Физиологические основы восприятия

Физиологической основой восприятия являются процессы, проходящие в ор­ганах чувств, нервных волокнах и центральной нервной системе. Так, под действи­ем раздражителей в окончаниях нервов, имеющихся в органах чувств, возникает

Нервное возбуждение, которое по проводящим путям передается в нервные цент­ры и, в конечном итоге, в кору головного мозга. Здесь оно поступает в проекцион­ные (сенсорные) зоны коры, которые представляют собой как бы центральную проекцию нервных окончаний, имеющихся в органах чувств. В зависимости от того, с каким органом связана проекционная зона, формируется определенная сен­сорная информация.

Следует отметить, что описанный выше механизм является механизмом воз­никновения ощущений. И действительно, на уровне предложенной схемы форми­руются ощущения. Следовательно, ощущения могут быть рассмотрены как струк­турный элемент процесса восприятия. Собственные физиологические механизмы восприятия включаются в процессе формирования целостного образа на последую­щих этапах, когда возбуждение от проекционных зон передается в интегративные зоны коры головного мозга, где и происходит завершение формирования образов явлений реального мира. Поэтому интегративные зоны коры головного мозга, за­вершающие процесс восприятия, часто называют перцептивными зонами. Их фун­кция существенно отличается от функций проекционных зон.

Это различие отчетливо обнаруживается при нарушении деятельности той или иной зоны. Например, при нарушении работы зрительной проекционной зоны наступает так называемая центральная слепота, т. е. при полной исправности пе­риферии — органов чувств — человек полностью лишается зрительных ощуще­ний, он ничего не видит. Совсем иначе обстоит дело при поражениях или наруше­нии работы интегративной зоны. Человек видит отдельные световые пятна, ка­кие-то контуры, но не понимает, чт€о он видит. Он перестает осмысливать то, что воздействует на него, и не узнает даже хорошо знакомые предметы. Аналогичная картина наблюдается при нарушении деятельности интегративных зон других модальностей. Так, при нарушении слуховых интегративных зон люди перестают понимать человеческую речь. Подобные заболевания получили название агности­ческих расстройств (расстройства, приводящие к невозможности познания), или агнозий.

Физиологическая основа восприятия еще более усложняется тем, что оно тес­но связано с двигательной деятельностью, с эмоциональными переживаниями, разнообразными мыслительными процессами. Следовательно, начавшись в орга­нах чувств, нервные возбуждения, вызванные внешними раздражителями, пере­ходят в нервные центры, где охватывают собой различные зоны коры, вступают во взаимодействия с другими нервными возбуждениями. Вся эта сеть возбужде­ний, взаимодействующих между собой и широко охватывающих разные зоны коры, и составляет физиологическую основу восприятия.

Поскольку восприятие тесно связано с ощущением, можно предположить, что оно, как и ощущение, является рефлекторным процессом. Рефлекторную основу восприятия раскрыл И. П. Павлов. Он показал, что в основе восприятия лежат условные рефлексы, т. е. временные нервные связи, образующиеся в коре боль­ших полушарий головного мозга при воздействии на рецепторы предметов или явлений окружающего мира. При этом последние выступают в качестве комплекс­ных раздражителей, так как при обработке вызванного ими возбуждения в ядрах корковых отделов анализаторов протекают сложные процессы анализа и синтеза. И. П. Павлов писал: «В гармонии с беспрерывно и многообразно колеблющейся

Как человек распознает объекты!

С практической точки зрения главная функ­ция восприятия заключается в обеспечении рас­познавания объектов, т. е. их отнесении к той или иной категории: это — рубашка, это — кош­ка, это — ромашка и т. д. Аналогично происхо­дит распознавание. Что такое распознавание и каковы его механизмы?

По сути, распознавая объекты, мы делаем выводы о множестве скрытых свойств объек­та. Например, если это рубашка или костюм, то они сделаны из ткани, они предназначены для того, чтобы их носить. Если это собака, то она может выполнять охранные функции, а следова­тельно, может наброситься на нас в случае на­ших неверных действий и т. д. Таким образом, распознавание — это то, что позволяет выйти за пределы чувственного отображения свойств предметов. Какие же свойства объекта необ­ходимы для его распознавания?

Любой объект обладает определенной фор­мой, величиной, цветом и т. д. Все эти свойства важны для его распознания. Тем не менее чаш­ку мь) узнаем независимо от тою, большая она или маленькая, белая или коричневая, гладкая или с рельефом. Тогда возникает вопрос: как эти свойства используются в распознавании?

В настоящее время приняло выделять в про­цессе распознавания объектов несколько эта­пов, одни из которых предварительные, дру­гие — завершающие. На предварительных этапах перцептивная система использует информацию с сетчатки глаза и описывает объект на языке элементарных составпяющих, таких как линии, края и углы. На завершающих этапах система сравнивает это описание с описаниями форм разного рода объектов, хранящихся в зритель­ной памяти, и выбирает наилучшее ему соответ­ствие. Причем при распознавании большая часть обработки информации как на предваритель­ных, так и на завершающих этапах распознава­ния недоступна сознанию. Рассмотрим предва­рительные этапы, на которых составляется опи­сание формы объекта.

Многое из того, что на сегодня известно об элементарных признаках объекта восприятия, было получено в биологических экспериментах над животными с применением регистрации ак­тивности отдельных клеток зрительной коры. В этих исследованиях изучалась чувствитель­ность специфических нейронов коры во время предъявления различных стимулов на те участки сетчатки глаза, которые связаны с этими нейро­нами; такой участок сетчатки принято называть рецептивным полем кортикального нейрона.

Первые исследования с регистрацией актив­ности отдельных клеток зрительной коры были проведены Хьюбелем и Визелем в 1968 г. Они выделили в зрительной коре три типа клеток, различающихся по признакам, на которые они реагируют. Простые клетки реагируют, когда глазу предъявляют стимул в виде пинии (тонкой полоски или прямой грани между темным и светлым участками), имеющей определенную ориентацию и положение в рецептивном поле. Другие простые клетки настроены на другие ориентации и положения.

Сложные клетки тоже реагируют на полос­ку или край определенной ориентации, но для них не обязательно, чтобы стимул находился в определенном месте рецептивного попя. Они реагируют на стимул, находящийся в любом месте их рецептивного попя, и реагируют не­прерывно, пока стимул перемещается по их ре­цептивному полю.

Сверхсложные клетки реагируют на стимул не только определенной ориентации, но и опре­деленной длины. Если длина стимула выходит за пределы оптимальной, реакция ослабляется и может совсем прекратиться. Позднее были об­наружены клетки, реагирующие на другие фор­мы стимулов, помимо полосок и краев. Напри­мер, были обнаружены сверхсложные клетки, реагирующие на углы и кривые линии опреде­ленной длины.

Все вышеописанные типы клеток называют­ся детекторами признаков. Поскольку края, по­лоски, углы и изломы, на которые реагируют эти детекторы, могут использоваться для ап­проксимации множества форм, есть основание рассматривать детекторы признаков как кирпи­чики, из которых строится воспринимаемая форма.

Однако получаемая детекторами информа­ция в дальнейшем проходит сложную систему обработки. В настоящее время нет единой точ­ки зрения на то, как это происходит. Одна из гипотез основывается на предположении о том, 41 о данные клетки образуют целые сети. Каж­дый элемент этой сети отражает какую-то опре­деленную характеристику воспринимаемого объекта (линию, кривую, угол и т. д.). В ре­зультате возникает целостный образ объекта. Конечно, это весьма упро­щенное понимание данной концепции.

Вероятно, эти сети сложны по своейструктуре, но пока мы знаем о них еще слишком мало.

Вместе с тем имеющиеся эксперименталь­ные данные позволяют говорить о том, что фор­ма естественных объектов (например, лицо человека) состоит из более сложных признаков, чем линии и кривые, и скорее напоминает про­стые геометрические фигуры. Эти признаки таковы, что их комбинация позволяет создать форму любого узнаваемого объекта.

Одно из предположений заключалось в том, что в состав признаков объектов входят неко­торые геометрические фигуры, такие как ци­линдры, конусы, параллелепипеды и клинья. Такие признаки можно назвать геонами (неоло­гизм от «геометрические ионы»). Это предпо­ложение было высказано Бидерманом в 1987 г. Он считает, что набора из 36 геонов в сочета­нии с небольшим набором пространственных отношений будет достаточно для описания фор­мы всех объектов, которые человек способен опознать. Заметьте, что всего из двух геонов можно составить 36 х 36 различных объектов (сформировать объект можно из любых двух геонов, а из трех геонов — 36 х 36 х 36 объек­тов. Эти числа дают в сумме уже около 30 ООО, а еще надо учесть возможные объекты из че­тырех и более геонов. Кроме того, геоны, по —

Казанные на рис. 1, различаются только своими простейшими признаками. Например, геон 2 (куб) отличается от геона 3 (цилиндра) тем, что у куба прямые края, а у цилиндра — изогнутые; прямые и изогнутые линии являются простыми признаками.

То, что геоны являются опознавательными признаками объектов, подтвердилось в экспе­риментах, в которых испытуемым предлагали распознать нарисованные объекты, предъявля­емые на короткое время. Общий результат был таков, что объект распознается настолько хо­рошо, насколько хорошо воспринимаются его геоны.

Имеется значительно больше информации о принципах осуществления процесса распо­знавания. В частности, известно, что распозна­вание естественных объектов осуществляется по принципу «сверху-вниз», а также известно, что контекст, в котором мы воспринимаем объект, существенно влияет на характер его распознания. Почему это происходит именно так?

Дело в том, что в восприятии есть принципи­альное различие между процессами обработ­ки, протекающими «снизу—вверх» или «сверху-вниз». Процессы «снизу-вверх» управ­ляются только входными сигналами, а процессы «сверху—вниз»— знаниями

Рис. 1. Объяснение в тексте

И ожиданиями человека. Например, когда на основе только геонного опи — Сания объекта последний узнается как лампа, то здесь участвуют только процессы «снизу—вверх»; все начинается с появления на входе простых признаков этого объекта, далее определяется геонная конфигурация входных данных, и затем это описание сравнивается с хранящимися в памяти описаниями форм. На­оборот, если мы узнаем в некотором объекте лампу отчасти потому, что она находится на ноч —

ном столике рядом с кроватью, то в этом участ­вуют процессы «сверху-вниз»; здесь привлека­ется не только та информация, которая посту­пила на сенсорный вход, но и контекст, в кото­ром воспринимается тот или иной объект.

Именно принцип обработки «сверху-вниз» обусловливает сильное влияние контекста на наше восприятие предметов и людей. Приме­ром такого механизма являются двойственные изображения. Этот эффект временного кон­текста виден на примере изображений, пред­ставленных на рис. 2. Смот­рите на них, как при чтении рассказа в картинках — слева направо и сверху вниз. Картинки в середине этой последовательности неоднозначны. Если вы смотрели на эти изображе­ния в предложенной по­следовательности, то ско­рее всего увидели в них мужское лицо. Если вы по­смотрите на них в обрат­ном порядке, то в двой­ственных картинках скорее всего увидите молодую женщину.

Рис. 2. Объяснение в тексте

Природой, агенты в качестве условных раздражителей то выделялись полушария­ми для организма в виде крайне мелких элементов (анализировались), то слива­лись в многообразные комплексы (синтезировались)». Анализ и синтез обеспечи­вают выделение объекта восприятия из окружающей среды, и на этой основе все его свойства объединяются в целостный образ.

Временные нервные связи, обеспечивающие процесс восприятия, могут быть двух видов: образуемые в пределах одного анализатора и межанализаторные. Пер­вый вид имеет место при воздействии на организм комплексного раздражителя одной модальности. Например, таким раздражителем является мелодия, представ­ляющая собой своеобразное сочетание отдельных звуков, воздействующих на слу­ховой анализатор. Весь этот комплекс действует как один сложный раздражитель. При этом нервные связи образуются не только в ответ на сами раздражители, но и на их отношение — временное, пространственное и пр. (так называемый рефлекс на отношение). В результате в коре больших полушарий происходит процесс ин­тегрирования, или сложного синтеза.

Второй вид нервных связей, образуемых при воздействии комплексного раз­дражителя, — это связи в пределах разных анализаторов, возникновение которых И. М. Сеченов объяснял существованием ассоциаций (зрительных, кинестетиче­ских, осязательных и т. д.). Эти ассоциации у человека обязательно сопровожда­

Ются слуховым образом слова, благодаря которому восприятие приобретает це­лостный характер. Например, если вам завязать глаза и дать в руки шарообраз­ный предмет, предварительно сказав, что это съедобный предмет, и при этом вы можете ощутить его своеобразный запах, попробовать его вкус, то вы без труда поймете, с чем имеете дело. В процессе работы с этим знакомым, но невидимым для вас в данный момент предметом вы обязательно мысленно назовете его, т. е. произойдет воссоздание слухового образа, который по своей сути является свое­образным обобщением свойств предмета. В результате вы сможете описать даже то, что в данный момент не наблюдаете. Следовательно, благодаря связям, обра­зуемым между анализаторами, мы отражаем в восприятии такие свойства предме­тов или явлений, для восприятия которых нет специально приспособленных ана­лизаторов (например, величина предмета, удельный вес и др.).

Таким образом, в основе сложного процесса построения образа восприятия ле­жат системы внутрианализаторных и межанализаторных связей, обеспечивающих наилучшие условия видения раздражителей и учет взаимодействия свойств пред­мета как сложного целого.