое сопоставление описаний формы объектов с описаниями, хранящимися в памяти, похоже на ранее упоминавшийся процесс распознавания букв и слов (Hummel & Biederman, 1992).
Роль контекста. В восприятии есть принципиальное различие между процессами обработки, протекающими или снизу вверх, или сверху вниз. Процессы «снизу вверх» управляются только входными сигналами, а процессы «сверху вниз» — знаниями и ожиданиями человека. Для иллюстрации скажем, что когда на основе только геонного описания объекта последний узнается как лампа, то здесь участвуют только процессы «снизу вверх»; все начинается с появления на входе простых признаков этого объекта, далее определяется геонная конфигурация входных данных, и затем это описание входа сравнивается с хранящимися в памяти описаниями форм. Наоборот, если мы узнаем в некотором объекте лампу отчасти потому, что она находится на ночном столике рядом с кроватью, то в этом участвуют некоторые процессы «сверху вниз»; здесь привлекается не только та информация, которая поступила на сенсорный вход. Хотя до сих пор мы в этой главе обсуждали в основном процессы типа «снизу вверх», процессы «сверху вниз» также играют важную роль в восприятии.
Именно принцип обработки «сверху вниз» стоит за сильным влиянием контекста на наше восприятие предметов и людей. Если вы ожидаете, что ваша сотрудница Сара во вторник появится в химической лаборатории, как всегда, в 15:00, то когда она в указанный момент входит в лабораторию, вам даже не обязательно смотреть, чтобы знать, что это она. Ваше прежнее знание обусловило сильное ожидание, и для распознания достаточно очень слабого входного сигнала. Но если бы Сара вдруг появилась в вашем родном городе на рождественские каникулы, возможно, вам в первый момент даже было бы трудно ее узнать. Она оказалась бы вне контекста — нарушила бы ваши ожидания, и вам пришлось бы прибегнуть к обширной обработке «снизу вверх», чтобы сказать, что это на самом деле она (такие вещи обычно ощущаются как бы «со второй попытки»). Из этого примера ясно видно, что при соответствующем контексте (т. е. когда он предвосхищает объект на входе), восприятие облегчается; при несоответствующем контексте восприятие затрудняется.
Влияние контекста особенно примечательно, когда стимульный объект неоднозначен, т. е. когда он может восприниматься по-разному. Пример двойственного изображения показан на рис. 5.19; его можно воспринимать как старуху или как молодую женщину (хотя в первый момент с большей вероятностью видна старуха). Если вы уже смотрели на обычные картинки, напоминающие молодую женщину на рис. 5.19 (т. е. если контекст составляют молодые женщины), то на этой двойственной картинке вы скорее всего увидите вначале молодую женщину.


Рис. 5.19. Двойственный стимул. На этом неоднозначном рисунке можно видеть или молодую женщину, или старуху. Большинство видит сначала старуху. Молодая женщина отвернулась, и видна левая часть ее лица. Ее подбородок образует нос старухи, а цепочка у нее на шее — рот старухи (по: Boring, 1930).

Этот эффект временного контекста виден на другом наборе изображений на рис. 5.20. Смотрите на них, как при чтении рассказа в картинках — слева направо и сверху вниз. Картинки в середине этой последовательности неоднозначны. Если вы смотрели на эти изображения в предложенной последовательности, то скорее всего видели в них мужское лицо. Если вы посмотрите на них в обратном порядке, то в двойственных картинках скорее всего увидите молодую женщину.


Рис. 5.20. Эффект временного контекста. То, что вы здесь увидите, зависит от порядка рассматривания картинок. Картинки в середине ряда — двойственные. Если вы вначале смотрите на картинку с мужским лицом, они будут казаться вам искаженными мужскими лицами. Если вы вначале смотрите на картинку с женщиной, они будут походить на женщину (по: Fisher, 1967).

Чтобы показать влияние контекста, стимульный объект не обязательно должен быть двойственным. Представьте, что человеку сначала показывают изображение какой-либо сцены, а затем на короткое время предъявляют для распознавания изображение однозначного объекта; в этом случае распознавание будет более точным, если этот объект соответствует сцене. Например, посмотрев на сцену кухни, испытуемый более часто дает верную идентификацию быстро предъявленного изображения буханки хлеба, чем такого же по времени изображения почтового ящика (Palmer, 1975).
Благодаря обработке по принципу «сверху вниз» мотивы и желания потенциально могут влиять на восприятие. При сильном чувстве голода, быстро взглянув на красный шарик на кухонном столе, можно распознать в нем помидор. Желание есть заставляет думать о еде, и эти ожидания комбинируются с входной информацией (красный круглый предмет), создавая в результате перцепт помидора. Возможно и отрицательное влияние мотивов на восприятие. Если мы считаем, например, что некто — соблазнитель детей, мы более вероятно расценим его невинное прикосновение к ребенку как сексуальное.
Влияние контекста и обработка по принципу «сверху вниз» имеют место и в распознавании букв и слов, играя важную роль при чтении. Читая, мы не отслеживаем строчку текста плавным непрерывным движением. На самом деле глаза совсем недолго задерживаются на месте, а затем перепрыгивают в другую позицию на строчке, снова ненадолго останавливаются, затем снова прыгают и т. д. Периоды, в течение которых глаза остаются в покое, называются фиксациями, и именно во время фиксаций зрительная система извлекает информацию. На количество и длительность фиксаций очень сильно влияет то, что известно о данном тексте, и, следовательно, объем привлекаемой обработки «сверху вниз». Если материал незнакомый — скажем, незнакомый научный текст, — объем обработки «сверху вниз» минимален. В таких случаях мы останавливаемся на каждом слове, за исключением некоторых функциональных слов вроде «и», «о», «тот» и т. п. По мере ознакомления с материалом становится возможным привлекать полученное знание для обработки по принципу «сверху вниз», и тогда зрительные фиксации становятся реже и короче (Just & Carpenter, 1980; Rayner, 1978).
Процессы типа «сверху вниз» и недостаточность входного сигнала. Обработка по принципу «сверху вниз» происходит даже при отсутствии контекста, если входной сигнал очень скудный или ослаблен. Предположим, что, находясь у подружки в квартире, вы в темноте заходите на кухню и видите в углу небольшой черный предмет. Вы думаете, что это, наверное, ее кот, но воспринимаемый сигнал слишком слаб, чтобы быть уверенным, и тогда вы начинаете представлять какой-нибудь конкретный признак кота— скажем, его хвост — и затем избирательно направляете внимание на тот участок предмета, где этот признак может скорее всего быть, если это действительно кот (Kosslyn & Koenig, 1992). Это — процесс обработки по принципу «сверху вниз», поскольку вы использовали определенное конкретное знание (что у кота есть хвост), чтобы сгенерировать ожидание, которое затем комбинируется со зрительным входным сигналом. Подобные ситуации довольно обычны для повседневной жизни. Иногда, если входной сигнал очень слабый, формируемые ожидания могут оказаться несостоятельными, скажем, когда вы наконец разберетесь, что этот якобы кот на кухне — на самом деле сумочка вашей подружки.

Нарушения процесса распознавания

Распознавание объектов обычно осуществляется автоматически и без усилий с нашей стороны, так что мы относимся к этому процессу как к чему-то само собой разумеющемуся. Однако иногда процесс распознавания дает сбои в тех случаях, когда люди страдают от повреждений мозга (вызванных несчастными случаями или такими болезнями, как сердечные удары). Агнозия — общий термин для обозначения нарушений или расстройств процесса распознавания.
Особый интерес представляет тип агнозии, называемый ассоциативной агнозией. Это синдром, при котором пациенты, страдающие от повреждений теменных долей коры, испытывают трудности при распознавании объектов только в тех случаях, когда эти объекты представлены визуально. Например, пациент может быть не в состоянии сказать, как называется расческа, если ему показать ее изображение, но может сделать это, если ему дать ее потрогать. Примером данного нарушения является следующий случай:
«На протяжении первых трех недель, проведенных в больнице, пациент не мог идентифицировать самые обычные предметы, предъявляемые ему визуально, и не мог определить, какая еда находится в его тарелке, пока он ее не попробует. Он мог сразу распознать объекты, когда трогал их, но когда ему показывали стетоскоп, он описывал его как «длинный шнур с круглым предметом на конце» и спрашивал, может ли это быть часами. Когда ему показали открывашку для бутылок, он ответил: «Возможно, это ключ». Когда его попросили назвать зажигалку, он ответил: «Не знаю». Он сказал, что он «не уверен», когда ему показали зубную щетку. При виде расчески он также сказал: «Не знаю». При предъявлении курительной трубки он ответил: «Какой-то прибор, я не уверен». Когда ему показали ключ, он сказал «Я не знаю, что это; может быть, напильник или какой-то инструмент»» (Reubens & Benson, 1971).
Какие же аспекты распознавания нарушаются при ассоциативной агнозии? Поскольку страдающие этим нарушением пациенты часто хорошо справляются с другими визуальными заданиями, не требующими распознавания, — например, нарисовать предмет или сказать, совпадают ли друг с другом два изображения, — нарушение вряд ли происходит на поздних стадиях распознавания, во время которых стимульный объект сопоставляется с хранящимися в памяти описаниями объектов. Возможно, хранящиеся в памяти описания объектов каким-то образом утрачиваются или блокируются (Damasko, 1985).
Некоторые пациенты, страдающие ассоциативной агнозией, испытывают проблемы с распознаванием только определенных категорий, а не любых объектов. Эти категориально-специфические нарушения представляют значительный интерес, поскольку, изучая их, мы можем узнать нечто новое о том, как функционирует процесс распознавания. Наиболее распространенным категориально-специфическим нарушением является утрата способности к распознаванию лиц, называемая прозопагнозией. (Мы кратко касались этой проблемы в гл. 1.) Во всех случаях, когда происходит такое нарушение, имеет место повреждение правого полушария, а нередко также и повреждения гомологичных зон левого полушария. Примером данного нарушения является следующий случай.
«Он не мог узнать присматривающих за ним врачей и сестер. «Вы, должно быть, доктор, потому что у вас белый халат, но как вас зовут, я не помню. Если вы заговорите, я вас узнаю». Он не узнавал свою жену, приходящую в приемные часы.... не узнавал на фотографиях Черчилля, Гитлера и Мерилин Монро. Увидев такой портрет он начинал анализировать его дедуктивно, пытаясь найти «критические» признаки, которые помогли бы ему дать правильный ответ» (Pallis, 1955).
Ко второму типу категориальных нарушений относится утрата способности распознавать слова, называемая чистой алексией (как правило, сопровождающаяся повреждениями левой затылочной доли). Пациенты, страдающие этим нарушением, обычно не испытывают трудностей с узнаванием природных объектов и лиц. Они даже могут распознавать отдельные буквы. Однако эти пациенты оказываются не в состоянии распознавать зрительно предъявляемые слова. Увидев слово, они пытаются прочитать его по буквам. Распознавание самых распространенных слов может занимать у них до 10 секунд, при этом время распознавания растет с увеличением числа букв в слове (Bub, Blacks & Howell, 1989).
Другие типы категориально-специфических нарушений включают проблемы с узнаванием живых существ — таких как животные, растения и пищевые продукты. В редких случаях пациенты оказываются неспособными распознавать и неодушевленные предметы, как, например, хозяйственные инструменты (Warrington & Shallice, 1984).
Некоторые предположения, выдвигаемые с целью объяснения категориально-специфических нарушений, касаются и распознавания объектов в норме. Одна из таких гипотез состоит в том, что нормальная организация системы распознавания базируется на различных классах объектов: одна подсистема служит для распознавания лиц, другая — для слов, третья — для животных, и так далее, и что эти подсистемы локализованы в различных участках мозга. Если пациент получил лишь местное повреждение мозга, у него может проявляться потеря памяти, относящаяся только к одной подсистеме, но не к другим. Так, повреждения специфических участков правого полушария могут приводить к нарушениям в работе подсистемы, ответственной за узнавание лиц, при этом функционирование других подсистем остается незатронутым (Damacio, 1990; Farah, 1990).

 

Внимание

Рассматривая процессы локализации и распознавания, мы часто подразумевали, что в них участвует внимание. Чтобы обнаружить движение самолета, надо обратить внимание на траекторию его полета; чтобы распознать тот или иной объект, на него надо сначала обратить внимание; а чтобы определить, есть ли хвост у этой черной штуки на кухне у вашей подружки, следует направить внимание на соответствующее место этого объекта.
Внимание предполагает избирательность. Большую часть времени на нас действует такое количество стимулов, что распознать их все просто невозможно. Пока вы сидите и читаете, прервитесь на минуту, закройте глаза и направьте внимание на различные достигающие вас стимулы. Вы можете заметить, например, что ваш левый ботинок немного жмет. Что это за звук? А чем это пахнет? До того вы, возможно, не осознавали все эти входные сигналы, поскольку не отбирали их для распознавания. Этот процесс отбора и называется избирательным вниманием.

Избирательное смотрение и слушание

Как именно мы направляем внимание на интересующие нас предметы? Простейший способ — физически переориентировать наши сенсорные датчики в сторону этих объектов. В случае зрения это означает перевести взгляд, чтобы интересующий предмет попал в наиболее чувствительный участок сетчатки.
В исследованиях зрительного внимания часто ведется наблюдение за испытуемым, разглядывающим картину или сцену. Наблюдая за глазами испытуемого, можно убедиться, что они не стоят на месте, а ведут сканирование. Как и при чтении, сканирование не является плавным непрерывным движением, а состоит из последовательных фиксаций. Чтобы записать эти движения глаз, существует ряд методик. Простейший способ — следить за глазами с помощью телекамеры, так чтобы то, на что направлен взор, отражалось от роговицы глаза и появлялось на телеэкране с наложением на изображение самого глаза. По такому составному изображению экспериментатор определяет то место сцены, на котором фиксируется глаз.
Движения глаз при сканировании картинки обеспечивают попадание различных ее частей в зону фовеа, что позволяет рассмотреть детали (из предыдущей главы мы знаем, что в зоне фовеа самое высокое разрешение). Точки, на которых фиксируется взгляд, не случайны. Это наиболее информативные места изображения, места, где находятся важнейшие признаки. Например, при сканировании лица на фотографии множество точек фиксации приходится на участки, где расположены глаза, нос и рот (рис. 5.21).


Рис. 5.21. Движения глаз при рассматривании фотографии. Справа от фотографии девочки показана запись движений глаз испытуемого во время разглядывания этой фотографии (по: Ярбус, 1965).

Избирательно направлять на что-либо внимание можно и не двигая глазами. В иллюстрирующем это эксперименте испытуемые должны были обнаружить объект при его появлении. В каждой пробе испытуемый смотрел на пустое поле, затем ему на короткое время предъявляли метку, вслед за которой экспонировался объект. Интервал между появлением метки и объекта был слишком мал, чтобы испытуемый успел выполнить движение глаз, и все же, когда объект появлялся в отмеченном месте, он обнаруживался быстрее, чем когда он появлялся в другом месте. По-видимому, испытуемый обращал внимание на отмеченное место, несмотря на то что не мог перевести туда взгляд (Posner, 1980).
В слуховом восприятии ближайшим аналогом движений глаз являются движения головой, при которых уши направляются на интересующий источник звука. Однако во многих ситуациях этот механизм внимания имеет ограниченное применение. Возьмем, например, вечеринку, где много людей. Звуки множества голосов атакуют наши уши, и их источники недостаточно удалены, чтобы переориентация ушей позволила избирательно отслеживать какой-нибудь один разговор. Однако чтобы избирательно внимать желаемому сообщению, можно воспользоваться чисто умственными средствами. Среди используемых для этого признаков — направление источника звука, движения губ говорящего и особенности его голоса (высота, темп и интонация). Даже при отсутствии любого из этих признаков можно, хотя и с трудом, выбрать для отслеживания одно из двух сообщений, взяв за основу его смысл.
Исследования так называемого феномена вечеринки с коктейлем показывают, что человек запоминает очень мало из слухового сообщения, если на него не было направлено его внимание. При обычной процедуре такого исследования на испытуемого надевают наушники и проигрывают ему в одно ухо одно сообщение, а в другое ухо — другое. Испытуемого просят повторять (оттенять) одно из этих сообщений, когда оно звучит в наушнике. Это продолжается несколько минут, после чего сообщения прекращаются и испытуемого спрашивают о неоттененном сообщении. Испытуемый очень мало что может о нем сказать. Его замечания ограничиваются физическими характеристиками звука, поступившего по неоттененному каналу: высокий был голос или низкий, мужской или женский и т. д.; и почти ничего он не может сказать о содержании этого сообщения (Moray, 1969).
<Рис. Хотя но вечеринке с коктейлем можно слышать вокруг несколько разговоров одновременно, мы очень мало запоминаем из того, на что не обращали внимания.>
Из того факта, что человек столь немногое может рассказать о неоттененных слуховых сообщениях, вначале был сделан вывод, что несопровождаемые вниманием стимулы полностью отфильтровываются (Broadbent, 1958). Однако теперь есть достаточные основания считать, что некоторую обработку оставленных без внимания стимулов перцептивная система все же ведет (это касается и зрения, и слуха), хотя они редко достигают сознания. Одно из доказательств наличия частичной обработки неотслеживаемых стимулов — это то, что человек с большой вероятностью слышит свое имя, даже когда его произносят в неотслеживаемом разговоре негромким голосом. Этого не могло бы быть, если бы неотслеживаемое сообщение полностью терялось на нижних уровнях перцептивной системы. Значит, отсутствие внимания не блокирует сообщения полностью, а только ослабляет их, подобно регулятору громкости, которым убавили звук, но не выключили совсем (Treisman, 1969).

Неврологическая основа внимания

За последние несколько лет в понимании нервных механизмов внимания произошли важные достижения, особенно в сфере зрительного внимания. Интересы ученых касались двух основных вопросов: 1) посредством каких структур мозга осуществляется психологический акт выбора объекта внимания и 2) чем различается последующая нервная обработка сопровождаемых вниманием и игнорируемых стимулов? Рассмотрим эти вопросы по очереди.
Видимо, мозг располагает двумя отдельными системами, посредством которых реализуется отбор входных сигналов. Одна система связана с локализацией объекта; она отвечает за выбор одного местоположения среди всех остальных, а также за переключение с одного местоположения на другое. Она называется задней системой, потому что образующие ее структуры мозга — часть теменной коры и некоторые подкорковые структуры — находятся в задней части мозга. Другая система внимания связана с другими свойствами объекта, например с его формой и цветом. Она называется передней системой, потому что образующие ее структуры — передний поясок и подкорковая структура — находятся в передней части мозга. Короче, объект внимания можно выбрать, сосредоточившись или на его местоположении, или на каком-либо другом свойстве, а реализовывать эти два варианта избирательности будут два совершенно разных участка мозга.
Чтобы получить некоторое представление о данных в поддержку вышеприведенных положений, рассмотрим результаты в пользу существования задней системы. Наиболее важные из них получены при ПЭТ-сканировании человека во время выполнения задач на избирательное внимание. Когда испытуемого просят переключить внимание с одного места на другое, наибольшее возрастание кровотока — а значит, и нервной активности — происходит в теменных долях коры обоих полушарий (Corbetta et al., 1993). Кроме того, когда людям с повреждениями этих участков мозга давали решать задачи на внимание, им было крайне трудно переключить внимание с одного места на другое (Posner, 1988). Значит, у пациента, который с этой задачей справиться не может, повреждены те самые участки, которые активируются, когда нормальный мозг выполняет эту задачу. Кроме того, в исследованиях нечеловекообразных обезьян с применением одноклеточной регистрации было обнаружено, что когда им надо переключить внимание с одного места на другое, активируются эти же самые участки мозга (Moran & Desimone, 1985). Взятые вместе, эти результаты сходятся с представлением, что теменные участки мозга опосредуют внимание к различным местоположениям. Существуют аналогичные данные, подтверждающие участие фронтальных участков мозга (передней системы) в концентрации внимания на различных аспектах объекта, не связанных с его локализацией.
Теперь перейдем ко второму вопросу. После того как выбран объект внимания, что меняется в его нервной обработке? Чтобы быть конкретнее, обратимся к эксперименту, в котором испытуемому предъявляют ряд цветных геометрических фигур и говорят, чтобы он, обращая внимание только на красные фигуры, указал, когда ему будет предъявлен треугольник. В этом случае передняя система переключает внимание на цвет, но что еще меняется в нервной обработке каждого стимула? Ответ состоит в том, что те участки зрительной коры, которые обрабатывают цвет, становятся более активны, чем они были бы, если бы испытуемый не направил внимание избирательно на цвет. В общем, участки мозга, которые имеют отношение к свойствам, на которые направляется внимание (будь это цвет, форма, текстура, движение и т. д.), усиливают свою активность (Posner & Dehaene, 1994). (Есть также убедительные данные, что активность участков мозга, связанных с игнорируемыми свойствами, будет при этом подавляться.)
Некоторые наиболее убедительные доказательства такого усиления активности были получены опять-таки в исследованиях с применением ПЭТ В одном из экспериментов (Corbetta et al., 1991) испытуемые во время сканирования их мозга наблюдали движущиеся объекты меняющегося цвета и формы. При одном условии эксперимента испытуемых просили обнаружить изменения в характере движения объектов, а при других условиях — изменения формы и цвета объектов; значит, при первом условии внимание обращалось на движение, а при других условиях — на цвет и форму. Хотя при всех условиях эксперимента стимулы были физически идентичны, было обнаружено, что при первом условии более активны зоны мозга, участвующие в обработке движения, а при остальных условиях — зоны мозга, участвующие в обработке цвета или формы (рис. 5.22). Следовательно, внимание усиливает то, что существенно, не только в психологическом, но и в биологическом смысле.


Рис. 5.22. ПЭТ-изображения показывают различия в активности коры. Изображение справа вверху снято в условиях, когда испытуемые концентрировали внимание на изменениях цвета; изображения в нижнем ряду получены в условиях, когда испытуемые концентрировались на изменениях формы или скорости.

 

Константность восприятия

Помимо локализации и распознавания у перцептивной системы есть еще одна задача — сохранить видимость объектов постоянной, несмотря на изменения их сетчаточных проекций. Такова эволюция, что мы вообще представляем (и переживаем) объекты мира такими, какие они есть на самом деле (у реальных объектов форма, цвет, величина и яркость постоянны), а не такими, какими они случайно попадаются нам на глаза.
В целом человек воспринимает объект относительно неизменным, несмотря на изменения его освещенности, положения, с которого он виден, или его удаленности. Вам не кажется, что ваша машина увеличивается в размерах, когда вы к ней подходите, или что она искажается, когда вы обходите ее кругом, или меняет цвет при искусственном освещении, — и это несмотря на то, что все эти изменения происходят с ее изображением на сетчатке вашего глаза. Эта тенденция к постоянству объекта называется константностью восприятия. Константность несовершенна, но это одно из замечательных свойств зрительного восприятия.
Константность восприятия также имеет существенное отношение к рассмотренной нами ранее теме целей локализации и распознавания. В целом можно сказать, что константность облегчает задачу по локализации и распознаванию объектов. Если бы нам казалось, что объект изменяет свое расположение каждый раз, когда мы перемещаем взгляд, определение его глубины (важный аспект локализации) было бы чрезвычайно затруднено. Если бы форма и цвет объекта изменялись каждый раз, когда либо мы, либо объект перемещаются, описание объекта, составляемое нами на более ранних стадиях распознавания, также должно было бы изменяться и распознавание превратилось бы в невыполнимую задачу.

Константность яркости и цвета

Когда предмет освещен, он отражает определенное количество света. С количеством отраженного света связана видимая яркость предмета. Явление константной яркости означает, что воспринимаемая яркость того или иного объекта изменяется очень слабо даже при очень значительных изменениях количества отраженного света. Так, рубашка из черного бархата будет выглядеть именно черной и в тени, и на солнце, несмотря на то что под прямыми солнечными лучами она отражает в тысячи раз больше света.
<Рис. Константность восприятия позволяет нам определять расстояния до объектов.>
Хотя вышеуказанный эффект проявляется при обычных обстоятельствах, изменения в окружении могут разрушить его. Представьте, что черная рубашка расположена за черным непрозрачным экраном и вы разглядываете ее через глазок в экране. Экран с отверстием ограничивает видимую область, так что вы видите только свет, отраженный от самой рубашки, независимо от ее окружения. Теперь, когда рубашка освещена, она будет выглядеть белой, поскольку свет, достигающий вашего глаза через отверстие, имеет большую интенсивность, чем отраженный от самого экрана. Из этого примера можно понять, почему яркость объекта обычно остается неизменной. Когда мы воспринимаем объект в естественной ситуации, обычно видны и несколько других объектов. Константность яркости зависит от соотношения интенсивностей света, отраженного от различных объектов. Так, черный бархат обычно продолжает видеться черным даже на солнце потому, что он все равно отражает меньше света, чем окружающие его предметы. Именно относительной величиной отраженного света определяется его яркость (Gilchrist, 1978).
С цветом все примерно так же. Тенденция к сохранности цвета объекта при освещении его различными источниками света называется константностью цвета. Как и константность яркости, константность цвета можно нарушить, удалив объект из его фона. Например, если смотреть на зрелый помидор через трубку, скрывающую и окружение, и общий вид самого объекта, он может оказаться любого цвета — синего, зеленого или розового — в зависимости от длин волн отраженного от него света. Поэтому константность цвета, как и константность яркости, зависит от неоднородности фона (Maloney & Wandell, 1986; Land, 1977).

Константность формы и положения

Когда дверь открывается в нашу сторону, форма ее изображения на сетчатке претерпевает ряд изменений (рис. 5.23). Из прямоугольной формы получается изображение в виде трапеции, у которой ближняя к нам сторона шире, чем край, которым дверь крепится к стене; затем эта трапеция становится уже, пока наконец не начинает проецироваться на сетчатку в виде вертикальной полоски, соответствующей толщине двери. И несмотря на все это, мы при открывании двери воспринимаем ее без изменений. Сохранение постоянства воспринимаемой формы при изменении изображения на сетчатке является примером константности формы.


Рис. 5.23. Константность формы. Изображения на сетчатке, создаваемые открывающейся дверью, совершенно различны, и тем не менее мы все время воспринимаем дверь прямоугольной формы.

Еще один вид константности касается положения объектов. Несмотря на то что, когда мы движемся, на сетчатке возникает ряд меняющихся изображений, положения неподвижных объектов для нас остаются постоянными. Эту константность положения мы принимаем как само собой разумеющуюся, но для этого требуется, чтобы зрительная система принимала в расчет и наши движения, и меняющиеся изображения на сетчатке. Такого рода «расчет» мы обсуждали ранее, когда говорили о восприятии движения. По сути, зрительная система должна получать информацию от моторной системы о движениях глаз и затем принимать эту информацию в расчет при интерпретации движения изображения на сетчатке. Когда зрительная система получает информацию о том, что глаза только что повернулись на 5 градусов влево, она вычитает эту величину из зрительного сигнала.

Константность величины

Из всех видов константности наиболее изучена константность величины — тенденция воспринимаемой величины объекта оставаться относительно постоянной, независимо от его удаления. Когда объект от нас удаляется, мы обычно не видим, что его величина становится меньше. Подержите монету в 30 см перед собой, а затем отодвиньте ее на расстояние вытянутой руки. Кажется ли вам, что она уменьшилась? Вроде не заметно. Но при этом изображение монеты на сетчатке с расстояния вытянутой руки стало вдвое меньше, чем оно было при расстоянии 30 см от глаз (рис. 5.24).


Рис. 5.24. Величина изображения на сетчатке. Рисунок иллюстрирует геометрические отношения между физической величиной объекта и величиной его изображения на сетчатке. Стрелками А и В показаны объекты одинаковой величины, один из которых вдвое дальше от глаза, чем другой. В результате изображение объекта А на сетчатке примерно вдвое меньше изображения объекта В. Объект, показанный стрелкой С, меньше объекта А, но расположен ближе к глазу и поэтому создает на сетчатке изображение, равное по величине изображению объекта А.

Зависимость от признаков глубины. Пример с перемещением монеты показывает, что при восприятии величины объекта мы учитываем не только величину изображения на сетчатке. Помимо этого учитывается и воспринимаемая удаленность объекта. Еще в 1881 году Эммерт смог показать, что оценка величины зависит от удаленности. Эммерт использовал остроумную методику, в которой оценивалась величина послеобразов.
Эммерт сначала просил испытуемых фиксировать взгляд в центре картинки примерно в течение минуты (пример картинки — на рис. 5.25). Затем испытуемые смотрели на белый экран и видели послеобраз. Их задачей было оценить величину послеобраза; независимой переменной была удаленность экрана от глаз. Поскольку величина послеобраза на сетчатке была постоянной и не зависела от удаленности экрана, всякие вариации в оценке величины послеобраза должны были возникать из-за воспринимаемой удаленности экрана. Если экран был далеко, послеобраз выглядел большим, если близко — меньшим. Эксперимент Эммерта был настолько несложным, что вы можете проделать его и сами.


Рис. 5.25. Эксперимент Эммерта. Держите книгу при хорошем освещении на обычном расстоянии для чтения. Примерно на минуту зафиксируйте взгляд на перекрестье в центре рисунка, а затем посмотрите на дальнюю стену. Вы увидите послеобраз двух кругов, который выглядит больше этого стимула. Затем посмотрите на лист бумаги, держа его близко перед глазами; послеобраз будет казаться меньше стимула. Если послеобраз угасает, его иногда можно восстановить морганием.

Основываясь на таких экспериментах, Эммерт предположил, что воспринимаемая величина объекта возрастает одновременно с: а) увеличением изображения объекта на сетчатке; б) воспринимаемой удаленностью объекта. Конкретнее, воспринимаемая величина равна произведению ретинальной величины на величину воспринимаемой удаленности. Эта закономерность известна как принцип инвариантности величины-удаленности. Этот принцип так объясняет константность величины. Когда объект удаляется, его ретинальная величина уменьшается; но если имеются признаки удаленности, воспринимаемая удаленность увеличится. Значит, произведение ретинальной величины на воспринимаемую удаленность сохранится примерно постоянным, а это означает, что и воспринимаемая величина объекта останется примерно постоянной. Для иллюстрации: когда человек от вас удаляется, величина его изображения на вашей сетчатке уменьшается, но воспринимаемая его удаленность возрастает; эти два изменения компенсируют друг друга, и воспринимаемая вами величина человека остается относительно постоянной.
Иллюзии. Принцип инвариантности величины-удаленности (имеются в виду видимая величина и видимая удаленность, а не их физические корреляты. — Прим. ред.) крайне важен для понимания ряда иллюзий величины. (Иллюзия — это ложный или искаженный перцепт.) Хороший пример иллюзии величины — иллюзия луны. Когда луна близко к горизонту, она выглядит примерно на 50% больше, чем когда она в зените, несмотря на то что при обоих ее положениях изображение луны на сетчатке имеет ту же величину. Одно из объяснений этой иллюзии — в том, что воспринимаемое расстояние до горизонта оценивается больше, чем расстояние до зенита; значит, именно большая воспринимаемая удаленность приводит к увеличению воспринимаемой величины (Kaufman & Rock, 1989).
Одним из способов снизить эффективность воздействия ключевых признаков восприятия глубины, говорящих нам о том, что луна, расположенная низко над горизонтом, находится очень далеко от нас, — рассматривать луну вверх ногами. Это можно сделать, если встать к луне спиной, наклониться вперед и смотреть на нее между ног. Если у вас есть фотография луны, находящейся низко над горизонтом, вы можете просто перевернуть фотографию (Coren, 1992).
<Рис. Почему Луна у горизонта кажется больше? Ключевой момент — воспринимаемая удаленность. Когда расстояние воспринимается как большее, то и величина объекта воспринимается как большая.>
Еще одна иллюзия величины — это комната Эймса, названная так по имени ее изобретателя Адельберта Эймса. На рис. 5.26 показано, как выглядит комната Эймса при разглядывании через глазок. Когда мальчик находится в левом углу комнаты (левое фото), он кажется гораздо меньше, чем когда он находится в правом углу (правое фото).


Рис. 5.26. Комната Эймса. Так выглядит комната Эймса при разглядывании ее через глазок. Размеры мальчика и собаки зависят от того, кто из них находится в левом углу, а кто — в правом. Эта комната сконструирована так, чтобы расстроить восприятие наблюдателя. Из-за того, как воспринимается форма комнаты, различия в соотношениях величин мальчика и собаки кажутся невозможными. И все же на обеих фотографиях мальчик и собака одни и те же.

Но на обоих фотографиях один и тот же мальчик! Это тот случай, когда константность величины нарушается. Почему? Хитрость — в конструкции комнаты. Хотя наблюдателю, разглядывающему ее через глазок, кажется, что это обычная прямоугольная комната, на самом деле она построена так, что ее левый угол находится почти вдвое дальше правого угла (см. рис. 5.27). Так что на левом фото мальчик на самом деле находится намного дальше, чем на правом, и следовательно, создает меньшее ретинальное изображение. Однако наблюдатель не корректирует эту разницу в удаленности, поскольку его заставили поверить, что перед ним нормальная комната, и тем самым предположить, что мальчики находятся на равном удалении от него. По сути, предположение о нормальности этой комнаты блокирует обычно применяемый принцип инвариантности величины-удаленности, и тогда константность величины нарушается.


Рис. 5.27. Конструкция комнаты Эймса. На рисунке показана настоящая форма комнаты Эймса. На самом деле мальчик, который слева, находится почти вдвое дальше от наблюдателя, чем мальчик справа; однако при разглядывании комнаты через глазок это различие удаленности не обнаруживается (по: Goldstein, 1984).

Хотя все рассмотренные нами примеры константности относились к зрению, это явление касается и других органов чувств. Например, если частоты всех нот удвоить, человек услышит ту же мелодию. В любой сенсорной модальности константность зависит от взаимосвязи между признаками стимула — ретинальной величиной и удаленностью — в случае константности величины, интенсивностью двух соседних участков в случае константности яркости и т. д.

 

Развитие восприятия

С восприятием связан веками ставившийся вопрос о том, являются ли перцептивные способности человека врожденными или приобретенными — уже знакомая нам проблема «природы» и «воспитания». Современные психологи уже не верят, что это проблема типа «либо — либо». Сегодня никто уже не сомневается, что и генетика, и научение влияют на восприятие; задача теперь в том, чтобы указать вклад того и другого и определить их взаимодействие. Для современного исследователя вопрос «Надо ли учиться воспринимать?» открывает путь к вопросам более конкретным: 1. Какие способности к различению есть у младенцев (отсюда мы кое-что узнаем о врожденных способностях) и как эти способности меняются с возрастом в условиях нормального воспитания? 2. Если выращивать животных в условиях, ограничивающих их возможности научения (это называется контролируемой стимуляцией), как это повлияет на их дальнейшую способность к различению? 3. Как влияет выращивание при контролируемых условиях на перцептивно-моторную координацию?

Различение у младенцев

Возможно, самый прямой путь выяснить, какие из перцептивных способностей человека являются врожденными, — это посмотреть, какие способности есть у младенца. Сначала вы, наверное, подумали, что исследовать стоит только новорожденных, поскольку, если способность врожденная, она должна присутствовать с первого дня жизни. Однако эта идея оказывается слишком простой. Некоторые врожденные способности, например восприятие формы, могут появиться только после того, как разовьются другие, более фундаментальные способности, такие как различение деталей. А чтобы созрели некоторые другие врожденные способности, может потребоваться, чтобы того или иного рода сигналы из окружения поступали на сенсорный вход в течение значительного времени. Поэтому при изучении врожденных способностей перцептивное развитие прослеживается с первой минуты жизни и далее в течение первых лет детства.
Методы изучения младенцев. Трудно судить о том, что воспринимает младенец, поскольку говорить или следовать инструкциям он не может и поведенческий инструментарий у него весьма ограничен. Чтобы изучать восприятие младенца, исследователю надо выбрать такой тип поведения, посредством которого младенец мог бы показать то, что он может различить. Часто используемый для этого тип поведения — склонность младенца смотреть на некоторые объекты дольше, чем на все остальные, и психологи пользуются им в методе предпочтительного смотрения.
Этот метод показан на рис. 5.28. Младенцу предъявляют два стимула, один рядом с другим. Экспериментатор спрятан от глаз младенца и наблюдает через перегородку позади стимулов за глазами младенца, измеряя время, в течение которого тот смотрит на каждый из стимулов. (Для большей точности экспериментаторы обычно делают видеозапись того, как младенец смотрит.) Время от времени стимулы меняют местами в случайном порядке. Если младенец систематически смотрит на один стимул дольше, чем на другой, экспериментатор заключает, что младенец может их различать.


Рис. 5.28. Тестирование зрительных предпочтений ребенка

Другая, близкая процедура называется методом привыкания (Horowitz, 1974; Frantz, 1966). В ней использован тот факт, что младенцы хотя и смотрят пристально на новые объекты, но быстро устают от этого (привыкают). Предположим, что новый объект какое-то время предъявляется, а потом его сменяет другой. В зависимости от того, насколько этот второй объект воспринимается младенцем как идентичный первому или очень на него похожий, он будет смотреть на него меньшее время; и наоборот, если второй объект воспринимается им как существенно отличный от первого, младенец потратит на его разглядывание больше времени. Пользуясь этим, экспериментатор может определить, кажутся ли младенцу эти два физических изображения одинаковыми, а это имеет решающее значение для изучения различных видов константности восприятия.
При помощи этих методик психологи изучили ряд перцептивных способностей младенцев. Некоторые способности нужны для восприятия форм и, следовательно, используются в задачах распознавания; некоторые — особенно восприятие глубины — участвуют в задачах распознавания; а некоторые — в поддержании константности воспринимаемых объектов.
Восприятие форм. Чтобы воспринимать объект, надо сначала иметь способность отличать одну его часть от другой; эта способность называется остротой зрения. С ней связана чувствительность к контрасту — грубо говоря, это способность различать темные и светлые полосы при различных условиях. (Темным и светлым полоскам могут соответствовать различные части паттерна — отсюда связь между чувствительностью к контрасту и остротой зрения.)
Острота зрения, как правило, исследуется методом предпочтительного смотрения с использованием в качестве одного стимула паттерна из полосок, а в качестве другого — однородного серого участка. Вначале полоски относительно широкие, и младенец предпочитает смотреть на них, а не на серое поле. Затем экспериментатор уменьшает ширину полосок, пока у младенца не исчезает к ним предпочтение. Предполагается, что в этот момент младенец уже не может различить полоску и ее окружение, так что для него в полосатом паттерне уже нечего воспринимать и он выглядит как однородное поле. Когда младенцев исследовали в возрасте примерно 1 месяца, они могли видеть некоторые паттерны, но их острота зрения очень низкая. Острота зрения быстро растет в первые 6 месяцев жизни; после этого она растет медленнее и достигает взрослого уровня в возрасте между 1 и 2 годами (Courage & Adams, 1990; Teller & Moushon, 1986).
Что говорят подобные исследования о перцептивном мире младенца? В возрасте 1 месяца младенцы не могут различать мелкие детали; их зрение различает только относительно большие объекты. Такого зрения, однако, достаточно для восприятия некоторых крупных признаков объекта, включая некоторые черты лица (в результате они видят что-то вроде паттерна из темных и светлых полос). На рис. 5.29 показаны изображения, моделирующие то, что видит младенец в возрасте 1, 2 и 3 месяцев при рассматривании женского лица с расстояния в 15 см; они основаны на экспериментальных данных по остроте зрения и контрастной чувствительности. В возрасте 1 месяца острота настолько плохая, что трудно различить выражения лица (новорожденные действительно смотрят в основном на внешний контур лица). К 3 месяцам острота улучшается настолько, что младенец уже может расшифровать выражения лица. Неудивительно, что в 3 месяца у младенца значительно больше социальных реакций, чем в 1 месяц.


Рис. 5.29. Острота зрения и контрастная чувствительность. Модели того, что видит младенец в возрасте 1, 2 и 3 месяцев при рассматривании женского лица с расстояния в 15 см; правое фото — то, что видит взрослый. При составлении этих моделей сначала определялась контрастная чувствительность младенца и затем полученной функцией контрастной чувствительности обрабатывалась фотография справа внизу (по: Ginsburg, 1983).

Способность отличать темные края от светлых имеет решающее значение для различения формы; а что можно сказать о других аспектах распознавания объекта? Чувствительность к некоторым признакам формы объекта проявляет себя рано. Даже младенец в возрасте 3 дней при предъявлении треугольника направляет глаза к его сторонам и вершинам, а не разглядывает его в случайном порядке (Salapatek, 1975). Помимо этого, младенцы находят одни формы интереснее других. Они больше склонны смотреть на формы, сходные с человеческими лицами, что, видимо, основано на предпочтении некоторых признаков лица, например на предпочтении изогнутых контуров прямым (Fantz, 1970; 1961). К 3 месяцам младенец может распознавать что-то в лице матери, даже на фотографии; это следует из того, что он предпочитает смотреть на фотографию матери, а не на фотографию незнакомой женщины (Barrera & Maurer, 1981).
Восприятие глубины. Восприятие глубины начинает появляться примерно в трехмесячном возрасте, но окончательно формируется только где-то к 6 месяцам. Так, в возрасте около четырех месяцев младенец начинает тянуться к ближайшему из двух предметов, определяя, какой из них расположен ближе к нему, благодаря бинокулярной диспарантности (Granrud, 1986). Месяц или два спустя младенцы начинают тянуться к ближайшим объектам, определяя их близкое расположение по таким монокулярным признакам глубины, как относительные размеры, линейная перспектива, а также расположение теней (Coren, Ward & Enns, 1999).
Другие свидетельства развития монокулярного восприятия глубины получены в результате исследований, проводимых с использованием визуального обрыва (см. рис. 5.30). Визуальный обрыв состоит из доски, пересекающей посередине лист стекла, под которым по разные стороны от доски находятся две поверхности с шахматным узором — одна прямо под стеклом («мелкая» сторона), а другая на несколько футов вниз от стекла («глубокая» сторона). (Впечатление глубины на рис. 5.30 — собственно обрыв — создается за счет резкого изменения градиента текстуры.) Ребенок, достигший возраста, когда он может ползать (6-7 месяцев), помещается на доску в центре; ему закрывают один глаз, чтобы исключить бинокулярные признаки глубины. Когда мать зовет или манит его с «мелкой» стороны, ребенок тут же ползет к ней; но когда она манит его с «глубокой» стороны, он «обрыва» не пересекает. Таким образом, в возрасте, когда ребенок может ползать, его восприятие глубины развито уже относительно хорошо.


Рис. 5.30. Визуальный обрыв. Визуальный обрыв — устройство, позволяющее продемонстрировать, что младенцы и детеныши животных могут воспринимать глубину примерно с того же времени, когда они начинают передвигаться. Он состоит из двух поверхностей, покрытых шахматным узором и сверху накрытых листом толстого стекла. Одна поверхность расположена прямо под стеклом, а другая — в нескольких футах под ним. Когда котенка помещают на доску посередине между «глубокой» и «мелкой» сторонами, он не хочет переходить на «глубокую» сторону, но легко сходит с доски на «мелкую» (по: Gibson & Walk, 1960).

Константность восприятия. Подобно восприятию формы и глубины, константность восприятия начинает развиваться в первые несколько месяцев жизни. Особенно это касается константности формы и величины (см., напр.: Kellman, 1984). Подтверждение этому можно найти в эксперименте по константности величины, в котором использовался метод привыкания (младенцам надоедает смотреть на один и тот же стимул). Четырехмесячным младенцам сначала предъявляли на какое-то время одного медвежонка, а затем показывали другого. Второй медвежонок мог выглядеть двояко: вариант 1 — равный по физической величине первому медвежонку, но предъявленный на другом удалении и потому создающий ретинальный образ иной величины; и вариант 2 — отличающийся от первого по физической величине. Если младенцы обладали константностью величины, они должны были воспринимать второго медвежонка в варианте 1 (той же физической величины) как равного по величине первому медвежонку и, следовательно, разглядывать его меньшее время по сравнению со вторым медвежонком в варианте 2, который действительно отличался от оригинала. Именно это и происходило (Granrud, 1986).

Контролируемая стимуляция

Теперь мы переходим к вопросу о влиянии специфического опыта на перцептивные способности. Чтобы получить на него ответ, исследователи систематически изменяли вид перцептивного опыта молодого организма и затем наблюдали, как этот опыт повлиял на последующее восприятие. Хотя обычно эти эксперименты были направлены на исследование научения, оказалось, что определенные вариации опыта индивидов иногда влияли и на врожденные процессы.
Отсутствие стимуляции. В самых первых экспериментах по контролируемой стимуляции ученые стремились определить, что получится, если выращивать животное при полном отсутствии зрительных стимулов. Они держали животных в темноте в течение нескольких месяцев после рождения, пока те не созревали достаточно для тестирования зрения. Идея экспериментов была в том, что если животные учатся восприятию, то, впервые увидев свет, они будут неспособны воспринимать что-либо. Результаты совпали с ожидаемым: шимпанзе, которых выращивали в темноте первые 16 месяцев, могли обнаруживать свет, но не могли различать паттерны (Riesen, 1947). Однако последующие исследования показали, что длительное выращивание в темноте не просто исключало научение: оно приводило к вырождению нейронов в различных частях зрительной системы. Оказывается, для поддержки зрительной системы необходимо некоторое количество световой стимуляции. При полном отсутствии стимуляции начинается атрофия нервных клеток сетчатки и зрительной коры (Binns & Salt, 1997; Moushon & Van Sluyters, 1981).
Вышеприведенные данные почти ничего не говорят о роли научения в развитии восприятия, однако они ценны сами по себе. В общем, если животного с рождения лишают зрительной стимуляции, то чем больше время депривации, тем сильнее ущерб. С другой стороны, закрывание одного глаза у взрослых кошек на долгий период не приводит к потере зрения этим глазом. Эти наблюдения привели к идее существования критического периода в развитии врожденных зрительных способностей; под критическим периодом имеется в виду этап развития, в течение которого у организма имеется оптимальная готовность к приобретению определенных способностей. Отсутствие стимуляции в критический для зрения период может навсегда испортить зрительную систему (Cynader, Timmey & Mitchel, 1980).
Ограниченная стимуляция. Исследователи больше не лишают животных стимуляции надолго; теперь их интересует, что будет, если предъявлять животному стимулы на оба глаза, но только определенного рода. Ученые выращивали котят в таком окружении, где они видели только вертикальные или только горизонтальные полоски. В результате котята становились слепы к полоскам той ориентации, которую они не видели (горизонтальным или вертикальным соответственно). А исследования с внутриклеточной регистрацией показали, что многие клетки зрительной коры у «горизонтально воспитанных» котят реагируют на горизонтальные стимулы и не реагируют на вертикальные, тогда как у «вертикально воспитанных» котят наблюдается противоположная картина (Blake, 1981; Moushon & Van Sluyters, 1981). Эта слепота вызвана вырождением клеток зрительной коры.
Разумеется, экспериментаторы не лишали нормальной зрительной стимуляции людей, но такое иногда происходит естественным образом или вследствие лечения. Например, после операции на глазу последний обычно закрывают. Если такое происходит у ребенка на первом году жизни, острота зрения в закрытом глазу снижается (Awaya et at., 1973). Из этого следует, что, как и у животных, у человека в раннем развитии зрительной системы существует критический период; если в этот период стимуляция ограничивается, зрительная система не будет развиваться нормально. У человека этот период намного длиннее, чем у животных. Он может длиться целых 8 лет, но наиболее уязвимыми являются первые два года жизни (Aslin & Banks, 1978).
Ни один из этих фактов не говорит о том, что восприятию надо учиться. Скорее они показывают, что определенного рода стимуляция существенна для поддержания и развития перцептивных способностей, имеющихся при рождении. Но это не значит, что научение не влияет на восприятие. Доказательством этому служит хотя бы способность к распознаванию обычных предметов. Тот факт, что знакомые объекты мы узнаем легче, чем незнакомые — например, собаку узнать легче, чем трубкозуба, — конечно же, объясняется научением (поскольку если бы мы выросли в таком окружении, где трубкозубы встречаются часто, а собаки редко, то легче узнавали бы трубкозуба, чем собаку).
Активное восприятие. Когда возникает необходимость координировать восприятие с моторными реакциями, научение играет важную роль. Это подтвердили исследования, в которых испытуемые получали нормальную стимуляцию, но им не давали нормально реагировать на эти стимулы. При таких условиях перцептивно-моторная координация не развивается.
В одном классическом исследовании, например, два выращенных в темноте котенка получили свой первый зрительный опыт в «кошачьей карусели», показанной на рис. 5.31. Активный котенок, двигаясь, катал на карусели пассивного котенка. Оба они получали одну и ту же зрительную стимуляцию, но только у активного котенка она была результатом его движений. И только активный котенок успешно научился сенсомоторной координации; например, когда котят брали и двигали в направлении объекта, только активный котенок вытягивал лапы, чтобы избежать столкновения.


Рис. 5.31. Как важно делать самостоятельные движения. Оба котенка получали примерно одну и ту же зрительную стимуляцию, но только у активного котенка она была результатом его движения (по: Held & Hein, 1963).

Сходные результаты были получены с людьми. В некоторых экспериментах людям надевали призматические очки, искажающие видимое положение объектов. Когда человек надевал такие очки, сразу после этого ему какое-то время было трудно дотягиваться до предметов и он на все наталкивался. Если человек продолжал носить их и старался при этом выполнять различные двигательные задачи, он адаптировался. Человек научался подстраивать свои движения под настоящее, а не под видимое положение предметов. С другой стороны, если такого человека сажали в инвалидное кресло, он не мог адаптироваться к очкам. Очевидно, для адаптации к очкам самостоятельные движения были существенны (Held, 1965).
Приведенные данные показывают, что мы рождаемся со значительными перцептивными способностями. Естественное развитие этих способностей требует нормального поступления сигналов от окружения в течение нескольких лет; значит, влияние внешнего окружения на первых этапах развития часто оказывается лучшим показателем врожденного, чем процессы научения. Но ясно и то, что научение также влияет на восприятие, что особенно наглядно, когда восприятие надо координировать с моторным поведением.
В данной главе, как и в предыдущей, приводятся многочисленные примеры взаимодействия психологических и биологических подходов. На протяжении этой главы мы рассматривали случаи, когда те или иные психологические функции выполняются специфическими клетками различных участков мозга. Мы видели, что специализированные клетки используются для восприятия движения и что различные отделы мозга ответственны за регистрацию зрительных признаков локализации, формы и цвета объектов. Другие отделы мозга участвуют в определении того, какие из этих признаков используются для контроля поведения и действий. Эти и другие примеры показывают нам, какую роль результаты биологических исследований могут играть в изучении психологических процессов.

 

Резюме

1. Изучение восприятия обращено к двум главным функциям перцептивной системы: локализации — определению того, где находится объект, и распознаванию — определению того, что это за объект. Исследователи восприятия интересуются также тем, как перцептивная система сохраняет постоянство видимых объектов, несмотря на изменения их изображений на сетчатке. Помимо этого, их интересует развитие способностей к восприятию.
2. Зрительная кора работает по принципу разделения труда. Локализация и распознавание осуществляются различными участками мозга, причем локализация опосредуется участком коры, расположенным выше, а распознавание — участком, расположенным ниже. Процесс распознавания далее подразделяется на отдельные модули, обрабатывающие, например, цвет, форму или текстуру.
3. Чтобы локализовать объекты, сначала надо отделить их один от другого, а затем организовать в группы. Первыми эти процессы изучали гештальт-психологи, предложившие различные принципы организации. Согласно одному из таких принципов, мы организуем стимул, подразделяя его на участки, соответствующие фигуре и фону. Другие принципы имеют отношение к основаниям, по которым мы объединяем объекты в группы, — это принципы близости, замкнутости и сходства.
4. Для локализации объекта надо знать его глубину. Полагают, что восприятие глубины обычно основано на признаках глубины. К монокулярным признакам относятся: относительная величина, перекрытие, относительная высота в поле зрения, линейная перспектива и параллакс движения. К бинокулярным признакам относятся: параллакс и диспарантность, где последняя возникает из-за того, что всякий предмет создает слегка различающиеся изображения на сетчатках левого и правого глаза. Для мнения о том, что человек строит выводы об удаленности на основе признаков глубины, есть альтернатива — представления Гибсона о непосредственном восприятии, при котором градиент текстуры обеспечивает прямую информацию о глубине объекта.
5. Для локализации объекта иногда надо иметь информацию о движении объектов. Восприятие движения может возникать при отсутствии движения изображения объекта на сетчатке глаза; один из примеров этого — стробоскопическое движение, при котором ряд быстро сменяющих друг друга неподвижных изображений вызывает впечатление движения; еще один пример восприятия движения при отсутствии движения объекта — индуцированное движение, при котором движение большого объекта вызывает кажущееся движение меньшего неподвижного объекта. Как показывают эксперименты с регистрацией активности единичных клеток и с избирательной адаптацией, восприятие реального движения, связанное с перемещением изображения объекта по сетчатке, осуществляют в мозге специальные клетки зрительной системы.
6. Распознавание объекта заключается в отнесении его к той или иной категории и основывается прежде всего на его форме. На предварительных этапах распознавания зрительная система снимает информацию с сетчатки и описывает объект по таким его признакам, как линии и углы; в зрительной коре нашли нейроны, обнаруживающие такие признаки (детекторы признаков). На завершающих этапах распознавания зрительная система сопоставляет это описание объекта с описаниями форм, хранящимися в памяти, для того чтобы найти наилучшее соответствие.
7. В большинстве исследований распознавания, изучавших этап сопоставления, использовались паттерны букв. Сопоставление можно объяснить с помощью многосвязной модели, или сети. На нижнем уровне этой сети находятся признаки, а на следующем уровне — буквы; возбуждающая связь между признаком и буквой означает, что этот признак является частью буквы, а тормозная связь означает, что данный признак не является частью буквы. При предъявлении буквы активируются некоторые признаки в этой сети, от которых передается возбуждение или торможение к буквам; буква, получающая наибольшую активацию, считается наилучшим соответствием входному сигналу. Сеть можно расширить, включив в нее уровень слов, и тогда можно объяснить, почему буква легче распознается в составе слова, чем когда она предъявляется отдельно.
8. Признаки форм у естественных объектов сложнее линий и больше похожи на геометрические фигуры, такие как цилиндр, конус, параллелепипед и клин. Ограниченный набор таких фигур позволяет составить достаточно много комбинаций, чтобы описать формы всех объектов, которые могут быть распознаны человеком.
9. Процессы распознавания по принципу «снизу вверх» управляются только самим входным сигналом, а процессы распознавания по принципу «сверху вниз» направляются знаниями и ожиданиями человека. За влиянием контекста на распознавание стоят процессы типа «сверху вниз», поскольку контекст создает соответствующие перцептивные ожидания, и если эти ожидания оправдываются, то для распознавания требуется меньше входной информации, чем обычно.
10. Избирательное внимание — это процесс, посредством которого мы отбираем те или иные стимулы для дальнейшей обработки и игнорируем остальные. В зрении основным средством направления внимания являются движения глаз. Чаще всего взгляд фиксируется на наиболее информативных частях сцены. Избирательное внимание существует и в слуховом восприятии. При избирательном слушании человек обычно использует такие признаки, как направление источника звука и особенности голоса говорящего. Способность к избирательному вниманию опосредуется процессами как на ранних этапах распознавания, так и на тех, которые начинаются только после определения значения сообщения.
11. Психологический акт выбора объекта внимания опосредуется двумя раздельными системами мозга. Задняя система (находится в задней части мозга) отвечает за отбор на основе локализации, а передняя система (в передней части мозга) опосредует отбор на основе других признаков, например формы и цвета. Исследования мозга при помощи ПЭТ-сканера показывают, что в участках мозга, ответственных за обработку того признака, на который направлено внимание, активность клеток усиливается.
12. Еще одной важной функцией перцептивной системы является сохранение постоянства видимого объекта, несмотря на существенные изменения в стимулах, получаемых органами чувств. Константность яркости имеет отношение к тому факту, что яркость объекта видится неизменной, независимо от количества отраженного им света; константность цвета означает, что объект видится примерно в том же цвете, независимо от того, какой источник света его освещает. В обоих случаях константность зависит от соотношения между элементами фона и самого объекта. Хорошо известны также константность формы и константность положения.
13. Из всех видов константности наиболее изучена константность величины; она заключается в том, что видимая величина объекта сохраняется относительно постоянной при разной удаленности его. Воспринимаемая величина объекта увеличивается вместе с его ретинальной величиной и его воспринимаемой удаленностью, — в соответствии с принципом инвариантности величины-удаленности. Так, если объект удаляется от наблюдателя, его ретинальная величина уменьшается, но воспринимаемая удаленность увеличивается, и эти два изменения компенсируют друг друга, чем и обеспечивается константность. Этот принцип объясняет некоторые иллюзии.
14. В исследованиях развития восприятия изучается то, насколько способность к восприятию является врожденной, а насколько она приобретается из опыта. Чтобы определить врожденные составляющие, изучается способность младенцев к различению объектов при помощи методов предпочтительного смотрения и привыкания. Острота зрения — решающий фактор распознавания — быстро возрастает в течение первых 6 месяцев жизни, а затем растет медленнее. Восприятие глубины начинает появляться примерно в трехмесячном возрасте, но полностью формируется только к б месяцам. Константность восприятия начинает развиваться уже в б месяцев.
15. У животных, выращенных в темноте, происходят необратимые нарушения зрения, а у животных, выращенных с одним завязанным глазом, этот глаз становится слепым. Взрослые животные не теряют зрения, даже если их лишают зрительных стимулов на долгое время. Эти данные говорят о существовании в начале жизни критического периода, во время которого отсутствие нормальной стимуляции приводит к нарушению врожденных перцептивных способностей. Если на раннем этапе жизни контролировать стимуляцию так, что стимулы определенного типа будут отсутствовать, то и люди, и животные становятся нечувствительны к стимулам, которых они были лишены; этот эффект опять-таки почти не связан с научением. Однако перцептивно-моторной координации надо учиться. И людям, и животным необходимы самостоятельные движения для развития нормальной координации.

Ключевые термины

восприятие
распознавание объектов
пространственная локализация
константность восприятия
бинокулярная диспарантность
агнозия
внимание
иллюзия

Вопросы для размышления

1. Как вы думаете, почему мозг решает многие проблемы, распределяя работу между специализированными участками мозга? Какими преимуществами обладает такой подход? Какие проблемы может порождать такое разделение труда?
2. Представьте, каким был бы ваш зрительный опыт, если бы вы внезапно перестали видеть движение, Какой вклад вносит восприятие движения в ваше согласованное ощущение мира?
3. Некоторые люди скептически настроены в отношении ценности изучения восприятия и поведения с позиций биологического подхода. Учитывая то, что вы узнали о зрении и визуально направляемом поведении, что вы могли бы возразить этим скептикам?
4. Как избирательное внимание помогает восприятию в повседневных жизненных ситуациях? Легко ли было бы водить машину в городе, в котором никто не обладает способностью к избирательному вниманию?
5. Какое влияние оказывает на работу художника или скульптора константность цвета и формы? Можете ли вы сказать, в каком отношении константы восприятия действительно делают задачу художника сложнее, чем она была бы при отсутствии константности?

Дополнительная литература

Многие из источников, перечисленных в разделе дополнительной литературы к главе 4, затрагивают и темы, обсуждавшиеся в этой главе. Подойдут и некоторые другие источники.
Общие вопросы восприятия: Kosslyn. Invitation to Cognitive Science (Vol.2): Visual Cognition, (2nd ed., 1995); Coren and Ward. Sensation and Perception (3rd ed., 1989); Rock. The Logic of Perception (1983). Особый подход Гибсона к восприятию глубины и движения, в частности, и к восприятию вообще представлен в: Gibson. The Ecological Approach to Visual Perception (1986). He менее оригинальный подход Mappa к восприятию с позиций когнитивной науки дан в: Marr. Vision (1982). Более популярное введение к некоторым работам Марра можно найти в первых главах книги: Johnson-Laird. The Computer and the Mind (1988).
Проблемы распознавания и внимания: Spoehr & Lehmkuhle. Visual Information Processing (1982). Изучение механизмов мозга, участвующих в распознавании: Farah. Visual Agnosia: Disorders of Object Recognition and What They Tell Us About Normal Vision (1990); Posner & Martin. (eds.), Mechanisms of Attention (1985). Новые достижения в сканировании мозга описаны в: Posner & Raichle. Images of Mind (1994). Подход к распознаванию и локализации с точки зрения многосвязных моделей изложен в двухтомнике более сложного уровня: Rumelhart & McClelland. Parallel Distributed Processing (1986).

 

На переднем крае психологических исследований

Прекращение боли в руке, которой уже нет

Дерек Стин потерял левую руку в результате автокатастрофы, когда ему оторвало все нервы, ведущие к руке от спинного мозга. Рука была безнадежно парализована, и год спустя ее ампутировали. Тем не менее Стин продолжал испытывать ощущения, о которых сообщали многие люди, перенесшие ампутацию; данный феномен известен под названием «фантомных конечностей». Он ощущал давление отсутствующей руки на свое тело и жуткую боль в самой руке.
Боли и неприятные ощущения, связанные с фантомными органами, крайне тяжело поддаются лечению. После ампутации мозг перестраивает свою сенсорную карту. Участок карты, соответствующий ампутированной конечности, перестает получать сигналы от руки, однако он получает стимулы от соседних частей тела, и эти стимулы создают в мозге иллюзию присутствия ампутированной руки.
Вилаянус С. Рамачандран, профессор нейрологии при Калифорнийском университете в Сан-Диего, задумался над вопросом, почему Стин испытывает фантомные ощущения, несмотря на то что рука была парализована еще до ампутации. Он пришел к выводу, что в первые месяцы после аварии у Стина развился «заученный (приобретенный) паралич»; его мозг продолжал посылать руке сигналы, побуждающие ее двигаться, но хотя Стин видел, что рука на месте, она не двигалась. «Его мозг постоянно получал информацию о том, что его рука не двигается, хотя она и не была потеряна», — объясняет Рамачандран.
Если паралич можно приобрести путем научения, возможно ли и отучиться от него? Рамачандран решил проверить данное предположение. Как настоящий волшебник, он сделал это с помощью зеркал. Он соорудил ящик без передней стенки и крышки и поместил посреди него вертикальное зеркало. Помещая правую руку в ящик, Стин мог видеть зеркальное отражение отсутствующей руки.
«Я попросил его делать симметричные движения обеими руками, как будто он дирижирует оркестром, — рассказывает Рамачандран. — Он начал подпрыгивать, крича: "О господи, мое запястье двигается, мой локоть двигается!" Но когда я попросил его закрыть глаза, Стин застонал и произнес: "Не может быть, она снова застыла"».
Рамачандран порекомендовал Стину взять коробку домой и поэкспериментировать с ней. Через три недели Стин позвонил и сообщил: «Руки больше нет!»
По мнению Рамачандрана, причина исчезновения ощущений фантомной руки, вероятно, связана с возникшим у Стина сильнейшим сенсорным противоречием: «Его зрение говорило ему, что рука снова на месте и подчиняется его приказам. Однако он не получал обратной связи от мышц руки. Постоянно сталкиваясь с этим противоречием в течение продолжительного времени, его мозг говорил себе: "Это абсурд. Я не желаю иметь с этим ничего общего"».
Рамачандран подчеркивает, что его метод нуждается в дальнейшей проверке и что его заключения умозрительны. Однако ему удалось вылечить и других пациентов с болями в фантомных конечностях. Полученные им результаты, наряду с данными, полученными в других разделах нейрологии, не оставляют никаких сомнений в том, что восприятие индивидуума может полностью расходиться с фактическими стимулами, получаемыми от сенсорной системы (Ramachandran & Blakeslee, 1998).
---

 

Современные голоса в психологии
Что такое развитие восприятия - врожденный или социально обусловленный процесс?

Развитие способности к восприятию - внутренний процесс
Элизабет С. Спелк, Массачусетский технологический институт

Люди обладают поразительной способностью учиться друг у друга. Эта способность заметна уже у годовалого ребенка, который способен понять значение нового слова или функции нового предмета, просто наблюдая за тем, как использует это слово или предмет другой человек. Быстрое и обширное научение, которое происходит в раннем детстве, предполагает, что многие из знаний и убеждений усваиваются в результате взаимодействия с объектами внешнего мира и людьми. Но не является ли сама наша способность воспринимать предметы и людей результатом научения? Или же восприятие происходит из внутренне порождаемых процессов роста и развивается относительно независимо от опыта?
На протяжении почти двух тысяч лет большинство ученых, которые размышляли над этим вопросом, приходили к выводу о том, что люди учатся восприятию и что развитие идет от неосмысленного, неструктурированного ощущения к осознанному, структурированному восприятию. В исследованиях новорожденных, однако, получены данные, противоречащие этой точке зрения. Например, теперь мы знаем, что новорожденные так же, как взрослые, воспринимают информацию о глубине и используют ее для оценки истинных размеров и форм объектов. Младенцы выделяют в потоке речи те же самые звуковые паттерны, что и взрослые, в особенности сосредоточиваясь на наборе звуковых контрастов, используемых в человеческих языках. Новорожденные отличают от других образов человеческие лица и преимущественно обращают внимание на них. Наконец, новорожденные чувствительны ко многим из тех особенностей объектов, которые используют взрослые, чтобы отличить одну вещь от другой, и они объединяют информацию об этих особенностях таким же способом, как и взрослые.
Как же изменяется восприятие в младенчестве? Развиваясь, младенцы начинают воспринимать глубину пространства, объекты и лица со все увеличивающейся точностью. Кроме того, младенцы начинают сосредоточиваться на речевых особенностях, свойственных их родному языку, а не другим языкам. (Интересно, что это, по-видимому, объясняется прежде всего снижением чувствительности к особенностям иностранных языков, а не увеличением чувствительности к особенностям родного языка). Наконец, младенцы более чувствительны к новым источникам информации об окружении, таким как стереоскопическая информация о глубине пространства, форма объектов и новые системы отсчета для оценки расположения объектов и очередности событий. Все это повышает точность и богатство восприятия у младенцев, но не делает мир ребенка, представляющий собой поток ощущений, более осмысленным и структурированным.
Результаты изучения новорожденных все больше подтверждаются в исследованиях развития восприятия у других животных. Начиная с первых работ Гибсона и Уока, мы знаем, что восприятие глубины пространства развивается у животных независимо от зрительного опыта. Врожденные способности к восприятию глубины пространства позволяют новорожденным козлятам избегать падения с утесов, а крысятам и котятам с только что открывшимися глазами — избегать столкновения с приближающимися поверхностями. Недавние исследования показывают, что едва вылупившиеся из яйца цыплята воспринимают границы объектов так же, как и взрослые люди, и даже представляют себе спрятанные объекты. Изучение развивающегося мозга животных показывает, что и гены и внутренне структурированная нервная деятельность играют важную роль в развитии нормально функционирующих систем восприятия, а опыт восприятия объектов — предметов и событий — менее важен. Как и у новорожденных младенцев, нормальный зрительный опыт обогащает и настраивает системы восприятия молодых животных, а его отсутствие может вызвать различные нарушения. Подобно младенцам, животные не нуждаются в том, чтобы зрительный опыт преобразовывал их восприятие из потока неструктурированных переживаний в структурированную зрительную схему.
В итоге можно сказать, что восприятие довольно структурировано при рождении и последовательно в своем развитии. Эта последовательность может помочь объяснить, почему младенцы так хорошо обучаются у других людей. Просто посмотрите на младенца, который наблюдает, как взрослый откручивает крышку банки, говоря при этом: «Давай откроем ее». Если бы младенец не мог воспринимать крышку и банку как подвижные объекты, с которыми можно манипулировать, он не понял бы смысла действий взрослого. Если бы он не мог различать звуки, которые отличают слово «открыть» от других слов, он не мог бы обучиться произносить его. И если бы он не мог воспринимать человека как субъекта, подобного себе, наблюдение за действиями этого человека и слуховое восприятие его речи не позволило бы младенцу научиться что-либо делать или говорить. Таким образом, потрясающие способности младенцев к научению могут сильно зависеть от не менее удивительной, но еще неизученной способности к восприятию.

Развитие восприятия зависит от деятельности
Марк Джонсон, Лондонский университет

Многие специалисты по психологии развития теперь соглашаются, что для нормального развития восприятия необходимы и наследственность и воспитание. Однако все еще существует много разногласий относительно степени важности влияния природы и воспитания. Мнения по данной проблеме — это больше чем просто философские размышления; они затрагивают все виды экспериментов, которые уже проводились. В этом эссе я докажу, что классификация отдельных аспектов развития восприятия либо как врожденных, либо как приобретенных является слишком пассивным подходом, при котором утверждается, что структуру развивающегося мозга определяют или гены, или окружающая среда. Напротив, я предполагаю, что развитие восприятия лучше характеризовать как зависящий от деятельности процесс, включающий в себя сложные и тонкие взаимодействия на многих уровнях.
Чтобы проиллюстрировать мою точку зрения, давайте рассмотрим недавнее нейробиологическое исследование пренатального развития зрительной области коры головного мозга у грызунов. Нейроны, изучаемые в этих экспериментах, участвуют в бинокулярном зрении. Эксперименты показывают, что пренатальная настройка этих нейронов осуществляется путем их реакций на внутренние волны электрической активности, вызванной информацией, поступающей в зрительную кору от латерального коленчатого тела и глаза (Katz & Shatz, 1996). Другими словами, особенности реакции этих нейронов зрительной коры сформированы своего рода «виртуальной окружающей средой», порожденной клетками мозга и глаза. Хотя можно более широко трактовать понятие «врожденный», чтобы объяснить этот пример развития, мы также можем описать этот процесс как «научение» клеток коры под влиянием информации, поступающей от их «собратьев» в латеральном коленчатом теле и глазе. После рождения эти же самые корковые нейроны остаются настроенными таким же образом, за исключением того, что теперь поступающая к ним информация отражает структуру окружающего мира. Таким образом, когда мы исследуем развитие детально, становится все тяжелее доказать, как это делают некоторые теоретики (Spelke, 1998), что «врожденное знание» существенно отличается от научения.
Можно продемонстрировать роль зависимых от деятельности процессов в развитии восприятия другим примером — способностью обнаруживать и распознавать лица. Поскольку стало известно, что существуют области коры головного мозга, специализирующиеся на обработке информации о лицах, многие утверждали, что эта способность является врожденной. Однако эксперименты с младенцами показывают, что все обстоит несколько сложнее (Johnson, 1997). Склонность новорожденных больше обращать внимание на лица, оказывается, основана на очень примитивной рефлекторной системе, которая запускается в действие таким простым стимулом, как три контрастных пятна, расположенные наподобие глаз и рта. Это объясняет, почему в течение первых недель жизни новорожденные намного больше смотрят на лица, чем на другие объекты. Из этого следует, что зрительные схемы распознавания в коре получают больше информации, связанной с лицами, и, тем самым, формируются под влиянием зрительных стимулов такого типа. Теперь мы можем изучать этот процесс, используя новые методы сканирования мозга. Подобные исследования показали, что обработка изображений лиц в коре мозга младенцев менее локализована и менее специализирована, чем у взрослых. Лишь к концу первого года жизни младенцы обнаруживают свойственные взрослым паттерны специализации мозга при обработке информации о лицах, а к этому времени они уже наблюдали человеческие лица в целом около 1000 часов.
Другой пример можно привести из исследований движений глаз младенцев при слежении за видимыми объектами. У новорожденных отмечаются лишь некоторые примитивные рефлекторные движения глаз, и только к концу первого года жизни они могут делать большинство сложных и точных видов скачкообразных движений глазами, которые делают взрослые. Существует мнение, что ограниченные способности новорожденных достаточны, чтобы позволить им использовать и развивать новые мозговые схемы для более сложной интеграции зрительной и моторной информации, необходимой для движений глаза, характерных для взрослых, что они и делают. К четырем месяцам младенец уже успевает сделать более трех миллионов движений глазами. Таким образом, младенец активно вносит вклад в свое собственное последующее развитие.
Эти соображения заставляют нас скептически относиться ко многим заявлениям о врожденных способностях к восприятию, основанных на экспериментах с младенцами четырех месяцев и старше. Фактически часто оказывалось, что когда те же самые эксперименты проводились с детьми младшего возраста, получались совершенно другие результаты, что указывает на коренные изменения в способностях к восприятию в течение первых нескольких недель и месяцев после рождения (Haith, 1998).
Можно сделать вывод, что восприятие младенцев не формируется пассивно под влиянием генов или окружения. Скорее его развитие — это зависящий от деятельности процесс, в котором младенец в течение первых месяцев жизни играет самую активную роль, получая опыт, необходимый для последующего развития.