Ология 6-е издание Москва • Санкт-Петербург ■ Нижний Новгород ■ Воронеж Ростов-на-Дону • Екатеринбург • Самара • Новосибирск Киев • Харьков • Минск 2006 ббк

Если бы Создатель должен был даровать нам новый набор органов чувств, или немного реконструировать существующие, оставив всю остальную природу человека неизменной, несомненно, мы жили бы в другом мире, и мы столкнулись бы с такой жестокой реальностью, как если бы весь мир, кроме наших органов чувств, изменился.

 

Что мы имеем в виду, когда говорим о «вычислительном мозге», и какое отношение это имеет к выживанию человека как вида ?

Таким образом, на способ восприятия нами первичной информации о мире в значительной степени влияет изначальная организация сенсорной системы и мозга—мы «оснащены», чтобы воспринимать мир определенным способом — и наш прошлый опыт, который определяет значение начального ощущения стимулов. Если бы предыдущее научение не влияло на наше восприятие, странные знаки на этой странице, которые мы называем буквами, не воспринимались бы как части слов и слова были бы лишены значения. Мы научаемся значению зрительных (а также слуховых, тактильных, вкусовых и обонятельных) сигналов. Наш мозг полон ассоциативных структур, которые интерпретируют основную энергию стимула естественного мира. Прошлое научение влияет на восприятие. Когда вы слышите балалайку, то можете представить себе русский танец. Но восприятие также находится во власти сенсорной системы.

Есть другая точка зрения на сенсорный и перцептивный процессы, которую подтверждают результаты исследований физического устройства сенсорной системы и мозга. Сенсорная система состоит из рецепторов и соединенных между собой нейронов пяти видов чувствительности (слух, зрение, осязание, вкус и запах). За последние 150 лет благодаря усилиям физиологов, врачей и психофизиологов каждый из этих видов чувствительности в большей или меньшей степени раскрыл свои секреты. С другой стороны, знание о мозге и его роли в восприятии не спешило развиваться главным образом из-за недоступности мозга. Прямое наблюдение работы мозга обычно включало удаление части его твердого корпуса, на протяжении тысячелетий развивавшегося, чтобы предохранять мозг от повреждений, или исследования мозга умершего человека врачами, интересующимися неврологической основой тех или иных симптомов. Эти исследования указали на некоторые общие особенности, такие как известная контрлатеральность мозга, согласно которой повреждение одного из полушарий приводит к дефекту в противоположной стороне тела. Мы также знаем, что при травмах, например ударе по задней части головы в области, названной затылочной долей, у человека могут «посыпаться искры из глаз». Мы «видим» яркие вспышки, хотя на глаза не воздействуют такие стимулы. Через прямую стимуляцию затылочной коры в этой части мозга запускается зрительное восприятие. Исследователи мозга недавно получили возможность наблюдать сенсорные, перцептивные и когнитивные процессы мозга, не удаляя череп и не ударяя людей по голове. Эти методы включают как поведенческие данные, например эксперименты на время реакции, так и технологию отображения, которая уже обсуждалась в предыдущей главе (ПЭТ, КАТ, ОМР и т. д.). Теперь впервые в науке о разуме действительно можно видеть работу мозга при восприятии информации о мире, а также то, как это восприятие прокладывает себе путь через лабиринт мозга.

Обработка сенсорных сигналов вычислительным мозгом играет определенную роль в эпистемологии, или изучении происхождения и природы знания. Некоторые из этих соображений ставят вопрос: каково логическое обоснование наших сенсорной, перцептивной и когнитивной систем как отражения мира? Окна разума, сенсорная система человека, появились в результате физических изменений, про-

Ощущение и восприятие 99

Объем восприятия 101

Сэр Уильям Гамильтон размышляет об объеме восприятия

ление согласуется со здравым смыслом. Закрыв глаза, мы продолжаем «видеть» мир; когда кончается музыкальная пьеса, мы все еще «слышим» ее; убирая руку с рельефной поверхности, мы все еще продолжаем ее «чувствовать». Однако все эти сенсорные следы быстро угасают и большей частью скоро забываются. Каковы границы этих переходных впечатлений? Как долго они длятся? Как много можно воспринять за короткое время и насколько оно коротко?

В первых экспериментах по определению объема восприятия использовались зрительные стимулы не только потому, что зрение — очень важный вид чувствительности, но и потому, что зрительные стимулы несколько легче контролировать в эксперименте по сравнению с другими видами стимулов (например, осязательными или вкусовыми). Изучение зрения имело и практический смысл, поскольку оно было связано с быстро развивающимися исследованиями чтения. (Во многих ранних исследованиях объема восприятия измерялось количество информации, которое можно воспринять за короткий период.) Джаваль (Javal, 1878) заметил, что при чтении происходит не плавное сканирование строк текста, а «перепрыгивание» с одной точки фиксации на другую. Чтение, или сбор текстового материала, происходит в точках фиксации, а не во время скачков, или саккадических движений (Cattell, 1886a, 1886b; Erdmann & Dodge, 1898).

102 Глава 3. Восприятие и внимание

В этих первых работах было показано, что наибольшее количество информации, которое можно собрать при единичном предъявлении, составляет 4-5 не связанных между собой букв. Важно иметь в виду, что в этих ранних исследованиях чтения выводы основывались на сообщениях испытуемых о том, что они видели. Такой способ отчета исключал рассмотрение возможности того, что восприятие сохраняет по инерции больше 4-5 букв, но в сознании испытуемого удерживаются, то есть воспроизводятся из воспринятого, только четыре или пять из них. То, что объем воспринимаемого больше воспроизведенного, можно объяснить наличием как минимум двух составляющих отчета испытуемого: 1) объем восприятия и 2) воспроизведение немедленных впечатлений. Однако на протяжении 60 лет считалось непреложным фактом, что объем восприятия при чтении составляет 4,5 буквы, пока не был проведен ряд критических экспериментов, доказавших ошибочность такой позиции.

Эти важнейшие эксперименты двояко повлияли на когнитивную психологию. Во-первых, значительно изменилось представление о величине объема восприятия; и, во-вторых, обработка информации стала рассматриваться как процесс, состоящий из последовательных этапов, каждый из которых протекает по своим законам. Последнее должно было подкрепить метафору «ящиков в голове» как способа репрезентации гипотетических когнитивных структур. Мы встретимся с этой метафорой в последующих главах.

Иконическое хранение

Сохранность зрительных впечатлений и их кратковременную доступность для дальнейшей обработки Найссер (Neisser, 1967) назвал иконической памятью. Возникает вопрос, правильно ли применять к этому сенсорному явлению термин «память»? Для многих (если не большинства) когнитивных психологов «память» означает кодирование и хранение информации с участием высших когнитивных процессов. Верно, что иконическая память включает определенную форму хранения, но недавние открытия показывают, что она не зависит от процессов высшего уровня, таких как внимание.

Многие исследователи обнаруживали, что входящая информация точно представлена в иконической памяти, но она быстро исчезает, если не передается для дальнейшей обработки. Возникает вопрос, не теряет ли испытуемый некоторое количество информации в то время, когда он дает вербальный отчет, то есть когда он «считывает» зрительную информацию с быстро угасающего сенсорного следа? Если бы это было так, это бы означало, что количество информации, которое, как полагали, соответствует объему восприятия, в действительности есть то количество, которое можно успеть пересказать, прежде чем оно угаснет, — другими словами, оно является совместной функцией иконического угасания и времени, требуемого для пересказа зрительной информации.

Сперлинг (Sperling, 1960) предположил, что применявшаяся раннее методика, в рамках которой испытуемых просили сообщить обо всех элементах, которые они могут запомнить, в действительности была тестом на запоминание увиденного, а это может отличаться от того, что они первоначально восприняли. Икона — зри-

Чтобы оценить характер затухания информации в этом очень кратковременном хранилище, были проведены исследования, в которых варьировался интервал между предъявлением букв и подачей подсказки (звукового тона или метки в виде небольшого прямоугольника). Судя по влиянию этой процедуры на воспроизведение, была определена длительность иконического хранения, равная примерно 250 мс¹.

Если мы можем «видеть» после того, как прекратилась внешняя физическая стимуляция, то не можем ли мы «слышать» после прекращения звука? Видимо, можем. Найссер (Neisser, 1967) назвал сенсорную слуховую память эхоической памятью. Эхоическое хранение похоже на иконическое в том смысле, что необработанная сенсорная информация сохраняется в ней с высокой точностью (с тем, чтобы можно было выделить существенные черты и подвергнуть их дальнейшему анализу) в течение очень короткого времени. Подобно иконе, дающей нам дополнительное время, чтобы разглядеть быстро исчезающие стимулы, эхоическая память дает нам дополнительное время, чтобы расслышать слуховое сообщение. Если мы рассмотрим сложный процесс понимания обычной речи, нам станет очевидна роль эхоической памяти. Звуковые колебания, составляющие речь, распространяются с течением времени. Информация, содержащаяся в каждой частичке речи, музыки или другого звука, не имеет смысла, если не находится в контексте других звуков. Эхоическое хранение, запечатлевая на короткое время слуховую информацию, обеспечивает нас непосредственными контекстуальными признаками, необходимыми для понимания слуховой информации.

Хотя полное описание кратковременной памяти (КП) будет приведено в главе 7, важно провести различение между этим видом памяти и эхоическим хранением. Время хранения в эхоической памяти очень мало (от 250 мс до 4 с), а в КП оно значительно больше и составляет 10-30 с. Слуховая информация точно хранится в обеих системах, но в КП, видимо, менее достоверно. Оба вида памяти имеют ограниченный объем, но обеспечивают нас необходимыми для понимания контекстуальными признаками. .

С помощью стерео- и квадрофонического оборудования генерировалась матрица сигналов, аналогичных сигналам в зрительных экспериментах Сперлинга и др. Одними из первых свойства эхоической памяти продемонстрировали Морей, Бейтс и Барнетт (Мокеу, Bates & Barnett, 1965) в статье «Эксперименты с четырехухим человеком». Испытуемого (всего лишь с двумя ушами) помещали среди четырех громкоговорителей или надевали на него квадрофонические наушники; эти устройства позволяли предъявлять четыре сообщения одновременно — совсем как это бывает на вечеринке или если сесть в центре струнного квартета, исполняющего Бетховена. Во всех этих случаях человек может прислушиваться либо

к одному голосу (или сигналу), либо к другому. В эксперименте Морея сообщение состояло из букв алфавита — от одной до четырех, — предъявляемых одновременно по одному, двум, трем или всем четырем каналам. Как и в экспериментах со зрением, испытуемого просили повторить как можно больше букв; в некоторых экспериментах с частичным отчетом могли загораться четыре лампы, соответствующие расположению источника звука и указывающие испытуемому на те каналы, сигналы из которых он должен воспроизвести. Лампы зажигались через 1 с после предъявления букв. Результаты воспроизведения с частичным отчетом были выше результатов с полным отчетом, что указывало на верность представления о кратковременном хранении слуховой информации в эхоической памяти.

Еще более близкую аналогию методике Сперлинга с частичным отчетом имеет эксперимент Дарвина, Турвея и Краудера (Darwin, Turvey & Crowder, 1972). Через стереонаушники испытуемым предъявлялась матрица слуховой информации (сходная с вышеописанной визуальной матрицей), состоящая из трех наборов по три знака, причем в наборах были смешаны цифры и буквы. Испытуемый слышал три коротких списка по три элемента, примерно так:

Целостную теорию внимания первым разработал британский ученый Бродбент (Broadbent, 1958). Эта теория, названная моделью с фильтрацией, была связана с так называемой «одноканальной теорией» и основывалась на идее о том, что обработка информации ограничена пропускной способностью канала — как гласила

исходная теория обработки информации Клода Шеннона и Уоррена Вивера (Shannon & Weaver, 1949).

Бродбент утверждал, что сообщения, проходящие по отдельному нерву, могут различаться в зависимости от того, какое из нервных волокон они стимулируют или какое количество нервных импульсов они производят. (Нейропсихологическими исследованиями было установлено, что сигналы высокой частоты и сигналы низкой частоты действительно передаются разными волокнами.) Так, в случае, когда несколько нервов возбуждаются одновременно, в мозг одновременно могут прийти несколько сенсорных сообщений.

В модели Бродбента (рис. 3.8) такие сообщения обрабатываются несколькими параллельными сенсорными каналами. (Предполагается, что такие каналы имеют различные нервные коды и могут выбираться на основе такого кода. Например, два одновременно предъявляемых сигнала — высокой и низкой частоты — можно различить на основе их физических характеристик, даже если они оба достигают мозга в одно и то же время.) Дальнейшая обработка информации происходит только после того, как на этот сигнал будет направлено внимание и он будет передан через избирательный фильтр в канал с ограниченной пропускной способностью. На рис. 3.8 мы видим, что в систему входит больше информации, чем может быть обработано каналом с ограниченной пропускной способностью; Бродбент считал, что для исключения перегрузки системы избирательный фильтр можно переключить на какой-нибудь другой сенсорный канал.

Модель с фильтрацией действительно выглядит правдоподобной. Очевидно, что наша способность к обработке информации ограниченна. Чтобы извлечь смысл из того, что мы слышим, наш мозг должен настроиться на один тип импульсов (на

Рис. 3.8. Схема информационного потока, объединяющая взгляды, выраженные в различных современных теориях.

Включает элементы теории Бродбента, не оговоренные в тексте. Адаптировано из: Broadbent, 1958

ляло испытуемых быстро переключаться между каналами, что не характерно для обычного восприятия информации.

Более серьезное испытание теории фильтрации провела Энн Трейсман с коллегами; ее работу мы рассмотрим ниже.

Модель делителя (Трейсман)

Среди наиболее очевидных проблем модели фильтрации — обнаружение сенсорной информации (например, имени испытуемого) через игнорируемый канал. Морей (Moray, 1959) провел такой эксперимент и обнаружил, что примерно в трети всех случаев испытуемые замечали собственные имена, предъявляемые по игнорируемому каналу. Из повседневного опыта мы также знаем, что, сосредоточив внимание на одном сообщении, можно следить также и за другим. Родитель может быть поглощен церковной проповедью, слышной на фоне воплей из детской. Благая весть хорошо слышна, и крик детей не беспокоит умиротворенного прихожанина. Но как только его собственный ребенок издает малейший шепот, он будет воспринят не менее отчетливо, чем трубный зов. Надо отдать должное Бродбенту: в первоначальном варианте теории он полагал, что избирательный фильтр допускает восприятие одного-двух «наиболее вероятных» (то есть тех, которые возможны в данном контексте) слов через игнорируемый канал.

Многие теории внимания затрагивают две спорные проблемы: 1 ) проблему сознания и 2) подпороговое восприятие, или воздействие стимулов, очевидно, достаточно сильных, чтобы быть выше физиологического порога, но не осознаваемых. Как мы уже узнали, современные модели внимания фокусируются на том, где происходит селекция информации: Многим из этих теорий свойственно представление ртом, что люди не осознают сигналы на ранних этапах обработки информации, но после принятия решения определенного типа или селекции передают некоторые из сигналов для дальнейшей обработки. В значительной степени вдохновленные работами Зигмунда Фрейда, Психологи в течение больше чем столетия интересовались дихотомией сознания и подсознания. Проблема в принятии фрейдовских характеристики дихотомичного разума (особенно бихевиористами) состоит в том, что этот теоретический вопрос испытывает недостаток объективного обоснования. Однако эксперименты когнитивных психологов, а также проведенные психоаналитиками исследования отдельных случаев подтвердили представление о дихотомичном разуме. Вопрос о способности восприятия подпороговых раздражителей проблематичен и для многих экспериментальных психологов, которые расценивают его как относящийся к психологии колдовства. Как мы можем «слышать», не слыша? Тем не менее исследования внимания ясно показывают, что можно сохранить проигнорированную информацию. Тема подпорогового восприятия близко связана с эффектом предварительной подготовки, при котором предъявление слова, например, облегчает узнавание связанного с ним слова без какого-либо осознания этого процесса. Кроме того, несколько исследований (Underwood, 1976, 1977; Philpott & Wilding, 1979) показали, что подпороговые раздражители могут влиять на узнавание последующих стимулов. Таким образом, отмечается некоторое влияние подпороговых раздражителей.

Чтобы объяснить, как испытуемым иногда удается слышать собственные имена, предъявляемые им через несопровождаемый вниманием канал, Морей предположил, что какой-то анализ должен осуществляться перед фильтром. Трейсман возражала, утверждая, что в «словаре» (или хранилище слов) испытуемого некоторые слова имеют более низкий порог активации. Так, «важные» слова или звуки (вроде собственного имени или характерного плача своего ребенка) активируются легче, чем менее важные сигналы. Ее модель во многом напоминает модель Бродбента, но при этом может объяснить эмпирические данные, полученные Мореем.

Мы помним, что в модели Бродбента один канал выключается, когда внимание направляется на другой канал. В работе Трейсман наиболее примечателен эксперимент, в котором испытуемых просили следить за сообщением, подаваемым на одно ухо, в то время как смысловые части фразы предъявлялись то на одно ухо, то на другое. Например, сообщение: «Это дом понять слово» предъявлялось в правое

Модели избирательного внимания 119

Зрительное внимание 121

И Трейсман, и Джулеш выдвигают гипотезу, что в зрительном внимании работают два различных процесса. На первой стадии (рис. 3.11) протекает процесс предвнимания (своего рода составление общей карты образа), при котором сканируется данная область, и происходит быстрое обнаружение главных особенностей объектов, таких как размер, цвет, ориентация и движение, если они имеются. Затем, по Трейсман, различные характеристики объекта кодируются в специфических картах свойств, которые расположены в различных частях коры.

Со времени формулировки Бродбентом в 1950-х годах первоначальной концепции внимания, которая не только повлияла на целое поколение исследовате-

Рис. 3.11. Модель стадий визуального восприятия и внимания.

Первоначально некоторые основные свойства визуальной картины (цвет, ориентация, размер и расстояние) кодируются в отдельных, параллельных путях, которые образуют карты свойств. Эти карты объединены в карту владельца. Сосредоточенное внимание тогда привлекает информацию от карты владельца, чтобы анализировать подробно особенности, связанные в отобранной области образа. Источник: Treisman, 1988

Зоны внимания изображены в виде закрашенных фигур на латеральной (снаружи) и медиальной (поперечное сечение) поверхностях правого и левого полушарий. Видно, что теменные доли (закрашенный квадрат) входят в зону внимания, правые передние доли связаны с состоянием бодрствования; ромбы показывают переднюю часть зоны внимания. Овал и круг указывают зоны обработки слова, связанной с его зрительной формой (эллипс) и семантическими ассоциациями (круг)

щи ПЭТ указывают также на то, что в определенных типах внимания задействованы также другие зоны (рис. 3.12). Каждая из обозначенных областей мозга участвует в избирательном внимании различными способами, и чтобы полностью понять роль мозга в процессах внимания, необходимо рассмотреть тему сознания. Текущее представление о роли мозговой коры в процессах осознания и внимания сводится к тому, что система внимания продуцирует содержание сознания точно так же, как другие части мозга, например зрительная система, и организует обработку сенсорной информации, например способ восприятия видимого мира.

1. Когнитивные психологи интересуется восприятием, потому что познание, как предполагается, является последствием внешних событий, на сенсорное обнаружение влияет предыдущий опыт, а знание о сенсорном опыте может рассказать нам о том, как происходит абстрагирование информации на когнитивном уровне.

2. Ощущение связано с отношениями между физическим миром и его обнаружением через сенсорную систему, в то время как при восприятии в интерпретацию сенсорных сигналов включается познание более высокого порядка.