СЕНСОРНЫЕ СИСТЕМЫ, 2014, том 28, № 2, с. 3-13
зрительная система
УДК 612.821
влияние дополнительных изображений на опознание периферийного стимула
© 2014 г. В.М. Бондарко, М.В. Данилова, С.Д. Солнушкин, В.н. Чихман
Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН 199034 Санкт-Петербург, наб. Макарова, 6 E-mail: vmbond@gmail.com
Поступила в редакцию 30.09.2013 г.
В психофизических экспериментах исследовали влияние дополнительных изображений на опознание тестовых объектов. Тестовыми объектами были малоконтрастные кольца Ландольта с размером 1.1, 1.5 и 2.2 угл. град, предъявляемые справа или слева на расстоянии 13.2 угл. град от точки фиксации, а дополнительными - аналогичные кольца Ландольта или кольца без разрыва. Расстояния между тестовыми и дополнительными изображениями варьировали от 2.2 до 24.2 угл град. Задачей наблюдателя было или опознание только тестовых стимулов, или одновременное опознание как тестовых, так и дополнительных изображений. Получено достоверное ухудшение опознания тестовых изображений на всех расстояниях до дополнительных. Этот результат отличался от общепринятого представления о зонах взаимодействия, равных по правилу Боума половине эксцентриситета. При минимальных и максимальных расстояниях ошибки не были случайными: наблюдатель опознавал ориентацию тестового кольца, как ориентацию дополнительного кольца. Рассматриваются гипотезы о механизмах краудинг-эффекта, такие как интеграция признаков тестовых объектов с признаками дополнительных или гипотеза замещения тестового объекта дополнительным изображением.
Ключевые слова: психофизика, опознание, краудинг-эффект, внимание.
ВВЕДЕНИЕ
До настоящего времени вопрос о механизмах краудинг-эффекта - явления ухудшения восприятия зрительных объектов из-за наличия в поле зрения близлежащих дополнительных изображений - остается открытым. При периферийном предъявлении стимулов противопоставляются, как правило, две гипотезы. Первая - гипотеза пространственного объединения (spatial pooling). Она предполагает, что признаки тестового и дополнительного изображений в условиях плохой видимости (дефицит времени, контраста, разрешения) объединяются вместе в информационном поле (Pelli et al., 2004). В результате объединения признаков формируется зрительный образ, который может отличаться как от тестового, так и от дополнительного объекта. С определенной вероятностью наблюдатель дает правильный ответ или называет тестовый стимул другим изображением.
Вторая гипотеза - гипотеза пространственного замещения (spatial substitution) заключается в
том, что из-за дефицита внимания, задаваемого условиями эксперимента, наблюдатель может воспринять в пространстве только одно изображение. Он не может достаточно точно изолировать пространственную область, в которой находится стимул (Strasburger et al., 1991; 2011), поэтому наблюдатель в случае ошибки называет тестовый объект дополнительным. Различить эти две гипотезы достаточно трудно. Исследователи проводят специальные эксперименты и строят математические модели для того, чтобы отдать предпочтение одной из них. В пользу первой гипотезы может говорить тот факт, что наблюдатели чаще ошибочно называют тестовый стимул похожим изображением, чем непохожим (Bernard, Chung, 2011; Freeman et al., 2012). В пользу второй - стимул опознают как дополнительное изображение (Strasburger, Malania, 2013).
Гипотезы возникли в результате изучения свойств краудинг-эффекта. Подробное описание свойств этого феномена приведено в работах (Atkinson, 1991; Flom, 1991; Бондарко, Данилова, 1996; Pelli et al., 2004; Strasburger, 2005;
Danilova, Bondarko, 2007; Levi, 2008). Во многих из них отмечается различие в механизмах крау-динг-эффекта для стимулов, предъявляемых в центре поля зрения и на периферии. Со времени опубликования статьи Боума (Bouma, 1970) общепризнанным считается, что влияние окружения при периферийном предъявлении стимулов распространяется на расстоянии, равном половине эксцентриситета тестового стимула вне зависимости от его размера. Максимальное расстояние, на котором распространяется влияние окружения, называют размером зоны краудинг-эффекта. В более поздних исследованиях (Strasburger et al., 2011) приводятся незначительные поправки этого положения, получены и индивидуальные различия в размерах зон краудинг-эффекта (Petrov, Meleshkevich, 2011).
В предыдущей работе (Бондарко и др., 2014) нами показано, что правило Боума может существенно нарушаться: достоверное ухудшение восприятия наблюдалось при всех используемых нами в экспериментах расстояниях до дополнительных изображений и размерах стимулов. Мы предъявляли низкоконтрастные стимулы с размерами, намного превышающими предел разрешения для данного эксцентриситета. Максимальное расстояние до дополнительных изображений было равно эксцентриситету стимула. В последнем случае дополнительное изображение появлялось в центре экрана, а тестовое справа или слева от центра на расстоянии, равном 13.2 угл. град. Таким образом, размер зоны оказался равным эксцентриситету, поэтому возник вопрос о максимальной величине зоны. Возможно, что влияние дополнительных изображений скажется и на больших расстояниях. Однако повлиять на увеличение зон могла и использованная нами методика, отличающаяся от общепринятой при проведении экспериментов по исследованию краудинг-эффек-та, а именно, мы проводили параллельно два разных эксперимента. В одном - наблюдатель должен был опознать тестовый стимул, находящийся на расстоянии 13.2 угл. град справа или слева от центра поля зрения в присутствии или отсутствии дополнительного изображения. Такая постановка задачи более близка к традиционной при изучении краудинг-эффекта. В другом - наблюдатель должен был выполнить двойную задачу: опознать как тестовый, так и дополнительный стимул. Второй эксперимент был проведен с целью выявления влияния фактора внимания на опознание тестового стимула. Оказалось, что выполнение двойной задачи затрудняет опознание тестового объекта. Вместе с тем результаты обоих экспериментов оказались очень схожими. Не могла
ли повлиять на полученный нами увеличенный размер зоны краудинг-эффекта необходимость давать ответ на дополнительное изображение, т.е. выполнять двойную задачу?
В настоящем исследовании авторы попытались получить ответы на возникшие вопросы. Мы сравнили влияние дополнительных изображений на опознание периферийного стимула, используя разные экспериментальные задачи при предъявлении одинаковых изображений. В обоих случаях на экране монитора предъявляли и тестовые кольца Ландольта и дополнительные изображения. Но в одном случае необходимо было опознать только тестовое кольцо, а в другом - и тестовое кольцо и дополнительное изображение. Во второй задаче необходимость опознания двух изображений требовала перераспределения внимания по сравнению с первой задачей. Расстояния до дополнительных изображений варьировали в пределах величины двух эксцентриситетов, т.е. тестовый стимул и дополнительное изображение могли предъявляться в разные полуполя зрения справа и слева от точки фиксации. Отдельно через большой промежуток времени повторили эксперименты по опознанию только тестовых объектов и сравнили их результаты с данными первых экспериментов, где требовалось опознать и тестовый объект и окружение. После продолжительного перерыва повторили две первые серии для выявления влияния обучения на результаты экспериментов. Во всех сериях были проанализированы ошибки наблюдателей, возникающие при опознании тестовых объектов при выполнении двух разных задач, для проверки основных гипотез о механизмах краудинг-эффекта (гипотеза о замещении объекта дополнительным изображением и гипотеза об объединении признаков).
МЕТОДИКА
В качестве тестовых стимулов использовали малоконтрастные изображения колец Ландольта с разрывом в четырех ориентациях (справа, слева, снизу и сверху). Толщина линий и разрыв составляли 1/5 диаметра кольца. Размер тестовых изображений был равен 1.1, 1.5 и 2.2 угл. град для выявления влияния размера тестового кольца на размер зон взаимодействия. Дополнительными изображениями являлись аналогичные кольца Ландольта или кольца такого же размера, но без разрыва. В экспериментах тестовое изображение предъявлялось случайным образом справа или слева от точки фиксации, находящейся в центре экрана. Расстояние от точки
Время
рис. 1. Примеры изображений, использованных в исследовании.
а - тестовое кольцо Ландольта слева от точки фиксации (тф), правее от него расположено дополнительное кольцо без разрыва с более низким контрастом; б - тестовое кольцо Ландольта другого размера расположено справа от точки фиксации (тф), ближе к центру - дополнительное кольцо Ландольта меньшего контраста; в - временная последовательность предъявления изображений на экране в эксперименте.
фиксации до тестового изображения было равно 13.2 угл.град. Дополнительные изображения появлялись одновременно с тестовыми только со стороны центра экрана: эксцентриситет дополнительных изображений не превышал эксцентриситета теста. Минимальное расстояние между тестовым и дополнительным изображением равно 2.2 угл. град, максимальное - 24.2 угл. град. В последнем случае дополнительное изображение находилось в противоположном полуполе зрения. Промежуточные положения дополнительных изображений взяты с равным шагом по отношению к крайним. На рис. 1, а, б показан пример предъявляемых тестовых и дополнительных изображений.
Изображения были синтезированы на компьютере и предъявлялись на экране монитора Diamond Plus 230SB с размером ЭЛТ 22", шагом апертуры 0.24 мм. Монитор использовали с разрешением экрана 1024 х 768 пикселов, частотой вертикальной развертки 100 Гц, яркостью экрана 40 кд/м2. Для калибровки монитора применяли фотометр JETI.
Наблюдателю была дана инструкция смотреть в центр экрана на точку фиксации, которая появлялась на время 100 мс вместе со звуковым сигналом. Через 100 мс после исчезновения точки фиксации предъявлялся стимул. Время предъявления стимулов составляло 40 мс, что не позволяло производить перевод взора с одного участка экрана на другой. После отв
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.