Общая психология_лекции. ОП_Семинар_2_2. Семинар восприятие пространства, движения и времени. Восприятие пространства и глубины. Восприятия времени и движения. Основная литература Общая психология в 7 т
 Скачать 1.7 Mb.
|
|
ВОСПРИЯТИЕ ДВИЖЕНИЯ И ВРЕМЕНИ Две системы детекции движения: изображения/сетчатка и глаз/голова • Константность положения видимого мира: афферентная теория и эф- ферентная теория • Экологический подход к восприятию движения • Ки- нетическое восприятие формы • Кинетический эффект глубины • Биоло- гическое движение • Константность воспринимаемой скорости • Феномен транспозиции скорости • Восприятие направления движения • Иллюзии восприятия движения: аутокинетическое движение, эффекты последей- ствия движения, кажущееся движение, индуцированное движение • Субъ- ективное настоящее • Чувство течения времени • Биологические часы • Когнитивные часы • Циркадианные ритмы • Закон заполненного времен- ного отрезка • Закон эмоциональной детерминированности оценки вре- мени • Гипотеза экспериментальной относительности пространства и времени • Каппа-эффект, тау- эффект • Психофизика восприятия вре- мени Как справедливо отметил известный исследователь в области психо- логии зрительного восприятия И. Рок, восприятие движения «относится к впечатлениям “все или ничего”. Объект кажется либо движущимся, либо неподвижным...» [93, т. 1, 203]. На первый взгляд при рассмотре- нии вопроса, почему мы видим объект движущимся в пространстве, большой проблемы не существует, поскольку когда объект движется, то его перемещение в пространстве отображается на сетчатке как смещение максимума возбуждения светочувствительных нейронных элементов, которое выделяется особыми нейронами-детекторами, а затем интер- претируется перцептивной системой в качестве движения объекта 1 . В действительности все происходит намного сложнее, такое простое объ- яснение справедливо лишь для низших животных, например для ля- гушки, а для человека не подходит. Сама способность к восприятию движения объекта в окружающем пространстве чрезвычайно важна в эволюционном смысле, 1 Обзор нейрофизиологических механизмов восприятия движения не входит в нашу задачу, они рассматриваются в курсах «Физиология сенсорных систем» и «Психофизио- логия». 208 поскольку принципиальна для выживания, например, животных: необ- ходимо вовремя заметить появившегося врага или отследить перемеще- ние потенциального источника пищи. Восприятие движения — это эво- люционно ранний компонент психического отражения по сравнению с восприятием формы. Многие животные (насекомые, земноводные) реа- гируют только на движущиеся объекты, не замечая неподвижные. Это- логи и зоопсихологи полагают, что только высшие животные могут вос- принимать неподвижные объекты. У человека движение объекта на периферии поля зрения обнаружи- вается еще до отчетливого восприятия его формы и опознания как кон- кретного предмета. Как подчеркивает Р. Грегори, по- видимому, перифе- рия нашей сетчатки выполняет функцию раннего обнаружения объекта в поле зрения, после чего следует поворот глаз, он попадает в фовеаль- ную часть сетчатки, где и происходит детальное выделение его свойств [37]. Опыт, демонстрирующий специфическую чувствительность пери- ферии сетчатки к движению, провести очень просто. Нужно зафиксиро- вать прямо перед собой некоторую точку и, грубо определив границу поля зрения правого или левого глаза, попросить кого-нибудь совершать колебательные движения небольшим предметом так, чтобы его проек- ция попадала на самый край одного из полей зрения. Вы отчетливо уви- дите, как некий объект совершает движение, сможете определить его направление, но вы не сможете увидеть, какой именно предмет движется. В психологии восприятия выделяют два аспекта проблемы зритель- ного восприятия движения. Во-первых, когда отмечается движение ре- ального объекта, говорят о феноменологии восприятия реального движе- ния. Во-вторых, мы можем воспринимать движение и в тех случаях, ко- гда никакой объект не движется; в подобных случаях говорят об иллю- зиях движения. 6.1. Восприятие реального движения Когда некий объект реально перемещается в пространстве, су ще- ствуют три принципиальных объяснения, почему мы видим его движе- ние. 1. При неподвижных глазах происходит перемещение проекцион- ного изображения объекта по сетчатке. 2. В случае слежения за движущимся объектом (движутся наши глаза и голова), его проекция на сетчатке не изме няется, но зато это дви- жение может отображаться в поворотах глаз и головы. 3. Вне зависимости от движений глаз проекционное изображение объекта изменяет свое положение на сетчатке относительно других объ- ектов в поле зрения. 209 I I Рис. 82. Две системы восприятия движения: а — система изображение —сетчатка: движение объекта отображается смещени- ем возбуждения по поверхности сетчатке, тогда как глаза остаются неподвижны- ми; б — система глаз —голова: движение объекта сопровождается следящими движениями глаз, а проекция движущегося объекта остается на сетчатке неиз- менной [37] + 4- Рис. 83. Высоко селективные электрические ответы нейронов-детекторов коры головного мозга кошки в ответ на движение стимула — горизон- тальная или вертикальная линии, в поле зрения животного. Максималь- ная импульсация происходит только при движении стимула вниз. Другие нейроны-детекторы дают максимальные реакции на движение стимула в другом направлении [118] 210 Р. Грегори выделяет две основные системы детекции движе ния: изоб- ражения—сетчатка и глаз—голова. Первая кодирует перемещение движущегося объекта перемещением его изображения по сетчатке (рис. 82, а), вторая — поворотом глаз относительно головы (рис. 82, б). Одними из самых важных эмпирических доказательств работы си- стемы изображение — сетчатка являются данные нейрофизиологов (ис- следования Дж. Летвина и соавт. на изолированном глазе лягушки и ра- боты нобелевских лауреатов Д.Хьюбела и Т.Визела на зрительной коре кошки), установивших наличие на сетчатке и в мозге специфических нейронов-детекторов, чувствительных к скорости и направлению движе- ния объекта (рис. 83). Хорошей демонстрацией работы системы глаз—голова является про- стой опыт по слежению глазами за зажженной сигаретой в темной ком- нате. В этом случае нет ни перемещения по сетчатке, ни смещения объ- екта относительно поверхности фона. Движение кодируется лишь растя- жением глазодвигательных мышц. 6.1.1. Афферентная и эфферентная теории стабильности видимого мира Отметим, что в реальной жизни наши глаза и голова находятся в по- стоянном движении, но мы воспринимаем окружающий нас мир ста- бильным, а не постоянно мельтешащим перед глазами. Этот феномен по- лучил название константности положения видимого мира. Можно сделать предположение о том, что наша перцептивная система тонко дифференцирует и соотносит между собой реальные перемещения пред- метов и происходящие синхронно с этим движения наших глаз, головы, тела. Фактически осуществляется строгое соотнесение афферентных зри- тельных сигналов (перемещение изображения на сетчатке, проприоцеп- тивная информация о движении мышц) и эфферентной информации от ЦНС к мышцам. В истории психологии известны две теории, объясняющие стабиль- ность видимого мира. Первая — это афферентная теория, которую предложил выдающийся английский нейрофизиолог Чарльз Шеринг- тон. Согласно этой теории (см. рис. 84, а) афферентные сигналы от гла- зодвигательных мышц поступают в головной мозг, тормозят афферент- ные сигналы от движения объекта, возникающие в сетчатке, выполняя, таким образом, функцию отрицательной обратной связи. Вторая — эфферентная теория 1 была сформулирована известным физиологом Германом Гельмгольцем. Он предположил, что 1 В современной литературе эта теория также получила название теории уп реждаю- щего сигнала. 211 Сигналы, идущие к глазным мышцам Сигналы, идущие от глазных мышц Сигналы о движении, идущие от сетчатки Централь- ный блок сравнения сигналов Рис. 84. Схема коррекции перемещения по сетчатке согласно афферент- ной (вверху) и эфферентной теориям (внизу) [37] механизм, указанный Г. Шерингтоном, вряд ли можно рассматривать как основной, поскольку он сравнительно медленный: управляющие эф- ферентные импульсы должны дойти до мышц, а затем афферентный по- ток в качестве сигналов обратной связи опять возвращается в мозг. По Г. Гельмгольцу сетчаточные сигналы при перемещении объекта тормо- зятся не афферентными сигналами от глазодвигательных мышц, а эффе- рентными управляющими сигналами, поступающими от мозга к этим мышцам (рис. 84, б). В настоящее время существует множество эмпирических доказа- тельств справедливости эфферентной теории. Еще сам Г. Гельмгольц об- ратил внимание на то, что если на глазное яблоко надавить пальцем, т.е. осуществить пассивное, а не произвольное движение глаз (как результат происходит смещение проекций всех объектов), то видимый мир сдви- нется. Что происходит в этом случае? Мы исключили эфферентные сиг- налы к мышцам, но оставили афферентные сигналы от мышц. В данном случае константность положения при смещении сетчаточ- ных изображений не сохраняется несмотря на то, что эффе рентные сиг- налы о произошедшем растяжении мышц поступают в мозг. Эрнст Мах, проводя опыты на самом себе (1908), показал, что верно и обратное: кон- стантность положения исчезает при стабильности сетчаточного изобра- жения и одновременной эфферентной глазодвигательной команде. С по- мощью специальной мастики он обездвижил глаза, и в момент, когда его взор произвольно 212 перемещался, видимый мир сдвигался в сторону. Что происходило в этом случае? В перцептивной системе наблюдалось рассогласование: сет- чаточное изображение в силу фиксации глаза было неизменно, а эффе- рентные сигналы о движении глаз поступали к мышцам. Данные совре- менных ученых подтвердили блестящие демонстрации Г.Гельмгольца и Э.Маха: 1) при параличе глазных мышц у неврологических больных наблюдается ощущение вращения окружающего мира при попытке дви- гать глазами; 2) временная парализация глазных мышц ядом кураре дает аналогичный эффект; 3) обездвиживание глазных мышц с помощью спе- циальных фиксаторов, вводимых под конъюнктиву испытуемого, приво- дит к тому же результату; 4) опыты с послеобразом показали, что в тем- ноте при произвольных движениях глаз послеобраз кажется движу- щимся несмотря на то, что возбуждение на сетчатке остается неизмен- ным. Данные современных исследователей также подтверждают справед- ливость эфферентной теории, свидетельствуя о том, что информация о движении глаз учитывается зрительной системой либо для последующей компенсации движения объекта в видимом поле, либо для подавления этого движения. Оригинальная точка зрения об использовании зритель- ной системой эфферентной информации о движении глаз была сформу- лирована Д. Мак-Кеем (цит. по: [73]). Он предположил, что стабильность видимого мира можно уподобить своего рода «нулевой гипотезе» зри- тельной системы или некой презумпцией его неподвижности. Проверяя эту «гипотезу», наша перцептивная система каждый раз сравнивает дви- жение в видимом поле с некоторым критерием. Если этот критерий пре- вышен (например, глаза неподвижны при условии смещения сетчаточ- ного изображения), то принимается решение о наличии движения объ- екта. Красивую иллюстрацию справедливости теории Г. Гельмгольца дают опыты Джорджа Стреттона (1896, 1897), в течение нескольких дней носившего линзы, переворачивающие ретинальное изображение справа налево (так называемая реверсия сетчаточного изображения). В первые часы опыта он отмечал, что в тех случаях, когда поворачивал голову или тело, видимый мир двигался в том же направлении. Интересно, что по- сле снятия реверсирующих линз окружающий мир также казался движу- щимся при движениях самого наблюдателя. В конце 1960-х гг. эти дан- ные были подтверждены в ряде более строгих исследований [93]. Наблю- дения за проявлением константности положения видимого мира у испы- туемых в периоды адаптации и реадаптации к реверсии показывают, что механизмы восприятия движения, основанные на взаимодействии си- стем изображение — сетчатка и глаз — голова складываются в результате перцептивного научения, а не являются только врожденными. 213 Таким образом, одно лишь перемещение проекционного изображе- ния объекта по сетчатке не приводит к восприятию движения. Если име- ется адекватная информация о синхронных с ним перемещениях глаз и головы наблюдателя, то объект будет восприниматься неподвижным или движущимся в зависимости от реального соотношения афферентной (перемещение по сетчатке) и эфферентной (моторные команды, контро- лирующие движения глаз, головы или тела) информации. 6.1.2. Экологический подход к восприятию движения. Роль оптической стимуляции при восприятии движения и формы объекта Начиная с работ Дж. Гибсона в современной психологической лите- ратуре вполне укоренился взгляд о ведущей роли информации, содержа- щейся в объемлющем оптическом строе 1 , для восприятия движения [34; 120; 135; 158; 221]. Кратко основную идею Дж. Гибсона можно выразить так: стимульная информация о движении заключена в изменении са- мого паттерна оптического строя. Поэтому как при движении объектов внешнего мира, так и при движениях самого наблюдателя (в реальной жизни это неотделимо) можно обнаружить закономерные паттерны трансформации оптического строя, несущие исчерпывающую и одно- значную информацию для восприятия движения. Эти паттерны или ин- варианты оптического строя несут достоверную информацию о движе- ниях самого наблюдателя и перемещениях объектов в пространстве (рис. 85 и рис. 86). Продуктивность данного подхода de facto доказана при создании движений трехмерных объектов в современных компьютерных играх. Поскольку мы очень реалистично воспринимаем результаты такой ком- пьютерной симуляции движений самых разных объектов компьютерных игр, то у нас нет оснований сомневаться в том, что программистами мо- делируются существенные характеристики изменения оптического строя, несущие однозначную информацию о движении. Описывая результаты, свидетельствующие о непосредственном вос- приятии движения, определяемого очень простой стимульной перемен- ной, Дж. Гибсон ссылается на элегантные эксперименты, проведенные им совместно с В.Шиф и Э. Гибсон (1962). Кратко опишем их. Использовался проектор, создававший на мато вом полупрозрачном экране некое теневое изображение. Изображение 1 В ряде современных работ используемое нами понятие оптический строй, введен- ное Дж. Гибсоном, переводится как оптический поток. Мы предпочитаем вариант, пред- ложенный А. Д. Логвиненко при переводе книги Дж. Гибсона (1988). 214 Рис. 85. Изменение объемлющего оптического строя в ситуации посадки летчика на аэродром. Длина и направление стрелок обозначают скорость и направление приближения поверхности летного поля к летчику [34] могло очень быстро и плавно (за несколько секунд) увеличиваться от неболь- шого пятна в центре экрана до размеров всего экрана. Испытуе мому, сидев- шему перед экраном в затемненной комнате, отчетливо казалось, что объект неопределенной формы надвигается на него и останавливается у самого лица. Такого рода зрительное переживание, обладавшее абсолютной реаль- ностью воспринимаемого движения, Дж. Гибсон с полным правом назвал зрительным столкновением [34]. Он отме - Рис. 86. Изменение объемлющего оптического строя в ситуации движе - ния наблюдателя, находящегося на крыше последнего вагона поезда. Длина и направление стрелок обозначают скорость и направление уда- ления поверхности окружающей среды и железнодорожного полотна от наблюдателя [135] 215 чал, что подобное «оптическое изменение, конечно, не является стимулом в обычном смысле слова. Оно является оптически увеличением, т. е. расшире- нием усеченного угла вплоть до его теоретического предела, со ставляющего 180°. Это зрительный телесный угол естественной перспективы» [34, 252]. Испытуемые сообщали, что им не казалось, что объекты становятся больше, они не замечали увеличения размера тени как тако вой, они воспринимали именно движущийся на них объект и пытались уклониться от столкновения. Когда увеличение тени было несимметричным по отношению к наблюда- телю (т. е. смещенным относительно центра), он видел нечто приближающе- еся, однако не к той точке, где он сидел, а справа или слева от него. Поэтому Дж. Гибсон делает резонное заключение: «По-видимому, существует прямое восприятие события, которое может быть описано, как приближение чего- то» [34, 252]. Последующие опыты В. Шиффа с животными (обезьяны, ко- тята, цыплята, лягушки, крабы) продемонстрировали сходный перцептив- ный эффект: животные пытались убежать или (как и человек) уклониться от надвигающегося объекта. То же самое впечатление испытывает пилот, осуществляющий по садку самолета: земля стремительно приближается, а небо, наоборот, удаляется (см. рис. 85). Обратная картина представлена в пространстве перцептивного образа человека, сидящего на крыше последнего вагона поезда, уходящего вдаль: железнодорожное полотно и горы на горизонте «убегают» от него по направлению к горизонту, причем близлежащие предметы проносятся мимо с большей скоростью, чем удаленные от него (см. рис. 86). Резюмируя свои представления о связи структуры объемлющего оп- тического строя и движения, Дж. Гибсон отмечал следующее [34]. 1. Изменения оптического строя содержат информацию о движе- нии. 2. Центробежные изменения оптического строя определяют прибли- жение к наблюдателю, а центростремительные — удаление от него. 3. Положение центра или фокуса оптического строя определяет направление движения в окружающей среде. Описанная выше проблема стабильности видимого мира, рассмот- ренная выше в контексте афферентной и эфферентной теорий, у Дж. Гибсона находит совсем иное решение. Он полагал, что зрительной си- стеме нет необходимости использовать информацию о движении глаз для разделения движений, вызванных перемещением глаз и головы, и движений, обусловленных перемещением самого объекта. Необходимая информация имеет исключительно оптическую природу, ее несут так называемые инварианты объемлющего оптического строя: те трансфор- мации, которые происходят в нем при движении глаз, отличаются от тех, которые возникают при реальном движении объекта. 216 Оценивая роль оптической стимуляции при восприятии движения, нельзя не подчеркнуть значение исследований Дж. Гибсона в области разработки понятия о зрительных кинестезиях. «Я считаю, что зрение кинестетично в том смысле, что оно регистрирует движение тела точно так же, как это делает система «мышца— сустав — кожа», или вестибу- лярная система. Зрение схватывает и движение всего тела относительно земли, и движение отдельных членов относительно тела. Зрительная ки- нестезия действует наряду с мышечной... Зрение получает информацию как об окружающем мире, так и о самом наблюдателе» [34, 263]. Это означает, что в объемлющем оптическом строе всегда присутствует опти- ческая информация о самом наблюдателе и его движениях, например в нашем поле зрения постоянно представлен нос, контуры бровей, очерта- ния щек, а нередко и других частей нашего тела. Поэтому мы постоянно имеем надежную совместную информацию и о собственных движениях, и о перемещениях объектов во внешнем мире. Фактически любые пере- мещения объектов вне нас происходят в координатах нашего собствен- ного тела. Важность принципа зрительных кинестезий для передачи реальности восприятия движений можно продемонстрировать на одном из приемов кино- и видеосъемки — съемки передвижной камерой. Когда используется передвижная камера, самые различные сцены делаются более живыми и естественными, возникает чувство личного присутствия в кадре. При съем- ках стационарной камерой отснятые сцены выглядят более статично, кар- тинно и менее реально. Для подтверждения роли зрительных кинестезий в восприятии движе- ний Дж. Гибсон приводит результаты оригинальных экспериментов своих последователей с так называемой летающей комнатой [176]. Спе цифика экспериментального стенда состояла в том, что у этой искусст венной ком- наты были стены и потолок, но она сама была подвешена относительно пола за углы на большой высоте так, что почти касалась реального пола лабора- торного помещения. Изменяя положение стен и потолка этой комнаты отно- сительно испытуемого, экспериментаторы могли создавать такие изменения в оптическом объемлющем строе, которые соответствовали реальному пере- мещению испытуемого в пространстве комнаты. Ставя своих испытуемых на тележку и лишая их возможности видеть пол, Дж. Лишман и Д. Ли добива- лись от них полной иллюзии, что они движутся по комнате. Когда стены при- двигались к ним или отодвигались от них, создавался ярко выраженный оп- тический эффект движения испытуемого, хотя реально он оставался непо- движным. Дж. Гибсон и многие другие исследователи описывают также опыты с комнатой цилиндрической формы, вращающейся вокруг своей оси. Ее стены текстурированы вертикальными полосами, испытуемый сидит на стуле и смотрит прямо перед собой, не видя пола (см. рис. 87). При медленном движение комнаты вокруг своей оси у испытуемых воз- никает полное впечатление собственного вращения. Вращение дей- 217 Рис. 87. Лабораторная установка для изуче- ния восприятия наблюдателем собственно- го движения, индуцированного вращающей- ся комнатой [93] ствительно существует, но не механическое, а оптическое — такое изменение в структу- ре оптического строя, которое соответству- ет реальному перемещению испытуемого. Эти опыты наглядно показывают приори- тет зрения над проприорецепцией: ведь нет никакой проприоцептивной или вестибуляр- ной информации о вращении наблюдателя, и если бы он просто закрыл глаза, то вос- принял бы себя неподвижным. В каждом из приведенных выше опытов испытуемый извлекает оп- тическую информацию о движении, которая содержит однозначное от- ношение между объемлющим оптическим строем, задающим внешний мир, и краями поля зрения, задающего границы тела испытуемого. Вос- приятие этого виртуального движения собственного тела происходит по- тому, что края поля зрения закономерно смещаются относительно опти- ческого строя, создаваемого движением стен и потолка летающей или крутящейся комнаты. Такого рода симуляция точно соответствует тем оптическим изменениям, которые происходят при реальном движении наблюдателя. Очевидно, что на этом принципе построены многие авиа- ционные тренажеры: находясь на земле, летчики должны научиться хо- рошо видеть те перемещения в пространстве, которые соответствуют раз- личным ситуациям реального полета. Кроме опыта работы с элементами управления самолетом, курсанты-летчики приобретают очень важный опыт — опыт восприятия движения самолета (и себя самого) относи- тельно различных объектов и поверхностей окружающей среды. |