ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 6, с. 88-97
УДК 612.821+612.014.423+843.7
МЕХАНИЗМЫ ОРИЕНТАЦИОННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ЗРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ЧЕЛОВЕКА. СООБЩЕНИЕ I. ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРИЕНТАЦИОННОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ. ВЛИЯНИЕ ХАРАКТЕРА ЗАДАЧИ, ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ И ПОЛА
© 2014 г. А. В. Славуцкая, Н. Ю. Герасименко, Е. С. Михайлова
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва E-mail: slavanna@yandex.ru Поступила в редакцию 24.02.2014 г.
Ориентационную чувствительность зрительной системы человека исследовали в трех экспериментах. В I эксперименте 134 испытуемых определяли ориентацию отрезков коротких линий, "выбрав" ее из набора эталонных ориентаций (тест Бентона). Во II эксперименте 41 испытуемый из прошедших тест Бентона определяли близость наклонных линий к кардинальным осям и углу 45 град. В III эксперименте эти же испытуемые опознавали ориентации 0, 90, 45 и 135 град. Показано, что базовые ориентации (горизонталь и вертикаль) определяются точнее и быстрее по сравнению с промежуточными. При этом ошибочные оценки наклонных линий связаны с эффектом "нормализации наклона", что проявлялось в их смещении в сторону базовых осей. Характер ошибок зависел от условий тестирования: при нормальной освещенности и наличии дополнительной зрительной информации о кардинальных осях преобладали ошибки в сторону горизонтали, а при низком уровне освещенности доминировали ошибки в сторону вертикали. Выявлены значимые гендерные различия: женщины хуже выполняли задания, которые требовали точной оценки ориентации (эксперименты I и III), что указывает на дефицит у них метрических способностей. Предполагается, что большая выраженность у женщин эффекта промежуточных ориентаций связана с тендерными различиями в мозговой организации внутренней референтной системы.
Ключевые слова: человек, зрение, ориентационная чувствительность, анизотропия, половые различия.
DOI: 10.7868/S0131164614050154
Чувствительность к ориентационным характеристикам окружающего мира — важный параметр зрительной системы, определяющий различные аспекты адаптационно-приспособительной и профессиональной деятельности человека.
Выделение линий базовых и промежуточных ориентаций является одним из основных этапов анализа формы объекта в зрительной системе человека и животных [1, 2]. Поведенческий эквивалент этой функции в эксперименте оценивается с помощью теста определения ориентации линий — Judgment of Line Angle and Position Test [3], в русскоязычной литературе — тест Бентона. Эта методика помогла обнаружить возрастную динамику ори-ентационной чувствительности [4], ее гендерную специфику [5, 6] и зависимость от уровня половых гормонов [7].
Область приложения функции выделения кардинальных осей и промежуточных ориентаций не ограничивается детекцией ориентационных характеристик изображения при его опознании.
Тарр и Пинкер [8] на основании результатов психофизических экспериментов пришли к выводу, что описание сложных объектов не является в чистом виде инвариантным. Авторы предполагают существование в памяти мозга одной или нескольких репрезентаций объекта в каноническом, вертикально ориентированном виде, как его базового дефолтного описания. Важность оценки ориентации объекта относительно кардинальных осей зрительного пространства показана в работе [9]: задания, требующие мысленного вращения объекта, выполняются успешнее при учете вертикальной оси пространства, а не оси самого объекта. По данным работы [10], способности к оценке ориентации линий и углов между ними определенным образом связаны с доминирующей у человека стратегией восприятия зрительного пространства. Авторами показано, что эффективность оценки ориентационных характеристик объекта и их изменения максимальна при восприятии пространственной информации
аллоцентрическим способом, то есть когда дистанция между объектами в окружающей среде оценивается относительно стабильных внешних координат, которыми являются горизонтали и вертикали окружающего человека зрительного пространства.
Вопрос о механизмах ориентационной чувствительности человека остается во многом открытым. В подавляющем большинстве экспериментальных исследований испытуемые выполняют задачу дискриминации двух базовых (горизонталь и вертикаль) и двух наклонных (45 и 135 град) ориента-ций, хотя многие реальные зрительные задачи связаны с оценкой более широкого диапазона наклонных линий. Кроме того, в некоторых ситуациях возникает необходимость не точной оценки ориентации, а определения ее расхождения с базовыми направляющими осями зрительного пространства. Важным аспектом является влияние на ориентационную чувствительность условий эксперимента, таких как наличие дополнительной периферической зрительной информации [11, 12], положение головы или тела [13].
Целью настоящей работы был анализ поведенческих характеристик определения ориентации отрезков линий у человека в разных экспериментальных условиях, отличающихся характером задания и условиями освещенности. Проведен сравнительный анализ ориентационной чувствительности у мужчин и женщин, которые различаются как по успешности решения зрительно-пространственных задач, так и по стратегиям их выполнения [14, 15].
МЕТОДИКА
Эксперимент I. В эксперименте I участвовали 134 испытуемых (70 мужчин, 64 женщины, средний возраст — 21.3 ± 0.3 и 22.1 ± 0.5 лет, соответственно), студенты биологического и физического факультетов МГУ, аспиранты и сотрудники Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
В эксперименте I использовался модифицированный тест Бентона, или JLAP (Judgment of Line Angle and Position) из работы [7]. Испытуемый выполнял задачу по определению ориентации отрезков линий. Каждый испытуемый получал по 6 листов бумаги формата А4, на каждом из которых располагались по 4 задания, всего 24 задания. Пример одного такого задания приведен на рис. 1, А. Каждое задание состояло из эталонного "веера" (диапазон 180 град), представлявшего собой 13 прямых линий (длиной 3 см каждая), которые расходились из центральной точки под разными углами с шагом 15 град, и двух тестовых линий (1 см) различной ориентации, параллельных двум линиям "веера". Линии "веера" были
пронумерованы, при этом 1-я и 13-я линии — это горизонтали, 7-я — вертикаль. Тестовые линии располагались над эталонным "веером" на расстоянии 4—4.5 см. Ориентации тестовых отрезков подбирали таким образом, чтобы каждая из эталонных ориентаций была использована в эксперименте 4 раза (например, тестовая линия, параллельная 5-й эталонной линии, встречалась в эксперименте 4 раза).
Во время тестирования испытуемый сидел за столом в обычной комнате с нормальным уровнем освещенности (около 400 лк), перед ним лежали листы с заданиями. Испытуемый должен был определить, какой из эталонных линий соответствует тестовая линия, и поставить рядом с ней номер линии из "веера". В ходе эксперимента испытуемого просили не использовать никаких дополнительных приемов (например, запрещалось вести ручкой параллельно эталонной линии по бумаге, чтобы было легче сравнить с тестовой, а также поворачивать лист с заданием, испытуемого просили смотреть на задание прямо, не наклоняя голову направо или налево). Между листами с заданиями прокладывались листы плотной цветной бумаги, чтобы листы со следующим заданием не просвечивали. На выполнение всего теста испытуемому отводили 7 мин. При обработке данных учитывали количество и характер ошибок, совершенных испытуемым. Неправильное определение одной линии считалось одной ошибкой, отсутствие ответа также расценивалось как ошибка.
Эксперименты II и III. В этих экспериментах участвовал 41 испытуемый (21 женщина и 20 мужчин, средний возраст — 22.2 ± 0.8 и 23.3 ± 0.9 лет, соответственно) c нормальным зрением. Испытуемые были выбраны из группы лиц, участвовавших в эксперименте I. Подробно процедура выбора описана в разделе "Результаты исследований". Во всех случаях было получено согласие испытуемых на проведение исследования, согласно протоколу, утвержденному этической комиссией ИВНД и НФ РАН. Исследования проводили в первой половине дня c 9 до 14 ч. Участие в эксперименте оплачивалось.
Стимулы представляли собой решетки из черных линий на сером фоне. В эксперименте II стимулами являлись 8 решеток линий с наклоном по часовой стрелке на 9, 18, 27, 36, 54, 63, 72 и 81 град от вертикали и 8 аналогичных решеток с наклоном против часовой стрелки. В эксперименте III в качестве стимулов использовали 4 решетки с горизонтальными (0 град), вертикальными (90 град) и наклонными (45 град и 135 град) линиями. Примеры стимулов приведены на рис. 1, Б и В. Стимулы предъявляли в центр экрана монитора с помощью программы E-Prime 2.0 (Psychology Software Tools, Inc., США).
Горизонталь Вертикаль 45 град 135 град Рис. 1. Условия экспериментов.
А — пример бланкового задания (тест Бентона) из эксперимента I. Цифрами от 1 до 13 обозначены линии эталонного "веера". Линии 1 и 13 — горизонталь, 7 — вертикаль, остальные линии соответствуют отклонению от горизонтали на 15 град (линия 2), 30 град (линия 3), 45 град (линия 4), 60 град (линия 5), 75 град (линия 6), 105 град (линия 8), 120 град (линия 9), 135 град. (линия 10), 150 град (линия 11), 165 град (линия 12). Два коротких отрезка над "веером" — тестовые линии, ориентацию которых определяли испытуемые. Б, В — примеры зрительных стимулов, использованных в эксперименте II (Б) и эксперименте III (В). На фрагменте Б приведены решетки линий с наклоном по часовой стрелке.
Во время исследования испытуемый сидел в удобном кресле в затемненной и звукозаглушен-ной комнате на расстоянии 130 см от экрана монитора Dell E1911c (диагональ 17 дюймов). Размер стимула на экране — 5.5 угл. град. Освещенность на уровне глаз испытуемого — 3 лк. На мониторе был закреплен дополнительный овальный экран, закрывающий вертикальные и горизонтальные края монитора.
В эксперименте II испытуемый должен был определить близость наклонных линий (от 9 до 81 град) к горизонтали, вертикали или к 45 град. Близкими к вертикали считались линии с углом наклона 9 и 18 град, близкими к 45 град
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.