Нейрологические механизмы формирования понятий и категоризации

Хотя ранее мы подчеркивали различия между строго определенными и расплывчатыми понятиями, исследования, проводимые на нейрологическом уровне, показывают, что существуют важные различия и между самими расплывчатыми понятиями. В частности, понятия, связанные с животными и связанные с предметами, созданными человеком, по-видимому, хранятся в различных участках нейронной системы мозга. Некоторые свидетельства этого приводились нами при обсуждении восприятия в главе 5. При этом мы отмечали, что встречаются пациенты, у которых нарушена способность распознавать изображения животных при относительно нормальной способности к распознаванию искусственно созданных предметов, таких как инструменты, но в то же время встречаются пациенты с противоположным паттерном нарушений. Проведенные в последнее время исследования показывают, что эффекты, распространяющиеся на изображения, распространяются также и на слова. Многие пациенты, утратившие способность называть предъявляемые им изображения предметов, также не могут сказать, что означают соответствующие слова. Так, например, пациент, который не мог назвать изображенного на фотографии жирафа, также ничего не мог сказать о жирафах, когда ему называлось слово «жираф». Тот факт, что данное нарушение распространяется и на слова и на изображения, свидетельствует о том, что это нарушение связано с понятиями: пациент отчасти утратил понятие «жираф» (Farah & McClelland, 1991).

Другие исследования были сосредоточены на процессах категоризации. Одно из направлений таких исследований показывает, что в определении сходства между объектом и прототипом понятия участвуют иные участки мозга, чем в определении сходства между объектом и экземплярами, хранимыми в памяти. Данные исследования основаны на следующих рассуждениях: обработка экземпляра включает извлечение отдельных примеров из долговременной памяти; как мы знаем из главы 8, такое извлечение возможно благодаря структурам срединных теменных долей. Следовательно, пациент с повреждениями в этих областях мозга окажется неспособным к эффективной категоризации объектов на основе процесса, включающего обработку экземпляров, хотя способности такого пациента к использованию прототипов могут оставаться в норме. Именно об этом и свидетельствуют результаты исследований.

В одном из таких исследований пациенты, страдающие повреждениями срединных височных долей, а также нормальные испытуемые проходили тестирование с использованием двух различных заданий. В одном задании от участников исследования требовалось научиться рассортировывать паттерны точек по двум категориям (см. примеры на рис. 9.6); в другом задании от испытуемых требовалось научиться рассортировывать картины по двум категориям, соответствующим двум различным авторам. Независимые свидетельства показывали, что только второе задание требовало извлечения из памяти экземпляров. Пациенты овладевали понятиями, связанными с паттернами точек, столь же легко, как и здоровые участники, однако они справлялись намного хуже здоровых участников с заданием, предполагающим овладение понятиями, связанными с картинами (Kolodny, 1994).

Рис. 9.6. Примеры паттернов точек, используемые при изучении категоризации у пациентов, страдающих амнезией.После того как индивидуумы усвоили тот факт, что все учебные образцы принадлежат одной и той же категории, им предстоит решить, относятся ли тестовые образцы к той же категории (адаптировано по: Squire & Knowlton, 1995).

Это говорит о том, что использование экземпляров определяется структурами мозга, опосредующими долговременную память, тогда как использование прототипов при категоризации должно определяться другими структурами. В другом исследовании изучался пациент, практически неспособный передавать любую информацию в долговременную память, однако успешно справлявшийся с заданиями, включающими паттерны точек. Таким образом, очевидно, что категоризация, основанная на прототипах, не зависит от структур, опосредующих долговременную память (Squire & Knowlton, 1995).

Изложенное выше свидетельствует о том, что существуют нейрологические различия между категоризацией, основанной на прототипах, и категоризацией, основанной на сохраняемых в памяти экземплярах. А как обстоит дело с категоризацией, основанной на правилах? Одно из последних исследований показывает, что использование правил включает иные нейронные структуры, чем процессы, основанные на сходстве. Две группы испытуемых были обучены категоризовать воображаемых животных по двум категориям, в соответствии с тем, были эти животные с Венеры или с Сатурна. Одна группа испытуемых была обучена производить категоризацию на основе сложных правил, например: «Это животное с Венеры, если у него антенноподобные уши, вьющийся хвост и копыта на ногах; в противном случае это животное с Сатурна». Другую группу обучили категоризовать животных, полагаясь только на память. (В первый раз, когда они видели животное, им предоставлялось самим догадаться, откуда оно, но в последующие попытки они должны были вспоминать, к какой категории оно относится.) Затем участникам обеих групп были предъявлены изображения новых животных, а пока они производили категоризацию, их мозг сканировался. Группа, обученная категоризовать животных согласно правилам, продолжала делать это таким же образом, однако группе, обученной категоризовать животных по памяти, приходилось извлекать информацию о сохранившихся в памяти экземплярах, наиболее похожих на предъявляемые, и относить новое животное к той категории, к которой принадлежал данный экземпляр.

В группе памяти большинство участков мозга, активизировавшихся при выполнении задания, относилось к зрительной коре в затылочной части мозга. Эти данные согласуются с предположением о том, что испытуемые из данной группы полагались на извлечение визуальной информации об экземплярах. У испытуемых из группы памяти наблюдалась и активизация в затылочной части мозга, однако у них также имела место активизация некоторых фронтальных областей мозга. Эти зоны часто поражены у пациентов, испытывающих трудности при выполнении заданий, включающих использование правил. Следовательно, категоризация, основанная на правилах, включает иные нейронные сети, чем категоризация, основанная на сходстве (Smith, Patalano, & Jonides, 1998).

Описанные исследования представляют собой еще один пример взаимодействия между биологическим и психологическим подходом к изучению феномена категоризации. Так, исследования показали, что процессы категоризации, рассматривающиеся как различные на психологическом уровне, как, например, использование экземпляров и использование правил, включают различные механизмы функционирования мозга. В данном примере проявляется паттерн, с которым мы уже неоднократно встречались на протяжении предшествующих глав: различение сначала проводится на психологическом уровне, а затем демонстрируется тот факт, что оно распространяется также и на биологический уровень.

Рассуждение

Когда мы мыслим суждениями, последовательность мыслей организованна. Иногда организация наших мыслей определяется структурой долговременной памяти. Мысль позвонить отцу, например, ведет к воспоминанию о недавнем разговоре с ним у вас дома, что, в свою очередь, ведет к мысли починить в вашем доме чердак. Но ассоциации в памяти — это не единственное средство организации мышления. Представляет интерес также организация, характерная для тех случаев, когда мы стараемся рассуждать. Здесь последовательность мыслей часто принимает форму обоснования, в котором одно высказывание представляет собой утверждение, или вывод, который мы хотим сделать. Остальные высказывания являются основаниями этого утверждения, или посылками этого вывода.

Дедуктивное мышление

Логические правила.В логике наиболее строгие доказательства имеют дедуктивную достоверность; это означает, что вывод доказательства не может быть ложным, если истинны все его посылки (Skyrms, 1986). Вот пример такого доказательства:

1. а. Если идет дождь, я возьму зонтик.

б. Идет дождь.

в. Следовательно, я возьму зонтик.

Насколько рассуждения обычных людей соответствуют рассуждениям логика? Когда нас спрашивают, является ли доказательство дедуктивно достоверным или нет, мы весьма точно оцениваем простые доказательства. Как мы выносим такого рода суждения? В некоторых теориях дедуктивного мышления полагается, что люди действуют подобно интуитивным логикам и применяют логические правила, пытаясь обосновать, что вывод доказательства следует из данных посылок. Для иллюстрации рассмотрим следующее правило:

«Если есть высказывание вида «Если р, то q» и еще одно высказывание р, то можно вывести высказывание q.»

По-видимому, взрослые знают это правило (возможно, бессознательно) и используют его для принятия решения о том, что приведенное доказательство достоверно. В частности, они идентифицируют первую посылку («Если идет дождь, я возьму зонтик») с частью «Если p, то q» этого правила. Вторую посылку («Идет дождь») они идентифицируют с частью р этого правила, и затем они выводят часть q («Я возьму зонтик»).

Следование правилам становится более осознанным, если усложнить доказательство. Приведенное правило мы применяем дважды, когда оцениваем следующее доказательство:

2. а. Если идет дождь, я возьму зонтик.

б. Если я возьму зонтик, я его потеряю.

в. Идет дождь.

г. Следовательно, я потеряю свой зонтик.

Применяя знакомое нам правило к высказываниям а и в, можно сделать вывод, что «я возьму зонтик»; а применяя это правило еще раз к высказыванию б и к выведенному высказыванию, можно заключить, что «я потеряю свой зонтик». Одним из лучших подтверждений тому, что люди используют подобные правила, является то, что количество правил, требуемых для доказательства, определяет трудность последнего. Чем больше требуется правил, тем более вероятно, что человек сделает ошибку, и тем больше времени у него уйдет на то, чтобы принять правильное решение (Rips, 1983, 1984).

Влияние содержания.Логические правила не охватывают всех аспектов дедуктивного мышления. Эти правила определяются только логической формой высказываний, наша же способность оценивать дедуктивное доказательство часто зависит также от содержания высказываний. Этот момент иллюстрируется в следующем эксперименте. Испытуемым предъявляют 4 карточки. В одном варианте каждая карточка имеет на одной стороне букву, а на другой — цифру (верхний ряд на рис. 9.7). Испытуемый должен решить, какие карточки следует перевернуть, чтобы определить правильность утверждения «Если на одной стороне карты гласная, то на другой ее стороне — четное число». Притом что большинство испытуемых правильно выбирали карточку с буквой «Е», менее 10% из них выбирали также карточку с цифрой «7», что является вторым правильным решением (чтобы убедиться в том, что карточка «7» — тоже правильное решение, заметьте, что если на другой ее стороне гласная, утверждение опровергается).

Рис. 9.7. Влияние содержания на дедуктивное мышление.В верхнем ряду показан вариант задачи, в котором испытуемым надо было решить, какие две карточки следует перевернуть, чтобы проверить гипотезу «Если на одной стороне карточки гласная, то на другой — четное число». В нижнем ряду показан вариант задачи, в котором испытуемые решали, какие карточки следует перевернуть, чтобы проверить гипотезу «Если человек пьет пиво, ему должно быть больше 19» (из: Criggs & Сох, 1982; Wason & Johnson-Laird, 1972).

Значительно лучше, однако, испытуемые справлялись с другим вариантом этой задачи (нижний ряд рис. 9.7). В нем испытуемым надо было оценить утверждение «Если человек пьет пиво, ему должно быть больше 19». У каждой карточки на одной стороне было число, означающее возраст человека, а на другой — название напитка. С точки зрения логики этот вариант задачи идентичен первому (в частности, «Пиву» соответствует «Е», а «16» соответствует «7»); но теперь большинство испытуемых находили оба верных ответа (переворачивали карточки «Пиво» и «16»). Таким образом, содержание высказываний влияет на наше рассуждение.

Подобные результаты означают, что, встречаясь с дедуктивными задачами, мы не всегда пользуемся логическими правилами. Иногда мы применяем прагматические правила, менее абстрактные и более отвечающие повседневным задачам. Примером является правило разрешения, которое говорит: «Если надо предпринять определенное действие, то должно быть выполнено предварительное условие». Это правило знают большинство людей, и они применяют его, встречаясь с задачей о пиве, показанной внизу на рис. 9.7; то есть они обдумывают эту задачу с точки зрения разрешающего условия. Будучи активированным, это правило будет подталкивать их к поиску случаев невыполнения соответствующего предусловия (достижения 19 лет), что, в свою очередь, приведет их к выбору карточки «16». Напротив, в задаче с буквами и числами (верхняя часть рис. 9.7) правило разрешения не действует, поэтому нет причин для выбора карточки «7». Таким образом, от содержания задачи зависит, будет или нет активироваться прагматическое правило, что, в свою очередь, влияет на правильность рассуждения (Cheng, Holyoak, Nisbett & Oliver, 1986).

Решая задачу о пиве, испытуемые могут не только пользоваться правилами, но и воссоздавать в уме конкретную репрезентацию, или мысленную модель ситуации. Можно, например, представить себе двух человек, каждого с номером на спине и с напитком в руке. Затем можно исследовать эту мысленную модель и смотреть, что происходит, например, если у пьющего с числом 16 на спине в руке оказывается пиво. Согласно такому взгляду человек рассуждает при помощи мысленных моделей, предлагаемых содержанием задачи (Johnson-Laird, 1989).

Две только что описанные процедуры — применение прагматических правил и построение мысленных моделей — имеют нечто общее: они определяются содержанием задачи. Это отличает их от применения логических правил, на которые содержание задачи не должно влиять. Следовательно, чувствительность к содержанию задачи часто удерживает нас от действий, подчиняющихся интуитивной логике.

Индуктивное мышление

Логические правила.Логики отмечают, что доказательство может быть хорошим, даже если оно не имеет дедуктивной достоверности. Такого рода доказательства обладают силой индукции, что означает невероятность ложности заключения, если все посылки истинны (Skyrms, 1986). Вот пример строго индуктивного доказательства:

3. а. В колледже Митч специализировался на бухгалтерском учете.

б. Сейчас Митч работает в бухгалтерской фирме.

в. Следовательно, Митч — бухгалтер.

Это доказательство не является дедуктивно достоверным (возможно, Митчу надоели бухгалтерские курсы и он перешел на работу ночным сторожем в том единственном месте, где у него были связи). Индуктивная строгость, таким образом, — это вопрос вероятности, а не определенности; и (как считают логики) индуктивная логика должна основываться на теории вероятности.

Мы постоянно совершаем и оцениваем индуктивные доказательства. Полагаемся ли мы при этом на законы теории вероятности, как это делают логики и математики? Одним из относящихся сюда законов теории вероятности является правило объема базиса, утверждающее, что вероятность принадлежности чего-либо к определенному классу (например, принадлежности Митча к классу бухгалтеров) тем больше, чем больше существует членов этого класса (т. е. чем выше объем базиса этого класса). Так, вышеприведенное доказательство того, что Митч — бухгалтер, можно усилить, добавив к нему посылку, что Митч стал членом клуба, 90% членов которого — бухгалтеры.

Другой относящийся к нашему случаю вероятностный закон — это правило конъюнкции: вероятность высказывания не может быть меньше, чем вероятность этого же высказывания, сочетаемого с другим высказыванием. Например, вероятность того, что «Митч — бухгалтер», не может быть меньше, чем вероятность того, что «Митч — бухгалтер и зарабатывает более 40 000 долларов в год». Правило объема базиса и правило конъюнкции — это рациональные принципы индуктивного мышления; они подкреплены логикой, и большинство людей полагаются на них, когда эти правила выражены в явной форме. Однако в суматохе обыденного мышления люди часто нарушают эти правила, в чем мы скоро убедимся.

Эвристики.Эвристика — это упрощенная процедура, которую достаточно легко применять и которая часто позволяет получить правильный результат, однако результат, полученный таким образом, не обязательно будет правильным. Люди часто используют эвристики в повседневной жизни, поскольку находят их полезными. Однако, как следует из дальнейшего изложения, на эвристики далеко не всегда можно полагаться.

В ряде простых экспериментов ученые показали (Tversky & Kahneman, 1983, 1973), что, делая индуктивные суждения, люди нарушают некоторые основные правила теории вероятности. Особенно часты нарушения правила объема базиса. В одном эксперименте группе испытуемых сказали, что психологический совет провел интервью с 30 инженерами и 70 юристами (всего 100 человек) и составил описания их личностей. Испытуемым раздали несколько описаний и просили указать для каждого из них вероятность того, что данный человек является инженером. Некоторые описания были прототипами инженера (например: «Джека не интересует политика, свое свободное время он проводит в мастерской»); другие были нейтральными (например: «Дик — очень способный человек, и ему обещан настоящий успех»). Неудивительно, что эти испытуемые с большей вероятностью относили к инженеру прототипное описание, а не нейтральное. Другой группе испытуемых дали аналогичные инструкции и описания, и кроме того им сказали, что из этих 100 человек 70 были инженерами, а 30 — юристами (обратная пропорция относительно первой группы). Следовательно, объем базиса инженеров в этих группах был существенно разным. Но это различие фактически не дало никакого эффекта: испытуемые второй группы давали в основном те же оценки, что и испытуемые первой группы. Например, в обеих группах испытуемые с вероятностью 50 на 50 относили нейтральные описания к инженерам (тогда как с их стороны было бы рациональным с большей вероятностью относить нейтральные описания к профессии с более высоким объемом базиса). Испытуемые полностью игнорировали информацию о базисных объемах (Tversky & Kahneman, 1973).

Ничуть не большее внимание обращают люди и на правило конъюнкции. В одном исследовании испытуемым предъявляли следующее описание:

«Линда, 31 год, не замужем, откровенная и очень смышленая. В колледже специализировалась по философии... и серьезно интересовалась вопросами дискриминации».

Затем испытуемые оценивали вероятность следующих утверждений:

4. Линда — кассир в банке.

5. Линда — кассир в банке и активистка феминистского движения.

Предложение 5 является конъюнкцией предложения 4 с высказыванием «Линда — активистка феминистского движения». Явно нарушая правило конъюнкции, большинство испытуемых оценивали вероятность 5 выше, чем вероятность 4. Заметьте, что это — прямое заблуждение, поскольку всякая феминистка — банковский кассир является банковским кассиром, но некоторые банковские кассиры не являются феминистками, и Линда могла быть среди последних (Tversky & Kahneman, 1983).

Испытуемые в этом исследовании основывали свои суждения на том, что Линда больше похожа на банковского кассира и феминистку, чем просто на банковского кассира. Хотя испытуемых просили оценить вероятность, они вместо этого оценивали сходство Линды с прототипами понятий «банковский кассир» и «феминистка — банковский кассир». Таким образом, оценка сходства выполняет роль эвристики для оценки вероятности, где эвристика — это сокращенная процедура, которую относительно легко использовать и которая может приносить правильный ответ часто, хотя и не всегда. То есть люди используют эвристику сходства, потому что сходство часто связано с вероятностью и к тому же его легче вычислить. Применение эвристики сходства объясняет также, почему люди игнорируют объем базиса. В эксперименте с «инженером» и «юристом» испытуемые, видимо, рассматривали только сходство предъявленного описания со своими прототипами «инженера» и «юриста». Поэтому когда описание одинаково хорошо подходило и к «инженеру» и к «юристу», испытуемые считали того и другого равновероятными. Использование эвристики сходства может приводить к ошибкам даже экспертов.

Принцип сходства проявляется в еще одном распространенном случае рассуждения, когда, зная, что некоторые члены категории обладают определенным свойством, надо решить, есть ли это свойство у членов другой категории. В одном исследовании испытуемым надо было решить, какое из двух нижеследующих доказательств сильнее:

6. а. У всех малиновок есть сезамовидные кости.

б. Следовательно, у всех воробьев есть сезамовидные кости.

или

7. а. У всех малиновок есть сезамовидные кости.

б. Следовательно, у всех страусов есть сезамовидные кости.

Неудивительно, что испытуемые сочли первое доказательство сильнее, видимо потому, что малиновки более похожи на воробьев, чем на страусов. Такая опора на сходство кажется рациональной тем более, что она согласуется с представлением, что если предметы имеют много общих известных свойств, то у них, вполне вероятно, есть и общие неизвестные свойства. Однако видимость рациональности блекнет, когда мы переходим к оценкам испытуемыми другой пары доказательств:

7. а. У всех малиновок есть сезамовидные кости.

б. Следовательно, у всех страусов есть сезамовидные кости.

или

8. а. У всех малиновок есть сезамовидные кости. б. Следовательно, у всех птиц есть сезамовидные кости.

Испытуемые сочли второе доказательство более сильным, видимо потому, что малиновки более сходны с прототипом птицы, чем с прототипом страуса. Но такое суждение ошибочно: если исходить из той же посылки (что у малиновок сезамовидные кости), наличие некоторого свойства у всех птиц не может быть более вероятным, чем наличие его у всех страусов, поскольку страусы на самом деле птицы. Опять мы видим, что интуиция, основанная на сходстве, может иногда приводить к заблуждению (Osherson et al., 1990).

Сходство — не единственный вид сильной эвристики; помимо нее существует также причинная эвристика. Люди оценивают вероятность ситуации по силе причинной связи между событиями в этой ситуации. Например, предложение 10 им кажется более вероятным, чем предложение 9:

9. В 2000 году в Калифорнии будет сильное наводнение, во время которого утонут более 1000 человек.

10. В 2000 году в Калифорнии будет землетрясение, которое вызовет сильное наводнение, во время которого утонут более 1000 человек.

Посчитать, что 10 вероятнее 9, — это еще одно нарушение правила конъюнкции (и, следовательно, еще одно заблуждение). В этот раз нарушение происходит потому, что в предложении 10 наводнение имеет сильную причинную связь с другим событием — землетрясением; тогда как в предложении 9 упоминается только наводнение и у него соответственно нет причинных связей.

Итак, использование эвристик часто приводит нас к игнорированию некоторых основных правил рассуждения, включая правило базисного объема и правило конъюнкции. Но не стоит быть слишком пессимистичным в отношении нашего уровня рациональности. Во-первых, эвристика сходства и причинности приводит в большинстве случаев к верным решениям. Во-вторых, при соответствующих обстоятельствах мы способны оценить уместность определенных логических правил для решения тех или иных задач и соответственно их применять (Nisbett et al., 1983). Так, читая этот материал и думая о нем, вы, возможно, сумели убедиться в том, что правило базисного объема и правило конъюнкции играют важную роль в решении задач.

Образное мышление

В начале этой главы мы упоминали, что помимо мышления в форме высказываний человек может также мыслить в форме образов, особенно зрительных образов. Такому визуальному мышлению и посвящен данный раздел.

Многие из нас чувствуют, что частично мышление осуществляется визуально. Часто кажется, что мы воспроизводим прошлые восприятия или их фрагменты и затем оперируем ими как реальным перцептом. Чтобы оценить этот момент, попытайтесь ответить на следующие три вопроса:

1. Какой формы уши у немецкой овчарки?

2. Какая получится буква, если заглавную N повернуть на 90 градусов?

3. Сколько окон в жилой комнате у ваших родителей?

Отвечая на первый вопрос, большинство людей говорят, что они формируют зрительный образ головы немецкой овчарки и «смотрят» на уши, чтобы определить их форму. Отвечая на второй вопрос, люди сообщают, что сначала они формируют образ заглавной N, затем мысленно «вращают» ее на 90 градусов и «смотрят» на нее, чтобы определить, что получилось. А при ответе на третий вопрос люди говорят, что представляют себе комнату и затем «сканируют» этот образ, считая окна (Kosslyn, 1983; Shepard & Cooper, 1982).

Вышеприведенные примеры основаны на субъективных впечатлениях, но и они, и другие свидетельства указывают на то, что в образах участвуют те же самые репрезентации и процессы, что и в восприятии (Finke, 1985). Образы объектов и пространственных участков содержат зрительные детали: мы видим немецкую овчарку, заглавную N или жилую комнату своих родителей «мысленным взором». Кроме того, мысленные операции, которые мы выполняем с этими образами, видимо, аналогичны операциям, выполняемым с реальными зрительными объектами: образ комнаты родителей мы сканируем во многом так же, как сканировали бы реальную комнату, а образ заглавной N вращаем так же, как вращали бы реальный объект.

Нервная основа образов

Возможно, наиболее убедительное подтверждение сходства образов с восприятием состояло бы в том, что и то и другое опосредуется одними и теми же мозговыми структурами. В последние годы было собрано множество такого рода данных.

Некоторые из этих данных получены в исследованиях пациентов с поврежденным мозгом, и они показывают, что все нарушения зрительного восприятия у пациента, как правило, сопровождаются аналогичными нарушениями зрительных образов (см. напр.: Farah et al., 1988). Особенно поразительным примером служат пациенты с поражением теменной доли правого полушария, у которых в результате развивается зрительное игнорирование левой стороны поля зрения. Хотя и не слепые, эти пациенты игнорируют все, что находится в левой части их зрительного поля. Пациент-мужчина может, например, не побрить левую сторону лица. Это зрительное игнорирование распространяется и на образы, как установил итальянский невролог Бизиак (см. напр.: Bisiach & Luzzatti, 1978). Бизиак просил своих пациентов со зрительным игнорированием представить себе знакомую площадь в их родном Милане как она выглядит, если стоять лицом к церкви. Эти пациенты называли большинство объектов, находящихся от них справа, но очень мало тех, что были слева. Когда их просили представить себе эту сцену с противоположной точки, как если бы они стояли перед церковью и смотрели на площадь, пациенты игнорировали объекты, которые они ранее называли (теперь эти объекты находились с левой стороны образа). Итак, у этих пациентов в образах проявлялось то же игнорирование, что и при восприятии, откуда можно сделать вывод, что поврежденные у них структуры мозга обычно опосредуют и образы, и восприятие.

Некоторые недавние исследования, в которых применялись методы сканирования мозга, показали, что у нормальных испытуемых участки мозга, связанные с восприятием, связаны также и с образами. В одном эксперименте испытуемые выполняли и мысленную арифметическую задачу («Начать с 50 и считать, отнимая по 3»), и задачу на зрительные образы («Представить прогулку по своему кварталу, поворачивая попеременно направо и налево, начиная от своей двери»). В ходе выполнения испытуемыми каждой задачи измерялся кровоток в различных участках коры. Кровоток в зрительной коре был больше, когда испытуемые выполняли задачу на образы, чем когда они выполняли мысленную арифметическую задачу. Кроме того, паттерн интенсивности кровотока при решении задачи на образы был сходен с тем, что обычно обнаруживается в перцептивных задачах (Roland & Friberg, 1985).

В недавнем эксперименте с ПЭТ-сканером (Kosslyn et al., 1993) дается яркое сравнение структур мозга, участвующих в восприятии и образном представлении. Испытуемые во время сканирования мозга выполняли две различных задачи — задачу на восприятие и задачу на образы. В задаче на восприятие прямоугольная заглавная буква предъявлялась на фоне сетки, а затем в одной из ячеек сетки предъявлялся крестик; задачей испытуемого было решить как можно быстрее, попадает ли крестик на какую-либо часть прямоугольной буквы (рис. 9.8). В задаче на образы снова предъявлялась фоновая сетка, но без прямоугольной буквы. Под сеткой была строчная буква, а испытуемых перед этим инструктировали создать образ прописного варианта этой строчной буквы и спроецировать его на сетку. Затем в одной из ячеек сетки предъявлялся крестик, и испытуемым надо было определить, попадает ли он на какую-либо часть воображаемой прямоугольной буквы (см. рис. 9.8). Неудивительно, что задача на восприятие вызывала повышение нервной активности в участках зрительной коры. Но то же происходило и в задаче на образы. Действительно, задача на образы приводила к повышению активности в тех структурах мозга, которые, насколько известно, относятся к первичным зонам коры, первыми получающим зрительную информацию.

Рис. 9.8. Образы и восприятие.Эти задачи использовались для того, чтобы определить, участвуют ли в зрительных представлениях те же структуры мозга, что и в зрительном восприятии. В задаче на восприятие испытуемым надо было решить, попадает ли крестик на часть прямоугольной буквы. В задаче на образы они должны были представить прямоугольную букву и затем решить, попадает ли крестик на часть (образ) прямоугольной буквы. Чтобы испытуемые знали, какую букву им представлять, под сеткой показывался строчной вариант буквы (строчной вариант показывался и в перцептивной задаче — просто чтобы не нарушать сходство) (Kosslyn et al., 1993).

Следовательно, образы сходны с восприятием, начиная с самых ранних этапов обработки информации в коре. Кроме того, когда нервная активация в этих двух задачах сравнивалась непосредственно, в задаче на образы активация была больше, чем в задаче на восприятие, и этот факт говорит о том, что задача на образы требовала больше «перцептивной работы», чем задача на восприятие. Эти результаты почти не оставляют сомнений, что образы и восприятие опосредуются одними и теми же нервными механизмами. И здесь мы снова находим в результатах биологических исследований подтверждения гипотезы, которая была изначально предложена для психологического уровня.

Операции над образами

Как мы отмечали, мысленные операции над образами выполняются аналогично операциям с реальными зрительными объектами. Многочисленные эксперименты объективно подтверждают эти субъективные впечатления.

Одна из наиболее хорошо изученных операций — мысленное вращение. В классическом эксперименте испытуемым в каждой пробе показывали заглавную букву «R». Эта буква предъявлялась и нормально (R), и зеркально (Я), а также с обычной вертикальной ориентацией или повернутой на различные углы (рис. 9.9).

Рис. 9.9. Изучение мысленного вращения.Показаны примеры букв, предъявлявшихся испытуемым при изучении мысленного вращения. После каждого предъявления испытуемым надо было решить, была ли буква обычной или зеркальной. Цифрами показан угол поворота относительно вертикали (по: Cooper & Shepard, 1973).

Испытуемым надо было решить, была ли буква обычной или зеркальной. Чем больше буква была повернута относительно своего вертикального положения, тем больше времени требовалось испытуемым на принятие решения (рис. 9.10). Эти результаты позволяют предположить, что при принятии решения испытуемые мысленно вращали образ буквы, пока он не становился вертикально, и тогда проверяли, обычная это буква или зеркальная.

Рис. 9.10. Время принятия решения при изучении мысленного вращения.Время, затраченное на принятие решения, была ли буква обычной или зеркальной, было наибольшим при повороте буквы на 180°, т. е. когда она предъявлялась вверх ногами (по: Cooper & Shepard, 1973).

Еще одна операция, одинаково применимая к образам и восприятию, — это сканирование объекта или пространства. В эксперименте по сканированию образа испытуемые сначала изучали карту несуществующего острова, содержавшую 7 особых участков. Карту убирали и просили испытуемых представить ее образ и сосредоточиться на определенном месте (например, дереве в южной части острова — рис. 9.11). Затем экспериментатор называл другое место (например, дерево в северном конце острова). Испытуемым надо было, начиная с зафиксированного места, просканировать свой образ острова, найти названное место и тогда нажать кнопку «прибытие». Чем больше было удаление между местом старта и названным местом, тем больше времени испытуемым требовалось для ответа. Это указывает, что испытуемые сканировали свой образ во многом так же, как они сканировали бы реальный объект.

Рис. 9.11. Сканирование мысленных образов.Испытуемый сканирует образ острова с юга на север в поисках названного ему места. Видимо, мысленный образ испытуемого подобен реальной карте, и на его сканирование у испытуемого уходит больше времени, когда сканируемое расстояние больше (по: Kosslyn, Ball & Reiser, 1978).

Еще одно сходство между образной и перцептивной обработкой состоит в том, что обе они ограничены величиной зернистости. Например, от величины зернистости электронной трубки телевизора зависит, насколько маленькими могут быть детали на экране, чтобы оставаться различимыми. Хотя на самом деле экрана в мозге нет, можно представить, что образы возникают как бы в мысленной среде, зернистость которой ограничивает количество деталей, которые можно обнаружить в образе. Если величина зерна фиксированная, то меньшие образы разглядеть труднее, чем большие. Это положение подтверждается многими данными. В одном эксперименте испытуемые сначала формировали образ знакомого животного, скажем кота. Затем их просили решить, есть ли у воображаемого ими животного определенное свойство. Испытуемые быстрее принимали решение, если свойство было крупным, таким как голова, чем когда оно было мелким, таким как когти. В другом исследовании испытуемых просили вообразить животное различной относительной величины — маленькое, среднее или большое. Затем их просили решить, есть ли у него определенное свойство. В случае больших образов испытуемые принимали решение быстрее, чем в случае меньших. Итак, и в образах, и в восприятии чем больше образ, тем легче рассмотреть детали объекта (Kosslyn, 1980).

Зрительное творчество

Существует бесчисленное количество историй об ученых и художниках, создавших свои самые выдающиеся работы посредством визуального мышления (Shepard & Cooper, 1982). Хотя эти истории и не являются строгим свидетельством, они — один из лучших имеющихся показателей силы визуального мышления. Удивительно, что визуальное мышление весьма эффективно работает в таких абстрактных областях, как математика и физика. Альберт Эйнштейн, например, говорил, что он редко думает словами и разрабатывает свои идеи в виде «более или менее четких образов, которые можно "произвольно" воспроизводить и комбинировать». Так, Эйнштейн говорил, что идея теории относительности возникла у него первоначально, когда он думал о том, что «видел», представляя себе, как он догоняет световой луч и равняется с ним.

Пожалуй, наиболее замечательный пример можно привести из химии. Фридрих Кекуле фон Страдониц пытался определить молекулярную структуру бензола (которая оказалась кольцеобразной). Однажды ночью ему приснилось, что корчащаяся змееподобная фигура неожиданно свернулась в замкнутую петлю, кусая собственный хвост. Строение этой змеи и оказалось структурой бензола. Образ во сне оказался решением важнейшей научной проблемы.