Биологическое движение. 
Психология ощущений и восприятия

Восприятие действий, намерений и состояний других людей является одним из важнейших социальных навыков, которым владеет человек как социальное существо. И хотя для определения всего выше указанного достаточно и статичной информации, движение обеспечивает нас в чем-то более надежными и полными данными. Одним из явлений, относящихся к классу социально важных свойств, присущих человеку, и позволяющих адекватно распознавать события, связанные с взаимодействием с другими людьми в этом мире, является биологическое движение.

Биологическое движение отражает способность к конструированию пространственных свойств субъекта из его движения. Впервые биологическое движение было экспериментально изучено в работах шведского ученого Гуннара Иоханссона в 70-х гг. XX в. Йоханссон отметил, что большинство исследований в области восприятия движения объекта касалось искусственных видов движения, например вращательного или поступательного, которые редко встречаются в природе среди живых существ. При этом движение живых существ в окружающей среде обладает рядом важных характеристик и значительно отличается от тех экспериментальных условий, которые пытаются воссоздать исследователи в своих экспериментах.

В восприятии движения живых существ — животных и человека — мы обнаруживаем не только направление их перемещения, но и различные паттерны взаимных перемещений конечностей. На основе этих паттернов мы определяем, какое именно движение осуществляет человек — идет ли он, бежит или танцует, кто идет — мужчина или женщина, худощавый он или грузный и т. д. Также наша перцептивная система способна на основе этих паттернов делать вывод о его эмоциональном состоянии — походка счастливого и довольного жизнью человека существенно отличается от движений человека напряженного, нервного и подавленного.

Первым, кто разработал технику, которой пользуются в настоящее время все ученые, изучающие биологическое движение, был известный французский физиолог и изобретатель Этьен-Жюль Маре^[1] во второй половине XIX в. Одной из областей интересов Маре было движение, для изучения которого он изобрел хронофотографию — технику высокоскоростной фотографии, запечатлевающей множество последовательных кадров на одну фотопластину. Для исследования походки Маре фотографировал человека, одетого в черный костюм с яркими и тонкими полосками ткани, прикрепленными вдоль основных конечностей и суставов человеческого тела, так, что на фотографии были видны только эти полосы^[2][3] (рис. 5.19).

Рис. 5.19. Хронофотография передвижений человека, сделанная Э.-Ж. Маре в 1895 г.^3.

Современное приложение работ Маре было осуществлено в экспериментах Йоханссона. Йоханссон провел серию экспериментов, в которых прикреплял небольшие точечные светильники на основные суставы человеческой фигуры, одетой полностью в черное^[4]. Затем движения этой фигуры в полной темноте записывались на пленку. В итоге Йоханссон получал видеозапись перемещения па черном фоне светящихся точек (рис. 5.20)^[5].

После всего наблюдателю предъявлялась эта запись, и в конце эксперимента были получены следующие результаты¹.

• 1. Наблюдатели могли распознать в перемещениях светящихся точек движущуюся человеческую фигуру, а также установить тип движения (ходьба, бег в разных направлениях, езда на велосипеде, скалолазание, танец в парах).
• 2. Такое распознавание было возможно только при динамическом предъявлении паттернов светящихся точек. Иными словами, главным условием восприятия биологического движения в экспериментах Йоханссона является именно взаимное перемещение точек, статичные точечные паттерны не распознаются как принадлежащие человеческой фигуре.
• 3. Для распознавания простейшего паттерна, соответствующего ходьбе, достаточно было пять кадров.
• 4. Также распознавание ходьбы было возможно в условиях уменьшения числа светящихся точек до пяти, которые представляли бедра и ноги идущего человека. Интересен тот факт, что движение куклы-марионетки, составленное из таких же светящихся точек, не распознавалось независимо от их числа.

Рис. 5.20. Контуры идущего и бегущего человека (а) и соответствующие им конфигурации светящихся точек (б) ^{* &}

¹ Johansson G. Visual perception of biological motion and a model for its analysis // Perception.

Psychophysics. 1973. Vol. 14. P. 201−211.

Данный тип движения Йоханссон назвал биологическим движением.

Йоханссон предположил, что группировка светящихся точек в образ, соответствующий движению человеческой фигуры, подчиняется ряду общих принципов, которые Йоханссон описал, основываясь на законах перцептивной организации, предложенных гештальтпеихологами. Эти принципы составляют основу векторного анализа, описанного выше.

Восприятие паттернов светящихся точек как принадлежащих движущейся человеческой фигуре основывается на извлечении векторов общего движения всех элементов, составляющих конфигурацию. В данном случае таким общим вектором является поступательное движение всех светящихся точек. Системой отсчета для остаточных векторов является движение точек, соответствующих плечам и бедрам человека. Иначе можно сказать, что движение бедер и плеч формирует компонент поступательного движения, присущий всем элементам паттерна Остаточные вектора движения элементов относительно этой системы отсчета составляют вектора маятникового движения точек колен и локтей. В свою очередь, маятниковое движение коленей является системой отсчета для восприятия остаточного движения точек, соответствующих лодыжкам, а маятниковое движения локтей является системой отсчета для восприятия движения точек, соответствующих запястьям.

Дальнейшие исследования биологического движения были направлены на выяснение параметров и особенностей движения живых существ. Восприятие паттернов светящихся точек не ограничено только человеческой деятельностью. В одном из экспериментов было продемонстрировано, что люди могут распознавать паттерны точек, принадлежащих различным животным^[2]. Также было показано, что наблюдатель на основе паттернов светящихся точек способен определять походку знакомых и незнакомых людей, выделять характеристики, важные для социального взаимодействия: пол человека^[7], его возраст, функциональное состояние^[8].

Так, в эксперименте Т. Кларк, М. Брэдшоу и др. было показано, что наблюдатель, глядя на движение паттернов светящихся точек, может выносить суждение об эмоциональном состоянии человека. В эксперименте принимали участие актеры — пять мужчин и пять женщин — всего пять разнополых пар. Каждая пара представляла диалог, в котором доминировала одна из следующих эмоций: гнев, страх, отвращение, печаль, радость и любовь. Актеры должна были выражать эти эмоции по отношению друг к другу. Методика предъявления паттернов была такая же, как и в эксперименте Йоханссона — испытуемому предъявлялись только светящиеся точки, соответствующие человеческой фигуре. Испытуемые показали высокую эффективность в определении практически всех эмоциональных состояний, что иллюстрирует тот факт, что биологическое движение является важным источником информации для социального взаимодействия людей^[9].

На основании движения светящихся точек наблюдатель также способен определять вид деятельности, которую осуществляет человек. Так, например, в одном из экспериментов экспериментаторы предъявляли испытуемым конфигурации светящихся точек, составленных на основе движений людей, поднимающих разные по тяжести коробки; наблюдатель оказался способен выносить суждения не только относительно самого рода деятельности, но также и о тяжести поднимаемых коробок^[10]. В другом эксперименте актеры, чьи движения составляли паттерны светящихся точек, осуществляли разного рода действия (катались на велосипеде, управляли автомобилем, прыгали, танцевали, рисовали, играли в бильярд и теннис, копали землю и многое другое), и испытуемые с высокой эффективностью эти действия распознавали^[11].

Каттинг с коллегами показали, что у мужчин и женщин существует особая «грамматика» движений, отличающая их походку^[12]. Так, например, при ходьбе мужчины больше качают плечами, в то время как женщины — бедрами. При этом женщины при ходьбе больше размахивают руками и ходят быстрее, но шаг у них короче. Однако ни один из этих фактов не является необходимым для распознавания пола, например, увеличение частоты размахивания руками не способствовало тому, что пешеход выглядел более женственным. Авторы предположили, что при восприятии пола пешехода при биологическом движении большую роль играет так называемый центр момента. Каждое тело обладает двумя центрами: первый центр — это точка, вокруг которой осуществляется движение всех элементов, второй центр — это центр тяжести, вокруг которого распределена масса тела. Руки и ноги совершают маятниковое движение и вращаются вокруг точек, которыми являются плечи и бедра соответственно. У мужчин, в силу того, что плечи шире, а бедра уже, центр момента располагается ниже, чем у женщин. Однако у женщин центр тяжести ниже, чем у мужчин, так как у женщин в силу физического строения бедра тяжелее (рис. 5.21). Эти отличия играют существенную роль в распознавании походки мужчин и женщин.

Для изучения механизма восприятия биологического движения был разработан специальный метод так называемого смешанного биологического движения (scrambled biological motion)¹. Смешанное биологическое движение основывается на нормальном, согласованном движении светящихся точек, составляющих основу передвижения человека, но при этом каждая точка в отдельности смещена на некую постоянную величину. Размер, яркость и скорость точек остаются неизменными. Такая манипуляция разрушает общую глобальную структуру, но оставляет неизменной локальную, т. е. движение каждой точки в отдельности (рис. 5.22). Иными словами, траектория движения каждой точки остается неизменной, но пространственные отношения между всеми точками, составляющими паттерн, более не соответствуют структуре человеческого тела^[13][14].

Рис. 5.21. Схематическая репрезентация корпуса мужчины и женщины и соответствующие центры^[15]:

а — мужчина; б — женщина В пользу существования биологического движения говорят многочисленные данные нейрофизиологии. Благодаря методам функциональной магнитно-резонансной томографии в настоящее время показано, что в восприятии биологического движения участвуют определенные участки мозга, а именно верхняя височная борозда. Именно задняя часть верхней височной борозды активизируется при просмотре записей движений, составленных из точечных светящихся элементов, при просмотре же смешанного биологического движения эта часть коры остается неактивной^[16]. Также неспособность интерпретации этих паттернов демонстрируют лица с разного рода повреждениями мозга. Так, пациенты с прозопагпозией неспособны к восприятию биологического движения¹, а также больные аутизмом, шизофренией и обсессивно-компульсивным неврозом^[17][18].

Рис. 522. Три кадра, соответствующие нормальному (а) и смешанному (б).

биологическому движению К распознаванию паттернов светящихся точек способны не только люди, но и приматы, а также некоторые млекопитающие, например кошки^[19].

Способность к восприятию биологического движения обнаруживает себя в раннем детстве. Так, дети уже в возрасте трех месяцев обладают определенной чувствительностью к распознаванию двигающихся паттернов светящихся точек как принадлежащих человеческой фигуре, перемещающейся в определенном направлении^[20]. Используя метод зрительных предпочтений, ученые показали, что дети рассматривают паттерны светящихся точек гораздо дольше, чем случайные наборы таких же точек. Однако способность к восприятию биологического движения у детей достигает того же уровня, что и у взрослых, только к пяти годам.

• [1] Этьен-Жюль Маре (1830—1904) — выдающийся французский физиолог и изобретатель, президент французской Академии наук. Разработал метод графической регистрациифизиологических процессов. Является одним из основоположников современной физиологии кровообращения, кардиологии, фотографии, внес значительный вклад в появлениекинематографа и современного воздухоплавания. Ему принадлежит изобретение хронофотографии и фоторужья.
• [2] Blake R., Shiffrar М. Perception of human motion // Annual Review of Psychology. 2007.Vol. 58. P. 47−73.
• [3] Цит. no: Blake R., Shiffrar M. Op. cit.
• [4] В более поздних своих экспериментах Г. Йоханссон заменил точечные светильникисветоотражательным материалом.
• [5] Анимационную версию, иллюстрирующую опыты Йоханссона, можно найти на сайтелаборатории Biomotion Lab — лаборатории, изучающей биологическое движение по ссылке: URL: http://www.biomotionlab.ca/Demos/BMLwalker.html
• [6] Blake R., Shiffrar М. Perception of human motion // Annual Review of Psychology. 2007.Vol. 58. P. 47−73.
• [7] Kozlowski L. T., Cutting J. E. Recognizing the sex of a walker from a dynamic point-lightdisplay // Perception & Psychophysics. 1977. Vol. 21. P. 575—580.
• [8] Cm.: CuttingJ. ?., Moore C., Morrison R. Masking the motions of human gait // Perception& Psychophysics. 1988. Vol. 44 (4). P. 339—347, а также: Barclay C. D., Cutting J. ?., Kozlowski L. T. Temporal and spatial factors in gait perception that influence gender recognition //Perception & Psychophysics. 1978. Vol. 23 (2). P. 145—152.
• [9] Clarke T.J., Bradshaw М. F. et al. The perception of emotion from body movement in point-light displays of interpersonal dialogue // Perception. 2005. Vol. 34. P. 1171 — 1180.
• [10] Proffitt D. R., Caudek C. Depth perception and the perception of events // Weiner I. B. (Ed.)Handbook of psychology. Vol. 4. Experimental psychology. New Jersey: Wiley & Sons, Inc, 2003.P. 213−236.
• [11] Vanrie J. t Verfaillie K. Perception of biological motion: a stimulus set of human point-lightactions // Behavior Research Methods, Instruments, & Computers. 2004. Vol. 36. P. 625—629.
• [12] Cutting J. ?., Proffitt D. R., Kozlowski L. T. Biomechanical invariant for gait perception //Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance. 1978. Vol. 4 (3).P. 357−372.
• [13] Анимационную версию стимулов, используемых в таких экспериментах, можно найтина сайте Biomotion Lab — лаборатории, изучающей биологическое движение по ссылке: URL: http://www.biomotionlab.ca/Demos/scrambled.html
• [14] Lange J., Lappe M. The role of spatial and temporal information in biological motionperception // Advances in Cognitive Psychology. 2007. Vol. 3 (4). P. 419—428.
• [15] Цит. no: Cutting J. E., Proffitt D. R. Gait perception as an example of how we may perceiveevents // Walk R. D. t Pick H. L. (Eds.) Intersensory perception and sensory integration. N. Y. &London: Plenum press, 1981. P. 249—273.
• [16] Giese M. A., Poggio T. Neural mechanisms for the recognition of biological movements //Neuroscience. 2003. Vol. 4. P. 179−192.
• [17] Прозопагнозия (др.-греч. prosopon — лицо, agnosia — неузнавание) — разновидность зрительной агнозии, характеризующаяся нарушением распознавания лиц: больныене узнают лица знакомых и даже собственное отражение в зеркале, но могут узнать человека по голосу; возникает при двустороннем поражении затылочно-височной области.См.: Lange J., de Lussanet М. et al. Impairments of biological motion perception in congenitalprosopagnosia // PLoS ONE. 2009. Vol. 4 (10).
• [18] О сложностях в восприятии биологического движения при разного рода психическихрасстройствах см.: Kirn J., Blake R., et al. Selective impairment in visual perception of biologicalmotion in obsessive-compulsive disorder // Depress and Anxiety. 2008. Vol. 25 (7). P. El 5—E25, а также: Troje N. F. Biological motion perception // Basbaum A. et al. (Eds.) The Senses: A Comprehensive references. Elsevier, Oxford, 2008. P. 231—238.
• [19] Blake R. Cats perceive biological motion // Psychological Science. 1993. Vol. 4 (1).P. 54−57.
• [20] Bertenthal B. /., Proffitt D. R., Cutting J. E. Infant sensitivity to figural coherence inbiomechanical motions //Journal of experimental child psychology. 1984. Vol. 37. P.213—230,также см.: Kuhlmeier V. A., Troje N. F., Lee V. Young infants detect the direction of biologicalmotion in point-light displays // Infancy. 2010. Vol. 15. P. 83—93.