СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2014, том 28, № 1, с. 15-24
_ зрительная _
система
УДК 612.821
вертикально-горизонтальная иллюзия в условиях различного расположения линиЙ
© 2014 г. В. м. Бондарко, л. А.Семенов
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6, Е-таИ: vmbond@gmail.com
Поступила в редакцию 12.05.2013 г.
В психофизических экспериментах оценивали длину вертикальных или горизонтальных линий в условиях отсутствия или присутствия у них посередине перпендикулярных штрихов (иллюзия бисекции), а также в вертикально-горизонтальной иллюзии. Пороги различения длины только для вертикальных или горизонтальных линий оказались одинаковыми, но были выше для линий со штрихами. Искажение оценки длины из-за присутствия на линии штриха либо отсутствовало, либо было разнонаправленным у разных наблюдателей. В случае сравнения длин вертикальных и горизонтальных линий при Т-образном их соединении возникло искажение оценки размера до 15%. Иллюзия зависела от относительного расположения линий и расстояния между ними, но была одинаковой для линий разной длины. Обсуждаются возможные механизмы вертикально-горизонтальной иллюзии и предполагаемый вклад в нее иллюзии бисекции.
Ключевые слова: вертикально-горизонтальная иллюзия, иллюзия бисекции, различение длины горизонтальных и вертикальных линий.
ВВЕДЕНИЕ
Наиболее раннее упоминание о вертикально-горизонтальной иллюзии некоторые исследователи относят к работам Вундта, другие - Кундта. В традиционной трактовке описание иллюзии сводится к следующему: вертикальная линия, присоединенная к середине горизонтальной линии и равная с ней по длине, воспринимается как более длинная (рис. 1, а, в). Кажущееся равенство длин достигается, когда длина вертикальной линии на 5-15% меньше горизонтальной (Рожкова и др., 2005; Kunnapas, 1955а). Иллюзия связана с ориентацией изображений линий на сетчатке, а не с горизонтальной и вертикальной их ориентацией в окружающей среде (Avery, Day, 1969). Выявлена зависимость иллюзии от характера соединения линий: при крестообразном (рис. 1, г) и L-об-разном соединении линий иллюзия меньше, чем при Т-образном (Wolfe et al., 2005; Mamassian, de Montalembert, 2010). По данным Призменталя и Гетлемана (Prinzmetal, Gettlemann, 1993) эффект несколько уменьшается если смотреть на рисунок одним глазом. В групповых исследованиях отмечаются различия восприятия иллюзии в зависи-
мости от возраста и пола наблюдателей, их право-рукости или леворукости (Дубровина, Медведев, 2009).
Несмотря на длительный период исследования этой иллюзии, убедительное описание ее механизма отсутствует. Ведутся дискуссии об уровне зрительной системы, который вносит основной вклад в ее возникновение. Некоторые исследователи ее возникновение частично связывают с так называемым физиологическим астигматизмом. Физиологический астигматизм проявляется, в частности, при определении остроты зрения: большинство наблюдателей точнее оценивают ориентацию кольца Ландольта, когда разрыв у него расположен справа или слева, чем внизу или вверху. Неоднородно и распределение фоторецепторов на сетчатке (Curcio et al., 1990), которое может оказывать влияние на иллюзию и, возможно, согласовано с астигматизмом.
Одно из первых объяснений иллюзии еще в 1896 г. принадлежало Липпсу (Lipps, 1896). "По этому автору, при зрительном восприятии мы невольно вкладываем в воспринимаемые объекты наши человеческие двигательные стремления и усилия. Видимые линии мы воспринимаем как
а б в г
д еж
Рис. 1. Примеры изображений, предъявляемых в экспериментах.
а, в, д, ж - Т-образное соединение линий, г - крестообразное. На д, ж изображения повернуты на ±90° по отношению к а, в; б, е - линии находятся на расстоянии, равном половине длины или целой длине линий. На всех рисунках горизонтальные и вертикальные линии попарно имеют одинаковую длину.
носителей некоторых сил, определенным образом направленных. Вертикальные линии, например, воспринимаются как растягивающие силы, преодолевающие тяжесть, стремящуюся сделать их меньшими. В восприятии горизонтальной линии мы такого содержания не чувствуем. Отсюда -иллюзия большей длины вертикальной линии" (Кравков, 1950). Подобной точке зрения, связанной с затрудненным движением глаз по вертикали, требующим большего мышечного напряжения, по сравнению с движением по горизонтали, придерживаются и некоторые исследователи в настоящее время.
Высказываются предположения, что иллюзия может быть связана со способностью человека точнее определять на глаз горизонтальные расстояния, чем высоту предметов (Артамонов, 1969).
В недавней работе (Mamassian, de МоПактЬеЛ, 2010) приведена модель иллюзии, в которой иллюзия объясняется двумя основными механизмами: наличием иллюзии бисекции и восприятием перспективы. О возможном вкладе перспективы в возникновение иллюзий упоминают многие исследователи. Наиболее известны на эту тему работы Грегори (Грегори, 1972). Иллюзия бисекции заключается в том, что линия, разделенная на два отрезка, кажется короче, чем аналогичная однородная линия без разделителя. Эксперименталь-
но, насколько нам известно, эта иллюзия никем не исследовалась.
Все упомянутые выше предположения имеют под собой некоторое основание, но и требуют дальнейшей экспериментальной проверки. С этой целью в настоящем исследовании сопоставлены величины вертикально-горизонтальной иллюзии в зависимости от конфигурации расположения линий, расстояния между ними и их длины. Отдельно измерены пороги различения длины для горизонтальных и вертикальных линий, проведено изучение иллюзии бисекции.
МЕТОДИКА
Стимулами служили отрезки прямых вертикальных и горизонтальных линий, синтезированных на экране монитора. Было проведено три эксперимента по изучению: вертикально-горизонтальной иллюзии, иллюзии бисекции и порогов различения длины линий с вертикальной и горизонтальной ориентациями. В случае исследования вертикально-горизонтальной иллюзии использовались конфигурации линий в виде буквы Т, повернутой на 0, 90, 180 или 270° с примыкающими линиями или отставленными на разные расстояния (рис. 1, а-в, д-ж). Референтными были только горизонтальные линии. Их длины составляли 7, 10 или 20 мм. Длины вертикальных линий менялись случайным образом в пределах ±20% от длины горизонтальных линий. (Эти пределы определены в предварительных экспериментах отдельно для каждого наблюдателя.) Расстояния между горизонтальными и вертикальными линиями менялись с шагом, равным половине длины референтной линии от 0 до двух длин линий. В контрольном эксперименте, проведенном через полгода с целью установления стабильности иллюзии, использовали длину горизонтальных линий 10 мм, а при минимальном расстоянии между линиями они пересекались и образовывали крестообразное соединение (рис. 1, г). Здесь расстояние между линиями менялось с шагом, равным длине горизонтальной линии.
Для исследования иллюзии бисекции на экране появлялись две или горизонтальные, или вертикальные линии на расстоянии 14 мм между ними. Референтная линия имела длину 10 мм, перпендикулярный к ней штрих с длиной 3 мм располагался посередине. Для горизонтальных линий референтная линия могла находиться справа или слева от тестовой, для вертикальных - выше или ниже тестовой (рис. 1, е, ж). Тестовая линия
не имела штриха. Ее длина менялась с шагом в 1 пиксел в пределах ±7 пикселов.
При оценке размера одиночных линий, не имеющих штриха посередине, использовались те же длины линий и расстояния между ними, что и для изучения иллюзии бисекции. Референтный стимул находился справа или слева от центра экрана для горизонтальных линий или сверху-снизу для вертикальных. Для каждого референтного стимула здесь было взято девять тестовых линий (четыре с большей длиной, четыре с меньшей, одна с равной).
Местоположение изображений не было привязано точно к центру экрана монитора, а варьировалось по отношению к нему в пределах 5 мм по вертикали и горизонтали случайным образом от предъявления к предъявлению стимулов, чтобы избежать эффекта последействия. В случае экспериментов с исследованием вертикально-горизонтальной иллюзии горизонтальная линия находилась в центре ±5 мм. Вертикальная линия располагалась справа, слева, внизу или вверху от центра на определенном расстоянии от горизонтальной линии. В экспериментах по отдельной оценке длины горизонталей или вертикалей линии находились в среднем на одном расстоянии от центра экрана (слева и справа от центра горизонтальные линии, сверху и снизу от центра вертикальные линии).
Изображения были синтезированы на компьютере 1ВМ-486 со стандартным цветным дисплеем СТХ. Характеристики дисплея: 17 дюймов по диагонали, шаг апертуры решетки 0.27 мм. Дисплей использовали при разрешении экрана 1024* *768 пикселов и частоте смены кадров 100 гц. Яркость экрана равна 40 кд/м2, стимулов -5 кд/м2. Время предъявления изображений 500 мс. Ритм предъявления изображений на экране задавал сам наблюдатель, но после предыдущего предъявления проходило не менее 1 с. Стимулы предъявлялись бинокулярно с расстояния 3.4 м до экрана монитора. Длина референтных линий при таком расстоянии в первом эксперименте составляла 13, 20 и 40 угл.мин, во втором и третьем - 20 угл. мин, их ширина - 2 пиксела - 0.63 угл.мин.
Для оценки длины линий использовали метод константных стимулов и вынужденного выбора. Ответ "не знаю" не разрешался. В вертикально горизонтальной иллюзии наблюдатель должен был ответить, какая из линий длиннее - горизонтальная или вертикальная - посредством нажатия соответствующих клавиш-стрелок на клавиатуре. В случае иллюзии бисекции и определения порогов различения длины линий нужно было отве-
тить справа или слева, сверху или снизу изображена большая по длине линия. Для ответа также использовались клавиши стрелки на клавиатуре.
В первом эксперименте (вертикально-горизонтальная иллюзия) были проведены три серии, отличающиеся размером изображений. Во втором и третьем экспериментах (иллюзия бисекции и определение порогов различения длины) проведено по две серии: одна для вертикальных, другая для горизонтальных линий. Все серии эксп
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.