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).