Перцептивные взаимодействия и маскировка

Проведенный выше анализ свидетельствует о тесной взаимосвязи процессов восприятия движения и пространственного положения.

Для когнитивных исследований в целом характерен особый интерес к взаимоотношениям различных субмодальностей восприятия, их связям с моторикой и высшими формами познания, примерно так же, как аналогичный вопрос о взаимодействии многочисленных специализированных механизмов мозга начинает доминировать в работах нейрофизиологов и нейропсихологов. Уже в организации одной только зрительной коры сегодня различают, по меньшей мере, 32 специализированные зоны, которые объединены в сложную сеть, включающую более 300 анатомически идентифицируемых связей. Нейроны внутри этих зон отвечают на разные комбинации цвета, движения, ориентации, пространственной частоты, признаков формы и глубины (Tovee. 1996). Как обстоит дело с взаимоотношениями других перцептивных процессов, отличных от только что рассмотренной группы процессов динамической пространственной локализации?

Ощущения света и цвета длительное время описывались философами, физиологами и психологами в качестве первичных фактов зрительного восприятия, более всего соответствующих тому, что можно было бы считать «специфическими энергиями» (или «квалиями» — см.

1.2.1 и 4.4.3) органа зрения. Значительная часть данных по цветовосприятию была получена в условиях лабораторных психофизических опытов на сравнение и оценку цвета экранированных от окружения источников света. Гештальтпсихологи (например, Koehler. 1947) обоснованно критиковали этот традиционный подход за его искусственность. Они считали, в частности, что психофизика изучает лишь апертурный цвет (то есть цвет свечения отверстия, «апертуры»), а не восприятие окраски поверхностей предметов.

С функциональной точки зрения интересно как раз восприятие окраски поверхностей, инвариантное — константное — по отношению к спектральным характеристикам освещения. Пространственная организация сцены играет при таком константном восприятии чрезвычайно важную роль. Американский изобретатель Эдвин Лэнд провел в 1960;е гг. эксперименты, продемонстрировавшие зависимость восприятия цвета от пространственного контекста. Он показывал испытуемым коллажи, состоявшие из участков поверхностей разной окраски (типа картин голландского художника-абстракциониста Мондриана или же лоскутных, «бабушкиных» одеял). Эти коллажи освещались проекторами с цветовыми фильтрами в красной, зеленой и синей части спектра. Освещение, например, длинноволновым светом приводило к тому, что, скажем, некоторый зеленый участок отражал в два раза больше света в длинноволновой, красной части спектра, чем в коротковолновой. Тем не менее соответствующая поверхность продолжала восприниматься зеленой. Константное восприятие цвета окраски, однако, сразу же нарушалось и зеленая окраска начинала казаться красной, если наблюдатель смотрел на этот участок через отверстие в черном экране, закрывавшем окружающие его поверхности.

Во многом опираясь на работы Лэнда, когнитивная нейрофизиология объясняет восприятия цвета как своеобразное сравнение сравнения (Zeki. 1993). Вначале между собой сравниваются отражательные характеристики поверхностей отдельно в каждом из трех различных участков видимого спектра (человек, как и все другие приматы Старого Света, является трихроматом). При монохроматическом освещении каждая поверхность будет иметь различную светлоту в зависимости от ее отражательных характеристик в данном участке спектра. Так, при освещении длинноволновым, красным светом красные поверхности будут отражать больше света и казаться более светлыми, чем зеленые или синие. В результате первого сравнения получаются три независимые светлотные карты, которые являются относительными — светлота некоторого участка определяется в них не просто количеством отраженного им света, а логарифмом отношения этого света к среднему количеству света, отраженному окружающими этот участок поверхностями. Предположим теперь, что волновой состав освещения меняется. Соответственно меняется и спектральный состав отраженного каждой поверхностью света. Однако поскольку светлотные карты релятивируют такие изменения, то и характеристики отдельных участков сцены остаются относительно постоянными. Сравнение всех трех светлотных карт ведет к выявлению окраски — искомых цветоотражающих характеристик поверхностей предметов¹.

Относительный характер оценок светлотности особенно очевиден в случае феномена одновременного яркостного, или светлотного, контраста, который заключается в изменении воспринимаемой светлоты участка поверхности в зависимости от видимой светлоты окружающих участков — серая поверхность кажется более светлой на темном фоне и, наоборот, более темной на светлом (рис. 3.8А). Хотя одновременный контраст часто объясняется в нейрофизиологии нейрональными взаимодействиями по типу латерального торможения, подчеркивающими границы перепадов яркости и возникающими уже в рецепторных элементах сетчатки, имеющиеся данные говорят о более центральном происхождении этого феномена. Так, А. Джилкрист и И. Рок (Gilchrist & Rock. 1981) продемонстрировали зависимость одновременного контраста от феноменальной локализации сравниваемых по светлоте поверхностей, в частности, от близости поверхностей в третьем измерении пространства. К этому же разряду эффектов относится так называемый принцип эквипланарности — одновременный контраст действует только внутри одинаково ориентированных в пространстве поверхностей^[1][2].

На рис. 3.8Б серые участки слева кажутся светлее, чем идентичные по окраске серые участки справа. Этот эффект может показаться парадоксальным, ведь серые участки слева в основном окружены светлыми поверхностями, а справа—темными. Объяснение состоит именно в использовании принципа эквипланарности — разделении этого плоского изображения на два плана глубины: поскольку серые участки слева воспринимаются как принадлежащие «выступающим вперед» черным полосам, а справа они относятся к «расположенному за черными полосами» белому фону, то соответственно меняется и выбор эффективных систем отсчета. Наконец, рис. 3.8 В иллюстрирует влияние воспринимаемого распределения света и тени^[3]. Светлые квадраты в середине этого рисунка по своей окраске совпадают с темными квадратами на переднем плане, но, отчасти, из-за «отбрасываемой цилиндром тени» их восприятие искажается. Таким образом, реальные механизмы восприятия оказываются явно более сложными, чем это предполагалось в классических психологических и нейропсихологических исследованиях цвета. Светлотные карты в действительности представляют собой трехмерные ландшафты, учитывающие удаленность, а также взаимную ориентацию поверхностей и предполагаемых источников света в пространстве.

Рис. 3.8. Вариации на тему одновременного контраста:

А. Стандартный вариант; Б. Иллюзия Уайта; В. Влияние светотени на восприятие окраски в предметных сценах (окраска светлых квадратов в середине совпадает с окраской темных на переднем плане — по: Adelson. 2000).

Проведенный анализ говорит о том, что микроструктура процессов восприятия цвета (окраски) включает операции пространственной локализации и определения ориентации поверхностей. Можно попытаться непосредственно прохронометрировать эти формы восприятия, чтобы проверить данный вывод. В исследовании, проведенном совместно с М. С. Капицей (Величковский, Капица. 1980), мы просили испытуемых максимально быстро определять в разных пробах параметры одного из перцептивных измерений предъявляемого на дисплее объекта: пространственное положение (вверху или внизу), направление движения (влево или вправо), светлота (низкая или высокая) и форма (симметричная или асимметричная относительно вертикали).

Регистрировалось время реакции — отвечая, испытуемые должны были нажимать на кнопки, — и для различных интервалов времени реакции подсчитывался коэффициент успешности различения соответствующего перцептивного признака.

Результаты показаны на рис. 3.9. При их интерпретации следует иметь в виду, что выбор ответа и его чисто моторные компоненты могут требовать не менее 100 мс. Это время нужно вычесть из полученных данных, чтобы получить более точную оценку времени восприятия. Как следует из графиков, особенно быстро испытуемые могли определять пространственное положение и направление движения, причем данные для скорости оценок этих двух измерений практически совпали. Именно так должны были бы выглядеть результаты, если на самом деле существует единая функциональная система, обеспечивающая чрезвычайно быструю (около 100 мс) динамическую локализацию объектов. Восприятие и различение индивидуальности объектов требуют явно большего времени. Так, для оценки видимой светлоты потребовалось время в общей сложности порядка 200 мс. Еще более продолжительным оказалось восприятие особенностей формы объектов, требовавшее не менее 300 мс.

Рис. 3.9. Успешность различения четырех перцептивных признаков объекта (по: Величковский, Капица. 1980).

Ситуацию только что описанного простого эксперимента по хронометрированию восприятия различных перцептивных характеристик можно использовать для более углубленного анализа взаимоотношений соответствующих процессов. Поскольку во всех пробах испытуемые отвечали нажатием одной из двух кнопок, легко проанализировать, например, насколько полно сознательная задача оценки цветовых (светлотных) характеристик позволяет игнорировать другие признаки, такие как форма или движение. Результаты такого анализа свидетельствуют об асимметричности взаимодействий перцептивных процессов (Величковский, Капица. 1980). Оценивая цвет объекта, мы можем игнорировать форму, но не положение или движение, так что многие ответы, ошибочные с точки зрения сознательной задачи, оказываются неслучайными в отношении различения этих формально иррелевантных признаков. Точно так же обстоит дело и с восприятием формы — ответы обнаруживают зависимость от процессов динамической пространственной локализации, но остаются случайными в отношении признака светлоты. Остается добавить, что когда задача заключается в различении положения или движения, наблюдается значительная взаимная интерференция, однако влияние цвета и формы полностью отсутствует.

Большинство других исследований по классификации признаков объектов также свидетельствуют о том, что цвет и форма — это независимые качества. Этот вывод соответствует данным об относительной независимости их нейронных механизмов, возможности селективных выпадений и необходимости использования внимания для их одновременного восприятия (см. 3.4.2 и 4.2.3). Что касается отношений процессов динамической локализации (восприятие положения и движения) и восприятия перцептивной идентичности предметов (форма и (или) цвет), то, по крайней мере при жестких ограничениях на время восприятия, они явно носят асимметричный характер, что соответствует представлению о двух последовательных уровнях восприятия.

Опираясь на эти простые хронометрические эксперименты, можно обратиться к линии исследований восприятия, связанной с анализом феноменов маскировки. В психологии с термином «маскировка» ассоциируются две довольно различные группы феноменов. Гештальтпсихологи положили начало изучению статической маскировки (или камуфляже). Она чрезвычайно широко распространена в биологическом мире, например, в виде вариантов адаптивной раскраски, делающей неподвижное животное трудноразличимым в естественной среде обитания. Основу маскировки в этом первом значении слова образуют законы перцептивной организации (см. 1.3.1). В когнитивной психологии и в этой главе речь идет об эффектах динамической маскировки, которая возникает при быстром последовательном предъявлении информации^[4]. Типичная процедура состоит в предъявлении в пространственно-временном соседстве двух стимулов — тестового и маскирующего. При несовпадении их локализаций говорят также о метаконтрасте. Эффекты маскировки обычно оказываются сильнее, если маска следует за тестовым стимулом (обратная маскировка), а не предшествует ему (прямая маскировка).

Многочисленные данные демонстрируют два вида зависимости успешности опознания или оценки параметров первого стимула от задержки второго — монотонную и немонотонную, когда максимальный эффект маскировки наблюдается при асинхронностях включения 100—120 мс. Так, в одном из вариантов исследования так называемой «очень короткой зрительной памяти» (см. 3.2.1) испытуемым показывался ряд букв, причем одна из букв маркировалась кольцом или сплошным диском, перекрывавшим критическую позицию. Если меткой был диск, то при одновременном показе с буквами успешность восприятия буквы на критической позиции была минимальной, затем — примерно в течение трети секунды — она улучшалась. Если меткой было кольцо, то при нулевой задержке испытуемый просто видел букву в кольце, и успешность воспроизведения была максимальной. При росте асинхронности предъявления (АВС) кольца восприятие буквы ухудшалось и при асинхронности порядка 100 мс наступал момент, когда кольцо как бы «стирало» букву — феноменально оно окружало пустое место. При увеличении задержек до 200—300 мс кольцо переставало оказывать какоелибо влияние на восприятие и воспроизведение вновь улучшалось.

Для объяснения динамической маскировки было предложено два принципа — интеграции и прерывания. Согласно первому принципу, маскировка есть результат объединения тестового стимула и маски в единый перцепт. Такая комбинация затрудняет считывание информации о тестовом стимуле. Согласно принципу прерывания, маскировка возникает из-за прекращения процесса считывания информации о тестовом стимуле, например, в результате вытеснения или стирания его. перцептивной репрезентации маской. Современные теории включают оба принципа. Считается, что интеграция действует при небольших интервалах между стимулами. При асинхронностях, превышающих 100 мс, вступает в силу механизм прерывания. Подробный анализ этого вопроса содержится в раннем исследовании Майкла Турвея (Turvey. 1973). Он обнаружил два механизма маскировки — периферический и центральный. Периферическая маскировка бывает как прямой, так и обратной и определяется суммарной энергией маски, то есть подчинена правилу: / х t—const, где I — интенсивность, at—время стимуляции.

Она исчезает при дихоптических условиях — независимом предъявлении тестового стимула и маски левому и правому глазу. Эти свойства позволяют интерпретировать периферическую маскировку как реализацию принципа интеграции. Центральная маскировка зависит не от энергетических характеристик маски, а от асинхронности ее включения. Она является обратной и возможна при дихоптических условиях, но только в случае структурированной маски — гомогенное световое поле оказывается неэффективным. По всей видимости, механизмом центральной маскировки является прерывание.

Легко видеть, что анализ процессов маскировки также приводит к выводу о существовании глобальной двухуровневой архитектуры восприятия: сначала объект воспринимается как относительно недифференцированное, но локализованное в трехмерном пространстве нечто, затем — как предмет с индивидуальными признаками, такими как цвет и форма^[5] (Величковский. 1973; Enns & Di Lollo. 2000; Hillyard & AnlloVento. 1998; Velichkovsky. 1982). Этот вывод подтверждается в результате рассмотрения других релевантных данных, которым посвящены последующие разделы этой главы (см. 3.2.3 и 3.4.2). В частности, процессы локализации и идентификации (восприятия индивидуальных характеристик предметов) не только имеют различные нейрофизиологические механизмы, но и обнаруживают разные взаимоотношения с процессами внимания, осознания и памяти. Перед тем как обратиться к обсуждению этих вопросов, нам, однако, придется разобраться с представлениями об иконической и эхоической памяти («периферических сенсорных регистрах»), популярными в ранний период когнитивных исследований.

• [1] Для константного восприятия цвета (окраски) поверхности необходимо, чтобыспектральный состав освещения был достаточно широким для активации каждойиз трех групп цветовых пигментов человеческого глаза. Другими словами, при вариациях спектрального состава освещения в нем еще должны сохраняться компоненты, позволяющие вычислить все три светлотные карты. Это требование не выполняетсяв случае некоторых промышленных источников, излучающих свет в очень узком диапазоне спектра. На автостоянке, освещенной таким светом, можно легко потерять свойи «найти» чужой автомобиль.
• [2] Аналогичные данные недавно впервые были получены и для собственно цвета (Shevell & Wei. 2000).
• [3] Системы автоматического разпознавания до сих пор с большим трудом различаюттени (пятна) и телесные предметы, так что снабженный электронным «зрением» автомобиль вполне может внезапно остановиться перед тенью, отбрасываемой растущимна обочине деревом.
• [4] Насколько нам известно, первая работа по «динамической маскировке» была опубликована в 1871 г. работавшим у Гельмгольца в Гейдельберге стажером из России (впоследствии приват-доцентом физиологии Санкт-Петербургского университета) Н. И. Бакстом (Baxt. 1871).
• [5] В порядке уточнения отметим, что, согласно нашим данным (см. 3.3.3), на первомиз этих глобальных уровней возможны не только динамическая локализация и различение текстур, но и рудиментарное различение формы — как общих внешних очертанийобъекта. Восприятие формы как внутренней геометрии является прерогативой филогенетически более молодой системы фокального (предметного) восприятия.