Элла Бикмурзина

© Вокруг Света

Наука и техникаМир

2719

23.02.2010, 09:59

Время учиться видеть

Что видит человек, зависит от перцептивной стратегии, выбранной его мозгом.

Фото (Creative Commons license): squacco

Для того, чтобы понять, что с этими людьми, недостаточно внимательно вглядываться в фотографию. Надо еще немного подумать. Как ни странно, это общее правило: глаза видят, но «картинку» формирует мозг. Более того, мозг может сформировать «картинку», даже если глаза не видят — например, закрыты.

Ежесекундно сознание каждого из нас оказывается под настоящей лавиной сенсорной информации — стук клавиш компьютера коллеги по работе, еле доносящиеся из приоткрытого окна голоса случайных прохожих, шероховатость книжных страниц, прохладное прикосновение шёлковой блузки, насыщенный аромат кофейных зёрен, обжигающий вкус мяты…

Видеть мозгом

Внешний мир держит нас в плотном сенсорном кольце. И чтобы не захлебнуться в этом водовороте звуков, запахов, образов, вкусов, наш мозг, постоянно фильтруя информацию, создаёт её потоки. Тому, что окружающий мир предстаёт перед нами не в виде чего-то хаотичного и бесконтрольного, а стройно, организованно, мы обязаны перцептивным стратегиям, находящимся в распоряжении нашего мозга.

Если, не задумываясь, ответить на каверзный вопрос: «Благодаря какому органу мы видим?», ответ, вероятнее всего, будет неверным. Глаза — это всего лишь оптика. За самое интересное отвечает мозг — ему предстоит выбрать из сенсорного потока те ощущения, на которые стоит обратить внимание в первую очередь, организовать их в узнаваемые формы и интерпретировать. На это уходят, как правило, мгновения. Всё происходит настолько быстро и гладко, что мы не отдаём себе отчёта в том, насколько сложна эта задача.

Наблюдая за происходящим, человеку иногда бывает трудно даже понять, что именно он видит глазами, а что воспринимает благодаря другим органам чувств. Согласно Аристотелю, помимо конкретных ощущений, получаемых от пяти органов чувств, у человека есть способность воспринимать вообще, sensus communis, что на русский обычно переводится как «общее восприятие». И эта способность теоретически может дать возможность формировать зрительный образ даже мозгу от рождения незрячего человека. Только вот реализуется ли эта теоретическая возможность в действительности?

Фото (Creative Commons license): half-blood prince

Внимание человека может фокусироваться на отдельных предметах, всё остальное при этом сливается в единый общий фон.

Одна из главнейших зрительных перцептивных стратегий — «фигура — фон» (фокусировка изображения на определённом предмете) — позволяет вычленять из окружающего мира те предметы, которые интересны нам в первую очередь, — к примеру, находить в толпе знакомого человека. Константность восприятия (константность формы, константность размера) основывается на нашем знании о том, что характеристики предмета не меняются, даже если меняются наши ощущения относительного их. С какого бы расстояния вы ни рассматривали свой дом, вы будете знать, что его размер постоянен и не меняется, даже если с расстояния пять километров вам кажется, что он со спичечный короб.

Вопрос, который лишил покоя не одно поколение когнитивных психологов, — являются ли наши перцептивные способности врождёнными или, быть может, это результат обучения? Возможно ли жить полноценной жизнью, не обладая этими способностями?

Осторожно: обрыв!

Учёные-«нативисты» полагают, что такой важный визуальный навык, как способность человека определять глубину, является врожденным, появляется у него как реализация биологически заложенной программы. «Эмпиристы» же придерживаются мнения, что она — результат обучения. Внести определённую ясность в этом вопросе удалось благодаря исследованиям Элеаноры Гибсон (Eleanor Gibson, 1910–2002) и Ричарда Уока (Richard Walk). В своей статье «The «visual cliff» они писали:

Когда дети ещё ползают или только учатся ходить, они часто падают, преодолевая более или менее высокий уступ. При недостаточной бдительности взрослых они могут упасть с кроватки или со ступенек. По мере развития мышечной координации они начинают избегать подобных инцидентов самостоятельно. Здравый смысл подсказывает, что дети учатся распознавать опасные места на опыте — то есть падая и набивая синяки и шишки.

Фото (Creative Commons license): Lee Jordan

Образец «тротуарной живописи» Джулиана Бивера (Julian Beever). Изображение кажется трехмерным только под определенным углом зрения.

Гибсон и Уолк изучали способности к определению глубины с помощью экспериментального устройства «визуальный обрыв», который представлял собой стол высотой 120 см и с верхней частью из толстого прозрачного стекла. На одной половине стола находилась панель с рисунком из красных и белых квадратов, расположенных в шахматном порядке. На второй половине стола — эта панель лежала на полу, так что посередине стола возникала видимость обрыва.

В исследовании участвовали 36 детей в возрасте от 6 до 14 месяцев, а также детёныши различных животных — цыплята, крысята, ягнята, котята и прочие. Младенцев по очереди помещали на середину стола, после чего их матери звали их сначала на «мелкую» сторону, а потом — в сторону обрыва. Лишь три ребёнка неуверенно двигались в сторону обрыва на зов матери, все остальные либо плакали от огорчения, что не могут преодолеть пропасть, либо испуганные ползли в противоположную от обрыва сторону. Тот факт, что дети, оказавшись перед обрывом, были в состоянии осознать опасность, не вызывал у учёных сомнений.

Часто они сначала всматривались вниз через стекло, а потом разворачивались и ползли прочь от края обрыва. Другие сначала ощупывали стекло руками, но, несмотря на то что чувствовали его твёрдость, отказывались ползти по нему.

Однако выводы Гибсон и Уолк можно было оспорить — дело в том, что у детей, принимавших участие в эксперименте, было как минимум шесть месяцев жизни, чтобы приобрести этот ценный навык.

Поразительными оказались результаты исследования детёнышей животных. Решающим фактором в способности определять высоту был то, насколько данному виду навык необходим для выживания. Так, цыплята, которые должны уметь рыть землю в поисках пропитания сразу после того, как вылупятся из яйца, никогда не ходили по «обрыву», зато крысята, для которых зрение не так важно, ходили по обрыву смело.

В итоге Гибсон и Уок пришли к выводу, что все виды животных приобретают способность различать глубину к тому моменту, когда они начинают передвигаться самостоятельно. А может быть, и раньше…

Фото (Creative Commons license): Dan Phiffer

В ходе переработки зрительной информации мозг может ошибаться — неверная оценка размера, формы или цвета объектов, характер их движения приводят к зрительным иллюзиям. Ошибки можно использовать, например для достижения определенного эстетического эффекта: даже зная, что там на самом деле, человек не может «скорректировать» изображение. В действительности этот белый коридор вовсе не такой длинный, как кажется.

Казус Майка Мэя

Когда Майку Мэю (Mike May) было 43 года, ему с помощью стволовых клеток восстановили роговицу глаза. Он был абсолютно слепым после того, как облил себе лицо керосином в возрасте трёх лет. Однако то, что Мэю вернули способность видеть, вовсе не означало, что он будет автоматически воспринимать увиденное также, как все остальные.

Дело в том, что любое живое существо с самого рождения занято зрительной практикой и использует любую возможность рассматривать окружающие предметы. Только благодаря долгим тренировкам зрительный канал превращается в линию связи, по которой мы получаем около 90% сведений, воспринимающихся нашим сознанием. Долгих сорок лет мозг Мэя не получал естественных зрительных образов, не «тренировался».

Таким образом у исследователей появилась возможность ответить на вопрос, заданный еще Дидро в его «Опыте о человеческом разуме»: «Может ли слепорожденный, которому возвращено зрение, одним зрением, без осязания, отличить шар от куба?» Иначе говоря, адекватен ли зрительный образ, сформированный без помощи зрения, истинному виду.

Оказалось, что не совсем. Когда Мэю вернулось зрение, возникли проблемы с интерпретацией. Например, ему было трудно отличать двухмерные объекты от трёхмерных. При спуске с горы на лыжах он не мог отличить тень горы от самой горы. Майк вообще не распознаёт лиц, испытывает затруднения, пытаясь отличить фон и сам предмет. О том, какие ещё визуальные обманы приходится переживать Майку Мэю, можно прочитать в английской газете Guardian, где были опубликованы его дневниковые записи.

Крайне любопытный случай описал в своём труде антрополог Колин Тернбалл (Colin M. Turnbull), в конце 1950-х — начале 1960-х изучавший культуру пигмеев Бамбути, проживавших в лесах Итури на территории Заира (ныне Конго).

Тернбаллу помогал в общении с пигмеями местный двадцатилетний молодой человек Кенж. Антрополог вскоре обратил внимание на то, что Кенж не может правильно оценивать размер объектов на большом расстоянии. Так как вся его жизнь проходила в очень густом лесу, этот навык у него просто не был развит. Например, увидев вдали стадо буйволов, пасущихся в нескольких километрах от него, он принял их за насекомых. А когда они с Тернбаллом стали подъезжать к животным и те постепенно увеличивались в размере, Кенж посчитал, что это колдовство. Подобное же происходило и другими предметами.

Фото (Creative Commons license): saikofish

Комната Эймса — помещение, созданное психологом Адельбертом Эймсом в 1946 году — сконстурирована таким образом, чтобы вызвать оптическую иллюзию. Из-за ложной перспективы, которая создаётся в том числе узорами на стенах и полу, мы воспринимаем помещение прямоугольным. Человек, стоящий в ближнем углу комнаты, выглядит великаном, а находящийся в дальнем углу — карликом. Когда он двигается из одного угла в другой, создаётся ощущение, что он увеличивается в размерах или уменьшается.

Это наблюдение Тернбалла стало доказательством того, что у пигмеев Бамбути ввиду отсутствия потребности не была развита такая перцептивная стратегия как константность восприятия размера. Из этого можно сделать вывод, что данная способность — скорее, приобретаемая, а не врождённая.

Впрочем, получать искажённые представления об окружающем мире можно не только из-за неразвитых перцептивных стратегий, но и из-за нарушений в работе тех отделов мозга, которые отвечают за интерпретацию изображения. У человека не просто одна зрительная зона, а тридцать полей позади мозга, которые позволяют видеть мир. Каждая из них отвечает за разные аспекты зрения.

Например, зона V4, как предполагают, связана с цветовым зрением, а срединная височная зона касается зрительного восприятия движений. Доказательством тому служат пациенты с повреждёнными зонами. Одни видят мир чёрно-белым (монохроматы, их менее 0,01%). Другие не могут различать, как быстро движутся объекты и в каком направлении. Для них налить воды из графина или перейти дорогу — серьёзная проблема.

Два типа зрительных систем

Зрение человеку необходимо для решения двух основных задач: для получения представления о предметах окружающего мира и для того, чтобы управлять своими действиями, направленными на эти объекты — то есть для того, чтобы иметь представление, как вообще выглядит стул, и для того, чтобы смочь его передвинуть.

Ещё в 1990-е профессор Мэлвин Гудейл (Melvyn A. Goodale) из (University of Western Ontario) и профессор Милнер (Milner A.D.) из (Durham University) выдвинули гипотезу, что сигналы, приходящие от глаз в зрительную кору, разделяются на два разнонаправленных потока нервных импульсов. Один поток передаёт информацию в нижнюю часть мозга, где формируется детальная репрезентация окружающего мира («зрение-восприятие»). Второй — в область задне-теменной коры и используется для гибкого контроля манипуляций с видимыми объектами («зрение-действие»).

Чтобы успешно провести какие-то манипуляции с объектом — например, схватить падающий со стола бокал из муранского стекла, — для мозга важно вычислить фактический размер объекта и установить его точное положение по отношению к наблюдателю. «Зрение-восприятие» работает иначе: в этой ситуации абсолютные размеры не имеют значения, первостепенной задачей становится оценка размера, формы и ориентации объекта по отношению к другим объектам.

Фото (Creative Commons license): Donna Sutton

Чтобы проиллюстрировать существование двух типов зрительных систем («зрение-восприятие» и «зрение-действие»), исследователи проводили опыты с иллюзиями выпуклого и вогнутого изображения.

Чтобы доказать верность этого предположения, следовало найти такую ситуацию, в которой мозг может видеть по-разному — в зависимости от задачи. В эксперименте, результаты которого были опубликованы в журнале «Brain Research», группа исследователей из Университета Западного Онтарио (University of Western Ontario) и Университета Бристоля (University of Bristol) пыталась проверить верность этого предположения с помощью иллюзии перевёрнутой маски. Обычно, когда человек смотрит на маску с обратной стороны, он видит нормальное выпуклое лицо, хотя на самом деле лицо вогнутое. Участникам эксперимента дали простейшее задание — быстро смахнуть пальцами с вогнутого или выпуклого лица специальную метку размером с насекомое.

Результаты оказались удивительными. При необходимости действовать быстро верховодило «зрение-действие», в такой ситуации человек правильно попадал по метке независимо от того, вогнутая маска или выпуклая. В то же время, когда необходимости действовать не было, и ведущую роль играло «зрение-восприятие», мозг принимал любое лицо — и выпуклое, и вогнутое — за выпуклое. Вывод, который сделали исследователи: в ситуации, когда от нас требуется действовать, мы видим чётче и правильнее.

Чтобы человек получал максимально объективную визуальную картину мира, его мозг должен проделать титаническую работу. Наша зрительная система делает очень много для того, чтобы придать окружающему миру смысл. Но в ходе этой работы набирается немало погрешностей: нас может подвести оптика, то есть глаза (близорукость, дальнозоркость), какие-то перцептивные стратегии восприятия могут быть развиты по тем или иным причинам недостаточно хорошо, к тому же чудачить может мозг, интерпретируя полученную картинку по своему усмотрению — нужно действовать, он увидит одно, а при созидании — другое. Если сложить все эти погрешности, возникает сомнение — насколько реален тот мир, который мы видим? Видят ли люди, окружающие нас, то же самое или, быть может, их мир выглядит иначе?

Элла Бикмурзина

© Вокруг Света

Наука и техникаМир

2719

23.02.2010, 09:59

URL: http://babr24.com/?ADE=84135

bytes: 15186 / 14106

Обсудить на форуме Бабра в Telegram

Поделиться в соцсетях:

Автор текста: Элла Бикмурзина.

Другие статьи в рубрике "Наука и техника"

Ртутные отходы «Усольехимпрома» извлекут с помощью разработок иркутских химиков

Работа по обезвреживанию и ликвидации накопленных отходов от деятельности бывшего «Усольехимпрома» идёт полным ходом. В сентябре 2020 года рабочие начали демонтировать железобетонные конструкции цеха и эстакады на подъездных путях к нему, начата расчистка участка от фрагментов конструкций цеха.

Миша Ковальски

Наука и техникаЭкологияИркутск

1107

29.10.2020

Иркутские учёные рассказали об особенностях байкальских рачков-экстремалов

Eulimnogammarus cyaneus — эндемичный байкальский гаммарус (рачок), обитающий в Байкале. Его особенностью является то, что он обитает в прибрежной зоне озера, в достаточно узкой полосе. Здесь наблюдается резкое изменение температур, поэтому рачка называют экстремалом.

Миша Ковальски

Наука и техникаИркутск

3574

28.10.2020

Нидерландские учёные советуют обниматься с коровами

Устали, чувствуете нервозность, хотите спокойствия и отдыха? Теперь необязательно тратиться на успокоительные препараты. В Нидерландах предлагают новый способ — обниматься с коровами.

Миша Ковальски

Наука и техникаБратья меньшиеМир

2017

25.10.2020

Блогнот. Только метаболизм и никакого сексизма!

«Доля ты!– русская долюшка женская! Вряд ли труднее сыскать» писал два века назад Николай Алексеевич. Трудно с ним не согласиться и сейчас, особенно сравнивая женскую долюшку у людей и …у байкальских рачков.

Максим Тимофеев

Наука и техникаИркутск

3152

23.10.2020

Лёд и газы: за Байкалом будут мониторить по цифровым датчикам

Учёные из Иркутского научного центра Сибирского отделения РАН планируют установить на Байкале новые цифровые датчики, которые позволят мониторить озеро с помощью современных методов. Об этом сообщил директор института динамики систем и теории управления имени. В. М.

Миша Ковальски

Наука и техникаБайкал Иркутск

2282

23.10.2020

Россия отказалась вступать в международный проект по освоению Луны

Международный масштабный лунный проект, который продлится более 10 лет, скорее всего, пройдёт без России. Дело в том, что с нашей страной до сих пор не заключили соглашение по совместной реализации лунной программы. И в основном происходит это по желанию именно России.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

2564

19.10.2020

Реагенты от гололёда наносят вред почве и воде

С каждым годом влияние противогололёдных реагентов усиливается. И речь идёт не о положительном эффекте, а о негативном. Это доказали учёные из Красноярского научного центра СО РАН.

Миша Ковальски

Наука и техникаЭкологияКрасноярск

2854

15.10.2020

На Марсе обнаружили древние дюны и подлёдные озёра

Новые открытия позволили по-новому взглянуть на геологию красной планеты. Так, учёные обнаружили на Марсе древние окаменевшие дюны. По оценкам им насчитывается не менее миллиарда лет. Само по себе наличие дюн на данной планете не является открытием.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

2852

14.10.2020

Химиотерапия может стать менее вредной благодаря учёным из Томска

Раковая опухоль остаётся одной из самых опасных болезней современности. Единственным эффективным методом лечения до сих пор остаётся химиотерапия. Хотя известно, что она наносит вред и здоровым клеткам. Ранее по теме Бабр писал: Проблемы онкологии в Сибири.

Миша Ковальски

Наука и техникаТомск

3429

08.10.2020

Современные старики стали умнее и быстрее

Снижение когнитивных способностей, короткая память, невнимательность, медленная ходьба, да и в целом всех движений. Старость пугает всех, но от неё никому не скрыться. Финские учёные Университета Йювяскюля оповестили о радостной новости.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

3802

29.09.2020

Пение птиц изменилось из-за карантина

Жесткие ограничения, которые были введены из-за пандемии новой коронавирусной инфекции, продолжают влиять на дикую природу. Результаты нового исследования опубликовали учёные из американского Университета Теннесси в ведущем научном международном журнале Science.

Миша Ковальски

Наука и техникаБратья меньшиеМир

4425

26.09.2020

Шнобелевская премия 2020: Путин, гелиевый крокодил, нож из экскрементов и многое другое

Состоялась ежегодная церемония вручения Шнобелевской премии. В 2020 году она, как и многие другие мероприятия, проходила в режиме онлайн. Напомним, что эта премия является шуточной научной наградой. Её получают те учёные, чьи исследования больше кажутся забавными, чем практичными.

Миша Ковальски

Наука и техникаМир

4406

21.09.2020

Смарт: Бабр для умных

Коварные обманщики. Продукты со скрытой калорийностью

Питаетесь условно диетическими продуктами, а всё равно не можете похудеть? Или, даже наоборот, вес растёт как на дрожжах? Быть может, всему виной продукты со скрытыми калориям. Давайте разбираться, какие продукты питания нас вероломно обманывают.

Алиса Беглова

Интернет и ИТРоссия

1667

18.10.2020

Куда точно не надо вкладывать деньги

Прогореть на инвестиционном рынке легко – достаточно вложить кровно нажитые и честно заработанные в бинарные опционы, FOREX или HYIP-проекты. Итак, давайте по порядку.

Александр Егоров

Интернет и ИТРоссия

1303

20.10.2020

Минфин хочет продлить льготную ипотеку под 6,5 % до конца 2021 года

Минфин России предлагает продлить программу льготной ипотеки под 6,5 % годовых, которую запустили в России после начала пандемии. Соответствующий проект постановления правительства разместили на федеральном портале правовых актов. Отметим, срок действия льготной программы истекает 1 ноября.

Александр Егоров

Интернет и ИТРоссия

3334

13.10.2020

Жалобная книга: влияет ли на что-то?

Книга отзывов и предложений (или жалобная книга) — важный инструмент защиты прав потребителей, который, увы, обесценивается нерадивыми поставщиками услуг или товаров и не менее нерадивыми надзорниками.

Алиса Беглова

Интернет и ИТРоссия

829

25.10.2020

Оплати товар лицом

Заплатить в кафе и магазинах вскоре можно будет с помощью биометрии лица и голоса. Соответствующие технологии планируют запустить в России еще до конца 2020 года. Информацию изданию подтвердил председатель комитета Госдумы РФ по финансовому рынку Анатолий Аксаков.

Александр Егоров

Интернет и ИТРоссия

3227

12.10.2020

Лица Сибири

Бакштановский Юрий

Ковалев Владимир

Зверьков Владимир

Базархандаев Амгалан

Миронов Николай

Пур Григорий

Шарипова Ольга

Рубинович (Рэд) Данила

Гусев Владислав

Кудрявцев Антон