ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» В.А.Терёхин «ОЩУЩЕНИЯ И ВОСПРИЯТИЕ» (Учебник) Ростов-на-Дону 2012 Рецензенты: Зав.кафедрой психологии НОУ ВПО ИУБиП доцент, кандидат психологических наук Пищик В.И. Зав.кафедрой психологии развития и акмеологии факультета психологии ГОУ ВПО ЮФУ профессор, доктор психологических наук Скрипкина Т.П.; В.А.Терёхин «Ощущения и восприятие»: Учебник. – Ростов-на-Дону, 2009. - 270 с. Учебник «Ощущения и восприятие» предназначен для оснащения курса «Общей психологии» раздела «Ощущения и восприятие», читаемого студентам факультета психологии ЮФУ. Учебник состоит из двух взаимосвязанных частей, охватывающих основные концептуальные положения сенсорно-перцептивной организации человека. Составлен в полном соответствии с требованиями государственного стандарта высшего профессионального образования. Данная работа объемом 270 страниц представляет собой две части базового учебника, которые посвящены последовательному и системному изложению учебного материала с привлечением современных исследований, концепций и теорий сенсорных систем в отечественной и зарубежной психологии. Учебник разработан на модульной основе с квалиметрическим обеспечением. 2 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ. ОЩУЩЕНИЯ И ВОСПРИЯТИЕ КАК ПРОЦЕССЫ НЕПОСРЕДСТВЕННО ЧУВСТВЕННОГО ОТРАЖЕНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ…………………………………………………….. 6 ЧАСТЬ 1. ОЩУЩЕНИЯ Модуль 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ОЩУЩЕНИЙ………………... 11 1.1. Физиологическая основа ощущений…………………………………... 1.2. Классификация ощущений и сенсорных систем……………………… Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 1………………….. Проектные задания к модулю 1……………………………………….......... Тесты к модулю 1……………………………………………………………. 11 13 19 19 20 Модуль 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОЩУЩЕНИЙ………………………….. 21 2.1. Свойства ощущений…………………………………………………..… 2.2. Чувствительность и её измерение…………………….………………... 2.3. Изменчивость чувствительности……………………............................. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 2…………………. Проектные задания к модулю 2...…………………………………………... Тесты к модулю 2……………………………………………………………. 21 23 27 33 34 34 Модуль 3. СПЕЦИФИКА БАЗОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ…………………….. 36 3.1. Органические ощущения……………………………………….………. 3.2. Статические и кинестетические ощущения…………………………… 3.3. Кожные ощущения………………………………................................… 3.3.1. Болевая чувствительность……………………………………... 3.3.2. Температурная чувствительность…………………………..…. 3.3.3. Тактильная чувствительность……………………………...….. 3.3.4. Вибрационная чувствительность………………………..…….. 3.3.5. Осязание………………………………………………………… Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 3…………………. Проектные задания к модулю 3…………………...………………………... Тесты к модулю 3……………………………………………………………. 36 43 45 46 49 51 52 53 56 57 57 Модуль 4. ВКУСОВЫЕ И ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ…………… 59 4.1. Вкусовые ощущения……………………………………………………. 4.2. Обонятельные ощущения………….…………………………………… Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 4……………….… 59 62 70 3 Проектные задания к модулю 4…………………..………………………... Тесты к модулю 4……………………………………………………………. 70 71 Модуль 5. СЛУХОВЫЕ ОЩУЩЕНИЯ……………………………………. 72 5.1.Природа слуховых ощущений ………………...……………..………… 5.2. Звук………………………………………………………….…………… 5.3. Сложность звуковой волны…………………………………………….. 5.4. Анатомия органа слуха и механизм слуховых ощущений………….... 5.5. Субъективные качества слуховых ощущений………………………… 5.6. Кривая слышимости……………………………………………….……. 5.7. Теории слуха…………………………………………………………….. 5.7.1. Периферические теории……………………………………..…. 5.7.2. Телефонные теории или теории центрального анализатора… 5.8. Биноуральный слух……………………………………………………... 5.9. Речевой и музыкальный слух…………………………………………... Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 5…………….……. Проектные задания к модулю 5………...…………………………………... Тесты к модулю 5……………………………………………………………. 72 72 79 86 102 103 104 104 106 106 107 109 110 110 Модуль 6. ЗРИТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ…………………………………. 112 6.1. Физические характеристики света……………………………….…….. 6.2. Глаз……………………………………………………………………… 6.3. Зрительный тракт……………………………………………………….. 6.4. Движение глаз………………………………………………………....... 6.5. Основные виды и пороги зрительных ощущений……………………. 6.6. Цветоощущения………………………………………………………… 6.7. Зрительная адаптация и виды зрения…………….……………………. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 6……..…………… Проектные задания к модулю 6…………………...………………………... Тесты к модулю 6……………………………………………………………. 113 114 118 124 126 128 139 145 145 146 ЧАСТЬ 2. ВОСПРИЯТИЕ Модуль 7. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ВОСПРИЯТИЯ………………. 147 7.1.Восприятие как активный психический процесс ………...…………… 7.2. Свойства восприятия……………………………………………………. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 7…..……………… Проектные задания к модулю 7……………..……………………………... Тесты к модулю 7……………………………………………………………. 147 160 171 172 172 4 Модуль 8. ВОСПРИЯТИЕ ПРОСТРАНСТВА…………………………… 174 8.1. Развитие восприятия пространства……………………………………. 8.2. Бинокулярное зрение как основной механизм восприятия пространства…………………………………………………………….. 8.3. Восприятие формы, величины, взаимного расположения, удаленности и направления…………………………….………………. 8.4. Монокулярные пространственные признаки…………..……………… Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 8……..………...…. Проектные задания к модулю 8…………………………………………... Тесты к модулю 8……………………………………………………………. 175 Модуль 9. ВОСПРИЯТИЕ ВРЕМЕНИ…………………………………..… 211 9.1. Восприятие последовательности………………………………..……... 9.2. Восприятие и оценка длительности……………………………...…….. 9.3. Ориентировка во времени………………………………………..…….. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 9……..……..……. Проектные задания к модулю 9…...………………………………………... Тесты к модулю 9……………………………………………………………. 212 218 237 242 242 243 Модуль 10. ВОСПРИЯТИЕ ДВИЖЕНИЯ…………………………………. 244 10.1. Восприятие реального движения……………………...……………… 10.2. Восприятие иллюзорного движения………………………………….. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 10……...…..……... Проектные задания к модулю 10….………………………………………... Тесты к модулю 10…………………………………………………………. 245 259 265 265 265 Заключение………………………………………………………………….. 267 Литература……………………………………………………………...…… 268 5 177 189 199 209 209 209 ВВЕДЕНИЕ ОЩУЩЕНИЯ И ВОСПРИЯТИЕ КАК ПРОЦЕССЫ НЕПОСРЕДСТВЕННО ЧУВСТВЕННОГО ОТРАЖЕНИЯ ДЕЙСТВИТЕЛЬНОСТИ Ощущения и восприятие как процессы непосредственно чувственного отражения действительности могут быть рассмотрены только в контексте проблемы развития психики в целом. С точки зрения философии вопрос зарождения психики коренится в вопросах: что первично, что есть объект отражения, что есть субъект отражения, что такое отражение вообще. Основными направлениями философии являются материализм и идеализм. Идеализм и все школы идеализма приводили систему аргументации, которая доказывала, что первичен сам субъект, отраженный объект - вторичен. Материализм утверждает обратное. Компромиссные решения этой проблемы находят другие школы. Существует целый ряд учений, предлагающих принципиальное решение проблемы возникновения психики: 1. Антропопсихизм - Психика существует только у человека. 2. Панпсихизм - Всеобщее одушевление. Процесс отражения един как в живой, так и в неживой материи. 3. Биопсихизм - Как только появляется раздражимость у живого существа - уже можно говорить о психике. 4. Нейропсихизм - Психика появляется только там и тогда, где есть нервная система и аналог мозга. Отечественная психология придерживается материалистической идеи о том, что психика – это такое свойство материи, которое возникает лишь на высших ступенях ее развития. Наличие раздражимости у биологических объектов является одним из важнейших элементов отличия процессов отражения в живой и неживой 6 природе. Раздражимость позволяет сохранять целостность живого организма в окружающей среде. По мере эволюционного усложнения биологических систем раздражимость дифференцированные преобразуется ощущения и в чувствительность, восприятие. Появляется в психика. Изменяется роль самого процесса отражения во взаимоотношениях с окружающей средой, от непосредственных реакций, связанных с поддержанием жизнедеятельности организма, к их опосредованию. Ощущения возникают там, где есть органы чувств, где есть психика. Ощущения обеспечивают адекватное реагирование на раздражители, которые не являются в данный момент необходимыми. На этой основе сегодня проведена грань между раздражимостью и ощущениями. Ощущения присущи высшим животным и человеку, так как они обуславливаются не только безусловно-рефлекторными, но и условно-рефлекторными действиями. Возможно, ощущения схожи у человека и животных. Процесс ощущений обусловлен деятельностью коры головного мозга, уровнем его сложности. У человека существуют такие процессы, как мышление, память. У высших животных в акте ощущения включено так называемое интеллектуальное поведение. Уровень развития психики человека выше, чем уровень интеллектуального поведения животных. Человек обладает сознанием, что обеспечивает ему еще более высокий уровень отражения, который выступает в чувственной форме, т.е. в форме ощущений и восприятия. Таким образом, предметом нашего рассмотрения являются психические познавательные процессы: ощущения и восприятие. ОЩУЩЕНИЕ - есть активный психический процесс частичного отражения предметов или явлений окружающего мира, а также внутренних состояний организма, в сознании человека при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств. ВОСПРИЯТИЕ - активный психический процесс целостного отражения предметов и явлений окружающего мира, а также внутренних 7 состояний организма, в сознании человека при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств, т.е. отражение образа в целом. Целью нашей работы является формирование у студентов полноценного представления об ощущениях и восприятии как субъективных процессах непосредственно чувственного отражения объективной действительности. Долгое время считалось, что субъект отражения есть пассивное начало, и все воздействия на него есть не что иное, как запечатление в субъекте этих воздействий (рецепторные теории), более того, некоторые исследователи полагали, что человек реагирует не столько на специфические воздействия, сколько на специфические энергии органов чувств, которые и являются ощущениями (Й.Мюллер. Закон специфических энергий органов чувств). Исследования И.М.Сеченова раскрыли важнейшую особенность психического отражения – его активный характер. Между рецептором и мозгом существует не только прямая (центростремительная), но и обратная (центробежная) связь; таким образом, орган чувств является попеременно рецептором и эффектором. Ощущение и восприятие возникают в процессе рефлекторной деятельности. С этой точки зрения, ощущения и восприятие являются процессами активными, что обуславливается сенсорной и моторной деятельностью. Это прослеживающие движения глаз, ориентация поворотом головы, микродвижения глаз, движение руки при осязании и т.д. Многие авторы полагают, что генетически ощущения первичны, а восприятие вторично и представляет собой более высокую ступень. Но с точки зрения реально отражаемого мира, ощущения и восприятие переплетены в одно целое. Ощущения, с одной стороны - начальный момент сенсомоторной реакции, с другой стороны - результат сознательной деятельности, дифференциации, выделения отдельных чувственных качеств внутри восприятия. Ощущения и восприятие являются чувственным отображением объективной реальности, существующей независимо от 8 сознания, на основе воздействия ее на органы чувств. В этом – их единство. Но восприятие – осознание чувственно данного предмета или явления, а ощущения – отражение отдельного чувственного качества. В этом их отличие. Ощущения, как компоненты сенсомоторной реакции, предшествуют восприятию. Генетически они первичнее, то есть они есть там, где нет еще восприятия. Вместе с тем, ощущения выделяются в результате анализа восприятия, т.е. процесс ощущений включен в систему анализа и синтеза. Таким образом, оба процесса существуют и взаимно дополняют друг друга, являясь компонентами познавательной деятельности человека. Итак, задачами курса «Ощущения и восприятие» является усвоение: - общего представления об ощущениях и восприятии как психических познавательных процессах и их механизмах; - основ классификации сенсорно-перцептивных систем; - теорий ощущений и восприятия различных модальностей. Изложение учебного материала построено по модульному принципу и состоит из двух взаимосвязанных частей. Первая часть «Ощущения» состоит из 6 модулей, вторая часть «Восприятие» - из 4 модулей. Общие положения: Первый модуль посвящен общим вопросам теории ощущений и дает представление о физиологии ощущений и их классификации. Второй модуль дает характеристику ощущений и их свойств, рассматривает понятие чувствительности органов чувств и ее измерение. Третий модуль посвящен базовым ощущениям и их подробному рассмотрению, а также их роли в саморегуляции человека. В четвертом модуле анализируются вкусовые и обонятельные ощущения, рассматриваются основные теории вкуса и обоняния. Модуль пятый целиком посвящен одному из ведущих видов ощущений – слуховым ощущениям, в нем дается развернутая характеристика природы стимула, строения слухового анализатора, специфики слуховых ощущений, теорий слуха. 9 В модуле шестом рассматривается важнейший вид ощущений – зрительные ощущения. Анализируются физиологические механизмы зрения, раскрывается природа стимула и специфика зрительных ощущений, рассматриваются теории цветового зрения. В модуле седьмом рассматриваются общие вопросы теории восприятия.в контексте деятельностного подхода, а также основные свойства восприятия. Модуль восьмой посвящен раскрытию механизмов восприятия пространства, его развитию в онтогенезе, роли различных анализаторов в процессе восприятия пространства. Модуль девятый раскрывает специфику восприятия времени, влияние внешних и внутренних факторов в оценке времени, особенности ориентировки во времени. В модуле десятом анализируются центральные и периферические механизмы восприятия реального и кажущегося движения, рассматриваются специфические особенности восприятия движения. Предложенный учебник на модульной основе позволяет подробно рассмотреть основные положения теории ощущений и восприятия и сформировать у студентов полноценное представление о сенсорных и перцептивных составляющих чувственного познания действительности. 10 ЧАСТЬ 1. ОЩУЩЕНИЯ Модуль 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ОЩУЩЕНИЙ Комплексные цели модуля: - освещение наиболее общих вопросов, связанных с процессом ощущений, - раскрытие механизмов зарождения ощущений; биологических основ, на базе которых появляются ощущения; - рассмотрение видов существующих ощущений, а также их связи с сенсорно-перцептивными системами. 1.1. Физиологическая основа ощущений Физиологической основой ощущений является нервный процесс, возникающий при действии раздражителя на адекватный ему анализатор. Впервые этот термин ввел выдающийся русский физиолог И.П.Павлов на рубеже 19-20 веков. Анализатор состоит из трех частей: 1) периферического отдела - рецептора, осуществляющего прием и трансформацию внешней энергии в нервный процесс, и эффектора – органа или системы органов, реагирующих на действия внешних или внутренних раздражителей, выступающих в роли исполнительного звена рефлекторного акта; 2) проводящих путей - афферентных (восходящих) и эфферентных (нисходящих), соединяющих периферический отдел анализатора с центральным; 3) центрального отдела – представленного подкорковыми и корковыми ядрами и проекционными отделами происходит переработка нервных 11 коры больших полушарий, где импульсов, приходящих из периферических отделов. В каждом анализаторе имеется ядро, т.е. центральная часть, где сконцентрирована основная масса рецепторных клеток, и периферия, состоящая из рассеянных клеточных элементов, которые в том или ином количестве расположены в различных областях коры. Ядерная часть анализатора состоит из большой массы клеток, которые находятся в той области коры головного мозга, куда входят центростремительные нервы от рецептора. Рассеянные (периферические) элементы данного анализатора входят в области, смежные с ядрами других анализаторов. Тем самым обеспечивается участие в отдельном акте ощущения большой части всей коры головного мозга. Ядро анализатора выполняет функцию тонкого анализа и синтеза, например, дифференцирует звуки по высоте. Рассеянные элементы связаны с функцией грубого анализа, например, различение музыкальных звуков и шумов. Определенным соответствуют клеткам периферических определенные участки отделов корковых анализатора клеток. Так, пространственно разными точками в коре представлены, например, разные точки сетчатки; пространственно разным расположением клеток представлен в коре и орган слуха. То же самое относится и к другим органам чувств. Многочисленные опыты, проведенные методами искусственного раздражения, позволяют в настоящее время довольно определенно установить локализацию в коре тех или иных видов чувствительности. Так, представительство зрительной чувствительности сосредоточено главным образом в затылочных долях коры головного мозга. Слуховая чувствительность локализуется в средней части верхней височной извилины. Осязательно-двигательная чувствительность представлена в задней центральной извилине и т.д. Для возникновения ощущения необходима работа всего анализатора как целого. Воздействие раздражителя на рецептор вызывает появление 12 раздражения. Начало этого раздражения заключается в превращении внешней энергии в нервный процесс, который производится рецептором. От рецептора этот процесс по восходящим путям достигает ядерной части анализатора. Когда возбуждение достигает корковых клеток анализатора, возникает ответ организма на раздражение. Мы ощущаем свет, звук, вкус или другие качества раздражителей. Таким образом, анализатор составляет исходную и важнейшую часть всего пути нервных процессов, или рефлекторной дуги. Рефлекторная дуга состоит из рецептора, проводящих путей, центральной части и эффектора. Взаимосвязь элементов рефлекторной дуги обеспечивает основу ориентировки сложного организма в окружающем мире, деятельность организма в зависимости от условий его существования. 1.2. Классификация ощущений и сенсорных систем Первая классификация ощущений была выдвинута Аристотелем, жившим в 384-322 г.г. до н.э. Аристотель выделял пять типов ощущений, в основе которых, по его мнению, 5 видов «внешних чувств»: 1. зрительные 2. слуховые 3. обонятельные 4. осязательные 5. вкусовые. Долгое время зрительные, слуховые, осязательные, обонятельные и вкусовые ощущения представлялись «элементарными кирпичиками», из которых с помощью ассоциаций строится вся психическая жизнь человека. В 19 веке список основных ощущений стал быстро расширяться. К нему были добавлены ощущения положения и движения тела в пространстве, была открыта и изучена вестибулярная 13 чувствительность, осязательная чувствительность и т.д. Немецкий физиолог и психофизик Эрнст Вебер (1795-1878) расширил аристотелевскую классификацию, предложив разделить осязание на: - чувство прикосновения - чувство веса - температурное чувство. Кроме этого, он выделил особую группу «общих ощущений»: - чувство боли - чувство равновесия - чувство движения - чувство внутренних органов. Немецкий физик, физиолог, психолог Герман Гельмгольц (1821-1894) делил ощущения по категориям модальности, фактически эта классификация – также расширение классификации Аристотеля. Поскольку модальности выделяются по соответствующим органам чувств, например, ощущения, связанные с глазом, относятся к зрительной модальности; ощущения, связанные со слухом – к слуховой модальности, и т.д. В современной модификации этой классификации используется дополнительное понятие субмодальности, например, в такой модальности, как кожное чувство, различают субмодальности: механические, температурные и болевые ощущения. Аналогично, внутри зрительной модальности выделяют субмодальности ахроматических и хроматических ощущений. Немецкий психолог, физиолог, философ Вильгельм Вундт (1832-1920) считается родоначальником классификации ощущений на основе типа энергии адекватного раздражителя для соответствующих рецепторов: 1. физические (зрение, слух); 2. механические (осязание); 3. химические (вкус, обоняние). Эта интересная мысль не получила широкого развития, хотя была использована И.П.Павловым для разработки принципов физиологической 14 классификации. Классификация ощущений выдающегося русского физиолога Ивана Петровича Павлова опирается (1849-1936) на физико-химические характеристики раздражителей. Для определения качества каждого из анализаторов он использовал физико-химические характеристики сигнала. Отсюда наименования анализаторов и соответствующих им ощущений: 1. световые 2. звуковые 3. кожно-механические 4. запаховые и т.д., а не зрительный, слуховой и т.п., как обычно классифицировались рецепторные органы и соответствующие им ощущения. Рассмотренные выше классификации не позволяли отразить разноуровневый характер разных видов рецепций, одни из которых являются более ранними и низшими по уровню развития, а другие - более поздними и более дифференцированными. Представления о разноуровневой принадлежности тех или иных сенсорных систем связаны с разработанной Г.Хэдом моделью кожных рецепций человека. Английский невролог и физиолог Генри Хэд (1861-1940) в 1920 г. предложил генетический принцип классификации. Он различал: - протопатическую чувствительность (низшую) - эпикритическую чувствительность (высшую). В качестве эпикритической, или дискриминативной, чувствительности высшего уровня была выделена тактильная чувствительность; а протопатической чувствительности, архаического, низшего уровня – болевая. Он доказал, что протопатические и эпикритические компоненты могут быть как присущи различным модальностям, так и иметь место внутри одной модальности. Более молодая и совершенная эпикритическая чувствительность позволяет точно локализовать объект в пространстве, она дает объективные сведения о явлении. Например, осязание позволяет точно 15 определить место прикосновения, а слух – определить направление, в котором раздался звук. Относительно древние и примитивные ощущения не дают точной локализации ни во внешнем пространстве, ни в пространстве тела. Например, органические ощущения – чувство голода, чувство жажды и т.п. Их характеризует постоянная аффективная окрашенность, и они отражают скорее субъективные состояния, чем объективные процессы. Соотношение протопатических и эпикритических компонентов в различных видах чувствительности оказываются различными. На рисунке 1.1. схематично изображены соотношения этих компонентов внутри пяти основных видов рецепции. Рис.1.1.Соотношение компонентов протопатической и эпикритической чувствительности для различных модальностей Алексей Алексеевич Ухтомский (1875-1942), выдающийся русский физиолог, один из основателей физиологической школы Санкт- Петербургского университета, также применял генетический принцип 16 классификации. Высшие рецепции по Ухтомскому - слух, зрение, которые находятся в постоянном взаимодействии с низшими, благодаря чему они совершенствуются и развиваются. Например, генезис зрительной рецепции заключается в том, что сначала осязательная рецепция переходит в осязательно-зрительную, а затем - в чисто зрительную рецепцию. Английский физиолог Чарльз Шеррингтон (1861-1952) в 1906 г. разработал классификацию, учитывающую место расположения рецептирующих поверхностей и выполняемую ими функцию: 1. Экстероцепция (внешняя рецепция): а) контактная б) дистантная в) контактно-дистантная; 2. Проприоцепция (рецепция в мышцах, связках и т.д.): а) статическая б) кинестетическая. 3. Интероцепция (рецепция внутренних органов). Системная классификация Ч.Шеррингтона разделила все сенсорные системы и ощущения на три основных блока. Первый блок – экстероцептивные ощущения, которые доводят до человека информацию, поступающую из внешнего мира и являются основной группой ощущений, связывающих человека с внешним миром. Именно к этой группе относятся: зрение, слух, осязание, обоняние, вкус. Вся группа экстероцептивных ощущений разделена на три подгруппы: контактные, дистантные и контактно-дистантные. К контактным ощущениям относятся те, которые возникают при воздействии раздражителя непосредственно на поверхность тела или соответствующие рецепторы. Типичным примером контактных ощущений могут служить ощущения прикосновения и давления, осязания, вкуса. К дистантным ощущениям относятся те ощущения, возникновение которых происходит без непосредственного контакта раздражителя с 17 рецептором. При этом источник раздражения находится на некотором расстоянии от рецептирующей поверхности соответствующего органа чувств. К таким ощущениям относятся зрение, слух, обоняние. К контактно-дистантным ощущениям относятся те ощущения, которые возникают как при непосредственном контакте с раздражителем, так и дистантно. К таким ощущениям относятся температурные, кожно-болевые. вибрационные ощущения. Второй блок составляют проприоцептивные ощущения, которые доводят до человека информацию о положении его тела в пространстве и состоянии его опорно-двигательного аппарата. Вся группа проприоцептивных ощущений разделена на две подгруппы: статические и кинестетические. К статическим относятся ощущения положения тела в пространстве и ощущения равновесия. Рецепторные поверхности, сигнализирующие об изменении положения тела в пространстве, заложены в полукружных каналах внутреннего уха. К кинестетическим ощущениям относятся ощущения движения (кинестезии) и ощущения положений опорно-двигательного аппарата. Рецепторы кинестетической, или глубокой, чувствительности находятся в мышцах и суставных поверхностях (сухожилиях, связках). Возбуждения, возникающие при растяжении мышц, изменении положения суставов, вызывают кинестетические ощущения. Третий блок включает интероцептивные ощущения, сигнализирующие о состоянии внутренних органов человека. Рецепторы этих ощущений находятся в стенках желудка, кишечника, сердца, кровеносных сосудов и других висцеральных образований. Интероцептивными ощущениями являются все органические ощущения: чувство голода, жажды, половые ощущения, ощущения недомогания и т.п. Современные авторы используют дополненную классификацию Аристотеля, различая ощущения: прикосновения и давления, осязания, 18 температурные, болевые, вкусовые, обонятельные, зрительные, слуховые, положения и движения (статические и кинестетические) и органические ощущения (голод, жажда, половые ощущения, болевые, ощущения внутренних органов и т.д.), структурируя ее классификацией Ч.Шеррингтона. Уровни организации ощущения базируются на генетическом принципе классификации ощущений Г.Хэда. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 1: 1. Что такое процесс отражения в живой и неживой материи? 2. С каких позиций рассматривается процесс отражения представителями идеализма и материализма? 3. Что такое раздражимость? 4. Сходство и различие психологических процессов ощущений и восприятия. 5. Вклад И.М.Сеченова в понимание особенностей психического отражения. 6. Что является физиологической основой ощущения? 7. Из каких частей состоит анализатор? 8. Как соотносятся рефлекторная дуга и ощущение? 9. Что является основой классификации ощущений Аристотеля? 10. В чем суть дополнения классификации ощущений Э.Вебером? 11. Расширение классификации ощущений по Г.Гельмгольцу. 12. Классификация ощущений В.Вундта. 13. Классификация ощущений по И.П.Павлову. 14. Какой принцип классификации ощущений был предложен Г.Хэдом и А.А.Ухтомским? 15. Каковы принципы классификации, предложенные Ч.Шеррингтоном? Проектные задания к модулю 1: 1. Построить общую схему работы анализатора 2. Провести сравнительный анализ классификаций ощущений и 19 сенсорных систем. Тесты к модулю 1: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Способность организмов реагировать на биологически значимые воздействия изменениями А) Чувствительность Б) Раздражимость В) Рефлекс 2. Трансформация энергии внешнего мира в нервный процесс возбуждения А) Рефлексия Б) Интуиция В) Рецепция 3. Нервный аппарат, осуществляющий функцию анализа и синтеза раздражителей, исходящих из внешней и внутренней среды организма А) Анализатор Б) Нейрон В) Синапс 4. Он выделил пять основных видов ощущений: слуховые, зрительные, обонятельные, осязательные и вкусовые А) Г.Хэд Б) Аристотель В) В.Вундт 5. Он ввел классификацию ощущений и сенсорных систем, исходя из характера отражения и места расположения рецепторных зон: экстероцептивные, проприоцептивные и интероцептивные А) Ч.Шеррингтон Б) Г.Хэд В) И.П.Павлов Правильные ответы: 1Б, 2В, 3А, 4Б, 5А. Каждый правильно выбранный ответ оценивается в 1 балл, максимальное количество баллов – 5. 20 Модуль 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ОЩУЩЕНИЙ Комплексные цели модуля: - раскрыть определяющие специфические особенности его динамику, пластичность, процесса ощущений, приспособляемость к изменяющимся условиям окружающей среды; - для выявления этих особенностей необходимо рассмотреть, как взаимосвязаны ощущения и вызывающие их стимулы; - рассмотреть условия, способствующие возникновению либо исчезновению ощущений; - определить, что такое чувствительность органов чувств, и раскрыть особенности сенсорной адаптации. 2.1. Свойства ощущений Ощущения рождаются при воздействии раздражителя на соответствующий рецептор. Так, специфическим возбудителем слухового ощущения являются колебания воздуха с определенной частотой, зрительного – электромагнитные колебания определенных длин волн и т.д. Свои специфические раздражители имеют и другие ощущения. Однако различные виды ощущений характеризуются не только специфичностью, но и общими для них свойствами. К таким свойствам относятся качество, интенсивность, продолжительность, инерция и латентный период ощущения, пространственная локализация. 1. Качество - основная особенность ощущения, отличающая его от других ощущений и варьируемая в пределах данного ощущения. Качественное многообразие ощущений отражает многообразие форм движения материи. Качество ощущения рождается благодаря специфичности рецепции и определяет модальность ощущения как отнесенность данного ощущения 21 к определенной сенсорной системе. 2. Интенсивность характеристика, - определяемая силой действующего раздражителя и функциональным состоянием рецептора. Нужна известная минимальная сила раздражителя для того, чтобы вызвать ощущение. Кроме этого, доказано, что интенсивность ощущения не находится в прямой зависимости от силы действующего раздражителя (Закон Фехнера). 3. Длительность - определяется в основном временем действия раздражителя, его состоянием интенсивностью рецептора. и функциональным Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что воздействие более сильных раздражителей (громкий звук, сильный свет) кажется более длинным, нежели слабых. 4. Латентный период – скрытый период ощущения. Ощущения не возникают сразу. Время между началом действия раздражителя и появлением ощущения называется латентным периодом ощущения. Латентный период для разных видов ощущений не одинаков. 5. Инерция ощущения – сохранение ощущения при отсутствии раздражителя. Ощущения не исчезают сразу по окончании действия раздражителя. Время между окончанием действия раздражителя и исчезновением ощущения называется инерцией ощущения. 6. Пространственная локализация – возможность с помощью ощущений определить расположение раздражителя в пространстве. Контактные ощущения соотносятся с той частью тела, дистантные на которую ощущения 22 дают воздействует сведения раздражитель, о нахождении раздражителя в окружающей среде. 2.2. Чувствительность и её измерение Чувствительность – способность органов чувств реагировать на появление раздражителя или его изменение, т.е. способность к психическому отражению в форме ощущения. Различают абсолютную и дифференциальную чувствительность. Абсолютная чувствительность – способность воспринимать раздражители минимальной силы (обнаружение). Дифференциальная чувствительность – способность воспринимать изменение раздражителя или различение близких раздражителей в пределах одной модальности. Чувствительность измеряется или определяется силой раздражителя, которая в данных условиях оказывается способной вызвать ощущение. Минимальной силой раздражителя, определяется нижний абсолютный способной порог вызвать ощущения. ощущение, Раздражители меньшей силы называются подпороговыми. Нижний порог ощущений определяет уровень абсолютной чувствительности данного анализатора. Чем меньше величина порога, тем выше чувствительность. Е = 1/Р где Е - чувствительность, Р - пороговая величина раздражителя. Величина абсолютного порога зависит от возраста, характера деятельности, функционального состояния организма, силы и длительности действующего раздражителя. Верхний абсолютный порог ощущения – определяется максимальной силой раздражителя, вызывающей ещё характерное для данной модальности ощущение. Существуют надпороговые раздражители. Они вызывают болевые ощущения и разрушение рецепторов анализаторов, на которые действует надпороговая стимуляция. Минимальное различие между двумя раздражителями, вызывающее различные ощущения в одной модальности, 23 определяет разностный порог, или порог различения. Разностная чувствительность обратно пропорциональна порогу различения. Французский физик П.Бугер в 1729 г. пришел к выводу о том, что разностный порог зрительного восприятия прямо пропорционален его исходному уровню. Через 100 лет после Бугера немецкий физиолог Эрнст Вебер установил, что эта закономерность характерна и для других модальностей. Таким образом, был найден очень важный психофизический закон, который был назван законом Бугера-Вебера. Закон Бугера-Вебера: ∆I / I = const где ∆I - разностный порог , I - исходный раздражитель. Отношение разностного порога к величине исходного раздражителя является величиной постоянной и называется относительным разностным или дифференциальным порогом. Согласно закону Бугера-Вебера, дифференциальный порог есть некоторая постоянная часть величины исходного раздражителя, на которую он должен быть увеличен или уменьшен для того, чтобы получить едва заметное изменение ощущения. Величина дифференциального порога зависит от модальности ощущения. Для зрения она примерно 1/100, для слуха 1/10, для кинестезии 1/30 и т.д. Величина, дифференциальной обратная дифференциальному чувствительностью. порогу, Последующие называется исследования показали, что закон справедлив только для средней части динамического диапазона сенсорной системы, где дифференциальная чувствительность максимальна. Пределы этой зоны различны для различных сенсорных систем. За пределами этой зоны дифференциальный порог возрастает, иногда очень значительно, особенно при приближении к абсолютному нижнему или верхнему порогу. Немецкий физик, психолог и философ Густав Фехнер (1801-1887), основатель психофизики как науки о закономерной связи физических и психических явлений, используя ряд 24 найденных к тому времени психофизических закономерностей, в том числе закон Бугера-Вебера, сформулировал следующий закон. Закон Фехнера: S = К lg i где S - интенсивность ощущения, i - сила раздражителя, К – константа Бугера-Вебера. Интенсивность ощущений пропорциональна логарифму силы действующего раздражителя, то есть ощущение изменяется гораздо медленнее, чем растет сила раздражения. Рис. 2.1. Связь между ощущением и стимуляцией по закону Фехнера По мере увеличения интенсивности сигнала для того, чтобы разницы между единицами измерения ощущений (S) оставались равными, требуется все более значительная разница между единицами измерения интенсивности (I). Иными словами, в то время как ощущение увеличивается равномерно (в арифметической прогрессии), соответствующее увеличение интенсивности сигнала происходит физически неравномерно, но пропорционально (в геометрической прогрессии). Связь между величинами, одна из которых изменяется в арифметической прогрессии, а вторая - в геометрической, 25 выражается логарифмической функцией. Закон Фехнера получил в психологии название основного вариант основного психофизического закона. Закон Стивенса (степенной закон) - психофизического закона, предложенный американским психологом Стэнли Стивенсом (1906-1973), и устанавливающий степенную, а не логарифмическую зависимость между интенсивностью ощущения и силой раздражителей: n S = k i , где S - интенсивность ощущения, i - сила раздражителя, k – константа, зависящая от единицы измерения, n – показатель степени функции. Показатель nстепенной функции различен для ощущений разных модальностей: пределы его вариации от 0,3 (для громкости звука) до 3,5 (для силы электрического удара). Сложность обнаружения порогов и фиксации изменения интенсивности ощущения является объектом исследования и в настоящее время. Современные исследователи, занимающиеся изучением обнаружения сигналов различными операторами, пришли к выводу о том, что сложность этого сенсорного действия заключается не просто в невозможности воспринять сигнал из-за его слабости, а в том, что он всегда присутствует на фоне маскирующих его помех или «шума». многочисленны. Среди них посторонние Источники этого «шума» раздражители, спонтанная активность рецепторов и нейронов в ЦНС, изменение ориентации рецептора относительно раздражителя, колебания внимания и другие субъективные факторы. Действие всех этих факторов приводит к тому, что испытуемый зачастую не может с полной уверенностью сказать, когда сигнал предъявлялся, и когда его не было. В результате сам процесс обнаружения сигнала приобретает вероятностный характер. Эта особенность возникновения ощущений околопороговой интенсивности учитывается в ряде созданных в последнее время математических моделей, описывающих 26 эту сенсорную деятельность. 2.3. Изменчивость чувствительности Чувствительность анализаторов, определяемая величиной абсолютных и разностных порогов, не постоянна и может изменяться. Эта изменчивость чувствительности зависит как от условий внешней среды, так и от ряда внутренних физиологических и психологических условий. Выделяют две основные формы изменения чувствительности: 1) сенсорная адаптация изменение - чувствительности под влиянием внешней среды; 2) сенсибилизация – изменение чувствительности под влиянием внутренней среды организма. Сенсорная адаптация - приспособление организма к действиям окружающей среды благодаря изменению чувствительности под влиянием действующего раздражителя. Различают три вида адаптации: 1. Адаптация как полное исчезновение ощущения в процессе продолжительного действия раздражителя. В случае действия постоянных раздражителей ощущение имеет тенденцию к угасанию. Например, одежда, часы на руке, вскоре перестают ощущаться. Обычным фактом является и отчетливое исчезновение обонятельных ощущений вскоре после того, как мы попадаем в атмосферу с каким-либо Интенсивность вкусового ощущения ослабевает, вещество в течение некоторого устойчивым запахом. если соответствующее времени держать во рту. И, наконец, ощущение может угаснуть совсем, что связано с постепенным повышением нижнего абсолютного порога чувствительности до уровня интенсивности постоянно действующего раздражителя. Явление характерно для всех модальностей, кроме зрительной. Полной адаптации зрительного анализатора при действии постоянного 27 и неподвижного раздражителя в обычных условиях не наступает. Это объясняется компенсацией постоянного раздражителя за счет движений самого рецепторного аппарата. Постоянные произвольные и непроизвольные движения глаз обеспечивают непрерывность зрительного ощущения. Эксперименты, в которых искусственно создавались условия стабилизации изображения относительно сетчатки глаз, показали, что при этом зрительное ощущение исчезает спустя 2—3 секунды после его возникновения. 2. Адаптация как притупление ощущения под действием сильного раздражителя. Резкое снижение ощущения с последующим восстановлением - охранная адаптация. Так, например, когда мы из полутемной комнаты попадаем в ярко освещенное пространство, то сначала бываем ослеплены и не способны различать вокруг чувствительность какие-либо зрительного начинаем нормально видеть. детали. Через анализатора некоторое восстанавливается, время и мы То же происходит, когда мы попадаем в ткацкий цех и первое время кроме грохота станков мы не можем воспринимать речь и другие звуки. Через некоторое время способность слышать речь и другие звуки восстанавливается. Это объясняется резким повышением нижнего абсолютного порога и порога различения с последующим с восстановлением этих порогов в соответствии интенсивностью действующего раздражителя. Описанные 1 и 2 вид адаптации можно объединить общим термином «негативная адаптация», так как результатом их является общее снижение чувствительности. Но «негативная адаптация» не является «плохой» адаптацией, так как является приспособлением к интенсивности действующих раздражителей и способствует предотвращению разрушения сенсорных систем. 3. Адаптация как повышение чувствительности под влиянием слабого раздражителя (снижение нижнего абсолютного порога). Этот вид адаптации, свойственный некоторым видам ощущений, можно определить 28 как позитивную адаптацию. В зрительном анализаторе это темновая адаптация, когда увеличивается чувствительность глаза под влиянием пребывания в темноте. Аналогичной формой слуховой адаптации является адаптация к тишине. В температурных ощущениях позитивная адаптация обнаруживается тогда, когда предварительно охлажденная рука чувствует тепло, а предварительно нагретая — холод при погружении в воду одинаковой температуры. Исследования показали, что одни анализаторы обнаруживают быструю адаптацию, другие — медленную. Например, тактильные рецепторы адаптируются очень быстро. Сравнительно медленно адаптируется зрительный рецептор (время темновой адаптации достигает нескольких десятков минут), обонятельный и вкусовой. Явление адаптации можно объяснить теми периферическими изменениями, которые происходят в функционировании рецептора по влиянием прямой и обратной связи с ядром анализатора. Адаптационное регулирование уровня чувствительности в зависимости от того, какие раздражители (слабые или сильные) воздействуют на рецепторы, имеет огромное биологическое значение. Адаптация помогает посредством органов чувств улавливать слабые раздражители и предохраняет органы чувств от чрезмерного раздражения в случае необычайно сильных воздействий. Итак, адаптация является одним из важнейших видов изменения чувствительности, указывающим на большую пластичность организма в его приспособлении к условиям среды. Другим видом изменения чувствительности является сенсибилизация. Процесс сенсибилизации отличается от процесса адаптации тем, что в процессе адаптации чувствительность меняется в обоих направлениях – то есть повышается или понижается, а в процессе сенсибилизации – только в одном направлении, а именно, повышении чувствительности. Кроме того, изменение чувствительности при адаптации зависит от условий окружающей 29 среды, а при сенсибилизации - преимущественно от процессов, протекающих в самом организме, как физиологических, так и психических. Таким образом, сенсибилизация – это повышение чувствительности органов чувств под влиянием внутренних факторов. Различают два основных направления повышения чувствительности по типу сенсибилизации. Одно из них носит длительный постоянный характер и зависит преимущественно от устойчивых изменений, происходящих в организме, второе носит непостоянный характер и зависит от временных воздействий на организм. К первой группе факторов, меняющих чувствительность, относятся: возраст, эндокринные сдвиги, зависимость от типа нервной системы, общее состояние организма, связанное с компенсацией сенсорных дефектов. Исследования показали, что острота чувствительности органов чувств нарастает с возрастом, достигая своего максимума к 20-30 годам, с тем, чтобы в дальнейшем постепенно снижаться. Существенные особенности функционирования органов чувств зависят от типа нервной системы человека. Известно, что люди, обладающие сильной нервной системой, обнаруживают большую выносливость и меньшую чувствительность, а люди со слабой нервной системой при меньшей выносливости обладают большей чувствительностью. Очень большое значение для чувствительности имеет эндокринный баланс в организме. Например, при беременности обонятельная чувствительность резко обостряется, тогда как зрительная и слуховая чувствительность падает. К повышению чувствительности приводит компенсация сенсорных дефектов. Так, например, утрата зрения или слуха в известной мере компенсируется обострением других видов чувствительности. У людей, лишенных зрения, высоко развито осязание, они способны читать руками. Этот процесс чтения руками носит специальное название – гаптика. У людей лишенных слуха, сильно развивается вибрационная чувствительность. 30 Например, великий композитор Людвиг Ван Бетховен в последние годы жизни, когда он лишился слуха, использовал именно вибрационную чувствительность для прослушивания музыкальных произведений. Ко второй группе факторов, меняющих чувствительность, можно отнести фармакологические воздействия, условно-рефлекторное повышение чувствительности, влияние второй сигнальной системы и установки, общее состояние организма, связанное с утомлением, а также взаимодействие ощущений. Существуют вещества, вызывающие отчетливое обострение чувствительности. К таковым относится, например, адреналин, применение которого вызывает возбуждение вегетативной нервной системы. Аналогичное действие, обостряющее чувствительность рецепторов, может иметь фенамин и ряд других фармакологических средств. К отнести условно-рефлекторному повышению ситуации, функционирования в которых организма чувствительности присутствовали человека, предвестники закрепленные в можно угрозы памяти предыдущими ситуациями. Например, резкое обострение чувствительности наблюдается у членов оперативных групп, участвовавших в боевых действиях, при проведении последующих боевых операций. Вкусовая чувствительность обостряется при попадании человека в обстановку, сходную с той, в которой он ранее участвовал в обильном и приятном застолье. Повышение чувствительности анализатора может быть вызвано и воздействием второсигнальных раздражителей. Например: изменение электрической проводимости глаз и языка в ответ на слова «кислый лимон», что в действительности и происходит при непосредственном воздействии сока лимона. Обострение чувствительности наблюдается также под влиянием установки. Так, слуховая чувствительность резко повышается при ожидании важного телефонного звонка. 31 Изменения чувствительности наступают и в состоянии утомления. Утомление сначала вызывает обострение чувствительности, то есть человек начинает обостренно ощущать не связанные с основной деятельностью посторонние звуки, запахи и т.д., а затем при дальнейшем развитии утомления происходит снижение чувствительности. Изменение чувствительности может быть вызвано и взаимодействием разных анализаторов. Общая закономерность взаимодействия анализаторов заключается в том, что слабые ощущения вызывают повышение, а сильные - понижение чувствительности анализаторов при их взаимодействии. Физиологические механизмы в данном случае, лежащие в основе сенсибилизации. - это процессы иррадиации и концентрации возбуждения в коре головного мозга, где и представлены центральные отделы анализаторов. По Павлову, слабый раздражитель вызывает в коре больших полушарий процесс возбуждения, который легко иррадиирует (распространяется). В результате иррадиации повышается чувствительность других анализаторов. При действии сильного раздражителя возникает процесс возбуждения, вызывающий, наоборот, процесс концентрации, что приводит к торможению чувствительности других анализаторов и понижению их чувствительности. При взаимодействии анализаторов могут возникнуть межмодальные связи. Примером этому явлению может служить факт возникновения панического страха при воздействии звука сверхнизких частот. Это же явление подтверждается, когда человек чувствует воздействие радиации или чувствует взгляд в спину. Произвольное повышение чувствительности может быть достигнуто в процессе целенаправленной тренировочной деятельности. Так, например, опытный токарь в состоянии «на глаз» определить миллиметровые размеры мелких деталей, дегустаторы различных вин, духов и т.п., даже обладая неординарными врожденными способностями, чтобы стать настоящими мастерами своего дела, вынуждены годами тренировать чувствительность 32 своих анализаторов. Рассмотренные виды изменчивости чувствительности не существуют изолированно именно потому, что анализаторы находятся в постоянном взаимодействии друг с другом. С этим связано парадоксальное явление синестезии. Синестезия - возникновение под влиянием раздражения одного анализатора ощущения, характерного для другого (например: холодный свет, теплые цвета). Это явление широко используется в искусстве. Известно, что способностью «цветного слуха» обладали некоторые композиторы, в том числе Александр Николаевич Скрябин, которому принадлежит первое в истории цветомузыкальное произведение – симфония «Прометей», представленная в 1910 году и включающая партию света. Литовский живописец и композитор Чюрлёнис Миколоюс Константинас (1875-1911) известен своими символическими картинами, в которых он отразил зрительные образы своих музыкальных произведений – «Соната Солнца», «Соната весны», «Симфония моря» и др. Явление синестезии характеризует постоянную взаимосвязь анализаторных систем организма и целостность чувственного отражения мира. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 2: 1. Что такое специфический раздражитель? 2. Перечислите основные свойства ощущений. 3. Что такое качество ощущения? 4. С чем связана интенсивность ощущения? 5. Чем обусловлена длительность ощущения? 6. Что такое скрытый период ощущения и его инерция? 7. В чем суть пространственной локализации ощущения? 8. Что такое чувствительность и каковы её виды? 33 9. Какова взаимосвязь чувствительности порогов ощущения? 10. Чем определяется нижний абсолютный порог ощущения? 11. Что такое верхний абсолютный порог ощущения? 12. Что такое порог различения? 13. Чем определяется дифференциальный порог? 14. В чем суть основного психофизического закона Г.Фехнера? 15. Каковы представления С.Стивенса об основном психофизическом законе? 16. Что такое сенсорная адаптация? 17. Вспомните основные виды адаптации. 18. В чем суть явления сенсибилизации? 19. Что такое синестезия? Проектные задания к модулю 2: 1. Провести сравнение основного психофизического закона Г.Фехнера и представлений о нем С.Стивенса. 2. Проанализировать соотношение чувствительности органов чувств и порогов ощущений. 3. Раскрыть взаимодействие ощущений на примерах сенсибилизации и синестезии. Тесты к модулю 2: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Время между началом действия раздражителя и возникновением ощущения – это А) инерция ощущения Б) латентный период 34 В) синестезия 2. Нижний абсолютный порог ощущения обеспечивается А) минимальной силой действующего раздражителя Б) максимальной силой действующего раздражителя В) минимальным различием интенсивности действующих раздражителей 3. Повышение чувствительности при взаимодействии анализаторов – это А) синестезия Б) сенсорика В) сенсибилизация 4. Активный психический процесс частичного отражения предметов или явлений окружающего мира, а также внутренних состояний в сознании человека при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств А) ощущения Б) восприятие В) сенсибилизация 5. Возникновение под влиянием раздражителя одного анализатора ощущения, характерного для другого - это А) сенсибилизация Б) синестезия В) сенсорика Правильные ответы: 1Б, 2А, 3В, 4А, 5Б. Каждый правильно выбранный ответ оценивается в 1 балл, максимальное количество баллов – 5. 35 Модуль 3. СПЕЦИФИКА БАЗОВЫХ ОЩУЩЕНИЙ Человеческий организм как саморегулирующаяся система обладает специальной сигнальным механизмом обратной связи, который позволяет фиксировать различные отклонения как во внутренней среде организма, так и во взаимодействии с окружающей средой, а также регулировать свою активность. Основу этого механизма составляют базовые ощущения. Итак, комплексные цели модуля: - рассмотреть базовые ощущения, включающие интероцептивные ощущения, сигнализирующие о состоянии внутренней среды организма, - к ним относятся все виды органических ощущений; проприоцептивные ощущения, сигнализирующие о положении тела в пространстве, - к ним относятся статические и кинестетические ощущения; и экстероцептивные ощущения, сигнализирующие о взаимодействии с окружающей средой на базовом уровне, к которым относятся только кожные ощущения. 3.1. Органические ощущения Органические ощущения отражают состояние внутренней среды организма, его гомеостаз. Органические ощущения связаны с органическими потребностями и вызываются в значительной мере нарушением автоматического протекания функций внутренних органов. К органическим ощущениям относятся ощущения голода, жажды, ощущения, идущие из сердечно-сосудистой, дыхательной и половой системы тела, а также смутные, трудно дифференцируемые ощущения, составляющие чувственную основу хорошего или плохого общего самочувствия. Исследования последних десятилетий привели к открытию в самых разнообразных внутренних органах рецепторов, с деятельностью которых связаны органические ощущения. Все эти рецепторы относятся к категории интероцепторов по классификации 36 Ч.Шеррингтона. Оказалось, что интероцепторы заложены на всем протяжении пищеварительного тракта (во всех трех его слоях), во всех органах брюшной полости, в печени, селезенке, в легких, в сердце и в кровеносных сосудах. Интероцепторы воспринимают раздражения механического, химического и физико-химического характера. Импульсы, идущие из множества различных интероцепторов, расположенных в различных внутренних органах, и составляют в здоровом состоянии чувственную основу «общего самочувствия»; в патологических случаях они вызывают ощущения нездоровья, разбитости, подавленности. При болезненных процессах (воспалении и т. п.) в том или ином органе появляются болевые ощущения, размытые и не всегда ясно локализуемые. Сердце долгое время считалось органом, лишенным чувствительности. Однако эта точка зрения претерпела изменение. Оказалось, что кровеносные сосуды и сердечная мышца обильно иннервированы чувствительными нервами, что вызывает чувство страха, общее состояние неуверенности при нарушениях функционирования сердечно-сосудистой системы. Рецепторы сосудов могут воспринимать как изменения давления внутри сосудов, так и изменения химического состава крови. Деятельность этих рецепторов имеет отношение к ощущению головной боли, тяжести в голове и т.д. Существенное значение для общего самочувствия и для работоспособности человека имеют рецепторы пищеварительного тракта. С деятельностью интероцепторов пищеварительного тракта связаны также и ощущения голода и жажды. Голод и ощущения, его сопровождающие, стали предметом многочисленных исследований. Вначале полагали, что ощущение голода вызывается пустотой желудка. Это мнение основывалось по преимуществу на ряде житейских наблюдений (уменьшение чувства голода при стягивании живота поясом и т. п.). Однако более тщательное наблюдение, экспериментальные и клинические факты привели к тому выводу, что ощущение голода не может вызываться только пустотой желудка, так как ощущение голода обычно появляется значительно (иногда на несколько 37 часов) позже того, как желудок опорожнен. С другой стороны, ощущение голода может, как показал эксперимент, пройти в результате инъекции пептонов в кровь, - значит, независимо от наполнения желудка. В противовес этой периферической теории голода была выдвинута теория, утверждающая, что ощущение голода центрального происхождения. Согласно этой теории, обедненная при голоде кровь своим измененным химическим составом непосредственно воздействует на мозг, вызывая таким образом ощущение голода, которое затем частично проецируется в область желудка. Можно считать установленным, что пустота желудка сама по себе не вызывает ощущения голода и что в его возникновении химизм крови играет существенную роль. Однако против теории, которая сводит голод к одним лишь центральным факторам, имеются серьезные возражения. Нельзя при объяснении чувства голода игнорировать деятельность многочисленных рецепторов, находящихся в слизистой желудка и в гладкой мускулатуре его стенок. Эти рецепторы сигнализируют нервной системе о наличии, количестве и характере содержимого желудка. Экспериментальные данные, которые зарегистрировали посредством введенного в желудок баллона сокращения желудка, свидетельствуют о том, что в ощущении голода существенную роль играют периферические факторы - перистальтические сокращения желудка. Однако при этом остается открытым вопрос о том, что вызывает эти сокращения. Одни исследователи полагают, что эти сокращения происходят за счет местного автоматизма. Другие - что они вызываются мозгом под воздействием изменяющегося при голоде химизма крови, так что в конечном счете ощущения голода вызываются общим состоянием организма через посредство местных сокращений желудка. Раздражения, исходящие от сокращений пустого желудка, передаются в мозг через афферентные нервы. Ощущение голода, возникающее в результате этого, отражает в сознании недостаток питательных веществ в организме. Жажда выражается в ощущениях, локализованных во рту, глотке и 38 верхней части пищевода. Когда жажда достигает большой силы, к этим ощущениям присоединяется сжатие глотки, вызывающее спазматические ощущения и судорожные движения глотания. К этим местным ощущениями присоединяется общее тягостное чувство. В отношении жажды, так же как и голода, идет борьба между центральной теорией, объясняющей жажду лишь общим недостатком воды в организме, и периферическими теориями, обращающими внимание лишь на периферические явления — сухость гортани и т. п. В действительности центральные и периферические факторы взаимодействуют. Общий недостаток воды в организме, оказывая известное влияние на общее состояние организма, дает себя знать, прежде всего, в слюнных железах, секреция которых содержит воду. Недостаток секреции слюнных желез влечет за собой сухость рта и глотки, вызывающую ощущение жажды. К ощущениям, обусловленным непосредственно сухостью рта и глотки, и опосредованно недостатком воды в организме, присоединяются еще усиленные и учащенные сокращения пищевода. Таким образом, ощущение жажды включает и ощущение напряжения. Острые ощущения связаны с половой сферой. Половая потребность, как и другие органические потребности, дает общие размытые ощущения и ощущения местные, локализованные в эрогенных зонах. Само собой разумеется, что половая потребность или половое влечение человека никак не может сводиться к этим ощущениям, примитивным чувственным возбуждениям. Будучи отношением человека к человеку, оно опосредовано целым миром сложнейших, специфически человеческих отношений и переживаний и само является таковым. Половое влечение у человека отражается в тончайших чувствах; здесь же пока идет речь лишь об элементарных органических ощущениях, связанных с половой сферой. Все остальные органические потребности при нарушении органических функций, посредством которых они удовлетворяются, также дают более или менее острые ощущения. Если задержка в удовлетворении потребности вызывает более или менее острое, обусловленное напряжением, ощущение 39 отрицательного аффективного тона, к которому, однако, порой примешивается особенно в таком случае заостренное чувство наслаждения, то удовлетворение потребности дает более или менее острое, положительно окрашенное аффективное ощущение. Дыхательная система доставляет нам более или менее резкие ощущения при нарушении автоматически совершающейся регуляции дыхания. Не получающая надлежащего удовлетворения потребность в воздухе отражается в специфических общих и локализованных ощущениях удушья. Общие ощущения обусловлены по преимуществу нарушением нормального химизма крови, местные отражают нарушенную координацию дыхательных движений и напряжение мышц, посредством которых они осуществляются (мышц диафрагмы, грудных, межреберных мышц). Эти ощущения вызывают тенденцию к восстановлению нормального дыхания. Внутренние органы имеют свое представительство в коре полушарий головного мозга. Ряд авторов показал, что некоторые области коры, в особенности премоторная зона, имеют близкое отношение к импульсам, приходящим в центральную нервную систему от интероцепторов. И.П.Павловым в свое время было высказано мнение о том, что полушария представляют собой грандиозный анализатор как внешнего мира, так и внутреннего мира организма. Это положение нашло подтверждение в многочисленных опытах. Нервные импульсы, идущие от интероцепторов в центральную нервную систему, в подавляющем большинстве случаев не доходят, однако, до высших отделов коры и, изменяя функциональное состояние нервной системы, и в частности органов чувств, не дают все же ясных ощущений. Это общее смутное чувство составляет, по-видимому, в значительной мере сферу подсознательного, физиологическую основу которого образует деятельность интероцепторов. Значительно более четкая осознанность, обычно свойственна данным экстероцепции, и меньшая – интероцепции. Осознание связано с «опредмечиванием», оно совершается через соотнесение 40 переживания с объектом (так, осознание влечения, направленного на тот или иной предмет, совершается через осознание того, на какой предмет оно направляется). Отсюда понятно, что интероцепция должна находиться в иных условиях в отношении осознания, чем экстероцепция. Понятным отсюда оказывается и то, что данные интероцептивной чувствительности обычно осознаются, либо поскольку они косвенно соотносятся с внешними объектами, либо поскольку само тело превращается в объект познания, основанного на данных экстероцептивной чувствительности, и органические ощущения локализуются нами на основе объективированной схемы нашего тела. Все органические ощущения имеют ряд общих черт. 1. Они, как правило, связаны с органическими потребностями, которые через органические ощущения обычно впервые отражаются в сознании. Они по большей части связаны с возникновением и удовлетворением органической потребности; в частности, нарушения органических функций вызывают специфические ощущения: голода, жажды, удушья и т.п.. Органические ощущения связаны обычно с напряжением. Они включают поэтому момент динамики, влечения, стремления, так же как ощущения, связанные с удовлетворением потребности, заключают в себе момент разрядки. Позитивный эмоциональный чувственный тон, с которым обычно связан процесс удовлетворения потребностей, усиливает заключающуюся в первоначальном ощущении напряжения тенденцию. Таким образом, органические ощущения связаны с потребностями, являясь первичным чувственным их отражением, и содержат в себе момент стремления — первичную чувственную основу волевого напряжения. В силу присущим им моментам напряжения и разрядки органические ощущения играют существенную роль в механизме влечений. Однако чувственное отражение потребностей в органических ощущениях является лишь начальным моментом в осознании человеком его потребностей. 2. В органических ощущениях 41 сенсорная, перцептивная чувствительность еще слита с чувствительностью аффективной. Недаром говорят «ощущение голода» и «чувство голода», «ощущение жажды» и «чувство жажды». Все органические ощущения имеют более или менее острый аффективный тон, более или менее яркую эмоциональную окраску. Таким образом, в органической чувствительности представлена не только сенсорика, но и аффективность. Органические ощущения отражают не столько определенное свойство, сколько состояние организма. Они мало «опредмечены» и потому не всегда сознательны. Мы иногда испытываем голод, не осознавая того, что мы испытываем как голод. Органические ощущения носят часто диффузный, точно не локализуемый, размытый характер, обусловливая некоторый общий фон самочувствия. С заболеваниями внутренних органов связаны не только болевые ощущения, но и эмотивные состояния. В частности, расстройства сердечной деятельности вызывают эмоцию страха, расстройства функций печени — раздражительность, заболевания желудка - апатию, затруднения в опорожнении кишечника или мочевого пузыря - чувство беспокойства. 3. с Органические ощущения, отражая потребности, обычно связаны двигательными импульсами. Таковы, например, спазматические движения при сильной жажде, при ощущении удушья и т. д. Органические ощущения включены обычно в психомоторное единство, неразрывно сочетаясь с целым рядом намечающихся непроизвольных движений, в порядке которые, вызываясь рефлекторного потребностями автоматизма на их и направляясь удовлетворение, накладывают специфический отпечаток на соответствующие ощущения. Задержанные, заторможенные двигательные импульсы сказываются в напряжении и проявляются в двигательных тенденциях, связанных с органическими ощущениями как чувственным отражением органических потребностей. Так, ощущение голода сочетается с целой серией различных движений, отчасти направленных на удовлетворение потребности, отчасти 42 обусловленных предвкушением ее удовлетворения, - слюноотделение, движения языка, губ, вторичные ощущения, представляющие кинестезию этих движений, образуют с первичным ощущением голода единый комплекс. Таким образом, органические ощущения сплетены с различными сторонами психики — с аффективными состояниями, с влечениями и стремлениями; изначально связаны с потребностями. Они сигнализируют о состоянии организма в целом и его отдельных органов. 3.2. Статические и кинестетические ощущения Статические и кинестетические ощущения являются проприоцептивными ощущениями, которые поставляют информацию о состоянии нашего тела в пространстве, его позе, его пассивных и активных движениях, равно как и движениях отдельных частей тела относительно друг друга, дают многообразные ощущения по преимуществу от мышечной системы и суставных поверхностей. В оценке положения тела в пространстве решающая роль принадлежит статическим ощущениям. Основным органом для регулирования положения тела в пространстве является лабиринтный аппарат внутреннего уха, а именно его вестибулярный аппарат - преддверие и полукружные каналы. Лабиринт сигнализирует о положении головы в пространстве, в связи с чем происходит перераспределение тонуса мускулатуры. Центральным органом, регулирующим сохранение равновесия тела в пространстве, служит преддверие лабиринта — вестибулярный аппарат, иннервируемый вестибулярным нервом, который передает раздражения от расположенных в лабиринте статоцистов. Высшим контролирующим органом равновесия является мозжечок, с которым связан соответствующими путями вестибулярный аппарат. В то время как вестибулярный аппарат служит для определения и регулирования положения по отношению к вертикали, для определения 43 вращательного и ускоренного поступательного движения собственного тела служат полукружные каналы. Кинестетические ощущения частей - ощущения движения отдельных тела. Они вызываются возбуждениями, поступающими от проприоцепторов, расположенных в суставах, связках и мышцах. Благодаря кинестетическим ощущениям человек и с закрытыми глазами может определить положение и движение своих членов. Импульсы, поступающие в центральную нервную систему от проприоцепторов вследствие изменений, происходящих при движении в мышцах, вызывают рефлекторные реакции и играют существенную роль в мышечном тонусе и координации движений. Всякое выполняемое нами движение контролируется центростремительными импульсами с проприоцепторов. Недостаток проприоцептивных раздражений влечет за собой поэтому более или менее значительное расстройство координации движений. Отчасти это нарушение координации может коррегироваться зрением. Кинестезия вообще находится в тесном взаимодействии с зрением. С одной стороны, зрительная оценка расстояний вырабатывается под контролем кинестетических ощущений; с другой стороны, вырабатывающиеся в опыте, на практике зрительно-двигательные координации играют очень существенную роль в движениях, выполняемых под контролем зрения. В соединении со зрением, осязанием и т. д. кинестетические ощущения играют существенную роль в выработке у нас пространственных восприятий и представлений. Роль мышечного чувства в развитии зрения, слуха и других чувств одним из первых была подмечена выдающимся русским физиологом И.М.Сеченовым. В ряде работ, и особенно в своей известной статье «Элементы мысли» Сеченов показал, что пространственное видение, глазомер осуществляются, во-первых, с помощью проприоцепторов глазных мышц, во-вторых, путем многократного сочетания оценки расстояний глазами и руками или ногами. По мнению Сеченова, мышца является анализатором не только пространства, но и времени: «Близь, даль и высота 44 предметов, пути и скорости их движений — всё это продукты мышечного чувства... Являясь в периодических движениях дробным, то же мышечное чувство становится измерителем или дробным анализатором пространства и времени». Кинестетические ощущения всегда в той или иной мере участвуют в выработке навыков. Существенной стороной автоматизации движений является переход контроля над их выполнением с экстеро- к проприоцепторам. Такой переход может иметь место, когда, например, пианист, выучив музыкальное произведение, перестает руководствоваться зрительным восприятием нот и клавиатуры, доверяясь искусству своей руки. 3.3. Кожные ощущения Человеческая кожа – одновременно и прекрасный защитный орган, и чувствительная сенсорная система. Кожа представляет собой эластичный, постоянно обновляющийся защитный слой организма от внешних воздействий. Она защищает внутренние органы от вредных солнечных лучей, регулирует и стабилизирует температуру тела (теплообмен), обеспечивает дыхание (газообмен). В качестве сенсорного органа кожа имеет специальные нервные окончания, чувствительные к стимулам различной природы и участвующие в формировании различных ощущений. Наружный слой кожного покрова – эпидермис, внутренний слой кожного покрова – дерма, или собственно кожа. В нем находятся нервные окончания кожных рецепторов (рис. 3.1.). Кожная чувствительность подразделяется классической физиологией органов чувств на четыре различных вида. Обычно различают рецепции: 1) боли, 2) тепла, 3) холода и 4) прикосновения (и давления). Предполагается, что каждый из этих видов чувствительности располагает и специфическими рецепторами и особой афферентной системой. 45 Рис. 3.1. Строение кожи человека 3.3.1. Болевая чувствительность Боль является биологически очень важным защитным приспособлением. Возникая под воздействием разрушительных по своему характеру и силе раздражений, боль информирует об опасности для организма. Болевые ощущения – это ощущения, которые сигнализируют об изменениях, происходящих в организме, и могущих привести к повреждению органов и тканей. Болевые ощущения характеризуются выраженной эмоциональной окраской и сопровождаются вегетативными сдвигами – учащенным сердцебиением, расширением зрачка и т.п. От ощущений других видов 46 болевые ощущения отличаются практическим отсутствием полной адаптации. Особенно это характерно для так называемой «острой» боли, которая возникает в случае органических повреждений кожи, внутренних органов, разрушении рецепторов. Частичная адаптация возможна в случае так называемой «тупой» боли, которая сигнализирует о возможных органических нарушениях. Болевая чувствительность распределена на поверхности кожи и во внутренних органах неравномерно. Имеются участки мало чувствительные к боли и другие — значительно более чувствительные. В среднем на 1 см2 приходится 100 болевых точек; на всей поверхности кожи, таким образом, должно иметься около 900 тысяч болевых точек - больше, чем точек какоголибо другого вида чувствительности. Экспериментальные исследования дают основание считать, что распределение болевых точек является динамическим, подвижным; и что болевые ощущения - результат определенной, превышающей известный предел интенсивности, длительности и частоты импульсов, идущих от того или иного раздражителя. Вопрос о существовании специфических рецепторов болевой чувствительности до настоящего времени остается предметом дискуссии. Согласно представлениям одних исследователей болевая чувствительность имеет самостоятельный не только периферический, но и центральный нервный аппарат. Согласно представлениям других это отрицается и признается единство рецепторов и периферических нервных путей для болевой и тактильной чувствительности, то есть характер ощущения зависит только от характера раздражения. Психологически для боли наиболее характерен аффективный характер ощущений. Недаром говорят об ощущении боли и о чувстве боли. Ощущение боли, как правило, связано с чувством неудовольствия или страдания. Боль относительно плохо, не точно локализуется, она часто носит иррадиирующий, размытый характер. Хорошо известно, как часто, например, 47 при зубной боли и при болезненности внутренних органов пациенты допускают ошибки в локализации источника болевых ощущений. В психологическом плане одни трактуют боль как специфическое ощущение, другие рассматривают ее лишь как особенно острое проявление аффективного качества неприятного. Боль является, несомненно, аффективной реакцией, но связана с интенсивным раздражением лишь определенных сенсорных аппаратов. Есть, таким образом, основание говорить о специфическом ощущении боли, не растворяя его в аффективночувственном тоне неприятного; боль вместе с тем — это яркое проявление единства сенсорной и аффективной чувствительности. Болевое ощущение может заключать в единстве с аффективным и познавательный момент. Если при ожоге проявляется лишь аффективный момент острой болевой чувствительности, то при уколе, когда болевой характер ощущения связан с осязательными моментами, в болевом ощущении, в единстве с аффективной реакцией выступает и момент чувственного познания — дифференциации и локализации болевого раздражения. Вследствие относительного размытого, нечетко очерченного характера болевого ощущения (в силу которого Г. Хэд относил болевую чувствительность к низшей, протопатической) оно оказывается очень подвижным и поддающимся воздействию со стороны высших психических процессов, связанных с деятельностью коры, — представлений, направленности мыслей и т. д. Так, преувеличенное представление о силе ожидающего человека болевого раздражения способно заметно повысить болевую чувствительность. Об этом свидетельствуют наблюдения как в житейских, так и в экспериментальных ситуациях. Это воздействие представлений явно зависит от личностных особенностей: у людей боязливых, нетерпеливых, невыносливых она будет особенно велика. В жизни приходится часто наблюдать, как у человека, сосредоточенного на своих болевых ощущениях, они, чудовищно разрастаясь, становятся совершенно нестерпимыми, и наряду с этим — как человек, 48 жалующийся на мучительнейшие боли, включившись в интересный и важный для него разговор, занявшись увлекающим его делом, забывает о боли, почти переставая ее чувствовать. Болевая чувствительность, очевидно, тоже поддается корковой регуляции. В силу этого высшие сознательные процессы могут как повышать, так и снижать, «анестезировать» болевую чувствительность человека. Люди, переносившие мучения и пытки во имя своих убеждений, были прежде всего мужественными людьми, которые, и испытывая величайшую боль, находили в себе силу не поддаваться ей, а действовать, подчиняясь другим, более для них существенным и глубоким, мотивам; но при этом сами эти мотивы, возможно, делали их менее чувствительными к болевым раздражениям. 3.3.2. Температурная (термическая) чувствительность Температурная чувствительность дает нам ощущения тепла и холода. Эта чувствительность имеет большое значение для рефлекторной регуляции температуры тела. Поддерживаемое посредством этой появляющейся на эволюционной лестнице у птиц и млекопитающих регуляции относительное постоянство температуры тела является крупным по своему биологическому значению приобретением, обеспечивающим относительную независимость по отношению к температурным изменениям окружающей среды. Традиционная классическая физиология органов чувств рассматривает чувствительность к теплу и холоду как два разных и независимых вида чувствительности, каждый из которых имеет свои периферические рецепторные аппараты. Анатомическими органами ощущения холода считают колбы Краузе, а тепла — руффиниевы тельца. Однако это лишь гипотеза. При раздражении холодовых точек неадекватным раздражителем, например, горячим острием, они дают холодовое ощущение. Это так 49 называемое парадоксальное ощущение холода. Некоторые авторы полагают, что ощущение горячего является следствием сложного взаимоотношения между одновременным ощущением тепла и холода, ввиду того, что на местах, где отсутствуют точки холода, горячие предметы вызывают только ощущение тепла (а иногда еще боли), но никакого ощущения жара; наоборот, там, где отсутствуют точки тепла, ощущение сильного теплового раздражения дает только ощущение холода. Традиционная концепция фиксированных чувствующих точек, на которой строится обычно учение об ощущениях тепла и холода (и о всей кожной чувствительности), подверглась серьезной экспериментальной критике. Данные исследований говорят в пользу того, что не существует раз и навсегда твердо фиксированных точек тепла и холода (а также давления и боли), поскольку, как оказалось, количество этих точек изменяется в зависимости от интенсивности раздражителя. Этим объясняется тот факт, что различные исследования находят различное количество чувствительных точек на тех же участках кожи. Оказалось далее, что в зависимости от интенсивности раздражителя и структурного отношения раздражителя к воспринимающему аппарату, изменяется не только количество чувствительных точек, но и качество получающегося ощущения: ощущение тепла сменяется ощущением боли, ощущение давления переходит в ощущение тепла и т. д. Существенную роль в температурных ощущениях играет способность кожи довольно быстро адаптироваться к разным температурам, причем разные части кожи имеют неодинаковую скорость адаптации. Субъективным термическим нулем, который не дает никаких температурных ощущений, являются средние температуры, приблизительно равные температуре кожи. В настоящее время принято считать, что субъективный (или относительный) термический ноль является центром баланса ощущений тепла и холода. Более высокая температура объекта дает нам ощущение тепла, более низкая - холода. Температурные ощущения 50 вызываются различием в температуре или термическим обменом, который устанавливается между органом и внешним объектом. Чем активнее и быстрее совершается тепловой обмен, тем более интенсивное ощущение он вызывает. Поэтому и при равной температуре хороший проводник (например, металл) покажется более холодным или теплым, чем плохой проводник (например, шерсть). Поскольку каждое тело имеет определенную проводимость, характеризующую специфические свойства его поверхности, термическая чувствительность приобретает специфическое познавательное значение: при осязании она играет значительную роль в определении вещей, к которым мы прикасаемся. Температурная чувствительность связана с теплорегуляцией. Автоматическая регуляция внутренней температуры тела, относительно независимой от среды, дополняется у человека способностью создавать искусственную среду — отопляемые и охлаждаемые жилища, в которых поддерживается наиболее благоприятная для человеческого организма температура. Эта способность к двойной регуляции температуры — внутренней и внешней - имеет существенное значение, потому что температурные условия, отражаемые в температурной чувствительности, влияют на общую активность человека, на его работоспособность. 3.3.3. Тактильная чувствительность Тактильная чувствительность включает в себя ощущения прикосновения, давления, частично вибрации. Ощущения прикосновения и давления Ощущения прикосновения и давления тесно связаны между собой. Даже классическая теория кожной чувствительности, которая исходит из признания особых чувствительных точек для каждого вида кожных ощущений, не предполагает особых рецепторных точек для давления и прикосновения. Давление ощущается как сильное прикосновение. 51 Характерной особенностью ощущений прикосновения и давления (в отличие, например, от болевых ощущений) является относительно точная их локализация, которая вырабатывается в результате опыта при участии зрения и мышечного чувства. Характерной для рецепторов давления является их быстрая адаптация. В силу этого мы обычно ощущаем не столько давление как таковое, сколько изменения давления. Чувствительность к давлению и прикосновению на различных участках кожи различна. Но эти пороги не являются раз и навсегда фиксированными величинами. Они изменяются в зависимости от различных условий. На тонкости кожной чувствительности сказывается утомление. Она не менее поддается упражнению. Убедительным доказательством тому могут служить те результаты, которых достигают в этом отношении благодаря тренировке слепые. 3.3.4. Вибрационная чувствительность Вибрационная чувствительность – это чувствительность к действующим на организм низкочастотным механическим колебаниям, передающимся воздушной или водной средой, а также при непосредственном контакте с источником вибрации. Специфических рецепторов вибрационной чувствительности в настоящее время не обнаружено. Есть несколько гипотез о природе вибрационной чувствительности. Согласно одной из них вибрационная чувствительность – переходная форма от тактильной чувствительности субмодальность чувствительность, к слуховой. Вторая проприоцептивной свойственную гипотеза трактует чувствительности. всем тканям Третья организма. её как – как Диапазон вибрационной чувствительности – от 1 гц до 10000 герц. Наиболее высока чувствительность к частотам 200-250 герц. Ощущения прикосновения, давления, 52 вибрации формируют тактильную чувствительность, которая является сенсорной основой осязания. 3.3.5. Осязание Ощущение прикосновения и давления в такой абстрактной изолированности, в какой они выступают при типичном для традиционной психофизиологии определении порогов кожной чувствительности, играют лишь подчиненную роль в познании объективной действительности. Практически, реально для познания действительности существенно не пассивное прикосновение чего-то к коже человека, а активное осязание, ощупывание человеком окружающих его предметов, связанное с воздействием на них. Мы поэтому выделяем осязание из кожных ощущений; это специфически человеческое чувство работающей и познающей руки; оно отличается особенно активным характером. При осязании познание материального мира совершается в процессе движения, переходящего в сознательно целенаправленное действие ощупывания, действенного познания предмета. Осязание включает ощущения прикосновения и давления, вибрации, температуры ощущениями. в единстве Осязание с - кинестетическими, это чувствительность, взаимодействие Проприоцептивные компоненты и и экстеро- мышечно-суставными и единство осязания идут проприоцептивная одной от и другой. рецепторов, расположенных в мышцах, связках, суставных сумках (пачинниевы тельца, мышечные веретёна). При движении они раздражаются изменением напряжения. Однако осязание не сводится к кинестетическим ощущениям и ощущениям прикосновения или давления. У человека есть специфический орган осязания — рука и притом главным образом движущаяся рука. Будучи органом труда, она является вместе с тем и органом познания объективной действительности. Отличие руки от других участков тела заключается не только в том количественном 53 факте, что чувствительность к прикосновению и давлению на ладони и кончиках пальцев во столько-то раз больше, чем на спине или плече, но и в том, что, будучи органом, сформировавшимся в труде и приспособленным для воздействия на предметы объективной действительности, рука способна к активному осязанию, а не только к рецепции пассивного прикосновения. В силу этого Ряд тонких психических замечаний о роли руки, главным образом правой, как И.М.Сеченов, органа познания объективной действительности, дал в «Физиологических очерках»: «Рука не есть только хватательное орудие,— свободный конец ее, ручная кисть, есть тонкий орган осязания и сидит этот орган на руке как стержне, способном не только укорачиваться, удлиняться и перемещаться во всевозможных направлениях, но и чувствовать определенным образом каждое такое перемещение... Если орган зрения по даваемым им эффектам можно было бы уподобить выступающим из тела сократительным щупалам с зрительным аппаратом на конце, то руку как орган осязания и уподоблять нечего, она всем своим устройством есть выступающий из тела осязающий щупал в действительности». Рука дает нам особенно ценное знание существеннейших свойств материального мира. Твердость, упругость, непроницаемость - основные свойства, которыми определяются материальные тела, познаются движущейся рукой, отображаясь в ощущениях, которые она нам доставляет. Различие твердого и мягкого распознается по противодействию, которое встречает рука при соприкосновении с телом, отражающемуся в степени давления друг на друга суставных поверхностей. Осязательные ощущения (прикосновения, давления, совместно с мышечно-суставными, кинестетическими ощущениями), сочетаясь с многообразными данными кожной чувствительности, отражают и множество других свойств, посредством которых мы распознаем предметы окружающего нас мира. Взаимодействие ощущений давления и температуры дает нам ощущения влажности. Сочетание влажности с известной 54 податливостью, проницаемостью позволяет нам распознавать жидкие тела в отличие от твердых. Взаимодействие ощущений глубокого давления характерно для ощущения мягкого: во взаимодействии с термическим ощущением холода они порождают ощущение липкости. Взаимодействие различных видов кожной чувствительности, главным образом опять-таки движущейся руки, отражает и ряд других свойств материальных тел, как-то вязкости, маслянистости, гладкости, шероховатости и т. д. Шероховатость и гладкость поверхности мы распознаем в результате вибраций, которые получаются при движении руки по поверхности, и различий в давлении на смежных участках кожи. В ходе индивидуального развития с самого раннего детства, уже у младенца, рука является одним из важнейших органов познания окружающего. Младенец тянется своими ручонками ко всем предметам, привлекающим его внимание. Дошкольники и часто младшие школьники тоже при первом знакомстве с предметом хватают его руками, активно вертят, перемещают, поднимают его. Эти же моменты действенного ознакомления в процессе активного познания предмета имеют место и в экспериментальной ситуации. Обычно осязание функционирует у человека в связи со зрением и под его контролем. В тех случаях, когда, как это имеет место у слепых, осязание выступает независимо от зрения, отчетливо вырисовываются его отличительные особенности, его сильные и слабые стороны. Наиболее слабым пунктом в изолированно действующем осязании является познание соотношений пространственных величин, наиболее сильным - отражение динамики, движения, действенности. Оба положения очень ярко иллюстрируются скульптурами слепых. Еще, быть может, поучительнее скульптуры слепоглухонемых детей. Глядя на скульптуры этих детей, лишенных не только зрения, но и слуха, нельзя не поражаться тому, сколь многого можно достичь в отображении окружающей действительности на основе осязания. 55 На осязании, на деятельности движущейся руки основывается в значительной мере весь процесс обучения слепых, и в еще большей мере — слепоглухонемых, поскольку обучение их чтению и, значит, овладение одним из основных средств умственного и общего культурного развития совершается у них посредством пальпации — восприятия пальцами выпуклого шрифта (шрифта Брайля). Пальпация имеет применение и в восприятии речи слепоглухонемыми. «Слушание» речи слепоглухонемыми по способу «чтения с голоса» заключается в том, что слепоглухонемой прикладывает руку тыльной стороной кисти к шее говорящего в области голосового аппарата и путем тактильно-вибрационного восприятия улавливает речь. Жизнь и деятельность многих слепых, достигших высокого уровня интеллектуального развития и работающих в качестве педагогов, скульпторов, писателей и т. д., служат достаточно ярким показателем возможностей осязательно-двигательной системы обучения. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 3: 1. Какие ощущения относят к органическим? 2. Что является физиологической основой органических ощущений? 3. Каковы общие черты органических ощущений? 4. О чем информируют нас статические и кинестетические ощущения? 5. Каковы физиологические основы статических и кинестетических ощущений? 6. Что такое кинестезии? 7. Каковы основные функции кожи? 8. Перечислите виды кожной рецепции. 9. Что такое болевая чувствительность? 10. В чем суть термической чувствительности? 11. Что такое субъективный или относительный термический ноль? 56 12. Что включает в себя тактильная чувствительность? 13. Охарактеризуйте вибрационную чувствительность. 14. В чем суть осязания? Проектные задании к модулю 3: 1. Охарактеризовать специфику и общие черты органических ощущений. 2. Провести сравнительный анализ разных видов кожной чувствительности. Тесты к модулю 3: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Ощущения, идущие из сердечно-сосудистой, дыхательной, половой систем, а также ощущения голода и жажды – это а) кожные ощущения б) органические ощущения в) кинестетические ощущения 2. Ощущения движения отдельных частей тела – это А) органические ощущения Б) кожные ощущения В) кинестетические ощущения 3. Ощущения, которые являются биологически очень важным защитным индикатором. Возникая под воздействием разрушительных по своему 57 характеру и силе раздражений, сигнализируют об опасности для организма – это А) кожные ощущения Б) болевые ощущения В) ощущения прикосновения и давления 4. Субъективный термический ноль связан с: А) Температурой тела человека Б) Температурой окружающей среды В) Отношением температуры тела человека и окружающей среды 5. Ощущения прикосновения и давления в единстве с кинестетическими и мышечно-суставными ощущениями – это: А) Кинестезия Б) Антиципация В) Осязание Правильные ответы: 1Б, 2В, 3Б, 4А, 5В. Каждый правильно выбранный ответ оценивается в 1 балл, максимальное количество баллов – 5. 58 Модуль 4. ВКУСОВЫЕ И ОБОНЯТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ Чувствительность к химическим веществам, присутствующим во внешней среде, жизненно необходима человеку. Информацию о них поставляют хеморецепторы в виде обонятельных и вкусовых ощущений. Кроме этого, важнейшая роль обонятельных и вкусовых ощущений заключается в пополнении энергетики организма. Усвоение организмом пищи и жидкости регулируется обонятельной и вкусовой рецепцией, обладающей своей спецификой по отношению к другим видам ощущений. Комплексные цели модуля: - выявить специфику и физиологические основы вкусовой рецепции; - раскрыть специфику и физиологические основы обонятельной рецепции; - рассмотреть основные теории возникновения вкусовых и обонятельных ощущений. 4.1. Вкусовые ощущения Адекватными раздражителями для вкуса являются разнообразные химические вещества, воздействующие на рецепторы слизистой оболочки полости рта, особенно языка, в виде вкусовых ощущений (горького, кислого, сладкого, соленого и их комбинаций). Поэтому вкус представляет собой один из видов хеморецепции. Ощущение вкуса вызывают вещества, растворимые в воде и способные хорошо стимулировать деятельность вкусовых рецепторов. Для объяснения механизма возникновения вкуса существуют две гипотезы: аналитическая и энзиматическая. Согласно аналитической гипотезе, вкусовой стимул взаимодействует с белковоподобным веществом вкусового рецептора и образует тонизированный продукт, концентрация которого определяет величину 59 нервной энергии. Согласно энзиматической гипотезе, рецепторы возбуждаются вследствие взаимодействия вкусового стимула с ферментами вблизи нервных окончаний; происходящие при этом ионные сдвиги вызывают генерацию импульсов. Аналитическая гипотеза все больше подтверждается. Из вкусовых сосочков выделены рецепторные чувствительные фракции белковых макромолекул, образующих комплекс со сладкими и горькими веществами. Прочность образования комплекса зависит от концентрации вкусового вещества, порога чувствительности к нему и степени его «горькости» или «сладкости». При последовательном апробировании ряда веществ возникает вкусовой контраст: после соленого пресная вода кажется сладкой. Целостное вкусовое качество возникает в результате функционирования вкусовых, тактильных, температурных, обонятельных рецепторов. Поверхность языка Рис. 4.1. Строение вкусового анализатора Вкусовой анализатор - нейрофизиологическая система, осуще- ствляющая анализ веществ, поступающих в полость рта. Анализатор состоит из периферического отдела, специфических нервных волокон, подкорковых и 60 корковых структур. Периферический отдел вкусового анализатора - вкусовые луковицы (почки), расположенные в слизистой оболочке языка в грибовидных, листовидных и желобовидных сосочках, на нёбе, в передних нёбных занавесках, глотке и гортани. У человека около 9-10 тысяч вкусовых луковиц, состоящих из рецепторных клеток. Численность вкусовых луковиц не сохраняется постоянной на протяжении жизни; у детей их количество достигает 10 тыс., у пожилых - 2-3 тыс., в связи с чем пожилым людям кажется, что во времена их детства все было вкуснее. Каждая луковица (почка) содержит по разным данным 50-150 рецепторных клеток со специальными выростами или микрофиллами (0,1 мк шириной и 2 мк длиной), которые осуществляют контакт с химическими веществами. Продолжительность жизни вкусовых клеток очень невелика – всего несколько дней, и они постоянно возобновляются. Вкусовые клетки принадлежат к наиболее быстро стареющим клеткам нашего организма. По мере того, как клетки стареют, они смещаются от края почки к её центру. Различные вкусовые клетки внутри одной вкусовой почки представляют собой разные стадии их развития. По мере старения организма процесс замещения вкусовых клеток замедляется, и уменьшается вкусовая чувствительность. Наиболее заметно возрастное изменение чувствительности к сладкому и соленому, что же касается чувствительности к горькому и кислому, то с годами она возрастает. Нервные волокна, отходящие от рецепторных клеток вкусового анализатора, достигают продолговатого мозга, а затем вентральных и медиальных ядер таламуса. Корковый отдел вкусового анализатора находится в оперкулярной области больших полушарий и в гиппокампе. Минимальная концентрация химического вещества, вызывающая при нанесении на всю поверхность языка вкусовое ощущение, называется абсолютным вкусовым порогом. Абсолютный порог для сахара составляет 0,01 моль/м2, хлорида натрия — 0,05 моль/м2, хинина — 0,0000001 моль/м2 (что имеет биологический смысл, так как естественные горькие вещества 61 часто ядовиты). Величина порога зависит от температуры раствора и максимальна при +37° С. Чувствительность к вкусовым раздражителям различных участков языка неодинакова. Наиболее чувствительны: к сладкому - кончик языка, к горькому - корень, к кислому - края, к соленому - кончик и края. Чувствительность вкусового анализатора максимальна натощак и значительно снижается после приема пищи. При длительном контакте вкусовых раздражителей с языком происходит адаптация, которая возникает быстрее к сладким и соленым веществам, медленнее - к кислым и горьким. Во вкусовых ощущениях имеются тонкие индивидуальные различия. Например, одни люди считают более приятным сладкий вкус, другие – соленый, третьи – горьковато-кислый и т.д. Кроме этого, прием пищи становится привлекательным для человека благодаря сочетанию сенсорных впечатлений, который называется «букетом». «Букет» создают такие свойства еды, как консистенция, аромат, температура, цвет. В создании «букета» может участвовать также ощущение легкого пощипывания полости рта и носа, что происходит при употреблении специй и газированных напитков. Особенностью вкусовых ощущений является их эмоциональное воздействие на человека. Неприятный вкус даже полезной пищи может вызывать дискомфорт и отрицательные эмоции. Вкусовая чувствительность тесно связана с обонянием, поэтому вкус пищи улучшают различными ароматическими добавками. 4.2. Обонятельные ощущения Обонятельные ощущения - вид ощущений, отражающих химические свойства летучих веществ (называемые запахами). Запахи для человека являются признаками бесконечного числа предметов и явлений. В природе насчитывается приблизительно 60 000 самых различных запахов, простых и сложных. Их комбинация может быть бесконечно многообразной. Однако 62 человек, обладающий хорошим обонянием, может научиться различать десятки тысяч как простых, так и сложных запахов. Обонятельная чувствительность - вид химической рецепции (хеморецепции), способность ощущать и различать пахучие вещества, например, запахи пищи. Пахучие летучие вещества в виде пара, газа, тумана, пыли или дыма достигают рецепторов при вдыхании через нос или полость рта. Спектр воспринимаемых предпринималось немало человеком попыток запахов систематизировать очень их. широк; Немецкий психолог X.Хеннинг (1924) выделил 6 основных запахов (фруктовый, цветочный, смолистый, пряный, гнилостный, горелый), отношения между которыми отражает так называемая призма запахов. Призма Хеннинга – это полая трехгранная призма, 6 углов которой соответствует 6 первичным запахам; промежуточные ароматы, образовавшиеся в результате смешения нескольких первичных запахов, лежат на поверхности пирамиды. Позже была предложена схема из 4 основных запахов (ароматный, кислый, горелый, гнилостный), интенсивность которых обычно измеряется по условной 9-балльной шкале. Другие классификации базируются на большем или меньшем количестве первичных запахов, однако ни одна из них не избежала критики. Единой теории возникновения обоняния нет. Еще более 2 тысяч лет назад римский поэт, просветитель и философ Лукреций (Тит Лукреций Кар, 99- 55 г.г. до н.э.) предложил простое объяснение чувству обоняния. Он считал, что на нёбе имеются маленькие поры различной величины и формы. Каждое пахучее вещество испускает мельчайшие «молекулы» определенной формы, и запах ощущается тогда, когда эти молекулы входят в поры на нёбе. Опознание каждого запаха зависит от того, к каким порам подходят его молекулы. Сегодня представляется, что догадка Лукреция была принципиально правильной – последние исследования показали, что геометрия молекул 63 является действительно главным фактором, определяющим запах, и на этой основе была создана современная теория обоняния. В 1949 году Р.Монкрифф предложил гипотезу, сильно напоминавшую догадку Лукреция 2000 летней давности. Монкрифф предположил, что обонятельная система построена из рецепторных клеток немногих отличных друг от друга типов, каждый из которых «представляет» отдельный первичный запах, и что пахучие молекулы оказывают свое действие путем точного совпадения их формы с формой рецепторных клеток. Эта гипотеза является первым изложением концепции «ключа и замка», предтечей стереохимической гипотезы Дж.Эймура. Дж.Эймур в 1952 году установил прямую связь между некоторыми химическими свойствами соединений и ощущением запахов. Он исследовал 600 органических соединений, обозначенных в литературе как пахучие. На основании частоты встречающихся запахов удалось выделить 7 запахов, которые можно было бы рассматривать как первичные. Благодаря методам стереохимии были построены трехмерные модели молекул пахучего вещества первичных запахов. Дж.Эймуром была выдвинута стереохимическая гипотеза, согласно которой взаимодействие молекул пахучего вещества с мембраной обонятельной клетки зависит одновременно от пространственной формы молекулы и от наличия в ней определенных функциональных групп. Предполагается, что молекула обонятельного пигмента может легко переходить в возбужденное состояние под действием колеблющейся молекулы пахучего вещества. По этой теории существуют 7 первичных запахов — камфароподобный, цветочный, мускусный, мятный, эфирный, гнилостный и острый. Остальные запахи (например, чеснока) являются сложными, состоящими из нескольких первичных. Молекулы с камфароподобным запахом должны иметь форму шара, с мускусным – форму диска, с цветочным — форму диска с ручкой или воздушного змея, с мятным – клинообразную форму, с эфирным – палочкообразную форму. 64 Молекулы с едким и гнилостным запахом являются исключением и не имеют определенной формы. Для них особое значение приобретает электрический заряд молекулы. Едкие запахи свойственны соединениям, имеющим положительный заряд. Напротив, гнилостные запахи свойственны молекулам с избытком электронов. Были рассчитаны приблизительные размеры рецепторных «лунок», или гнезд, на мембране обонятельной клетки, в которые должны входить молекулы пахучих веществ. Рис. 4.2. Обонятельные рецепторные участки для распознавания первичных запахов и примеры молекул, обладающих этими запахами (мятный, эфирный, едкий, гнилостный). В формировании обонятельного ощущения участвуют и другие рецепторы слизистой оболочки полости рта: тактильные, температурные, 65 болевые. Вещества, раздражающие только обонятельные рецепторы, называются ольфактивными (ванилин, бензол, ксилол) в отличие от смешанных, раздражающих также и другие рецепторы (аммиак, хлороформ). Обоняние у одного и того же субъекта может колебаться в широких пределах. Рис. 4.3. Обонятельные рецепторные участки для распознавания первичных запахов и примеры молекул, обладающих этими запахами (камфарный, мускусный, цветочный). При длительном контакте пахучих веществ со слизистой оболочкой наблюдается адаптация - понижение обонятельной чувствительности. Время адаптации у разных субъектов к различным запахам неодинаково. С 66 повышением концентрации веществ оно уменьшается, поэтому лица, имеющие дело с сильно пахучими веществами, скоро привыкают к ним и перестают их ощущать. Полная адаптация к одному запаху не исключает чувствительности к другим. Интенсивность запаха зависит от температуры и влажности. Обоняние подвержено регулярным колебаниям: днем чувствительность меньше, чем утром и вечером. Обоняние усиливается во время беременности. В обонятельных ощущениях имеются тонкие индивидуальные различия. Например, ряд цветочных запахов может быть воспринят только некоторыми людьми. Это явление аналогично «цветовой слепоте». При одновременном действии на обонятельные рецепторы двух или более различных запахов возможна маскировка, компенсация или слияние запахов. На слиянии запахов основан эстетический эффект сложных парфюмерных запахов — «букет запахов». Особенностью обонятельных ощущений является их эмоциональное воздействие на человека. Неприятные запахи могут вызывать головные боли, головокружение, астму, неврозы и снижать производительность труда. Поэтому на рабочих местах необходимо устранять источники неприятных запахов, либо маскировать их. Они устраняются вентиляцией, адсорбцией (поглощением газа пористым материалом), абсорбцией (поглощением жидкостью или фильтром), маскированием более приятным запахом, озонацией. Обонятельный анализатор — сенсорная система, осуществляющая анализ пахучих веществ, которые воздействуют на слизистую оболочку носовой полости. Обонятельный анализатор состоит из периферического отдела (обонятельные рецепторы), специфических проводящих нервных путей (обонятельный нерв и центральный обонятельный путь), подкорковых нервных структур и коркового отдела. Периферическим отделом обонятельного анализатора служат рецепторные поверхности, расположенные в слизистой оболочке верхней 67 части носовой перегородки. Обонятельный рецептор состоит из так называемого биполярного нейрона размером 5-10 мкм и периферической части — палочкообразного отростка (шириной около 1 мк и длиной 20-90 мкм), заканчивающегося обонятельным пузырьком, на котором симметрично расположены 9-16 ресничек (диаметром 0,1-0,2 мкм), непосредственно вступающих в контакт с пахучими веществами. Аксоны биполярных нейронов, собираясь в пучок обонятельного нерва, проникают через отверстия в продырявленной пластинке решетчатой кости в полость черепа и входят в обонятельную луковицу. Из митральных клеток обонятельной луковицы начинается центральный обонятельный путь, который заканчивается в височных базальных отделах мозга. Подкорковыми нервными структурами являются так называемые сосковидные тела. Рис. 4.4. Обонятельный анализатор У человека роль органа обоняния исполняет обонятельный эпителий, 68 располагающийся на стенках верхнего отдела носовой плоскости. Обонятельный эпителий располагается по обеим сторонам носовой полости, разделенной носовой перегородкой. Наличие двух носовых проходов усиливают остроту ощущаемых запахов, помогают в локализации источника запаха. Обонятельные рецепторы, называемые обонятельными клетками, снабжены обонятельными ресничками, погруженными в жидкость, покрывающую слизистую оболочку обонятельного эпителия. В состав слизи входит и связующее вещество – особые обонятельные белки, которые таким образом взаимодействуют с молекулами пахучего вещества, что становится возможным проникновение последних через слизь и их контакт с обонятельными рецепторными клетками. От обонятельных рецепторных клеток отходят нитевидные нервные окончания, образующие обонятельные нервные волокна, которые связаны с обонятельной луковицей. Обонятельная луковица посылает нейронные импульсы в несколько зон головного мозга. Одна из этих зон – таламус, связанный с лобной долей головного мозга. Пахучие вещества проникают в слизистую оболочку носа при вдыхании через нос или через рот. Минимальная концентрация пахучего вещества, вызывающего обонятельное ощущение, называется абсолютным порогом чувствительности. Обонятельный анализатор человека имеет высокую чувствительность, в частности, запах «искусственного мускуса» ощущается при наличии 5х 10 15 г его в 1 см3 воздуха. Некоторые пахучие вещества (ванилин, валерьяновая кислота) вызывают чисто обонятельные ощущения. Другие пахучие вещества вызывают наряду с обонятельными также и температурные, тактильные, болевые и вкусовые ощущения (например, хлороформ — сладкий вкус, ментол и камфора — холод и др.). Важное свойство обонятельного анализатора — адаптация (уменьшение чувствительности) к длительному раздражению пахучим веществом. Одновременное действие нескольких пахучих веществ приводит к их смешению. В некоторых случаях происходит подавление одного запаха другим. Возможны нейтрализация запахов, когда смесь не вызывает 69 обонятельного ощущения; появление нового запаха; последовательная смена запахов; увеличение чувствительности к одному запаху после действия другого и другие явления, возникающие при смешении запахов. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 4: 1. Какие раздражители вызывают вкусовые ощущения, и каковы их свойства? 2. Перечислите основные вкусовые ощущения. 3. В чем суть аналитической и энзиматической гипотез возникновения вкуса? 4. Что такое вкусовой контраст? 5. Какова физиологическая основа возникновения вкусовых ощущений? 6. Что такое абсолютный вкусовой порог? 7. Охарактеризуйте понятие «букет вкусовых ощущений». 8. Что представляет собой обоняние? 9. Какова специфика раздражителей, вызывающих обонятельные ощущения? 10. Перечислите основные запахи. 11. Каковы были представления Лукреция Кара о возникновении обонятельных ощущений? 12. В чем суть стереохимической гипотезы Дж.Эймура? 13. Какова физиологическая основа обоняния? 14. Какова взаимосвязь обонятельных и вкусовых ощущений? Проектные задания к модулю 4: 1. Провести сравнительный анализ вкусовых и обонятельных ощущений. 2. Раскрыть основные принципы, стереохимической теории обоняния. 70 положенные в основу Тесты к модулю 4: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Камфорный, мускусный, цветочный, эфирный, едкий,гнилостный - являются: А) основными вкусами Б) основными запахами В) химическими реагентами 2. "Ключ и замок" - термин А) стереохимической теории обоняния Б) вибрационной теории В) теории вкуса 3. Сладкий, соленый, горький, кислый – являются А) основными вкусами Б) основными запахами В) основными химическими реагентами 4. Основное свойство раздражителей, вызывающих вкусовые ощущения: А) летучесть Б) растворимость в воде В) тягучесть 5. Основное свойство раздражителей, вызывающих обонятельные ощущения: А) тягучесть Б) растворимость в воде В) летучесть Правильные ответы: 1Б, 2А, 3А, 4Б, 5В. Каждый правильно выбранный ответ оценивается в 1 балл, максимальное количество баллов – 5. 71 Модуль 5. СЛУХОВЫЕ ОЩУЩЕНИЯ Слух является уникальным источником жизненно важной информации о внешней среде. Слуховые ощущения позволяют организму четко ориентироваться в мире звуков, наполняющих окружающее пространство. Сложное строение слуховой сенсорно-перцептивной системы и рождающиеся на её основе слуховые ощущения позволяют человеку не только активно взаимодействовать с окружающей средой, но и использовать ее как средство коммуникации. Комплексные цели модуля: - раскрыть природу слуховых ощущений в их взаимосвязи со спецификой стимулов; - подробно проанализировать физиологические основы слуха; - проанализировать основные теории звуковысотного различения; - рассмотреть специфические особенности и виды слуха. 5.1. Природа слуховых ощущений Слуховые ощущения возникают в результате воздействия механических колебаний окружающей среды, которые преобразуются и по проводящим путям поступают в слуховые центры коры. Таким образом, слуховые ощущения - субъективное психическое отражение воздействующих на слуховой рецептор звуковых волн, которые порождаются колеблющимся телом и рождают собой попеременное сгущение и разряжение воздуха. 5.2. Звук Звуки, которые мы слышим, являются результатом преобразования определенной] формы механической энергии и представляют собой последовательные изменения давления, происходящие в разных средах — жидких, твердых или газообразных. На рисунке 5.1. показаны изменения 72 давления – сжатия и разрежения воздуха - при распространении звуковой волны в газообразной среде от точечного источника звука. Рис. 5.1. Сжатия и разрежения воздуха в звуковой волне Большинство воспринимаемых нами звуков передается по воздуху,: Так, стоит лишь ударить по камертону — и он начинает вибрировать, благодаря чему мы и слышим звук: колебания ветвей камертона создают последовательность чередующихся сжатий и разрежений окружающего их воздуха (рис. 5.2.). Рис. 5.2. Распространение звуковой волны от камертона 73 Типичный объект, издающий звуки благодаря вибрации — репродуктор стереосистемы или радио. Работающий репродуктор то вытесняет воздух, что вызывает сжатие молекул последнего, то втягивает его, следствием чего становится разрежение воздуха. Громкоговоритель совершает сотни или даже тысячи колебаний в секунду, создавая определенную череду сгущений и разрежений воздуха, расходящихся в разные стороны от него. Звуковая волна простейшего типа представляет собой волну, вызывающую последовательные изменения давления воздуха во времени; она имеет стабильную форму синусоидальной волны. График сжатий и разрежений простой звуковой волны, исходящей из определенной точки пространства, представлен на рис. Полное изменение давления, включающее сжатие, разрежение и повторное сжатие, представляет собой единицу звука, называемую циклом или периодом. Хотя звуковые волны перемещаются из одной точки пространства в другую в воздушной среде, ни вибрации, ни движения самой среды при этом не происходит. Иными словами, молекулы образующих воздух веществ не перемещаются вместе со звуковой волной, при движении волны в воздушной среде они скорее располагаются вдоль нее. Визуальной аналогией распространения звуковой волны является картина, когда спокойная поверхность пруда приходит в движение от брошенного в него камня. Упавший в воду камень вызывает возмущения, которые воспринимаются наблюдателем как череда концентрических окружностей, расходящихся все дальше и дальше от места падения камня, но не вызывающие перемещение воды. Звуки возникают только в определенной среде, способной передавать колебания давления, то есть звуки не могут существовать в вакууме, так как вакуум нельзя подвергнуть сжатию. Более того, скорость распространения звука (v) зависит от физических свойств среды, и в твердых телах она выше, чем в жидкости или в газе. Например, в воде звук распространяется в 4, а в стали или в стекле — в 16 раз быстрее, чем в воздухе. Скорость 74 распространения звука в воздухе равна примерно 335 м/с. Общее правило таково: при увеличении плотности среды скорость звука в ней увеличивается. Скорость распространения звука зависит также и от температуры среды. Так, при увеличении температуры воздуха на 1 °С скорость распространения звука в нем увеличивается на 61 см/с. Рис. 5.3. Характеристики звуковой волны Основными физическими характеристиками звуковых волн являются частота, амплитуда, или интенсивность, и сложность. Одной из характеристик звуковых волн, свидетельствующей о том, насколько быстро протекает цикл (период) изменений давления, является число циклов (периодов) изменения давления (т.е. переходов от сжатия к разрежению и обратно), происходящих в течение 1 секунды. Она называется частотой (f) и измеряется в герцах (Гц); единица измерения частоты, названная в честь немецкого физика Генриха Герца (1857-1894), равна числу изменений звукового давления, или циклов, в секунду. Так, если частота звука равна 1000 Гц, значит, за 1 секунду происходит 1000 циклов, или изменений, звукового давления. Считается, что молодые люди способны воспринимать звуки с частотой от 16 до 20 000 Гц; звуки, частота которых ниже 16 или выше 20 000 Гц, находятся ниже и выше порога слухового восприятия человека, и называются соответственно – инфразвук и ультразвук. 75 Для описания звуковых волн используется также и такая характеристика, как длина одиночной волны. Это свойство весьма полезно для понимания многих аспектов такого феномена, как локализация звука. Длина звуковой волны — это линейное расстояние между двумя последовательными сжатиями (этот параметр обозначается греческой буквой — λ). Длина волны обратно пропорциональна частоте. Чем больше частота звука, тем чаще в течение определенного промежутка времени изменяется давление, и тем короче сама волна. Так, низкочастотный звук имеет длинную волну, а высокочастотный — короткую. Звуки отличаются друг от друга не только по высоте, но и по амплитуде — количеству изменения звукового давления, т.е. степени смещения (сжатия или разрежения) относительно положения покоя. При низком давлении амплитуда звука мала и звук слабый, при высоком давлении воздуха амплитуда Характеризующие звука звук велика термины и слышен амплитуда и интенсивный интенсивность звук. — взаимозаменяемые. Будучи физическим параметром, амплитуда, или интенсивность, звука зависит от давления или силы, воздействующих на его источник. Основной единицей измерения давления является сила на единицу площади. Несмотря на то что давление звука может быть выражено во многих других единицах, для удобства в акустике (разделе физики, занимающемся изучением упругих волн) давление измеряется в динах на квадратный сантиметр (дин/см2). Иногда давление звука оценивается в эквивалентной единице — в микробарах, сокращенно мбар. Сравнительно недавно изменение давления стали выражать в ньютонах на квадратный метр, Н/м2, и микропаскалях, мкПа. Интервал амплитуд, к которым чувствительно ухо, чрезвычайно широк. Сила самого громкого звука в миллиарды раз превышает интенсивность самого слабого звука, улавливаемого человеческим ухом. 76 Поскольку этот интервал огромен, удобно пользоваться логарифмической шкалой давлений, названной в честь Александра Грэма Белла децибельной (дБ) шкалой. Преимущество логарифмической шкалы децибелов для оценки интенсивности звука заключается в том, что она сокращает огромный интервал возможных значений амплитуд и превращает все их значения, доступные человеку, в значительно более узкую и удобную для практического использования шкалу, изменяющуюся от 0 до приблизительно 160. Сила звука в децибелах равна: Nдб =20 log Р°/Рг, где: Nдб — число децибел, Ре — звуковое давление, которое нужно выразить в децибелах; Рг — эталонное давление, равное 0,0002 дин/см2. Звуковое давление, которое нужно выразить в децибелах (Ре), соотносится именно с таким эталонным давлением потому, что по своему абсолютному значению оно близко к среднему слуховому порогу человека (для звука с частотой 1000 Гц). Децибелы — не такие абсолютные, фиксированные единицы, как граммы, метры или ватты. Выражая интенсивность звука в децибелах, мы показываем, во сколько раз он более интенсивен или менее интенсивен, чем звук, соответствующий эталонному звуковому давлению Рг. Децибельная шкала, построенная относительно эталонного давления, равного 0,0002 дин/см2 и принятого в качестве порогового значения, обычно называется уровнем звукового давления. Это название введено в обиход в связи с тем, что для практических целей при определении децибел нередко используются и другие эталонные давления. В таблице представлены децибелы, рассчитанные по вышеприведенной формуле для интервала давлений (Ре), создаваемых некоторыми знакомыми нам источниками звуков. Для наглядности отобраны такие значения давлений, которые отличаются друг от друга на порядки (например, давление, равное 200 дин/см2, в десять раз больше давления, равного 20 77 дин/см2, которое, в свою очередь, в 10 раз больше давления, равного 2 дин/см2 и т. д.). Таблица 1. Связь между звуковым давлением и децибелами для некоторых хорошо известных источников звуков Давление Ре дБ Источник звука дин/см2 2000 140 Реактивный самолет в момент взлета. 200 120 Раскат грома, Тяжелый рок ( рок-музыка) 20 100 Интенсивный транспортный поток, Шум метро 2, 0 80 Заводской шум, Фен для сушки волос, Пылесос 0,2 60 Обычный разговор 0,02 40 Офис, Жилое помещение 0,002 20 Шепот, Шелест листвы 0,0002 0 Слуховой порог Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что изменения звукового давления и децибелы связаны между собой не линейной, а скорее логарифмической зависимостью. Сравнение данных, приведенных в первых двух графах, показывает, что при десятикратном увеличении звукового давления (Ре) число децибел увеличивается на 20. Например, если интенсивность одного звука равна 80 дБ, а интенсивность второго — 60 дБ, 78 то в первом случае звуковое давление в 10 раз выше, чем во втором (разница в силе звуков равна 20 дБ). Обращает внимание то, что интенсивность шепота на 20 дБ превышает интенсивность звука, соответствующего слуховому порогу и имеющего интенсивность (в децибелах), равную нулю. В данном случае тоже имеет место десятикратное увеличение звукового давления. Для сравнения: амплитуда звуковой волны, соответствующей обычному разговору, на 60 дБ больше, чем эталонный уровень, что соответствует тысячекратному увеличению звукового давления. В зависимости от сложности акустического сигнала, воспринимаемые звуки могут быть простыми и сложными. Простые звуки - синусоидальные колебания, физическими характеристиками которых являются амплитуда, частота, интенсивность. Сложные звуки представляют собой комбинацию колебаний различной формы. 5.3. Сложность звуковой волны Большинство встречающихся в природе звуков невозможно представить простой синусоидальной волной. Звук, соответствующий по своим свойствам идеальной синусоиде с постоянной частотой и амплитудой, может быть получен лишь в лабораторных условиях. Большинство звуков, которые мы слышим в реальной жизни, — это сочетания акустических сигналов, каждый из которых может быть представлен своей собственной синусоидой, вследствие чего их общая, суммарная, синусоида отличается сложностью. 79 Фортепиано Флейта Кларнет Человеческий голос Взрыв Рис. 5.4. Сложные звуковые волны Так, большинство окружающих нас звуков — голоса людей и животных, шум, доносящийся с улиц, забитых транспортными средствами, звуки музыкальных инструментов и т. п. — это результат взаимного наложения различных волн с разными частотами. Для подобных звуков характерны чрезвычайно сложные циклы изменений давления — циклы сжатия и разрежения. В сложных звуковых волнах, создаваемых музыкальными инструментами, проявляется важное свойство источников звуковых колебаний. Как правило, любой источник сложных звуковых колебаний одновременно создает звуковые волны с разными частотами. Самые низкие частоты, называемые фундаментальной частотой (или первой гармоникой), определяют высоту сложного звука. Задетая скрипичная или гитарная струна колеблется как единое целое, вызывая чередование сжатий и разрежений окружающего ее воздуха. Однако колебания создает не только 80 вся струна целиком (что является источником фундаментальной частоты); одновременно звуковые волны генерируются и отдельными участками струны, представляющими собой строго определенные доли ее общей длины. Эти дополнительные колебания с частотами, кратными фундаментальной частоте, называются гармониками (или обертонами). Иными словами, фундаментальная частота представляет собой самую низкую частоту сложной звуковой волны; все более высокие частоты, кратные частоте фундаментальной волны, представляют собой гармоники последней. Роль фундаментальной частоты и ее гармоник будет рассмотрена ниже, в разделе, посвященном патологии слуха. Анализ Фурье. Несмотря на то, что сложный звук не может быть представлен в виде одной синусоидальной волны, его можно представить несколькими синусоидами. Согласно теореме Фурье, любая сложная периодическая волна может быть представлена в виде суммы ряда простых синусоидальных волн, каждая их которых имеет свои собственные частоту и амплитуду. Разложение сложной волны любой формы на компоненты, имеющие синусоидальную форму, называется анализом Фурье. Синтез волн, имеющих сложные формы, из простых синусоидальных волн называется синтезом Фурье. Математически анализ Фурье начинается с фундаментальной (основной) частоты — самой низкой частоты из всех, представленных в сложной волне. Именно к ней добавляются синусоидальные волны, более высокие частоты которых кратны фундаментальной частоте. Высота сложного тона определяется его фундаментальной частотой. Если испытуемому предъявить сложный звук, а затем попросить его подобрать простой соответствующий ему по высоте, то он выберет звук, который можно представить простой синусоидой с частотой, примерно равной фундаментальной частоте сложного звука. Иными словами, высота сложного тона приблизительно равна высоте звука, который можно представить синусоидой с частотой, близкой к фундаментальной частоте 81 сложного тона. Акустический закон Ома. Аудиальная система может, правда лишь приблизительно, анализировать сложные волны по методу Фурье: она разлагает их на составляющие компоненты и направляет информацию о представленных в ней частотах на более высокие уровни аудиальной системы. Этот феномен, известный под названием акустического закона Ома (названного в честь немецкого физика Георга Ома (1787-1854), более известного своими работами в области электричества), заключается в следующем: когда на нас воздействует относительно сложный звук, например, когда мы слышим аккорд, образованный несколькими нотами, мы способны оценить вклад, внесенный в него отдельно каждой нотой. Иными словами, из закона Ома следует, что мы способны воспринимать индивидуальные частотные компоненты сложного звука. Тембр. Психологическим аспектом восприятия звука, отражающим сложность звуковой волны, является тембр (от старофранцузского слова tamber, что значит «маленький колокольчик»). Тембр — это отличительное качество тона того или иного звука, являющееся результатом числа и интенсивности гармоник (или обертонов), которые производит этот звук. Например, сложный звук музыкального инструмента образован фундаментальной частотой и обертональными частотами, всегда кратными фундаментальной частоте и присутствующими в звуке в разных количествах. Количество и характер обертонов, создаваемых разными музыкальными инструментами, различны, вследствие чего различны и тембры. Именно благодаря тембру мы отличаем музыкальные инструменты друг от друга даже тогда, когда звучат одни и те же ноты одинаковой высоты. Различия в тембрах музыкальных инструментов — следствие различий их обертонов. Подводя итог, можно сказать, что высота сложного звука зависит в первую очередь от его фундаментальной частоты, а тембр — от гармоник. Именно поэтому такие инструменты, как гитара и фортепиано, создающие много обертонов, обладают и более наполненным, богатым звуком, нежели 82 инструменты, издающие относительно чистый, однородный звук (в частности, флейта). Гармонические колебания. Сложность состава звуковых колебаний выражается в том, что к основной частоте, обладающей определенной амплитудой, меньшую примешиваются амплитуду. дополнительные Дополнительные колебания, колебания, частота имеющие которых превышает частоту основного колебания в кратное количество раз, называются гармониками и дают ощущение музыкального тона, т. е. создают тембральную окраску звука. Особый класс звуков образуют щелчки, продолжающиеся иногда всего лишь тысячные доли секунды. В музыке одновременный комплект звуков называется аккордом. Если частоты колебаний составляющих акустических сигналов кратны по частоте, то аккорд воспринимается как консонанс (обратное - диссонанс). Фаза. За один полный цикл звуковая волна проходит точку сжатия, точку покоя, при которой давление равно нулю, точку разрежения, затем снова точку покоя и, наконец, снова точку сжатия, иными словами, она перемещается от пика к пику (см. рис. ). Та часть цикла, которую звуковая волна проделала к данному моменту времени, называется фазой. Полный цикл может быть также охарактеризован и угловой мерой, называемой фазовым углом. Чтобы этой мерой было удобно пользоваться, за один полный цикл звуковой волны принят цикл, в котором начало (точка покоя) соответствует 0°, первый пик (первое сжатие) — 90°, точка покоя — 180°, разрежение — 270° и вторая точка покоя — 360°. Подобный подход позволяет выразить любую часть полного цикла звуковой волне в градусах от 0 до 360. Возникающие одновременно звуковые волны взаимодействуют друг с другом. Два звука одинаковой частоты, звучащие одновременно, могут быть представлены синусоидами, все точки которых абсолютно одинаковы; эти волны накладываются друг на друга, и образуется волна, амплитуда которой 83 равна сумме амплитуд исходных волн. О таких волнах говорят, что они синфазны, т. е. «совпадают по фазе». Но если из двух звуковых волн, имеющих одинаковые частоты, одна возникла чуть раньше другой, им будут соответствовать разные синусоиды и они будут достигать разрежений и сжатий в разное время. Например, звуки одинаковой громкости, одновременно исходящие из двух громкоговорителей, не связанных между собой и расположенных на разном расстоянии от слушателя, могут разойтись по фазе. Иная ситуация, приводящая к несовпадению звуков по фазе, возникает тогда, когда звук от единственного громкоговорителя проходит разные расстояния, прежде чем достигает и правого, и левого уха слушателя: при этом звуки, воспринимаемые левым и правым ухом, тоже оказываются «не в фазе». Разница между фазами измеряется в градусах. Если одна звуковая волна достигает точки сжатия на одну четвертую цикла быстрее, чем другая (т.е. на 1/4 от 360°), то говорят, что волны разошлись по фазе на 90°. Если одна волна опережает другую на полцикла, расхождение по фазе между этими волнами составляет 180°. При этом если их частоты и амплитуды соответственно равны между собой, волны оказывают диаметрально противоположное влияние на воздушную среду: когда одна волна достигает пика сжатия воздуха, вторая достигает пика его разрежения, в результате чего они нейтрализуют результаты воздействия друг друга и не будет слышно никакого звука. Про волну, которая является зеркальным отражением другой волны , можно сказать, что она «обратна» по фазе этой волне. Фаза и шумоподавление. Способность звуковых волн, расходящихся по фазе на 180°, нейтрализовать воздействие друг друга имеет большое практическое значение. Отмена, или нейтрализация, звукового давления с помощью звуковой волны той же амплитуды и частоты, но обратной по фазе может быть использована для «глушения» источников нежелательного шума. Этот метод, получивший название метода шумоподавления (в физике его называют деструктивной интерференцией или — иногда — полной 84 аннуляцией. Он был разработан в 70-х гг. XIX в. английским физиком Джоном Уильямом Страттом). Метод шумоподавления особенно полезен для борьбы с предсказуемым, продолжительным или системным шумом, являющимся результатом смешения таких неприятных, раздражающих, а иногда и потенциально вредных звуков, как гул, рев, вибрация и вой, источниками которых служат промышленные установки кондиционирования воздуха, различное заводское оборудование и двигатели самолетов, В течение нескольких микросекунд микрофон «отбирает пробу» нежелательного шума, которая затем анализируется компьютером. То, что делает компьютер, по своей сути — анализ Фурье: он выявляет основные обертоны шума и его периодические компоненты. (На практике эта операция наиболее успешно выполняется с низкочастотным шумом.) Практически немедленно компьютер генерирует идентичную звуковую волну, имеющую ту же частоту и амплитуду, что и нежелательный шум, но являющуюся ее зеркальным отражением, т. е. обратную ей по фазе (или расходящуюся с ней по фазе на 180°). Результат одновременного распространения этих двух сложных волн — «антишум», или тишина. При этом исчезают многие раздражающие посторонние шумы, а такие звуки, физические характеристики которых нестабильны (например, человеческая речь), полностью сохраняются. На самом деле метод отмены шума «удваивает количество» последнего, но слышна лишь очень небольшая его часть. Резонанс. Большинство твердых объектов, если по ним ударить или привести их в движение, приложив необходимую для этого силу, вибрируют с определенной частотой. Стоит только ударить ложкой по краю стеклянного стакана, и он начнет колебаться с определенной частотой. Частота, с которой колеблется приведенный в движение объект, называется естественной, или резонансной, частотой данного объекта и зависит от массы и упругости объекта. Вызывать колебания объектов с такой частотой, которая совпадает с частотой колебаний внешнего воздействия, т. е. заставить объекты 85 резонировать, могут различные внешние гармонические воздействия, в том числе и звук. Резкое возрастание амплитуды колебаний объекта при воздействии на него источника звука, частота которого соответствует его собственной естественной, или резонансной, частоте, называется резонансом. Общее правило, касающееся достижения резонансной вибрации объекта, таково: чем меньше разница между резонансной частотой объекта и частотой, воздействующей на него, тем легче она достигается. Наибольшие шансы вызвать резонансную вибрацию объекта имеет тот источник звука, частота которого равна естественной, или резонансной, частоте объекта. Вам самим не раз приходилось наблюдать это явление: вибрацию оконного стекла в помещении, в котором стереосистема включена на полную мощность. Вибрацию стекла вызывают те звуки, испускаемые стереосистемой, которые имеют одинаковую с ним резонансную частоту. Причиной того, что, поднеся к уху раковину, мы слышим «шум прибоя», тоже является резонанс: воспринимаемый нами звук — результат совместного воздействия воздуха, который содержится в раковине и резонирует со свойственными ему частотами (представляющими собой сложную смесь преимущественно высоких частот), и внешних звуков. Под воздействием внешних звуков (т. е. звуков вне раковины), даже если они и очень слабы, содержащийся в раковине воздух начинает резонировать, в результате чего и возникает характерный звук морского прибоя. 5.4. Анатомия органа слуха и механизмы звуковых ощущений Рассмотрим те функции органов слуха, благодаря которым описанные выше сложные колебания давления воспринимаются нами как звуки. На рисунке 5.5. показан орган слуха - ухо человека. 86 Рис. 5.5. Ухо человека 1 – слуховой проход 2 – барабанная перепонка 3 – молоточек 4 – наковаленка 5 – стремечко 6 – овальное окно 7 – полукружные каналы вестибулярного аппарата 8 – улитка 9 – круглое окно 10- выход слухового нерва. В первую очередь нас интересуют органы-рецепторы, воспринимающие звуковую энергию, и механизмы ее преобразования в нервные импульсы, а также функции органов-рецепторов. Хотя в природе существует огромное число структур, способных воспринимать акустическую энергию, основным объектом нашего внимания будет ухо человека. 87 Рис. 5.6. Строение слухового рецептора Как следует из рис. 5.6., слуховая рецепторная система может быть условно разделена на три основных структурных компонента: наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо. Наружное ухо Наружное ухо большинства млекопитающих состоит из ушной раковины, наружного слухового прохода и барабанной перепонки. Ушная раковина исполняет несколько функций: защищает от механических повреждений чувствительные, легко травмируемые внутренние структуры, предотвращая попадание в слуховой проход инородных тел, и направляет в него улавливаемые ею колебания воздуха. Благодаря своей форме ушная раковина также усиливает высокочастотные звуки, частота которых колеблется в пределах 4000 Гц. Кроме того, ушная раковина играет некоторую роль и в тех случаях, когда, услышав звук, 88 человек должен понять, где находится его источник, — впереди или позади него. Ушная раковина также важна при определении вертикально расположенных источников звука. Хотя подавляющее большинство людей не имеют возможности управлять мускульной системой, контролирующей ушные раковины, многим млекопитающим это доступно. Всем приходилось наблюдать, как кошки или собаки, заслышав какой-нибудь звук, рефлекторно поворачивают свои подвижные ушные раковины в ту сторону, откуда он доносится. Конечно же, при этом способность ушной раковины улавливать колебания воздуха, а следовательно, и степень ее участия в локализации источников звуков возрастают. Однако ушные раковины есть не у всех млекопитающих. Такие морские животные, как дельфины и киты, лишены ушных раковин, возможно, потому, что сами их тела способны воспринимать возникающие в воде звуковые волны. Кроме того, выступающие ушные раковины, уменьшая обтекаемость тел, одновременно уменьшали бы скорость передвижения. Возможно, отсутствие ушных раковин у низших позвоночных — рыб, земноводных, рептилий и птиц — объясняется этой же причиной. Наружные слуховые проходы птиц прикрыты перьями, что может даже понизить остроту слуха, но это необходимо для уменьшения шума, создаваемого ветром во время полета. Наружный слуховой проход — это полость, имеющая вид желобка длиной 2,5-3 см и диаметром, равным примерно 7 мм, и с открытым входным (наружным) и слепым выходным (внутренним) отверстиями. Основное назначение наружного слухового прохода – улавливание звуковых колебаний и передача их барабанной перепонке, но он также защищает её от инородных тел и поддерживает определенный температурный режим и влажность вблизи нее. Слуховой проход играет роль звукоприемника, и в первую очередь — частот, примерно равных 3000 Гц, усиливая вследствие резонанса чувствительность уха к таким звукам. Благодаря резонансной частоте 89 слухового канала звуковое давление у барабанной перепонки повышается на 8-10 дБ, и ухо становится более чувствительным к звукам с частотой около 3000 Гц. Резонансная частота наружного слухового прохода человека очень близка к частотам тех звуков, к которым наша аудиальная система наиболее чувствительна. Барабанная перепонка — тонкая, полупрозрачная мембрана, которая отделяет наружный слуховой проход от среднего уха. Звуковое давление вызывает вибрацию барабанной перепонки, и именно на ней изменения звукового давления преобразуются в механическое движение. Смещения барабанной перепонки под воздействием звуковых волн, необходимые для восприятия звуков, соответствующих слуховому порогу, ничтожно малы. Для восприятия резонансных частот, достаточно такого смещения барабанной перепонки, которое меньше по величине, чем диаметр атома водорода. Среднее ухо Как показано на рис. 5.6., за барабанной перепонкой находится заполненная воздухом полость среднего уха. Среднее ухо трансформирует колебания барабанной перепонки в механическую энергию, которую и передает внутреннему уху. Непосредственно к барабанной перепонке примыкает молоточек— первая косточка в цепи, состоящей из трех мелких косточек, которые называются слуховыми косточками и связывают среднее ухо с внутренним. Молоточек связан с наковальней, которая, в свою очередь, связана со стременем, самой мелкой из всех слуховых косточек; основание стремени вставлено в овальное окно, которое является входом во внутреннее ухо. Слуховые косточки, общая длина которых равна приблизительно 18 мм, прочно соединены связками и передают колебания барабанной перепонки овальному окну, действуя как система рычагов, причем основание стремени играет роль поршня. Функции среднего уха: выравнивание импедансов. Полости наружного и среднего уха заполнены воздухом, а внутреннее ухо — 90 водянистой жидкостью. Это различие имеет важное значение для передачи звуков во внутреннее ухо. Воздух представляет собой легко сжимаемую среду, а вода в силу своей большей плотности сжимается труднее, а это значит, что передача звуков в водной среде требует более значительных усилий, чем их передача в воздухе. Разница в сопротивлении (или в импедансах), существующая между такими средами, как воздух и вода, обнаруживается очень легко: достаточно сравнить не требующее практически никаких усилий движение собственного кулака в воздухе и усилие, с которым он преодолевает сопротивление воды. Сопротивление, оказываемое средой при прохождении через нее звуковых волн, называется импедансом, а разница между сопротивлением звуковым волнам, имеющим место в разных средах, называется разностью импедансов. Переход звуковой волны из одной среды в другую — из заполненной воздухом полости среднего уха в камеры улитки внутреннего уха, заполненные жидкостью, - приводит к возникновению разности импедансов, осложняющей процесс передачи звука специфическими механическими проблемами. Если колебания воздуха не будут трансформированы и какимто образом сконцентрированы, они не смогут преодолеть сопротивления водянистой жидкости, содержащейся во внутреннем ухе, и аудиальная система утратит значительную часть своей чувствительности. Основное назначение среднего уха — преобразование импеданса воздушной среды наружного уха в импеданс жидкой среды внутреннего уха и обеспечение эффективной трансмиссии звуковых колебаний из первого во второе. Для повышения эффективности передачи звука во внутреннее ухо структурные элементы среднего уха выполняют два важных механических преобразования. Хотя передача колебаний от барабанной перепонки стремени к овальному окну усиливается слуховыми косточками, играющими роль некоего рычага, лишь незначительно, это усиление очень важно. Слуховые косточки способствуют более эффективным механическим движениям стремени, усиливая тем самым колебания и на нем, и на овальном 91 окне приблизительно в 1,3 раза. Однако большее значение для трасформации колебаний имеет, прежде всего, разница между эффективными поверхностями барабанной перепонки и основания стремени. Площадь барабанной перепонки, равная приблизительно 70 мм2, значительно превосходит площадь подножки связанного с овальным окном стремени, которая равна приблизительно 3 мм2. Концентрация колебаний сравнительно большой барабанной перепонки на заметно уступающем ей по площади стремени существенно увеличивает давление. (Более конкретно — давление на единицу поверхности.) Если равные по величине усилия воздействует на большую и меньшую поверхности, изменение давления будет больше во втором случае. (Точно так же удар молотка оставит на вашем столе лишь незначительный след, а удар такой же силы по маленькой шляпке гвоздя вгонит гвоздь в стол.) Разница в величине эффективных поверхностей двух структур приводит к тому, что на основании стремени и на овальном окне давление приблизительно в 20-25 раз больше, чем на барабанной перепонке. Этим успешно компенсируется разность импедансов, возникающая в связи с возрастанием плотности среды внутреннего уха. Именно поэтому среднее ухо называют также органом, предназначенным для выравнивания импедансов. Итак, среднее ухо играет роль механического преобразователя, назначение которого заключается, прежде всего, в обеспечении продвижения звуковой волны через жидкость, содержащуюся во внутреннем ухе. Слух людей с дисфункцией среднего уха, вызванной патологией слуховых косточек, может быть значительно понижен. Напротив, многие биологические виды, которые обитают в воде и которым в обычных условиях не приходится воспринимать звуки из воздуха, не испытывают потребности в механической трансформации, аналогичной той, которая происходит в среднем ухе. Именно поэтому у многих видов рыб нет органов, аналогичных наружному или среднему уху. Слуховые косточки млекопитающих возникли в результате эволюции среднего уха земноводных и рептилий, которое, в 92 свою очередь, — результат эволюции челюстных костей их эволюционных предшественников. Следовательно, возникновение такого чувствительного органа, как среднее ухо живущих на суше млекопитающих, благодаря которому внутреннее ухо, заполненное плотной жидкостью, способно воспринимать аудиальную стимуляцию, зародившуюся в воздухе,— результат эволюционного развития биологических видов, изначально приспособленных только к жизни в воде. Акустический рефлекс. Среднее ухо не только играет роль приспособления для выравнивания импедансов, механически преобразующего звуковой сигнал, но и выполняет защитную функцию. К слуховым косточкам прикреплены две мышцы, предохраняющие их от чрезмерных колебаний при сильном звуке: мышца, напрягающая барабанную перепонку, связана с молоточком вблизи барабанной перепонки, а стремянная мышца — со стременем. При воздействии громких звуков, которые могут травмировать миниатюрные структуры внутреннего уха (в первую очередь речь идет о звуках с частотой ниже 100 Гц), мышцы рефлекторно сжимаются и уменьшают поток вибраций, проходящий через среднее ухо. Совместное действие этих мышц, направленное на снижение чувствительности среднего уха к интенсивным звукам, называется акустическим рефлексом. С точки зрения адаптивности (сенсорных систем) акустический рефлекс аналогичен сужению зрачка в ответ на слишком яркую вспышку, способную причинить глазу вред (рефлекс Витта). Эта аналогия еще более подчеркивается тем, что аналогично несколько запаздывающей реакции зрачка на мгновенную, неожиданную вспышку яркого света (например, на фотовспышку) акустический рефлекс проявляется не мгновенно. Время, необходимое для его приведения в действие, слишком велико, чтобы он мог защитить от таких однократных, внезапных и резких звуков, как те, что производят выстрелы, петарды или даже удары молотка. Однако он является эффективным средством защиты от постепенно нарастающих, громких и 93 относительно акустический низкочастотных рефлекс вводится звуков. в Интересно действие отметить, непосредственно что, перед вокализацией. Благодаря этому он особенно полезен в тех ситуациях, когда речь идет о таких громких звуках средней частоты, генерируемых самим человеком, как громкий крик. (Громкий плач детей по тому или иному поводу - хороший пример самогенерируемых звуков, нуждающихся в ослаблении.) Разумеется, внезапные громкие звуки, как и внезапный яркий свет, чрезвычайно редки в природе, поэтому нет ничего удивительного в том, что механизмы адаптации к ним недостаточно эффективны. Однако в ситуациях, связанных с воздействием громкого шума, акустический рефлекс может оказаться полезен. Если вам нужно поработать молотком, начните стучать с максимально допустимой громкостью. Это «запустит» акустический рефлекс и таким образом частично перекроет доступ извне некоторым другим громким звукам. Евстахиева труба. Как сказано выше, среднее ухо не только повышает эффективность входящих звуковых волн, но и с помощью акустического рефлекса защищает легко травмируемые структуры внутреннего уха от слишком громких звуков. Однако защитные функции среднего уха этим рефлексом не исчерпываются: защитную функцию исполняет также один из структурных элементов среднего уха. Хотя полость среднего уха имеет слепой конец, защищающий ее от непосредственного воздействия перепадов атмосферного давления, она связана с глоткой узким проходом длиной примерно 35-40 мм, называемым евстахиевой трубой (названной так в честь Бартоломео Евстахия, итальянского анатома XVI в., впервые описавшего и саму трубу, и ее функции). Благодаря евстахиевой трубе давление воздуха в среднем ухе равно наружному давлению. Следовательно, когда открыт рот, давление воздуха по обе стороны барабанной перепонки одинаково. Мы ощущаем влияние небольшого перепада давлений тогда, когда у нас мерзнет голова: евстахиева труба сжимается, вследствие чего давление в среднем ухе перестает уравниваться с наружным давлением. Результатом 94 этого небольшого перепада давлений является временное и обычно раздражающее снижение слуха. Существенная разница в давлении по обе стороны барабанной перепонки чревата ее аномальными и даже болезненными смещениями. При воздействии очень громких звуков или при резких перепадах давления (например, при внезапной потере высоты самолетом) может произойти разрыв барабанной перепонки. Костная передача звука. Обычно звук попадает в чувствительное внутреннее ухо, пройдя последовательно наружное и среднее ухо. Альтернативный путь звука во внутреннее ухо — костная передача звука, процесс, в результате которого звуковая волна непосредственно попадает во внутреннее ухо, минуя барабанную перепонку, слуховые косточки и прочие структуры среднего уха. При этом звуки вызывают колебание костей черепа, непосредственно стимулирующих внутреннее ухо. Однако костная передача звука значительно менее эффективна, чем воздушно-жидкостная передача звуков, реализуемая в среднем ухе, поскольку кости способны передавать лишь низкие частоты. Костная передача звука — не такое редкое явление, как можно было бы подумать. Вы сталкиваетесь с ним (с передачей колебаний костями черепа), когда грызете что-нибудь твердое, например морковь или сухарь. Звук бора, которым врач сверлит ваш зуб, вы тоже слышите в основном благодаря костной передаче звуков: вибрация бора передается сначала зубу, затем черепу и наконец достигает внутреннего уха.. Способность костей черепа проводить звук объясняет, почему самому человеку его голос, записанный на магнитофонную пленку, при воспроизведении записи кажется чужим, в то время как другие его легко узнают. Дело в том, что магнитофонная запись воспроизводит ваш голос не полностью. Обычно, разговаривая, вы слышите не только те звуки, которые слышат и ваши собеседники (т.е. те звуки, которые воспринимаются благодаря воздушно-жидкостной проводимости), но и те низкочастотные звуки, проводником которых являются кости вашего черепа. Однако, слушая 95 магнитофонную запись собственного голоса, вы слышите только то, что можно было записать, — звуки, проводником которых является воздух. Внутреннее ухо Следующая стадия процесса передачи звукового давления — перемещение звуковой волны во внутреннем ухе, а именно движение стремени в водянистой жидкости внутреннего уха. Внутреннее ухо — небольшая (длиной 25-30 мм) трубчатая структура, представляющая собой спираль, образованную тремя примыкающими друг к другу витками, которая благодаря своей форме получила название улитка (по-латыни — cochlea). (На рис. 5.6. схематически представлены «развернутая» улитка и расположение ее основных структурных элементов.) Улитка образована тремя полостями, или каналами. Центральный канал улитки называется улитковым, или кохлеарным, каналом; он проходит почти по всей ее длине и делит ее на два канала. Верхний канал, называемый вестибулярным каналом и начинающийся у овального окна, связан с нижним каналом, который называется барабанным каналом. Объединяет верхний и нижний каналы небольшое отверстие, расположенное в верхушке улитки и называемое геликотремой. Закрытое мембраной отверстие в основании барабанного канала называется круглым окном. Мембрана круглого окна расширяется, когда вследствие контакта стремечка с овальным окном происходит смещение жидкости. Вестибулярный и барабанный каналы заполнены жидкостью. Улитковый канал тоже заполнен жидкостью, но он никак не связан с двумя другими каналами. Улитковый канал ограничен двумя мембранами: от вестибулярного канала - мембраной Рейсснера, а от барабанного канала — базилярной мембраной. Базилярная мембрана упруга и эластична, и ее смещение зависит от частоты воспринимаемого звука. В то время как сама улитка сужается к верхушке, базилярная мембрана становится все шире и шире. У основания, возле стремени, ширина базилярной мембраны менее 0,10 мм; по мере приближения к верхушке улитки базилярная мембрана 96 расширяется, и вблизи геликотремы ее ширина уже равна 0,5 мм. Кроме того, у основания улитки базилярная мембрана значительно (примерно в 100 раз) менее эластична, чем у ее верхушки. Как станет ясно в дальнейшем, функция базилярной мембраны особенно важна для понимания механизма восприятия звука, поскольку именно на ней располагаются рецепторы слуха — волосковые клетки. Кортиев орган В центральном улитковом канале находятся специализированные сенсорные структуры, нервы и опорные ткани, преобразующие звуковые колебания в нервные импульсы. Общее название этой рецепторной структуры кортиев орган (по имени итальянского анатома Альфонсо Корти, который первым описал его в 1851 г.). Рис. 5.7. Кортиев орган Кортиев орган располагается между основной мембраной (1) и покровной мембраной (2). В нем находятся чувствительные клетки (3), связанные с веточкой слухового нерва (4). Структурные элементы кортиева органа, расположенного на базилярной мембране вдоль всей ее длины, представлены на рис. , на котором изображена улитка в разрезе. В состав кортиева органа входят колонки специализированных волосковых клеток, объединенных в две группы, отделенные друг от друга 97 кортиевым тоннелем. Клетки одной группы называются внутренними волосковыми клетками (их число равно приблизительно 3500), клетки другой группы — наружными волосковыми клетками (их число равно приблизительно 20 000); каждая клетка имеет до 100 тончайших, чувствительных нитевидных щетинок, называемых стереоресничками, или просто ресничками. Внутренние волосковые клетки образуют одну колонку, а наружные волосковые клетки — три колонки. От внутренних и наружных волосковых клеток отходит около 50 000 слуховых нервных волокон. Однако количество волокон, связанных с внутренними и наружными клетками, не равно и не пропорционально числу самих клеток. Приблизительно 90-95 % нервных волокон принадлежат относительно распыленным внутренним волосковым клеткам, а остальные 5-10% — более многочисленным наружным волосковым клетками. Эти существенные различия в нейронной структуре внутренних и наружных волосковых клеток наталкивают на мысль о том, что они, скорее всего, передают различные виды аудиальной информации. Так, на основании того, что внутренние волосковые клетки имеют значительно большее число нейронных связей, было высказано предположение, что они кодируют информацию о частоте звуков, а соответствующие им наружные волосковые клетки усиливают смещение базилярной мембраны, благодаря чему реакция внутренних клеток на частоту звука становится более обостренной. Есть также и свидетельства в пользу того, что наружные волосковые клетки реагируют на низкоамплитудные, слабые звуки и играют важную роль в обнаружении звуков, интенсивность которых близка к абсолютному порогу. Наружные волосковые клетки могут также способствовать тому, что ухо — спонтанно или в ответ на аудиальную стимуляцию — само начинает генерировать звуки: при всей кажущейся необычности этого феномена его существование доказано. Генерируемые ухом звуки называются отоакустическими эмиссиями (от греческого слова otos, что значит «ухо»). Хотя мы сами совершенно не замечаем этих звуков, их можно записать с 98 помощью миниатюрного микрофона, введенного в наружный слуховой проход. Как правило, отоакустические эмиссии имеют низкую амплитуду (в пределах 20 дБ) и частоту от 1000 до 2000 Гц. В пользу того, что в их возникновении активно участвуют наружные волосковые клетки, свидетельствует следующий факт: такие лекарственные препараты, как аспирин в больших дозах и хининсульфат, понижающие активность наружных волосковых клеток, одновременно подавляют и отоакустические эмиссии. Интересно, что аудиальная стимуляция одного уха может вызвать отоакустическую эмиссию во втором, нестимулируемом ухе. Какую бы конкретную функцию ни выполняли эти чувствительные волосковые клетки, именно благодаря им проходит последняя стадия преобразования механических колебаний в нервные импульсы. Как показано на рис. 5.7., более длинные реснички наружных волосковых клеток соприкасаются с текториальной мембраной, нависающей над ними (наряду с базилярной текториальную мембрану иногда причисляют к вспомогательным компонентам кортиева органа). Только один конец текториальной мембраны зафиксирован, и ее часть простирается вдоль всей длины улиткового канала. При соприкосновении стремени с овальным окном внутри улитки возникают колебания, приводящие в движение базилярную мембрану. Движения базилярной мембраны, в свою очередь, наклоняют реснички волосковых клеток в сторону текториальной мембраны. Эта стимуляция ресничек вызывает изменение электрического потенциала в волосковых клетках, и начинается первая стадия процесса нейронной трансмиссии. Именно на этой стадии механическая энергия в виде колебательных движений преобразуется в нервные импульсы. Слуховой нерв Нервные волокна, примыкающие к волосковым клеткам и пронизывающие базилярную мембрану по всей длине, объединяясь, образуют слуховой нерв. Отдельные волокна, образующие слуховой нерв, объединяются таким образом, что волокна, отходящие от соседних участков 99 базилярной мембраны, приходят в соседние точки слуховой коры головного мозга. Подобная организация имеет функциональное значение. Верхушка базилярной мембраны вблизи геликотремы преобразует в нервные импульсы преимущественно низкочастотные сигналы; по мере возрастания частоты сигналов зона их обработки смещается все дальше и дальше к основанию базилярной мембраны, в сторону стремени. Иными словами, организация базилярной мембраны и ее «зоны ответственности» — частотно специфичны. Нейронные структуры слухового анализатора Первой нейронной структурой, с которой слуховой нерв встречается по выходе из внутреннего уха, является улитковое ядро, лежащее в основании заднего мозга. Нервные волокна, выходящие из улиткового ядра, распределяются по нескольким направлениям. Каждое улитковое ядро направляет часть своих волокон слухового нерва к овальному ядру, называемому также верхней оливой, расположенному в том же полушарии мозга (или ипсилатерально), однако большинство волокон улиткового ядра направляются к овальному ядру, расположенному в противоположном полушарии мозга, т. е. контрлатерально. Таким образом, большая часть нервных волокон из каждого уха (около 60%) оказывается в противоположном полушарии мозга. Преимущественно контрлатеральная организация связи нейронных элементов одной половины тела, т. е. связь с противоположным полушарием мозга, характерна для большинства нейронных систем. Поскольку в овальном ядре встречаются нервные волокна, исходящие из обеих улиток, оно может сравнивать различные аспекты бинауралъной стимуляции, т. е. стимуляции обеих улиток. В результате обработки аудиальной системой бинауральной стимуляции выявляется различие в нейронных сигналах, поступающих от обеих улиток, которое является важным источником информации о локализации звука. Каждое овальное ядро, принимающее нейронные импульсы от обеих улиток, направляет свой бинауральный нейронный сигнал нижнему холмику 100 (бугорку) четверохолмия, где нервные волокна снова перекрещиваются, в результате чего каждый нижний холмик четверохолмия получает аудиальные сигналы от обеих улиток, что является гарантией представительства стимуляции обеих улиток в нейронных трактах обоих полушарий мозга. Рис. 5.8. Строение слухового анализатора Нейронные сигналы от каждого из нижних бугорков четверохолмия 101 поступают в медиальное коленчатое тело — важную сенсорную структуру таламуса, а затем проецируются в слуховую кору головного мозга, расположенную в височной доле каждого полушария, но некоторые нейроны каждого медиального коленчатого тела связаны также и с верхним бугорком четверохолмия, который играет роль интегратора аудиальной и визуальной информации, относящейся к локализации объектов. Поскольку на овальном ядре и на нижнем бугорке четверохолмия происходит перекрещивание нервных волокон, большинство кортикальных нейронов слуховой коры получают сигналы от обеих улиток. Следовательно, аудиальный сигнал, возникающий в обоих кортиевых органах, передается в слуховую кору каждого полушария последовательностью синаптических связей. Между пространственным расположением нейронов в слуховой коре и частотами звуков, к которым они чувствительны, существует совершенно определенная связь: нейроны, чувствительные к близким по значению частотам, располагаются в непосредственной близости друг от друга. Пространственное расположение частот, характерное для слуховой коры, называется тонотопической организацией. 5.5. Субъективные качества слуховых ощущений 1. Высота тона - субъективное качество слухового ощущения, позволяющее располагать звуки по шкале от низких до высоких. Высота тона зависит от частоты и интенсивности. 2. Громкость субъективное - качество слухового ощущения, позволяющее располагать звуки по шкале от тихих до громких. Громкость зависит главным образом от интенсивности, или амплитуды. Звуковые волны с большими амплитудами, соответствующими большим изменениям звукового давления, воспринимаются как громкие звуки, а волны с небольшими амплитудами, соответствующие незначительным изменениям звукового давления, воспринимаются как звуки 102 малой интенсивности. Амплитуда звуковой волны важнейший, но не единственный фактор, определяющий громкость звука. Ощущение громкости звука может зависеть также и от его частоты. Кроме того, между амплитудой и громкостью нет линейной зависимости. Как уже отмечалось выше, амплитуда звука, создающего звуковое давление, равное 26 дБ, в два раза больше амплитуды звука, создающего давление, равное 20 дБ; однако сказать, что первый звук в два раза громче второго, нельзя. 3. Объемностью называется ощущение полноты звука, в большей или меньшей степени заполняющего пространство. 4. Плотность - качество звука, позволяющее различать плотный, сгущенный или диффузный рассеянный звук. Звук чем выше, тем кажется плотнее. Плотность возрастает и с увеличением громкости. 5. Тембр - такое качество слухового ощущения, пользуясь которым мы можем судить о различии двух звуков при одинаковой громкости и высоте. Тембр зависит от амплитуд гармоник сложного звука. 5.6. Кривая слышимости На разных частотах для того, чтобы мы услышали звук, необходима разная интенсивность, на краях частотного диапазона нижний и верхний абсолютные пороги сливаются. На рисунке 5.9. изображена кривая слышимости. Здесь показано влияние двух переменных: интенсивности звука (по вертикали – интенсивность в децибелах) и частоты звуковых колебаний (по горизонтали – частота в герцах) на формирование порогов слуховых ощущений. Нижняя сплошная кривая характеризует распределение порогов слышимости на различных частотах, верхняя пунктирная кривая – верхний болевой порого слуховой чувствительности. Отдельно выделены оптимальные зоны слуховых ощущений речевых и 103 музыкальных звуков. Рис. 5.9. Кривая слышимости Пороги слуховых ощущений: 1. Нижний абсолютный (порог слышимости) 2. Верхний абсолютный (болевой порог) 3. Порог различения (разностный порог – минимальное различие между двумя звуками по интенсивности и частоте, которое вызывает разные слуховые ощущения). 5.7. Теории слуха В основе рассматриваемых теорий лежит проблема места звуковысотного различения - периферия или центр анализатора. 5.7.1. Периферические теории Резонансная теория Г. Гельмгольца. Согласно этой теории отдельные волокна основной мембраны представляют собой физические резонаторы, каждый из которых настроен на определенную частоту звукового колебания. Высокочастотные раздражители 104 вызывают колебание участков мембраны вблизи овального окна, где она наиболее узка, а низкочастотные - вблизи улитки, на участках с максимальной шириной основной мембраны. Волосковые клетки и связанные с ними нервные волокна передают в мозг информацию о том, какой из участков мембраны возбужден, а следовательно, о частоте колебания. В пользу этой теории говорят факты хирургического удаления частей мембраны и возникающая при этом избирательная глухота. Однако невозможно найти участка мембраны, который бы отвечал за восприятие низких тонов. Теория Г. Флетчера. На звуковые волны отвечают не отдельные волокна, а пре- и эндолимфа улитки, и резонансные свойства присущи не только волокнам, а всей механической системе улитки в целом. Под действием звука колеблется вся мембрана в целом и та или иная масса жидкости. Высокие тона приводят в движение лишь небольшую массу жидкости вблизи основания улитки. Низкие - большую массу вблизи вершины улитки. Громкость определяется суммарным числом нервных импульсов, приходящих к мозгу от всех возбужденных нервных волокон основной мембраны. Нервные волокна (из эксперимента) резонируют на частоты свыше 60-70 Гц. Флетчер предположил, что восприятие более низких тонов определяется ощущением комплекса гармонических составляющих. Теория Г. Бекеши. Колебания перепонки овального окна передаются эндолимфе и распространяются по основной мембране в виде бегущей волны, вызывая ее максимальное смещение на большем или меньшем расстоянии от вершины улитки, в зависимости от частоты. Таким образом, в этой теории было выдвинуто предположение о том, что существует принцип связи высоты звука и места воздействия. Принцип места характерен для всех периферических теорий. 105 5.7.2. Телефонные теории или теории центрального анализатора В основе всех этих теорий лежат представления о том, что звуковые колебания превращаются улиткой в некие синхронные волны (биоэлектрические колебания) и передаются коре, где собственно и происходит анализ высоты тона звукового колебания. Теория звуковых образов И. Эвальда. При действии звука в улитке образуются стоячие волны, длина которых определяется определяется частотой восприятием звукового формы узора колебания. стоячих Высота волн. тона Ощущению определенного тона соответствует возбуждение одной части нервных волокон, другого - другой. Анализ высоты тона осуществляется в корковых отделах мозга. Теория Э. Уивера. « В экспериментах Э.Уивера непосредственно от улитки слухового анализатора включались провода усилителя низкой частоты. Оказалось, что в диапазоне 20-1000 Гц рисунок нервной активности полностью воспроизводит частоту раздражителя. Уивером был выдвинут принцип частоты. В настоящее время большинство исследователей считают, что высокочастотные колебания воспринимаются по принципу места, а низкочастотные - по принципу частоты. В средних частотах работают оба механизма. 5.8. Биноуральный слух Слуховая перцептивная система способна дифференцировать направление источника звука. Способность определять направление, от которого исходит звук, обусловлена биноуральным характером слуха. Биноуральный параллакс - есть различие физических параметров акустических сигналов, достигающих левого и правого уха. Эти различия 106 связаны: 1) со временем прихода одинаковых участков волн в оба уха фазовый биноуральный эффект; 2) со сравнительной интенсивностью волн, приходящих в оба уха - амплитудный биноуральный эффект. Локализация звука на основе фазового биноурального эффекта возможна лишь в отношении звука невысоких частот, не выше 1500 Гц. Определение направления, из которого идет звук, обусловлено разностью прихода одинаковых фаз волны к двум ушам. Для высоких частот локализация звука совершается на основе различия громкости в одном и другом ухе. Определение направления обусловлено разностью громкостей, ощущающихся в двух ушах. Таким образом, для низких частот особое значение имеет различие во времени прихода волн, для высоких частот - различие интенсивности. 5.9. Речевой и музыкальный слух Человеческий слух, естественно, не сводим к проблеме вычленения высоты тона, а также абстрактно взятым реакциям слухового анализатора. Он неотрывен от восприятия в целом. Таким образом, говоря о феноменах восприятия музыки и речи, мы говорим не только о работе слухового анализатора, но и отводим ему роль непосредственного контакта с раздражителем. Музыкальный (неречевой) слух - способность ориентироваться вне речевых звуков, которыми являются музыкальные тоны, шумы. Речевой слух - способность слышать и анализировать звуки речи. Речевой слух - прижизненное образование, образуется в определенной речевой среде и формируется по законам этой речевой среды. Речевой слух это фонематический слух, т. е. способность к анализу и синтезу речевых звуков, к различению фонем данного языка. Каждый язык характеризуется своим набором фонематических признаков, которые создают звуковую 107 структуру языка. Фонемами обозначаются совокупности звуковых различительных признаков, которые позволяют различать слова данного языка - различительные единицы строя языка. Каждый язык имеет свою фонематическую систему. В каждом языке одни звуковые признаки выступают как смыслоразличительные, другие - как несущественные. В русском языке фонемы - все гласные и их ударность. Такие признаки, как длительность гласного звука, открытость пли закрытость его, высота тона не важны для понимания русской речи. В русском языке пять гласных звуков, каждому из которых соответствуют определенные форманты (У - 250, О -500, А - 1000, Э - 2000, И - 4000 Гц). Во-вторых, фонемами являются согласные звуки русского языка, которые противопоставляются по звонкости, мягкости. Таким образом, смена гласных или их ударности, смена согласных по их звонкости и твердости меняют смысл русского слова. Помимо фонематического слуха, речь характеризуется интонационными компонентами, специфическими для каждого языка. Интонационная характеристика имеет много общего с музыкальным слухом. Речевой слух формируется у ребенка в процессе его обучения и воспитания, в процессе специфической деятельности - речевой деятельности. Музыкальный слух. Музыкальный слух - сложное психическое явление, которое не сводится к опознанию звуков по их высоте. В музыкальном слухе слиты восприятия высоты, силы, тембра, формы, ритма и т.д. Многие отмечают, что музыкальный слух выходит не только за пределы ощущений, но и восприятия в целом, опирается на деятельность сознания человека и социально обусловлен. Таким образом, музыкальный слух понимается как способность воспринимать и представлять музыкальные образы, которая неразрывно связана с памятью, воображением и другими высшими психическими процессами. Музыкальный слух разделяют на: 1. Абсолютный, который диагностируется с помощью возможности 108 определять высоту тона без сравнения с камертоном. Абсолютный музыкальный слух делят на: 1) активный - воспроизведение звука, 2) пассивный - узнавание звука. Абсолютный музыкальный слух принято считать врожденным. 2. Относительный музыкальный слух - воспроизведение и узнавание звуков соотносительно звукоряда - прижизненное образование. Относительный музыкальный слух разделяют на: 1) внешний - как способность воспроизводить мелодию; 2) внутренний - способность слышать и представлять мелодию мысленно. Музыкальный слух также разделяют на: 1. Мелодический - восприятие простых мелодий (у детей). 2. Гармонический - восприятие музыкальных звуков как гармонии (у взрослых). Музыкальный слух - явление весьма сложное, является итогом культурно-исторического развития, представляет собой своеобразную психическую способность, отличную от простого различения у животных. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 5: 1. Какова природа слуховых ощущений? 2. Что представляет собой звук? 3. Перечислите основные физические характеристики звуковых волн. 4. Что такое простые и сложные звуки? 5. Охарактеризуйте понятия «основная частота» и «гармоника». 6. Охарактеризуйте основные составляющие слухового анализатора. 7. Каковы строение и функции наружного уха? 8. Каковы строение и функции среднего уха? 9. Каковы строение и функции внутреннего уха? 109 10. Что такое акустический рефлекс? 11. Какова роль кортиева органа в возникновении слухового ощущения? 12. Перечислите субъективные качества слуховых ощущений. 13. Какие переменные определяют кривую слышимости? 14. В чем суть периферических и центральных теорий слуха? 15. Каковы механизмы биноурального слуха? 16. Что такое речевой и музыкальный слух? Проектные задания к модулю 5: 1. Построить схему слухового анализатора и описать функции его составляющих. 2. Построить кривую слышимости проанализировать изменение слуховой чувствительности на различных участках звукового диапазона. 3. Провести сравнительный анализ периферических теорий слуха и теорий центрального анализатора. Тесты к модулю 5: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. 20 Гц – 20000 Гц – диапазон частот, воспринимаемых анализатором: А) зрительным Б) слуховым В) вибрационным 2. Субъективное качество слухового ощущения, зависящее главным образом от частоты: 110 А) тембр Б) громкость В) высота тона 3. Теории, утверждающие, что звуковысотное различение происходит в структурах внутреннего уха, носят название: А) периферические теории Б) телефонные теории или теории центрального анализатора В) теории Мюллера 4. Субъективное качество слухового ощущения, зависящее главным образом от интенсивности стимула: А) тембр Б) громкость В) высота звука 5. Способность человека определять направление источника звука обусловлена : А) биноуральным Б) дириническим В) дихотомическим характером слуха Правильные ответы: 1Б, 2В, 3А, 4Б, 5А. Каждый правильно выбранный ответ оценивается в 1 балл, максимальное количество баллов – 5. 111 Модуль 6. ЗРИТЕЛЬНЫЕ ОЩУЩЕНИЯ Зрение – способность получать и извлекать информацию о мире из энергии электромагнитного излучения светового диапазона, сложный комплекс процессов в зрительной системе, начинающихся с трансформации световой энергии и завершающийся зрительными ощущениями. Развитие зрения тесно связано с совершенствованием функций центральной нервной системы. Как средство познания, зрение достигло наибольшего развития у человека, где оно обеспечивает поступление свыше 90 % всей информации об окружающем мире. Таким образом, зрительные ощущения – самый сложный, самый многофункциональный, позволяющий решать огромное количество разнообразных задач, вид ощущений. Комплексные цели модуля: - раскрыть природу зрительных ощущений и их взаимосвязь со стимулами; - подробно рассмотреть физиологические основы зрения; - проанализировать специфические особенности и виды зрительных ощущений; - рассмотреть теории цветового зрения. Зрительная система человека в силу своей сложности всегда привлекала внимание исследователей и естествоиспытателей, стремящихся познать секрет уникального механизма зрения. Ещё в ХV веке Леонардо да Винчи предложил схему оптической системы глаза, в которой в основном правильно отражены основные компоненты строения глаза. В XVII веке были сформулированы основные оптические закономерности формирования изображения в глазу - Й.Кеплером (1615), затем Р.Декартом (1664), и У.Молино (конец XVII века) – автором первого трактата по оптике. 112 Рис. 6.1. Оптическая система глаза Леонардо да Винчи 6.1 Физические характеристики света Свет – это форма излучения электромагнитной энергии и принадлежит к тому же классу явлений, что и радиоволны, рентгеновские лучи и т.п. Физические свойства света определяются следующими особенностями: с одной стороны, свет – волновое явление, с другой стороны, свет ведет себя как энергия в виде непрерывного потока частиц или квантов энергии – фотонов. Интенсивность светового колебаний световой волны, а также источником света - потока определяется амплитудой количеством фотонов, выделяемых количеством энергии излучения. Диапазон видимого спектра определяется длинами волн электромагнитных колебаний и лежит в пределах 380 -760 нм. В силу волновой природы света он может также определяться частотой – то есть количеством колебаний в секунду. Чем больше длина волны, тем меньше частота – и наоборот. Воздействие набора колебаний 113 всех длин волн одинаковой интенсивности в этих пределах вызывает ощущение белого цвета. Доминирование отдельных длин волн светового потока дает ощущение цветового тона. Таким образом, белый цвет - набор колебаний с различной длиной волны - 380-760 нм. Синий цвет - 500 нм. Зеленый - 550 нм. Желтый - 600 нм. Оранжевый - 625 нм. Красный - 660 нм. За пределами видимого диапазона световых волн с обоих сторон находятся соответственно ультрафиолетовое излучение (длина волны меньше 380 нм) и инфракрасное излучение (длина волны более 760 нм). Существуют ахроматические цвета - белый, черный и все оттенки серого. Они отличаются светлотой, а не частотой или длиной волны. Светлота зависит от интенсивности источника света и от свойств поверхностей. Физическое свойство поверхности, соответствующее воспринимаемому нейтральному цвету, - есть ее отражающая способность. Поверхность белого цвета отражает 80% падающего на нее света, черного 5%. Физические характеристики светового потока определяют субъективные качества зрительных ощущений: цветовой тон – определяется длиной световой волны; насыщенность – спектральной чистотой (количеством ахроматической примеси в данном цвете); яркость – интенсивностью светового потока (амплитудой электромагнитных колебаний). 6.2 Глаз Глаз – периферический орган зрительной сенсорно-перцептивной системы. Оптическая организация глаза, представленная на рисунке 6.2., является чрезвычайно сложным и точным биологическим прибором, оснащенным механизмом автоматического регулирования интенсивности 114 светового потока. Определенным образом преобразуя световую энергию, глаз обеспечивает оптимальную доставку зрительного стимула к сетчатке глаза. Глаз человека имеет вид подвижного полого шара, покрытого спереди прозрачной оболочкой – роговицей, с небольшим зрачковым отверстием, через которое проникают световые лучи. Интенсивность светового потока регулируется расширением или сужением зрачка. Зрачок отделен от внутренней среды глаза линзой – хрусталиком. Кривизна хрусталика изменяется с помощью внутренних мышц глаза, что обеспечивает оптимальное преломление света, давая возможность поступающим лучам точно доходить до выстилающей заднюю стенку глаза сетчаточной оболочки. Рис. 6.2. Строение глаза 1- конъюнктива 2- связка хрусталика 3- радужка 4- зрачок 5- хрусталик 6- роговица 7- цилиарная мышца 115 8- склера 9- сосудистая оболочка 10- сетчатка 11- зрительный нерв 12- центральная ямка. В оптической системе глаза существует механизм регуляции искажений, присущих любым оптическим системам. Сферическая аберрация - искажения, связанные со сферической формой оптической системы глаза. Сферическая аберрация выражается в том, что удаленные от центра лучи преломляются сильнее, чем центральные, таким образом, изображение точки в пространстве будет выглядеть не точкой, а маленьким размытым кружком. Строение некоторых структур глаза помогает компенсировать эти искажения: 1) роговица имеет по краям меньшую кривизну, чем в центре: 2) хрусталик в центре обладает большей плотностью, чем по краям. Хроматическая аберрация - ошибка по цвету. Хроматическая аберрация проявляется при прохождении световых лучей через преломляющую среду, в которой белый свет имеет тенденцию разлагаться на составляющие. В действительности, между красным и сине-зеленым участками спектра ошибка остается умеренной, но она быстро увеличивается для более коротких волн – синих, фиолетовых, что вызывает синефиолетовый ореол вокруг изображения. Для устранения хроматической аберрации служит хроматическая окраска (желтая) хрусталика глаза. Т.е. он пропускает только те лучи, которые составляют видимую часть спектра. Подстилающая хрусталик поверхность (ретина) также окрашена в желтоватый цвет. Люди к старости начинают хуже видеть синюю часть спектра. 116 Кроме коррекции, которая присутствует в оптике, еще существует коррекция в центральных структурах. Ретинальное корректируется окончательно в коре головного мозга. В ретине присутствуют пять родов клеток: Клетки рецепторы (палочки, колбочки) Биполярные клетки 3 Горизонтальные клетки 4. Амокриловые клетки 5. Ганглиозные клетки. Рис. 6.3. Строение сетчатки глаза 117 изображение На рисунке 6.3. представлено строение сетчатки глаза человека. Характерной особенностью строения сетчатки является то, что светочувствительные колбочки и палочки находятся в самом нижнем слое сетчатки, примыкая к сосудистой оболочке. Все остальные клетки надстраиваются над ними, то есть сетчатка глаза по отношению к воздействующему стимулу как бы вывернута наизнанку. К одной биполярной клетке присоединяется множество палочек и несколько (или одна) колбочек. При попадании света на сетчатку идет обесцвечивание пигмента, содержащегося в палочках или колбочках. От палочек или колбочек идет информация в биполярную клетку, которая отзывается генерацией импульсов нервной активности, которые передаются ганглиозной клетке. Светочувствительные клетки колбочки и палочки распределены в сетчатке неравномерно. Ближе к центру, особенно в районе центральной ямки (фовеа) присутствуют только колбочки, которые отвечают за точностное и цветовое зрение. По мере удаления к периферии колбочек становится все меньше, а палочек все больше, и на периферии присутствуют только палочки. Палочки не обеспечивают цветопередачи, но за счет их большого количества обеспечивают высокую чувствительность и исполняют функцию сумеречного и ночного зрения. 6.3 Зрительный тракт Афферентные волокна зрительного нерва (выше хиазмы, т. е. перекреста зрительных нервов, идущих от разных глаз, где он называется зрительным аксонами ее трактом) ганглиозных начинаются в сетчатке, являются клеток и заканчиваются в наружном коленчатом теле. У более примитивных млекопитающих все волокна зрительного нерва перекрещиваются в области хиазмы и переходят на противоположную сторону; у человека перекрещивается только от 75— 85% всех волокон. 118 Зрительный нерв и зрительный тракт являются нейронами третьего порядка зрительного пути. Нейрон четвертого порядка, начинаясь в боковых коленчатых телах, образует так называемую зрительную радиацию, достигающую зрительной коры и заканчивающуюся в 17-м поле Бродмана. Рассмотрим основные проводящие пути зрительной системы. Рис. 6.4. Строение зрительного анализатора Зрительный нерв составляют аксоны ганглиозных клеток сетчатки, он не является аналогом периферических нервов, имеющихся в других органах чувств, и по сути дела представляет собой аналог нейронов второго порядка центральной нервной системы. По отношению к отдельным волокнам зрительного нерва применим закон «все или ничего». Информация об интенсивности светового стимула и об изменении ее, может передаваться по зрительному нерву либо путем увеличения числа нервных импульсов в отдельных волокнах зрительного 119 нерва, либо же путем включения в активность большего или меньшего числа нервных волокон: чем больше интенсивность света, тем больше волокон включается в работу. В зрительном нерве имеются наряду с афферентными волокнами также и эфферентные, т.е. такие, которые передают импульсы от мозга к сетчатке. Нервные волокна от верхней половины сетчатки входят в диск зрительного нерва выше горизонтального меридиана, а от нижней половины — ниже этого меридиана. квадранты каждой сетчатки Таким образом, представлены в верхней верхние половине нерва, нижние квадранты — в его нижней половине. Такое расположение сохраняется на всем протяжении зрительных волокон (в зрительном нерве, хиазме, зрительных трактах и оптической радиации). Каждый пункт сетчатки поэтому имеет свое представительство на всем протяжении зрительных путей и в зрительной коре. За последние годы получило развитие представление о передаче информации через зрительный нерв в зрительные центры по отдельным каналам для ахроматических и хроматических стимулов, для признаков формы, движения и др. Латеральные коленчатые тела являются специфическими зрительными подкорковыми центрами. Имеются все основания считать, что они не являются простым передаточным пунктом зрительно-нервных импульсов от сетчатки к зрительной коре, а выполняют и ряд функций по связи с другими мозговыми центрами. У человека все волокна оптической радиации выходят из латерального коленчатого тела. При этом клетки этого тела дают волокна, образующие нейрон четвертого порядка специфического зрительного пути. Они доходят до зрительных клеток, оканчиваясь в так называемом полосатом теле. Эта область коры отличается тем, что ее четвертый – внутренний зернистый – слой высоко развит. Более того, он 120 разделен на два подслоя. По классификации Бродмана, полосатое тело образует 17-е поле. У человека 17-е поле Бродмана является первичной зрительной областью коры. Непосредственно к 17-му полю примыкают 18-е и 19-е поля Бродмана, также связанные со зрением. Функциональное значение полей 17, 18 и 19 физиологически определяется различными методами: а) клиническими наблюдениями — выявлением изменений в зрительных ощущениях и восприятиях (дефекты в поле зрения и др.) в зависимости от морфологических дефектов в различных участках зрительной коры (посмертная верификация); б) путем опроса больных во время операции на затылочных отделах коры о тех ощущениях, которые у них возникают электрическом или механическом раздражении различных при участков зрительной коры; в) путем хронических экспериментов на животных, когда удаляются определенные участки коры, а затем наблюдаются изменения зрительного поведения этих животных и их условно-рефлекторной деятельности; г) путем записи электрических потенциалов отдельных структур мозга или даже отдельных нейронов зрительной коры. У приматов on- и off-реакции на изменения освещения ограничиваются полем 17.Однако проекция сетчатки в коре неодинакова: разные пункты и отделы зрительной отношении коры не соответствующим пропорциональны отделам сетчатки. в пространственном Непропорционально большую площадь в коре занимает область, соответствующая макулярной и фовеальной областям сетчатки, обеспечивающим центральное зрение. В электрофизиологических экспериментах найдено, что на одну колбочку фовеальной области сетчатки имеется приблизительно 100 клеток в зрительной коре. Если поле 17 является первичной сенсорной зоной зрительной коры и поражения его у человека вызывают стойкую и необратимую слепоту, 121 то поля 18 и 19 являются вторичными зонами. У человека при прямом раздражении (электроток, давление и др.) в области коры, соответствующей 17-му полю Бродмана, возникают только фотопсии (световые точки и пятна), при раздражении же 18-го и 19-го полей появляются сложные галлюцинаторные образы. Исследованиями И.П.Павлова и его учеников на животных показано, что в коре имеются и другие отделы, несущие зрительную функцию. Например, исследованиями доказано, что поле 7 теменной области участвует во взаимодействии корковых частей анализаторов, а именно кожного и зрительного. Исследования на обезьянах дают представление о кортико- кортикальных связях (путях), идущих от зрительных к теменным, височным и лобным долям, хотя большинство этих отделов рассматриваются как незрительные. Теменная область получает также сомато-сенсорные и акустические импульсы, и парието-фронтальные пути могут передавать, по крайней мере, трехсенсорную информацию (зрительную, звуковую и сомато-сенсорную). Исследования на кошках по вызванным потенциалам показали, что теменная кора является сложным комплексом различных афферентных систем. Здесь по вызванным потенциалам определяются два основных компонента: ранний и поздний ответы. Ранний компонент передает специфическую информацию от афферентных ядер в реле таламуса. Поздний — получает информацию от ретикулярной формации и неспецифических ядер таламуса. Специфические пути оканчиваются на моносенсорных нейронах, а неспецифические — на полисенсорных нейронах. Можно сделать вывод, что преимущественная роль теменной области коры — афферентный синтез. Одним из основных принципов, характеризующих работу анализаторов, в том числе и органа зрения, является принцип специфического и неспецифического путей проведения 122 импульсов, возникающих в результате раздражения рецепторных органов внешними стимулами. В отличие от классического представления о проведении возбуждения в анализаторе (например, зрительном) в действительности есть, по крайней мере, два его пути: специфический и неспецифический. Специфический путь, который начинается в фоторецепторах, через систему биполяров и ганглиозных клеток сетчатки следует в наружное коленчатое тело и оттуда к четвертому слою затылочной поле коры (17-е Бродмана). Однако это не единственный путь распространения возбуждения. От зрительного пути отходят коллатерали к ретикулярной формации — сложному образованию, начинающемуся в спинном мозгу и заканчивающемуся в неспецифических ядрах таламуса. Эта система также передает возбуждение в кору, но в отличие от импульсов, идущих по специфическому пути проведения возбуждения, импульсы, поступающие в ретикулярную систему, не передают специальную информацию, связанную с тонким различением свойств предметов, а регулируют возбудимость корковых клеток. Физиологические процессы, опосредствующие сознательное видение (со способностью узнавать виденное), являются, таким образом, не только функцией первичных и вторичных областей зрительной коры, но и результатом синтетической работы многих других ее областей, центральной нервной системы в целом. Зрительно-нервный аппарат является частью центральной нервной системы, и понимание закономерностей его деятельности невозможно без знания общих закономерностей функционирования этой системы. Изучение привело к возникновению ряда новых дисциплин, в том числе нейропсихологии, имеющей целью изучение роли отдельных систем головного мозга в осуществлении психической деятельности. Реализация этой цели обеспечивается целым комплексом совместно работающих аппаратов мозга, каждый из которых вносит свой вклад в обеспечение этой функциональной системы. 123 Нейрофизиологические исследования сенсорных связей и взаимодействий, как впрочем и всякая физиологическая интерпретация психических процессов, должны исходить из психофизиологически точно установленных фактов. Нейрофизиологические исследования позволяют подвести со своей стороны солидный материальный базис под психофизиологические и психофизические исследования закономерностей сенсорного взаимодействия. 6.4. Движение глаз Наблюдения показывают, что глаза человека никогда не остаются неподвижными. Движение является необходимым условием построения адекватного образа. Подобно сенсорным механизмам зрительной системы, центры, управляющие движением глаз, представлены на разных уровнях центральной нервной системы. Наиболее древние центры находятся в передних буграх четверохолмия. Они реализуют простейшие глазодвигательные функции. Более высокий уровень движений глаз, учитывающий характеристики объекта, возможен при участии глазодвигательных центров, связанных с затылочными долями коры головного мозга. Наиболее сложные произвольные движения осуществляются при помощи структур передних глазодвигательных центров, расположенных в заднелобных отделах головного мозга. Периферическую часть глазодвигательного аппарата образуют внутренние и внешние мышцы глаза. Внутренние находятся внутри глазного яблока: цилиарная мышца изменяет кривизну хрусталика, обеспечивая резкость изображения на сетчатке при изменении расстояния до объекта; мышца радужной оболочки, меняя диаметр зрачка, регулирует общее количество света, поступающее на сетчатку. Важную роль играют три пары внешних глазодвигательных мышц, совместная работа которых приводит к изменению положения глаз в 124 глазной орбите. Выделяют три больших группы движений глаз. В число макродвижений входят, прежде всего, быстрые, скачкообразные, саккадические движения глаз. Они наблюдаются при зрительном поиске объекта, чтении, рассматривании неподвижных изображений. Амплитуда саккадических движений определяется размерами объекта и характером перцептивной задачи. Минимальная их величина равна долям градуса, максимальная – 40-60 градусам. Обычно столь большие движения, возникающие как часть ориентировочной реакции на появление в периферическом зрении нового объекта, сопровождаются движениями головы и корпуса. Когда объект, который необходимо рассмотреть, находится ближе или дальше от наблюдателя, чем точка фиксации, глаза поворачиваются так, чтобы новая точка фиксации проецировалась на фовеальные участки. Этот вид макродвижений глаз называется вергентными движениями. Если точка новой фиксации находится ближе к наблюдателю, то движения глаз называются конвергенцией, если дальше – дивергенцией. Латентный период вергентных движений, как и саккадических, равен 200 мсек. Наконец, последним видом макродвижений являются плавные и медленные следящие движения. Они возникают только в ответ на движение объектов или самого наблюдателя. В последнем случае следящие движения также называются компенсаторными, так как они противоположны направлению движения и способствуют сохранению фиксации объекта. Во время слежения глаза могут отставать от объекта, особенно если скорость его достаточно велика. Возникающие движения изображения по сетчатке приводят к нарушениям различных тонких деталей объекта. Это явление было названо динамической остротой зрения. Комбинация периодически повторяющихся саккадических и следящих движений называется нистагмом. Различают два вида нистагма: оптокинетический и вестибулярный. При оптокинетическом нистагме, наблюдающимся при однонаправленном движении объектов в зрительном 125 поле (например, при рассматривании растущих вдоль дороги деревьев из окна движущегося автомобиля) медленные следящие движения удерживают изображение объекта неподвижным на сетчатке, а быстрые саккады переводят глаза в исходную позицию. Вестибулярный нистагм вызывается раздражением вестибулярного аппарата, сопровождающим поворот головы, и возникает даже в совершенно темном помещении или при закрытых глазах. Этот вид нистагма выполняет ту же функцию удержания объекта в зоне ясного видения при собственных движениях наблюдателя. Второй класс движений составляют микродвижения – мелкие непроизвольные движения глаз во время фиксации. Существует три вида микродвижений глаз: тремор, дрейф и флики. Тремором называется дрожание глаз с частотой 20-150 герц. Считается, что основная функция дрейфов состоит в дестабилизации ретинального изображения; флики, или микросаккады возвращают его в зону наилучшей видимости. Комбинация дрейфов и фликов называется физиологическим нистагмом, который проявляется в том, что изображение постепенно смещается (дрейф) из зоны ясного видения и через некоторое время скачком возвращается в зону ясного видения (флик). Благодаря микро- и макродвижениям глаз осуществляется процесс видения. 6.5. Основные виды и пороги зрительных ощущений Зрительные ощущения подразделяют на три вида: светоощущения, цветоощущения, различение формы объектов. Выше уже отмечалась относительность разделения ощущений и восприятий: ощущения всегда входят в восприятия; никакие восприятия немыслимы без ощущений. В непрерывном потоке зрительного восприятия тесно переплетаются все группы ощущений. Световой раздражитель 126 всегда имеет определенную интенсивность, какой-то цвет, протяжение и форму. Однако опыт показывает, что имеются и специфические закономерности каждой из групп ощущений, поддающиеся не только качественному, но и количественному анализу. Это возможно потому, что они являются выражением взаимодействия свойств внешнего мира, и органа зрения, отражающего свойства этого мира. В ощущениях отражаются все основные свойства электромагнитного излучения оптического диапазона спектра: их качество - длина волны (частота) электромагнитных колебаний; интенсивность — амплитуда колебаний; особенность пространственного распространения и локализации — протяженность; временные отношения — длительность. Различают абсолютные и разностные пороги зрительных ощущений. Абсолютный порог - это минимальная видимая величина яркости светового стимула при отсутствии светового фона в условиях полной темновой адаптации. Разностный порог—минимальная видимая разность яркостей тестового стимула и светового фона, на котором он предъявляется. Отношение разностного порога к яркости фона называют дифференциальным порогом или пороговым контрастом. Пороги можно выражать не только в световых единицах, но и в энергетических единицах. Однако эти измерения более сложны, поэтому обычно ограничиваются измерением порогов в световых единицах (по точно определенному источнику белого света — международной свече). Но нужно помнить, что световые единицы не являются чисто физическими величинами, а всегда отнесены к так называемому среднему наблюдателю, глаз которого обладает точно установленными и стабильными свойствами. Функцию светоощущения часто принято световой чувствительности, которая является выражать единицами величиной, обратной порогу. Величины абсолютных, разностных и дифференциальных световых порогов человека определялись в многочисленных исследованиях. Они 127 зависят от чрезвычайно большого количества факторов (условий) . Абсолютные световые пороги измерялись в разных отделах поля зрения для разных монохроматических излучений. Граница чувствительности палочкового аппарата в ультрафиолетовой области спектра приходится на 302 нм, где пропускание коротковолновых, ультрафиолетовых лучей спектра хрусталиком и роговой оболочкой очень мало. В этой (коротковолновой) области чувствительность палочкового аппарата очень сильно падает по сравнению с максимальной. Так, при 365 нм она в 10 000 раз, а при 302 нм приблизительно в 1 000 000 раз меньше, чем в области максимума. Но, несмотря на такое снижение чувствительности, с помощью палочек можно видеть, например, луну в ночном небе. 6.6. Цветоощущения Ощущение цвета определяется длиной волны светового потока, стимулирующего зрительную систему. Свет, способный вызвать у человека цветовое ощущение, имеет строго определенную длину волны электромагнитных колебаний. Таким образом, то, что для нас является синим или красным цветом, на самом деле коротко- или длинноволновый диапазон видимого спектра частот электромагнитных колебаний. Цветоощущение – это совершенно субъективный результат воздействия на нервную систему электромагнитной энергии. Другими словами, цвета зависят от того, как именно зрительная система интерпретирует световые лучи с разной длиной волны, воздействующие на глаз напрямую, а также отраженные от предметов окружающего мира. Следовательно, цвет – это продукт деятельности нервной системы, отражающей воздействующий стимул. Наше ощущение цвета – внутри нас, и до тех пор, пока нет наблюдателя, воспринимающего цвет, нет и самого цвета. Даже в цепи явлений, происходящих между рецепторами 128 сетчатки и зрительной корой, цветов еще нет, они появляются лишь тогда, когда информация получает окончательную интерпретацию в сознании наблюдателя. Итак, предметы окрашены потому, что отражают и посылают нашей зрительной системе световые лучи определенной длины волны. Когда белый солнечный свет или свет источника, расположенного над нашими головами, попадает на поверхность предметов, некоторые входящие в его состав волны поглощаются, а другие отражаются. Отраженные воспринимаются нами как цвет предмета. Ощущение цвета определяется тремя переменными: длиной волны, интенсивностью светового потока и спектральной чистотой. Каждому из этих параметров соответствует особый психологический аспект ощущения цвета: цветовой тон, яркость и насыщенность. Связь между ними может быть наглядно продемонстрирована трехмерного цветового веретена (см. рис. 6.5.). Рис. 6.5. Трехмерное цветовое веретено 129 с помощью Яркость представлена вдоль вертикальной оси и изменяется от белого цвета (верх) до черного цвета (низ). Вертикальная линия, проходящая через центр веретена, представляет разные оттенки серого цвета. Насыщенность показана латерально и изменяется от центра к периферии, причем наиболее насыщенные хроматические цвета расположены на кромке центрального круга. Коническая форма веретена отражает тот факт, что насыщенность максимальна только при невысоких и средних уровнях яркости. Чем дальше от середины оси яркости, тем меньше становится насыщенность цветового тона, добавление как белого, так и черного, разбавляет его – из чего следует, что ни один слишком светлый или слишком темный цвет не может быть очень насыщенным. Конструкция цветоощущение, веретена возможное позволяет в пределах обнаружить трехмерного любое цветового пространства. Как правило, чистые цвета с одной длиной волны (монохроматические цвета) встречаются редко. В большинстве случаев цвет представляет собой смесь лучей с разной длиной волны. Цветовой круг соответствует центральному кругу трехмерного цветового веретена. Монохроматические основные цвета по периметру круга плавно переходят друг в друга. Цвета, расположенные на противоположных частях круга, при смешении образуют неокрашенную смесь, т.е. ахроматические цвета(см. рис.6.6.). Это цвета-антагонисты, которые получили название дополнительных цветов. При смешении двух цветов, лежащих на цветовом круге ближе друг к другу, чем цвета-антагонисты, цветовой тон смеси расположен между смешиваемыми цветами на соединяющей их прямой (точки А и В на рисунке 6.6.). 130 Рис.6.6. Цветовой круг, соответствующий центральному кругу трехмерного цветового веретена Подобные спектральные пары называются метамерами или метамерными парами. В нашем примере это означает, что зеленый и красный цвета, воздействуя на нашу зрительную систему, вызывают ощущение желтого цвета (точка А на рисунке 6.6.). С помощью цветового круга можно также определить цветоощущения, которые вызывают смеси, содержащие неравное количество исходных цветов. Точка В показывает, что если в смеси содержится больше красного, чем зеленого, то в ее результирующем цвете более ярко выражен красный оттенок. По насыщенности смесь уступает каждому из ее компонентов, так как лежит ближе к центру цветового круга, чем компоненты, из которых она образована. Существует две модели смешения цветов: аддитивная и субтрактивная (см. рис. 6.7.). Между аддитивным и субтрактивным 131 смешениями цветов существует принципиальное различие, связанное с тем, где именно – непосредственно в сетчатке или вне ее – происходит сам процесс смешения. В случае аддитивного смешения световые лучи смешиваются при попадании в глаз, т.е. в зрительной системе. Рис.6.7. Модели аддитивного (a) и субтрактивного (б) смешения цветов При субтрактивном смешении компоненты сначала смешиваются на палитре и только затем попадают в зрительную систему. Так, например, при аддитивном смешении двух световых лучей синего и желтого, благодаря суммации их воздействия зрительной системой смесь воспринимается субтрактивного как смешения серая смесь (см. синего рис.6.7.-а). В и пигментов желтого случае воспринимается как зеленая (см. рис. 6.7.- б). Исаак Ньютон первым научно объяснил природу цветных полос, 132 получающихся при разложении солнечного света оптической призмой. Он считал, что белый солнечный свет есть сумма световых лучей, обладающих различной силой преломления. Каждый такой световой луч вызывает присущее только ему цветовое впечатление. При прохождении белого света через стеклянные призмы он разлагается на простые цветные лучи. При прохождении через собирающую линзу разложенные призмой цветные лучи собираются и опять образуют белый свет. Законы смешения цветов были также открыты Ньютоном, который расположил цвета по кругу, исходя из длин волн, им соответствующих (см. рис.6.8.). Он выделил 7 основных цветов, аналогично семи ступеням октавы. Самым коротким волнам соответствует фиолетовый, затем синий и т.д., самым длинным – красный. Между красным и фиолетовым образовался разрыв, который Ньютон заполнил смесью красного и фиолетового и назвал пурпурным. Рассматривая взаимоотношения между разными по физическому составу лучами света и вызываемыми ими цветовыми ощущениями, Ньютон первым понял, что цвет есть атрибут ощущения, для которого нужен наблюдатель, способный воспринять лучи света и интерпретировать их как цвета. Сам свет окрашен не больше, чем радиоволны или рентгеновские лучи. Рис. 6.8. Цветовой круг Ньютона 133 Результаты опытов Ньютона показали, что смешение цветов подчиняется следующим закономерностям: 1. Для любого цветового тона существует другой цветовой тон, причем единственный, получается ахроматический при смешении с которым цвет. Связанные таким образом цвета называются дополнительными. 2. При смешении двух разных цветов результирующая смесь всегда есть цвет, промежуточный между исходными, так, что он меньше отличается от исходных, чем исходные между собой. 3. Два одинаковых цвета при смешении дадут тот же самый цвет, независимо от спектрального состава исходных цветов. При более строгом подходе к оценке смеси цветов используется система цветовых сочетаний, основанная на трехкомпонентной теории цветового зрения. В соответствии с этой теорией, практически любой цвет за небольшим исключением, может быть получен при смешении в определенной пропорции трех цветов. Эти цвета получили название основных цветов. Таковыми являются синий, зеленый и красный. Основные цвета отвечают следующим условиям: - при смешении двух из них не должен получиться третий; - ни один из этих цветов не должен быть дополнительным к другому; - из смешения основных цветов в разных соотношениях может быть получено большинство спектральных цветов. Смесь, образованная равным количеством основных цветов, воспринимается зрительной системой как белый цвет. Первые идеи о трехкомпонентности цветового зрения были высказаны Михайло Васильевичем Ломоносовым в его «Слове о 134 происхождении света, новую теорию о цветах представляющем, июля 1 дня 1756 года, говоренном». В дальнейшем трехкомпонентная теория была разработана в 19 веке. Томас Юнг, анализируя и продолжая опыты Ньютона по смешению спектральных цветов, показал, что субъективно все множество цветовых тонов и белый цвет можно воспроизвести смешением всего трех правильно выбранных спектральных цветов. В соответствии с идеей Юнга цветовой круг Ньютона был трансформирован Максвеллом в равносторонний треугольник, в центре которого расположен белый цвет, а по вершинам – три основных цвета (см. рис.6.9.). Позже трехкомпонентная теория была детально завершена Германом фон Гельмгольцем. Теория основана на предположении, что число различных рецепторов цвета на сетчатке должно быть невелико. Так как все цвета могут быть получены с помощью смешения трех основных цветов, то было сделано предположение, что в сетчатке существует три типа рецепторов, чувствительных к синему, зеленому и красному цветам. Более поздние исследования подтвердили существование трех фоточувствительных пигментов, каждый из которых был обнаружен в колбочках определенного типа. Эти пигменты максимально обесцвечивались световыми лучами с длинами волн, соответствующими основным цветам. Рис. 6.9. Схема цветового треугольника Джеймса Максвелла. 135 Второй важнейшей теорией цветового зрения является теория противоцветов, создателем которой является немецкий физиолог Эвальд Геринг (начало 20 века). В основу теории противоцветов легли данные о подробно изученных им явлениях контрастов. Геринг считал, что в сетчатке находятся три цветочувствительных субстанции: белочерная, красно-зеленая и желто-синяя, их разложение приводит к ощущению белого, красного и желтого цветов, а восстановление, соответственно, к ощущению черного, зеленого и синего цветов. Теории Юнга, Гельмгольца и Геринга относятся к так называемым одностадийным теориям цветового зрения (см. рис.6.10.). Третья, более современная теория цветового зрения, объединяет первые две теории. Согласно этой теории, информация о длине волны сначала обрабатывается в сетчатке рецепторами трех разных типов – колбочками, после чего поступает на более высокий уровень зрительной системы, где и происходят процессы различения цветов-антагонистов: бело-черного, красно-зеленого и желто-синего. То есть кодирование цвета представляет собой двухступенчатый процесс (см. рис. 6.11.). Рис. 6.10. Одностадийные модели цветового зрения 136 Постепенно становилось понятно, что каждый цветооппонентный канал двухстадийной модели представляет собой не просто отдельную клетку, аналогичную рецепторам сетчатки, а сложную нейронную сеть. Рис. 6.11. Двухстадийная модель цветового зрения В коре обезьян были обнаружены два типа цветовых рецепторов, анализирующих спектральный состав излучения. Открытие нейроновдетекторов позволило придать психофизиологическим моделям цветового зрения информационную законченность, рассматривая их как третью итоговую стадию переработки сенсорной информации о зрительных стимулах (см.рис. 6.12). Световое излучение анализируется вначале на рецепторном уровне (1 стадия), затем полученная информация перерабатывается в двух подсистемах: хроматической и ахроматической (2 стадия), которые имеют одинаковую структуру - каждая из них имеет по два канала, настроенные на некие физические параметры излучения. Последующий анализ производится цветовыми детекторами (3 стадия), специфика которых заключается в особой форме синаптической связи с четырьмя каналами хроматической и ахроматической подсистем. 137 Рис. 6.12. Трехстадийная модель цветового зрения За счет этой специфики в детекторе формируется сенсорный цветовой образ, характеризующийся цветовым тоном, насыщенностью и светлотой. Субъективный характер цветовых ощущений подтверждает такое явление, как аномалии цветового зрения, которые в честь английского химика Джона Дальтона получили название дальтонизма. Известно три типа дефектов цветового зрения: аномальный трихроматизм, дихроматизм и монохроматизм. Все эти дефекты связаны с аномалиями цветочувствительной триады колбочек. Аномальный трихроматизм проявляется в форме протаномалии и дейтераномалии. Протаномал недостаточно чувствителен к красноватым тонам. У дейтераномалов понижена чувствительность к зеленоватым тонам. Все эти явления возникают из-за недостатка цветочувствительного пигмента в колбочках сетчатки. Дихроматизм проявляется в форме протанопии, дейтеранопии и тританопии. Протанопы совсем не чувствительны к красному, дейтеранопы не чувствительны к зеленой части спектра, тританопы не различают желтый и синий цвета. Эти аномалии связаны с отсутствием пигмента в одной из колбочек светочувствительной триады. 138 Монохроматизм – чрезвычайно редкий дефект цветового зрения, когда человек способен различать только черное и белое. Страдающие этой аномалией люди вполне могут быть названы цветослепыми. 6.7. Зрительная адаптация и виды зрения Зрительная адаптация - приспособление чувствительности глаза и всей зрительной системы к различным условиям освещения. Различают зрительную адаптацию к свету - она называется световой адаптацией, и зрительную адаптацию к темноте – темновая адаптация. Процесс световой адаптации, в первую очередь, характеризуется быстрым повышением нижнего абсолютного порога зрительного анализатора. который затем постепенно уменьшается, и снижением чувствительности с последующим ее восстановлением. В некоторых случаях адаптация к свету вызывает заметное влияние на поведение. Так, например, при выходе из темного помещения в ярко освещенное, в первое мгновение мы ничего не видим и частично теряем ориентацию, но затем зрение постепенно восстанавливается, примерно, в течение 1 минуты. Механизм световой адаптации включает: фотохимические реакции в сетчатке; обесцвечивание с последующим частичным восстановлением зрительного пурпура; переключение с палочкового на колбочковый аппарат; уменьшение площади зрачка. Темновая абсолютного адаптация порога чувствительности. характеризуется зрительного Темновая снижением анализатора адаптация и продолжается нижнего повышением значительно дольше световой. За первые 30-45 минут происходит повышение чувствительности в 8000-10000 раз. В течение последующих 2-3-х часов она достигает максимума. Механизм темновой адаптации включает: восстановление зрительного пурпура; переключение зрения с колбочкового на палочковый; увеличение площади зрачка. В процессах 139 световой и темновой адаптации принимают участие периферические и центральные структуры зрительного анализатора. Цветовая адаптация, или цветовое приспособление, выражается в понижении чувствительности глаза к определенному цветному раздражителю вследствие продолжительности его действия. Она не бывает столь значительна, как световая, но зато увеличивается скорее. Наиболее адаптирующим глаз является сине-фиолетовый, средним — красный и наименее адаптирующим глаз — зеленый цвет. Как возникновение ощущения, так и его исчезновение не происходит внезапно и одновременно с окончанием действия раздражителя. Необходимо некоторое время на соответствующий фотохимический процесс. Поэтому после прекращения действия раздражителя в глазу остается «след», или последействие раздражения, которое дает «последовательный образ». Когда этот след соответствует по светлоте и цветовому тону первоначальному ощущению, он называется положительным последовательным образом, когда же он изменяется в обратных отношениях, он называется отрицательным последовательным образом. Вследствие различного характера адаптации отдельных участков сетчатой оболочки глаза возникает явление последовательного контраста. Под последовательным контрастом понимаются временные изменения в цветовом ощущении, которые возникают вследствие предварительного действия на определенные Последовательный контраст участки глаза представляет световых раздражителей. собой отрицательный последовательный образ. Последовательный контраст может быть световым. Контрастные цвета близки к дополнительным цветам, однако от них отличаются. Весьма существенное отличие контрастных цветов от дополнительных проявляется в том, что дополнительные цвета взаимны. Это значит, что если цвет «а» есть дополнительный к цвету «б», то и цвет «б» есть дополнительный к цвету «а». Контрастные цвета не взаимны: например, к 140 желтому цвету контрастным цветом является фиолетовый, а к фиолетовому контрастным цветом является не желтый, а зеленовато-желтый цвет. Причины отличия контрастных цветов от дополнительных окончательно не выявлены. Контрастные цвета возникают не только на белом фоне, но и на всяком другом. Если контрастные цвета проецируются на цветную поверхность, то возникает сложение данного контрастного цвета с цветом поверхности, на которую контрастный цвет проецируется. Под одновременным контрастом понимается изменение в цвете, вызванное его соседством с другим цветом. Этот соседний цвет индуцирует на данном поле контрастный цвет. В условиях одновременного контраста одно из полей является индуцирующим, а другое индуцируемым. Так как цвета влияют друг на друга взаимно, то каждое поле одновременно влияет на другое и подвергается само влиянию этого соседнего поля. Подобно последовательному контрасту, одновременный контраст может быть световым и цветовым. Серые квадраты на белом фоне кажутся темнее, чем те же серые квадраты на черном фоне. На красном фоне серый квадрат кажется зелено-голубым, тот же серый квадрат на синем фоне кажется оранжевым. Исследования показали, что одновременный контраст объясняется явлением автоконтраста или автоиндукции. Это явление заключается в том, что при возбуждении сетчатки глаза светом, одновременно с прямым процессом, стимулирующим ощущение данного цвета, возникает «обратный» процесс, стимулирующий ощущение цвета, контрастного данному: на каждый цвет накладывается контрастный к нему цвет. При этом автоконтраст от цвета освещения значительно сильнее, чем от «собственного цвета» поверхности. Явление одновременного контраста объясняется распространением (иррадиацией) «обратного процесса» на смежные участки сетчатки, не раздраженные данным световым потоком. В том случае, когда 141 одновременный контраст возникает к цвету фона, он объясняется явлением автоконтраста к цвету фона. В том случае, когда цветная поверхность освещена одним и тем же цветным светом, один и тот же контрастный цвет может быть назван каким угодно воспринимаемым цветом поверхности. С другой стороны, одинаково выглядящие цвета при освещении различными источниками света вызывают различные контрастные цвета, обусловленные цветным светом, освещающим экран. Следовательно, одинаково выглядящие цвета могут вызвать контрастный цвет, имеющий любой тон спектра. Таким различными образом, одинаково источниками света, выглядящие вызывают цвета, неодинаково освещенные выглядящие контрастные цвета, обусловленные в основном не воспринимаемым цветом поверхности, а цветным светом, освещающим данную поверхность. Из этого положения следует, что глаз является анализатором, дифференцирующим свет, падающий на данную поверхность, и свет, отраженный данной поверхностью. Таким образом, одновременный контраст возникает на основе индукции от света. Аналогичные явления возникают в естественных условиях. Отражения цветного света от зеленой листвы, от цветной поверхности и т. д. вызывают резко выраженные контрастные цвета, которые несравнимо сильнее, чем контрасты от самих окрашенных поверхностей. Изменение цвета вызывается не только контрастным воздействием другого цвета, но и рядом других факторов. В частности, цвета изменяют свой цветной тон, светлоту и яркость на расстоянии в зависимости от величины угла, под которым воспринимается данная цветовая поверхность. Это изменение зависит от фона, на котором цвета воспринимаются, причем изменение цветов возникает не только на цветных фонах, но также на черном и белом. Эксперименты показали, что для каждого фона имеется своя кривая изменения цвета, воспринимаемого под малым углом зрения. Так, на белом фоне под малым углом зрения все цвета имеют 142 тенденцию сдвигаться по направлению к двум положительным критическим точкам, одна из которых находится в крайней видимой красной части спектра, а другая — между зеленым и голубым цветами спектра. Вследствие этого на белом фоне желтые, оранжевые, пурпуровые и фиолетовые цвета краснеют, а желто-зеленые, зеленые и синие — голубеют. Вместе с тем синие, а также фиолетовые и голубые цвета заметно темнеют на белом фоне. Различают три основных вида зрения: фотопическое (от греческих слов phot – свет, optos - видеть), мезопическое (от греческого mesos – промежуточный) и скотопическое (от греческого skotos – темнота). Фотопическое зрение осуществляется с помощью колбочкового аппарата при полной световой адаптации к яркости фона. Фотопическое зрение обеспечивает все виды зрительных ощущений – светоощущения, цветоощущения, различение формы объектов. Это так называемое дневное зрение. При фотопическом зрении наибольшая острота зрения имеется в центральном поле, соответствующем фовеальной области сетчатки, к периферии значительно уменьшается. Мезопическое зрение – так называемое сумеречное зрение, промежуточное между дневным и ночным, когда функционируют рецепторы обоих типов. Мезопическое зрение осуществляется при частичной темновой или световой адаптации, и характеризуется частичной хроматической чувствительностью. Скотопическое зрение – так называется ночное зрение, осуществляется с помощью палочкового аппарата при полной адаптации к темноте. При чувствительность соответствующей скотопическом зрении наблюдается на периферии плотности палочек. максимальной максимальная световая сетчатки, В условиях скотопического зрения ощущения носят ахроматический характер, но световая чувствительность очень высока. На рис.6.13. изображены кривые, показывающие зависимость 143 относительного количества света, необходимого для достижения порога, от длины волны. Палочки требуют меньше лучистой энергии, чем колбочки, для достижения зрительного порога. Рис.6.13. Пороги спектральной чувствительности. Рис. 6.14. Кривые спектральной чувствительности 144 На рис.6.14. изображены кривые спектральной чувствительности фотопического и скотопического зрения к световому потоку с различной длиной волны. На ординате отложены величины, обратные пороговым значениям. Скотопическое (палочковое) зрение более чувствительно, чем фотопическое (колбочковое). Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 6: 1. Каковы физические характеристики света? 2. Каковы основные составляющие зрительного анализатора? 3. Охарактеризуйте оптическую систему глаза. 4. Каково строение сетчатки глаза? 5. Что такое хроматическая и сферическая аберрация? 6. Опишите центральные и периферические механизмы движения глаз. 7. Какие макро- и микродвижения глаз вам известны? 8. Охарактеризуйте основные виды зрительных ощущений. 9. Что определяет пороги зрительных ощущений? 10.Проанализируйте субъективные качества цветовых ощущений. 11.Что моделирует трехмерное цветовое веретено? 12.Опишите цветовой круг Ньютона. 13.Чем различаются аддитивное и субтрактивное смешения цветов? 14.Какие теории цветового зрения вам известны? 15.Охарактеризуйте основные виды дефектов цветового зрения. 16.Что такое световая и темновая адаптация? 17.Каковы особенности цветовой адаптации? 18.Охарактеризуйте основные виды зрения. Проектные задания к модулю 6: 1. Построить схему зрительного анализатора и описать функции его составляющих. 2. Провести сравнительный анализ различных видов зрения. 3. Построить цветовой круг Ньютона и описать основные принципы 145 смешения цветов. 4. Сравнить одностадийную, двухстадийную и трехстадийную модели цветового зрения. Тесты к модулю 6: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. 380 – 760 нм – диапазон длин волн, воспринимаемых анализатором: а) зрительным б) вибрационным в) слуховым 2. Появление зрительного ощущения зависит от: а) частоты электромагнитного излучения б) интенсивности электромагнитного излучения в) соотношения частоты и интенсивности электромагнитного излучения 3. Понижение чувствительности глаза к определенному частотному спектру раздражителя: а) световая адаптация б) темновая адаптация в) цветовая адаптация 4. С помощью колбочкового аппарата сетчатки глаза осуществляется: а) фотопическое зрение б) скотопическое зрение в) мезопическое зрение 5. Впервые идею о трехкомпонентности цветового зрения высказал: а) Т.Юнг б) М.В.Ломоносов в) Г.Гельмгольц Правильные ответы: 1А, 2В, 3В, 4А, 5Б. Каждый правильно выбранный ответ максимальное количество баллов – 5. 146 оценивается в 1 балл, ЧАСТЬ 2. ВОСПРИЯТИЕ Модуль 7. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ТЕОРИИ ВОСПРИЯТИЯ Восприятие строится на чувственных данных ощущений, доставляемых нашими органами чувств под воздействием внешних раздражений, действующих в данный момент. Попытка оторвать восприятие от ощущений несостоятельна. Но восприятие вместе с тем и не сводится к простой сумме ощущений. Оно всегда является более или менее сложным целым, качественно отличным от тех ощущений, которые входят в его состав. В каждое восприятие входит и воспроизведенный прошлый опыт, и мышление воспринимающего, а также его чувства и эмоции. Отражая объективную действительность, восприятие делает это не пассивно, потому что в нем одновременно преломляется вся психическая жизнь конкретной личности воспринимающего. Комплексные цели модуля: - проанализировать сущность восприятия как активного познавательного психического процесса; - рассмотреть восприятие во взаимосвязи с другими психическими процессами; - раскрыть основные свойства восприятия. 7.1. Восприятие как активный психический процесс Восприятие - активный психический процесс целостного отражения предметов и явлений окружающего мира в коре головного мозга человека при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств. Жизненная непреднамеренного практика заставляет восприятия к человека целенаправленной 147 переходить деятельности от - наблюдению; на этой стадии восприятие уже превращается в специфическую «теоретическую» деятельность. Теоретическая деятельность наблюдения включает анализ и синтез, осмысление и истолкование воспринятого. Таким образом, связанное первично в качестве компонента или условия с какойлибо конкретной практической деятельностью, восприятие, в конце концов, в форме наблюдения переходит в более или менее сложную деятельность мышления, в системе которого оно приобретает новые специфические черты. Развиваясь в другом направлении, восприятие действительности переходит в связанное с творческой деятельностью создание художественного образа и эстетическое созерцание мира. Воспринимая, человек не только видит, но и смотрит, не только слышит, но и слушает, а иногда он не только смотрит, но рассматривает или всматривается, не только слушает, но и прислушивается; он часто активно выбирает установку, которая обеспечит адекватное восприятие предмета; воспринимая, он таким образом производит определенную деятельность, направленную на то, чтобы привести образ восприятия в соответствие с предметом, необходимое в конечном счете в силу того, что предмет является объектом не только осознания, но и практического действия, контролирующего это осознание. Восприятие является чувственным отображением предмета или явления объективной действительности, воздействующей на наши органы чувств. Восприятие человека — не только чувственный образ, но и осознание субъектом выделяющегося из окружения данного предмета составляет объекта. Осознание чувственно основную, наиболее существенную отличительную черту восприятия. Возможность восприятия предполагает у субъекта способность не только реагировать на чувственный раздражитель, но и осознавать чувственное качество как свойство определенного предмета. Для этого предмет должен выделиться как относительно устойчивый источник исходящих от него на субъект воздействий, и как возможный объект направленных на него действий субъекта. Восприятие предмета 148 предполагает поэтому со стороны субъекта не только наличие образа, но и определенной действенной установки, возникающей лишь в результате довольно высоко развитой тонической деятельности (мозжечка и коры), регулирующей двигательный тонус и обеспечивающей состояние активного покоя, необходимого для наблюдения. Восприятие поэтому предполагает довольно высокое развитие не только сенсорного, но и двигательного аппарата. Если координированное, направленное на предмет действие, с одной стороны, предполагает восприятие предмета, то в свою очередь, и восприятие как осознание противостоящих субъекту предметов объективной действительности предполагает возможность не только автоматически реагировать на сенсорный раздражитель, но и оперировать предметами в координированных действиях. В частности, восприятие пространственного расположения вещей совершенно очевидно формируется в процессе реального двигательного овладения пространством — сначала посредством хватательных движений, а затем передвижения. Эта связь с действием, с конкретной деятельностью определяет весь путь исторического развития восприятия у человека. Специфический аспект, в котором люди воспринимают предметы окружающей их действительности, преимущественное выделение в ней одних сторон перед другими и т. п., несомненно, существенно обусловлен потребностями действия. В частности, развитие высших специфически человеческих форм восприятия неразрывно связано со всем историческим развитием культуры, в том числе, и искусства — живописи, музыки и т. п. В специфических видах деятельности, например, деятельности художника, композитора, писателя эта связь восприятия с деятельностью выступает особенно отчетливо. Восприятие действительности в творческом процессе и отображение воспринятого невозможно оторвать друг от друга; не только творчество обусловлено его восприятием, но и само восприятие в известной мере обусловлено отображением творчески воспринятого им; оно подчинено условиям отображения и преобразовано в соответствии с ними. 149 Процесс творческого отображения и процесс творческого восприятия образуют взаимодействующее единство. В отношении художественного восприятия полную силу приобретает аналогия между соотношением восприятия и его изображением в рисунке, в живописи, с одной стороны, и между мышлением и его выражением в речи — с другой. Как речь, в которой мышление формируется, в свою очередь, участвует в его формировании, так и художественное изображение воспринятого не только выражает, но и формирует восприятие художника. Оно вместе с тем воспитывает и, значит, формирует восприятие людей, которые на художественных произведениях учатся по-настоящему воспринимать мир. Восприятие не только связано с действием, с деятельностью - и само оно специфическая познавательная деятельность сопоставления, соотнесения возникающих в нем чувственных качеств предмета. В восприятии чувственные качества как бы извлекаются из предмета — для того, чтобы тотчас же быть отнесенными к нему. Восприятие — это форма познания действительности. Возникающие в процессе восприятия чувственные данные и формирующийся при этом наглядный образ тотчас же приобретают предметное значение, т. е. относятся к определенному предмету. Этот предмет определен понятием, закрепленным в слове; в значении слова зафиксированы признаки и свойства, вскрывшиеся в предмете в результате общественной практики и общественного опыта. Сопоставление, сличение, сверка образа, возникающего в индивидуальном сознании, с предметом, содержание - свойства, признаки которого, выявленные общественным опытом, зафиксированным в значении обозначающего его слова, составляет существенное звено восприятия как познавательной деятельности. Процесс восприятия включает в себя познавательную деятельность обследования, распознавания предмета через образ; возникновение образа из 150 чувственных качеств, в свою очередь, опосредовано предметным значением, к которому приводит истолкование этих чувственных качеств. Предметное значение как бы вбирает в себя и истолковывает чувственные данные, возникающие в процессе восприятия. Всякое сколько-нибудь сложное восприятие является по существу своему решением определенной задачи, которое исходит из тех или иных раскрывающихся в процессе восприятия чувственных данных, с тем, чтобы определить их значение и найти адекватную интерпретацию. Деятельность истолкования включается в каждое осмысленное человеческое восприятие. Ее роль очевидна при восприятии художественного произведения. Художественный образ никогда не сводится к одному более или менее целостному комплексу сенсорных данных, как не сводится к ним содержание сколько-нибудь значительного художественного произведения. Художник непосредственно вводит в поле зрения воспринимающего чувственные данные образа, но посредством них он ставит перед художественным восприятием задачу воспринять то, что ими задано, - семантическое поэтическое содержание образа и воплощенный в нем замысел художника. Именно потому, что восприятие художественного произведения должно разрешить такую задачу, оно является сложной деятельностью, не в равной мере каждому доступной. По существу, аналогичная деятельность интерпретации заключена в каждом восприятии сколько-нибудь сложной жизненной ситуации. Лишь в искусственно упрощенных условиях, которые создаются иногда в психологических экспериментах, ее можно как будто более или менее свести на нет и, таким образом, утерять из поля зрения это важнейшее звено в процессе восприятия. Когда она выделяется из восприятия в особый процесс, восприятие, как таковое, распадается или переходит в другие процессы — мышления, осмысления, истолкования и т. д. в одном случае, узнавания — в другом. В восприятие эта деятельность включается, но так, что в нем осознается не сама эта деятельность, а ее результат. 151 Восприятие строится на чувственных данных ощущений, доставляемых нашими органами чувств под воздействием внешних раздражений, действующих в данный момент. Попытка оторвать восприятие от ощущений несостоятельна. Но восприятие вместе с тем и не сводится к простой сумме ощущений. Оно всегда является более или менее сложным целым, качественно отличным от тех ощущений, которые входят в его состав. В каждое восприятие входит и воспроизведенный прошлый опыт, и мышление воспринимающего, а также его чувства и эмоции. Отражая объективную действительность, восприятие делает это не пассивно, потому что в нем одновременно преломляется вся психическая жизнь конкретной личности воспринимающего. Даже в самом чувственном своем составе восприятие не является простой механической суммой друг от друга независимых, лишь суммирующихся в процессе восприятия ощущений, поскольку при этом различные раздражения находятся в многообразных взаимозависимостях, постоянно взаимодействуя друг с другом. Наблюдение и экспериментальные исследования свидетельствуют, например, о воздействии цвета на видимую величину предмета: белые и вообще светлые предметы кажутся больше, чем равные им черные или темные предметы (так, в светлом платье человек кажется крупнее, полнее, чем в темном), относительная интенсивность освещения влияет на видимую отдаленность предмета. Расстояние или угол зрения, под которым мы воспринимаем изображение или предмет, влияет на его видимую окраску: цвет на расстоянии существенно изменяется. Включение предмета в состав того или иного, так или иначе, окрашенного целого влияет на его воспринимаемый цвет. Таким образом, в восприятии обычно каждая часть зависит от того окружения, в котором она дана. Значение структуры целого для восприятия входящих в состав его частей обнаруживается очень ярко и наглядно в некоторых оптикогеометрических иллюзиях. 152 Во-первых, воспринимаемая величина фигур оказывается зависимой от окружения, в котором они даны, как это видно из рисунка (оптические иллюзии), где средние круги равны, но видятся нами неравными (см. рис. 7.1.). Рис. 7.1. Иллюзия контраста Очень яркой является иллюзия Мюллера — Лайера (рис. 7.2.) Рис. 7.2. Иллюзия Мюллера — Лайера и ее эббингаузовский вариант (рис.7.3.). Рис. 7.3.Иллюзии Эббингауза Иллюзии, изображенные на 153 этом рисунке, показывают, что воспринимаемые размеры отдельных линий оказываются зависимыми от размеров тех фигур, в состав которых они входят. Особенно показательна в этом отношении иллюзия параллелограмма, в которой диагональ меньшего из параллелограммов кажется меньшей, а большего — большей, хотя объективно они равны (рис.7.4.). Рис. 7.4. Иллюзия параллелограмма Зависимым от структуры целого оказывается не только восприятие величины, но и направление каждой входящей в состав какого-нибудь целого линии - иллюзия параллельных линий. Рис. 7.5. Иллюзия параллельных линий На приведенном рисунке параллельные средние отрезки кажутся 154 расходящимися, потому что расходящимися являются те кривые, в состав которых они входят. Перенос с целого на части, впрочем, не столько объясняет, сколько характеризует в описательном плане ряд иллюзий. Попытка представить роль целого в данном случае как реальное объяснение и свести к ней все иллюзии была бы явно несостоятельна. Существуют многообразные иллюзии; многообразны, по-видимому, и причины, их вызывающие. Наряду с иллюзиями, которые обусловлены оценкой фигуры в целом или переносом с целого на часть, имеются иллюзии «от части к целому». Имеется ряд иллюзий, в основе которых лежит переоценка острых углов. В основе других иллюзий лежит переоценка вертикальных линий по сравнению с горизонтальными и т. д. Те случаи, когда иллюзорное восприятие получается под воздействием окружения в виде контрастной оценки величины, можно было бы, не ограничиваясь соображениями о влиянии «целого», объяснить общим психологическим законом контраста. Иллюзорное преувеличение размера светлых предметов по сравнению с равновеликими им темными можно скорее всего объяснить как эффект иррадиации. Если от таких объяснений перейти к более общему обоснованию, то можно будет принять в качестве гипотезы то положение, что иллюзорное восприятие абстрактных геометрических фигур обусловлено приспособленностью к адекватному восприятию реальных объектов. Так, переоценку вертикальных линий по сравнению с горизонтальными, А.Пьерон объясняет следующим образом: когда мы воспринимаем дом, стоя перед ним, равные ширина и высота его дают неравные отображения от того, что в силу нашего небольшого роста мы видим их под различными углами. Мы как бы корригируем эту деформацию, переоценивая высоту, вертикальную линию по сравнению с шириной, с горизонталью. Эта необходимая коррекция, продолжая осуществляться по отношению к отражению вертикалей и горизонталей на сетчатке при 155 восприятии рисунка, и влечет за собой иллюзию переоценки вертикали. В иллюзии Мюллера — Лайера существенное значение, несомненно, имеет тот факт, что размеры частичные оценки элементов этих реальных объектов: объектов перевешивают линии с расходящимися углами образуют большую фигуру, чем линии с идущими внутрь углами. В эббингаузовской иллюзии также две ласточки ближе друг к другу, две другие более удалены, несмотря на равенство расстояний от клюва. Иллюзорное восприятие последних обусловлено, очевидно, установкой восприятия на правильную оценку реальных расстояний между реальными конкретными объектами. В физиологическом плане это объясняется тем, что периферическая обусловленность восприятия неотрывна от его центральной обусловленности. Из вышеописанных иллюзий можно сделать тот вывод, что образ на сетчатке сам по себе не определяет образа восприятия; в частности величина этого образа сама по себе не дает никакой определенной величины воспринимаемого образа. Это значит, что свойства элемента или части не определены однозначно только местным раздражением. В восприятии часть какого-нибудь целого отлична от того, чем она была бы внутри другого целого. Так, присоединение к фигуре новых линий может изменить все ее непосредственно видимые свойства; одна и та же нота в различных мелодиях воспринимается по-разному; одно и то же цветовое пятно на разных фонах воспринимается различно. Когда говорят о влиянии целого на восприятие частей, то по существу это влияние целого заключается: 1) во внутреннем взаимодействии и взаимопроникновении частей; 2) в том, что некоторые из этих частей имеют господствующее значение при восприятии остальных. Всякая попытка оторвать целое от единства его частей является неправомерной; всякая попытка поглотить части в целом неизбежно ведет к уничтожению целостности. 156 Собственно говоря, почти каждый из фактов, обычно приводимых сторонниками гештальттеории для доказательства структурной «целостности» восприятия, свидетельствует не только о влиянии восприятия целого на восприятие частей, но и о влиянии частей на восприятие целого. Так, если в доказательство влияния целого на части приводят факты, свидетельствующие о том, что цвет фигуры влияет на ее воспринимаемые размеры, яркость освещения — на оценку воспринимаемого расстояния и т.д., то дело, по существу, сводится в данном случае к взаимодействию частей внутри единого восприятия. И если говорить о зависимости восприятия части целого (видимой величины фигуры) от свойств целого (его освещение), то с не меньшим основанием можно подчеркнуть в этом же факте обратную зависимость - целого от частей; изменением одной части освещения - изменена и воспринимаемая величина - значит, радикально изменено восприятие в целом. Если отмечают, что одно и то же цветовое пятно на разных фонах выглядит по-разному, то и изменение одного цветового пятна в одном соответственно выбранном месте картины может придать иной колорит всей картине в целом. Если подчеркивают, что одна и та же нота в разных мелодиях приобретает новые оттенки, то изменение какой-нибудь ноты или введение новой ноты в мелодию может не только придать новый оттенок той же мелодии, а вовсе изменить мелодию. Зависимость целого от части оказывается, таким образом, еще более значительной, чем зависимость части от целого. При этом значимость различных частей внутри целого, конечно, различна. Изменение некоторых частей не окажет сколько-нибудь заметного влияния на впечатление от целого, между тем как их восприятие может в более или менее значительной мере зависеть от основных свойств этого целого, в состав которого они входят. Необходимо учесть и то, что восприятие целого фактически определяется восприятием частей - не всех без различия, а основных, доминирующих в данном конкретном случае. Так, мы можем не заметить 157 пропуска или искажения какой-нибудь буквы в слове, потому что при чтении мы руководствуемся в значительной мере общей, привычной нам, структурой слова в целом. Но распознание этой целостной структуры слова, в свою очередь, опирается на отдельные преобладающие в нем буквы, от которых по преимуществу зависит эта структура слова. В более или менее длинном слове можно проглядеть пропуск буквы, не изменяющей скольконибудь заметно общей формы слова, но пропуск буквы, выступающей вверх или вниз строчки, обычно бросится в глаза. Причина в том, что сама структура целого определяется его частями, по крайней мере, некоторыми из них. В частности, общее впечатление от структуры целого в значительной мере зависит от выступающих из строки букв и их расположения в ряду прочих. Таким образом, для восприятия существенно единство целого и частей, единство анализа и синтеза. Поскольку восприятие не сводится к простой механической сумме ощущений, определенное значение приобретает вопрос о структуре восприятия, т. е. расчлененности и специфической взаимосвязи его частей. В силу этой расчлененности и специфической взаимосвязи частей воспринимаемого, оно имеет форму, связанную с его содержанием, но и отличную от него. Такое структурирование воспринимаемого находит свое выражение, например, в ритмичности, представляющей определенное членение и объединение, т. е. структурирование звукового материала. В зрительном материале такое структурирование проявляется в виде симметрического расположения однородных частей или в известной периодичности чередования однородных объектов. Форма в восприятии обладает некоторой относительной независимостью от содержания. Так, одна и та же мелодия может быть сыграна на разных инструментах, дающих звуки различного тембра, и пропета в различных регистрах: каждый раз все звуки будут различны; иными будут и высота и тембр их, но если соотношение 158 между ними останется все тем же, мы воспримем её как одну и ту же мелодию. На наличии в восприятии различных по содержанию входящих в него «элементов» или частей общей структуры основывается возможность так называемой транспозиции. Транспозиция, или перенос, имеет место тогда, например, когда при изменении размеров, окраски и прочих свойств различных частей какого-нибудь тела мы - если только при этом остаются неизмененными геометрические соотношения частей - узнаем в нем одну и ту же геометрическую форму. Транспозиция имеет место тогда, когда, как в вышеприведенном примере, мы узнаем одну и ту же мелодию, хотя она поется в различных регистрах или играется на инструментах, дающих звуки различного тембра. Обладая некоторой относительной независимостью от содержания, форма вместе с тем и связана с содержанием. В восприятии даны не форма и содержание, а форма некоторого содержания, и сама структура зависит от структурирования смыслового содержания восприятия. Поскольку оказывается, что элементы, или части, воспринимаемого обычно так или иначе структурируются, возникает вопрос, чем определяется это структурирование нашего восприятия. С вопросом о структурности восприятия связано выделение фигуры из фона. Фон и фигура отличаются друг от друга: фон обычно является неограниченным и неопределенным; фигура ограничена, как бы рельефна; она как бы обладает предметностью. В связи с этим величина разностного порога, на фигуре больше, чем на фоне. Различием фигуры и фона гештальтисты пытались объяснить наше восприятие реальных предметов то, почему мы обычно видим вещи, а не промежутки между ними, окаймленные вещами, и т.п., совершенно не учитывая более существенной зависимости восприятия от объективной значимости реальных вещей. Всякое восприятие является восприятием объективной действительности. Ни одно восприятие не может быть ни истинно понято, ни даже правильно, адекватно описано вне отношения к объективному 159 предмету, к определенному участку или моменту объективной действительности. Механизмами, лежащими в основе восприятия, обеспечивающими формирование первичного образа в тесной взаимосвязи с другими психическими процессами, являются сенсорно-перциптивные системы. При этом восприятие носит комплексный характер и включает межмодальные связи. По степени доминирования модальности той или иной сенсорноперцептивной системы различают зрительное восприятие, слуховое восприятие, осязательное восприятие и т.д. Кроме этого, восприятие различают по отношению к таким атрибутам объективной реальности, как время, пространство, движение. Таким образом, рассмотрев понятие восприятия в целом, мы можем выделить следующие свойства восприятия. 7.2. Свойства восприятия Основные свойства восприятия: Предметность, Целостность, Структурность, Константность, Осмысленность, Активность, Апперцепция, Историчность, Обобщенность, Избирательность, Изменчивость. 1. Предметность. Предметность восприятия связана с актом объективации (знания, получаемые нами из окружающего мира, мы относим к этому миру). Без такого смысла восприятие не может выполнять свою ориентирующую и регулирующую функцию в практической деятельности человека. Предметность не есть врожденное свойство. Существует определенная система действий, которая обеспечивает человеку предметную действительность мира. Решающую роль здесь играет осязание и движение. Предметность формируется на основе процессов, обеспечивающих контакт с самими этими предметами. Без участия осязания и движений (действий) 160 наше восприятие было бы беспредметным (зрительное ощущение само по себе не обеспечивает предметности). Предметность, как качество восприятия, играет особую соль в регуляции поведения (кирпич и взрывчатка: форма одинаковая, свойства разные). 2. Целостность. В отличие от ощущения, отражающего отдельные, воздействующие в данный момент на органы чувств, свойства предмета, восприятие есть целостный образ, складывающийся на основе обобщенных знаний об отдельных свойствах и качествах предмета, получаемых в виде отдельных ощущений. Целостный образ появляется на основе анализа и синтеза отдельных свойств. Целостность - центральное свойство восприятия. 3. Структурность. Восприятие в значительной мере не отвечает нашим мгновенным ощущениям и их сумме. Мы воспринимаем абстрагированную от этих ощущений, обобщенную структуру, которая формируется в течение некоторого времени. 4. Константность (неизменность). свободы, положений окружающих В виду множества степеней нас объектов и бесконечного многообразия условий их появления, эти объекты непрерывно изменяют свой облик. Однако, благодаря свойству константности, состоящему в способности перцептивной системы компенсировать эти изменения, мы воспринимаем предметы окружающего мира неизменными по форме, величине, цвету. (Например: известно, что изображение предмета, в том числе и изображение на сетчатке глаза, увеличивается, когда расстояние до предмета сокращается). Константность - не врожденное свойство, а приобретенное на основе взаимодействия с окружающим миром. Свойство константности обеспечивается корой головного мозга. Свойство константности объясняется тем, что восприятие представляет собой саморегулирующееся действие, обладающее механизмом обратной 161 связи, подстраивающееся к особенностям воспринимаемого объекта и условиям его существования, формирующееся в процессе чувственной деятельности. Различают виды константности восприятия – константность величины, константность формы, константность цвета. Свойство константности обеспечивает относительную стабильность окружающего мира, отражая и единство предметов и условия их существования. 5. Осмысленность. Хотя восприятие возникает при непосредственном воздействии предметного мира на органы чувств, перцептивные образы всегда имеют определенное смысловое значение. Восприятие у человека тесно связано с мышлением. Сознательно воспринять предмет - это значит мысленно назвать его, отнести к определенной группе предметов и обобщить их в слове. Даже при виде незнакомого предмета мы пытаемся уловить в нем сходство со знакомыми нам объектами (двусмысленные рисунки). 6. Активность. Восприятие - активный процесс, в ходе которого человек производит формирования много адекватного различных образа перцептивных предмета. действий Свойство для активности состоит в участии эффекторных компонентов анализаторов в процессе восприятия. 7. Апперцепция. Восприятие зависит не только от специфики действующего на нас раздражителя, но и от самого воспринимающего субъекта (воспринимает не глаз, а сам человек). Поэтому в восприятии сказываются особенности личности воспринимающего по отношению к воспринимаемому. Зависимость восприятия от содержания психической жизни человека, от особенностей его личности и прошлого опыта называется апперцепцией. При восприятии предмета всегда активизируются следы прошлых восприятий. Поэтому один и тот же предмет может по-разному восприниматься разными людьми. Восприятие зависит и определяется поставленной перед человеком 162 задачей и мотивом его деятельности. Существенным фактором восприятия является установка 8. Историчность (социальная обусловленность). Восприятие, как сознательный процесс, включено в процесс исторического развития. Восприятие у человека не есть только сенсорный акт, обусловленный лишь физической природой рецепторов. Восприятие есть только относительно непосредственный акт познания. Восприятие действительности на данной ступени развития человечества появляется на основе опосредования его всей прошлой общественной практикой. 9. Обобщенность. Процесс всякого восприятия состоит в чрезвычайно быстрой смене ряда моментов или ступеней, причем каждая последующая ступень представляет психическое состояние менее конкретно, более обобщенно, но более четко и дифференцированно. На основе выделенных ранее признаков мы воспринимаем обобщенное представление предмета. Свойство обобщенности и свойство осмысленности тесно связаны. 10. Избирательность (селективность). Это свойство определяется потребностной сферой человека и доминирующими в момент акта восприятия потребностями. 11. Изменчивость. Характеризует вариативность восприятия в зависимости от изменений условий окружающей среды, образа жизни, содержания психического мира человека. Кратко охарактеризовав основные свойства восприятия, остановимся более подробно на важнейших из них – константности, осмысленности и историчности восприятия. Значение тех свойств объективной действительности, которые восприятие отображает, для всего психофизического процесса восприятия выступает с особенной рельефностью в центральной по своему теоретикопознавательному значению проблеме константности. Константность восприятия выражается в относительном постоянстве величины, формы и цвета предметов при изменяющихся в известных пределах условиях их 163 восприятия. Если воспринимаемый нами на некотором расстоянии предмет удалить от нас, то отображение его на сетчатке уменьшится как в длину, так и в ширину, и значит, уменьшится и площадь его, а между тем в восприятии образ сохранит в определенных пределах приблизительно ту же постоянную, предмету свойственную величину. Точно так же форма отображения предмета на сетчатке будет изменяться при каждом изменении угла зрения, под которым мы видим предмет, но его форма будет нами восприниматься как более или менее постоянная. Стоящую передо мной тарелку мы воспринимаем как круглую, в соответствии с отображением на сетчатке, но отображение, которое получается на сетчатке от тарелок наших соседей, не круглое, а овальное — это эллипсы, удлиненность которых зависит от угла зрения, под которым мы их видим; для тарелки каждого из наших соседей они различны. Тем не менее видимая нами форма предметов остается относительно постоянной - в соответствии с объективной формой самих предметов. Аналогичная константность имеет место и для цвето- и светоощущения. В процессе восприятия различается собственный размер предмета и его удаление от воспринимающего, объективная форма предмета и угол зрения, под которым он воспринимается, собственный цвет предмета и освещение, в котором он является. Легко понять, как велико практическое значение постоянства величины, формы и цвета. Если бы наше восприятие не было константно, то при каждом нашем движении, при всяком изменении расстояния, отделяющего нас от предмета, при малейшем повороте головы или изменении освещения, т. е. практически непрерывно, изменялись бы все основные свойства, по которым мы узнаем предметы. Не было бы вообще восприятия предметов, было бы одно непрерывное мерцание непрерывно сдвигающихся, увеличивающихся и уменьшающихся, сплющивающихся и растягивающихся пятен и бликов неописуемой пестроты. Мы перестали бы 164 воспринимать мир устойчивых предметов. Наше восприятие превратилось бы в сплошной хаос. Оно не служило бы средством познания объективной действительности. Ориентировка в мире и практическое воздействие на него на основе такого восприятия были бы невозможны. Постоянство величины, формы и цвета предметов, будучи необходимым условием ориентировки в окружающем мире, имеется уже у животных. У человека константность величины, формы, цвета от 2 до 14 лет совершенствуется, но в основном формируется уже к двухлетнему возрасту. Константность заключается в том, что основные чувственные качества восприятия и при некотором изменении субъективных условий восприятия следуют за остающимися постоянными свойствами воспринимаемых предметов. Отношение к периферическому раздражению подчинено регулирующему его отношению к предмету. Адекватное соотношение между восприятием и отображенными в восприятии предметами объективной действительности — это основное соотношение, в соответствии с которым, в конечном счете, регулируются все соотношения между раздражителями, раздражениями и состояниями не только константно, но предметно и сознания. Восприятие человека осмысленно. Оно не сводится к одной лишь чувственной основе. Мы воспринимаем не пучки ощущений и не структуры, а предметы, которые имеют определенное значение. Практически для нас существенно именно значение предмета, потому что оно связано с его употреблением: форма не имеет самодовлеющей ценности; она обычно важна лишь как признак для опознания предмета в его значении, т.е. в его отношениях к другим вещам и в возможном его употреблении. Мы можем сразу сказать, что, т.е. какой предмет мы восприняли, хотя затруднились бы воспроизвести те или иные его свойства — его цвет или точную форму. По различному колеблющемуся, изменяющемуся содержанию мы узнаем один и тот же предмет. Будучи 165 осознанием предмета, восприятие человека включает акт понимания, осмысления. Восприятие человека представляет собой единство чувственного и логического, чувственного и смыслового, ощущения и мышления. Чувственное и смысловое содержание восприятия характеризуются тем, что одно не надстраивается внешним образом над другим; они взаимообусловливают и взаимопроникают друг в друга. Прежде всего, смысловое содержание, осмысливание предметного значения опирается на чувственное содержание, исходит из него и является не чем иным, как осмысливанием предметного значения данного чувственного содержания. В свою очередь, осознание значения воспринимаемого уточняет его чувственно-наглядное содержание. В этом можно убедиться на простом примере. Стоит попытаться воспроизвести звуковой ряд речи людей, говорящих при нас на неизвестном нам языке. Это окажется очень трудно сделать, между тем как никаких трудностей не составит воспроизвести слова на родном или вообще знакомом языке: знакомое значение слов помогает дифференцировать звуковую массу в нечто членораздельное. Чувственное содержание восприятия до известной степени перестраивается в соответствии с предметным значением воспринятого: одни черты, связанные с предметным значением, выступают больше на первый план, другие отступают, как бы стушевываются; в результате оно обобщается. В частности, осмысленное восприятие звуков речи и есть такое обобщенное восприятие — восприятие фонем. В целом, осмыслить восприятие — значит, осознать предмет, который оно отображает. Осмыслить восприятие — значит, выявить предметное значение его сенсорных данных. В процессе осмысливания чувственное содержание восприятия подвергается анализу и синтезу, сравнению, отвлечению различных сторон, обобщению. Таким образом, мышление включается в само восприятие, подготовляя вместе с тем изнутри переход от восприятия к представлению и от него к мышлению. Единство и 166 взаимопроникновение чувственного и логического составляют существенную черту человеческого восприятия. Осмысленность восприятия означает, что в него включается мышление, осознание значения, но мышление всегда заключает переход от единичного через особенное к общему. Тем самым, восприятие человека приобретает в известной степени обобщенный характер. Воспринимая единичный предмет или явление, мы можем осознать его как частный случай общего. Этот переход от единичного, отдельного к общему совершается уже внутри восприятия. Когда физик или химик демонстрирует какой-нибудь опыт, он пользуется определенными приборами и реактивами. Но положение или закон, который он посредством этого опыта доказывает, относится не специально только к данным объектам, а имеет более общее значение. Поэтому, чтобы понять опыт, надо воспринять то, что совершается во время опыта, как частный случай какой-то общей закономерности. Точно так же, когда математик доказывает, что сумма углов в треугольнике равняется двум прямым, то для того, чтобы понять это положение в его обобщенном значении, надо данный, нарисованный мелом на доске, треугольник осознать вместе с тем как частного представителя общего понятия треугольника в его обобщенных чертах. Некоторая доля общности есть в каждом сознательном восприятии. Но степень его обобщенности может быть различной. Эту лежащую передо мной книгу я могу воспринять именно как эту мне принадлежащую книгу с какой-то пометкой на титульном листе, я могу в другом случае воспринять ее как экземпляр такого-то курса психологии такого-то автора; я могу, далее, воспринять этот же предмет как книгу вообще, фиксируя сознательно лишь те черты, которыми книговедение характеризует книгу в отличие от других продуктов полиграфического производства. Когда этот единичный, данный мне в чувственном восприятии предмет я воспринимаю в качестве просто «книги», налицо обобщенное восприятие. 167 Восприятие человека характеризуется тем, что, воспринимая единичное, он обычно осознает его как частный случай общего. Уровень этой обобщенности изменяется в зависимости от уровня теоретического мышления. В силу этого наше восприятие зависит от интеллектуального контекста, в который оно включено. По мере того, как мы иначе понимаем действительность, мы иначе и воспринимаем ее. В зависимости от уровня и содержания наших знаний мы не только по-иному рассуждаем, но и поиному непосредственно видим мир. При этом в зависимости от значимости воспринятого, для личности оно остается либо только более или менее безличным предметным знанием, либо включается в личностный план переживания. Из просто воспринятого оно становится в последнем случае пережитым, испытанным, в таком случае оно не только открывает тот или иной аспект внешнего мира, но и включается в контекст личной жизни индивида и, приобретая в нем определенный смысл, входит в самое формирование личности. Как сознательный процесс, восприятие включается в процесс исторического развития сознания. Человеческое восприятие исторично. Чувственное восприятие человека не есть только сенсорный акт, обусловленный лишь физиологической природой рецепторов; оно только относительно непосредственный акт познания мира историческим человеком. Непосредственное восприятие действительности на данной ступени развития вырастает на основе опосредования его всей прошлой общественной практикой, в процессе которой переделывается и чувственность человека. Порождая новые формы предметного бытия, историческое развитие общественной практики порождает и новые формы предметного сознания. Лишь благодаря предметно развернутому богатству человеческого существа порождается и развивается богатство субъективной музыкальное ухо, чувствующий красоту человеческой формы глаз. Не только пять внешних чувств, но и так называемые духовные чувства, 168 чувственности: человеческие чувства, человечность природе. Образование чувств,— возникают благодаря очеловеченной пяти внешних чувств — это работа всей предшествующей всемирной истории. Человеческий слух развился в значительной мере благодаря развитию речи и музыки. По аналогии можно было бы, пожалуй, сказать, что геометрия и изобразительные искусства в известной мере определяют человеческое зрение. В процессе развития современной живописи развивалось современное понимание и восприятие перспективы. Развитие техники перестраивает, далее, зрительное восприятие человека. Всякое воспринятого восприятие объекта в предмета фактически организованную является систему включением представлений, в определенную систему понятий. Эта система понятий, запечатлевшаяся в речи, представляет собой продукт общественно-исторического развития. Человеческое восприятие является обусловленной всем предшествующим историческим развитием человечества, общественной формой познания. Мы воспринимаем мир сквозь призму общественного сознания. Итог всей общественной практики человечества направляет и формирует наше восприятие. Становясь все более сознательным и обобщенным, наше восприятие приобретает вместе с тем все большую свободу по отношению к непосредственно данному. Мы все более свободно можем расчленять непосредственно данное, выделять в нем отдельные, с определенной точки зрения существенные, моменты и соотносить их с другими. Восприятие никогда не бывает пассивным, только созерцательным, изолированным актом. Воспринимает не изолированный глаз, не ухо само по себе, а конкретный живой человек, и в его восприятии — если взять его во всей его конкретности — всегда в той или иной мере сказывается весь человек, его отношение к воспринимаемому, его потребности, интересы, стремления, желания и чувства. Эмоциональное отношение как бы регулирует и расцвечивает воспринимаемое — делает яркими, выпуклыми 169 одни черты и оставляет другие затушеванными, в тени. Влияние интересов и чувств проявляется в восприятии сначала в форме непроизвольного внимания. Но восприятие может осуществляться на различных уровнях. Если на низших уровнях процесс восприятия протекает как бы «стихийно», «самотеком», независимо от сознательного регулирования, то в высших своих формах, связанных с развитием мышления, восприятие деятельность превращается наблюдения. в Восприятие, сознательно поднявшееся регулируемую до уровня сознательного наблюдения, является волевым актом. В своих наиболее совершенных формах наблюдение, исходя из четкой целевой установки и приобретая плановый систематический характер, превращается в метод научного познания. Восприятие в обыденной жизни относительно редко достигает той сознательной направленности, до которой оно поднимается в условиях научного познания, но оно никогда не спускается до уровня чисто пассивного, совершенно не направленного переживания. То спускаясь несколько ниже, то поднимаясь вверх, оно обычно находится где-то между этими двумя полюсами. Таким образом, в ходе изучения восприятия все глубже раскрывается подлинное содержание того исходного утверждения, что восприятие не является простой суммой ощущений, что оно — сложный целостный процесс. Это утверждение означает, во-первых, что ощущения и вызывающие их раздражения взаимодействуют в процессе восприятия, так что даже взятое лишь в своем чувственном составе восприятие представляет собой нечто большее и иное, чем простой агрегат ощущений. Это утверждение означает, во-вторых, что восприятие вообще не ограничивается одной лишь чувственной основой, образуемой ощущениями. Восприятие человека представляет собой в действительности единство чувственного и логического, чувственного и смыслового, ощущения и мысли. Оно всегда не только сенсорная данность, но и осмысливание ее объективного значения. Это утверждение означает, наконец, в-третьих, что в восприятии отражается 170 вся многообразная жизнь личности — ее установки, интересы, общая направленность и прошлый опыт — апперцепция — и притом не одних лишь представлений, а всего реального бытия личности, ее реального жизненного пути. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 7: 1. Охарактеризуйте восприятие как психический познавательный процесс. 2. В чем сходство и различие процессов ощущения и восприятия? 3. Какова связь восприятия и деятельности? 4. Как взаимосвязаны ощущения и восприятие при формировании чувственного образа? 5. Каковы механизмы иллюзий восприятия? 6. Какова взаимосвязь процесса восприятия с другими познавательными процессами? 7. Что такое сенсорно-перцептивные системы? 8. Перечислите основные свойства восприятия. 9. Охарактеризуйте свойство предметности восприятия. 10. Что такое целостность и структурность восприятия, и какова их взаимосвязь? 11. В чем состоит свойство константности восприятия и каковы его виды? 12. В чем заключается свойство осмысленности восприятия? 13. Каким образом восприятие связано с прошлым опытом человека? 14. В чем суть историчности восприятия? 15. Что такое избирательность или селективность восприятия? 16. Каково влияние установки на процесс восприятия? 171 Проектные задания к модулю 7: 1. Раскрыть понятие восприятия, используя деятельностный подход. 2. Проанализировать взаимосвязь свойств восприятия в процессе формирования чувственного образа. Тесты к модулю 7: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Активный психический процесс целостного отражения предметов и явлений окружающего мира, а также внутреннего состояния организма в сознании человека при непосредственном воздействии раздражителей на органы чувств А) ощущения Б) восприятие В) сенсибилизация 2. Восприятие действительности благодаря этому его свойству опосредовано общественной практикой человечества А) историчность Б) осмысленность В) обобщенность 3. Свойство восприятия, которое выражается в так называемом акте объективации – т.е. в отнесении сведений, получаемых из внешнего мира, к самому этому внешнему миру 172 А) историчность Б) целостность В) предметность 4. Свойство восприятия, показывающее зависимость восприятия от склада личности человека и его прошлого опыта А) Историчность Б) Аттракция В) Апперцепция 5. Благодаря этому свойству восприятия – сознательно воспринять предмет – значит мысленно назвать его, отнести его к определённой группе предметов, обобщить в слове: А) Предметность Б) Обобщенность В) Осмысленность Правильные ответы: 1Б, 2А, 3В, 4В, 5В. Каждый правильно выбранный ответ максимальное количество баллов – 5. 173 оценивается в 1 балл, Модуль 8. ВОСПРИЯТИЕ ПРОСТРАНСТВА Комплексные цели модуля: - проанализировать становление и развитие восприятия пространства в онтогенезе; - рассмотреть механизм бинокулярного зрения как основу восприятия пространства; - раскрыть специфические особенности составляющих процесса восприятия пространства. Восприятие пространства представляет собой отражение объективно существующего физического пространства сенсорно-перцептивной системой человека. Человек обладает сенсорными органами, посредством которых оно вступает в контакт с внешним миром. Таким образом, перцептивное пространство человека зависит от характеристик физического мира, в котором оно живет - например, наш мир освещен солнечным или электрическим светом и характеризуется земным притяжением, — и от сенсорной системы, которой он располагает. Система пространственных отношений, построенная слепым от рождения, не может совпадать с системой, которая имеется у «зрячего», потому что только зрение позволяет одновременно воспринимать объекты, удаленные друг от друга. Проприоцептивная чувствительность дает нам сведения, зависящие от земного притяжения. Если оно меняется или исчезает (на центрифуге или в космическом корабле), сенсорные данные меняются. Овладение связной системой пространственных отношений предполагает следующее: а) установление соответствий между физическими отношениями, существующими между различными точками физического пространства, и возникающей под их влиянием сенсорной стимуляцией; 174 б) установление соответствий между различными сенсорными данными об одном и том же множестве объектов. Эта координация не является непосредственной, она является результатом научения. Слепорожденный после операции располагает той же зрительной информацией, что и нормальный индивид, однако он не воспринимает тех отношений между различными точками зрительного поля, которые воспринимает человек с нормальным зрением. Он не узнает с помощью зрения те объекты, которые он прекрасно опознает посредством осязания. Основную роль в интеграции различных данных играет моторика. Если интеграция осуществляется хорошо, то человек имеет стабильную систему отсчета — пространство представлений, с которым сопоставляется всякое новое восприятие. Каждый тип чувствительности дает нам некоторую информацию о пространственных отношениях между объектами. Эта информация будет более или менее ограниченной в зависимости от того, через какой сенсорный орган она поступает. Но в повседневной жизни нормальный индивид располагает многочисленными и согласованными сенсорными данными и поэтому трудно определить относительное значение тех или иных данных. В восприятии пространства активную роль играют все виды чувствительности, поэтому, говоря о зрительном, слуховом, проприоцептивном пространствах, мы имеем в виду, что это различение практически является искусственным. 8.1. Развитие восприятия пространства Жан Пиаже (1950) на основе ежедневных наблюдений за своими тремя детьми и простых экспериментов сформулировал предположение, что ближнее и связное сенсомоторное пространство формируется в течение первых 18 месяцев жизни ребенка. Пиаже различает три основных этапа его развития. 175 От 0 до 4 месяцев ребенок воспринимает только разнородные, частичные пространства; наиболее примитивным из них является «ротовое» пространство. Зрительное, тактильное, слуховое пространства лишь сосуществуют; каждое ограничено отдельной сенсорной системой и не осуществляет никаких взаимодействий между различного рода данными. Шум погремушки не ассоциируется с видом этой погремушки, даже когда она двигается. Внутри одной сенсорной области воспринимаемые отношения имеют только топологический характер. Примерно в возрасте 4 месяцев возникает координация между зрением и хватанием, а затем между разными сенсорными пространствами. В это время объекты еще не обладают постоянством и не имеется никакого различия между изменением состояния (физического) и изменением положения (пространственного). Ребенок не ищет объект, спрятанный за экран, как будто объект, вышедший за пределы поля зрения, исчезает. Ребенок умеет держать соску во время питья, но не узнает и не схватывает ее, когда она предъявляется в перевернутом виде, то есть в другом аспекте. Начиная с 9 месяцев ребенок узнает знакомый объект, несмотря на различные преобразования его сетчаточных изображений: увеличения или уменьшения в зависимости от удаленности и изменения проекций при вращении. Ребенок ищет объект, спрятанный под подушку, - объект обрел постоянство. Наконец, к 18 месяцам возникает связное пространство, которое содержит постоянные объекты, характеризующиеся пространственными отношениями и расположенные определенным образом по отношению к субъекту. Эволюция, которая происходила в течение этих 18 месяцев, была в основном результатом двигательной активности ребенка. Именно она позволила ребенку постепенно расширить исследуемое пространство от рта до поля хватания, а затем и до поля движения. Именно она явилась основанием для осуществления основного различения между изменением 176 состояния и изменением положения. Действительно, при перемещении объекта сенсорные данные претерпевают те же преобразования, что и при изменении физического состояния. Но если для воспроизведения сенсорных данных достаточно произвести противоположное перемещение субъекта по отношению к объекту, то в отношении физического состояния дело обстоит иначе. Наконец, практические группы перемещений (отдалить, приблизить объект, повернуть, развернуть, направиться по тому или иному пути, чтобы достигнуть определенного места) постепенно переходят в план представлений. Они позволяют установить различия между движением субъекта относительно объекта и движением объекта относительно субъекта, расположить объекты относительно друг друга. В течение этих 18 месяцев устанавливаемые ребенком пространственные отношения из топологических постепенно превращаются в проективные и метрические. Системы отсчета постепенно меняются от узколокальных (ротовое пространство) до обобщенных; однако по-прежнему их центром остается собственное тело ребенка, различные точки зрения не координируются. В последующие периоды благодаря развитию пространства представлений строится система отсчета, внешняя по отношению к субъекту и объекту. Пространство представлений развивается в зависимости от сенсомоторного пространства: сначала оно является топологическим, а затем постепенно становится проективным и метрическим и окончательно формируется к 9—10 годам. 8.2. Бинокулярное зрение как основной механизм восприятия пространства Из всех известных перцептивных пространств наиболее изучено зрительное пространство. Это связано с рядом причин, к которым относятся: богатство и разнообразие получаемой 177 информации, возможность одновременного установления отношений между большим числом элементов и, наконец, то, что зрение является единственным источником сенсорной информации об удаленном пространстве. Другие виды чувствительности позволяют охватить очень ограниченное пространство — благодаря постепенно устанавливаемой системе отношений. Поэтому нет ничего удивительного в том, что пространство представлений и, следовательно, система отсчета у человека имеют зрительный характер. Нормальный испытуемый с повязкой на глазах сильно отличается от слепого: первый соотносит слуховую и проприоцептивную информацию со зрительной системой отсчета, что ставит его в преимущественное положение по сравнению со слепым (при выполнении определенных задач). Эта особая роль зрительного восприятия частично объясняется некоторыми характеристиками зрительной сенсорной системы, в частности бинокулярным зрением. Но прежде чем перейти к его исследованию, необходимо определить несколько терминов. 1. Базовой линией является воображаемая линия, соединяющая центры зрачков. Ее длина определяет межзрачковое расстояние — в среднем оно равно 60 мм. 2. Венечная плоскость — плоскость, перпендикулярная к оси тела и проходящая через голову. Особую роль играет венечная плоскость, проходящая через базовую линию. 3. Медианная головы. Базовая плоскость — вертикальная линия перпендикулярна плоскость ей и симметрии делится ею на две равные части. 4. Фронтальная плоскость — вертикальная перпендикулярная к медианной плоскости и параллельная плоскость, базовой линии. Сетчаточная диспаратность. Одним из главных факторов зрительного восприятия является то, что оно осуществляется двумя глазами, следовательно, через посредство двух сетчаточных изображений, которые не 178 одинаковы, даже если они относятся к одному объекту. Эта сетчаточная диспаратность имеет важное значение для зрительного восприятия пространства. Не менее важную роль играет точка фиксации. Точка фиксации представляет собой пункт, относительно которого осуществляется ориентация всего поля зрения. Бинокулярные конвергенция и аккомодация, осуществляемые посредством зрительно-моторной автоматической регулировки, приводят к образованию на двух фовеа изображений фиксируемой зоны. Корреспондирующие точки сетчатки. Вне лабораторной ситуации нам очень редко случается воспринимать двоящиеся объекты, хотя всегда на двух сетчатках формируются разные изображения. Слияние этих изображений связано с проблемой, решение которой предложил Х.Гюйгенс три века назад: «Природа позаботилась о том, чтобы мы не видели двоящегося объекта. Она сделала так, что каждая точка глазного дна одного глаза имеет корреспондирующую точку на глазном дне другого, так что когда некоторая точка объекта проецируется на какую-нибудь из этих двух корреспондирующих точек, она кажется простой, какова она и есть на самом деле». Й.Мюллер (1826) назвал корреспондирующими такие точки двух сетчаток, одновременное возбуждение которых дает единое восприятие. Если два изображения формируются не на корреспондирующих точках сетчаток, имеет место диплопия (двоение). Это явление можно наблюдать, если фиксировать взгляд на карандаше, который надо держать в вытянутой руке, а затем поместить палец другой руки в промежутке между глазами и карандашом: палец воспринимается раздвоенным (перекрестная диплопия), напротив, если перевести взгляд на палец, то раздвоится карандаш (омонимная диплопия). В повседневной жизни диплопическое зрение наблюдается крайне редко. Теоретический продольный гороптер. При данном положении глаз гороптером называется такое место точек объектов, изображение которых проецируется на корреспондирующие точки сетчаток. Теоретический 179 продольный гороптер, или круг Вьет-Мюллера,— это круг, проходящий через точку фиксации и центры зрачков (рис. 8.1.). Круг Вьет-Мюллера является частным случаем общего гороптера, как показали Геринг (1861) и Гельмгольц (1867), когда зрение ограничивается горизонтальной плоскостью. Рис. 8.1. Теоретический продольный гороптер Реальный продольный гороптер. Реальный продольный гороптер, измеряемый отсутствием диплопии, не совпадает с крутом Вьет-Мюллера. Его определяют следующим образом. При бинокулярном зрении испытуемый фиксирует точку F; экспериментатор может передвигать вперед или назад, по отношению к фронтальной плоскости, вертикальную нить, появляющуюся в боковом зрении. Начиная с некоторого положения, экспериментатор постепенно приближает подвижную нить до тех пор, пока она не перестанет двоиться— так получают порог омонимной диплопии; 180 затем экспериментатор продолжает приближать нить к испытуемому до тех пор, пока она снова не раздвоится, в результате получают порог перекрестной диплопии. Варьируя исходные боковые положения вертикальной нити, экспериментатор получает ряд данных, по которым можно построить кривую порогов омонимной и перекрестной диплопии; реальный продольный гороптер будет располагаться на равном расстоянии от обеих кривых. Полученные согласующиеся результаты разных исследователей показали, что если точка фиксации находится на расстоянии 30—40 см, то реальный продольный гороптер располагается посредине между кругом Вьет-Мюллера и прямой, касающейся его в точке F. Объясняется это асимметрией между носовым и височным полями каждого глаза. Величина монокулярной асимметрии отражает изменчивость расстояния между корреспондирующими точками носовой и височной половин сетчатки. Формула для вычисления реального продольного гороптера: Cotg U1 — cotg U2 = Н, где Н — сетчаточная асимметрия, а U1; и U2 — углы, под которыми точки М и F видны каждым глазом (рис. 8. 2.). Гороптер можно определить гораздо точнее, если воспользоваться методом бинокулярного верньера. Испытуемый фиксирует бинокулярно некоторую точку. В стороне от точки фиксации ему предъявляют вертикальную нить, а между нитью и испытуемым помещают решетки таким образом, чтобы нить оказалась разделенной на отрезки, видимые поочередно то левым, то правым глазом. Расстояние от нитки до испытуемого меняют до тех пор, пока для испытуемого все отрезки не сольются в одну линию. Чем дальше от наблюдателя находится точка фиксации, тем большее спрямление имеет линия гороптера, и на очень больших расстояниях начинает выгибаться в обратную сторону (см. рис.8.2.) 181 Л. г. Рис. 8. 2. Реальный продольный гороптер Л.г., П.г. – левый и правый глаз, М и F – точки фиксации Сетчаточная Монокулярное диспаратность изображение и представляет стереоскопическая собой плоскую острота. проекцию реального трехмерного объекта, расположенного в точке фиксации на некотором расстоянии от субъекта. Несмотря на наличие монокулярных признаков глубины, основную информацию об объемах, глубине, рельефе воспринимаемого нами мира дает минимальное различие в этих плоских проекциях. Это минимальное различие между двумя сетчаточными изображениями носит название сетчаточной диспаратности. Определение стереоскопической остроты зрения показано на рис.8.3. Пусть точки А и В расположены неподалеку друг от друга, по обе стороны 182 медианной плоскости, причем точка А находится на расстоянии d от глаз испытуемого, а точка В на расстоянии равном d-∆d. Отрезок АВ виден левым глазом под углом U1. а правым - под углом U2. Если точки А и В не располагаются на одном гороптере, то их изображения будут формироваться на не корреспондирующих точках двух сетчаток. Возникает бинокулярная диспаратность или стереоскопический параллакс, определяющийся разностью U1 - U2. Можно измерить воспринимаемый порог этого параллакса, то есть стереоскопическую остроту. Этот порог чрезвычайно низок, он достигает 5". Это означает, что человек способен воспринять изменение глубины, равное 0,4 мм, на расстоянии 1 м (при межзрачковом расстоянии, равном 63 мм) или что объект, расположенный на расстоянии 2600 м, воспринимается как расположенный впереди другого, удаленность которого может возрастать до бесконечности. Рис. 8.3. Определение стереоскопической остроты зрения А, В – точки фиксации, Л.г., П.г. – левый и правый глаз Стереоскопическую остроту можно измерять с помощью аппарата 183 Галифре (1940): испытуемый оценивает относительное расстояние между двумя вертикальными нитями, глядя на них сквозь отверстие в экране. Наиболее часто используется аппарат Говарда — Долмена (Говард, 1919): с помощью веревочек испытуемый передвигает две вертикальные палочки диаметром 1 см, расположенные друг от друга на расстоянии 5 см, до тех пор, пока они не окажутся, по его мнению, на одинаковом расстоянии от него. По разнице между действительными расстояниями каждой палочки от испытуемого определяют порог параллакса. При расстоянии, равном 6 м, 85% испытуемых делают ошибки, величина которых не превышает 3 см. В опытах Тайхнера, Кобрика и др. (1955), проводившихся по методике Говарда — Долмена, расстояние варьировалось от 70 до 1000 м, а вместо палочек использовались прямоугольные щиты, было показано, что порог различения глубины с увеличением расстояния возрастает по экспоненте. Евклид был первым, кто предложил объяснять восприятие относительной глубины диспаратностью сетчаточных образов. Эта теория, называемая статической, до сих пор считается наиболее удовлетворительной. По-видимому, изменения конвергенции улучшают восприятие рельефа, но его трудно объяснить одними этими изменениями. Экспериментальное изменение диспаратности. Наилучшие доказательства роли сетчаточной диспаратности были получены в опытах, где она варьировалась с помощью оптических инструментов: стереоскопов, иконоскопов, псевдоскопов. Диспарантность с помощью этих аппаратов варьировалась от 0 до бесконечности (формировалось изображение либо на корреспондирующих, либо на диспаратных точках). Получали изображение от плоского до бинокулярного соревнования. Первый зеркальный стереоскоп был сконструирован Ч.Уитстоном в 1838 году и в дальнейших опытах с различными модификациями получил широкое распространение. Наряду с зеркальным применяется и призматический стереоскоп (рис.8.4). Оба – и зеркальный и призматический 184 - позволяют направить в разные глаза разные образы от одного объекта. Такие объекты двумерны (рисунки или фотографии) - они представляют одну и ту же фигуру или сцену при слегка отличающихся проекциях. Испытуемый воспринимает единый, но трехмерный объект. Если же два изображения идентичны, то испытуемый воспринимает объект как плоский. Если левое и правое изображение менять местами, то те части трехмерного объекта, которые казались при нормальном положении впереди, оказываются сзади и наоборот (см. рис. 8.5). Рис. 8.4. Призматический стереоскоп Р и Р1 – линзы, f и f1 - предъявляемые объекты, F – кажущийся объект 185 Рис. 8.5. Стереограммы Два одинаковых изображения на рис. 8.5. при расположении 1 дают восприятие усеченной пирамиды, при расположении 11 – восприятие коридора. Зеркальные стереоскопы (рис. 8.6.). представляют собой такую модификацию стереоскопов Уитстона, когда возможна передача двух изображений от одного объекта. Расстояние между зеркалами может меняться, и тем самым увеличивать или уменьшать сетчаточную диспаратность. Зеркальный телестереоскоп изменяет диспаратность от некоторой величины вплоть до бинокулярного соревнования. Зеркальный иконоскоп меняет диспаратность от некоторой величины до ноля, то есть до плоского изображения. Зеркальный псевдоскоп посылает в левый глаз то, что в нормальных условиях должен видеть правый глаз, и наоборот. Диспаратность оказывается перевернутой – удаленные части кажутся близкими, а близкие – удаленными (рис. 8.6.). Бинокулярное соревнование Если два сетчаточных изображения сильно отличаются друг от друга, например, когда на один глаз предъявляются вертикальные полосы, а на другой — горизонтальные, возможны различные перцептивные эффекты. 186 А Б В Рис. 8.6. Зеркальные стереоскопы А – зеркальный телестереоскоп Б – зеркальный иконоскоп В – зеркальный псевдоскоп Либо одно изображение полностью игнорируется, а воспринимается только второе; возможно также чередование — то воспринимается одно изображение, то другое. Либо воспринимаются оба изображения, но они кажутся сдвинутыми по глубине. Либо некоторые части одного изображения комбинируются в восприятии с частями другого. Во всяком случае, восприятие остается неустойчивым и неточным. Диспаратность можно вызвать и искусственным путем, поместив между одним глазом и объектом затемненное стекло.. В эксперименте Пульфриха (1923) маленький предмет двигался по прямой вправо и влево во фронтальной плоскости. При обычных условиях испытуемый правильно воспринимает движение предмета, но если перед одним глазом поместить затемненное стекло, траектория предмета становится эллиптической, то есть испытуемому кажется, что он проходит последовательно сначала перед 187 фронтальной плоскостью, а потом позади нее,, механизм этой иллюзии основывается на различии латентных периодов световых ощущений, возникающих в каждом глазу. Затемненный глаз воспринимает последовательные положения объекта с опозданием (чем меньше яркость стимула, тем больше времени требуется для его обнаружения); два изображения объекта в данный момент времени не попадают на корреспондирующие участки двух сетчаток, и эта диспаратность вызывает смещение воспринимаемого объекта в глубину. Поместим затемненное стекло перед левым глазом. В момент t1 движущийся слева направо объект для правого глаза будет в а, а для левого —в Ь и будет восприниматься как единый объект, расположенный в О, то есть позади фронтальной плоскости. Когда в момент t2 он переместится справа налево, он будет для правого глаза в с, а для левого в d и как единый объект будет восприниматься в О2, то есть перед фронтальной плоскостью (рис.8.7. ). Чем больше разница между латентными периодами восприятия двух глаз (этого можно добиться либо путем увеличения скорости предмета, либо увеличивая оптическую плотность стекол), тем более отчетливым становится феномен. По-видимому, отношение яркостей является наиболее важным фактором, однако слияние двух сетчаточных изображений в единый предмет затрудняется, когда это отношение становится очень большим. С другой стороны, при неизменном отношении эффект становится слабее, если уровень яркости слишком высок. Анизейкония. Бывает, что глаза неодинаковы и в одном изображение больше, чем в другом. При слабой анизейконии слияние маленьких объектов происходит, но рельеф не воспринимается. Если вызвать искусственную анизейконию, поместив между правым глазом и полем зрения увеличительное стекло, то объекты, расположенные в правой части поля зрения, будут казаться увеличенными и удаленными, а объекты в левой части — уменьшенными и приближенными. При сильной анизейконии маленькие объекты остаются слитыми, но у больших двоятся края. 188 Рис. 8.7. Феномен Пульфриха. Схема механизма динамического кажущегося рельефа 8.3. Восприятие формы, величины, взаимного расположения, удаленности и направления Восприятие формы. Восприятие формы предметов обычно осуществляется с помощью зрительного, тактильного и кинестезического анализаторов. У некоторых животных наблюдаются врожденные реакции, так называемые врожденные пусковые механизмы поведения, при воздействии 189 объектов, имеющих определенную форму. Эти врожденные механизмы строго специализированы. Примером может служить оборонительная реакция молодняка семейства куриных на картонный крест, имитирующий силуэт хищной птицы. Наиболее информативный признак, который нужно выделить при ознакомлении с формой, это контур. Именно контур служит раздельной гранью двух реальностей, т. е. фигуры и фона. Благодаря микродвижениям глаз может выделять границы объектов (контур и мелкие детали). Зрительная система должна быть способна не только выделять границу между объектом и фоном, но и научиться следовать по ней. Это осуществляется посредством движений глаза, которые как бы вторично выделяют контур и являются необходимым условием создания образа формы предмета. Аналогичный процесс мы имеем в осязательном восприятии. Чтобы определить на ощупь форму невидимого предмета, необходимо брать этот предмет, поворачивать его, прикасаться к нему с разных сторон. При этом рука ощупывает предмет легкими движениями, то и дело возвращаясь назад, как бы проверяя, правильно ли воспринята та или иная его часть. Формирующийся образ предмета складывается на основании объединения в комплекс тактильных и кинестезических ощущений. Зрительное восприятие формы предмета определяется условиями наблюдения: величиной предмета, его расстоянием от глаз наблюдателя, освещенностью, контрастом между яркостью объекта и фона и т. п. Восприятие величины. Воспринимаемая величина предметов определяется величиной их изображения на сетчатке глаза и удаленностью от глаз наблюдателя. Приспособление глаза к четкому видению различно удаленных предметов осуществляется с помощью двух механизмов: аккомодации и конвергенции. Аккомодация — это изменение преломляющей способности хрусталика путем изменения его кривизны. Так, при взгляде на близко расположенные предметы происходит мышечное сокращение, в результате 190 чего уменьшается степень натяжения хрусталика и его форма становится более выпуклой. С возрастом хрусталик постепенно становится менее подвижным и теряет способность к аккомодации, т. е. к изменению своей формы при взгляде на различно удаленные предметы. В результате развивается дальнозоркость, которая выражается в том, что ближайшая точка ясного видения с возрастом отодвигается все дальше и дальше. Аккомодация обычно связана с конвергенцией, т. е. сведением зрительных осей на фиксируемом предмете. Определенное состояние аккомодации вызывает и определенную степень сведения зрительных осей, и наоборот, тому или иному сведению зрительных осей соответствует определенная степень аккомодации. Угол конвергенции непосредственно используется как индикатор расстояния, как своеобразный дальномер. Можно изменить угол конвергенции для данного расстояния с помощью призм, помещенных перед объектом. Если при этом угол конвергенции увеличивается, видимая величина объекта тоже увеличивается, а воспринимаемое до него расстояние уменьшается. Если же призмы расположены так, что угол конвергенции уменьшается, то видимый размер объекта тоже уменьшается, а расстояние до него увеличивается. Комбинация двух раздражителей - величины изображения предмета на сетчатке и напряжения глазных мышц в результате аккомодации и конвергенции - является условно-рефлекторным сигналом размера воспринимаемого предмета. Восприятие глубины и удаленности. Аккомодация и конвергенция действуют лишь в очень небольших пределах, на небольших расстояниях: аккомодация - в пределах 5—6 метров, конвергенция - до 450 метров. Между тем человек способен различать глубину воспринимаемых предметов и занимаемого ими пространства на расстоянии до 2500 метров. Эта способность оценивать глубину на первый взгляд кажется врожденной. В эксперименте ребенка-ползунка помещали на настил, рядом с 191 которым находился обрыв, где поверх пустого пространства было положено толстое стекло. Эксперимент показал, что ребенок, свободно ползающий по настилу, не покидает его и останавливается перед стеклом. При более углубленном исследовании выяснилось, что ребенок реагирует остановкой не на глубину, открывающуюся в обрыве, а на новизну ситуации, связанной с необходимостью перемещения на новую, неизвестную еще поверхность. Останавливает ребенка не глубина, а новизна, вызывающая ориентировочную реакцию и задержку движения. Аналогичный результат имел место, когда за пределами настила под стеклом помещали блестящую фольгу— ребенок также останавливался на границе двух разных поверхностей. Восприятие глубины и удаленности предметов осуществляется главным образом благодаря бинокулярному зрению. При бинокулярной фиксации дальних объектов (например, звезд на небе) зрительные линии обоих глаз параллельны. При этом изображения удаленных предметов видятся нами в одних и тех же местах пространства, независимо от того, падают ли эти изображения на сетчатку правого или левого глаза или обоих глаз. Следовательно, некоторым точкам сетчатки одного глаза соответствуют определенные точки расположенные сетчатки точки другого сетчаток глаза. обоих Эти симметрично глаз называются корреспондирующими точками. Корреспондирующие точки — такие точки сетчатки, которые совпали бы, если бы при наложении одной сетчатки на другую вертикальные и горизонтальные оси совместились. Возбуждение корреспондирующих точек сетчатки дает ощущение одного объекта в поле зрения. При каждом положении глаз корреспондирующим точкам сетчаток соответствуют строго определенные точки во внешнем пространстве. Графическое изображение точек пространства, обеспечивающих видение одного объекта при данном положении глаз, называется гороптером. Если изображение предмета падает в оба глаза на различно удаленные от центра сетчатки некорреспондирующие, или диспаратные, точки, то имеет 192 место один из двух эффектов: возникновение двойственных изображений (если диспаратность точек достаточно велика) или впечатление большей или меньшей удаленности данного объекта по сравнению с фиксируемым (если диспаратность невелика). В последнем случае появляется впечатление объемности, или стереоскопический эффект. Этот эффект можно наблюдать с помощью стереоскопа - аппарата для раздельного предъявления двух картин левому и правому глазу. Эти картины образуют стереопару, которая получается при раздельной съемке двумя фотокамерами, расположенными на расстоянии, равном расстоянию между глазами. Таким образом, получаются диспаратные изображения, при рассматривании которых возникает рельефное изображение. Если в стереоскопе предъявляют два изображения, различия между которыми настолько велики, что не обеспечивают слияния изображений, то возникает своеобразный эффект: то одна, то другая фигура появляются в чередующейся последовательности. Это явление известно как бинокулярное соревнование. Иногда при этом два объекта выступают в форме, представляющей собой комбинацию обеих фигур. Например, рисунок изгороди, предъявляемый одному глазу, и рисунок лошади, предъявляемый другому, могут вызвать впечатление, что лошадь прыгает через изгородь. Восприятие глубины может достигаться благодаря вторичным признакам, являющимся условными сигналами удаленности: видимая величина предмета, линейная перспектива, загораживание одних предметов другими, их цвет. Хорошо известны рисунки, дающие двойственное восприятие глубины (рис. 8.8.). В некоторых ситуациях тот факт, что интерпретация глубины может полностью меняться на обратную, имеет исключительное значение. Так, при посадке самолета может случиться, что восприятие посадочной полосы пилотом будет перевернутым по глубине. Подобное явление наблюдается ночью или во время тумана, когда не видны те детали обстановки, которые служат для пилота условными сигналами, помогающими адекватному 193 отражению удаленности предметов. Одним из таких сигналов является яркость огней на посадочной полосе (известно, что яркие источники света кажутся расположенными ближе, чем тусклые), и достаточно неудачного сочетания световых сигналов, чтобы возникло перевернутое восприятие глубины. Один из важных моментов пространственного различения - это восприятие направления, в котором находятся объекты по отношению к другим объектам или наблюдателю. Направление, в котором мы видим объект, определяется местом его изображения на сетчатке глаза и положением нашего тела по отношению к окружающим предметам. А Б Рис. 8.8. Двойственные рисунки Для человека характерно вертикальное положение тела по отношению к горизонтальной плоскости земли. Это положение, созданное общественнотрудовой природой человека, является 194 исходным для определения направления, в котором человек распознает окружающие предметы. Поэтому в пространственном видении, в том числе и восприятии направления, помимо зрительных ощущений, большую роль играют не только кинестезические ощущения движений глаз или рук, но и статические ощущения, т. е. ощущения равновесия и положения тела. При бинокулярном зрении направление видимого предмета определяется законом тождественного направления. По этому закону, раздражители, падающие на корреспондирующие точки сетчатки, видятся нами в одном и том же направлении. Это направление дается линией, соединяющей пересечение зрительных линий обоих глаз с точкой, соответствующей середине расстояния между обоими глазами. Иными словами, изображения, попадающие на корреспондирующие точки, мы видим на прямой, идущей как бы от одного «циклопического глаза», находящегося посередине лба. Известно, что на сетчатке глаза образуется перевернутое изображение тех предметов, на которые мы смотрим. Перемещение наблюдаемого объекта вызывает перемещение сетчаточного изображения в обратном направлении. Однако мы воспринимаем предметы, и движущиеся и неподвижные, не в искаженном виде, а такими, какими их передает на сетчатку оптическая система глаз. Это происходит благодаря сочетанию зрительных ощущений с тактильными, кинестезическими и другими сигналами. Интересные данные были получены в опытах, в которых ориентация изображений на сетчатке глаз испытуемых намеренно искажалась с помощью специальных оптических приспособлений. Последние давали возможность получать изображения, перевернутые как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении. Оказалось, что спустя некоторое время наступает адаптация и мир, видимый испытуемыми, перестраивается, хотя и не полностью. Подобное приспособление оказалось невозможным у животных. Так, к глазам кур прикрепляли призмы, переворачивающие изображение слева направо, и изучали способность птиц клевать зерна. У кур этот навык резко 195 нарушался, и даже после трехмесячного ношения очков никакого реального улучшения навыка не наблюдалось. Сходные данные были получены на земноводных. Очевидно, врожденные зрительные реакции у животных на расположение предметов не могут изменяться под влиянием обучения, если требуется, чтобы животное усвоило реакцию, антагонистическую инстинктивной. Восприятие направления, в котором находятся объекты, возможно не только с помощью зрительного, но и с помощью слухового и обонятельного анализаторов. Для животных нередко звук и запах - единственные сигналы, действующие на расстоянии и предупреждающие об опасности. Восприятие направления звука осуществляется при бинауральном слушании. Основу дифференцировки направлений звука составляет разность во времени поступления сигналов в кору головного мозга от обоих ушей. Звуки могут локализоваться не только в левом и правом направлении по горизонтали, но и по направлению вверх и вниз. Экспериментальные данные показали, что в последнем случае для восприятия пространственного расположения звука необходимы движения головы испытуемого. Таким образом, механизм локализации звука учитывает не только слуховые сигналы, но и данные других анализаторных систем. Зрительные иллюзии. Всегда ли восприятие дает нам адекватное отражение предметов объективного мира? Описаны многочисленные факты и условия ошибок в восприятии, главным образом зрительные иллюзии. Рис. 8.9. Иллюзия стрелы. Она основана на принципе сходящихся и 196 расходящихся линий: стрела с расходящимися наконечниками кажется длиннее, хотя фактически обе стрелы одинаковой длины. Рис. 8.10. Иллюзия железнодорожных путей. Линия, расположенная в более узкой части пространства, заключенного между двумя сходящимися прямыми, кажется длиннее, хотя на самом деле обе шпалы одинаковой длины. Рис. 8.11. Переоценка вертикальных линий. Высота цилиндра кажется больше, чем ширина полей, хотя они равны. Рис. 8.12. Иллюзия веера. Параллельные линии вследствие влияния фона ближе к центру кажутся выпуклыми, а дальше от центра – вогнутыми. 197 Рис. 8.13. Иллюзия пересечения. На одной прямой лежат линии АХ, а не ВХ, как кажется. Рис.8.14. Иллюзия концентрических окружностей. Представленные на рисунке концентрические окружности воспринимаются как спираль из-за того, что короткие отрезки прямых (изображены белым) пересекают эти окружности в местах их пересечения с фоном. Зрительные иллюзии были обнаружены и у животных. На практическом использовании зрительных иллюзий основана маскировка, которая для бесчисленного множества зверей, рыб, птиц и насекомых является защитным приспособлением. Один из эффективных способов маскировки— мимикрия — слияние с фоном, другой способ маскировки 198 состоит в использо1вании деформирующего рисунка, в такой степени нарушающего очертания животного, что его нельзя различить и опознать. Пример деформирующего рисунка - яркие полосы зебры, благодаря которым с определенного расстояния невозможно выделить контур животного. Все эти явления убеждают в том, что существуют какие-то общие факторы, вызывающие возникновение зрительных иллюзий. Выдвигались различные объяснения ряда наблюдаемых зрительных иллюзий. Так, иллюзия стрелы объясняется свойством целостности восприятия: мы воспринимаем видимые нами фигуры и их части не отдельно, а в некотором соотношении и свойства всей фигуры ошибочно переносим на ее части (если целое больше, то больше и его части). Аналогично можно объяснить и иллюзию веера. Переоценка вертикальных линий объясняется тем, что движения глаз в вертикальной плоскости требуют большего мышечного напряжения, чем движения в горизонтальной плоскости. 8.4.Монокулярные пространственные признаки Пространственные признаки, которые могут восприниматься не только двумя, но и одним глазом, называются монокулярными признаками. Большинство монокулярных пространственных признаков статичны (т. е. это те признаки пространства, которые воспринимаются при условии, что и наблюдатель, и находящиеся в поле его зрения объекты неподвижны), но есть и такие признаки, которые проявляются только тогда, когда либо есть движение (наблюдателя, окружающих предметов или того и другого), либо тогда, когда изменяется характер движения глазных мышц. Восприятие неподвижных сцен, фотографий и иллюстраций, так же как и восприятие произведений живописи и графики, основано на статичных монокулярных признаках, которые называются пикторальными, или картинными, признаками и передают глубину и расстояние изобразительными средствами, 199 т. е. создают иллюзию объема на такой двухмерной поверхности, какой является, например, фотография. Интерпозиция (частичное загораживание, или перекрытие). Интерпозицией называется неполная маскировка, или перекрывание одного объекта другим. Если один объект частично закрыт другим, наблюдателю кажется, что тот объект, который виден целиком, находится на более близком расстоянии (см. рис.8.15.). Интерпозиция дает больше информации об относительной удаленности, когда речь идет о знакомых объектах. В качестве статического признака она очень эффективна, но с ее помощью можно составить представление только об относительной глубине. Рис. 8.15. Интерпозиция Воздушная перспектива. Как правило, рассматривая какой-либо пейзаж, мы менее четко видим те предметы, которые удалены от нас, чем те, которые находятся поблизости. Этот монокулярный источник информации, называемый воздушной перспективой, является следствием влияния на свет мельчайших частиц, содержащихся в атмосфере. Свет, проходя через атмосферу, содержащую взвешенные твердые частицы, нары воды и прочие примеси, рассеивается, что приводит к уменьшению четкости деталей и светимости ретинальных изображений объектов. Поскольку свет, который отражается от более удаленных предметов, проходит более длинный путь в атмосфере, нежели свет, который отражается от предметов, расположенных ближе к наблюдателю, более удаленные предметы воспринимаются менее четко, и чем дальше от наблюдателя они находятся, тем сильнее 200 проявляется этот эффект «дымки». Воздушная перспектива может служить признаком удаленности или глубины, и прежде всего в тех случаях, когда речь идет об очень удаленных предметах. Благодаря воздушной перспективе удаленные предметы меньше контрастируют с фоном, чем предметы, расположенные поблизости. Стимулы, резко не контрастирующие с фоном, как правило, кажутся расположенными дальше, чем стимулы, контраст которых с фоном выражен более четко. Следовательно, кажущийся контраст является источником пространственной информации. А это значит, что поддающаяся оценке информация о кажущейся глубине и удаленности, которую можно получить с помощью воздушной перспективы, определяется уменьшением контрастности в результате увеличения расстояния, с которого ведется наблюдение. Теперь понятно, почему в ясную погоду такие крупномасштабные объекты, как здания или горы, кажутся менее удаленными, чем в пасмурный день. Светотень. Как правило, наибольшей светимостью обладает та поверхность, которая ближе к источнику света. По мере удаления от источника света светимость поверхностей уменьшается и возрастает их затененность. Чередование света и тени также способствует восприятию глубины отграниченных поверхностей. К трем годам дети уже привыкают к тому, что свет падает сверху, и на основании освещенности умеют отличать выпуклости от вогнутостей (т. е. возвышения от углублений). Более того, цыплята, подобно людям, реагируют на раздражители так, как будто они освещены светом, падающим сверху, и эта реакция позволяет предположить, что если их способность интерпретировать затененность и светимость как пространственный признак не является врожденной, то уж во всяком случае развивается на очень ранних стадиях филогенеза. Затененность и форма. Правильная интерпретация наблюдаемой затененности и светимости поверхности может также явиться источником 201 информации о форме объектов. Как правило, если трехмерный объект освещен светом от единственного источника, взаимное расположение затененных и освещенных участков подчиняется определенным общим закономерностям. Поскольку те поверхности, которые расположены ближе к источнику света, оказываются наиболее освещенными, форма объекта влияет на чередование освещенных и затененных участков. В результате этого поверхности, обращенные к источнику света, кажутся светлее, а противоположные им – темнее. Кроме того, характер распределения света и тени на объекте способствует восприятию свойств его поверхности. Так, постепенный переход от света к тени может быть признаком ее искривления, а внезапный, резкий переход от света к тени - свидетельством таких изменений, как острый край или угол. Затененность является основным источником пространственной информации. Элевация. Как правило, линия горизонта располагается в поле зрения выше (по вертикали), чем передний план. Соответственно, если в поле зрения наблюдателя на разной высоте находятся два объекта и ему кажется, что они оба лежат ниже линии горизонта, то более удаленным ему будет казаться тот объект, который располагается выше. Элевация (иногда также называемая высотой расположения в поле зрения) может играть определенную роль в восприятии как относительной, так и абсолютной удаленности. Она также выступает и в качестве пространственного признака, когда речь идет о восприятии плоскостных изображений, создатели которых стремились передать эффект глубины. Линейная перспектива. Восприятие глубины на основании плоскостного изображения в значительной мере облегчается за счет использования перспективой). линейной Линейная перспективы перспектива (нередко называемой предполагает просто планомерное уменьшение величины удаленных предметов и расстояний между ними. 202 Типичный пример линейной перспективы — железнодорожные рельсы. Хотя рельсы параллельны, кажется, что вдали они сходятся в некой точке, которая называется точкой схода. Градиент текстуры. Многим естественным (покрытым травой или деревьями) и искусственным (дорогам, полам, тканям) поверхностям свойственна определенной формы микроструктура, обычно воспринимаемая как зернистость, или текстура. Плотность подобных текстур изменяется непрерывно, т. е. поверхностям присущ определенный градиент текстуры, который в зависимости от физического взаиморасположения этих объектов и поверхностей, определяет структуру отражаемого ими оптического потока. Иначе говоря, когда мы смотрим на какую-либо текстурированиую поверхность, по мере ее удаления от нас ее текстура начинает казаться более тонкой, а образующие ее элементы — относительно мелкими и теснее примыкающими друг к другу, или более уплотненными. Точно так же, как и в случае с линейной перспективой, кажущаяся величина элементов и промежутков между ними с увеличением расстояния уменьшается. В соответствии с этим восприятие такой текстурированной поверхности, как природный ландшафт, дает возможность достаточно надежно оценить удаленность. На основании информации о текстуре таких плоских поверхностей, можно также судить о глубине и удаленности. Градиент, или постепенное изменение величины, формы или пространственного расположения элементов, образующих паттерн текстуры, дает нам информацию об удаленности. Глаз воспринимает изменение текстуры поверхности как происходящее с постоянной скоростью. Как следует из рисунков 8.16. – 8.18., роль изменения текстуры в качестве источника зрительной информации настолько велика, что даже простые двухмерные рисунки создают иллюзию пространства. На рисунках - примеры кажущейся глубины, создаваемой постоянным 203 и переменным градиентами текстуры. Изменение градиентов текстуры обозначает зрительно воспринимаемый обрыв (см. рис.8.16. ) и угол (см. рис. 8.17.). Изменение градиента текстуры усиливает впечатление кажущейся глубины «сетчатой» или «проволочной» комнаты (см. рис. 8.18.). Примеры, представленные на рис. 8.16. – 8.18., свидетельствуют о том, что и прерывистость текстуры, и ее неравномерные изменения передают такие особенности поверхности, как искривленность, создают впечатление зрительного обрыва, а также являются источником информации о геометрии реальной поверхности объекта и ее наклоне относительно фронтальной линии наблюдателя. Градиент текстуры наряду с интерпозицией и линейной перспективой может быть полезен при оценке кажущихся размеров объектов. В идеальном случае, когда все элементы текстуры идентичны, физически одинаковые объекты, загораживающие или покрывающие одинаковое число текстурных единиц (рис.8.19.), Примеры, представленные на рис. 8.16. – 8.18., свидетельствуют о том, что и прерывистость текстуры, и ее неравномерные изменения передают такие особенности поверхности, как искривленность, создают впечатление зрительного обрыва, а также являются источником информации о геометрии реальной поверхности объекта и ее наклоне относительно фронтальной линии наблюдателя. Градиент текстуры наряду с интерпозицией и линейной перспективой может быть полезен при оценке кажущихся размеров объектов. В идеальном случае, когда все элементы текстуры идентичны, физически одинаковые объекты, загораживающие или покрывающие одинаковое число текстурных единиц (рис.8.19.), воспринимаются как равновеликие, хотя их ретинальные изображения отличаются по величине вследствие разной удаленности от наблюдателя. 204 Рис.8.16. Рис. 8.17. Рис.8.18. Рис. 8.19. Кажется, что диски расположены на разных фронтальных плоскостях. Поскольку они загораживают равное число текстурных единиц, 205 кажется, что они равны по величине, но по-разному удалены от наблюдателя. Относительный размер. Признак удаленности, называемый относительным размером, применим в тех случаях, когда две похожие или идентичные формы разной величины рассматриваются одновременно или непосредственно одна за другой. В таких ситуациях больший по величине объект кажется расположенным ближе к наблюдателю. Чтобы правильно интерпретировать этот признак удаленности, не требуется ни специального научения, ни опыта общения с объектами. Скорее, можно сказать, что в некоторых ситуациях изображения объектов одинаковой формы, но разного размера, - вполне достаточные стимулы для того, чтобы возникло ощущение глубины. Пикторальное (картинное) восприятие. Линейная перспектива, градиент текстуры и относительная величина — все это частные случаи проявления общего принципа геометрической оптики применительно к связи между изображением на сетчатке и расстоянием от наблюдателя до объекта: величина ретинального изображения пропорциональна расстоянию от наблюдателя до объекта. Непосредственным следствием совместного действия этих статических монокулярных признаков является то, что при увеличении расстояния от объекта до наблюдателя изображение объекта на сетчатке уменьшается. двухмерных Будучи композиций, этот учтенным принцип при легко создании позволяет плоских, создать впечатление глубины и удаленности. Использование в фотографии или в живописи статичных монокулярных признаков, описанных выше, — интерпозиции, затененности и линейной перспективы — делает возможным пикторальное (или картинное) восприятие — восприятие глубины на основе плоскостного изображения. Вторым фактором, способным влиять на восприятие глубины, является количество деталей, изображаемых на картине. В реальной жизни чем дальше от нас находятся объекты, тем меньше деталей мы видим. 206 Следовательно, и восприятие глубины на основании двухмерного изображения может быть усилено деталями предметов, которые кажутся лежащими на плоскости. Леонардо да Винчи называл градиент деталей картины «перспективой исчезновения» и считал, что более удаленные от зрителя детали картины должны быть менее завершенными. Следовательно, коль скоро большая деталировка является признаком меньшего расстояния, художник может влиять на восприятие кажущейся удаленности, изменяя степень детализации. Прием, успешно используемый для эффекта глубины на фотографиях и в компьютерной графике, называется размывкой. Разная степень размытости различных участков изображения является эффективным средством влияния на восприятие глубины. Так, если один фрагмент композиции резко сфокусирован, а примыкающий к нему размыт, зрителю будет казаться, что они лежат на разной глубине. Восприятие глубины может быть усилено за счет подавления плоскостных признаков. Например, если смотреть на плоскую картину через свернутый в трубку лист бумаги, не только исключается влияние рамы картины, но и менее заметными становятся признаки того, что картина — плоская поверхность. При этом значительно усиливается впечатление объемности, глубины того, что изображено на полотне. Как правило, все, что уменьшает впечатление от картины как от плоскостного, двухмерного изображения, усиливает восприятие заложенной в ней информации о глубине. Описанные пикториальные признаки — статические и монокулярные признаки, создающие эффект глубины на двухмерной, плоской поверхности. Восприятию глубины также способствуют и некоторые важные монокулярные источники информации о движении. Однако в отличие от статических признаков эти монокулярные признаки не могут быть представлены в двумерных изображениях. К ним относятся монокулярный параллакс движения, естественная перспектива и аккомодация. Монокулярный параллакс движения (от греческого слова paralaxis 207 — перемена, изменение) — это монокулярный источник информации о глубине и взаимном расположении объектов в поле зрения, возникающий в результате перемещения определение наблюдателя монокулярного или параллакса объектов. движения Более таково: точное параллакс движения — это изменения во взаимном расположении ретинальных изображений объектов, лежащих на разном удалении от наблюдателя, вызванные поворотом его головы. Когда наблюдатель фиксирует свой взгляд на какой-нибудь точке, находящейся в поле зрения, а его голова совершает движение (пусть даже незначительное), ему начинает казаться, что объекты, лежащие ближе точки фиксации, перемещаются быстрее, чем более удаленные объекты. Короче говоря, ему кажется, что более близко расположенные предметы перемещаются быстрее, нежели более удаленные. Кроме того, кажущееся направление движения близко расположенных объектов отличается от кажущегося направления движения удаленных объектов. Наблюдателю кажется, что объекты, расположенные ближе точки фиксации взгляда, перемещаются в направлении, противоположном направлению движения его головы, а направление движения объектов, лежащих за точкой фиксации, совпадает с направлением движения его головы. Следовательно, и относительная скорость, и направление воспринимаемого движения зависят от местоположения точки фиксации взгляда наблюдателя. Вместе эти параметры являются постоянно действующим источником информации о взаимном расположении объектов в поле зрения. Хотя параллакс движения и кажется сложным признаком, на самом деле он — тривиальный источник информации о взаимном расположении объектов в пространстве, когда перемещаются наблюдатель или/и объекты. Он проявляется также и в ситуациях, когда голова наблюдателя относительно неподвижна, а окружающие объекты словно проносятся мимо, например, при езде в автомобиле. 208 Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 8: 1. Охарактеризуйте развитие восприятия пространства. 2. Опишите основные механизмы бинокулярного зрения. 3. В чем отличие корреспондирующих и диспаратных точек сетчатки? 4. Что представляет собой круг Вьет-Мюллера? 5. Что такое реальный продольный гороптер? 6. Что такое сетчаточная диспаратность и стереоскопическая острота? 7. Опишите основные эффекты, возникающие при различной величине диспаратности. 8. Опишите феномен Пульфриха. 9. Охарактеризуйте восприятие формы и величины. 10.Каковы особенности восприятия глубины и удаленности предмета? 11.Какова роль аккомодации и конвергенции в оценке удаленности? 12.Опишите восприятие направления. 13.Какие вам известны зрительные иллюзии? 14.Перечислите монокулярные пространственные признаки. Проектные задания к модулю 8: 1. Раскрыть основные механизмы стереоскопического зрения. 2. Охарактеризовать экспериментальные устройства для изучения различных степеней сетчаточной диспаратности. 3. Проанализировать механизмы возникновения зрительных иллюзий. Тесты к модулю 8: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Геометрическое место точек пространства, которые дают недиспаратные изображения при данной степени конвергенции, называется: а) гороптером 209 б) бинокулярным соревнованием в) стереопсисом 2. Каждая сетчатка двух глаз имеет такие точки, одновременное раздражение которых дает слитное изображение. Они называются: а) диспаратные б) корреспондирующие в) ретинальные 3. Эффект, связанный с резко отличимыми друг от друга изображениями на каждой ретине двух глаз а) дивергенция б) бинокулярное соревнование в) диспаратность 4. Зеркальный стереоскоп, способный изменять диспаратность от некоторой величины до нуля а) зеркальный телестереоскоп б) зеркальный псевдоскоп в) зеркальный иконоскоп 5. Пространственные признаки, которые воспринимаются одним глазом, называются а) бинокулярными б) монокулярными в) пикторальными Правильные ответы: 1А, 2Б, 3Б, 4В, 5Б. Каждый правильно выбранный ответ максимальное количество баллов – 5. 210 оценивается в 1 балл, Модуль 9. ВОСПРИЯТИЕ ВРЕМЕНИ Комплексные цели модуля: - рассмотрение специфики восприятия времени в контексте психологического знания; - раскрытие внутренних и внешних составляющих восприятия времени человеком; - анализ специфических факторов и механизмов ориентировки во времени. Понятия пространства и времени первоначально были заимствованы психологией у философии. Оба эти понятия относятся к бесконечному миру, в котором события разворачиваются в их длительности и протяженности. Когда человек говорит, что он живет «во времени», то тем самым он лишь хочет подчеркнуть свою подверженность многочисленным изменениям. Психология времени — это не что иное, как изучение всевозможных поведенческих реакций человека применительно к этим изменениям. В числе этих реакций восприятие и оценка времени непосредственно связаны с умением распознавать различные признаки становления. Изменения, о которых идет речь, — это не только изменения физической среды, технические и социальные изменения, но и изменения, происходящие в нас самих. В каждый данный момент индивид сталкивается с событиями двоякого рода - внешними и внутренними, - которые он и воспринимает в различной степени. В этой связи традиционно рассматриваются: 1. Восприятие последовательности. Об изменении, а стало быть, и о времени можно говорить лишь в том случае, если имеется последовательная смена фаз или состояний. Каковы же условия восприятия последовательности? Это первая проблема, которую ставит изменение, - проблема возникновения самого опыта времени. 2. Восприятие длительности. Две фазы изменения более или менее 211 быстро следуют друг за другом. Их разделяет какой-то промежуток времени. Восприятие длительности, неотделимое от оценки этой последней, зависит от различных аспектов изменения и их связей с переживающим эти изменения субъектом. 3. Ориентировка во времени. В бесконечном ряду изменений есть такие, периодичность которых (дни, времена года и т. д.) позволяет создать систему отсчета, с тем, чтобы датировать, установить время изменения. Каковы те признаки, благодаря которым становится осуществимой такая ориентировка? Ответные реакции организма применительно ко всем этим проблемам можно отнести к двум уровням. Одни реакции являются общими и для животных, и для человека. Восприятие последовательности, оценка длительности, ориентировка во времени - все организмы в различной степени могут учитывать эти параметры изменения при детерминации своего поведения. Биологическая основа в этом случае имеет много общего, и психофизиологические исследования позволяют мало-помалу понять ее природу. Другие присущи только человеку. Отличительной их особенностью является осознание различных аспектов изменения и психологическая переработка данных опыта. Это позволяет человеку не только адаптироваться к изменениям, но и познать их законы, а тем самым и научиться в определенной мере управлять временем. 9.1. Восприятие последовательности Мы воспринимаем стимулы окружения лишь с того момента, когда возникает возбуждение в рецепторных центрах коры. В первом приближении можно допустить, что одновременным возбуждениям центров соответствуют одновременные восприятия, а с последовательными связано восприятие последовательности. Из этого следует, что восприятие последовательности зависит не только от последовательности физических явлений, но также йот условий восприятия. Если интервал между двумя какими-либо событиями 212 достаточно отчетливо выражен, то такой аспект проблемы представляется малоинтересным, ибо в этом случае мы имеем дело с восприятием длительности интервала. Проблема последовательности приобретает смысл лишь на границе перехода от одновременности к последовательности. В этом случае все, что замедляет или ускоряет передачу в рецепторные центры информации о стимулах, определяет воспринимаемый порядок. В этой связи мы будем различать физические, биологические и психологические факторы. Физические факторы. Напомним некоторые из них. Молния, например, предшествует грому, потому что скорость света намного больше скорости звука. Биологические факторы. Расстояние рецепторов от коры. Этот фактор имеет значение лишь для тактильных стимулов. Два одновременных раздражения лба и бедра воспринимаются как последовательные. Одновременность восстанавливается лишь тогда, когда раздражение бедра на 20—35 мс предшествует раздражению лба, что почти точно соответствует времени прохождения нервного импульса от бедра до коры. Характер и структура сенсорных рецепторов. Рецепторные клетки разных органов чувств имеют различный латентный период. При самых оптимальных условиях минимальное латентное время зрения на 40 мс больше, чем латентное время слухового восприятия. Латентное время тактильной чувствительности приближается к слуховой. Кроме всего прочего, латентный период зависит от интенсивности стимуляции, и этот фактор приобретает особое значение в зрительном восприятии. Данные факторы могут оказывать влияние не только на восприятие двух последовательных гетерогенных стимулов, но даже и на восприятие двух одновременных зрительных раздражений, действующих на различные рецепторные клетки. Если одновременно освещать светом разной интенсивности две небольшие близко расположенные светящиеся поверхности, то эти раздражения не будут восприниматься как одновременные. Возникает 213 иллюзия движения от поверхности более освещенной к поверхности менее освещенной. Словом, кажущееся движение возникает тогда, когда два стимула быстро следуют один за другим. Различные рецепторы отличаются также присущей им инерцией, и этот фактор приобретает важное значение, когда речь идет о восприятии последовательности стимулов, действующих на самом деле, если непрерывности. одни и те же клетки. В стимулы слишком часты, то возникает восприятие При стимулах несколько менее частых все еще воспринимается непрерывное возбуждение, однако уровень его колеблется (мелькание - для зрения, потрескивание - для слуха, вибрация - для тактильной чувствительности). Порог восприятия прерывности приближается к 10 мс для слуха и тактильной чувствительности и к 100 мс для зрения. Кажущееся движение. При идентичных стимулах, вызывающих возбуждение в различных точках одного и того же сенсорного органа, между восприятием одновременности и восприятием последовательности возникают феномены интеграции в форме кажущегося движения. Создается впечатление, что один стимул перемещается от места появления первого стимула к месту появления второго. Временные границы зависят от интенсивности стимулов и интервала между ними. Для зрения оптимальное кажущееся движение наблюдается, когда интервал между двумя стимулами составляет около 60 мс, и полностью исчезает, уступая место восприятию последовательности, при интервале, превышающем 200 мс. Феномен кажущегося движения был отмечен также и для тактильной чувствительности. Хотя проблему порога последовательности двух близко расположенных стимулов обычно рассматривают в зависимости от расстояния между сенсорными рецепторами, это не значит, что процесс интеграции двух последовательных стимулов, в результате которого возникает кажущееся движение, имеет периферическую природу. Гештальтисты высказали гипотезу, согласно которой между рецепторными 214 точками коры происходит короткое замыкание, однако этот феномен имеет иную природу, поскольку кажущееся движение наблюдается и в том случае, если последовательно раздражается рецепторная точка правого поля правого глаза и точка левого поля левого глаза, при условии, что раздражители воспринимаются разными глазами и изображение проецируется на разные полушария мозга. При поражениях коры различение последовательности стимулов затруднено. Психологические факторы Установка субъекта. Скорость восприятия зависит не только от латентного периода рецепторов и их расстояния от мозга, но и от установки субъекта. Стимул, на который обращено наше внимание, воспринимается раньше, чем стимул неожиданный. Отсюда следует, что если в одних и тех же условиях на организм воздействуют два стимула, то стимул, на который обращено внимание, будет восприниматься как предшествующий другому стимулу. Так, Пиаже (1946) обнаружил, что если дети наблюдают за двумя одновременно загорающимися лампами (расположенными на расстоянии 1 м друг от друга и симметричными по отношению к средней линии тела), то в 80% случаев они ошибочно считают, что лампа, на которой фиксировано их внимание, загорается раньше. Не исключено, что в этом случае причину запаздывания следует искать в периферической стимуляции. Направленность внимания может предопределяться инструкцией или перцептивным контекстом, а также просто тем, что при наличии каких-либо двух стимулов один из них интересует нас больше, чем другой. В этом случае будет казаться, что «интересный» стимул появляется раньше, даже если объективно они являются одновременными. Точно так же, например, свет, как правило, воспринимается раньше, чем звук, особенно если источник последнего скрыт от нас. Естественная упорядоченность. Различение последовательности тем легче, чем «естественнее» структура стимулов. Порядок двух различных звуков легче определить, если, например, более высокий звук предваряется 215 или же сменяется звуком более низким. Однако если предъявляются, скажем, свет и звук, то одновременность или последовательность их появления становится менее очевидной. Существует зона неясного восприятия, в пределах которой порядок, равно как и одновременность, не может быть определен точно, что касается света и звука, то здесь зона неопределенности может достигать 120 мс. Между двумя слуховыми или же двумя тактильными стимулами зона неопределенности составляет лишь 100 мс. При предъявлении слухового и тактильного стимулов она равняется 30 мс, а при слуховом и зрительном стимулах - 80 мс. Если последовательные стимулы поддаются какой-либо организации, то восприятие последовательности влечет за собой также и восприятие порядка стимулов. Так, услышав или увидев ряд из нескольких букв, мы легко воспроизводим его в том же порядке и испытываем большие затруднения, пытаясь воспроизвести его в обратном порядке. Нетрудно воспроизвести ряд из 4—5 звуков, строго соблюдая порядок интервалов, и практически невозможно воссоздать обратную структуру. Организация зависит от целого ряда признаков, наиболее важным из которых является, видимо, качественная идентичность раздражителей. Если испытуемому предъявлять визуально последовательность из трех цифр, например 7—2—3, и одновременно предъявлять на слух три другие цифры, например 9—4—5, то он сможет их воспроизвести лишь повторив вначале слуховой, а затем зрительный ряд или же наоборот: 7—2—3— 9—4—5 или 9—4—5—7—2—3. Как слуховым, так и зрительным раздражителям присуща своя особая организация. Этот феномен группировки может являться также следствием локализации раздражения: так, например, когда через наушники одновременно предъявляется на одно ухо один ряд цифр, а на другое — другой. Этот же закон действует при одновременном прослушивании двух голосов, с различной скоростью записанных на магнитофонную ленту. Вторым основным фактором организации является скорость последовательного предъявления раздражителей. Эта скорость должна 216 позволить отчетливо воспринять каждый элемент последовательности и в то же время быть достаточно большой, чтобы сохранить спонтанность организации стимулов. Так, в экспериментах испытуемые могли чередовать цифры одного ряда с цифрами другого лишь в том случае, если интервал между стимулами был не менее 1,5—2 с. Когда интервал между двумя стимулами превышает 2 с, то спонтанно эти стимулы уже не организуются в определенную последовательность. Ряд звуков, например, лишается в таком случае своих признаков ритмической структуры и воспринимается как ряд изолированных стимулов. Привнесенная упорядоченность. Когда порядок последовательности не задан самой организацией стимулов, перцептивные данные теряют свою устойчивость и возникает необходимость в использовании дополнительной информации для того, чтобы путем ряда преобразований восстановить последовательность событий. Как мы отмечали, звук и свет плохо поддаются упорядочению. пятилетний Пиаже ребенок, (1946) показал, пытаясь какие установить трудности порядок испытывает остановки двух человечков, параллельно перемещающихся по столу в одном направлении, если пространственный порядок вступает в противоречие с порядком временным. Так, например, когда один человечек, остановившийся первым, находится несколько ближе, ребенок 5 лет не может с уверенностью определить временную последовательность прибытия человечков. Семилетний ребенок в этой ситуации уже не ошибается, ибо он в состоянии учесть место отправления и место прибытия, а также скорость движения объектов, что позволяет ему вносить коррективы в мимолетное восприятие. Точно так же нам нетрудно восстановить в памяти очередность событий нашей жизни, относящихся к какому-либо одному ряду явлений, таких, например, как личная жизнь, карьера, политические события, происходившие в то время, и т. п. Однако разнородные события мы сможем упорядочить, лишь прибегнув к определенным умственным конструкциям: использование 217 ориентиров и учет порядка следования и интервалов между событиями. 9.2. Восприятие и оценка длительности Два последовательных события разделены во времени некоторой длительностью, а эта последняя в свою очередь ограничена двумя какими-то событиями или же появлением, а затем прекращением действия стимулов. Длительность - это объективная реальность, позволяющая организмам адаптироваться к экологической среде. При каких условиях и в какой степени организм может учитывать длительность? Мы знаем, что человек воспринимает длительность, что он может достаточно точно ее оценить. Восприятие длительности Уточним прежде всего существующие методы исследования. Абсолютные оценки. Простейшие реакции человека на воспринимаемую длительность выражаются в том, что он оценивает эту длительность как слишком большую или слишком маленькую, то есть соотносит ее с субъективным эталоном привычной длительности данного действия. Эти качественные характеристики часто являются единственным источником знания при изучении психически больных, однако прогресс наших знаний был достигнут благодаря использованию количественных методов. Количественные общепринятых единиц оценки основываются времени. Этот на метод использовании является наиболее распространенным, однако точность его оставляет желать лучшего. Мы с большим трудом оперируем теми единицами измерения, для которых не можем найти чувственных ориентиров. Интра- и интериндивидуальная вариабельность оценок при этом методе очень значительна. Оценка по методу воспроизведения. В этом случае испытуемому предлагается воспроизвести длительность, 218 равноценную той, которая была предложена ему в качестве эталона. Преимуществом является то, метода что здесь не возникает необходимости соотнесения с абстрактными единицами, однако сфера его применения ограничена небольшими длительностями, не превышающими нескольких минут. Оценка по методу продуцирования. Испытуемому предлагается выполнить какое-либо задание в течение определенного времени. Наибольшая ошибка допускается при методе оценки, наименьшая — при методе воспроизведения, метод продуцирования занимает промежуточное положение. В экспериментах предлагалось испытуемым оценить различные длительности, не превышающие 3 мин. При методе воспроизведения ошибки, допущенные двумя «нормальными» взрослыми, варьировали в пределах 12—28%, при методе оценки — в пределах 30—78%. Оценка по методу сравнения. Экспериментатор или испытуемый предлагает другому испытуемому две какие-либо длительности, которые последний должен сравнить. Когда длительность короткая (не превышает 2 с), мы можем ее воспринять, в противном случае мы можем лишь оценить ее. Восприятие — это непосредственная реакция на действующий в данный момент стимул. Когда мы говорим, что можем воспринять длительность, это означает, что мы можем почти одновременно улавливать последовательные аспекты изменения. Из этого факта психологи сделали вывод о существовании психологического настоящего. Мы воспринимаем непрерывные изменения как движение, характеризующееся определенной скоростью, а быстрые прерывистые изменения как удары метронома с присущей им частотой. Точно так же мы можем воспринимать и отсутствие изменения, и это последнее ощущается нами как длительность, разделяющая начало и конец двух изменений. Если стимуляция непрерывна, говорят о заполненном времени, если же сигналы ограничивают лишь начало и конец интервала, то такой интервал принято называть незаполненным, оба эти выражения отражают природу физического изменения. В рамках восприятия начало и конец 219 относятся к одному и тому же перцептивному акту. Во всех остальных случаях человек прибегает к оценке, используя для этого многочисленные экстероцептивные и интероцептивные ориентиры. Итак, можно сказать, что воспринимаемая длительность определяется организацией последовательности стимулов. Восприятие длительности становится возможным лишь при условии существования такой организации и в рамках последней. Это положение нетрудно проверить экспериментально. Там, где последовательность трудно поддается организации, восприятие длительности затруднено. Гораздо труднее сравнивать длительность двух соседних интервалов, ограниченных стимулами разной модальности (звук — свет — звук), чем двух интервалов, ограниченных тремя идентичными звуками. Если интервал между крайними ограничивающими его звуками равен 1 с, и если при этом меняется место промежуточного стимула, то испытуемый, сравнивая вновь образованные интервалы, убеждается в том, что зона неопределенности (когда он затрудняется решить, какой из двух интервалов больше) составляет 60 мс в том случае, когда промежуточным стимулом является звук, и 196 мс, когда таковым является свет. Последовательность из трех звуков образует, в сущности, очень гармоничную структуру, чего нельзя сказать о свете, сочетающемся с двумя ограничивающими звуками. В этом случае для того, чтобы сравнить длительности, испытуемые как бы дублируют последовательность гетерогенных стимулов последовательностью стимулов гомогенных, таких, например, как движения рук или воспроизводимые одновременно с предлагаемыми стимулами фонемы. Другим, не менее наглядным примером может служить восприятие ритма. Всякий ритм характеризуется своей собственной структурой (ямб, дактиль и т. п.). Эта структура воспринимается лишь при условии, если элементы и отношения длительности будут включены в рамки одного и того же психологического настоящего. Если пропорционально увеличивать все входящие в какую-либо структуру длительности, то наступит момент, когда будет восприниматься уже не ритм, 220 а последовательность не связанных между собою звуков. Этот порог достигается при интервалах, приближающихся в среднем к 2 с. Вместе с организацией исчезает восприятие и различение длительностей, образующих ритм. Восприятие длительности ставит множество проблем. Порог длительности. становится При перцептивной каких реальностью? условиях Здесь длительность возможны две ситуации: 1. Незаполненные длительности интервалы соответствует времени. порогу В этом перехода от случае порог одновременности к последовательности двух стимулов. Этот порог равен 10 мс для тактильных зрительных и слуховых стимулов, 100 мс для стимулов и от 50 до 100 мс для двух разномодальных стимулов. 2. Заполненные интервалы времени. Здесь порог является переходом от одномоментной стимуляции к стимуляции длящейся. В этом случае граница трудно определима, однако полученные в исследованиях величины сопоставимы с вышеприведенными, а именно: 10—50 мс для слуховой стимуляции и 110—120 мс для зрительной. Качество интервал. к воспринимаемых Все убеждению, существуют длительностей авторы, изучавшие что диапазоне в многочисленные зоны, восприятие и нейтральный времени, воспринимаемых пришли длительностей характеризующиеся качественно различными восприятиями. Соотнося различные данные, можно, выделить три зоны: - Короткие интервалах интервалы, не воспринимаются превышающие 0,5 с. При таких скорее границы серии последовательных событий, а не сам по себе интервал. - Нейтральные интервалы, то есть ни короткие, ни длинные, величина которых приблизительно 0,5—1 с. В этом случае и границы, и интервал образуют единство. 221 - Длинные интервалы от 1 до 2 с, когда преобладающим является восприятие интервала и когда необходимо некоторое усилие, чтобы объединить две границы в одно и то же психологическое настоящее. Эти три зоны были определены эмпирически, и достоверность результатов подтверждается тем, что различные исследователи пришли к одинаковым выводам. Однако наряду с этим было установлено, что «короткие» интервалы переоцениваются, а длинные недооцениваются, а отсюда уже прямо следует, что для каждой промежуточной величины должен существовать нейтральный интервал, который воспринимается без систематической ошибки и субъективно не переживается ни как длинный, ни как короткий. В большинстве психофизических исследований, где наблюдалось отклонение оценок относительно центральной величины, служившей точкой отсчета, было подтверждено существование нейтрального значения. Особенно отчетливо это проявляется в тех случаях, когда восприятия трудно определимы, каковыми и являются, например, временные интервалы. Существует нейтральная величина для любого диапазона воспроизводимых длительностей. Так, для диапазона длительностей от 0,2 до 1,5 с - нейтральной будет длительность, равная 1,15 с, а для длительностей от 0,3 до 12 с - 3,65 с. Это общее положение позволяет понять, почему величина нейтрального интервала, полученная различными авторами в период, когда исследования восприятия времени только начинались, варьировала от 0,36 до 5 с. Эти расхождения могут быть объяснены тем, что величина нейтрального интервала зависит от диапазона изучаемых длительностей. Есть ли какая-либо связь между нейтральным интервалом, который можно было бы назвать абсолютным, и интервалами, связанными с условиями опыта? Мы не можем дать обоснованного ответа на этот вопрос, однако можно предположить, что величина нейтрального интервала — 0,6 с — действительно зависит от диапазона воспринимаемых длительностей и близка к среднему геометрическому 222 крайних величин диапазона воспринимаемых длительностей (в пределах от 150—200 мс до 1,8—2 с). Воспринимаемые длительности и физические изменения. Любая длительность — это всегда длительность стимуляций. Принимая во внимание общие положения, изложенные выше, правомерно поставить вопрос: каким образом особенности стимула влияют на восприятие длительности? Восприятие незаполненных интервалов времени. Возникающая в этом случае проблема — это проблема влияния границ стимула. Зависит ли восприятие интервалов между стимулами от характера и длительности самих стимулов? Зависимость между ними очень сложна. Иногда границы включаются в интервал, порой они из него выделяются. Существуют некоторые достоверно установленные факты: 1. При зрительными одинаковых длительностях интервал, стимулами, кажется длинным, ограниченный тактильными более или слуховыми ограниченный чем интервал, стимулами. Этот факт объясняется собственной длительностью сенсорного процесса. 2. При кратких длительностях (в области слухового восприятия) интервал кажется сильный. стимул И более наоборот, сильнее он коротким, кажется первого. Это если более первый длинным, если стимул второй явление становится понятным, если вспомнить, что при одинаковой длительности более громкий звук кажется и более длительным. В первом случае звук «съедает» интервал, который в силу контраста как бы сокращается, во втором — звук продолжает интервал. 3. Интервалы, ограниченные высокими звуками, кажутся более длинными, чем интервалы, ограниченные низкими звуками. С другой ограничивающих стороны, интервал, чем больше тем более последний. 223 различие в высоте звуков, продолжительным кажется Восприятие заполненных интервалов. 1. Заполненные интервалы, как правило, не воспринимаются ни более длинными, ни более короткими. Однако этот общий закон нуждается в некотором уточнении хотя бы в силу того, что испытуемые постоянно допускают систематические ошибки переоценки или недооценки. Здесь могут сказываться различия в установках. 2. Интервалы, разделенные включенными в них дискретными стимулами, кажутся испытуемым более длинными, чем равные им незаполненные интервалы, и этот эффект выражен тем сильнее, чем больше относительное число включенных стимулов. 3. При равенстве длительностей зрительные стимулы кажутся более длинными, чем слуховые. 4. Более громкий звук кажется более длительным, чем менее громкий. 5. Высокий звук кажется более длительным, чем низкий. Длительность непрерывных изменений. Воспринимаемая длительность может быть длительностью непрерывного изменения, а это последнее в свою очередь может быть изменением качества или интенсивности стимула, а в случае перемещения одного и того же стимула — изменением движения. 1. Если двух тем имеется стимулов, больше, стимулами. то чем Однако чередование во длительность больше этот времени различных позиций временного интервала кажется расстояние эффект между сравнительно последовательными невелик. Так, если пройденное расстояние увеличить в 10 раз, то длительность кажется увеличившейся подтверждена примерно для на зрительного 12%. и для Эта зависимость тактильного была пространства Решающим фактором в данном случае является кажущееся пространство, а не физическое пространство или угол зрения. Восприятие длительности качественных изменений и изменений 224 интенсивности изучено пока недостаточно. Эксперименты показали, что кажущаяся длительность звука возрастающей интенсивности тем меньше, чем больше испытуемым диапазон изменений предлагалось интенсивности. нажимать на ключ, В эксперименте включающий звук интенсивностью 60 дБ, и в течение 700 мс воспроизводить звук возрастающей интенсивности. Оценка длительности. Когда длительность выходит за пределы временного поля восприятия, мы можем оперировать лишь самой общей, глобальной оценкой, трудность и ненадежность которой достаточно хорошо известны. Основное различие между длительностью воспринимаемой и длительностью оцениваемой может быть выявлено самыми различными способами. Субъективно непосредственное восприятие длительности, связанной с изменениями, относимыми к единой совокупности, совершенно отлично от восприятия длительности более протяженной и связанной с изменениями, переживаемыми как разрозненные; такая длительность может быть оценена лишь опосредованно. Объективно сигналы азбуки Морзе, составленные из длинных и коротких, легко различимы, тогда как оценка длительностей более протяженных вызывает у нас затруднения, и именно поэтому современный человек всегда имеет при себе часы, однако он не носит в кармане ни метра, ни термометра. Эксперименты показали, что точность и вариабельность воспроизведения интервалов 0,5 и 1 с у 6-летних детей того же порядка, что и у взрослых, тогда как при воспроизведении 20-секундного, особенно незаполненного интервала в оценках маленьких детей и взрослых отмечаются существенные различия — очевидное свидетельство того, что механизмы, действующие в том и другом случае, неодинаковы. Оценку длительности следует отличать и от ее измерения. Все измерительные средства (настенные часы, песочные часы и т. п.) основаны на оценке количества движения при условии, что это движение равномерное: 225 качания маятника, ритмичные звуки, перемещение движущейся стрелки с постоянной скоростью. Разнообразные ориентиры (шкалы, счетчики) позволяют точно измерить любую длительность, независимо от того, переживается она или нет. Однако в тех случаях, когда выполняемая работа характеризуется известным однообразием, позволяющим оценить ее в количественных продолжительности показателях, этой точность работы может непосредственной приближаться к оценки точности метрических оценок. Так, пешеход, прошедший расстояние в 5 км, знает, что он шел около часа, рабочий, выполняющий однообразную работу, может оценить длительность по числу выработанных деталей. Во всех этих случаях оценка длительности является результатом подсчета. Для психолога важно знать механизмы и факторы, определяющие оценки длительности при отсутствии необходимых ориентиров, позволяющих осуществлять измерение. Наши оценки, даже самые приблизительные, становятся возможными лишь на основе оценки субъектом воспринимаемых им последовательных изменений. Переживаемая длительность — это всегда длительность воспринимаемых изменений. В этой связи были изучены три фактора: характер ситуации, мотивация и биологическое состояние. Впрочем, эти три фактора не являются независимыми. Они находятся во взаимосвязи и взаимовлиянии, даже если рассматривать их раздельно. Характер ситуации. Во всякой ситуации следует различать две стороны: окружающая среда и выполняемая задача. а) Влияние окружающей среды. Влияние среды может быть изучено лишь в связи с характером выполняемой задачи. Было установлено, что для длительностей от 1 до 16 с, когда деятельность испытуемого состояла в воспроизведении длительности, равной длительности стимула, точность воспроизведения оказывалась неизменной при 4 модификациях окружения: в освещенном помещении, в тишине и при действии шума, и в темном 226 помещении, в тишине и при действии шума. Если условия воспроизведения отличны от условий стимуляции, то не имеет значения, осуществляется ли стимуляция в темноте, а ответ при свете или наоборот. Однако ответ, то есть воспроизведение, оказывается, как правило, более продолжительным, когда стимулы предъявляются в тишине, а воспроизведение осуществляется при шуме с фоновой интенсивностью 80 дБ, а не наоборот. Можно сказать, что тишина в сравнении с шумом вызывает переоценку длительности, в то время как свет или темнота не оказывают никакого воздействия. В других условиях проведения эксперимента результаты были совершенно иными. На протяжении двух часов эксперимента испытуемый, занятый выполнением сложной задачи, через каждые 10 мин должен был нажимать на ключ (метод продуцирования). Когда фоновый шум интенсивностью 77,5 дБ сменялся шумом другой интенсивности—115,5 дБ, интервалы, отмеряемые субъектом, становились значительно меньше, то есть переоценивалось переживаемое время. Это можно объяснить тем, что в последнем случае субъект находился в стрессовой ситуации, ибо должен был выполнять трудную задачу в условиях оглушительного шума. И это не просто влияние контекста, не может быть сомнения в том, что решающую роль здесь играет аффективный момент. Насколько прямо или косвенно воздействует среда на результаты? Если испытуемый, сидящий в кабине, помещенной на конце вращающегося по оси кронштейна, испытывает воздействие центробежной силы, равное 3 g, то воспроизводимые им заполненные интервалы времени в диапазоне от 5 до 20 с становятся, как правило, короче (примерно на 12%), чем в нормальных условиях. б) Влияние задачи. Известно, что в зависимости от того, какую деятельность мы выполняем, время нам кажется короче или длиннее. Эти наблюдения подтверждаются во всех исследованиях. Однако недостаточно просто подтвердить результаты. Необходимо найти закон, объясняющий эти различия. При этом возникают немалые трудности, если принять во внимание 227 все возможное разнообразие задач и условий, в которых они выполняются. Наиболее приемлемый закон можно сформулировать следующим образом: при прочих равных условиях чем выше уровень активности, тем короче кажется длительность. Разумеется, понятие уровня активности, или деятельности, остается достаточно широким. Результаты некоторых исследований позволяют уточнить его смысл. В большинстве этих исследований временные интервалы длительностью в несколько минут оценивались в сравнимых условиях. Длительности кажутся субъекту тем меньше, чем сложнее и увлекательнее выполняемая им деятельность. Эти общие результаты находят подтверждение в исследованиях. Так; например, время тянется дольше, когда слушаешь, и проходит быстрее, когда переписываешь. При объективно равных длительностях время чтения кажется более продолжительным, чем время письма под диктовку. Этот закон был подтвержден применительно к трем различным уровням активности: покой, бездеятельность, глаза закрыты; написание букв алфавита в обратном порядке; решение анаграмм. В зависимости от группы испытуемых одна из задач использовалась как эталонная длительность (26 с), а другая — как сравнительная: испытуемый получал инструкцию выполнять вторую задачу ровно столько же времени, сколько первую. С учетом поправки на положительную временную ошибку (воспроизводимая длительность всегда более продолжительна, чем эталонная), задача, требующая более высокого уровня активности, в большинстве случаев оценивается как более короткая по сравнению с задачей, требующей более низкого уровня активности. При интерпретации влияние уровня активности на результаты, следует учитывать два фактора. Один из них — фактор аффективного порядка: чем выше уровень активности (не превышающий, однако, возможностей субъекта), тем интереснее кажется задача. Чем больше интереса вызывает работа, тем короче кажется время ее выполнения. Другой фактор 228 определяется характером задачи. Как правило, задачи, соответствующие более высокому уровню активности, являются менее дифференцированными, каждая часть задачи вносит свой вклад в получение одного конечного результата (выполнить одну операцию, найти одно решение). Другими словами, при деятельности низкого уровня субъект переживает более многочисленные изменения, чем при деятельности высокого уровня. Точно так же можно сказать, что чем более целостной, интегрированной является задача, тем относительно короче кажется ее длительность. Этот закон получил прямое подтверждение в экспериментах. Испытуемые должны были оценивать длительность задачи, представляющей собою единое целое — решение довольно трудной головоломки, и задачи более дифференцированной — решение ряда маленьких головоломок того же типа. Общая продолжительность выполнения задачи в обоих случаях была одинаковой, однако при целостной задаче она оценивалась в 305 с, а при дифференцированной — в 444 с. Таким образом, действие «уровня активности» проявляется опосредствованно и существует тесная связь между уровнем активности и переживаемыми изменениями. Объяснение столь явного влияния характера задачи, основанное на учете количества изменений, позволяет высказать гипотезу, имеющую самое непосредственное отношение к пониманию природы длительности, представляющей собой не что иное, как множество изменений. Но имеет ли количество изменений абсолютное или только относительное значение, иными словами, является ли основным фактором оценки длительности число изменений или частота, то есть число изменений в единицу времени? Влияние частоты можно показать на самых простых примерах. Если предложить испытуемому в течение 10 с смотреть, слушать или воспроизводить стимулы с определенной частотой, а затем предложить ему воспроизвести эквивалентную длительность с другой частотой, то получим следующие результаты. 229 Большей частоте соответствует большая оцениваемая длительность. Однако прямой пропорциональной зависимости между частотой и воспринимаемой длительностью не существует. При увеличении частоты в 3 раза отмечается переоценка порядка 8—17%- В более сложных ситуациях не удалось обнаружить этого влияния частоты. Различным группам испытуемых предъявлялись цветные диапозитивы, число и длительность предъявления каждого вида варьировали, интервал между двумя последующими предъявлениями отсутствовал. Таким образом, сравнивались средние оценки (в единицах времени) одной и той же длительности при удвоенной частоте предъявления и при частоте предъявления в два раза меньшей. До эксперимента испытуемые не знали о том, что им придется оценивать длительность предъявления диапозитивов. Были получены следующие результаты: переоценка отмечается во всех случаях, однако дисперсионный анализ показывает, что для одинаковых длительностей характерны однопорядковые оценки, не зависящие от частоты. Оценки испытуемых основываются, следовательно, на учете абсолютного числа изменений и соответствующей им длительности. Этот результат был подтвержден в другом исследовании, когда предъявления диапозитивов разделялись интервалами. В сложной деятельности изменениями, оказывающими влияние на оценку длительности, являются, очевидно, не те изменения, которые могли бы быть описаны физиком, а изменения, воспринимаемые субъектом. И определяются они прежде всего установкой субъекта. Мы можем сосредоточить наше внимание на конечной цели, и тогда промежуточные операции будут нами восприниматься как части целого. Время будет казаться короче. Но мы можем расчленить этапы нашей деятельности, и время будет казаться длиннее. Подобные эффекты объясняются структурой задачи. Так, время, необходимое для выполнения несложного умножения, будет казаться короче, чем то же самое время, занятое выполнением ряда последовательных операций умножения и деления. 230 Не следует, однако, забывать, что наряду с этим общим, основанным на подсчете числа изменений, способом оценки, не менее распространенными являются и другие, в частности метрические и псевдометрические, оценки, получаемые опосредованно, исходя из количества выполненной работы (число выработанных деталей, пройденное расстояние и т. д.). В зависимости от характера задачи субъект прибегает к использованию одного из двух критериев: либо числа изменений, либо количества выполненной работы. В затруднительных случаях предпочтение, отдаваемое тому или иному способу оценки, определяется индивидуальными особенностями субъекта. Влияние мотивации. Повседневный опыт свидетельствует о том, что скука или интерес в немалой степени определяют наши оценки длительности и для доказательства этого положения нет необходимости прибегать к экспериментальным исследованиям. Однако такие исследования позволяют дать более полное объяснение влиянию мотивации на оценку длительности. Мы осознаем длительность (так же как и пространство) лишь тогда, когда существует временной интервал между моментом пробуждения потребности и моментом ее удовлетворения, то есть когда время воспринимается нами как препятствие. В противном случае мы не обращаем внимания на временные характеристики переживаемых нами изменений. Отсюда следует основной закон, сформулированный Вундтом (1886): «Всякий раз, когда мы обращаем наше внимание на течение времени, оно кажется длиннее». Этот закон основывается на том факте, что человек всегда знает о течении времени, однако в зависимости от того, осознается длительность или нет, его представление о последней имеет коренные отличия. В существовании этого закона очень легко убедиться, сосредоточив свое внимание на течении времени, то есть на ходе изменений. Никогда минута не кажется нам столь длинной, как тогда, когда мы следим за стрелкой часов, проходящей 60 делений в минуту. Наша мотивация влияет на 231 оценку длительности в зависимости от того, в какой степени она определяет фиксацию времени. Можно выделить три возможности: 1. В настоящий момент существующая ситуация не требует от нас никакой специфической активности, все наши помыслы сосредоточены на предстоящей деятельности. Типичным примером такой ситуации является ситуация ожидания, будь то ожидание в приемной, на вокзале и т. п. В подобных случаях время тянется долго, слишком долго. Это увеличение длительности проявляется независимо от того, идет ли речь об ожидании желаемого события (приезд близкого человека) или об ожидании события неприятного (ожидание в приемной зубного врача). Было обнаружено, что испытуемые, неоднократно воспроизводившие 15-секундную длительность, нажимая на кнопку, стали воспроизводить более короткие длительности (переоценка), когда по истечении этой длительности давался электрический ток; в контрольной же группе, где длительность завершалась звуком, этот эффект не наблюдался. Следовательно, в ожидании неприятного события отмечается переоценка переживаемой длительности. Важное значение имеет факт направленности внимания на «течение времени», то есть на ту цепь бессвязных мелких событий, которые и образуют живую ткань ожидания. 2. Выполняемая в настоящий момент задача не настолько нас интересует, чтобы полностью поглотить все внимание, и мы думаем о предстоящей деятельности. Это особенно характерно для всех тех случаев, когда актуальная деятельность не приносит нам удовлетворения и мы хотим поскорее ее закончить, чтобы заняться чем-то другим. Чем менее интересной представляется нам задача, тем длиннее кажется время. Предлагая испытуемым оценивать продолжительности по 5-балльной различных шкале 2-минутных степень задач, интереса и обнаружилась взаимосвязь между оцениваемой длительностью и непривлекательностью задачи. Степень заинтересованности в выполняемой задаче может 232 изменяться в зависимости от самых различных причин. Если интерес к задаче возрастает, время кажется короче. Рабочие хорошо знают, что лучший способ скоротать время – работать более активно. Сюда же можно отнести частный, но весьма интересный случай: когда имеющееся в распоряжении время для завершения действия ограничено и возникает спешка. Тогда это слишком короткое время кажется длинным. Таким образом, чем выше: уровень мотивации, тем короче кажется время выполнения задачи. Наша мотивация зависит также и от ожидаемых последствий выполняемой в настоящий момент деятельности. В эксперименте испытуемые решали головоломки, реплики экспериментатора по ходу эксперимента позволяли им предвидеть успех или неудачу. Незаметно для испытуемого изменяя пути решения, экспериментатор через определенный промежуток времени подводил его к ожидаемому результату. 52 испытуемых из 57 оценили задачу, увенчавшуюся успехом, как более короткую. Видимо, предвкушение успеха повышает интерес к задаче. Однако при повышении уровня мотивации может возникать боязнь провала, и действие этих двух факторов оказывается, в этом случае прямо противоположным. Так, испытуемым предлагалось решать головоломки при двух уровнях мотивации: в одном случае задание квалифицировалось как интеллектуальный тест, в другом — как учебное задание. Наряду с этим существовали два уровня предсказания успеха. Экспериментатор предупреждал испытуемого, что он будет говорить ему «хорошо» всякий раз, когда испытуемый установит правильную связь между двумя частями головоломки, во всех остальных случаях он будет хранить молчание. В ситуации, предвещающей успех, испытуемый получал от экспериментатора 10 одобрительных оценок за 5 мин выполнения задачи, в контрольной ситуации — ни одной. Нетрудно заметить, что сильная мотивация в сочетании с ожидаемым успехом приводит к значительной недооценке длительности (3,4 мин), и 233 наоборот, сильная мотивация и вероятность неудачи вызывают переоценку времени (5,5 мин). Однако ожидание успеха или неудачи имеет значение лишь для сильно мотивированных индивидов. Наряду с мотивацией, относящейся к выполняемой в данный момент задаче, важное значение имеет и предвидение последующих событий. Ребенку, который торопится пойти играть с друзьями, работа кажется более продолжительной. Он оказывается в конфликтной ситуации, подобной ситуации фрустрации, возникающей при ожидании. 3. Осуществляемая деятельность представляет для нас большой интерес, и мы полностью поглощены ею. В этом случае, как известно, время кажется очень коротким и ребенку, и взрослому, даже если мы знаем, что это впечатление обманчиво. Иными словами, чем больше возрастает мотивация к данной деятельности, тем короче кажется время. Влияние мотивации проявляется на двух уровнях. Во-первых, она определяет аффективные реакции на длительность, выражающиеся в категорических суждениях типа: «время не движется» или «время летит слишком быстро». Эти суждения могут уживаться с точным знанием о реально протекшем времени, а иногда контраст между собственным впечатлением и объективными данными может их даже усиливать. Однако мотивация может оказывать и прямое влияние на наши оценки длительности. В этом случае механизм ее действия аналогичен механизму влияния характера деятельности. Если «время тянется для меня слишком долго», я обращаю внимание на все изменения, отделяющие меня от окончания выполняемой деятельности и кажущаяся частота изменений возрастает. И наоборот, если я всецело поглощен одной деятельностью, отдельные моменты которой трудноразличимы, то мне представляется, что «время летит». Когда внимание направлено на изменения, то возникают систематические ошибки недооценки или переоценки, которые, однако, не столь значительны, чтобы вызвать отчетливые аффективные реакции. 234 Впрочем, расхождение между аффективными реакциями и оценками с возрастом увеличивается. Ребенок больше, чём взрослый, доверяет своему первому впечатлению, и генетические исследования проблемы оценки длительности подтверждают это. Влияние возраста. а) Очень маленький ребенок чувствителен к длительности, когда она воспринимается как препятствие на пути к удовлетворению его желаний. Очевидно, оценки в единицах времени для ребенка еще труднее, чем для взрослого. И лишь к 9—10 годам он становится способным на такие оценки, которым, однако, недостает еще точности. Так, оценки 20-секундного интервала варьируют от 30 с до 5 мин. И поэтому наиболее достоверные результаты могут быть получены лишь методами воспроизведения и сравнения. Эти результаты свидетельствуют о том, что с возрастом точность воспроизведения длительности повышается, что проявляется, в частности, в уменьшении числа слишком продолжительных ответов. Однако эти систематические ошибки и эта вариабельность говорят не столько о неспособности ребенка, сколько о недостатке тренировки. В самом деле, 7-летнему ребенку в результате интенсивной трехнедельной тренировки удается достичь в тех же самых экспериментальных условиях результатов, равноценных результатам взрослого, и эти результаты являются стабильными. Основное различие между ребенком и взрослым состоит в том, что ребенку гораздо труднее переходить от одной системы оценок к другой. Относясь менее критично к своей первой оценке, ребенок не пытается ее скорректировать. Иная ситуация в пожилом возрасте. «Чем больше стареешь, тем короче кажется время». Этот закон, подтверждаемый многочисленными наблюдениями и никогда, однако, не подвергавшийся экспериментальной проверке, является, несомненно, верным, но лишь применительно к оценке 235 более продолжительных длительностей (свыше одного дня). Это можно объяснить действием многих причин, одна из которых биологическая. Замедление жизненных функций может создавать расхождение между ритмом переживаний в юности и в старости. Однако объяснение можно искать и в том, что пожилой человек испытывает меньше изменений, так как ведет более спокойный образ жизни, а главным образом потому, что в процессе деятельности, которая становится для него слишком привычной, он замечает меньше изменений, чем прежде. Здесь мы сталкиваемся с одним из проявлений более общего закона: при многократном повторении одной и той же задачи время кажется все более и более коротким. И наконец, можно предположить, что годы переживаемые оцениваются в сравнении с прошедшими годами. И в этой связи шестидесятый год представляется более коротким, чем двадцатый. Действие фармакологических средств. Уже давно люди заметили, что под влиянием некоторых лекарственных веществ возникает впечатление ускоренного или замедленного течения времени. Экспериментальные исследования позволили уточнить некоторые аспекты этой проблемы. Вопервых, одни и те же вещества оказывают различное действие на людей с разными темпераментами, и в каждом конкретном случае это действие зависит от принимаемой дозы. Во-вторых, в эксперименте применение этих препаратов допустимо лишь в малых дозах, что диктуется моральными соображениями и необходимостью обеспечить сотрудничество испытуемого. Различные способы оценки времени. Существуют определенные биологические механизмы оценки длительности, и эти механизмы, видимо, одинаковы у человека и животных. Не исключено, что именно они играют важную роль в рассмотренном усвоении способов оценки длительности маленьким ребенком или в процессах временной интеграции всех данных нашего опыта. Однако наряду с этим здесь действуют также и специфически человеческие процессы оценки длительности, а именно: а) Измерение времени посредством 236 определения положения стрелки на шкале. б) Квазиизмерение посредством учета общего количества возникающих изменений (пройденные километры, число выработанных деталей и т. п.). У маленьких детей, например, это квазиизмерение отличается неточностью количественных оценок, что влечет за собой ошибки в оценке длительности. Переживание или констатация результатов изменений не являются непременным условием этих двух способов оценки. в) Общая понятие остается оценка количества весьма воспринятых изменений. неопределенным, однако оно Это может служить универсальным объяснительным принципом для переоценок недооценок, имеющих самую различную и природу: влияние характера задачи, мотивации, лекарственных веществ, возраста. Эта общая оценка служит также основой нашего чувства времени, его быстротечности или мимолетности, чувства, являющегося реакцией на нашу деятельность. 9.3. Ориентировка во времени В условиях постоянной новизны, когда все изменения являются неожиданными, и животное, и человек чувствовали бы себя как бы попавшими в бурный поток, неумолимо влекущий их от истоков к морю. Однако в действительности многие изменения, являясь непредвиденными, возникают всегда на фоне периодических изменений космоса, связанных с изменением относительного положения звезд: суточный ритм, определяемый вращением Земли вокруг оси, фазы Луны, времена года. Эти периодические изменения, это вечное возобновление одних и тех же последовательностей позволяют определить данный момент по отношению к какой-либо из этих периодичностей. Они позволяют также вести отсчет времени посредством числа периодов (например, лет) или их частей. Необходимо прежде всего понять, как периодические изменения среды вызывают столь же периодические изменения в организме, и как каждый 237 организм, для того чтобы ориентироваться во времени, обращается к двоякого рода признакам: внешним и внутренним. Условные рефлексы на время. Если через каждые 30 мин давать собаке мясной порошок, то после нескольких повторений у нее начнется выделение слюны непосредственно перед тем моментом, когда она получала пищу. Если через каждые 5 мин раздражать лапу собаки электрическим током, то после 40 повторений оборонительный рефлекс начинает возникать лишь в минуту, предшествующую воздействию тока. Во всех этих случаях мы имеем дело с тем, что Павлов назвал условным рефлексом на время, то есть фактическим стимулом в этих условных реакциях является временной интервал между двумя безусловными стимулами. Точнее говоря, этим периодическим стимулам соответствует устанавливающийся в организме цикл периодических изменений, отличительной особенностью которого Павлов считал возникновение фазы торможения между стимулами, действительным стимулом становится внутреннее побуждение, проявляющееся к концу этого периода. Ритмическая устойчивость. Если Павлову и его школе принадлежит заслуга открытия условных рефлексов на периодические стимуляции в определенных условиях, то психология человека и животных начиная с конца XIX в. открыла и описала многочисленные проявления аналогичных феноменов в самых различных условиях. Известно очень много случаев адаптации к периодическим явлениям. Маленькие плоские черви, темнозеленым ковром устилающие громадные пространства влажных песчаных пляжей в часы отлива, — с наступлением прилива зарываются в песок. Эти синхронные с ритмом приливов реакции продолжают сохраняться еще в течение нескольких дней после помещения червей в аквариум; приобретенный характер этих реакций очевиден, так как у особей, выросших в аквариуме, они не возникают. Среди всех этих феноменов наиболее известен суточный ритм. Чередование дня и ночи обусловливает возникновение различных форм 238 видового поведения, форм вначале экзогенных и становящихся впоследствии частично эндогенными. Так, самка светящегося червя, чтобы привлечь самца, зажигает свой сигнальный огонь ночью и гасит его днем. После помещения ее в условия постоянной темноты она еще в течение 4—5 дней продолжает светиться только ночью. Ритмическая устойчивость возникает, таким образом, под влиянием опыта и является адаптацией, предвосхищающей будущие изменения. Эта адаптация становится возможной лишь при условии, если фазы активности совпадают с фазами внутренней эволюции, определяющей соответствующее данному моменту поведение. Так, если пчелы в течение многих дней находят пищу в одном и том же месте в одно и то же время, то в последующие дни они будут прилетать в эти же часы, даже если перестанут находить здесь пищу. Поведение пчелы определяется внутренними ориентирами, так как если приучить пчелу искать пищу в определенные часы, а затем перевезти ее на самолете из Москвы в Нью-Йорк, то она и в Нью-Йорке продолжает реагировать на московское время, не учитывая разницы во времени. Адаптация человека к периодичности. Такие же феномены адаптации мы находим и у человека. Эксперименты обнаружили их даже у новорожденных. Сразу же после рождения три группы детей помещались в кроватки, позволяющие регистрировать количественные показатели их активности. Дети первой группы получали пищу, как только начинали плакать, и этот собственный ритм оказался равным в среднем 3 час. 2 мин. Детей второй группы кормили через 3, а детей третьей группы — через 4 часа. Дети двух последних групп постепенно привыкли к такой периодичности получения пищи, и их активность, минимальная в интервалах между кормлениями, начинала увеличиваться к моменту, непосредственно предшествующему получению пищи. На девятый день дети, привыкшие к 3часовому ритму, переводились на 4-часовой ритм. В этом случае между 3 и 4 часами каждого цикла у них стала отмечаться повышенная активность, 239 значительно превышающая активность тех детей, которые с самого начала получали пищу с интервалом в 4 часа. Эти ранние адаптации усиливаются под влиянием опыта; суточный ритм, детерминирующий периоды активности и циклы удовлетворения первичных потребностей (голод, жажда, сон), накладывает неизгладимый отпечаток на всю физиологическую активность организма. Всем хорошо известны изменения температуры тела в течение суток, доказана также и периодичность ряда физиологических функций. Все эти ритмы сохраняются еще некоторое время после изменений ритма активности. Так, например, если медицинские сестры переходят из дневной в ночную смену, то постепенная инверсия кривых температуры завершается только на 30—40 день. Изменения, более непосредственно связанные с ритмом питания, также носят устойчивый характер. Так, в часы приема пищи увеличивается количество лейкоцитов, и этот феномен отмечается еще в течение нескольких дней после изменения времени еды. Эти факты, выбранные из множества других, свидетельствуют о том, что наряду с периодичностью нашей активности, которая обусловливается, в частности, периодичностью дня и ночи, постепенно формируется периодичность наших органических функций, имеющая свою собственную регуляцию. Последняя, видимо, связана непосредственно с образованием условных рефлексов на время. Такая периодичность образуется благодаря повторению, и она постепенно исчезает, если периодичность повторения изменяется или устраняется. Ориентировка во времени. Ориентировка во времени заключается в том, чтобы определить место данной фазы изменения в общем цикле изменений. Все известные нам факты свидетельствуют о том, что человек располагает двумя системами ориентиров, позволяющих ему определять фазы суточного цикла. Первой, и, по-видимому, наиболее важной, является система ориентиров, образуемых сменой дня и ночи, и в частности положением солнца и теней (солнечные часы). Чтобы усовершенствовать 240 эти индикаторы, человек изобрел часы, позволяющие разделить сутки на ряд периодических микродвижений и тем самым с большой точностью определять время. Вторую систему ориентиров составляют признаки, образуемые ритмами организма, соответствующими ритмам активности и возникновения - удовлетворения потребностей, зависящими в свою очередь от ритмов дня и ночи. О роли этих ориентиров мы можем судить по нашему повседневному опыту. Известно, что времени приема пищи предшествует ощущение голода, а времени отхода ко сну — появление чувства усталости. Опыты показывают, что испытуемый, 4 дня находившийся в полной физической и социальной изоляции, определял время суток с ошибкой, не превышающей 40 мин, руководствуясь при этом, как явствует из протокола эксперимента, ритмом своих элементарных потребностей (голод, сон). По мере развития общества значение этих внутренних ориентиров для определения времени все более и более уменьшается, однако фактически это самый простой способ, позволяющий связать ориентиры с наиболее привычными формами активности. Использование естественных или искусственных периодических систем является более сложным и предполагает наличие способности определять место данного ориентира в последовательности периодических изменений. О умение трудностях такой ориентировки свидетельствует тот факт, что правильно различные моменты использовать временного цикла, понятия, формируется обозначающие очень медленно. Лишь к 5 годам ребенок научается безошибочно называть утро и послеполуденное время, а к 7—8 годам он уже достаточно уверенно определяет время года и число месяца. Ориентировка по отношению к прошлому и будущему Система ориентироваться внутренних в и настоящем. внешних Животному индикаторов доступна позволяет лишь такая ориентировка. Человек же ею не ограничивается. Он может определить место 241 настоящего по отношению к предшествующим и последующим изменениям. Иными словами, человек способен представить в настоящем прошлое и будущее. Начиная с первых лет жизни, эта способность проходит в своем развитии три стадии. На первой стадии - это способность мысленно представлять изменения, на второй - это способность их организовывать, с тем, чтобы как можно точнее воспроизвести пережитую или воображаемую картину этих изменений, и наконец, на третьей – это способность устанавливать связь между этими изменениями. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю 9: 1. Охарактеризуйте восприятие последовательности. 2. Каково влияние биологических факторов на восприятие последовательности? 3. Каковы психологические факторы восприятия времени? 4. Что такое оценка длительности? 5. Опишите методы оценки интервалов. 6. В чем различие заполненных и незаполненных интервалов? 7. Охарактеризуйте нейтральный интервал. 8. Перечислите факторы, влияющие на оценку длительности. 9. Каковы специфически человеческие особенности ориентировки во времени? 10.Место настоящего в оценке времени. Проектные задания к модулю 9: 1. Раскрыть влияние внутренних и внешних факторов на восприятие времени. 2. Проанализировать основные методы оценки интервалов. 3. Рассмотреть основные механизмы специфически человеческой оценки времени. 242 Тесты к модулю 9: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Наблюдаемые субъектом две фазы изменения более или менее быстро следуют друг за другом. Их разделяет какой-то промежуток времени. Это: А) восприятие последовательности Б) восприятие длительности В) ориентировка во времени 2. Метод оценки длительности, при котором испытуемому предлагается выполнить задание в течение определенного времени А) метод абсолютной оценки Б) метод воспроизведения В) метод продуцирования 3. Интервал времени, наиболее адекватно воспринимаемый человеком А) короткий интервал Б) нейтральный интервал В) заполненный интервал 4. Внутренними ориентирами определения времени являются: А) смена дня и ночи Б) смена времен года В) биологические ритмы организма 5. Промежуток между двумя стимулами А) незаполненный интервал Б) заполненный интервал В) нейтральный интервал Правильные ответы: 1Б, 2В, 3Б, 4В, 5А. Каждый правильно выбранный ответ максимальное количество баллов – 5. 243 оценивается в 1 балл, Модуль 10. ВОСПРИЯТИЕ ДВИЖЕНИЯ Комплексные цели модуля: - раскрытие специфики восприятия движения в контексте психологического знания; - анализ процесса восприятия реального движения; - рассмотрение основных видов иллюзорного движения. Восприятие неподвижного объекта, спроецированного на зафиксированную сетчатку находящегося в покое наблюдателя, — крайне редкое явление. Большинство организмов относительно подвижны и перемещаются в мире, наполненном разнообразными перемещающимися объектами: источниками удовлетворения их физиологических потребностей, которые нужно преследовать, либо источниками опасности — хищниками или движущимися препятствиями, — встреч с которыми следует избегать. Биологическая роль восприятия движения чрезвычайно велика. Чтобы их движения были эффективными, животные должны быть в состоянии определять, где именно, в каком направлении, а нередко — и с какой скоростью перемещаются те или иные объекты. Не вызывает сомнения, что информация о движении имеет решающее значение для выживания большинства биологических видов, и вполне вероятно, что в ходе эволюционного развития именно к формированию способности воспринимать движение окружающая среда предъявляла более жесткие требования, чем к формированию любого другого аспекта зрительного восприятия. В строении сетчатки человеческого глаза сохранились некоторые особенности эволюционного развития зрительной системы от глаза, способного воспринимать лишь движение, и до глаза, воспринимающего формы. Периферия сетчатки чувствительна только к движению. Вы сами можете убедиться в этом, попросив кого-нибудь помахать каким-либо 244 предметом в области периферии вашего поля зрения таким образом, чтобы стимулировать только края сетчатки. Вы увидите, что воспринимаете только движение и его направление, но не можете определить, какой предмет движется. Если прекращается движение, объект становится невидимым. Самые удаленные от центральной ямки края сетчатки практически не чувствительны к движению, при их стимуляции движением мы вообще ничего не ощущаем, но при этом возникает рефлекс поворота глаз, благодаря которому объект оказывается в центре поля зрения, и к его идентификации подключается высокоорганизованная центральная ямка и связанные с нею нейроны более высоких уровней зрительной системы. Следовательно, периферия сетчатки — это инструмент раннего предупреждения, вызывающий такой поворот глаз, в результате которого высокоразвитая объекторазличительная часть зрительной системы нацеливается на объект и определяет, полезен он, вреден или нейтрален. 10.1. Восприятие реального движения Детекторы движения. С эволюционной точки зрения восприятие движения представляет собой базовый аспект зрения, имеющий принципиальное значение для выживания видов. В естественных условиях движение объекта может быть сигналом опасности, от которой нужно как можно быстрее скрыться, либо свидетельством появления пищи или особи противоположного пола. Большинство животных, в том числе и все позвоночные, обладают способностью воспринимать движение, причем в основе восприятия движения многими видами лежат сложные нейронные процессы. Более того, установлено, что нейронные механизмы, специализирующиеся на анализе движения, формируются в очень раннем возрасте. Так, ребенок способен следить за движущимся предметом вскоре после появления на свет. Существуют рецепторы, чувствительные к движению. Известна специфическая реакция на движущийся стимул ганглиозных клеток 245 сетчатки. Дополнительные доказательства существования нейронов, специализирующихся на восприятии движения, получены и при изучении коры головного мозга (затылочной доли). Существуют клетки, которые реагируют не просто на движение, но на движение в определенном направлении. Более того, определенный слой затылочной доли коры головного мозга получает нейронный импульс от реагирующих на движение клеток зрительной коры. В то время как рецептивные поля чувствительных к движению клеток зрительной коры относительно малы, избирательны и реагируют только на локальное перемещение, многие нейроны воспринимают движение, совершаемое на больших по площади участках поля зрения. Однако, как и иннервирующие их чувствительные к движению клетки зрительной коры, многие нейроны демонстрируют ярко выраженную избирательность по отношению к направлению движения. Существует точка зрения, согласно которой эти нейроны интегрируют информацию о различных формах движения, выступая в роли основных его детекторов. Хотя нейронные процессы, лежащие в основе восприятия движения человеком, и распределены по многим участкам мозга, основную роль в них играют нейроны одного из слоев затылочной доли коры головного мозга. Это подтверждается результатами клинического обследования женщины, у которой после перенесенного инсульта была повреждена эта зона. Результатом этих повреждений явилась некая форма агнозии движения, называемая акинетопсией (что в дословном переводе с греческого означает «взгляд, плохо видящий движение»). Несмотря на то, что зрение пациентки сохранило все свои функции, включая остроту и бинокуляриость (т. е. интерактивное использование обоих глаз), а также восприятие формы и цвета, она утратила способность воспринимать большую часть движений, совершаемых как на плоскости, так и в пространстве, и только фиксировала конечный результат движения — сам факт перемещения предметов с одного места на другое. Клинические обследования показали, что хотя больная частично и воспринимала как движение вверх-вниз, так и движение взад246 вперед, ее возможности ограничивались маленьким участком поля зрения. Кроме того, она совершенно не воспринимала движений в глубину. Ей было трудно наливать чай или кофе в чашку, потому что она не видела подъема жидкости, казавшейся ей застывшей, замороженной. Более того, она не могла вовремя остановиться, поскольку не воспринимала изменения уровня жидкости в чашке или в кастрюле. Больная также жаловалась на то, что ей трудно следить за беседой, поскольку она не видит мимики собеседника, и прежде всего — движений его губ. Если вместе с пей в комнате оказывалось одновременно более двух человек, ей становилось не по себе и она сразу же уходила, ибо, как она сама говорила: « Я не видела, как люди переходили с места на место. Только что они были здесь, а в следующий момент — уже там». Особенно неуютно пациентка чувствовала себя в толпе, среди двигающихся людей и предметов, например на улице, и по возможности старалась избегать подобных ситуаций. Она не могла переходить улицу, потому что была не в состоянии оценить скорость приближающихся машин, хотя без труда различала их: «При первом взгляде на машину мне кажется, что она очень далеко. Но стоит мне начать переходить улицу, как она оказывается рядом». Со временем, однако, она научилась справляться со своим недугом и компенсировать неспособность воспринимать движение. Так, она научилась оценивать приближение машин по возрастающему шуму. Невозможность воспринимать движение носила очень специфический характер и касалась только ее зрительной системы. У пациентки сохранилась способность тактильного восприятия движения (т.е. она без труда реагировала на раздражитель, перемещающийся по поверхности ее кожи) и способность реагировать на звук как признак движения (т. е. на движущийся источник звука). Системы глаза, обеспечивающие восприятие движения. Наиболее общий способ вызвать восприятие движения — последовательная стимуляция ряда соседних сетчаточных элементов. Однако таким образом нельзя вызвать восприятие всех форм движения. Движения объекта 247 воспринимаются только в том случае, если его образ на сетчатке относительно неподвижен, т. е. тогда, когда глаза совершают следящие движения. При этом движения глаз совпадают с движением объекта, вследствие чего ретинальное изображение более или менее неподвижно. По мнению Грегори, существуют две взаимосвязанные системы восприятия движения: «изображение—сетчатка» и «глаз—голова». Для системы «изображение-сетчатка» эффективный способ вызвать восприятие движения – последовательная стимуляция примыкающих друг к другу сетчаточных рецепторов. Если глаз относительно неподвижен, как, например, во время фиксации взгляда, по сетчатке «пробегает» ряд изображений, вызванных движущимся стимулом. Регистрируемое последовательной таким активности образом рецепторов движение сетчатки, — результат через которые «пробегает» образ предмета. Подобная система детектирования движения хорошо согласуется с мозаикой омматидиев, характерной для сложного глаза членистоногих. Система, обеспечивающая восприятие движения «глаз-голова»: когда мы следим глазами за движущимся объектом (как правило, наши глаза совершают при этом следящие движения), изображение объекта на определенном участке сетчатки (или центральной ямки) остается более или менее неподвижным, В этом случае движение глаз компенсирует движение объекта, но это не мешает нам воспринимать его. Если объект, за которым ведется наблюдение, передвигается на фоне неподвижной текстурированной поверхности, например, если речь идет о наблюдении за катящимся по полу мячом, изображение объекта на сетчатке остается неподвижным, а изображение текстурированной поверхности будет скользить («пробегать») по ней. Однако для восприятия движения объекта восприятие стимуляции поверхностью не обязательно. Например, движение светящейся точки в темной комнате дает достаточно информации для восприятия движения, хотя в то время, когда мы следим за ней, нет никакой стимуляции сетчатки фоном. 248 Каким образом объект может быть воспринят как находящийся в движении, если его изображение на сетчатке более или менее неподвижно? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно хотя бы вкратце рассказать о том, как зрительная система управляет движениями глаз. Когда глаза следят за движущимся объектом, мозг посылает им нейронные сигналы, называемые эфферентными сигналами, благодаря которым глаза в глазницах двигаются именно так, как надо в данный момент. Эти нейронные сигналы — команды глазным мышцам - поступают непосредственно как ответ на движение объекта и только тогда, когда глаза совершают произвольные движения. В данном контексте активными, или произвольными, называются не только сравнительно редкие, непосредственно контролируемые и осознанные движения глаз, которые мы совершаем, например, если сознательно переводим взгляд справа налево. Этим термином мы также обозначаем и те обычные движения глаз, и прежде всего следящие движения, т. е. те движения, которые совершаются автоматически и бессознательно и регистрируются зрительной системой, когда мы читаем, следим за движущимся объектом или просто смотрим по сторонам. Теория упреждения сигнала. Одним из наиболее распространенных зрительных событий является сканирование окружающей обстановки и восприятие ее как стационарной. Например, читая текст на этой странице и переводя взгляд слева направо и сверху вниз, вы стимулируете этим свои сетчатки, однако и страница, и текст остаются неподвижными. Каким бы простым и обыденным ни казалось это явление, оно тоже заставляет нас обратиться все к тому же принципиальному вопросу: почему, несмотря на движения глаз, то, что находится в поле нашего зрения, остается неподвижным? Когда наши глаза совершают активные движения, пусть даже и незначительные, по сетчатке проносится поток образов окружающих нас предметов, при этом стимулируется ряд рецепторов сетчатки, и в соответствии с тем, что было сказано о системе восприятия движения «изображение—сетчатка», мы должны были бы воспринимать движение. 249 Однако этого не происходит. Для объяснения этого явления в рамках теории упреждения сигнала была высказана мысль о наличии гипотетического нейронного механизма, который учитывает командные сигналы, автоматически приводящие глаза в движение, и сравнивает их с результирующими изменениями изображения на сетчатке, вызванными движениями глаз. Так, когда глаза совершают активные движения, эфферентные двигательные сигналы, посылаемые мозгом глазным мышцам и приводящие глаза подавляются в движение, (компенсируются) нейтрализуются, результирующим отменяются потоком или образов, вызываемых этими самопроизвольными движениями глаз. Более конкретно суть теории упреждения сигнала может быть изложена следующим образом: когда мозг посылает глазным мышцам моторную команду, он одновременно посылает в гипотетический центральный блок сравнения сигналов и связанный с этой командой упреждающий сигнал (также называемый утечкой сигнала). Полагают, что функции центрального блока сравнения сигналов, хотя бы частично, исполняет мозжечок, сложная подкорковая структура, играющая принципиальную роль в поддержании равновесия тела и координации движений. Следовательно, сигналы, приводящие в движение глаза, регистрируются сетчаткой. Эта вводная информация о движении, или афферентные сигналы, зарегистрированные сетчаткой, поступают в центральный блок сравнения сигналов, где сравниваются с упреждающими сигналами, пришедшими в центральный блок сравнения из мозга. Роль центрального блока сравнения проявляется в двух ситуациях: когда глаза совершают произвольные движения, а объект наблюдения неподвижен; и когда глаза неподвижны, а объект наблюдения перемещается. Если входящие сигналы согласуются с упреждающим сигналом или соответствуют ему (т. е. если оба сигнала указывают на присутствие движения), движения глаз вызывают перцептивную отмену, или подавление, перемещения сетчаточного образа. 250 Вследствие этого окружающая обстановка и воспринимается как стационарная, несмотря на изменения в ретинальном изображении, вызванные его перемещением. Следовательно, если изменения в сетчаточном образе произвольны, т. е. являются исключительно результатом активных движений глаз, а не результатом движения объекта или всего того, что находится в поле зрения, последующий сетчаточный входящий сигнал соответствует упреждающему сигналу и зрительная система компенсирует (подавляет) или отменяет эти изменения. Перцептивным результатом такой ситуации является восприятие визуального объекта как неподвижного. Подобные изменения в сетчатке происходят и при беглом осмотре объектов, находящихся в поле зрения (сканировании) неподвижных предметов, находящихся в поле зрения. Напротив, если движение образа на сетчатке, отражением которого является сигнал, входящий в центральный блок сравнения, не соответствует упреждающему сигналу, движение воспринимается. Следовательно, когда глаза неподвижны и перемещаются только объекты, находящиеся в поле зрения, упреждающий сигнал, способный отменить результирующее движение, отраженное во входном сигнале, не возникает и движение воспринимается. Это типичные условия функционирования нашего зрения, в которых «работает» система восприятия движения «изображение-сетчатка». Следовательно, благодаря стимуляции системы восприятия движения «изображение-сетчатка», наша зрительная система способна отличить движение ретинального изображения, вызванное одними лишь активными, произвольными движениями глаз, от его движения, причиной которого является реальное перемещение различных объектов. Способность воспринимать движение объекта при слежении за ним проявляется даже тогда, когда его ретиналыюе изображение остается неподвижным. В данном случае произвольные следящие движения глаз создают упреждающие сигналы, не соответствующие входным афферентным сигналам. Вместо того, чтобы генерировать входные сигналы, свидетельствующие о перемещении сетчаточного образа, образ физически 251 перемещающегося объекта стабилизируется на сетчатке. Поскольку стимуляция сетчатки не отменяется и не компенсируется упреждающими сигналами, объект воспринимается как движущийся. Следовательно, когда мы следим за перемещающимся объектом, его образ остается зафиксированным на сетчатке: упреждающий сигнал не вызывает его перцептивной отмены. Именно поэтому мы и воспринимаем движение. С другой стороны, входные сигналы, являющиеся следствием стимуляции сетчатки фоном объекта, отменяются и фон воспринимается как неподвижный.То есть, когда глаза совершают активные следящие движения, поле зрения неподвижного фона объекта стабильно, и воспринимается только перемещение физически движущихся объектов. Из этого анализа системы восприятия движения «глаз—голова» следует, что когда движения глаз непроизвольны — а это значит, что отсутствуют упреждающие сигналы, - стимуляция сетчатки перемещающимися по ней изображениями не может быть компенсирована и движение объектов или всего того, что находится в поле зрения, будет восприниматься. Это подтверждается и наблюдением, которое приписывается Герману фон Гельмгольцу и суть которого заключается в том, что когда глазное яблоко приводится в движение искусственно, пассивно, т. е. когда стимулируется только система восприятия движения «изображениесетчатка», создается превратное впечатление, что все, попадающее в поле зрения, находится в движении. Пассивное движение глазного яблока проявится, если закрыть один глаз и осторожно провести пальцем по нижнему веку открытого глаза справа налево или сверху вниз. Вам покажется, что все, что вы видите, перемещается в направлении, противоположном направлению движения глаза. Когда вы прикасаетесь к глазному яблоку, глаз начинает двигаться, что, в свою очередь, вызывает перемещение по сетчатке образа воспринимаемого вами стимула. Однако поскольку движение глаза пассивное движение (т. е. оно вызвано не командой мозга глазным мышцам, а 252 вашим пальцем), оно стимулирует только систему восприятия движения «изображение-сетчатка». Вследствие этого не возникает никакого упреждающего сигнала, способного отменить перемещение изображения по сетчатке, и вы воспринимаете сцену в движении. Эту же мысль можно выразить и по-другому: поскольку отсутствуют какие-либо доказательства того, что перемещение образа по сетчатке является результатом движений глаза, мозг решает, что оно вызвано перемещением самих визуальных объектов. В результате вам кажется, что они перемещаются, ибо глаз совершает пассивные движения и отсутствуют как произвольные импульсы, активно направляющие движения глаз, так и сопровождающие их упреждающие сигналы. Таким образом, при наблюдении за стационарными объектами пассивные движения глазного яблока стимулируют систему восприятия движения «изображение-сетчатка» без соответствующих упреждающих сигналов, в результате чего и создается впечатление движения. Дополнительные доказательства роли упреждающих сигналов в восприятии движения получены выдающимся физиком Эрнстом Махом, который провел эксперимент, противоположный эксперименту Гельмгольца. Он не пользовался приемами, искусственно вызывающими движения глаз, а напротив, фиксировал их мастикой так, чтобы они не могли двигаться. Когда же он все-таки попробовал привести их в движение, оказалось, что визуальная сцена движется в том же направлении, в котором пытались двигаться глаза. В условиях этого эксперимента возникали и самопроизвольные сигналы-команды глазным мышцам, и упреждающие сигналы, но поскольку глаза были зафиксированы, они не сопровождались никакими афферентными сигналами (т. е. движением изображения по сетчатке). Иными словами, одни лишь упреждающие сигналы без сравнимых с ними афферентных сигналов движения создают такое впечатление, что поле зрения перемещается в том же направлении, в каком пытаются, но не могут двигаться глаза. 253 Поразительные результаты получены в ходе клинического обследования человека, у которого при активных движениях глаз не возникали упреждающие сигналы. Нейрологическое обследование выявило патологию того участка первичной зрительной коры, который имеет критически важное значение для обработки информации о движении, сообщаемой активными движениями глаз. Без упреждающих сигналов пациент не мог компенсировать самопроизвольные движения глаз, и поэтому каждый раз, когда он смотрел на неподвижные предметы, ему казалось, что они двигаются со скоростью, соответствующей скорости движения его глаз. Рассмотрим ситуацию, при которой активна только система «изображение-сетчатка». Объект перемещается в поле зрения, его образ на сетчатке изменяется, но глаза неподвижны. Упреждающих сигналов, способных отменить (компенсировать) изменения, происходящие на сетчатке, нет, и движение воспринимается. Подобное возможно в том случае, когда ваш взгляд зафиксирован на неподвижном объекте, а в поле вашего зрения возникает другой, движущийся объект. В другой ситуации активна система «глаз—голова». Глаза сканируют неподвижную сцену, вызывая изменения сетчаточного образа. Однако, поскольку движения глаз самопроизвольны, результирующие упреждающие сигналы отменяют в центральном блоке сравнения сигналов сигналы об изменениях, происходящих на сетчатке, и движение не воспринимается. Именно это и происходит, когда вы просто смотрите на неподвижные предметы вокруг себя. Третья ситуация тоже описывает активную систему «глаз—голова». Объект перемещается на фоне другого, неподвижного объекта, а глаза наблюдателя совершают следящие движения. Изображение объекта на сетчатке зафиксировано. самопроизвольны, В результате, упреждающие сигналы поскольку отменяют движения изменения глаз в ретинальном изображении, вызванные стимуляцией фоном, который поэтому и воспринимается как неподвижный. Однако поскольку эти сигналы не компенсируют сигналов от неподвижного ретинального изображения 254 объекта, за которым следят глаза, последний и воспринимается как движущийся. Подобное происходит тогда, когда ваши глаза следят за перемещающимся объектом. Когда мы поворачиваем голову, шею или поворачиваемся всем корпусом и эти движения совершаются независимо от движений глаз, нам не кажется, что вокруг много двигающихся объектов. Общий механизм, лежащий в основе системы восприятия движения «глаз—голова», не просто следит за движениями глаз, но и управляет общей ориентацией индивидуума. А это значит, что центральная нервная система таким образом учитывает взаимодействие визуальной информации и информации о положении тела в пространстве, что, совершая активные движения, мы, несмотря на вызванные ими изменения сетчаточного изображения, преимущественно воспринимаем окружающий мир как относительно стабильный. Так, произвольные, активные сигналы-команды, которые мы подаем глазодвигательным мышцам, когда ходим, бежим трусцой, бегаем, прыгаем, просто встаем со стула или поднимаемся по лестнице, объединяются с результирующими изображениями через сетчатку и отменяются вместе с этим движением, Следовательно, благодаря упреждающим сигналам, генерируемым во время наших активных движений, мы обычно воспринимаем окружающий нас мир как относительно стабильный. Оптическая стимуляция как источник восприятия движения. В окружающем нас мире предметы перемещаются по-разному, в разных направлениях и с разными скоростями. В довершении к этому, по мере того как перемещается сам наблюдатель, постоянно изменяется и местоположение точки, с которой он видит то, что его окружает. Все эти динамичные события вызывают соответствующие изменения освещенности ретинального изображения. Следовательно, восприятие движения вычленяется из сложного паттерна изменяющихся стимуляций, отраженного в сетчаточном образе. Когда индивидуум перемещается 255 в окружающем его мире, изображение на сетчатке изменяется в соответствии с физическими характеристиками движения. Иными словами, по мере того как наблюдатель перемещается, непрерывно изменяется оптическая проекция большинства поверхностей (т. е. полов, стен, потолков, дорог и полей). Паттерн изменений, создаваемый движением наблюдателя, называется паттерном оптического потока. Поскольку паттерн оптического потока создается движением наблюдателя, он является надежным источником информации о направлении этого движения. Все мы постоянно сталкиваемся с паттернами оптического потока. Они возникают всякий раз, когда мы едем в машине, или бежим трусцой по дороге, или идем по коридору какого-либо здания, глядя прямо перед собой. Нетрудно смоделировать любой сложный паттерн оптического потока, создающий впечатление движения в определенном направлении. Именно манипулирование паттернами оптического потока при помощи сложных световых дисплеев и создает поразительные эффекты движения в большинстве видеоигр. Сетчаточная экспансия и скорость движения Информация о характере изменений в сетчатке тоже помогает наблюдателю оценивать относительную скорость их движения. При движении к стационарной поверхности сетчаточный образ увеличивается. Источник информации о движении, образующийся в результате этого, называется сетчаточной экспансией. По мере приближения наблюдателя к стационарной поверхности скорость сетчаточной экспансии (т. е. степень увеличения сетчаточного образа стационарной поверхности) непосредственно отражает скорость его приближения. Быстрое увеличение образа поверхности стационарной на сетчатке поверхности, наблюдателя, может быть приближающегося потенциальным к сигналом, предупреждающим о возможности столкновения с ней. Аналогичным образом можно представить себе и противоположную ситуацию, при которой поверхности или предметы приближаются к неподвижному наблюдателю. 256 Объект на поверхности, расположенной перед наблюдателем на близком или дальнем расстоянии, будет восприниматься как приближающийся с некоторой скоростью, увеличиваться. если Следовательно, его ретинальное увеличение изображение изображения на начнет сетчатке неподвижного наблюдателя воспринимается последним как движение в его сторону, и скорость увеличения изображения отражает скорость движения объекта. Это перцептивное явление называется луминг. Изменения величины образа объекта на сетчатке могут также свидетельствовать о таком редком, а потому маловероятном явлении, как изменение величины стационарного объекта. Когда непосредственных пространственных признаков для I восприятия движения недостаточно, увеличение изображения объекта на сетчатке может явиться результатом одного из двух независимых друг от друга событий: 1) объект неподвижен по отношению к наблюдателю, но он увеличивается в размере или 2) объект действительно приближается к наблюдателю с некоторой постоянной скоростью. Если у неподвижного наблюдателя нет никакой другой зрительной информации, постепенное увеличение сетчаточного образа, например: круглого предмета, может означать, что стационарный шар постепенно раздувается, но это также может означать и то, что шар, габариты которого не изменяются, постепенно приближается к наблюдателю. В ситуации, не дающей достаточных оснований для ее однозначного толкования, изменения габаритов объекта могут явиться как признаком его физического увеличения, так и сигналом его движения. Пороги восприятия движения Насколько эффективно мы обнаруживаем движение? С одной стороны, объекты могут с такой скоростью проноситься по полю зрения, что в лучшем случае мы замечаем лишь размытое пятно. Но, с другой стороны, есть и такие объекты и события, скорость движения которых настолько мала, что мы едва замечаем его. Змея может очень медленно подкрадываться к своей жертве, но поражает ее с такой быстротой, что человек вообще может не 257 увидеть никакого движения. Обратившись к более знакомым примерам, можно сказать, что мы не замечаем движения часовой стрелки часов и с трудом замечаем движение минутной стрелки, а вращающиеся лопасти мощного электрического вентилятора практически неразличимы. Пороговые значения для восприятия движения — минимальная скорость, которая может быть обнаружена, — зависят от многих физических и психофизиологических факторов, а не только от скорости движения как таковой. Порог восприятия движения зависит от таких факторов, как величина объекта и компоненты пространственной частоты, расстояние от движущегося объекта и его фон (например, однородный он или текстурированный), уровень освещенности, стимулируемый участок сетчатки и степень адаптации глаз. Так, лучше всего движение обнаруживается (т. е. пороговые значения самые низкие) в тех случаях, когда хорошо освещенные стимулы, образы которых проецируются на центральную ямку, перемещаются на фоне неподвижных предметов. Рассмотрим следующие конкретные пороговые условия. Когда стимулируется центральная ямка, хорошо освещенный стимул величиной 0,8 см2, находящийся на расстоянии, равном 2 м, обнаруживается при условии, что скорость его движения равна примерно 0,2 см/с. Когда же стимул, находящийся на расстоянии 2 м от наблюдателя, двигается со скоростью, превышающей 150 см/с, он воспринимается скорее как размытое пятно, нежели как движущийся стимул. Можно сказать, что существуют как нижний предел порога — минимальная обнаруживаемая скорость, ниже которой движение не воспринимается, так и верхний предел порога — максимальная обнаруживаемая скорость, выше которой движение также не обнаруживается. Таким образом, объекты, которые перемещаются либо слишком медленно, либо слишком быстро, не воспринимаются как движущиеся. 258 10.2. Восприятие кажущегося движения Термином кажущееся движение обозначается восприятие движения в тех случаях, когда на самом деле никакого физического перемещения объекта в пространстве нет. Иными словами, речь идет об иллюзии движения неподвижного объекта. Однако кажущееся движение — это нечто большее, чем редкий перцептивный курьез, наблюдаемый в лабораторных условиях. В действительности кажущееся движение — чрезвычайно распространенное явление. Мы сталкиваемся с ним каждый раз, когда смотрим фильм или телепередачу. Индуцированное движение. Пространственный контекст оказывает весьма заметное влияние на восприятие формы и величины объекта. Нередко динамический контекст таков, что наблюдатель не может точно сказать, какой именно объект находится в движении. Если две освещенные фигуры разного размера находятся в полной темноте и перемещается только та из них, которая больше, как правило, наблюдателю кажется, что она неподвижна, а движется только фигура меньшего размера. Когда речь идет о подобных невыгодных условиях визуального наблюдения, говорят, что движущийся стимул большего размера индуцирует движение меньшего по величине стимула. Например, если неподвижную светящуюся точку поместить в находящийся в темноте освещенный прямоугольник и начать медленно перемещать его вправо, то создастся впечатление, что прямоугольник неподвижен, а точка сдвигается вправо. Кажущееся движение точки индуцировано физическим перемещением прямоугольника. Более знакомый пример — луна на фоне покрытого тучами ночного неба. В подобной ситуации всегда создается впечатление, что луна мчится за кажущимися неподвижными тучами, хотя на самом деле все наоборот: тучи проносятся на фоне неподвижной луны и закрывают ее. Это индуцированное движение — визуальное искажение, или иллюзия, в которой присутствует реальное физическое движение, но оно ошибочно приписывается не тому 259 фрагменту конфигурации стимулов, который его совершает, а неподвижному. Когда есть возможность двоякого толкования признаков фона и рамочных условий, создается впечатление, что вписанный объект меньшего размера перемещается относительно описывающего его объекта большей величины. Возможно, причина этого явления заключается в тех выводах, которые мы автоматически делаем на основании своего предшествующего опыта наблюдений за взаимодействием мелких и крупных объектов в окружающем нас мире. Дело в том, что вокруг нас обычно перемещаются именно небольшие объекты, а крупные предметы вместе с фоном чаще остаются неподвижными. Отвес маятника совершает возвратно-поступательное прямолинейное движение в плоскости, перпендикулярной взгляду наблюдателя. Однако когда наблюдатель смотрит на него обоими глазами, но один из них прикрыт темным фильтром (т. е. когда он в солнечных очках с одним темным стеклом), ему кажется, что отвес маятника движется по эллиптической траектории, то приближаясь к нему, то удаляясь. Причина этого искажения — зависимость времени реакции зрительной системы от интенсивности стимуляции. Фильтр уменьшает количество света, попадающего в один глаз, что, в свою очередь, вызывает незначительную, но существенную с нейронной точки зрения задержку поступления сигнала от глаза в мозг. Следовательно, в любой момент кажущаяся позиция отвеса маятника, воспринимаемая глазом через фильтр, немного отстает от позиции, воспринимаемой глазом без фильтра, в результате чего позиции, в которых оба глаза видят отвес маятника, несколько отличаются друг от друга. Во время движения маятника слегка отличные друг от друга кажущиеся позиции отвеса, возникшие вследствие задержки сигнала от глаза с фильтром, соответствуют картине, созданной такой стимуляцией глаз и мозга, которая была бы, если бы маятник действительно двигался вглубь по эллиптической траектории. Иными словами, зрительная система тщательно сравнивает и 260 «примиряет» несогласованную информацию, полученную мозгом от обоих глаз, тем, что воспринимает реальное движение в искаженном виде: наблюдателю кажется, что отвес маятника движется вглубь по эллиптической траектории. Это явление описано и объяснено в 1922 г. немецким физиком Карлом Пульфрихом, которому не довелось испытать его на собственном опыте, ибо он был слеп на один глаз. Стробоскопическое движение. Ситуация, при которой два стационарных источника света, расположенных на небольшом расстоянии друг от друга, включаются попеременно через определенные промежутки времени, была изучена одной из первых и представляет собой один из наиболее убедительных примеров кажущегося движения. Когда источник света А включается, источник света В выключается, и наоборот. Характер кажущегося движения зависит от интервала между включениями или — что одно и то же — от межстимульного интервала (МИ). Как правило, некая форма кажущегося движения воспринимается при МИ, равном от 30 до 200 мс, Если МИ очень продолжительный (более 200 мс), то воспринимается только последовательность включений — поочередно зажигаются то один, то другой источник света. При очень коротком МИ (менее 30 мс) восприятие кажущегося движения сменяется восприятием двух источников света, включающихся практически одновременно каждый на своем месте. Однако если МИ равен примерно 60 мс, условия для восприятия кажущегося движения оптимальны и создается впечатление, что одна светящаяся точка «бежит» от одного источника к другому. Когда МИ равен 100 мс, возникает кажущееся движение необычного типа (необычный феномен), так называемое фи-движение. При этом наблюдатели ощущают движение по смещению светящихся точек, но они не видят движения объекта от одного источника света к другому. Этот эффект используется в елочных гирляндах – «бегущие огни». Кажущееся движение, возникающее в результате изменения МИ, 261 называется стробоскопическим движением, или бета-движением. (Приспособление для создания стробоскопического движения — стробоскоп — было изобретено в 1833 г,) Эта форма кажущегося движения широко используется в различных светящихся, в том числе и неоновых, надписях — на афишах, на указателях железнодорожных переездов, а также на всевозможных рекламных щитах, указывающих дорогу к ресторанам, парковкам, почтовым отделениям. Природа стробоскопического движения определяется не только МИ, но и интенсивностью источников света и их взаимным расположением в пространстве. Сложные зависимости, связывающие эти три переменные величины, были изучены в 1915 г. и известны как законы Корте. Например, при увеличении расстояния между источниками света для сохранения восприятия стробоскопического движения необходимо увеличить либо их интенсивность, либо МИ. «Движущиеся картины» (кинематограф). Эффект кажущегося движения могут вызвать не только такие простые, последовательно воздействующие на зрительную систему стимулы, как расположенные рядом точечные источники света. На подобных, но более сложных принципах основан один из самых знакомых и убедительных примеров движения — «движущиеся картины». Хотя инерционность зрительной системы (т. е. эффект последействия) важна для восприятия плавного, непрерывного движения из последовательно представляемых отдельных изображений, и прежде всего потому, что благодаря ей периоды затемнения между изображениями остаются незамеченными, не менее важен и другой фактор. Плавное объединение кадров достигается за счет близкого сходства их отличительных признаков и общности содержания. Чем теснее они связаны между собой и чем больше структурное сходство соседних кадров, тем выше их «феноменальная идентичность», т. е. тем легче зрительной системе объединить информацию, последовательно получаемую от физически дискретных (не связанных друг с другом) стимулов, таким образом, что мы 262 воспринимаем, как непрерывное движение. Когда мы смотрим какой-либо отрывок из кинофильма — например, кадры, на которых изображен бегущий человек и между которыми сохраняется преемственность, — изменения в положении его рук, ног и всего тела от кадра к кадру проецируются на один и тот же участок сетчатки, то, что изображено на кадре, сохраняет свою кажущуюся связность и структурную общность. Перцептивный результат таков, что зрительная система интерпретирует эти последовательные, связанные друг с другом изменения как движение. Напротив, череда не похожих друг на друга, откровенно не совместимых друг с другом кадров способна дезориентировать зрительную систему. Хотя у нее и может быть опыт восприятия последовательности превращающихся друг в друга разных форм, возможность восприятия плавного, кажущегося движения снижается. Условия, способствующие проявлению подобного феномена, можно создать только в лаборатории, занимающейся изучением восприятия. Восприятие кинофильма на основании ряда дискретных, прерывистых изображений является результатом инерционности зрительной системы, а также распознавания общих отличительных признаков и последовательных изменений от кадра к кадру. Автокинетическое движение. Ощутить движение можно, если, находясь в абсолютно темной комнате, сосредоточить взгляд на светящейся точке. В этих условиях у наблюдателя нет ни пространственного фона, ни каких-либо фиксированных зрительных координат, с которыми можно было бы соотнести эту светящуюся точку. В результате единственная стационарная светящаяся точка начинает «дрейфовать», и это явление называется автокинетическим движением. Как правило, светящаяся точка лишь ненамного отклоняется от своего положения, однако нередко совершает и весьма заметное движение. В том, что касается масштаба и направления автокинетического движения, индивидуальные различия наблюдателей очень велики и на восприятие этого явления заметно влияет их 263 социальный статус. Предложено несколько механизмов, объясняющих возникновение автокинетического движения и основанных преимущественно на роли непроизвольных движений глаз. Заслуживающее внимание объяснение автокинетического феномена предложено Грегори. Его теория, иногда называемая теорией утомленных глазных мышц, основана на изменяющейся способности глазных мышц поддерживать фиксацию глаза на неподвижной светящейся точке. В ходе продолжительной фиксации микродвижения глаз вызывают флуктуации фиксации, и в результате длительной фиксации глазные мышцы «устают». Чтобы компенсировать усталость и возрастающие усилия, необходимые для поддержания фиксации на светящейся точке, глазным мышцам требуются необычные командные сигналы, корригирующие командные сигналы. По своей сути эти корригирующие сигналы — то же самое, что и эфферентные сигналы, приводящие в движение глаза, совершающие следящие движения во время наблюдения за перемещающимся стимулом. Однако поскольку эти сигналы полностью лишены каких-либо признаков визуального фона, они превратно толкуются как сигналы к движению глаз. Следовательно, по Грегори, причиной движения светящейся точки в темноте являются не движения глаз, а корригирующие сигналы, призванные предотвратить их. Эффект последействия движения («эффект водопада»). Пассажиру только что остановившегося поезда, до этого долго смотревшему в окно, кажется, что теперь уже неподвижный пейзаж движется вперед, и это ощущение настолько реально, словно поезд медленно катится назад. Это пример эффекта последействия движения, суть которого заключается в том, что восприятие движения может продолжаться после прекращения воздействия движущегося раздражителя. Точно так же и неподвижная скала покажется движущейся вверх, если до этого долго смотреть на падающую воду (на водопад). Это пример особого эффекта последействия движения, описанного в 1834 г. и 264 называемого иллюзией водопада. Причиной этих явлений является селективная адаптация и уставание чувствительных к восприятию движения детекторов. Вопросы для проверки усвоения материала к модулю10: 1. Охарактеризуйте детекторы движения. 2. Опишите систему «изображение-сетчатка». 3. Опишите систему «глаз-голова». 4. Что такое паттерны оптического потока? 5. Какова роль сетчаточной экспансии? 6. Охарактеризуйте пороги восприятия движения. 7. Что такое индуцированное движение? 8. На чем основан стереоэффект Пульфриха? 9. Опишите виды стробоскопического движения. 10.Каковы механизмы автокинетического движения? 11.Что мы называем «эффектом водопада»? Проектные задания к модулю 10: 1. Проанализировать основные механизмы восприятия реального движения. 2. Обосновать эффект кажущегося движения в кинематографе. Тесты к модулю 10: Выбрать из предложенных вариантов правильный ответ: 1. Кажущееся движение луны за облаками А) автокинетический эффект Б) индуцированное движение В) стробоскопический эффект 265 2. На этом кажущемся движении основано кино: А) автокинетическое движение Б) индуцированное движение В) стробоскопическое движение 3. Паттерн изменений, создаваемый движением наблюдателя, называется А) паттерном оптического потока Б) паттерном направления В) паттерном движения 4. Источник информации о движении за счет увеличения сетчаточной проекции объекта – это: А) сетчаточная диспаратность Б) сетчаточная экспансия В) сетчаточная диплопия 5. Основные системы восприятия реального движения – А) проприоцептивные, экстероцептивные Б) бинокулярное соревнование, автокинетический эффект В) глаз-голова, изображение-сетчатка Правильные ответы: 1Б, 2В, 3А, 4А, 5В. Каждый правильно максимальное выбранный количество 266 ответ оценивается баллов в – 1 балл, 5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Ощущения и восприятие, в отличие от других психических процессов, участвуют в создании первичного образа, т.е. они работают тогда, когда на нас непосредственно действует раздражитель. Получаемая нами информация о предметах и явлениях окружающего нас мира ни в коей мере не является результатом простого раздражения органов чувств и доведения до коры мозга возбуждения от периферических воспринимающих органов. Процессы ощущений и восприятие правильней всего обозначить как воспринимающую деятельность субъекта. Результатом этой деятельности является целостное представление о предметах или явлениях, с которыми мы сталкиваемся в обыденной жизни. Мы с помощью своих ощущений и восприятия создаем этот мир. Таким образом, мир объективно существует вне нас, но ощущается и воспринимается нами субъективно. Человек как субъект деятельности, активно взаимодействуя с предметами и явлениями окружающего мира, отражает объективную реальность и выступает как субъект познания. При этом ощущения и восприятие нельзя отрывать от других психических процессов, с точки зрения реально отражаемого мира, все психические процессы переплетены в одно целое. Сенсорно-перцептивная система человека не является неким застывшим образованием, она активно развивается в процессе онтогенеза, обеспечивая саморегуляцию человека и его взаимодействие с окружающей средой. Постоянно совершенствуясь, она все в большей степени отображает качественное многообразие мира. 267 ЛИТЕРАТУРА: 1. Ананьев Б.Г. Теория ощущений. – Л.:ЛГУ, 1961. 2. Ананьев Б.Г. О проблемах современного человекознания – М.:Наука, 1977. 3. Артамонов И.Д. Иллюзии зрения. – М.: Наука, 1969. 4. Бардин К.В. Проблема порогов чувствительности и психофизические методы. – М., 1976. 5. Большой психологический словарь /Под ред. Мещерякова Б.Г., Зинченко В.П. – СПб: «прайм-Еврознак», 2006. 6. Величковский Б.М., Зинченко В.П., Лурия А.Р. Психология восприятия – М.: МГУ, 1973. 7. Восприятие и действие. /Под ред. А.В. Запорожца. М.: «Просвещение», 1976. 8. Восприятие и деятельность. /Под ред. Леонтьева А.Н.. М.: МГУ, 1976. 9. Восприятие. Механизмы и модели. М.: «МИР», 1974. 10.Ганзен В.А. Восприятие целостных объектов. – Л, 1974. 11.Гельдфанд С.А. Слух. Введение в психологическую и физиологическую акустику. М., 1984. 12.Гибсон Дж. Экологический подход к зрительному восприятию, М.: Прогресс,1988. 13.Годфруа Ж.Что такое психология. В 2-х томах. /Пер. с франц. – М.: Мир, 1992. 14.Грегори Р.Л. Глаз и мозг. М.: «Прогресс», 1970. 15.Запорожец А.В. Избранные психологические труды. Т.1. Психическое развитие ребенка. – М.,1986. 16.Измайлов Ч.А., Соколов Е.Н., Черноризов А.М. Психофизиология цветового зрения М.: МГУ, 1989. 17. Исследования по психологии восприятия. /Под ред. С.Л. Рубинштейна. М.-Л., АН СССР, 1948. 268 18.Канаев И.И. Очерки из истории проблемы физиологии цветового зрения от античности до ХХ века. – Л.: Наука, 1971. 19.Коссов Б.Б. Проблемы психологии восприятия. – М.: Высшая школа, 1971. 20.Кравков С.В. Очерк общей психофизиологии органов чувств. М.-Л.: АН СССР, 1946. 21.Ленин В.И. Материализм и эмпириокритицизм. ПСС , т. 18. 22.Леонтьев А.Н. Проблемы развития психики. М.: МГУ, 1972. 23. Линдсей П., Норман Д. Переработка информации у человека. /Введение в психологию/. М.: «Мир», 1974. 24. Логвиненко А.Д. Психология восприятия.- М.: МГУ, 1987. 25.Логвиненко А.Д. Зрительное восприятие пространства. - М.: МГУ, 1981. 26.Ломов Б.С. Методологические и теоретические проблемы психологии. – М., 1984. 27.Лурия А.Р. Ощущения и восприятие. М.: МГУ, 1975. 28. Надирашвили Ш.А. Психологическая природа восприятия. – Тбилиси: «Мецниереба»,1976. 29.Носуленко В.Н. Психология слухового восприятия. – М.: Наука, 1988. 30.Общая психология /Под ред. Петровского А.В., Брушлинского А.В., Зинченко В.П. и др. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Просвещение, 1986. 31. Обозов Н.Н. Психология человека. – СПб: «Облик», 2001. 32.Познавательные процессы: ощущения, восприятие. /Под ред. Запорожца А.В., Ломова Б.Ф., Зинченко В.П.. М.: Педагогика, 1982. 33.Психология. Учебник. /Под ред. Крылова А.А. – М.: «Проспект», 1998. 34.Психология ощущений и восприятия. Изд-е 2-е, исправленное и дополненное. /Под ред. Гиппенрейтер Ю.Б., Любимова Михалевской М.Б.. – М.: ЧеРо, 1999. – (Серия: В.В. и Хрестоматия по психологии). 35. Психология. Словарь. /Под общ. ред. Петровского А.В., Ярошевского М.Г.. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Политиздат, 1990. 36. Психология. Словарь. /Под ред. Зинченко В.П. – М., 1999. 269 37.Психология восприятия /Материалы советско-норвежского симпозиума. – М.: Наука, 1989. 38.Психофизические исследования восприятия и памяти / Под ред. Забродина Ю.М. – М.: Наука, 1981. 39.Рок И. Введение в зрительное восприятие. Книга 1; /Пер. с англ. - М.: Педагогика, 1980. 40. Рок И. Введение в зрительное восприятие. Книга 2; /Пер. с англ. - М.: Педагогика, 1980. 41. Рубинштейн С.Л. Основы общей психологии. Т.1, М.: Педагогика, 1989. 42.Рубинштейн С.Л. Бытие и сознание. – М., 1957. 43.Сапогова Е.Е. Психология развития человека. /Уч. Пособие. – М.: «Аспект Пресс», 2001. 44.Сенсорные и сенсомоторные процессы. /Под ред. Ломова Б.Ф. - М.: «Педагогика», 1972. 45.Смирнов С.Д. Психология образа: проблема активности психического отражения. –М.: МГУ, 1985. 46.Соловьева А.И. Основы психологии слуха. – М., 1972. 47.Тихомиров О.К. Психология. Учебник /Под ред. Гордеевой О.В. – М.: Высшее образование, 2006. 48.Традиции и перспективы деятельностного подхода в психологии: школа А.Н.Леонтьева. /Под ред. Войскунского А.Е., Ждан А.Н., Тихомирова О.К. – М.: Смысл, 1999. 49.Фресс П., Пиаже Ж. Экспериментальная психология. Вып. V1, М.: «Прогресс», 1978. 50. Хрестоматия по ощущению и восприятию. /Под ред. Гиппенрейтер Ю.Б., Михалевской М.Б.. М.: МГУ, 1975. 51. Шехтер М.С. Зрительное опознание: закономерности и механизмы. – М.: Педагогика, 1981. 52.Шиффман Х.Р. Ощущение и восприятие. СПб.: Питер, 2003. 270
