Когнитология

91

связанного с интеграцией отдельных процессов восприятия, в котором играют важную роль обратные связи от ассоциативных областей коры и подкорковых центров эмоций и мотиваций вновь к областям первичных проекций. Здесь происходит слияние сенсорных возбуждений и возникает ощущение (А. М. Иваницкий, 1987).

Как полагает Дружинин В.Н. (2002) выделение двух стадий обработки информации — сенсорных и перцептивых процессов (ощущений и восприятия) — во многом на сегодняшний день не обосновано. Перцептивная обработка информации не просто следует за сенсорной с крайне малым временным интервалом, эти процессы могут идти параллельно, а зачастую интерпретация первичной информации опережает собственно сенсорную обработку.

Как считает Солсо Л. (2006),ощущение связано с отношениями между физическим миром и его обнаружением через сенсорную систему, в то время как при восприятии в интерпретацию сенсорных сигналов включается познание более высокого порядка.

Выделяют также третью, высшую ступень познания рациональное (опосредствованное) познание, которая осуществляется благодаря процессам мышления. Отличительная особенность познания такого рода состоит в том, что на этой ступени субъект выходит за пределы непосредственной чувственной данности предмета, пытаясь постичь его сущностные характеристики, отражающие его связи с другими предметами окружающего мира. Результатом такого познания является обобщенный образ предмета или видение целостной ситуации. Это возможно благодаря отражению отношений между целостными образами, которые не даны в непосредственном опыте.

Восприятие предметно, результатом его является образ предмета, перцепт. Иногда, в силу исключительно высокой взаимосвязи сенсорных и перцептивных процессов и возникающей в связи с этим сложностью их разграничения, эти процессы рассматривают вместе, в совокупности и обозначают как сенсорно-перцептивные.

92

Механизмы формирования ощущения – нейрофизиологическая основа

Как известно ощущение возникает довольно поздно – после 100 мс от момента предъявления стимула (т.е. значительно позже прихода сенсорных импульсов в кору). Исследованиями проведеными на соматосенсорном (Иваницкий, Стрелец, 1976) и на зрительном (Иваницкий, Матвеева, 1976) анализаторах, была поставлена задача понять, что происходит за это время и какой стадии мозговых процессов соответствует возникновение субъективного образа (Основы психофизиологии: Учебник / Отв. ред. Ю.И. Александров. - М.: ИНФРА-М, 1997)

Результаты полученные на обеих модальностях были принципиально сходными.

В исследовании при предъявлении одних и тех же стимулов записывали объективные показатели мозговой деятельности в виде вызванных потенциалов и определяли количественные показатели восприятия. Для получения последних использовались методы теории обнаружения сигнала (Swets et al.,1961)

Рис. 21. Схема кольцевого движения возбуждения при возникновении зрительных ощущений. Ведущее звено в этом процессе – синтез информации о физических и сигнальных свойствах стимула на нейронах проекционной коры.

которая описывает процесс восприятия с помощью двух независимых переменных: показателя сенсорной чувствительности

93

d' и критерия решения, определяемого мотивационными фактора.

В основе изучаемого механизма лежало кольцевое движение нервных импульсов с «центральной станцией» в проекционной коре. Сначала возбуждение поступало от проекционной к ассоциативной коре. Для зрительных стимулов это были отделы височной коры, играющей важную роль в опознании стимулов, Затем нервные импульсы приходили к структурам лимбико-гиппокампального комплекса и подкорковым центрам эмоций и мотиваций. До этой стадии поступательное движение возбуждения от рецептивных зон к исполнительным центрам полностью укладывалось в схему рефлекса. Однако процесс на этом не заканчивался: он включал ещё возврат возбуждения в кору, включая и её проекционные отделы (по системе диффузных проекций). Благодаря возврату возбуждения нервные импульсы, приходящие из мотивационных центров, накладывались в нейронах проекционной коры на следы сенсорного возбуждения. На этом этапе или несколько раньше в процесс включалась и лобная кора, что проявлялось в синхронизации рисунка ВП в интервале от 100 до 200 мс после стимула (Иваницкий, Стрелец, 1979). Было высказано предположение, что указанные промежуточные компоненты ВП отражали синтез на корковых нейронах двух видов информации: наличной информации о физических характеристиках стимула и извлекаемых из памяти сведений о его значимости.

Пиковая латентность этих волн ВП точно совпала со временем появления ощущения, измеренным ранее в психологиче-

ских экспериментах (Froelich, 1929; Pieron, 1961; Бойко, 1964),

что дало основание предположить, что синтез двух видов информации – наличной и извлекаемой из памяти, – и составляет тот ключевой механизм, который лежит в основе ощущения как феномена уже не физиологического, а психического уровня

(рис. 17).

Показано в опытах на обезьянах, что функция «распознавания признаков» связана с участком височной доли у нижнего края коры.

Американский нейропсихолог Мортимер Мишкин высказал предположение, что в клетках этой зрительной области височной доли сохраняется какой-то «след» виденного

94

ранее предмета. Этот «след» затем используется как образец для сравнения при восприятии следующего предмета. При сходстве возникает одна реакция («я знаю этот предмет»), а при несходстве - другая («раньше я никогда его не видел»). При регистрации активности отдельных нейронов этой области были обнаружены клетки, специфически реагирующие на лица одних обезьян и не реагирующие на лица других независимо от ракурса. Если у обезьян отдельные черты лица - нос, рот, глаза - были закрыты маской, такие «неполные» лица не вызывали ответной реакции тех же клеток (Ф. Блум А. Лейзерсон Л. Хофстедтер. Мозг, разум и поведение. Издательство "Мир" 1988 год перевод с английского канд. биол. Наук Е.З. Годиной)

Определенный интерес представляют методы исследования восприятия в психофизиологии. Исследования особенностей восприятия обычно осуществляется по фоновой ЭЭГ. Наибольшее внимание привлекает альфа-ритм 8-12 Гц в задних отделах коры головного мозга в состоянии спокойного бодрствования. Наблюдается блокада альфа ритма ритма, и она тем длительнее, чем сложнее сигнал. Считается, что альфаритм связан с функцией сканирования актуальной информации, а также с селекцией информации и тем самым регулируется поток информации.

Нейронный уровень анализа восприятия

Внастоящее время существуют вполне определенные представления о конкретных нейронных механизмах, осуществляющих сенсорный анализ и построение сенсорной модели внешней среды. Они связаны с так называемой концепцией детекторного кодирования и частотной концепцией.

Внастоящее время нейронный уровень анализа восприятия включает несколько концепций: детекторную и концепцию частотной фильтрации.

Детекторная концепция кодирования, которая предполагает наличие «нейрона-детектора». «Нейроныдетекторы» способны избирательно реагировать на определенные признаки сигнала. Сложный сигнал разделяется на такие признаки.

95

Хьюбел и Визел (Hubel D. H., Wiesel Т. N., 1959, 1979)

исследовали активность отдельных клеток коры головного мозга в ответ на предъявление различных стимулов. Они обнаружили определенную избирательность некоторых клеток по отношению к некоторым зрительным элементам. Например, одна клетка могла не реагировать или почти не реагировать на горизонтальные линии, но реагировать на вертикальные, а другая, наоборот, реагировать только на горизонтальные линии. Такие клетки были названы детекторами признаков. Кроме того, Хьюбел и Визел обнаружили клетки, которые реагировали на более сложные сочетания форм: например, только на правосторонние углы.

Выделяются следующие виды «нейронов-детекторов»:

1.Ориентационные — реагирование нейрона на угол поворота стимула: простые, сложные и сверхсложные в различных слоях коры ( за их открытие Д.Хьюбел и Т.Визел получили нобелевскую премию в

1981 г.);

2.Дирекционально — чувствительные;

3.Реагирующие на стимулы встречающиеся в жизни, похожие на движение крыльев циклические движения и прочее;

4.Нейроны реагирующие на приближение и

удаление;

5.Нейроны, реагирующие на лица людей или части лица (такие нейроны располагаются в коре и подкорке — ганглиях, таламусе);

6.Нейроны, которые способны к обобщению, они

полимодальные — слухо-зрительные, слухосоматические и т.п.

Аналогичные нейроны обнаружены по слуху и соматосенсорной системе. Нейроны детекторы, реагирующие на положение источника звука, направление его движения. Поэтому считается, что принцип детектирования является универсальным для всей сенсорной системы.

Совокупно эти нейроны участвуют в процессе восприятия и формирования образов.

96

Формирование гештальта.

Образование целостного образа в результате совокупной активности некоторого числа нейронов-детекторов объясняется в контексте теории векторного кодирования. В соответствии с этой теорией «вектор возбуждения»,

Рис. 22. Реакция простой клетки. На рисунке показана реакция простой клетки коры на полоску света. Сверху показан стимул, снизу — реакция; каждый большой всплеск на графиках внизу соответствует одному нервному импульсу. При отсутствии стимула регистрируется только случайный импульс. Когда стимуляция включена, клетка может реагировать или не реагировать в зависимости от положения и ориентации полоски света. У данной клетки предъявление горизонтальной полоски не меняет реакцию, полоска с наклоном в 45° вызывает небольшое изменение реакции, а вертикальная полоска вызывает очень большое изменение (Atkinson R. L. et all., 2000).

отвечающий за восприятие целостного образа (гештальта), представляет собой комбинацию возбуждений в определенном ансамбле нейронов. Объединение нейроновдетекторов, отвечающих за элементарные признаки воспринимаемого объекта, происходит в результате их включения в иерархически организованную нейронную сеть по типу пирамиды, вершиной которой является так называемая «гностическая единица» – нейрон, осуществляющий синтез воспринимаемого образа – гештальта.

Например, восприятие человеческого лица происходит за счет вектора возбуждения, компонентами которого являются возбуждения нейронов детекторов отдельных его признаков. Возбуждения этих нейронов конвергируют на нейроне более

97

высокого уровня (гностической единице), избирательно реагирующем именно на восприятие конкретного человеческого лица, при этом выполняется принцип «один гештальт – один нейрон» (Соколов, 1996).

Считается, что нейроны, функционирующие в качестве гностических единиц, являются продуктами обучения. Экспериментальные доказательства их существования были получены в опытах на обезьянах. Однако остается неясным, по каким критериям следует дифференцировать сложные и сверхсложные нейроны-детекторы и гностические единицы.

Обобщенная модель сенсорной системы.

Детекторный принцип кодирования положен в основу "обобщенной модели сенсорной системы, выполняющей активный синтез при внутреннем отображении внешнего стимула" (Соколов, Вайткявичус, 1989). Модель воспроизводит все этапы процесса переработки информации от возникновения возбуждения на выходах рецепторов до формирования целостного образа.

Преобразование информационного потока в ней осуществляется с помощью нескольких типов формальных нейронов (детекторов, гностических нейронов, нейроновмодуляторов, командных, мнемических и семантических нейронов), связанных между собой стабильными и пластическими связями двух типов: информационными и модулирующими.

Предполагается, что внешний раздражитель через органы чувств создает распределенное возбуждение на выходе рецептора. В результате первичного анализа из этого потока возбуждения выделяются отдельные признаки стимула. На следующем этапе происходит организация целостного образа, в ходе этой стадии в зрительной системе человека по отдельным фрагментам возникает гипотеза о том, что это может быть. Гипотетические представления об объекте (ожидаемый образ) извлекается из памяти и сопоставляется с той информацией, которая поступает из сенсорной системы. Далее принимается решение о соответствии или

98

несоответствии гипотезы объекту, проверяются уточняющие гипотезу признаки.

Наряду с информацией, идущей как бы снизу, от отдельных признаков, существует и поток информации сверху, а именно, приступая к процессу опознания объекта, человек формирует набор перцептивных гипотез, ожиданий и установок, которые в общем случае повышают эффективность процесса опознания, ограничивая зону поиска решения, но вместе тем могут приводить к разного рода недоразумениям и ошибкам, когда ожидания и установки существенно расходятся с истинным положением вещей (Арбиб М., 1976; Найссер У., 1981; Эделмен Дж., Маунткасл В., 1981; Натадзе Р. Г., 1960; Узнадзе Д. H., 1961).

Концепция частотной фильтрации.

Применительно к работе зрительной системы описан и другой предполагаемый механизм восприятия: частотная фильтрация. Предполагается, что зрительная система, в первую очередь кора мозга, настраивается на восприятие пространственной информации разного частотного диапазона. Другими словами, допускается, что зрительная система человека содержит нейронные комплексы, которые наделены свойствами двумерных пространственно-частотных фильтров, осуществляющих анализ параметров стимула по принципу, который описывается разложением Фурье. Причем существует, по-видимому, множество относительно "узких" фильтров, настроенных на восприятие разных пространственных частот.

Преимущество системы, основанной на частотном анализе, состоит в том, что она упрощает узнавание знакомых объектов, которые имеют увеличенные или уменьшенные размеры. При этом предполагается, что в системе памяти фиксируется только гармонический состав (перечень волновых составляющих, полученный в результате разложения), он не зависит от реального размера объекта и это делает опознание стимула более экономным.

99

Нейронный ансамбль как основа перцепции.

В качестве возможного решения предлагается следующий механизм. Воспринимаемый объект активирует определенную группу клеток — "нейронный ансамбль", каждый член которого может принадлежать также к другим ансамблям. Поскольку известно, что разрушение небольшого участка мозга обычно не ведет к исчезновению определенных воспоминаний, приходится предполагать, что клетки одного ансамбля не сосредоточены в одной корковой зоне, а разбросаны по многим зонам. Таким образом, "бабушке", занимающейся шитьем", должен соответствовать более крупный ансамбль, включающий бабушку по определению, бабушкино лицо и процесс шитья. Предлагаемая схема, однако, носит скорее гипотетический характер.

Наряду с этим, экспериментально доказано существование специализированных нейронов в мозге человека. Многочисленные данные такого рода были получены

вклинических исследованиях Н.П. Бехтеревой с сотрудниками (1985, 1988). Более того, ими был сформулирован общий психофизиологический принцип, в соответствии с которым кодирование содержания психической деятельности осуществляется комбинациями частот импульсной активности

впаттернах разрядов нейронов мозга и в характеристиках их взаимодействия. В частности, например, было показано, что паттерны текущей частоты разрядов нейронов некоторых структур мозга при восприятии вербальных стимулов способны отражать акустические и общие смысловые характеристики слов.

Тем не менее в исследованиях восприятия, выполняемых с помощью регистрации активности нейронов, проблема формирования и опознания образа остается мало изученной.

Апперцепция

Наряду с понятием перцепция существует понятие апперцепция.

100

Апперцепция (лат. Ad — к и лат. Perceptio —

восприятие) — это процесс, в результате которого элементы сознания становятся ясными и отчетливыми. Одно из фундаментальных свойств психики человека, выражающееся в обусловленности восприятия предметов и явлений внешнего мира и осознания этого восприятия особенностями общего содержания психической жизни как целого, запасом знаний и конкретным состоянием личности.

Вто время как Лейбниц употреблял термин перцепция, как простое, ещё не дошедшее до сознания впечатление, которое известное явление производит на органы наших чувств (хотя в современной психологии перцепция, то же что и восприятие). Апперцепция же означает ощущение, уже воспринятое сознанием. Так, например, если раздающийся вблизи нас звук потрясает барабанную перепонку нашего уха, но до нашего сознания этот звук не доходит, тогда имеет место простая перцепция; когда же мы обращаем на него своё внимание и сознательно его слышим, тогда имеем факт апперцепции; поэтому апперцепция — сознательное восприятие известного чувственного впечатления и является переходом от впечатления к познаванию. Термин этот употребляется в узком и широком смысле. Прежде всего впечатления сводятся к одному общему представлению о предмете, и таким образом из впечатлений вырабатываются основные и простейшие понятия (Википедия).

Проблемы перцепции разрабатывались физиологами и психолагами: это дуга рефлекса, рефлекторное кольцо Бернштейна, функциональная система Анохина П.К.

Если в физиологии и психологии (бихевиоризме) процесс ощущения рассматривается как пассивный, то в когнитологии – как активный.

Перцептивный опыт субъекта формируется в процессе перцептивной деятельности. Зинченко выделил следующие типы перцептивных действий: обнаружение адекватных задач информационных признаков, обследование выделенных признаков.

Врезультате перцептивного действия формируются различные когнитивные структуры.