ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2014, том 40, № 4, с. 5-17
УДК 612.821+612.014.423+843.7
ПОВЕДЕНЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОГРАФИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОПОЗНАНИЯ СЛОЖНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ В УСЛОВИЯХ ИХ ПРЯМОЙ МАСКИРОВКИ. ВЛИЯНИЕ КАТЕГОРИАЛЬНОЙ БЛИЗОСТИ ЦЕЛЕВОГО
И МАСКИРУЮЩЕГО СТИМУЛОВ © 2014 г. С. А. Калинин, Н. Ю. Герасименко, А. В. Славуцкая, Е. С. Михайлова
Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, Москва E-mail: esmikhailova@mail.ru Поступила в редакцию 17.06.2013 г.
В психофизических и нейрофизиологических экспериментах испытуемые опознавали изображения двух категорий — "животные" и "предметы". В качестве маски использовали изображения из этих же категорий, не совпадающие с целевыми стимулами. Показано, что эффективность прямой маскировки зависит от категориальной близости маски и целевого стимула. Вероятность правильного ответа ниже, а время реакции и его дисперсия выше при их принадлежности к одной категории по сравнению с ситуацией разных категорий. При категориальном сходстве маски и целевого стимула затруднение ответа сопровождалось снижением амплитуды N2 и P3 компонентов вызванных потенциалов. Наблюдаемые эффекты оказались более четкими при опознании животных по сравнению с предметами. Результаты обсуждаются в контексте представлений о негативном прайминге и влиянии дистрактора.
Ключевые слова: человек, зрение, опознание, прямая маскировка, вызванные потенциалы.
DOI: 10.7868/S0131164614030084
Одним из важных моментов обработки в мозге человека информации, поступающей из внешнего мира, и формирования правильного поведения является четкое разделение значимых и незначимых сигналов. Для исследования механизмов этого процесса используют различные экспериментальные модели, общей чертой которых является сочетание двух стимулов — целевого, который надо опознать и выполнить определенное действие, и незначимого, который в этой ситуации является игнорируемым. К таким экспериментальным моделям относятся отрицательный прайминг [1, 2], задача с окружением (flanker task)[3, 4] и зрительная маскировка [5].
В классических работах механизм зрительной маскировки связывают с латеральным торможением на границах целевого и маскирующего изображений [6]. Наиболее отчетливо оно проявляется для простых стимулов, например, светящихся полосок, обработка которых осуществляется на сравнительно низких уровнях корковой зрительной иерархии с выраженной ретинотопи-ей [6]. Для более сложных зрительных образов механизм маскирующего эффекта вряд ли ограничивается простым совпадением в пространстве, тем более что иерархически более высокие объект-чувствительные зрительные области не обла-
дают свойством ретинотопии. Так, например, в психофизиологических опытах В.М. Кроль с со-авт. [7] показали, что при опознании сложных фигур большим маскирующим эффектом обладают фигуры, сходные с целевыми, и этот эффект не зависел от совпадения их положения в поле зрения. Сходно, в работе [8], маскирующий эффект не зависел от того, совмещены ли в пространстве маскирующий и целевой стимулы, но был связан с их конгруэнтностью, а именно, с присутствием в них сходных элементов.
Важность для маскирующего эффекта совпадения не конфигурационных, а семантических характеристик целевого и маскирующего стимулов описана в работе [9], причем, совпадающими могут быть характеристики, нерелевантные к данной экспериментальной задаче (например, совпадение расовой принадлежности или пола лиц в задаче опознания эмоционального выражения лица). Важность семантического сходства целевого и игнорируемого стимулов для возникновения затруднений опознания подтверждается в экспериментальных моделях негативного прай-минга [1, 2] и опознания в присутствии дистрак-тора (flanker task) [3]. Все эти факты свидетельствуют о возможности более сложных, не ограниченных
конфигурационным сходством, отношений между целевым стимулом и маской.
В литературе сведения об опознании сложных изображений в условиях их маскировки другими сложными изображениями весьма ограничены [10]. Ранее мы показали, что сложные изображения (рисунки животных, техники, зданий, предметов быта) более устойчивы к маскировке, чем простые (решетки из линий разной ориентации), и их опознание ухудшается только при использовании в качестве маски изображений, совпадающих по уровню сложности [11]. С учетом вышеизложенных литературных данных, мы предположили, что для сложных изображений важную роль в организации маскирующего эффекта должен играть не только уровень сложности, но и семантическая близость целевого стимула и маски.
Цель настоящей работы — на модели прямой маскировки провести анализ зависимости поведенческих и нейрофизиологических показателей опознания человеком сложных зрительных образов от степени категориальной близости целевого и маскирующего изображений.
МЕТОДИКА
В психофизической серии принимали участие 55 испытуемых (22 мужчины и 33 женщины, средний возраст 24.9 ± 0.6 лет) с нормальным или скорректированным до нормы зрением. В серии с регистрацией вызванных потенциалов (ВП) принимали участие 25 испытуемых (10 мужчин и 15 женщин, средний возраст 24.3 ± 0.6 лет), не принимавших участие в поведенческой серии. Во всех случаях было получено письменное согласие испытуемых на проведение исследования, согласно протоколу, утвержденному этической комиссией ИВНД и НФ РАН. Участие в эксперименте оплачивалось.
В качестве целевых и маскирующих стимулов использовали контурные черно-белые рисунки животных и предметов, взятые из международной базы зрительных стимулов [http://stims.cn-bc.cmu.edu/Image%20 Databases/ TarrLab/Objects]. Размер изображений 8—10 см по ширине и высоте, что в условиях нашего эксперимента (120 см от экрана до глаз испытуемого) составляло 4—5 угловых градусов.
В ходе исследования испытуемый сидел в удобном кресле в затемненной и звукозаглушен-ной комнате на расстоянии 120 см от экрана монитора Philips Brilliance 202P70/00 (диагональ 21''). Освещенность на уровне глаз испытуемого — 4 лк. Исследование проводили в первой половине дня (с 10 до 14 часов).
Предъявление стимулов и регистрацию точности опознания и времени двигательной реакции (ВР) проводили с помощью программы E-Prime
2.0 (Psychology Software Tools, Inc., США) с выносной клавиатурой Serial Response Box.
Проведено по три серии опытов для задач опознания животных и опознания предметов (1-я — опознание без маскировки, 2-я — при маскировке изображениями той же категории, 3-я — при маскировке изображениями другой категории), то есть, всего шесть серий. В них приняли участие 38 человек (16 мужчин и 22 женщины). Во всех сериях использовали по четыре целевых изображения, которые отличались в разных сериях. В двух сериях опытов, где маской служили изображения животных и предметов, из 4 целевых и 4 маскирующих стимулов были составлены 16 пар "маска — целевое изображение", которые в опыте предъявлялась по 4 раза, то есть всего 64 предъявления. Последовательность предъявления пар случайная. В серии без маскировки число стимулов — 48. Вероятность предъявления каждого целевого стимула — 25%. В эксперименте серия без маскировки была первой, две серии с маскировкой чередовались в случайном порядке. В каждой серии использовали набор целевых и маскирующих стимулов, который не повторялся в других.
Для уточнения связи наблюдавшихся в основной серии эффектов зависимости опознания от категориальной близости целевого и маскирующего изображений в группе из 17 испытуемых (6 мужчин и 11 женщин) было проведено дополнительное исследование. Для каждой категории целевого стимула (животные или предметы) проведено по три серии, отличавшиеся типом маски: 1) шумовая маска, составленная из элементов всех использовавшихся в эксперименте изображений; 2) маска — изображение той же категории, что и целевое, показанное в обычной ориентации (upright); 3) маска — изображение той же категории, но перевернутое на 180° (inverted), что затрудняло ее неосознанное восприятие. Оптические плотности маскирующих стимулов в трех сериях были уравнены. Серии чередовались в случайном порядке.
Временная схема всех экспериментов была такова: длительность целевого стимула — 17 мс, маскирующего изображения — 51 мс. Целевой стимул предъявляли сразу после окончания маски. Длительность межстимульного интервала — 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 предъявлений каждая). При появлении цифры испытуемый должен был нажать на соответствующую ей кнопку клавиатуры.
Таблица 1. Результаты дисперсионного анализа точности и времени двигательной реакции
Категория Факторы Точность Время реакции
КАТЕГОРИЯ СТИМУЛА нз нз
Животные и предметы ТИП МАСКИ F 2, 38 = 8.9 p < 0.001 F2, 38 = 25.07 p < 0.0005
ТИП МАСКИ х КАТЕГОРИЯ СТИМУЛА нз F2, 38 = 10.48 p < 0.0005
Животные ТИП МАСКИ F2, 22 = 4.67p < 0.02 F 2, 22 = 9.12 p < 0.001
Предметы ТИП МАСКИ нз F2, 38 = 15.67 p < 0.0005
Примечание. нз — не значимо.
Основная часть эксперимента начиналась с появления на экране инструкции. Например, в серии опознания животных, она выглядела так: "Во время эксперимента смотрите, пожалуйста, в центр экрана на маленький кружок. При появлении рисунка лисы нажмите на цифру 1. При появлении кенгуру нажмите на цифру 2. При появлении льва нажмите на цифру 3. При появлении лошади нажмите на цифру 4". Для остальных серий инструкции были аналогичными, с поправкой на используемые целевые стимулы. Сразу после опознания изображения испытуемый должен был как можно быстрее нажать на соответствующую кнопку клавиатуры.
Регистрировали правильность опознания и время нажатия на кнопку для каждого стимула. После эксперимента для каждого испытуемого рассчитывали точность опознания стимулов (в %) и среднее по эксперименту время реакции (ВР, мс) для правильных ответов.
В нейрофизиологической серии проводили 40-канальную регистрацию ЭЭГ по схеме 10—10% с частотой квантования сигнала 1000 Гц (система "№осо1!ех-Рго" фирмы "№
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.