Сенсомоторные основы восприятия (и наоборот)

Хотя уже в исходном варианте компьютерной метафоры познавательные процессы трактовались как активное преобразование информации, сенсорным системам оставлялась роль пассивного интерфейса — своего рода проекционного экрана, сохраняющего в течение долей секунды картинку физического воздействия. Благодаря теоретическим работам Гибсона и Найссера, а также первым масштабным исследованиям целенаправленной глазодвигательной активности, проведенным в 1960-е годы советским биофизиком А.Л. Ярбусом (см. 2.4.2), фокус действенной трактовки сдвинулся в область восприятия. Этот сдвиг был вызван и техническими проблемами, возникшими в когнитивной роботике. Доминирующим направлением здесь постепенно стало создание систем активного зрения, связанных с постоянным выбором фрагментов окружения для более углубленной обработки. Как оказалось, обработка по принципу «широко и глубоко» требует слишком большого количества вычислительных ресурсов и протекает недопустимо медленно (см. 9.2.3).

Обследование окружения и выбор объектов для детальной обработки осуществляется с помощью движений головы и тела, на которые накладывается тонкий узор движений глаз. Классификация видов движений глаз дана в таблице 3.2. Наиболее известной их разновидностью являются неоднократно упоминавшиеся выше саккады — чрезвычайно быстрые скачки баллистического типа, меняющие положение глаз в орбите и позволяющие выделять фрагменты сцены для последующей фиксации. Если фиксируемый объект движется, то глаза начинают отслеживать его в режиме динамической фиксации с помощью гладких, следящих движений. Если при этом меняется еще и расстояние между объектом и Таблица 3.2. Разновидности движений глаз человека и приматов (по: Joos, Rutting & Veiichkovsky, 2003)

Название Стимул Результат Скорость
Поисковые (частично произвольные) движения
Саккады Изменения в периферии поля зрения или намерение Обследование окружения, ориентировка на новые пели, зрительный поиск Скорость до 800°/с, сред, частота 3—4 Гц, амплитуда до 60°
Вергентные движения Бинокулярная диспаратность или намерение Бинокулярная фиксация объектов переменной удаленности от наблюдателя Скорость до 10°/с
Стабилизирующие (непроизвольные) движения
Следящие движения (smooth pursuit) Медленно движущийся объект Отслеживание движений объекта Скорость до 80°/с, затем сменяется саккадой
Вестибулярный нистагм Движения головы Удержание линии взора в пространстве во время собственных движений Подобно движениям головы, возвратный скачок до 500°/с
Оптокинетический нистагм Движение заполняющих поле зрения объектов Удержание относительно неподвижного изображения объектов на сетчатке Медленная фаза до 80°/с, возвратный скачокдо 5007с
Микродвижения (непроизвольные движения во время фиксации)
Дрейф Тонические моторные и вестибулярные факторы «Плавание» глаза во время фиксации, дезадаптация рецепторов Скорость до 1-2УС, амплитуда до 15′
M и кросаккады Часто — вызванный дрейфом «уход» глаза с цели Часто — восстановление фовеальной фиксации. Дезадаптация рецепторов Скорость до 30°/с, амплитуда до 15′
Тремор Неконтролируемая неточность работы мотонейронов Дестабилизация изображения на сетчатке и дезадаптация рецепторов Частота до 100 Гц, амплитуда < Г

наблюдателем, то в небольшом диапазоне удаленностей (примерно до 3 м) к отслеживанию подключаются так называемые вергентные движения, более известные как конвергенция и дивергенция. Когда наблюдатель сам перемещается в пространстве, относительная неподвижность проекции окружения на сетчатку поддерживается с помощью нистагма: пилообразных движений, медленная фаза которых компенсирует собственное движение, а быстрая — возвращает глаза в исходное положение. Для полноты картины отметим, что наши глаза во время фиксации не остаются неподвижными, а совершают мельчайшие микродвижения нистагмоидного типа, параметры которых также описаны в таблице.

Как движения глаз «встроены» в другие виды активности? Рассмотрим это на примере неожиданного сильного события, скажем, падения предмета со стола или априорно достаточно невероятного попадания самолета в одно из соседних высотных зданий. Сначала такие внезапные события затормаживают текущую активность (об этих ранних компонентах ориентировочной реакции — см. 4.4.1 и 9.4.3) и запускают перераспределение тонуса мышц, которое приводит к движению корпуса и головы — синергии поворота в сторону события. В ходе этого движения генерируется одна или несколько длинных саккад, направленных в критическую область, и только потом разворачивается фокальная обработка, ведущая к идентификации события. Фокальная обработка характеризуется сравнительно продолжительными фиксациями и саккадами небольшой амплитуды. Если связанные с событием объекты продолжают перемещаться в пространстве, фокальная обработка поддерживается следящими и вергентными (для близких расстояний) движениями глаз. Если случившееся событие носит локальный характер, типа упавшей со стола книги, то здесь окуломоторика тесно кооперирует с движениями рук, как это происходит при большинстве трудовых действий и операций. Коррелятом высокоамплитудных саккад является глобальное перемещение руки в пространстве. Зрительной фокальной обработке соответствуют движения кисти и пальцев, приспособленные к особенностям формы предметов.

В этих фазах развертывания ориентировочно-исследовательской активности легко узнать проявление работы уровней построения движе ний H.A. Бернштейна, хотя сам он не занимался ни движениями глаз, ни восприятием (см. 1.4.2). Речь идет о четырех описанных им уровнях — • от А (простейшие защитные и ориентировочные реакции) до D (пред метное действие). Не случайно нейрофизиологические механизмы уп равления движениями глаз обнаруживают выраженную иерархическую организацию, включающую как субкортикальные (основание мозга, средний мозг, базальные ганглии), так и кортикальные (теменные и фронтальные) структуры. В самое последнее время был достигнут изве стный прогресс в диагностике уровня текущей глазодвигательной ак тивности. Эти работы демонстрируют связь движений глаз с характером перцептивной и когнитивной обработки (см. 3.4.2 и 7.4.3).

О 140 230 420 S6U 700 840 960 1,Длительность фиксации, мс

0 140 280 420 560 700 840 Длительность фиксации, мс

1, 22. Типичное распределение длительности фиксаций (А) и соответствующих амплитуд саккадических движений глаз (Б).

Для иллюстрации возможного подхода рассмотрим отношение длительности зрительных фиксаций и амплитуды саккадических движений глаз (Velichkovsky, 2002). 22А показывает типичное распределение длительностей фиксаций водителей, проезжающих путь средней сложности в городской среде. Эти фиксации включают в подобном динамическом окружении также элементы отслеживания движущихся целей, поэтому они обычно более продолжительны (распределение как бы «растянуто» вправо), чем при рассматривании статичных картин или чтении. На рис. 3.22Б показано отношение между длительностью фиксаций и амплитудами саккад. Легко видеть существование трех различных сегментов длительности фиксаций. Первый из них (< 90 мс) относительно неинтересен: здесь несколько больших саккад просто не долетают до цели, поэтому глаза останавливаются на мгновение и потом совершают незначительное коррекционное движение.

Фиксации из второго сегмента (от 100 до примерно 300 мс) связаны с саккадами, которые довольно велики (> 4°) — больше, чем размеры радиуса парафовеальной области. Это означает, что такие саккады не могут направляться сколь-нибудь детальной, или «фокальной», репрезентацией объектов. Поэтому эти фиксации можно рассматривать как проявление низкоуровневого пространственного, или «амбьентного», модуса зрительного восприятия (аналогичного уровню С, или уровню «пространственного поля» Бернштейна). Напротив, продолжительные фиксации (более 300 мс) обычно предваряются и завершаются сравнительно небольшими саккадами. Эти саккады перемещают глаза внутри парафовеальной области, что облегчает детальное восприятие и поддержание непрерывного внимания. Этот модус обследования сцены может поэтому интерпретироваться как связанный с фокальной обработкой, по крайней мере, того типа, которая нужна для идентификации предметов и событий (уровень предметного восприятия D). Аналогичные сегменты выделяются и при рассматривании сложных статичных изображений,

23. Варианты фигур, восприятие которых, возможно, определяется

23. Варианты фигур, восприятие которых, возможно, определяется

характером реально или потенциально осуществляемых по отношению к ним движений.

но при этом (из-за отсутствия «растягивающих» интервалы между сак-кадами следящих движений) границы сегментов сдвинуты в область меньших длительностей фиксаций.

Один из традиционных вопросов в исследованиях восприятия состоит в том, в какой степени оно включает сенсомоторные компоненты и, возможно, определяется ими. Накопленные на этот счет данные довольно противоречивы. С одной стороны, имеется множество косвенных свидетельств влияния движения глаз и локомоции на восприятие.

Об этом говорит, например, регистрация движений глаз при восприятии многозначных изображений (см. рис. 3.7,6.3и9.3). Обычно различным вариантам перцептивных интерпретаций в этом случае соответствуют несколько иначе расположенные узоры фиксаций, причем изменение характера движений глаз предшествует смене восприятия (Pomplun, Ritter & Velichkovsky, 1996). Хотя речь идет всего лишь о корреляционных зависимостях, можно предположить, что с помощью частично находящихся под произвольным контролем движений глаз мы научаемся управлять восприятием таких изображений.

Вероятным фактором здесь является внутренняя, идеомоторная активность, позволяющая нам предвосхищать реальные действия и движения. Хорошим примером служат так называемые «фигуры Коп-ферманн», показанные на рис. 3.23. В последовательности этих фигур возрастает вероятность восприятия объемной призмы, а не плоского изображения. Возможная причина состоит в том, что реальная призма может быть увидена как «А» только из определенной позиции полностью обездвиженным наблюдателем. Поэтому предпочтение отдается двумерной интерпретации. В случае варианта «Б» становится возможным двигаться относительно вертикали, и только вариант «В» снимает всякие ограничения на движения наблюдателя33.

Последний пример возможного влияния идеомоторики на восприятие связан с восприятием походки в варианте исследования биологического движения (см. 3.1.2). Как показывают некоторые исследования, в подобных динамических конфигурациях мы почему-то легче узнаем себя, чем наших близких знакомых (Beardsworth & Buckner, 1978). Этот

33 Это объяснение, очевидно, применимо и к другим аналогичным объектам, рассмот ренным нами выше (см. 3.3.1 и 9.3.2). 24. Схематическое изображение, иллюстрирующее условия экспериментов с симметричными и параллельными движениями ладоней (по: Mechner, 2003).

результат трудно понять, если исходить из предположения о сугубо сенсорной (афферентной) основе узнавания, ведь мы практически никогда не видим себя со стороны. Он, однако, становится ожидаемым, если допустить, что узнавание включает скрытое «проигрывание» наблюдаемых движений.

Нельзя сказать однако, что движения односторонне определяют характер восприятия. Имеются данные, демонстрирующие прямо обратную зависимость. Франц Мехнер из Института психологических исследований общества Макса Планка (Mechner, 2003) проанализировал недавно феномен более простого выполнения движений, симметричных относительно оси тела. Так, если синхронно выполнять параллельные движения пальцами или ладонью со все большей скоростью (рис. 3.24А), то довольно скоро движения сбиваются и превращаются в симметричные (рис. 3.24Б). Если начать с симметричного движения, то спонтанного перехода к параллельному движению не происходит. Можно объяснить это симметричностью моторного оснащения тела — иннервация гомологичных мышечных групп проще, чем иннервация мышц, расположенных на противоположных сторонах ладони. Чтобы проверить это традиционное моторное объяснение, автор просил своих испытуемых повернуть одну из ладоней кверху и выполнять то же задание (3.24В). В этом случае одновременная активация гомологичных мышц ведет к параллельному движению и можно было бы ожидать, что именно оно будет теперь лучше выполняться при высоких скоростях. Но предпочтительным по-прежнему оставалось визуально симметричное движение, хотя оно и было связано теперь с совершенно другой и, казалось бы, более сложной иннервацией34.

Интересны нейропсихологические данные о возможности поддержки и частичной реабилитации нарушенных моторных функций с помощью замены афферентации. Так, существенной компонентой локомоций является их ритмическая организация во времени. Соответствующие «во-

34 Можно предположить поэтому, что такие мануальные движения на самом деле планируются не в координатах тела (уровень В), а в координатах внешнего, эгоцентрически

238 воспринимаемого пространства (уровень С, по Бернштейну).

дители ритма», возможно, локализованы или зависят от структур базаль-ных ганглиев. Бернштейн (1947) пытался помочь пациентам с сухоткой спинного мозга (tabes dorsalis), подменяя ритмическую временную организацию недоступной им в полном объеме проприоцептивной информации ритмической организацией видимого окружения в пространстве. Согласно его сообщениям, некоторые их этих пациентов могут испытывать серьезные трудности при движении по ровной, оптически гомогенной поверхности, но относительно легко поднимаются по лестнице (!) — именно потому, как полагает Бернштейн, что в последнем случае оптическая информация, структурированная видом ступенек, становится эффективным источником «зрительной кинестезии» (см. 3.1.2). Ритмическая структура видимого окружения, по-видимому, как-то «переносится» на последовательность двигательных актов.

Эти идеи не получили в свое время должного развития, но очень похожие феномены были описаны недавно для пациентов с болезнью Пар-кинсона. В связи с этим для улучшения ходьбы пациентов предлагается использовать монтирующиеся на очковой оправе устройства расширенной реальности (augmented reality — см. 3.3.2), позволяющие оптически совмещать образ окружения с координатной сеткой или соответствующими пространственно организованными стимулами (Riess, 1998).

В последнее время появились работы, направленные на компенсацию нарушений локомоций за счет привлечения механизмов социальной имитации. Японский исследователь Кори Мияке (Miyake, личное сообщение, октябрь 2003) в поведенческих опытах установил, что два идущих рядом человека обычно начинают постепенно согласовывать ритм своих движений (см. также более раннюю публикацию этой группы исследователей — Miyake, Miyagawa & Tamura, 2001). Чтобы использовать этот эффект для коррекции нарушений, Мияке разработал программную систему (виртуального робота — см. 9.2.3) под названием «Walkmate» — «идущий приятель». Система анализирует ритм и другие особенности походки пациента и вычисляет оптимальную стратегию ее трансформации в относительно стабильную и симметричную (в смысле движений левой и правой ноги) динамическую структуру. Эти промежуточные ритмические «решения» предъявляются затем пациенту в форме акустических сигналов через наушники. Первые сообщения говорят о выраженном стабилизирующем походку эффекте использования подобного электронного спарринг-партнера, в частности, у пациентов с болезнью Пар-кинсона. Конечно, и эти результаты еще должны получить независимую оценку с точки зрения надежности наблюдаемых эффектов.

Возвращаясь к общему вопросу о связи восприятия и моторики, мы хотели бы теперь рассмотреть некоторые новые данные, свидетельствующие о возможности совершенно неожиданного ответа на этот вопрос. Речь идет о группе экспериментов, в которых впервые была предпринята попытка сравнить параметры восприятия объектов, как они отражаются в нашем сознании, с тем, как они реконструируются по косвенным поведенческим признакам выполняемых нами двигательных актов (Milner & Goodale, 1995). Так, в целом ряде исследований последних лет

изучались особенности движений схватывания элементов конфигураций типа упоминавшейся выше фигуры Мюллера-Лайера (см. 2.3.2). При рассматривании этой фигуры (и других конфигураций, вызывающих так называемые оптико-геометрические иллюзии) возникает отчетливое восприятие различия физически равных элементов. Можно было бы ожидать, что это иллюзорное восприятие будет определять и особенности сенсомоторной активности. Видеорегистрация схватывания центральных отрезков фигуры Мюллера-Лайера показала, однако, что расстояние между пальцами приближающейся к фигуре кисти не зависит от иллюзорной оценки и оказывается одинаковым. В одно и то же время наше зрительное восприятие информирует сознание о различии отрезков, а моторику — об их идентичности!

Аналогичная диссоциация была обнаружена в работах американского психолога Дэниса Проффитта и его коллег (например, Creem & Proffitt, 1999). Проффитт исследовал субъективные оценки крутизны склона холмов (в изобилии встречающихся на юге штата Вирджиния, где он работает). Обычно, пытаясь «на глаз» определить угол наклона поверхности холма, мы переоцениваем его как минимум в 1,5—2 раза. Эта тенденция дополнительно усиливается, когда оценки делаются в состоянии выраженного утомления, например, сразу после многокилометрового забега. Проффитт показал, что можно получить значительно более адекватные оценки, причем совершенно не зависящие от субъективного состояния, если попросить испытуемых «на глаз» (но без зрительного контроля самих движений) установить рукой или ногой подвижную платформу в положение, примерно равное по наклону поверхности холма.

Наиболее неожиданный результат этих замечательных своей простотой экспериментов состоял в том, что адекватность и стабильность сенсомоторных оценок сохранялась лишь до тех пор, пока испытуемые непосредственно смотрели на холм. Достаточно было попросить их-повернуться к холму спиной или на 5—10 секунд закрыть глаза, как и эти оценки начинали приобретать привычные утрированные формы. Таким образом, «восприятие для действия», по-видимому, не имеет собственной памяти и в случае прерываний вынуждено опираться на данные имеющего доступ к памяти «восприятия для познания». Параметры восприятия, выявляемые при выполнении действий, тем самым, скорее соответствуют представлениям Гибсона и его последователей о прямом, не опосредованном знаниями и мышлением характере перцептивного отражения, тогда как более созерцательное «восприятие для познания» — с его зависимостью от фокального внимания, памяти и субъективных состояний сознания — лучше интерпретируется в рамках представлений о перцептивном образе как внутреннем когнитивном конструкте (см. 9.3.3).

Январь 24, 2019 Психология труда, инженерная психология, эргономика
Еще по теме
8.2. Физиологические основы восприятия
НЕЙРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ВОСПРИЯТИЯ
БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОСНОВА ВОСПРИЯТИЯ ВРЕМЕНИ
БИОЛОГИЧЕСКАЯ/КОГНИТИВНАЯ ОСНОВА ВОСПРИЯТИЯ ВРЕМЕНИ
КОНФЛИКТНАЯ КОМПЕТЕТНОСТЬ КАК ОСНОВА ТОЛЕРАНТНОГО ВОСПРИЯТИЯ ОППОНЕНТА
Зайнутдинов М.Р., Горбунов И.А. МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ ВОСПРИЯТИЯ НА ОСНОВЕ МНОГОСЛОЙНОЙ НЕЙРОННОЙ СЕТИ
Мелешников Алексей Алевтинович СТРУКТУРНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ЛИЧНОСТИ, ФОРМИРУЮЩИХСЯ НА ОСНОВЕ ВОСПРИЯТИЯ ВНЕШНОСТИ.
СЕНСОМОТОРНЫЙ ПЕРИОД
СЕНСОМОТОРНЫЕ ПРОЦЕССЫ (SENSORIMOTOR PROCESSES)
СТАДИИ СЕНСОМОТОРНОГО РАЗВИТИЯ.
СТАДИЯ СЕНСОМОТОРНОГО ИНТЕЛЛЕКТА
СЕНСОМОТОРНАЯ КУЛЬТУРА
Грищенко СЕНСОМОТОРНОЕ РАЗВИТИЕ СУБЪЕКТА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
СЕНСОМОТОРНЫЙ ПЕРИОД
Добавить комментарий