Стробоскопическое движение

Полное впечатление движения может возникнуть при быстрой смене неподвижных картинок, как это бывает, например, в кино. Такое кажущееся движение показывают иногда «стробоскопическим движением», или «фи-феноменом» Оно может быть понято как один из примеров временного слияния.

Подведём простую лабораторную демонстрацию. Два источника света установлены в нескольких сантиметрах друг от друга. Левый включается и включается; через одну или две секунды другой также включается или выключается. Наблюдатель воспринимает две следующие одна за другой вспышки света. Если временной интервал между вспышками постепенно сокращается, происходит удивительное перцептивное преобразование: кажется, что левая световая точка движется вправо, пересекая пространство, разделяющее эти точки. Наконец, когда временной интервал становится совсем коротким, ощущение движения пропадает, и вспышки видятся одновременно, каждая на своём месте.

При простом изменении временного интервала между стимулами возникает три качественно различных впечатления: последовательность, движение и одновременность. Наиболее замечательно то, что кажущееся движение совершенно отчётливо заполняет пустое пространство между двумя стимулами.

Естественно предположить, что причиной этого эффекта являются движения глаз. Поскольку глаза движутся от одного стимула к другому, их поворот создаёт кинестетические сигналы, преобразуемые в восприятие движения. Это предположение легко опровергается тем фактом, что движение можно наблюдать одновременно в противоположных направлениях (рис. 1)

рис. 1. Точки под примером 1 зажигаются одновременно; спустя секунду одновременно зажигаются точки 2.

Больше того, чтобы испытуемый увидел кажущееся движение, совсем не обязательно последовательно стимулировать различные точки сетчатки. Рок и Эбенхольц (1962) создали огромную экспериментальную методику, позволявшую их испытуемым монокулярно видеть поочерёдно вспыхивающие световые линии как находящиеся в разных местах пространства, хотя при этом возбуждалась одна и та же область сетчатки. Они получали этот эффект, заставляя испытуемого двигать глаза из одной позиции в другую таким образом, чтобы обеспечивалось фовеальное видение каждой линии. В другом же случае условия подбирались так, что испытуемый не воспринимал линии как пространственно разделённые, хотя раздражались различные участки сетчатки. В этом случае испытуемые двигали глазами из стороны в сторону так, чтобы поочерёдно видеть единственную неподвижную вспыхивающую линию то фовеа, то периферией. Таким образом, достигалась последовательная смена участков сетчатки при отсутствии реального разделения линий; при этом отсутствовало также восприятие их как находящихся в разных местах. Кажущееся движение только в первых условиях, во вторых уже оно никогда не наблюдалось. Это говорит о том, что необходимым условием восприятия движения между двумя точками является видение расстояния между ними, а не их сетчаточное разделение.

Условия, влияющие на появление кажущегося движения, могут быть выражены в нескольких обобщённых предложениях, касающихся особенностей стимулов и отношений между ними.

Но абсолютно неясны специфические механизмы, ответственные за кажущееся движение; мы не можем также сказать, является ли этот феномен врождённым или приобретается в процессе научения. Есть данные подтверждающие обе точки зрения. Например, Рок, Таубер и Хеллер (1965), используя тот факт, что рыбы имеют тенденцию плыть в направлении вращения барабана, показали, что новорождённые гуппи спустя несколько минут после рождения делают тоже самое, если их поместить внутрь неподвижного барабана, который только кажется вращающимся. Это кажущееся вращение создавалось последовательным включение вертикальных столбиков вдаль стенок барабана: единственная световая колонка, двигаясь вокруг барабана, создавала иллюзию его вращения. Тогда направление кажущегося движения менялось (сменой последовательности выключения), рыбы меняли направление своего движения. Этот эффект наблюдался у всех новорождённых гуппи во всех пробах тогда ип только тогда, когда скорость смены столбиков, была очень большой или очень маленькой. Как известно, то же самое наблюдается и при фи-феномене.

Смысл этих результатов в том, что новорождённые гуппи, в самом деле, воспринимают кажущееся движение и поскольку у них нет предварительного зрительного опыта (они содержались в темноте с момента рождения до момента испытаний), это восприятие должно иметь врождённую основу. Те же исследователи предположили, что новорождённые дети тоже могут воспринимать кажущееся движение. Но демонстрация врождённых основ данного феномена не устраняет возможности его модификации по мере приобретения опыта. Например, намного труднее воспринимать кажущееся движение между двумя объектами, имеющими разную форму. Причина в том, что движение в такой ситуации гораздо хуже осмысливается. Точ и Ительсон (1965) приходят к аналогичному выводу, а именно, что направление кажущегося движения зависит от значения используемых стимулов.

Кажущееся движение обнаружено также в других сенсорных модальностях, например в осязании. Если с подходящей скоростью поочерёдно прикасаться к двум точкам кожи, создаётся ощущение движения стимула из одной точки в другую. Два щелчка, подаваемые на разные уши через короткий промежуток времени, могут восприниматься как один щелчок, движущийся сквозь голову.

Сложный эффект получается в том случае, если окончание линий образуют неровный край. Трудность увидеть линии как движущиеся неровный край. Трудность увидеть линии как движущиеся в сторону здесь ещё больше, так как они должны «идти в никуда». Однако у многих испытуемых спонтанно возникает удивительное перцептивное решение. Они видят поле, разделённое на две части: первая часть-ряд линий, двигающихся вправо, вторая часть-белая поверхность с неровным краем, которая движется вниз; линии же непрерывно заходят за неё. Перестройка происходит неожиданно и без всяких усилий со стороны испытуемого; он сам удивляется ей. Это «творчество» в создании новой конигурации, соответствующей требованиям стимуляции, осуществляется путём разделения целого на части и «изобретения» новых частей.

Факторы, влияющие на кажущееся движение

Порог кажущегося движения определяются следующими тремя факторами:

расстояние между двумя стимулами;

временным интервалом между стимулами;

интенсивностью стимулов.

А. Корте, варьируя эти факторы, установил три «закона», описывающие условия получения оптимального эффекта кажущегося движения:

1. Чем больше расстояние между двумя стимулами, тем больше должна быть их интенсивность (если временной интервал постоянен) или тем ьольше должен быть временной интервал (если интенсивность постоянна).

2. Чем больше интенсивность, тем больше должно быть расстояние между стимулами или тае меньше должен быть временной интервал.

3. Чем больше временной интервал, тем больше должно быть расстояние между стимулами или тем меньше должна быть интенсивность.

Факторы группировки являются ведущими в определении направления кажущегося движения. На рис. 2

включается световая точка 1, затем она выключается, и через который промежуток времени одновременно включается световые точки 2 и 3. При этом может восприниматься движение точки 1 либо к точке 2, либо кК точке 3. Как показывают эксперименты, точка 1 имеет тенденцию двигаться в сторону юолее близкой точки 2, что согласуется с принципом группировки по близости. На рис. 2 Б. при одной и той же пространственной близости движения воспринимается из положения 1 в положение 3, а не 2, в силу большего сходства изоюражений 1 и 3 – по принципу группировки по сходству. На рис. 2, В движение идёт по искревлённой дуге, ограниченной контурами, а не по кратчайшему расстоянию от 1 и 2; здесь действует принцип хорошего продолжения.

Форма и пространственная ориентация последовательных стимулов могут затруднить или сделать невозможным восприятие прямого линейного смещения стимула из одной позиции в другую. В результате получается более сложный вид кажущегося движения.

Например, на рис. 2, Г наблюдается вращательное движение линии. А на рис. 2 Д переход У-образной фигуры из перевёрнутого положения в прямое и обратное с выходом из плоскости рисунка.

Эксперимент Готхарда Йохансона

Сегодня можно говорить о нескольких принципах кодирования в нейронных

сетях. Одни из них достаточно просты и характерны для периферического

уровня обработки информации, другие — более сложны и характеризуют передачу

информации на более высоких уровнях нервной системы, включая кору.

Одним из простых способов кодирования информации признается

специфичность рецепторов, избирательно реагирующих на определенные

параметры стимуляции, например колбочки с разной чувствительностью к длинам

волн видимого спектра, рецепторы давления, болевые, тактильные и др.

Другой способ передачи информации получил название частотного кода.

Наиболее явно он связан с кодированием интенсивности раздражения. Частотный

способ кодирования информации об интенсивности стимула, включающего

операцию логарифмирования, согласуется с психофизическим законом Г. Фехнера

о том, что величина ощущения пропорциональна логарифму интенсивности

раздражителя.

Однако позже закон Фехнера был подвергнут серьезной критике. С. Стивене

на основании своих психофизических исследований, проведенных на людях с

применением звукового, светового и электрического раздражения, взамен

закона Фехнера предложил закон степенной функции. Этот закон гласит, что

ощущение пропорционально показателю степени стимула, при этом закон Фехнера

представляет лишь частный случай степенной зависимости.

Анализ передачи сигнала о вибрации от соматических рецепторов показал,

что информация о частоте вибрации передается с помошью частоты, а ее

интенсивность кодируется числом одновременно активных рецепторов.

В качестве альтернативного механизма к первым двум принципам

кодирования — меченой линии и частотного кода — рассматривают также паттерн

ответа нейрона. Устойчивость временного паттерна ответа — отличительная

черта нейронов специфической системы мозга. Система передачи информации о

стимулах с помощью рисунка разрядов нейрона имеет ряд ограничений. В

нейронных сетях, работающих по этому коду, не может соблюдаться принцип

экономии, так как он требует дополнительных операций и времени по учету

начала, конца реакции нейрона, определения ее длительности. Кроме того,

эффективность передачи информации о сигнале существенно зависит от

состояния нейрона, что делает данную систему кодирования недостаточно

надежной.

Идея о том, что информация кодируется номером канала, присутствовала

уже в опытах И.П. Павлова с кожным анализатором собаки. Вырабатывая

условные рефлексы на раздражение разных участков кожи лапы через «касалки»,

он установил наличие в коре больших полушарий соматотопической проекции.

Раздражение определенного участка кожи вызывало очаг возбуждения в

определенном локусе соматосенсорной коры. Пространственное соответствие

места приложения стимула и локуса возбуждения в коре получило подтверждение

и в других анализаторах: зрительном, слуховом. Тонотопическая проекция в

слуховой коре отражает пространственное расположение волосковых клеток

кортиевого органа, избирательно чувствительных к различной частоте звуковых

колебаний. Такого рода проекции можно объяснить тем, что рецепторная

поверхность отображается на карте коры посредством множества параллельных

каналов — линий, имеющих свои номера. При смещении сигнала относительно

рецепторной поверхности максимум возбуждения перемещается по элементам

карты коры. Сам же элемент карты представляет локальный детектор,

избирательно отвечающий на раздражение определенного участка рецепторной

поверхности. Детекторы локальности, обладающие точечными рецептивными

полями и избирательно реагирующие на прикосновение к определенной точке

кожи, являются наиболее простыми детекторами. Совокупность детекторов

локальности образует карту кожной поверхности в коре. Детекторы работают

параллельно, каждая точка кожной поверхности представлена независимым

детектором.

Сходный механизм передачи сигнала о стимулах действует и тогда, когда

стимулы различаются не местом приложения, а другими признаками. Появление

локуса возбуждения на детекторной карте зависит от параметров стимула. С их

изменением локус возбуждения на карте смещается. Для объяснения организации

нейронной сети, работающей как детекторная система, Е.Н. Соколов предложил

механизм векторного кодирования сигнала.

Принцип векторного кодирования информации впервые был сформулирован в

50-х годах шведским ученым Г. Йохансоном, который и положил начало новому

направлению в психологии — векторной психологии. Г. Йохансон основывался на

результатах летапьного изучения восприятия движения. Он показал, что если

две точки на экране движутся навстречу друг другу — одна по горизонтали,

другая по вертикали, — то человек видит движение одной точки по наклонной

прямой. Для объяснения эффекта иллюзии движения Г. Йохансон использовал

векторное представление. Движение точки рассматривается им как результат

формирования двухкомпонентного вектора, отражающего действие двух

независимых факторов (движения в горизонтальном и вертикальном

направлениях). В дальнейшем векторная модель была распространена им на

восприятие движений корпуса и конечностей человека, а также на движение

объектов в трехмерном пространстве. Е.Н Соколов развил векторные

представления, применив их к изучению нейронных механизмов сенсорных

процессов, а также двигательных и вегетативных реакций.

Векторная психофизиология — новое направление, ориентированное на

соединение психологических явлений и процессов с векторным кодированием

информации в нейронных сетях.