КАК МЫ ВИДИМ ТО, ЧТО ВИДИМ

3.1.
Мир строится из деталей

В начале 60-х гг. доктор биологических наук Альфред Лукьянович Ярбус, тогда еще кандидат, проделал опыты, на которые сегодня ссылаются во всем мире все, кто хоть сколько-нибудь причастен к изучению восприятия форм и пространства,— классические опыты, давшие начало большой серии различных исследований и значительно углубившие наше понимание того, что такое «смотреть на мир».
На глазу испытуемого он укрепил маленькое зеркальце, и световой зайчик писал на фотобумаге след движения глаз, когда человек рассматривал картину. Узор свидетельствовал, что зрение заключается вовсе не в том, что зрачки обводят контуры предметов (увы, даже сейчас в фундаментальных книгах, написанных неспециалистами в области зрительного восприятия, приходится читать, будто «глазное яблоко движется в соответствии с контуром»), а совершают странные, поначалу кажущиеся хаотическими скачки. По мере того как записи отдельных движений наслаиваются, выходят на свет любопытные закономерности.
Первая из них та, что максимумы внимания приходятся на смысловые центры изображения. В частности, человек или животное всегда будет таким центром, даже если картина изображает природу или технику. Лица людей значат для нас больше, чем фигуры, а фигуры больше, чем детали обстановки. Рассматривая портрет, зритель останавливает взор главным образом на глазах, губах, носе. Эти же элементы — глаза, нос, пасть — наиболее интересны наблюдателю и тогда, когда перед ним морда животного.

Да, движения глаз отражают работу мысли. Этому найдены убедительные доказательства. В одном из опытов Ярбус предлагал испытуемым рассматривать картину Репина «Не ждали» с разных «установок», то есть стараясь решить ту или иную логическую задачу. И что же?
Когда было необходимо оценить материальное положение семьи, особое внимание взора привлекало убранство комнаты, которое при «свободном» рассматривании практически не замечалось.
Пытаясь вычислить возраст персонажей, зритель направлял зрачки исключительно на лица.
Быстрые перелеты от лиц детей к лицу матери и далее к лицу вошедшего (и немедля обратно, и снова назад по тому же пути) — таково решение задачи «Сколько времени отсутствовал тот, кого не ждали?»
Беспорядочно блуждающий взгляд — попытка запомнить расположение людей и предметов в комнате...

Картина «Не ждали» — произведение широко известное. Тем интереснее, что разные люди по-разному ее рассматривают. Узоры линии отмечают, что хотя элементы изображенного привлекают внимание разных людей, в общем, одинаково и в явной связи с «установкой», пути обхода элементов взором индивидуальны для каждого человека. Эти присущие данному человеку особенности очень устойчивы. Когда вы посмотрите на картину сейчас, через три дня и неделю спустя, зеркальце скажет, что путь взгляда остался, по сути, тем же самым. «Искусство — зеркало, отражающее того, кто в него смотрится» — эти слова Оскара Уайльда порой воспринимаются как стремление «выразиться поэффективнее». А выходит, они имеют документальное подтверждение...

Несколько другой метод — киносъемку глаз — использовал доктор педагогических наук Вениамин Ноевич Пушкин для того, чтобы исследовать «технологию» решения шахматных задач: путь взора подсказывает исследователю, как мыслит при этом шахматист. И опять маршрут движения зрачков зависит от «установки»: найти решение — рисунок один, а вот просто оценить позицию, сказать, чья сильнее, — маршрут иной. При поисках выигрыша глаз фиксируется в основном на «функционально значимых пунктах» позиции, и потому имеются обширные районы доски, куда взор вообще не заходит. А при оценке позиции «точки фиксации глаз распределяются по всей доске».

Глядеть — значит мыслить, мыслить — значит непременно особым образом глядеть.
Шахматист рассматривает каждый фрагмент позиции примерно четверть секунды. Такую же величину фиксации взора во время чтения (прозы или стихов — все равно) отмечают Ярбус и многие другие исследователи, так что доска для гроссмейстеров действительно предстает раскрытой книгой... Четверть секунды — это время, нужное кратковременной памяти, чтобы сравнить свое содержимое с запасами долговременной. А если этого времени не хватает, потому что текст эмоционально насыщен, и у читателя возникают ответные мысли и ассоциации, взгляд задерживается дольше, но опять-таки на время, кратное четверти секунды. Мы скоро увидим, что за этой цифирью кроется интереснейшая нейрофизиология.
Объем информации, передаваемой за это ничтожное время по зрительному каналу, резко меняется с возрастом. Шестилетний ребенок способен понять за минуту не более 75 слов, двадцатилетний студент проглатывает 340. Почему?
Потому, что малыш для чтения сотни слов останавливает свой взгляд 240 раз и 55 раз возвращается к прочитанному. Студент же останавливается и возвращается значительно реже.
По мнению многих исследователей, жизненный опыт дает возможность отсеивать второстепенные по значимости признаки, объединять несколько простых признаков в один сложный, комплексный знак. Иными словами, изменяется алфавит, в котором ведется опознавание, — перечень знаков, среди которых требуется обозначить искомый. И потому, хотя время остановки взора, в общем, неизменно у дошкольника и студента, скорость переработки сведений в высших отделах мозга с возрастом резко возрастает. Мозг взрослого работает быстрее, чем мозг ребенка, не только вследствие общего развития человека, не только потому, что память взрослого богаче знаниями, но и потому, что внутренняя структура мозга совершенствуется, что способы представления информации, воспринимаемой органами чувств, становятся экономичнее.

БИБЛИОТЕКА
 galactic.org.ua
Клуб Бронникова

ДЕМИДОВ В.

Москва
"ЗНАНИЕ" 1987 г.

1. 1.
1. 2.
1. 3.
2. 1.
2. 2.

3. 2.
4. 1.
4. 2.
5. 1.
5. 2.
6. 1.
6. 2.


Почему так стабилен узор, который чертит свет от зеркальца? После опытов Ярбуса американские физиологи Д. Нотой и Л. Старк стали фиксировать не только общую картину пути, но и последовательность переходов взора от точки к точке. Путь обхода оказался, как и узоры, совершенно индивидуальным для каждого испытуемого и очень устойчивым. Экспериментаторы сделали вывод, что при первом знакомстве с предметом человек как бы ощупывает его взглядом, прокладывая путь обхода: в зрительной памяти застревают признаки, характеризующие вещь, а в моторной — сигналы от глазодвигательных мышц. Образуется «кольцо признаков», в котором зрительная и моторная информации перемежаются. При новом знакомстве «кольцо» помогает опознать изображение.

По мнению других ученых, слова языка, обозначающие детали контура, подчеркивают важность этих фрагментов для опознания контура в целом. Слова «прямолинейность», «вогнутость», «излом», «пересечение» и им подобные характеризуют информативные (с точки зрения отличий одного контура от другого) участки. Для более точных и тонких указаний специалисты прибегают к особым терминам. В профессиональном языке архитекторов вы найдете «полувал», «плинт», «соффит», «эхилин» и много других подобных слов, у авиаторов встретитесь с «плосковыпуклым», «s-образным», «ромбическим», «клиновидным» и прочими профилями крыльев, моряки оперируют понятиями «бульбо-образного», «ложкообразного», «клиперского» носа судна.

Какие же формальные признаки характерны для точек фиксации взгляда? Что именно принимает зрительный аппарат за информационно важную особенность? Есть мнение, что это участки контура с очень сильным искривлением — «информативные фрагменты».

Любопытный опыт провел американский исследователь М. Эттнив: предложил испытуемым отметить на рисунке, изображающем лежащую кошку, точки, которые наиболее важны для опознания смысла фигуры. Эти точки оказались, как и можно было ожидать, точками максимальной кривизны данного участка контура. Ученый соединил примерно сорок таких пунктов прямыми линиями — рисунок практически не пострадал, четкость опознания осталась прежней.

Именно эту особенность работы зрительного аппарата бессознательно использовали кубисты, «гранившие» изображаемые предметы. На нее опираются многие приемы стилизации, свойственные народному творчеству, при вышивке крестом, в ковроткачестве. Резкие изломы не мешают узнавать изображенные мастером плавные в жизни контуры фигур людей и животных.

А как обстоит дело с теми фрагментами, на которых взор не задержался во время рассматривания? Мы их что — не видим? Видим, конечно, но не так отчетливо. Поэтому мозг порой досочиняет их, используя те миллионы картин, которые прошли перед глазами и неосознанно отложились в памяти.
Что это так, свидетельствуют «невозможные фигуры», очень смущающие неподготовленного зрителя. Вот одна из них — треугольник Пенроуза. При беглом взгляде вы не замечаете в нем ничего особенного. Три его угла настраивают на привычную картину: сколоченный из трех брусков объемный треугольник.
Дело, однако, осложняется, едва вы пытаетесь представить его пространственную форму, то есть займетесь реконструкцией трехмерности по плоскому изображению. Мозг отказывается принять реальность этой фигуры. Глаз блуждает по контуру от одной вершины к другой, вертится по кругу все быстрее, быстрее и ни на йоту не приближается к решению загадки. Треугольник остается странным, ирреальным. В чем причина?

Еще триста лет назад Декарт так описывал схему восприятия сложного образа: «Если я нашел путем независимых мыслительных операций отношения между А и В, между В и С, между С и О, наконец, между О и Е, то это еще не позволяет мне понять отношения между А и Е. Истины, усвоенные ранее, не дадут мне точного знания об этом, если я не смогу одновременно припомнить все истины. Чтобы помочь делу, я буду просматривать эти истины время от времени, стимулируя свое воображение таким образом, что, осознав <...> один факт, оно тут же перейдет к следующему. Я буду поступать так, пока не научусь переходить от первого звена к последнему настолько быстро, что ни одна из стадий этого процесса не будет «спрятана» в моей памяти, и я смогу созерцать своим мысленным взором всю картину сразу». Как мы знаем, мозг примерно по этой схеме управляет движением глаз, тем самым движением, которое Ярбус впервые записал на фотобумагу. И вот в случае «невозможной фигуры» этот метод познания подводит...

Давайте посмотрим, почему это случается. Анализ требует от нас терпения, но в конце концов мы будем вознаграждены: нам откроется тайна не только треугольника Пенроуза, но и других «невозможных» изображений.

Итак, пересекающиеся поверхности 3 и 1 нашего треугольника образуют в точке А узел типа «Т». Это значит, что поверхность 1 лежит под поверхностью 3: об этом говорит наш жизненный опыт. Смотрим на точку В — там опять узел «Т», образованный плоскостями 3 и 4: поверхность 3 лежит под поверхностью 4. Переходим к точке С — опять такой же узел и, значит, поверхность 4 лежит под поверхностью. Но ведь мы только что убедились, что 4 не может быть под 1, так как 4 лежит над 3, а 3 — над 1. Следовательно, 4 должна находиться над 1, а узел свидетельствует об обратном. Глаз получает две взаимоисключающие информации: созерцание каждого узла говорит, что все три бруска перпендикулярны друг другу, обход же взором отказывается строить на этих условиях объемную фигуру.

Как же выйти из противоречия? Очень просто: выкинуть один из фактов (излишнее знание только мешает), закрыть пальцем одну из вершин, и произойдет мгновенная метаморфоза: стороны треугольника выскочат из плоскости листа, превратят псевдоплоскую фигуру в объемную, все три брусочка станут перпендикулярны друг другу.

Трюки, подобные треугольнику Пенроуза, очень любил рисовать голландский художник Морис Эсхер (или Эшер, как иногда на немецкий лад читают его фамилию). То и дело на его картинах встречаются «струящийся вверх» водопад, таинственной формы строения, направленная все время вниз по замкнутому кольцу лестница... Странность изображений разгадывается уже известным нам способом: нужно прикрыть часть картины, построить с треугольником и линейкой точки схода перспективы, и становятся видимыми очень изощренные приемы «игры» мастера. Вопрос только: как ухитрялся он воображать свои невообразимые картины?

Конечно, все сказанное не значит, что зрение и мозг удовлетворяются одними «кусочками изображений». Первое впечатление проверяется иными фрагментами, контуры и объемы уточняются многократными проходами взора по разным путям — так возникает сложный, богатый образ. Чем обширнее кладовые нашего зрительного богатства, тем полнее воспринимаем мы все новое, на что обращается глаз, тем полнее наша способность видеть.

Но оказывается, фрагментарность восприятия, как ее демонстрируют записи движений глаз, — это только вершина айсберга, внешнее выражение глубинных процессов, совершающихся на пути от сетчатки к высшим отделам зрительного аппарата. Попробуем немного продвинуться к ним и для начала поговорим о полях.
Окружающий мир проецируется хрусталиком на сетчатку в виде комбинации светлых и темных пятен (то, что предметы окрашены, вносит, конечно, некоторые особенности, но ведь и краски бывают разной яркости). Соответственно силе света откликаются фоторецепторы, на сетчатке возникает «рельеф возбуждения» (строго говоря, в темноте фоторецепторы не «молчат», а, наоборот, вырабатывают так называемый «темновой ток», который уменьшается по мере увеличения освещенности: эта непонятная особенность фоторецепторов присуща только позвоночным). Вырабатываемый фоторецептором сигнал поступает на биполярную клетку сетчатки и там алгебраически складывается с другим сигналом — от клетки горизонтальной. Это нужно, чтобы учесть среднюю яркость картины и сделать возможным работу зрения и при солнечном, и при лунном свете.

Каждая горизонтальная клетка суммирует возбуждающие и тормозящие сигналы от некоторого количества близко расположенных светочувствительных клеток — нейрофизиологи называют их полем горизонтальной клетки. Поэтому горизонтальная клетка вырабатывает (как было установлено многими авторами, в том числе членом-корреспондентом АН СССР Алексеем Леонтьевичем Бызовым) сигнал, учитывающий среднюю освещенность ее поля, а кроме того, поскольку все горизонтальные клетки связаны между собой, и среднюю освещенность сетчатки в целом.
В итоге получается, что после этих сложений и вычитаний ганглиозная клетка, от которой в высшие отделы мозга идет аксон — волоконце зрительного нерва, — передает не абсолютную яркость света, а относительную — плюс или минус от средней энергии светового потока на сетчатке. Так что хотя нейрон зрительной системы способен ответить лишь на стократное изменение входных сигналов, вся она работает при перепадах яркости в сто миллиардов раз, повергая в зависть конструкторов телевизионных систем. Таковы возможности относительных измерений! И не случайно этот принцип — реагировать не на абсолютные, а на относительные изменения — мы видим буквально во всех отделах зрительного аппарата, принцип экономичный, оптимальный по своей сути.

Ведущим для всех уровней зрительной системы является и принцип полей. С ним мы будем встречаться то и дело. Есть, например, поля ганглиозных клеток, которые впервые были замечены американским физиологом X. Хартлайном, впоследствии Нобелевским лауреатом. В 1932 г. он исследовал сетчатку лягушки и с удивлением обнаружил, что каждое волоконце в ее зрительном нерве несет сигналы не от одного фоторецептора, а от нескольких. Одни «линии связи» передавали сигналы, когда на подключенное к ним поле падал свет. Другие, наоборот, телеграфировали, когда освещение сменялось тьмою. Хартлайн так их и назвал — «он» («включено» по-английски) и «офф» (выключено). Сейчас эти термины общеприняты.

Четверть века спустя американские же физиологи И. Леттвин, Г. Матурана, В. Мак-Каллок и В. Пите обнаружили в сетчатке лягушки несколько типов совершенно неизвестных дотоле клеток  — детекторов, как их назвали. Эти нейроны срабатывают, воспринимая различные специфические свойства изображений.
Одни детекторы реагируют на границу между светлым и темным участком — на край предмета.
Другие возбуждаются, когда эта граница в движении, но молчат, когда она неподвижна.
Третьи указывают, что в поле зрения лягушачьего глаза появился маленький темный предмет, который движется, — по-видимому, добыча, скорее всего муха. Как только «оно» приблизится, а измерение расстояний также функция специального детектора, лягушка немедля атакует «это движущееся». Кстати, точно такую же муху, но лежащую без признаков жизни на земле, лягушка атаковать не станет. Она с голоду может умереть, если кругом будут вполне съедобные, но неподвижные мухи: такой уж высокоспециализированный и не очень умный аппарат — лягушачий глаз. Он передает в мозг данные о некоторых свойствах предметов и автоматически предписывает действия по принципу: маленькое — охоться, большое — спасайся, и так далее.

продолжение
3.2.



Оказывается, вот так мы смотрим на Нефертити
 

 

 

 

 

 

 


   

      

Работа клеток сетчатки по суммированию сигналов, поступающих от фоторецепторного поля
 

1. 1.
1. 2.
1. 3.
2. 1.
2. 2.

3. 2.
4. 1.
4. 2.
5. 1.
5. 2.
6. 1.
6. 2.

- человек - концепция - общество - кибернетика - философия - физика - непознанное
главная - концепция - история - обучение - объявления - пресса - библиотека - вернисаж - словари
китай клуб - клуб бронникова - интерактив лаборатория - адвокат клуб - рассылка - форум