ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2013, том 63, № 4, с. 419-430
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ^^^^^^ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821+612.014.423+843.7
ОПОЗНАНИЕ ЗРИТЕЛЬНЫХ ОБРАЗОВ В УСЛОВИЯХ ИХ ПРЯМОЙ МАСКИРОВКИ: ВЛИЯНИЕ КАТЕГОРИАЛЬНОЙ БЛИЗОСТИ ЗНАЧИМОГО И МАСКИРУЮЩИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
© 2013 г. Н. Ю. Герасименко, А. В. Славуцкая, С. А. Калинин, М. А. Куликов, Е. С. Михайлова
Лаборатория физиологии сенсорных систем, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук, Москва,
e-mail: nger@mail.ru Поступила в редакцию 31.08.2012 г. Принята в печать 19.10.2012 г.
В психофизиологических экспериментах на 38 здоровых испытуемых анализировали точность и время реакции в задаче опознания сложных зрительных образов двух категорий (животные и предметы) при их прямой маскировке. Получены новые данные о том, что эффект прямой маскировки зависит от категориальной близости целевого стимула и маски. Вероятность правильного ответа ниже, а время реакции выше при их принадлежности к одной категории по сравнению с ситуацией разных категорий и опознанием без маски, что сочетается с резким повышением дисперсии времени реакции при категориальном сходстве целевого стимула и маски. Эти эффекты были более четкими при опознании животных, чем при опознании предметов. Предполагается, что наблюдаемые явления опосредуются корковыми механизмами и связаны с взаимодействием центральных репрезентаций двух образов. Результаты рассматриваются в свете представлений об интерференции целевого стимула и дистрактора, а также негативном прай-минге. Полученные данные важны для понимания механизмов зрительной маскировки, а также организации селективного зрительного внимания.
Ключевые слова: человек, зрение, опознание, прямая маскировка, дистрактор, селективное внимание.
Recognition of Visual Objects under Forward Masking. Effects of Cathegorial Similarity of Test and Masking Stimuli
N. Yu. Gerasimenko, A. V. Slavutskaya, S. A. Kalinin, M. A. Koulikov, E. S. Mikhailova
Department of Sensory Physiology, Institute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology,
Russian Academy of Sciences, Moscow, e-mail: nger@mail.ru
In 38 healthy subjects accuracy and response time were examined during recognition of two categories of images — animals and nonliving objects — under forward masking. We revealed new data that masking effects depended of categorical similarity of target and masking stimuli. The recognition accuracy was the lowest and the response time was the most slow, when the target and masking stimuli belongs to the same category, that was combined with high dispersion of response times. The revealed effects were more clear in the task of animal recognition in comparison with the recognition of nonliving objects. W supposed that the revealed effects connected with interference between cortical representations of the target and masking stimuli and discussed our results in context of cortical interference and negative priming.
Keywords: human, vision, recognition, forward masking, distractor, selective attention. DOI: 10.7868/S0044467713040047
В постоянно меняющемся окружающем мире человеческий мозг должен анализировать и опознавать множество изображений,
которые появляются одновременно или быстро следуют друг за другом. Необходимым условием этого процесса является чет-
кое разделение значимой и незначимой информации. Одним из экспериментальных подходов к пониманию его механизмов может служить модель зрительной маскировки, когда опознаваемый целевой стимул сочетается с игнорируемым маскирующим. Такой прием совмещения во времени значимой и незначимой информации используется также в работах по отрицательному праймингу [7, 13, 14, 28], постдиктивной модуляции зрительного восприятия [17], влиянию дистрак-торов на опознание [12, 14].
Механизм зрительной маскировки связывают с латеральным торможением на границах тестового и маскирующего изображений [22], и логично предположить, что в более отчетливом виде он должен проявляться на низких уровнях корковой зрительной иерархии с выраженной ретинотопией. Для более сложных зрительных образов, имеющих семантическое значение, механизм маскирующего эффекта вряд ли ограничивается простым конфигурационным сходством, тем более что иерархически более высокие объект-чувствительные зрительные области не обладают свойством ретинотопии. Так, в психофизиологических опытах В.М. Кроль с соавт. [1] показали, что при опознании сложных фигур большим маскирующим эффектом обладают фигуры, сходные с тестовыми, но этот эффект не зависит от их положения в поле зрения. В работе [11] получены данные о значимости для маскирующего эффекта нерелевантных характеристик опознаваемого и маскирующего стимулов (например, расовой принадлежности или пола в задаче опознания эмоционального выражения лица), что свидетельствует о возможности более сложных, не ограниченных конфигурационным сходством отношениях между тестовым стимулом и маской.
Ранее мы показали, что сложные зрительные образы (изображения животных, техники, зданий, предметов быта) более устойчивы к маскировке, чем простые (решетки из линий разной ориентации), а их опознание ухудшается только при использовании в качестве маски аналогичного по сложности образа [2]. Принимая во внимание сведения об организации фузиформной коры, связанной с восприятием сложных изображений [16], можно предположить, что одним из факторов, ухудшающих восприятие в условиях маскировки, может быть топографическая близость зон — представительств значимого и
маскирующего изображений. В 2009 г. М. Ве-бер с соавт. [29] методом магнито-резонанс-ной томографии показали, что чем ближе семантически зрительные образы, предъявляемые испытуемым, тем ближе располагаются в нижневисочной коре соответствующие им зоны корковой активации. Следовательно, семантическая, или категориальная, близость тестового и маскирующего образов может быть фактором, определяющим эффективность маскировки. На правомерность такого предположения указывают данные экспериментов по отрицательному праймин-гу [13, 14, 28], в которых категориальное сходство тестового и игнорируемого стимулов, не перекрывающихся в пространстве, приводит к выраженному ухудшению опознания.
Цель настоящей работы — психофизиологический анализ опознания человеком сложных образов в условиях прямой маскировки изображениями различной степени категориальной близости с тестовыми.
МЕТОДИКА
Характеристика группы испытуемых. В эксперименте принимали участие 38 испытуемых (16 мужчин и 22 женщины) с нормальным или скорректированным до нормы зрением в возрасте от 21 до 34 лет (24.9 ± 0.6 года). Во всех случаях было получено письменное согласие испытуемых на проведение исследования, согласно протоколу, утвержденному этической комиссией ИВНД и НФ РАН. Участие в эксперименте оплачивалось.
Стимулы. В качестве тестовых и маскирующих стимулов использовали контурные рисунки животных (20 изображений) и предметов (20 изображений), взятые из международной базы зрительных стимулов [27; http://stims.cnbc.cmu.edu/Image%20 Databas -es/TarrLab/Objects]. Помимо этого на основании фотографий из альбома П. Экман и У. Фризена [10] нами были созданы контурные рисунки лиц с различными эмоциональными выражениями. Все изображения были черными на белом фоне. Размер изображений 8—10 см по ширине и высоте, что в условиях нашего эксперимента (120 см от экрана до глаз испытуемого) составляло 4—5 угл. град. На рис. 1, А—В приведены примеры использованных в работе изображений.
Описание эксперимента. В ходе эксперимента испытуемый сидел в удобном кресле в затемненной и звукозаглушенной комнате на
А
Б
В
Г Маска Тест
3300 мс
Маска Тест
51 мс
17 мс
51 мс
17 мс
Рис. 1. Условия эксперимента. А—В — примеры маскирующих и значимых изображений: А — изображения животных, Б — изображения предметов, В — изображения лиц. Г — временная схема эксперимента.
Fig. 1. Experimental conditions. А—В — mask and target examples: A — pictures of animals, Б — pictures of nonliving objects, В — face pictures, Г — experimental setup.
расстоянии 120 см от экрана монитора "Philips Brilliance 202P70/00", диагональ 21" (Китай). Освещенность на уровне глаз испытуемого 4 лк. Исследование проводили в первой половине дня (с 10:00 до 14:00).
Предъявление стимулов и регистрацию точности опознания и времени реакции (ВР) проводили с помощью программы E-Prime 2.0 (Psychology Software Tools, Inc., США) с выносной клавиатурой Serial Response Box.
Проведено восемь серий экспериментов с разным сочетанием тестовых и маскирующих изображений: опознание животных без маскировки (1), при маскировке изображениями животных (2), при маскировке изображениями предметов (3), при маскировке рисунками лиц (4), опознание предметов без маскировки (5), при маскировке изображениями предметов (6), при маскировке изображениями животных (7), при маскировке рисунками лиц (8). В каждом из этих экспериментов использовали по четыре тестовых изображения (что ограничивалось числом кнопок на кла-
виатуре) и по четыре маскирующих стимула, из которых были составлены 16 пар "маска-тестовое изображение". Каждая пара предъявлялась по 4 раза, т. е. всего 64 предъявления. Последовательность предъявления пар случайная. Вероятность предъявления каждого тестового стимула — 25%.
Временная схема эксперимента представлена на рис. 1, Г. Длительность тестового стимула — 17 мс, а маскирующего изображения — 51 мс. Тестовый стимул предъявляли сразу после окончания маски. По данным [2, 22] такая временная схема обеспечивает наибольший маскирующий эффект. Длительность межстимульного интервала (время между парами маска—тестовый стимул) 3—4 с. Во время межстимульного интервала на экране была фиксационная точка в виде небольшого кружка.
Эксперимент начинался с тренировки для выработки моторного навыка, во время которой на экране в случайном порядке на 100 мс предъявлялись цифры от 1 до 4 (по 12 предъ-
Таблица 1. Время реакции и точность опознания животных и предметов при
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.