7. Слуховое внимание. Теории позднего и раннего отбора. Эхоическая и иконическая память. Геоны

Слуховые сигналы

Информационный подход к феномену внимания в значительной степени сформировался на основе изучения

слуха, но с тех пор были проведены исследования с использованием также зрительных и семантических

стимулов. Исследования Черри (Cherry, 1953) привели к разработке экспериментальной процедуры, в ходе

которой испытуемый выделяет сигнал и которая стала стандартной методикой изучения слухового

внимания. Согласно этой методике, испытуемого просят повторять устное сообщение во время его

предъявления. Это нетрудно, если речь медленная, но если речь произносится быстро, испытуемый не

сможет повторять всю поступающую информацию. Многим из нас приходилось испытать это хотя бы в

игре. В экспериментах Черри, однако, была еще одна особенность: предъявлялись два слуховых сообщения

одновременно — одно из них должно было быть «оттенено», выделено, а другое — проигнорировано. Иногда эти сообщения предъявлялись через наушники, иногда — через акустические системы, находящиеся в разных местах. Черри (Cherry, 1966) отмечает: Удивительно то, что испытуемые справляются успешно с самыми разными текстами, хотя они и признают это очень трудным делом. Поскольку оба сообщения читает один диктор, нет признаков, помогающих различить голоса, как в обычной жизни при разговоре на вечеринке. И, кроме того, когда оба сообщения записываются на пленку, а затем воспроизводятся через наушники, все бинауральные признаки направления также отсутствуют. Черри обнаружил, что, несмотря на способность испытуемых к выделению сообщений, они довольно мало что из них запоминали. Возможно, основная часть обработки информации происходила во временной памяти, поэтому отсутствовали постоянное хранение и понимание сообщения. Сообщение, которому не уделялось внимания, запоминалось намного хуже (что понятно). Когда в качестве сообщения предъявлялась речь, испытуемые отмечали, что распознают ее как речь. Но когда в игнорируемом канале английский язык сменялся немецким, они этого не замечали. Способность фокусироваться на одном сообщении и затормаживать обработку информации из другого сообщения является важным свойством человека: оно позволяет нам обрабатывать ограниченное количество информации и не перегружать механизмы обработки.Какие выводы мы можем сделать из наблюдений Черри? Поскольку в его экспериментах многие главные признаки (например, визуальные) были устранены, испытуемый должен был ориентироваться на какие-то другие признаки, связанные, по-видимому, с законами нашего языка. На протяжении жизни мы многое узнаем о фонетике, сочетании букв, синтаксисе, строении фраз, звуковых паттернах, речевых клише и грамматике. Благодаря способности обращать внимание на тончайшие признаки контекста и немедленно сверять их с нашими знаниями о языке мы можем разбирать речь, даже когда она предъявляется в одно ухо, а в другое предъявляется аудиальный сигнал. Для восприятия аномальных сообщений — то есть тех, которые не согласуются с лексической и грамматической структурой

Иконическое хранение

Сохранность зрительных впечатлений и их кратковременную доступность для дальнейшей обработки Найссер (Neisser, 1967) назвал иконической памятью. Возникает вопрос, правильно ли применять к этому сенсорному явлению термин «память»? Для многих (если не большинства) когнитивных психологов «память» означает кодирование и хранение информации с участием высших когнитивных процессов. Верно, что иконическая память включает определенную форму хранения, но недавние открытия показывают, что она не зависит от процессов высшего уровня, таких как внимание.

Многие исследователи обнаруживали, что входящая информация точно представлена в иконической памяти, но она быстро исчезает, если не передается для дальнейшей обработки. Возникает вопрос, не теряет ли испытуемый некоторое количество информации в то время, когда он дает вербальный отчет, то есть когда он «считывает» зрительную информацию с быстро угасающего сенсорного следа? Если бы это было так, это бы означало, что количество информации, которое, как полагали, соответствует объему восприятия, в действительности есть то количество, которое можно успеть пересказать, прежде чем оно угаснет, — другими словами, оно является совместной функцией иконического угасания и времени, требуемого для пересказа зрительной информации.

Сперлинг (Sperling, 1960) предположил, что применявшаяся раннее методика, в рамках которой испытуемых просили сообщить обо всех элементах, которые они могут запомнить, в действительности была тестом на запоминание увиденного, а это может отличаться от того, что они первоначально восприняли. Икона — зрительный отпечаток — может содержать больше, чем мы можем запомнить. Чтобы решить эту проблему,

Сперлинг разработал методику «частичного отчета», в которой испытуемому в течение 50 мс предъявлялся

такого рода набор букв:

R G С

L X N

S В J

Если испытуемые пытаются воспроизвести как можно больше из предъявленных девяти букв, есть все шансы, что они вспомнят четыре или пять. Сперлинг, однако, немедленно после предъявления всего набора букв подавал один из трех звуков — высокого, среднего или низкого тона. (Так, в нашем примере ряд RGC мог бы обозначаться высоким тоном, ряд LXN — средним и т. д.) Эти звуки служили испытуемому указанием на то, какой ряд букв следует вспомнить — первый, второй или третий соответственно. Каждый ряд точно воспроизводился испытуемым практически в 100% случаев. Поскольку испытуемый не знал заранее, какой из трех рядов ему укажут для припоминания, можно заключить, что все девять букв были доступны для воспроизведения; следовательно, сенсорное хранилище должно удерживать как минимум девять элементов. Другая особенность экспериментов Сперлинга состояла в том, что он изменял время между предъявлением букв и подачей звука; это создавало возможность измерять длительность иконического хранения: при задержке звука более 1 с количество воспроизводимых букв падало до уровня, характерного для экспериментов по методике полного отчета (рис. 3.6).

Эхоическое хранение

Если мы можем «видеть» после того, как прекратилась внешняя физическая стимуляция, то не можем ли мы

«слышать» после прекращения звука? Видимо, можем. Найссер (Neisser, 1967) назвал сенсорную слуховую

память эхоической памятью. Эхоическое хранение похоже на иконическое в том смысле, что

необработанная сенсорная информация сохраняется в ней с высокой точностью (с тем, чтобы можно было

выделить существенные черты и подвергнуть их дальнейшему анализу) в течение очень короткого времени.

Подобно иконе, дающей нам дополнительное время, чтобы разглядеть быстро исчезающие стимулы,

эхоическая память дает нам дополнительное время, чтобы расслышать слуховое сообщение. Если мы

рассмотрим сложный процесс понимания обычной речи, нам станет очевидна роль эхоической памяти.

Звуковые колебания, составляющие речь, распространяются с течением времени. Информация,

содержащаяся в каждой частичке речи, музыки или другого звука, не имеет смысла, если не находится в

контексте других звуков. Эхоическое хранение, запечатлевая на короткое время слуховую информацию,

обеспечивает нас непосредственными контекстуальными признаками, необходимыми для понимания

слуховой информации. Хотя полное описание кратковременной памяти (КП) будет приведено в главе 7, важно провести различение между этим видом памяти и эхоическим хранением. Время хранения в эхоической памяти очень мало (от 250 мс до 4 с), а в КП оно значительно больше и составляет 10-30 с. Слуховая информация точно хранится в обеих системах, но в КП, видимо, менее достоверно. Оба вида памяти имеют ограниченный объем, но обеспечивают нас необходимыми для понимания контекстуальными признаками. С помощью стерео- и квадрофонического оборудования генерировалась матрица сигналов, аналогичных сигналам в зрительных экспериментах Сперлинга и др. Одними из первых свойства эхоической памяти продемонстрировали Морей, Бейтс и Барнетт (Мокеу, Bates & Barnett, 1965) в статье «Эксперименты с четырехухим человеком». Испытуемого (всего лишь с двумя ушами) помещали среди четырех громкоговорителей или надевали на него квадрофонические наушники; эти устройства позволяли предъявлять четыре сообщения одновременно — совсем как это бывает на вечеринке или если сесть в центре струнного квартета, исполняющего Бетховена. Во всех этих случаях человек может прислушиваться либо к одному голосу (или сигналу), либо к другому. В эксперименте Морея сообщение состояло из букв алфавита — от одной до четырех, — предъявляемых одновременно по одному, двум, трем или всем четырем каналам. Как и в экспериментах со зрением, испытуемого просили повторить как можно больше букв; в некоторых экспериментах с частичным отчетом могли загораться четыре лампы, соответствующие расположению источника звука и указывающие испытуемому на те каналы, сигналы из которых он должен воспроизвести. Лампы зажигались через 1 с после предъявления букв. Результаты воспроизведения с частичным отчетом были выше результатов с полным отчетом, что указывало на верность представления о кратковременном хранении слуховой информации в эхоической памяти.

Еще более близкую аналогию методике Сперлинга с частичным отчетом имеет эксперимент Дарвина,

Турвея и Краудера (Darwin, Turvey & Crowder, 1972). Через стереонаушники испытуемым предъявлялась

матрица слуховой информации (сходная с вышеописанной визуальной матрицей), состоящая из трех

наборов по три знака, причем в наборах были смешаны цифры и буквы. Испытуемый слышал три коротких

списка по три элемента, примерно так:

Левое ухо Оба уха Правое ухо

В 8 F

2 6 R

L U 10

Общее время предъявления составляло 1 с. Так, в приведенном примере испытуемый услышал бы

одновременно В и «8» в левом ухе и F и «8» в правом ухе. Субъективно это ощущалось так, будто

сообщения справа и слева локализованы в их источниках, а сообщение «посередине» (получаемое

одновременным испусканием звука из обоих источников) казалось исходящим из головы. Эта методика,

сходная с предъявлением зрительной матрицы Сперлингом, на самом деле как бы создавала «трехухого

человека». Воспроизведение измерялось посредством как полного, так и частичного отчета. Зрительная

подсказка в виде прямоугольного столбика проецировалась на левую, среднюю и правую части экрана перед

испытуемыми. Как и в опытах со зрением, переменная задержка подсказки позволяла проследить затухание

памяти. Дарвин с коллегами задерживали зрительный сигнал на 0, 1, 2 и 4 с; количество соответствующего

воспроизведенного материала отражено на рис. 3.7. Очевидно, что эхоическое хранение длится около 4 с, но

наиболее полно информация сохраняется в течение первой секунды после слуховой стимуляции.

Теория геонов

Существует альтернатива жесткой модели сравнения с эталоном, требующей бесчисленных миллионов форм для сравнения с ними повседневных образов мира. Она предполагает, что человеческая система обработки информации имеет ограниченное число простых геометрических «базисных элементов», которые могут быть применены к сложным формам. Одна из подобных теорий, также имеющая некоторое сходство с подетальным анализом (мы рассмотрим его далее в этой главе), была сформулирована Ирвингом Бидерманом из Университета Южной Калифорнии. Представления Бидермана о восприятии формы основаны на понятии геон (сокращение от «геометрические ионы»). Согласно этой концепции, все сложные формы состоят из геонов. Например, чашка составлена из двух геонов: цилиндра (емкость для воды) и эллипса (ручка). (Примеры геонов и объектов приведены на рис. 4.9.) Теория геонов, как ее сформулировал Бидерман (Biederman, 1985, 1987, 1990;Biederman&Cooper, 1991;Biederman&Gerhardstein, 1993;Cooper&Biederman, 1993), предполагает, что распознавание объекта, например телефона, чемодана или еще более сложных форм, состоит израспознавания по компонентам, при котором в сложных формах обнаруживаются простые формы. Геоны — это 24 особые формы, и, подобно буквам алфавита, они образуют определенную систему. При объединении они формируют более сложные формы, так же как буквы, из которых составлены слова на этой странице. Число различных форм, которые могут быть получены путем объединения первичных форм, является астрономическим. Например, три геона, расположенных во всех возможных комбинациях, дают 1,4 млрд трехгеонных объектов! Однако мы используем только часть из возможного числа сложных форм. Бидерман считает, что мы используем приблизительно 30 тыс. сложных форм, из которых мы имеем названия только для 3 тыс.

теория раннего и позднего отбора

ранняя селекция

Чтобы объяснить эти результаты, Бродбент (Broadbent, 1958) предложил теорию раннего отбора, названную моделью с фильтрацией. Основное допущение в этой модели состоит в том, что сенсорная информация проходит через систему, пока не достигает "узкого места". В этой точке человек на основе некоторой физической характеристики выбирает, которое сообщение обрабатывать. Человека просят не обращать внимания на другую информацию. В случае задачи на дихотическое слушание предполагалось, что регистрировались сообщения, поступающие к обоим ушам, но что в некоторой точке испытуемый выбирал одно ухо для слушания. В случае вечеринки с коктейлем мы выбираем, за каким голосом следить, на основе какой-либо физической характеристики, например высоты голоса говорящего.Важнейшая особенность первоначальной модели с фильтрацией Бродбента состоит в предположении о том, что мы выбираем сообщение для обработки на основе физических характеристик, таких как ухо или высота голоса. В этом есть некоторый смысл с точки зрения нейрофизиологии. Сообщения, приходящие от двух ушей, передаются по разным нервам. Различные нервы также передают различные частоты от каждого уха. Таким образом, мы могли бы вообразить мозг, в некотором роде "обращающий внимание" на определенные нервы. В слуховой коре есть ячейки, которые активны, только когда животное обращает внимание на слуховой стимул (Hubel, Henson, Rupert ∓mp;mp; Galambos, 1959). Их можно было бы рассматривать как клетки, которые "обращают внимание"

Регистрируя ССП и ERF, Уолдорф и коллеги (Woldorff et al., 1993) показали, что эти реакции отмечаются между 20 и 50 мс после начала предъявления стимула. Усиленные реакции вызываются намного быстрее при слуховой обработке, чем в момент, когда могут быть идентифицированы голос говорящего или значение сообщения. Кажется, что слушающий может усилить слуховой сигнал, приходящий от уха, которым он решил слушать внимательно.

Результаты, подобные этим, ясно указывают на то, что люди могут обращать внимание на сообщение на основе физических характеристик. Но есть доказательства того, что мы можем также выбирать сообщения для обработки на основе их семантического содержания. Например, на вечеринке с коктейлем мы можем следить за одной беседой, но наше внимание внезапно переключится, когда мы услышим, что наше имя упомянуто в другой беседе (Moray, 1959). В нескольких демонстрационных экспериментах испытуемые показали, что они способны на основе семантического содержания выбрать, за каким сообщением следить.

поздняя селекция

В соответствии с этой теорией, по мере воздействия стимуляции в нервной системе формируется ее нейрофизиологическая копия (не­рвная модель) в виде характерною паттерна нервных импульсов, которые, при взаимодействии с акту­альной стимуляцией приводят к ослаблению акти­вации ретикулярной формации. Ретикулярная фор­мация активируется при разбалансировке стимула и его нервной модели (Соколов, 1958. 1969), Активация же ретикулярной формации по общему мнению, яв­ляется одним из основных компонентов физиологи­ческого механизма внимания. Внимание должно уси­ливаться в ответ на любую новизну в релевантном и нерелевантном канале. Под активацией (arousal) обычно имеют ввиду состояние возбуждения цент­ральной нервной системы в целом. В контексте об­суждения особенностей восприятия собственного имени авторы гипотезы поздней селекции ссылают­ся на исследование, обнаружившее специфическую реакцию испытуемого на свое имя в состоянии сна, то есть при низком уровне общей активации, и счи­тают этот факт проявлением работы того же механизма селекции, что и в эксперименте Н.Морея, но при других условиях.Д.Дойч и А.Дойч поставили под сомнение суще­ствование механизма ранней фильтрации. По их мне­нию, ограничения в системе переработки лежат го­раздо ближе к выходу, а именно - на стадии осозна­ния, принятия решения и ответа. Селекция проис­ходит после семантического анализа всех знакомых стимулов. В целом, модель Дойчей напоминает мо­дель Э.Трейсман (см. с. 443), если исключить из нее аттенюатор (фильтр) и провести входные линии пря­мо к словарю. Однако работу словаря или сам про­цесс опознания они описывают иначе. Каждый сиг­нал или канал перерабатывается полностью по всем признакам, независимо от того, было или не было на него направлено внимание. Комбинация опреде­ленных признаков активирует соответствующую еди­ницу словаря. Решающее значение для последующе­го отбора имеет степень этой активации, Диана и Антони Дойч предполагают, что она пропорциональ­на важности данного стимула для организма. Оценка важности происходит автоматически на основе про­шлого опыта. Кроме того, в определенный момент времени степень активации определяется инструк­цией, контекстом и другими факторами, подобны­ми тем, которые рассматривались в модели Э.Трей­сман.Проблема заключается не в восприятии стиму­ляции, а в оперативном и быстром отборе наиболее значимых сигналов. Выбор единицы, самой важной среди множества других, может проводиться путем попарного сравнения по параметру важности. Пояс­няя это и предлагая свое решение проблемы, Д.Дойч и А.Дойч проводят следующую аналогию. Предполо­жим, что перед нами поставлена задача определе­ния самого высокого из группы мальчиков. Мы от­водим в сторону двоих, ставим рядом и сравниваем рост, опуская на головы горизонтальную планку. Мальчика, получившего оценку "выше", мы таким же образом сравниваем по росту со следующим чле­ном группы, и снова выбираем из этой пары того, кто получил оценку "выше". Так мы действуем до тех пор. пока все дети не пройдут пол планкой. В итоге самым высоким в группе будет признан маль­чик, ни разу не получивший оценки "ниже". Одна­ко, такой способ селекции выглядит громоздким, неэкономичным и потому маловероятен. Второй воз­можный способ отбора заключается в измерении роста каждого ребенка обычным образом, т.е. при помощи вертикальной стойки с делениями. После определения абсолютных числовых оценок роста всех мальчиков и сравнения этих оценок, отбирается мак­симальная. Этот способ, но мнению авторов, не ме­нее трудоемок, чем предыдущий. Поэтому они пред­лагают третий способ. Нужно поставить всех детей под одной горизонтальной планкой и. медленно опуская ее, сразу определить мальчика, голова ко­торого соприкоснется с этой планкой. О контакте он скажет сам. Если этого ребенка вывести из строя, то планка опустится на самого высокого среди ос­тавшихся. Если поставить в строи новую группу детей, где окажется более высокий мальчик, то планка поднимется. При такой процедуре касаться доски бу­дет только самый высокий и, чувствуя контакт, он скажет: "Выбери меня".Рис. 1. Модель селекции А. Дойч и Д. Дойч (A.Deutsch, D.Deutsch, 1963. Р. 85, Fig. 1)Подобный механизм селекции действует, по мне­нию авторов, на выходе системы опознания. Текущее состояние единиц распознающего устройства они изображают в виде модели, приведенной на рис. 1. Как видно из рисунка, рядоположенно, но в различной степени, может быть активировано несколько еди­ниц (а, Ь, с, d). Согласно Дойчам, отбирается наиболее важная единица b. Уровень ее активации задает по­рог (пунктирная линия 1) для всех других, одновре­менных с b, сигналов. Переход отобранного стимула на следующую стадию переработки зависит от уров­ня общей активации центральной нервной системы. Три таких уровня показаны в виде сплошных гори­зонтальных линий: Х — для состояния сна, Y— для состояния дремы и Z — для состояния насторожен­ного бодрствования. Эти линии не следует прямо со­относить с осью специфической активации, на ко­торой откладывается значение сообщений. Для пра­вильного прочтения диаграммы сплошные линии лучше представить как последний барьер на пути уже отобранного сообщения к системам долговременной памяти, осознания и ответа, В состоянии бодрствова­ния (линия Z), как видно из рисунка, этот барьер перешагивают все наличные сообщения, а в состоя­нии дремы (линия Y) его достигают три из четырех. Отобрано же и передано на дальнейшую переработ­ку при этих условиях будет только одно сообщение (Ь). В состоянии сна (линия X) это сообщение хотя и отбирается, но далее не передается. Если среди теку­щих сообщений появятся сигналы более важные, то они смогут перейти на стадию ответа и в состоянии сна. Так происходит, например, в случаях восприя­тия спящим собственного имени или когда мать про­сыпается при тихом плаче своего ребенка. В заклю­чение стоит отметить, что после отбора, согласно Дойчам, наступает качественно новый этап осозна­ния поступающей информации. Именно поэтому ав­торы называют свою модель селекции теорией вни­мания.Гипотеза Дойчей легла в основу ряда исследова­ний, направленных на проверку предположения о полной переработке нерелевантных сообщений. Вскоре появились новые данные, говоря­щие в ее пользу и, со временем, их число стало неуклонно расти. О неко­торых наиболее важных фактах такого рода будет сказано ниже, в следующем разделе данной главы. Здесь же стоит привести результаты одной из первых, проведенных Э.Лоссон, работ этого на­правления (Lawson, 1966, а).Эксперименты Э. Лоссон выглядят поучительными, поскольку дают представление о тех трудностях, с ко­торыми сталкивается исследователь, попытавшийся разрешить альтернати­ву ранней и поздней селекции. Рабо­чая гипотеза автора опиралась на об­щий момент моделей Э. Трейсман и Дойчей — предположение о существовании хранили­ща словарных единиц, активируемых входной стиму­ляцией. Тот же словарь участвует не только в восприя­тии речи, но и в ситуации свободного порождения высказываний. В первой части исследования испытуе­мого просили в течение 1 мин непрерывно, с привыч­ной скоростью, говорить на любую выбранную им тему или же, если ему "не хватало пороха", на темы, за­данные карикатурными рисунками. Параллельно, в ка­честве нерелевантного источника, моноурально предъявляли отрывки прозы или последовательности слов на английском или датском языке. Этот материал был записан и воспроизводился одним и тем же дик­тором, монотонным голосом, в одном темпе и. на­сколько это возможно, с одинаковой интенсивнос­тью, В опытах участвовали трое испытуемых, одинако­во хорошо владевшие английским и датским языком. Следовательно, у них было как бы два словаря. Ожи­далось, что скорость порождения речевых высказыва­ний (число слов, произнесенных за 1 мин) будет за­висеть от типа (содержания и языка) нерелевантного материала и, более того, среди произнесенных слов появятся слова нерелевантного слухового входа. По ха­рактеру этой зависимости Э. Лоссон надеялась выяс­нить, на каком этапе отвергается или ослабляется не­релевантный источник информации. Однако, вариа­ции темпа речевой продукции при разных условиях систематических тенденций не обнаружили; вторже­ния слов нерелевантного слухового входа не было во­обще, и никто из испытуемых не осознавал, что имен­но и на каком языке им подавали на слух. Эти дан­ные, казалось бы, говорили в пользу теории ранней селекции - активация словарных единиц, соответству­ющих нерелевантному входу, либо отсутствовала, либо была незначительной.Э. Лоссон продолжила исследование, используя в качестве нерелевантного материала списки эмо­ционально значимых слов. На первой минуте испы­туемому предъявляли отрывок из романа Дж. Кон­рада "Счастливчик Джим" (условие 1 ); на второй минуте прокручивали последовательность слов не­жный и мuлый и счастливый ласкать и обнимать и непрерывно вплоть до 60 с (условие 2); на третьей минуте — последовательность слов злобный и жес­токий с яростью и ужас и гнев (условие 3). В конт­рольной серии опытов, проведенной с другой груп­пой испытуемых вслед за обычной прозой (условие 1к) также в течение 1 мин прокручивалась последовательность эмоционально нейт­ральных слов большой и пустой и ма­ленький петь и ходить и (условие 2к). При всех условиях испытуемые, как и в первой части исследования, сво­бодно говорили на темы, заданные картинками. После каждой пробы проводился тест на узнавание слов, в котором последовательно предъяв­ляли ряд, состоящий из случайно отобранных и перемешанных 4 про­изнесенных слов, 4 слов, поданных на слух, и 4 слов. не появлявшихся в данной пробе. Испытуемого про­сили припомнить и дать ответ: про­звучало или нет каждое из слов это­го ряда в предшествующей экспери­ментальной пробе. Оказалось, что общее число произнесенных слов от условий не зависело, вторжений слов нерелевантного входа, как и рань­ше, не было. Однако, тест на узна­вание показал, что испытуемые при­поминают эмоционально значимый материал гораздо чаще, чем нейт­ральный, и почти с тем же успехом, что и произнесенные слова. Так, они опознали в каче­стве бывших в эксперименте для условий 1 (проза), 2 (эмоционально положительные слова) и 3 (эмоцио­нально отрицательные слова) соответственно 20, 19 и 18 произнесенных слов; 4, 18 и 16 слов, поданных на слух; 3, 5 и 0 не появлявшихся слов.