СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2008, том 22, № 4, с. 324-332
ТАКТИЛЬНАЯ ^^^^^^^^^^^^ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ
УДК 612.822 +612.821.8
ТАКТИЛЬНОЕ ВОСПРИЯТИЕ ОБЪЕКТОВ С ВАРИАТИВНОЙ ФОРМОЙ
© 2008 г. А. В. Вартанов, А. С. Кузнецов1, Г. В. Лосик2
Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, факультет психологии,
125009, Москва, ул. Моховая, д. 11, корп. 5 E-mail: a_v_vartanov@mail.ru 1 Московская академия образования Натальи Нестеровой, факультет практической психологии 2 Объединенный институт проблем информатики НАН Беларуси
Поступила в редакцию 18.12.2007 г.
Показано, что при тактильном восприятии человеком объектов с вариативной формой имеется только одно субъективное качество (упругость - мягкость), по которому происходит как сравнение пар таких объектов, так и их ранжирование. Система оценок степени субъективного различия пар объектов хорошо (r = 0.98) описывается двумерной сферической (вариативность радиуса менее 13%) пространственной (евклидовой) моделью двухканального анализатора. Характеристики данных объектов, рассчитанные как угол в построенной двумерной модели, хорошо (r = 0.97) совпадают с прямыми субъективными оценками при ранжировании этих объектов, а абсолютные величины разности прямых оценок ранжирования хорошо (r = 0.94) воспроизводят экспериментально полученные оценки попарных различий. Для выявленного субъективного качества упругости и данного набора объектов найден наиболее подходящий физический коррелят (в виде объема вытесненной воды или ее выталкивающей силы) и построена соответствующая степенная психофизическая функция с показателем 2.45 ± 0.18. Выявленный механизм может быть использован для построения нового информационного (на основе нейроподобных элементов) кибернетического алгоритма распознавания объектов с вариативной формой.
Ключевые слова: субъективная шкала упругости, вариативность формы, осязание.
ВВЕДЕНИЕ
Когда человек свободно манипулирует объектами со сложной, вариативной формой, например, с надувными игрушками, то он обозначает свои ощущения на бытовом языке как "мягкий", "упругий", "эластичный", "податливый", "твердый", "гибкий" и прочее. Какое же физическое качество таких объектов может соответствовать этим ощущениям? Под упругостью в физике понимается свойство тел восстанавливать свои размеры, форму и объем после прекращения действия внешних сил или других причин, вызвавших деформацию тел. Однако о способности тел восстанавливать свои размеры и форму человек может судить, только наблюдая за объектами после нанесения на них тех или иных воздействий. Что же здесь является главным и необходимым? Сила давления? Допустимая степень сжатия? Сила сопротивления при деформации? А может быть степень трансформации или гибкость формы? Объем, занимаемый этим объектом или его частями? Вполне вероятно, что все эти показатели в той или иной степени могут участвовать в формировании искомого ощущения человека при
свободном манипулировании с такими объектами (когда возможно ощупывание объектов не только одним пальцем, а всей рукой и с разных сторон). Известно (Николаева, 2003), что в коже человека и животных имеются различные рецепторы, которые могут передавать информацию об упругости предмета (тельца Руффини, тельца Па-чини, Мейснеровы тельца и диски Меркеля). Какие же из этих рецепторов формируют ощущение упругости? Все ли они участвуют в этом процессе? Нужна ли их комбинация? Но может быть, для формирования ощущения упругости существует другой механизм - мышечное чувство при совершении действий (манипуляций) с упругими объектами. В этом случае может играть роль сила сопротивления при сдавливании упругого тела. Взаимосвязь действия и восприятия исследована А.В. Запорожцем (Запорожец, 2002) и его последователями. На основании его теории восприятие трактуется как овладение все более сложными видами перцептивных действий, основанных на сопоставлении свойств воспринимаемых объектов с системами сенсорных эталонов, которыми ребенок овладевает в детстве. Первоначально
происходит овладение внешнедвигательными формами обследования объектов на основе материальных эталонов, затем, после интериоризации образуются собственно перцептивные действия, состоящие из все более свернутых движений воспринимающих органов, при этом материальные эталоны сменяются эталонными представлениями. Эта идея в отношении восприятия объектов с вариативной формой была формализована Г.В. Лосиком (Лосик, 2008). Однако, до настоящего времени остается экспериментально не выявленным механизм восприятия объектов с вариативной формой, характеризуемых при осязании главным образом свойствами упругости, гибкости и пластичности.
В ходе длительной истории развития психофизики исследовались различные протетические континуумы стимулов, но до настоящего времени не построена психофизическая функция собственно ощущения упругости или эластичности объектов. Как известно (Стивенс, 1960), в общем виде психофизическая зависимость выражается степенной функцией 5 = к1Ь , где 5 - ощущение, к - константа (фактор шкалы, отражающий выбор единиц измерения параметра, вызывающего ощущения), I - интенсивность стимула и Ь -показатель степени, в которую возводится интенсивность, постоянный для данного сенсорного параметра. Экспериментально показано, что для разных сенсорных континуумов, близких, но не совпадающих с качеством упругости, необходимы различные показатели степени (Ь). Так, статическое усилие на кожу и вызванное им ощущение давления на ладонь характеризуются функцией с показателем Ь = 1.1. Ощущение величины тяжести при поднятии зависит от физической тяжести с показателем Ь = 1.45. Субъективное усилие сжатия кисти руки зависит от силы, измеряемой точным ручным динамометром, с показателем Ь = 1.7. Отсюда следует, что это разные по качеству ощущения. Таким образом, неясно, какие из этих качеств могут лежать в основе ощущения собственно упругости - пластичности, отражающие возможность вариативности формы объекта. При этом также не до конца ясно, является ли субъективное качество упругости "простым", одномерным качеством, или это более сложное, многомерное качество, состоящее из комбинации нескольких простых, описанных выше. Последнее обстоятельство определяет и трудность экспериментального исследования качества упругости, которое заключается в проблеме выбора адекватной процедуры измерения.
При построении психофизических шкал для простых качеств используются различные методы шкалирования, которые могут быть основаны
как на пороговых измерениях, так и использовать прямые субъективные оценки величины соответствующего качества, а также применяются методы подравнивания или отмеривания. Однако сложные качества, такие как, например, цвет, субъективно характеризуемые несколькими параметрами - цветовым тоном, яркостью и насыщенностью, этими методами исследовать сложно, так как очень трудно обеспечить физическое изменение стимулов по каждому из этих качеств отдельно, поскольку они все взаимосвязаны - влияние яркости на цветовой тон (феномен Бецольда-Брюкке); зависимость насыщенности цвета от яркости. Как отмечается в работе (Измайлов и др., 1989), по мере углубления в психологическую феноменологию становилось ясно, что многие сенсорные феномены имеют довольно сложную структуру и определить физические корреляты этих феноменов очень непростая сама по себе задача, а в некоторых случаях и просто не имеющая решения. В полной мере это справедливо и по отношению к ощущению упругости или того качества, которое показывает в осязании характер вариативности формы объекта. Как физически измерить степень вариативности мягкого, но упругого или пластичного объекта? Что нужно измерить - геометрию его формы, размеры, податливость (силу, необходимую для изменения этой формы) или что-то еще?
Проблема субъективного шкалирования психических явлений, не имеющих однозначной связи с простыми физическими характеристиками стимуляции, привели к созданию нового направления в психофизике, связанного с именем Тер-стона (Измайлов и др., 1989; Гусев и др., 2005). Основная идея Терстона заключалась в том, чтобы построить субъективную шкалу, основываясь только на структуре внутренних взаимоотношений между реакциями (ощущениями). При этом набор физических объектов, вызывающих ощущения, может представлять собой просто шкалу наименований, их не обязательно даже упорядочивать, что особенно важно, когда непонятен признак, по которому такая упорядоченность сложных объектов возможна. После того, как сложная субъективная, возможно многомерная шкала (ее называют также субъективным пространством) построена, уже существенно легче выделить и физический параметр или параметры, которые и определяют выявленную упорядоченность объектов-стимулов. Построение таких сложных шкал в виде пространственной (математической) модели возможно с помощью методов многомерного шкалирования (То^егеоп, 1958; Дейвисон, 1988; Гусев и др., 2005), базирующихся на оценках степени субъективного различия пар объектов. В этом случае с помощью формальных статистических критериев можно найти мини-
мальное число осей пространства модели, описывающей всю систему оценок различий как расстояний между точками в этом пространстве. При этом сами оси могут интерпретироваться как субъективные признаки, определяющие различение стимулов, а вычисленные координаты точек-стимулов в пространстве модели -как значения признаков для каждого объекта. Кроме того, полученные оси можно рассматривать и как нейрофизиологические каналы преобразования информации. Из теории Е.Н. Соколова (Соколов, Измайлов, 1984; Соколов, Вайт-кявичюс, 1989; Соколов, 2003) о кодировании признаков восприятия в нервной системе номером канала-детектора и строения локального анализатора следует предположение о структуре такого пространства в виде сферической модели.
Цель данного исследования - поиск физиологических механизмов и физических коррелятов, которые связаны со специфическим ощущением человека, свободно манипулирующим со сложными объектами с вариативной формой, и построение модели локального анализатора и соответствующей психофизической функции.
МЕТОДИКА
Исполь
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.