Глава 5. Восприятие - Резюме

Содержание материала

 

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. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.