Виды оптических искажений. Исследования перцептивной адаптации к инвертированному зрению. - Шпаргалка - Ответы на экзаменационные вопросы по Общей психологии

Ниже мы рассмотрим ряд известных эмпирических исследований, которые связаны единством тематики: несмотря на различие конкретных задач они посвящены не изучению частных аспектов восприятия, а более глобальной проблеме — построению целостного образа предметного мира. Представленные ниже результаты объединены общим подходом, или парадигмой, построения эмпирического исследования: экспериментаторы создают необычные условия для зрительного восприятия. Исходя из известной двуплановости восприятия вводят явное несоответствие между чувственной тканью и предметным содержанием, т.е. с помощью искажения проксимального стимула нарушают привычную структуру перцептивного образа, а затем изучают, как изменилось предметное восприятие, оценивая эффекты перцептивной адаптации.

Искажение сетчаточных образов достигается с помощью использования специальных устройств-очков, снабженных линзами и призмами, изменяющими положение или ориентацию проксимального стимула. Используются следующие приемы.

1. Инверсия — переворачивание изображения по вертикали, т.е. меняется положение верха и низа.

2. Реверсия — переворачивание изображения по горизонтали, т.е. то, что расположено слева от наблюдателя, проецируется в правую сторону сетчатки.

3. Инверсия и реверсия одновременно.

4. Смещение проекции объекта в поле зрения на определенный угол.

5. Изменение знака диспаратности, вызывающее искажение восприятия глубины.

6. Смещение изображения во времени: нарушение сенсомоторной координации «глаз—рука» с помощью введения временнойзадержки между движением руки и видеоизображением на мониторе.

Изменение ориентации проксимального стимула: восприятие перевернутых и смещенных изображений

Английский психолог Дж.Стрэттон был первым экспериментатором, доказавшим возможность перцептивной адаптации к инверсии и реверсии сетчаточного изображения . Он сам был испытуемым, носившим монокулярно линзы, создававшие инверсию и реверсию одновременно.

Было проведено три эксперимента. В первом он носил линзы три дня,во втором — восемь дней. В первые часы он сообщал, что видимые предметы казались иллюзорными и нереальными. Дж.Стрэттон записал в дневнике: «ѕзапечатленные в памяти зрительные впечатления, возникшие при нормальном зрительном восприятии, продолжали оставаться стандартом и критерием для оценки реальности. Таким образом, предметы осмысливались совершенно иначе, чем воспринимались» . На четвертый день он уже мог видеть свои руки и ноги правильно ориентированными по вертикали, даже если и пытался сосредоточиться на их новом виде. На пятый день он уже мог гулять вокруг дома, предметы, на которые он смотрел, казались ему почти нормальными, и только внимательно вглядываясь в них, он замечал, что они все-таки перевернутые1. После снятия очков на восьмой день исследователь в течение нескольких часов видел картину, сбивающую его с толку, почти не понимая, что происходит, хотя окружающие предметы и  не казались ему перевернутыми.

В третьем эксперименте он в течение трех дней (около 24 часов) носил оптическую систему, смещавшую изображение на 90° так, что изображение собственного тела казалось ему расположенным горизонтально впереди него, на уровне собственных глаз.

Описывая полученные результаты, автор сообщал о чувстве исчезновения реальности, сопровождающем обычное восприятие, следующимо бразом: «У меня было такое чувство, будто я нахожусь вне собственного телаѕ исчезла реальность состояния, и мои действия, за которыми я наблюдал, сопровождались своего рода призраками этих действий, называвшихся старыми зрительными терминами».

Исследования Дж.Стрэттона были продолжены в разные годы П.Эвертом (1930, 1936) и Дж. и Дж.Петерсонами (1938). В их экспериментах использовались бинокулярные линзы, более длительные периоды адаптации к перевернутому сетчаточному изображению (у Петерсонов — 14 дней), а также строгие измерения способности испытуемых локализовать предметы. Результаты показали, что полная перцептивная адаптация даже после 14 дней ношения очков так и не произошла, хотя моторная адаптация

проходила успешно.

В более длительных и разнообразных опытах канадского психолога И.Колера получены сходные результаты . Он провел серию длительных экспериментов1, показавших практически неограниченные возможности адаптации к различным оптическим искажениям (инверсия, реверсия, инверсия + реверсия).

Было установлено, что для полной перцептивной адаптации достаточно от 5 до 9 дней. Моторная адаптация была настолько эффективна, что испытуемые могли с инвертоскопом ездить на велосипеде или кататься на лыжах.

Однако прочтение написанных слов было для испытуемых большой проблемой: если они мельком смотрели на слово, оно казалось им нормальным, но при внимательном разглядывании они воспринимали его как зеркальное. Интересный факт, полученный И.Колером, касался роли осязания на первых стадиях перцептивной адаптации: когда испытуемые прикасались к предметам, они неожиданно начинали восприниматься нормальными. Более того, прекрасный пример, показывающий преобладание предметного содержания образа над его искаженной сенсорной основой, дают результаты опытов со свечой. Свеча казалась перевернутой нижней частью вверх, пока ее не зажигали. Зажженная свеча всегда воспринималась как нормальная, т.е. с пламенем, идущим вверх. Таким образом, в том случае если перевернутое изображение было физически невозможным, оно перцептивно не переворачивалось, и испытуемые

видели его нормальным.

Весьма интересные и тонкие эксперименты по исследованию нарушения предметности восприятия при инвертированном зрении были проведены А.Д.Логвиненко под руководством А.Н.Леонтьева . Характеризуя суть исследований инвертированного зрения, А.Н.Леонтьев отмечал, что в них явно разводятся между собой поступающая на сетчатку сенсорная информация (чувственная ткань образа) и ее включение, встраивание в сознательный образ восприятия внешнего мира. А.Д.Логвиненко описал ряд интересных перцептивных феноменов инвертированного зрения, непосредственно связанных с нарушением предметности восприятия. Во-первых, это потеря константности видимого положения объектов в виду нарушения привычных координаций в системах «глаз—голова» и «изображение—сетчатка»: «испытуемые всегда отмечают, что при ходьбе земля “колышется” в такт шагам, а при наклоне головы “вздыбливается”. Во-вторых, как следствие потери константности положения исчезает константность видимой формы. В-третьих, все исследователи инвертированного восприятия отмечали картинность, нереальность, иллюзорность зрительного пространства, его отчужденность от испытуемого:

«В нормальных условиях мы видим предметы, а при инверсии переживаем наличие образов» .

Суммируя результаты собственных экспериментов и данные других авторов, А.Д.Логвиненко пришел к выводу, что при инвертированном зрении зрительное пространство воспринимается человеком как «картинка», отображающая оптические свойства объектов и их отношения  в  видимом  поле1,  но  происходит  разрушение  видимого мира как осознаваемой предметной субъективной реальности, соответствующей прошлому индивидуальному опыту человека. По-видимому, в подобных экспериментах перцептивная адаптация происходит не в виде построения нового видимого поля, т.е. субъективного перевертывания зрительного пространства, а в виде построения нового видимого мира. Большинство исследователей отмечают, что даже в конце периода адаптации, когда у их испытуемых вновь появлялось чувство реальности воспринимаемого мира, если их внимание было обращено на реальную ориентацию предметов в видимом поле, то они всегда видели их перевернутыми. Так, Дж.Стреттон даже на восьмой день эксперимента сделал следующую дневниковую запись: «Когда в силу каких-либо причинѕ в памяти отчетливо возникало преэкспериментальное ощущение положения собственного телаѕ Я словно смотрел на окружающее из перевернутого тела».

Таким образом, вслед за А.Д.Логвиненко можно предположить, что в период адаптации происходит формирование параллельного видимого мира, соответствующего искаженной оптическим устройством чувственной ткани; что, в силу одновременного наличия и «старого» и «нового» видимого миров, период реадаптации проходит  очень  быстро,  а  сам  процесс  адаптации  следует  рассматривать как разновидность перцептивного научения. Суть этого процесса, по-видимому, заключается в овладении человеком способностью строить правильно ориентированный видимый мир на основе инвертированного зрительного пространства, устанавливая в ходе активного взаимодействия с окружающим физическим предметным миром новые устойчивые пространственные отношения, заново осмысливая их значение.

 Интересно, что построение нового видимого мира происходит эффективно только у человека и у высокоорганизованных животных. В экспериментах Дж.Фоли1 ношение обезьяной переворачивающих изображение очков в течение нескольких дней приводило к ее полной неподвижности, она отказывалась двигаться . Только на восьмой день макака-резус обрела способность двигаться и правильно тянуться к предметам.

В экспериментах Х.Бишопа котята из экспериментальной группы, выращенные с рождения в темноте, носили линзы, инвертирующие изображение сверху вниз. Было показано, что они не испытывали больших трудностей в передвижении и по выполнению тестовых задач не очень отличались от котят контрольной группы . При удалении призм котята из экспериментальной группы были в явном замешательстве (как и котята из контрольной группы, которым эти призмы надели), но уже через несколько дней и те и другие в основном приспособились к новым условиям.

Известны опыты Р.Пфистера и Э.Хесса с ношением переворачивающих или смещающих изображение призм курами и цыплятами. Даже после истечения трехмесячного срока навык клевания зерен у них не восстанавливался и перцептивная адаптация к смещению проксимального стимула не наступала . И.Рок описал опыты с прикреплением переворачивающих призм к рыбам, в них установлено, что адаптация так же не наступала. По-видимому, построение новой (пусть даже очень простой) картины мира на искаженной сенсорной основе у этих животных оказывается невозможным.

Другим хорошим примером возможности построения предметного восприятия на основе искаженной сенсорной основы служат результаты опытов, изучавших так называемые эффекты структурного последействия или адаптационного последействия .

Эти опыты описаны еще Г.Гельмгольцем в его «Руководстве по физиологической оптике» (1867).

Перед глазами испытуемого помещали клиновидную призму, которая искривляла сетчаточное изображение прямой линии-стимула. Если в течение нескольких минут он смотрел на вертикальную линию, то ее видимая кривизна исчезала, и она воспринималась как прямая вертикальная линия. После устранения клиновидной призмы наблюдателю в течение 1—2 минут (период реадаптации) казалось, что предъявляемая ему вертикальная линия искривлена в противоположную сторону. Подобные эффекты и называются адаптационным последействием.

Кратко опишем основные подходы к исследованию эффектов последействия и полученные результаты . В исследованиях американского психолога К.Харриса (1963) эксперименты состояли из трех серий: в первой (до надевания призм) испытуемый выполнял задачи на точность пространственной координации движения руки; во второй испытуемый с надетыми линзами, смещавшими изображение вправо на 11°, в течение 3 мин выполнял задачу попадания рукой в цель перед собой, видя свою руку и адаптируясь к смещенному изображению; в третьей серии линзы снимались и он выполнял те же задачи, что и в первой серии.

Эффект адаптации оценивался как разность в точности выполнения тестовых задач в первой и третьей сериях. В подобных экспериментах по наличию адаптационного эффекта оценивается величина перестройки видимого мира. Адаптационный эффект составил в среднем по результатам трех тестовых заданий 55 % от величины бокового смещения изображения. Автор объясняет наличие адаптационных послеэффектов наличием проприоцептивного смещения, т.е. изменением чувства положения адаптированной руки. По-видимому, после адаптации к смещению имеет место конфликт между видимым и проприоцептивно ощущаемым положением руки, это межмодальное несоответствие разрешается в пользу видимого положения, и испытуемый начинает чувствовать руку там, где ее видит.

В последующих экспериментах И.Ховарда (1967, 1968) методика К.Харриса была немного изменена: испытуемый не мог непрерывно наблюдать за движениями своей руки (они были скрыты крышкой стола), а на последней стадии движения замечал лишь кончики своих пальцев.

В подобном эксперименте с ограниченной зрительной обратной связью И.Ховарду удалось добиться полной адаптации: разность в точности выполнения тестовых задач в первой и третьей сериях равнялась величине призматического смещения. Почти абсолютное превалирование в этом эксперименте зрительной модальности над проприоцептивной и отсутствие их взаимодействия в адаптационный период, по-видимому, и обеспечило 100 % адаптацию.

Таким образом, в ряде эмпирических исследований было установлено, что результат перцептивной адаптации заключается в формировании в ходе специально организованной активности испытуемого новой, измененной картины мира, пространственные координаты которой зависят от взаимодействия проприоцептивной и зрительной модальностей.

Влияние собственной активности испытуемого на формирование трансформированного оптическими искажениями образа мира изучалось в оригинальных экспериментах Р.Хелда (1958—1963), проведенных как с людьми, так и с животными.

Методика его экспериментов отличалась тем, что во время адаптационной серии испытуемые не выполняли двигательных упражнений на точность попадания в цель. Они просто совершали несколько движений рукой на однородном фоне, иногда даже и не догадываясь о наличии призматического смещения. В первой и третьей сериях испытуемые выполняли задания на точность попадания в зрительную цель, но при этом  ни рука, ни результаты попадания наблюдению были не доступны. Таким образом, зрительная обратная связь о процессе и результате выполнения тестовых заданий исключалась. «Изюминкой» экспериментов Р.Хелда было введение фактора активности испытуемого в адаптационный период. В условиях активной экспозиции испытуемые совершали движения руки в ритме, задаваемом ударами метронома. При пассивном условии рука испытуемого пассивно перемещалась экспериментатором. Основной экспериментальный эффект заключался в том, что адаптация наступает только при условии совершения испытуемым произвольных активных движений в поле зрения.

В другом эксперименте Р.Хелда с многочасовой адаптацией к смещенному изображению использовались две группы испытуемых — «активные» и «пассивные». Первые в период адаптации самостоятельно пе-

редвигались по лабораторному помещению, вторых принудительно перемещали на кресле-каталке. Результаты в целом были аналогичны предыдущим: к концу эксперимента все «активные» испытуемые достигли полной адаптации, у «пассивных» же адаптация не наступила.

Ряд других авторов также высказывали мысль о том, что для успешной адаптации испытуемому необходимо наличие достаточной информации (зрительной, проприоцептивной, осязательной) о смещении объектов в поле зрения и положении собственного тела (см. ). Естественно, что наличие такой информации может обеспечить только активное включение самого испытуемого в процесс ее получения, или, используя термин А.Н.Леонтьева, ее «вычерпывания». А будет ли это ситуация активного движения, или какая-то другая ситуация, по-видимому, не так уж важно.

Другие, не менее интересные, опыты, доказывающие влияние собственной активности испытуемого на построение перцептив-ного образа, проведены Р.Хелдом и его сотрудниками на живот-ных .

Экспериментаторы воспитывали котят с момента рождения в темноте. Они могли получать зрительные впечатления только в ходе эксперимента (рис. 119). Два котенка помещались в корзинки, которые могли вращаться на карусели. Они получали одинаковые зрительные впечатления. Один котенок сидел в корзинке пассивно, а у другого лапы были свободны, и он мог двигать корзинку, перемещаясь сам и двигая по кругу второго котенка. Результаты показали, что нормальное зрительное восприятие сформировалось только у активного котенка, а пассивный котенок фактически так и остался слепым. Авторы сделали вывод о том, что активное осязание является необходимым условием для развития зрительного восприятия. Подчеркнем, что именно собственная активность животного привела к построению адекватного полимодального образа окружающего мира, одних лишь зрительных ощущений оказалось не достаточно для его формирования. По-видимому, только координация осязательной и зрительной модальностей позволила отразить в зрительном образе объективные пространственные соотношения предметов окружающего мира и самого животного

Аутокинетический феномен

Если в течение минуты наблюдать за неподвижным точечным источником света в темной комнате, то можно отчетливо увидеть,  что  эта  световая  точка  совершает  хаотичные  движения  в пространстве. Это иллюзорное восприятие движения получило название аутокинетического феномена. Как отмечал Р.Грегори, для объяснения механизмов данного феномена привлекались различные теории, но у них было одно общее — предполагалось, что

что-то действительно движется (например, небольшие непрозрачные частички во внутриглазной жидкости) . Другая теория, принимаемая офтальмологами, допускала, что в темноте глаза не могут сохранить четкую фиксацию на источнике света, они постоянно отклоняются, что и является причиной аутокинеза. Однако исследования психологов с применением фотографирования движений глаз в ходе опыта не обнаружили никакого соответствия между направлением иллюзорного движения светового пятна и движением глаз. Гештальтпсихологи придавали этому феномену большое значение, предполагая, что его причину нужно искать в формировании некой внутренней динамической перцептивной схемы.

Эффекты последействия движения

Если с моста долго смотреть вниз на течение реки, стараясь не двигать глазами, то переведя глаза на берег, мы увидим его движущимся в направлении, противоположном движению воды. Тот факт, что механизм данной иллюзии имеет адаптационную природу, доказывается очень просто. Попробуйте намеренно прослеживать глазами течение воды, а затем возвращать взор обратно, тем самым предотвращая адаптацию одних и тех же частей сетчатки. Иллюзия исчезнет.

Современные исследования показали, что длительность эффекта последействия движения длится недолго — от 1 до 15 с и зависит от целого ряда стимульных условий.

Исследования «иллюзии водопада» показали, что она не возникает в том случае, если движущийся объект закрывает все поле зрения и движется в виде сплошного поля, т.е. его проекция заполняет всю поверхность сетчатки. Эффект выражен только при относительном движении, когда изображение движется по одной части сетчатки, смещаясь относительно других ее частей. По-видимому, адаптация касается нейронной системы, фиксирующей относительные перемещения, т.е. детекторов скорости движения, а не детекторов положения. Современные данные позволяют предположить, что адаптация может происходить как на уровне первичных детекторов движения сетчатки, так и на уровне кортикальных нейронных структур .

Кажущееся движение

Ряд перцептивных феноменов связан с инерцией нашего зрения, т.е. с его ограниченной способностью отображать быстрые изменения в оптической стимуляции. Один из самых известных феноменов состоит в том, что если на некотором расстоянии друг от друга последовательно предъявлять два световых пятна (например, одно —  слева, а  другое —  справа),  то при  определенном межстимульном интервале мы увидим, что один стимул движется в сторону другого. Этот перцептивный эффект получил разные названия:  кажущегося движения,  стробоскопического движения, бета-движения или фи-феномена. Другой пример инерционности нашего зрительного восприятия — это эффект кинематографа и телевидения, когда вместо последовательности дискретных кадров мы видим на экране непрерывное движение. Таким образом, наше зрительное восприятие способно преобразовывать ряд дискретных событий в непрерывное видимое движение, иначе говоря, создавать иллюзию движения.

Интенсивное изучение фи-феномена проводил один из основателей гештальтпсихологии М.Вертгаймер (1912). Он подчеркивал, что эта иллюзия движения явно выходит за пределы того, что дано глазу непосредственно, и поэтому служит примером организующей деятельности нашего восприятия. Экспериментальная установка по изучению стробоскопического движения выглядит следующим образом: имеются два малоинерционных источника света (например, два светодиода или газоразрядные лампочки), расположенные на небольшом расстоянии друг от друга, которые могут  включаться  последовательно;  регулируется  длительность экспозиции каждого источника и величина межстимульного интервала (рис. 97). Было установлено, что восприятие кажущегося движения главным образом зависит от соотношения этих двух параметров, поэтому реально в экспериментах регулируют их сумму (длительность стимула + межстимульный интервал), этот параметр получил название асинхронии включения стимула или АВС.

Кроме  того,  оказалось,  что  выраженность стробоскопического движения зависит от площади, яркости стимулов и расстояния между ними. Детальные исследования восприятия кажущегося движения обнаружили целый ряд перцептивных феноменов, четко связанных с величиной АВС. Поскольку разные исследователи использовали разные физические параметры стимуляции,  то  и числовые данные в литературе приводятся неоднозначные . Ниже мы приведем результаты исследования П.Колерса, одного из учеников М.Вертгаймера . В его опытах использова-

лись небольшие газоразрядные лампы. Длительность каждой вспышки 50 мс. Были выделены четыре фазы стробоскопического движения (указаны величины АВС).

1. 50—60 мс — одновременное вспыхивание ламп.

2. 75—450 мс — видимое движение. При удлинении АВС от 75 до 450 мс одновременное вспыхивание ламп заменяется иллюзией движения. «Испытуемому кажется, что первая лампа несколько смещается по направлению, а затем исчезает; потом появляется вторая лампа, смещенная в сторону первой и передвигается к тому месту, где она находится на самом деле» . В некотором промежутке от 200 до 400 мс наблюдатель начинает воспринимать

«ѕоптимальное движение: ему кажется, что одна лампа плавно и непрерывно передвигается из начальной точки в конечную. Многие испытуемые сообщают, что во время этого перехода от частичных перемещений к оптимальному движению обе лампы как бы растут по направлению друг к другу и наконец сливаются» (там же).

3. Более 450 мс — фи-феномен. При дальнейшем увеличении временного интервала движение постепенно замедляется, «иллюзия движущегося объекта исчезает; у большинства наблюдателей остается лишь ощущение движения как такового — чистого движения, не связанного с каким-либо объектом, которое Вертгаймер назвал “фи-движением”» .

 4. 500 мс и более — поочередное вспыхивание ламп. В работах А.Корте (1915) были детально изучены пороги кажу-

щегося движения, установлена их зависимость от расстояния между стимулами, межстимульным интервалов и их интенсивностью, которая получила название законы Корте.

В заключение укажем ряд принципиальных различий между реальным и кажущимся (стробоскопическим) движением (по Колерсу):

1. При кажущемся движении нет перемещения по сетчатке.

2. Кажущееся движение происходит в меньшем диапазоне скоростей (15—25 град./с против 0,5—25 у реального), оно более медленное.

3. Реальное движение размыто при больших скоростях, кажущееся — при малых (фи-движение).

4. Реальное и кажущееся движение имеют разные нервные механизмы.

Другие исследователи предполагали, что у реального и кажущегося движения единый нейрофизиологический механизм, что они по сути очень сходны. Так, Р.Грегори полагал, что при кажущемся стробоскопическом движении на сетчатке симулируется ситуация последовательного возбуждения нейронов, очень похожая на реальное движение, и эту иллюзию можно объяснить неточностью в работе системы изображение—сетчатка: в некотором ограниченном диапазоне времени . Стробоскопический феномен имеет базовый общепсихологический характер: он также вы-

ражен в слухе и осязании.

Как и в случае со стробоскопическим движением, эффект восприятия кино заключается в том, что если последовательность кинокадров проецируется на киноэкран с подходящей скоростью (24 кадра в секунду)1, то у наблюдателя возникает восприятие движения. Если скорость, как в старых кинопроекторах, мала, то возникают мелькания, и движения людей не кажутся на экране плавными. При заметном увеличении частоты кадров они сливаются в плохо дифференцируемое пятно. И в кинематографе, и в мультипликации чрезвычайно важно, чтобы соседние кадры отличались друг от друга незначительно, иначе нашей зрительной системе не удается «сливать» их в одно плавное изображение.

Индуцированное движение

Выше мы уже упоминали о том, что Карл Дункер (1903—1940) проводил оригинальные эксперименты для изучения влияния воспринимаемого контекста на восприятие движения целевого стимула. Ему и принадлежит открытие замечательного феномена индуцированного движения. По мнению Б.М.Величков-

ского, эксперименты К.Дункера входят в десять самых красивых экспериментов в истории психологии.

Проблема заключается в том, что когда некий объект движется в поле зрения, он перемещается не только относительно наблюдателя,  но  и  относительно  своего  окружения. Фактически в реальной жизни это всегда и субъект-относительное, и объект-относительное движение. С точки зрения классической гештальтпсихологии это типичные перцептивные отношения фигуры и фона.

Физическое движение и воспринимаемое движение

С точки зрения физики движение — это перемещение одного объекта относительно других объектов. Движение — атрибут системы отсчета. Из этого следует, что мы сами должны определить, какой объект движется, а какой — неподвижен.

В отличие от физического зрительно воспринимаемое движение лишено подобной относительности — оно является атрибутом самого движущегося объекта (хотя и временно, на протяжении нашего наблюдения). При отсутствии данного воспринимаемого нами свойства мы видим его неподвижным. Таким образом, с точки зрения воспринимающего субъекта движение и отсутствие движения — это абсолютные свойства, присущие объекту,

которые представлены в нашем субъективном перцептивном пространстве. Мы особенно ярко переживаем это, как только ранее неподвижный объект начинает двигаться. Естественно, что мы осознаем, что наблюдаемый нами движущийся объект смещается в нашем поле зрения относительно других объектов, но такое осознание относительности его перемещения не делает ее отличительной особенностью самого движения, она остается свойством самого движущегося объекта.