научная статья по теме КРАУДИНГ-ЭФФЕКТ И ВНИМАНИЕ Биология

Текст научной статьи на тему «КРАУДИНГ-ЭФФЕКТ И ВНИМАНИЕ»

ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2012, том 38, № 1, с. 33-40

УДК 612.821

КРАУДИНГ-ЭФФЕКТ И ВНИМАНИЕ

© 2012 г. В. М. Бондарко, М. В. Данилова, С. Д. Солнушкин, В. Н. Чихман

Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 15.04.2011 г.

В психофизических экспериментах исследовали влияние дополнительных изображений на опознание тестовых объектов. В качестве тестовых объектов использовались подобные буквам малоконтрастные изображения с размером 1.1, 2.1 и 4.3 угл. град. Тестовые объекты предъявлялись в центре экрана после дополнительных изображений с интервалом 30 мс. Дополнительными изображениями были цифры от 1 до 9 с размером 1.3 угл. град., которые появлялись на различных расстояниях от центра экрана. Задача наблюдателя заключалась в одновременном опознании и тестовых, и дополнительных изображений. Получено ухудшение опознания тестовых объектов при ближайшем расположении к ним дополнительных изображений (краудинг-эффект) и более выраженное ухудшение опознания цифр по мере их удаления от центра экрана в случае наибольших по размеру тестов. Обсуждается возможный вклад в механизм краудинг-эффекта факторов внимания и латеральной маскировки.

Ключевые слова: опознание, краудинг-эффект, внимание, латеральная маскировка, восприятие, психофизика.

Краудинг-эффект — интенсивно изучаемый в настоящее время феномен зрительного восприятия. Давно было отмечено, что на восприятие зрительных объектов оказывает влияние близлежащее окружение. Краудинг-эффектом называется ухудшение восприятия тестового стимула при окружении его другими изображениями. Первые работы по исследованию влияния на опознание расстояния между тестовыми объектами были проведены Вудроу [1]. В качестве тестов использовались наборы букв, расположенные вдоль горизонтали, которые предъявлялись на 100 мс. Стимулы, составленные из двух букв, были симметричны: одиночные буквы были удалены на разные расстояния от точки фиксации. Стимулы, составленные из четырех букв, также были симметричны, но расстояние между буквами с одной стороны от точки фиксации, а также удаленность пары букв от точки фиксации варьировали: все четыре буквы были либо расположены с равномерными промежутками, либо сгруппированы на разном удалении от точки фиксации. Сравнение ответов наблюдателей на 2-буквенные и 4-бук-венные стимулы позволило автору сделать вывод о том, что не только удаление от точки фиксации, но также и положение второй буквы в паре влияет на количество правильных ответов при опознании. Автор предположил, что такой результат можно объяснить конфигурацией стимула, т.е. расположением букв друг относительно друга. На основании полученных данных автор сделал вывод о том, что выявленный феномен зависит от "торможения узнавания", или смешиваемости:

при одном и том же удалении от точки фиксации буква в паре распознается хуже, чем изолированная буква. Кроме того, распределение внимания также имеет значение: опознание зависит от расстояния между буквами в паре. Этот вывод формулирует основные положения, принятые до сих пор для объяснения явления, называемого кра-удинг-эффектом.

Наиболее изучен краудинг-эффект на пределе разрешения зрительной системы, что обусловлено практическими нуждами — построением таблиц для измерения остроты зрения. В известной работе Флома и его коллег [2] изучалось влияние симметрично расположенных полос на определение ориентации минимально видимого кольца Ландольта. Варьировали расстояние между полосами и кольцом. Было показано, что при расстояниях, меньших размера минимально видимого кольца, наблюдается ухудшение в восприятии. При больших же расстояниях окружающие полосы не влияют на опознание центрального стимула. Такая зависимость справедлива для наблюдателей с любой остротой зрения. Ухудшение невозможно объяснить только оптическим фактором или влиянием тормозных взаимодействий на уровне сетчатки, поскольку предъявление тестового стимула одному глазу, а окружения — другому, также приводило к ухудшению восприятия стимула на тех же расстояниях [3]. По мнению Флома и соавт. [3], в основе этого явления должен лежать нейрофизиологический механизм, локализованный на уровне не ниже стриарной коры, поскольку только на этом уровне происходит

<0 сП 3

1 2 3

Рис. 1. Набор тестовых изображений. Внизу указаны цифры, которые наблюдатели использовали при ответе.

объединение зрительных сигналов, приходящих от обоих глаз.

При дальнейшем изучении краудинг-эффекта был выявлен ряд свойств, показывающих разницу между предъявлением изображений в центре поля зрения и на периферии [4—11]. На периферии краудинг-эффект считается более протяженным, асимметричным по отношению к положению тестового стимула и не зависит от размера изображения. В центре поля зрения краудинг-эффект зависит от размера: для стимулов больших размеров краудинг-эффект не наблюдался в случае использовании высококонтрастных цифр [12], но был выявлен при измерении контрастных порогов обнаружения и опознания для отфильтрованных изображений [10, 13, 14]. Экспериментально было показано, что для больших и малых размеров стимулов свойства краудинг-эффекта различны: окружение оказывает аналогичное воздействие на обнаружение и различение колец Ландольта большого размера в отличие от случая малых размеров изображений, когда на обнаружение стимула окружение не действует [13].

До сих пор не существует удовлетворительного объяснения феномену краудинг-эффекта (обзоры: [11, 15—17]). Возможно, это связано с тем, что в зависимости от используемых изображений и условий их предъявления могут функционировать разные механизмы. Так, при изучении краудинг-эффекта на пределе разрешения зрительной системы, в работах В.М. Бондарко и М.В. Даниловой [18—20] было показано, что ухудшение восприятия простирается на различные расстояния между тестовым стимулом и окружением в зависимости от используемых стимулов и окружения. А именно: для тестовых прямоугольных решеток, окруженных аналогичными решетками, влияние окружения сказывалось на расстояниях,

вдвое больших, чем для колец Ландольта с тем же окружением. Нами было высказано предположение [18—20], что это расхождение может быть связано с преимущественным использованием для описания изображений различных рецептивных полей (РП) нейронов первичной зрительной коры: "детекторов полос и краев" для колец Ландольта и "детекторов решеток" для решеток. При настройке на одну и ту же пространственную частоту "детекторы решеток" отличаются от "детекторов краев и полос" по размеру РП и количеству зон в РП в сторону увеличения. "Детекторы решеток" по своим свойствам ближе к сложным РП стриарной коры [21], если пользоваться классификацией Хьюбела и Визела [22]. По предположению некоторых исследователей [2, 18—20], краудинг-эффект наблюдается в случае попадания окружения в зоны РП, описывающих стимул. Поэтому взаимодействие будет наблюдаться на большем расстоянии в случае обработки изображений "детекторами решеток".

В своем относительно недавнем обзоре Флом [16] предлагает разделять механизмы краудинг-эффекта и взаимодействия между контурами изображений. По его мнению, взаимодействие между контурами — более простое явление, которое, скорее всего, наблюдается в случае попадания окружения и стимула в одни и те же РП. Краудинг-эффект — более сложный феномен, в который большой вклад вносит внимание. Он наблюдается в присутствии в качестве окружения более сложных объектов. При объяснении краудинг-эффекта механизмами внимания предполагается, что при окружении отдельные признаки стимула с трудом объединяются в единый образ из-за недостатка внимания, они смешиваются с признаками окружения [17, 23]. Объединение признаков происходит на достаточно высоком уровне зрительной системы, выше уровня первичной зрительной коры.

В настоящей работе продолжено изучение механизмов краудинг-эффекта для стимулов большого размера. С целью определения возможного влияния фактора внимания сравниваются экспериментальные данные, полученные в условиях отсутствия или присутствия в поле зрения дополнительных изображений. Привлечение внимания достигается посредством инструкции наблюдателю — опознать и тестовое, и дополнительное изображения.

МЕТОДИКА

В качестве тестовых стимулов использовали шесть низкоконтрастных изображений, подобных буквам. Размер тестовых изображений был подобран таким образом, чтобы они вписывались в виртуальную окружность с диаметром 1.1, 2.1 или 4.3 угл. град. На рис. 1 показан набор тесто-

вых изображений. Под тестовыми изображениями проставлены номера, которые использовались наблюдателями при ответе. Дополнительными изображениями являлись цифры от 1 до 9 с размером 1.3 угл. град.

Изображения были синтезированы на компьютере и предъявлялись на экране монитора Diamond Plus 230SB с размером ЭЛТ 22", шагом апертуры 0.24 мм. Монитор использовали при разрешении экрана 1024 х 768 пикселов, частоте вертикальной развертки 100 Гц. Яркость экрана была равна 40 кд/м2. Для калибровки монитора применяли фотометр фирмы Cambridge Research Systems.

В экспериментах тестовое изображение предъявлялось в центре экрана или без предшествующей цифры, или через 30 мс после цифры. Цифры появлялись либо в центре экрана, либо вверху или внизу, справа или слева от центра экрана на минимальном расстоянии от тестовых изображений, либо на расстояниях 5.4 или 10.4 угл. град. от центра экрана. На рис. 2 показана временная последовательность предъявления цифр и тестовых изображений. Время предъявления цифр составляло 30 мс, их контраст был равен 0.4. При этих параметрах цифры в центре экрана были хорошо видны и опознавались практически с вероятностью 1. Наблюдателя просили смотреть в центр экрана, поэтому при появлении цифр на периферии время их предъявления не позволяло произвести перевод взора от центра экрана, и возникали ошибки. Время предъявления и контраст тестовых изображений варьировали таким образом, чтобы вероятность правильного опознания в данной серии у каждого наблюдателя была приблизительно равна 0.5. Для определения этих параметров были проведены предварительные эксперименты. В итоге, время предъя

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком