Психология восприятия

4. "Вхождение без остатка". Перцептивное объединение элементов осуществляется таким образом, чтобы все они были включены в образующуюся фигуру. На рис. 69 этот фактор противостоит действию фактора близости: если группируются более близкие элементы, то воспринимаются две узкие полосы; если элементы группируются таким образом, чтобы войти в образовавшуюся фигуру без остатка, то воспринимаются три широкие полосы.

Рис. 69. Перцептивная организация

Фактор вхождения без остатка

5. "Хорошая" линия. Этот фактор определяет восприятие пересечений двух или более контуров. Зрительная система в соответствии с действием этого фактора старается сохранить характер кривой до пересечения и после него. Так, например, на рис. 70 (а) наблюдатель чаще всего видит прямую и гнутую линии, хотя в принципе рисунок мог бы состоять из элементов (б) и (в). Действие этого фактора тем сильнее, чем регулярнее кривая.

6. Замкнутость. Когда из двух возможных перцептивных организаций одна ведет к образованию фигуры с замкнутым контуром, а другая -- открытым, то воспринимается первая фигура. Особенно сильно влияние этого фактора, если контур обладает к тому же и симметрией (рис. 71).

Рис. 70. Перцептивная организация.Фактор "хорошей" линии.

Рис. 71. Перцептивная организация.Фактор замкнутости.

Рис. 72. Перцептивная организация. Роль распределения внимания (по М. Моринага, 1942).



7. Установка или поведение наблюдателя. В качестве фигуры легче выступают те элементы, на которые обращено внимание наблюдателя. На рис. 72 этот фактор противостоит действию фактора вхождения без остатка. В зависимости от того, направлено ли внимание наблюдателя на левый или на правый край рисунка, легче воспринимается ряд колонок, соответственно с утолщением или сужением в середине. Под действием этого же фактора, раз увидев одну из возможных фигур, мы часто продолжаем видеть ее и в дальнейшем, даже не подозревая о существовании других.

8. Прошлый опыт. Влияние этого фактора обнаруживается в тех случаях, когда изображение имеет определенный смысл. Например, если без промежутков написать осмысленную фразу, то перцептивно она все же распадается на части, соответствующие отдельным словам: СОБАКАЕСТМЯСО. Другим примером может быть восприятие загадочных картинок. Для неопытного наблюдателя рис. 73 приставляет собой случайное нагромождение линий, однако, как только он узнает, что на рисунке изображены солдат с собакой, проходящие мимо дыры в заборе, линии объединяются в одно осмысленное целое.

Рис. 73. Загадочный рисунок(по Ч. Осгуду, 1955).

Таким образом, в процессах перцептивной организации участвует большое число более элементарных видов восприятия: от выделения контура и цвета до оценки пространственного положения и движения объектов. Что же определяет эффективность данных, а не каких-либо других факторов?

По мнению гештальтпсихологов, обнаруженные закономерности отражают стремление электрохимических процессов на уровне коры мозга к наиболее простому, устойчивому состоянию. Это общий закон изменения целостных образований они называли принципом прегнантности.

Против такого объяснения говорит существование фактора прошлого опыта, но его влияние гештальтпсихологи считали незначительным. Так, К. Готшальдт -- один из видных гештальтпсихологов -- экспериментально показал, что если знакомую фигуру поместить в другую регулярную фигуру, естественной частью которой она будет выглядеть, то испытуемые никогда спонтанно не узнают первую фигуру при предъявлении второй. О большей силе чисто фигуративных факторов, по сравнению с фактором прошлого опыта, говорит и тот факт, что на рис. 74 использование "хорошего", симметричного контура позволяет довольно успешно замаскировать написанное слово.

Рис. 74. Замаскированное слово.

Объяснение перцептивной организации, предложенное гештальтпсихологией, подверглось резкой критике. В настоящее время большинство психологов считают, что обнаруженные закономерности отражают, прежде всего, очень общие принципы организации окружающего нас мира. Действительно, в нашем окружении замкнутые симметричные контуры с высокой вероятностью ограничивают предметы. Также предметам соответствуют близкие одинаковые группы элементов, передвигающиеся в пространстве как одно целое. Поэтому выделенные гештальтпсихологами факторы означают, что восприятие даже в искусственной ситуации предъявления изолированных точек и линий дает видимой картине наиболее осмысленное предметное истолкование.

Не могла удовлетворить исследователей и неопределенность многих из использовавшихся гештальтпсихологами терминов, таких, как "простая" и "сложная" форма. Было высказано предположение, что сложность фигуры определяется тем количеством информации, которое должно быть переработано зрительной системой для ее восприятия. В теории информации доказывается, что мерой количества информации, содержащейся в некотором сообщении, служит разность неопределенности ситуации до и после его получения. Поэтому, чем непредсказуемей, неожиданней является восприятие деталей фигуры во время отдельных фиксаций при ее зрительном обследовании, тем больше информации содержится в фигуре и тем более сложной она должна казаться.

Для простоты рассмотрим фигуру, состоящую из отрезков прямых линий. Она полностью описывается информацией о положении и направлении этих прямых. По мере того, как глаза двинутся вдоль одной и той же прямой, каждая фиксация приносит все меньше и меньше новой информации. Так продолжается до тех пор, пока на пути глаза не встретится угол -- точка, в которой характер восприятия меняется и резко возрастает получаемая информация. Следовательно, наиболее информативными точками такого изображения будут углы.

Этот вывод важен потому, что большое число изображений может быть представлено в виде фигур, состоящих из отрезков прямых. Например, на рис. 75 при помощи небольшого числа прямых нарисована лежащая кошка. Этот рисунок получен из обычной фотографии путем соединения участков контура с наибольшей кривизной. Так как смысл изображения сохранился, можно считать доказанным, что основная часть информации во время этой процедуры не была утеряна.

Из приведенного рассуждения следует также, что чем больше углов имеет подобная фигура, тем более сложной она должна казаться. Это подтвердилось в опытах по шкалированию воспринимаемой сложности абстрактных форм, типа изображенных на рис. 76. Оказалось, что около 90% оценок сложности определяется числом углов в фигуре.

Рис. 75. Изображение спящей кошки, нарисованное путем соединения точек максимальной кривизны на ее контуре (по Ф. Эттниву, 1961).

Рис. 76. Абстрактные формы (по Витцу и Тоду, 1971).

Значение этих только начинающихся исследований состоит в количественном описании процессов зрительного восприятия формы, что необходимо для решения технической проблемы автоматического распознавания изображений. Вместе с тем они позволяют дать новое объяснение некоторым старым вопросам психологии восприятия.

Например, на рис. 77 изображены фигуры, каждая из которых представляет собой проекцию куба на плоскость. При этом легкость, с которой воспринимается трехмерный объект, не одинакова для разных фигур: она возрастает в ряду от (а) до (г). По мнению гештальтпсихологов, это объясняется тем, что фигура (а) проще как двумерный, а не трехмерный объект. Проанализировав эти и подобные рисунки, американский психолог Дж. Хохберг пришел к выводу, что можно дать и более точное объяснение. Вместе с увеличением вероятности восприятия трехмерного куба в ряду (а), (б), (в), (г) уменьшается относительное количество элементов: прямых линий различной длины и ориентации, а также разных углов, необходимых для описания данной фигуры, как трехмерного, а не двумерного объекта. Зрительная система, следовательно, и в этом случае дает изображению наиболее вероятное предметное истолкование. Можно дать, впрочем, несколько иное объяснение восприятию фигур на рис. 77, учитывающее роль движений наблюдателя. Реальный куб можно увидеть так, как он изображен на рис. 77(а), только из определенной позиции, одним глазом и при полной неподвижности наблюдателя. Для вариантов (б) и (в) возможны движения вдоль одной из вертикальных осей куба. И лишь для последнего изображения снимаются все ограничения на движения наблюдателя в процессе восприятия. Таким образом, особенности восприятия данных фигур могут быть обусловлены типичными изменениями вида реального куба во время движений наблюдателя.

Значение активных движений для восприятия формы предмета подчеркивается в теории перцептивных действий (см. главу 1, раздел 3). Содержание образа восприятия определяется, с этой точки зрения, не только видом предметов в данный момент, но и

его предшествовавшими трансформациями. Образ формируется также под влиянием прогноза потенциальных изменений зрительной информации в будущем. Особую роль играют при этом изменения, связанные с активными движениями наблюдателя. Подобная временная протяженность процессов восприятия позволяет учитывать проекционные изменения формы, возникающие при изменениях ориентации предмета.

Рис. 77. Фигуры Копферман (по Дж. Хохбергу, 1961). Легкость восприятия куба возрастает в ряду от (а) до (г).

Например, если предъявить наблюдателю круг под углом к оси зрения, он все же воспринимает его как круг, а не как эллипс. Эксперименты, проведенные А. А. Смирновым, показали, что зрительная система способна обеспечивать высокую степень константности формы вплоть до углов наклона 40°х).

В пользу представления об активной деятельностной природе процесса восприятия формы говорят также данные об его онтогенетическом развитии. Адекватное восприятие формы предметов становится возможным лишь в связи с формированием их развернутого моторного обследования. В дальнейшем эфферентные звенья восприятия сокращаются, и оно осуществляется с помощью викарных перцептивных действий, в результате чего сам процесс внешне приобретает симультанную форму (см. стр. 25 и д.).



V. Слуховая система

Слуховая система развивается в филогенезе на базе более древней вестибулярной системы. В качестве дистантного вида чувствительности, позволяющего на большом расстоянии узнавать потенциальную опасность или пищу, слух играет ведущую роль в восприятии низших млекопитающих. Постепенно, однако, он уступает это место зрению.

В структуре перцептивных процессов человека слуховая система вновь начинает играть совершенно особую роль. Это связано с тем, что слух делает возможным важнейший вид социальной коммуникации -- речевое общение между людьми.

5.1 Физиологические основы слуха

Адекватным раздражителем слуховой системы служат распространяющиеся в воздухе (или воде) периодические изменения давления -- звуковые колебания.

Ухо является усилителем и преобразователем звуковых колебаний. Через барабанную перепонку, представляющую собой эластичную мембрану, и систему передаточных косточек -- молоточек, наковальню и стремечко -- звуковая волна доходит до внутреннего уха и приводит в движение заполняющую его жидкость (рис. 78). При этом амплитуда колебаний уменьшается, а звуковое давление увеличивается примерно в 16 раз. Внутреннее ухо, или улитка, представляет собой спиралевидный ход, состоящий из двух с половиной витков. Заполняющая улитку жидкость --пери -- и эндолимфа -- практически несжимаема, поэтому при смещении стремечка вправо мембрана круглого окна прогибается влево, а возникающие колебания эндолимфы передаются



Рис. 78. Строение уха (по С. Дейчу, 1970)

A. Схематическое изображение уха (улитка выпрямлена).

Б. Кортиев орган, расположенный на базилярной мембране.

B. Кортиев орган крупным планом. Видны нервные окончания, подходящие к основанию волосковых клеток.

волокнам расположенной вдоль улитки базилярной или основной мембраны и возбуждают специализированные механорецепторы -- волосковые клетки (рис. 98).

Волосковые клетки улитки являются основными аппаратами слуховой рецепции. Реагируя на колебания эндолимфы, они превращают улавливаемые звуковые колебания в нервные импульсы, передающие акустическую информацию по волокнам слухового нерва.

Рис. 79. Афферентные пути слуховой системы(по С. Дейчу, 1970)

Возбуждение, возникающее в волокнах слухового нерва, направляется к центральным отделам нервной системы (рис. 79). Первым центром обработки акустической информации являются расположенные на уровне Варошевого моста ядра слухового нерва, после чего она поступает к так называемым верхним оливам. Здесь происходит объединение сигналов, поступающих от левой и правой улитки. Затем афферентные пути слуха направляются к нижним буграм четверохолмия, которые представляют собой элементарный рефлекторный центр слуховой системы. Именно здесь осуществляется передача слуховых импульсов на двигательные пути, в результате чего возникают такие реакции, как двигательное настораживание или сокращение зрачка в ответ на внезапный звук.

Далее мощный пучок волокон идет к внутренним коленчатым телам, от которых начинается последняя часть слухового нерва. Его волокна направляются к поперечной извилине височной области коры или извилине Гешля, представляющей собой корковый конец слухового анализатора.

По своему строению извилина Гешля (поля 41-oe и 42-ое по Бродману) очень близка к проекционной зрительной коре. Основное место в ней занимает 4-ый афферентный слой, в котором и кончаются волокна слухового нерва. Характерно, что, как и зрительная проекционная область, извилина Гешля обнаруживает признаки сомато-топического строения. При этом волокна, несущие информацию о высоких тонах, заканчиваются в медиальных, а волокна, несущие информацию о низких тонах, -- в латеральных участках этой извилины. Существенным отличием корковых отделов слухового анализатора является тот факт, что в отличие от зрительного анализатора здесь нет изолированного представительства каждого уха или его части в противоположном полушарии. Моноуральные волокна направляются к обоим полушариям, и поэтому повреждение одной (например, правой) извилины Гешля приводит лишь к незначительному снижению слуха, в несколько большей степени проявляющемуся в противоположном (левом) ухе.

Слуховая первичная кора является аппаратом, содействующим продлению слуховых воздействий. Поэтому, как было показано Г. В. Гершуни, поражение первичных отделов слуховой коры, не отражаясь на остроте слышания продолжительных звуков, приводило к тому, что в ухе, противоположном пораженному полушарию, повышались пороги слышания ультра-коротких звуков продолжительностью от 4 до 10 мсек (см. рис. 80). Этот факт имеет большое значение как для понимания центральных механизмов слуха, так и для диагностики поражений височной области мозга.

Рис. 80. Повышение порогов слышания ультра-коротких звуков ухом, противоположным поврежденной височной коре одного полушария (по А. В. Бару и Т. А. Карасевой, 1970)

Над первичными отделами слуховой коры, расположенными в извилине Гешля, надстроены вторичные отделы слуховой коры. Они находятся на наружной поверхности височной области, в пределах верхней височной извилины (поле 22 Бродмана). В их составе преобладают клетки верхних, ассоциативных слоев коры.

В отличие от первичной слуховой коры, ее вторичные отделы не имеют сомато-топического строения и представляют собой сложный интегрирующий аппарат, который обеспечивает сложные формы анализа и синтеза звуковой информации, делая возможными сложные музыкальные и речевые восприятия. Поэтому поражения вторичных отделов слуховой коры, не приводя к снижению остроты слуха и выпадению восприятия простых звуков вызывает нарушение различения мелодий в одних случаях или сложно построенных звуков речи в других.



5.2 Слуховые ощущения

В зависимости от сложности акустического сигнала воспринимаемые звуки могут быть простыми или сложными. Простые звуки возникают в ответ на синусоидальное колебание воздуха, физическими параметрами которого являются число колебаний в секунду или частота в герцах и амплитуда или интенсивность, измеряемая в децибелах (см. стр. 77).

Человек способен воспринимать звуковые колебания, частота которых находится в пределах от 20 до 20 000 герц (рис. 81). Колебания с частотой ниже 16--20 герц называются инфразвуком. Ранее уже отмечалось, что они воспринимаются не ухом, а костью, как вибрационные ощущения (см. стр. 54). В случае колебаний, частота которых превышает 20 000 герц, говорят об ультразвуке. Внутри зоны подлинных ощущений акустическая частота определяет прежде всего высоту воспринимаемого звука: чем больше частота, тем более высоким кажется нам воспринимаемый сигнал. На высоту звука влияет также и интенсивность раздражителя (см. стр. 181).

Из классических теорий восприятия высота звука наиболее известна резонансная теория Г. Гельмгольца. Согласно этой теории отдельные волокна основной мембраны представляют собой физические резонаторы, каждый из которых настроен на определенную частоту звукового колебания. Высокочастотные раздражители вызывают колебания участков мембраны вблизи овального окошка, где она наиболее узка (0,08 мм), а низкочастотные -- в области верхушки улитки, на участках с максимальной шириной основной мембраны (0,4 мм). Волосковые клетки и связанные с ними нервные волокна передают в мозг информацию о том, какой участок основной мембраны возбужден, а следовательно, и о частоте звукового колебания. В пользу этой гипотезы говорят факты о возможности путем хирургического удаления отдельных участков основной мембраны вызывать избирательную глухоту на определенные частоты. Однако эти же эксперименты показали, что практически невозможно найти участок мембраны, связанный с восприятием низких тонов.

Рис. 81. Границы зоны подлинных слуховых ощущений с областями речевых и музыкальных звуков(по Р. Шошолю, 1966)

Теория Г. Гельмгольца была поставлена под сомнение венгерским физиком Г. Бекеши, который показал, что основная мембрана не натянута и ее волокна не могут резонировать на подобие струн. По Бекеши, колебания перепонки овального окна передаются эндолимфе и распространяются на основной мембране в виде бегущей волны, вызывая ее максимальное смещение на большем или меньшем расстоянии от верхушки улитки в зависимости от частоты. Таким образом, было предложено новое объяснение активации различных по положению рецепторных элементов, но принцип связи высоты звука и акустической частоты через место раздражения сохранился.

На ином принципе кодирования частоты колебания в высоту звука основана теория американского физиолога Э. Уивера. В его экспериментах непосредственно от слухового нерва кошки отводились потенциалы действия и через усилитель подавались на телефонную аппаратуру. Оказалось, что в диапазоне от 20 до 1000 герц рисунок нервной активности полностью воспроизводит частоту раздражителя, так что по телефону можно было слышать произносимые в помещении фразы. В последствии были найдены и другие доказательства в пользу предположения, что кодирование высоты звука осуществляется по принципу частоты. В настоящее время большинство исследователей считает, что высокочастотные колебания воспринимаются по принципу места, а низкочастотные -- по принципу частоты. В среднем диапазоне частот от 400 до 4000 герц работают оба механизма (П. Линдсей и Д. Н. Норман, 1972).

В определении воспринимаемой громкости звука главную роль играет интенсивность звукового колебания. Важной, однако, является и его частота, что сказывается уже на порогах слышимости: если для частоты 1000 герц нижний абсолютный порог равен 0 дб, то для частоты 400 герц он поднимается до 25 дб (рис. 81). Верхний абсолютный порог или болевой порог громкости лежит в области 120--140 дб.

Кодирование интенсивности звуковых сигналов осуществляется в улитке за счет активации различных по своему положению и порогам наружных и внутренних волосковых клеток (рис. 78). Важные преобразования информации о громкости осуществляются на более высоких уровнях слуховой системы. Об этом свидетельствуют сильное сжатие шкалы громкостей (экспонента соответствующей степенной функции равна 0,6), а также феномен константности воспринимаемой громкости. Последний заключается в том, что громкость звукового сигнала не меняется или меняется очень слабо от того, подается ли он на одно или на оба уха (по Е. Н. Соколову).

Иногда, помимо высоты и громкости, выделяют еще два качества простых звуков, определяемые частотой и интенсивностью акустического сигнала. Это синестезические ощущения объемности и плотности звука. Объемностью называется ощущение полноты звука, в большей или меньшей степени "заполняющего" окружающее пространство. Так, низкие звуки кажутся более объемными, чем высокие. Под плотностью понимают качество звука, позволяющее различить "плотный" и рассеянный диффузный звук. Звук кажется тем плотнее, чем он выше; плотность возрастает также с увеличением громкости. Связь всех четырех качество простых звуков с частотой и интенсивностью видна из рис. 82. Каждая кривая показывает, каким образом надо менять физические параметры чистого тона, чтобы его высота, громкость, плотность или объемность остались неизменными.

Чистые тона или простые синусоидальное колебания, при всем их значении для лабораторных исследований звуковых ощущений, практически отсутствуют в повседневном жизни. Естественные звуковые раздражители имеют значительно более сложную структуру, отличаясь друг от друга по десяткам параметров. Это и делает возможным столь широкое использование акустических сигналов в деятельности, включая восприятие музыки и речи.

Сложность состава звукового колебания выражается прежде всего в той, что к основной или ведущей частоте, обладающей амплитудой, привешиваются дополнительные колебания, имеющие меньшую амплитуду. Дополнительные колебания, частота которых превышает частоту основного колебания в кратное число раз, называются гармониками. Типичным примером слухового восприятия акустического сигнала, все дополнительные колебания которого представляют собой гармоники ведущей частоты, является музыкальный тон. В зависимости от доли отдельных гармоник одного и того же ведущего колебания в звуковом разделителе он приобретает различный акустический оттенок или тембр. Одинаковые по высоте и интенсивности звуки скрипки, виолончели и фортепиано отличаются друг от друга своим тембром. К группе тембральных тонов относятся также и гласные звуки языка (рис. 83).



Рис. 82. Связь воспринимаемых качеств простого и интенсивного акустического сигнала (по С. С. Стивенсу, 1934).

Каждая кривая показывает, как надо менять частоту и интенсивность, чтобы высота, громкость, плотность или объемность не отличались от соответствующих качеств стандартного тона частотой 500 гц и интенсивностью 60 дб.

От тембральных тонов отличаются звуки, называемые шумами. Это очень важный класс звуков. Примерами шума могут быть уличные шумы, шум машины, листвы и, наконец, согласные звуки языка. Энергия более или менее равномерно распределена между колебаниями, приводящими к восприятию шума, а их частоты находятся в нерегулярных отношениях друг к другу. Вследствие этого шум не имеет выраженной высоты. В акустике часто употребляется термин "белый шум" для обозначения шума, состоящего, подобно белому свету, из всего спектра слышимых частот.



Рис. 83. Спектрограмма человеческой речи (по И. Говарду и У. Темплтону, 1967)

Участки А, В, С и Д соответствуют гласным звукам. Видно наличие основной и одной или двух дополнительных частот

Особый класс звуков образуют щелчки, продолжающиеся иногда всего лишь тысячные доли секунды. Щелчки близки к шумам

по невозможности выделить в них ведущую частоту.

Воспринимаемые нами звуки не всегда бывают единичными. Часто они объединяются в одновременные или последовательные группы. В музыке одновременный комплекс звуков называетсяаккордом. Если частоты колебаний, составляющих акустический сигнал, находятся в кратных отношениях друг к другу, то аккорд воспринимается как благозвучный или консонантный. В противном случае аккорд теряет свою благозвучность, и говорят о диссонансе.

Звуки могут объединяться не только в одновременные комплексы, но и в последовательные серии или ряды. Типичным примером этого служат ритмические структуры. В такой простой ритмической структуре, как азбука Морзе, звуки отличаются только длительностью. В более сложных ритмических структурах еще одной варьируемой переменной оказывается интенсивность. К ним относятся, например, прозодические структуры: ямб, хорей, дактиль, -- применяемые в стихосложении. Наиболее сложны музыкальные мелодии, в которых ритмические структуры звуков разной продолжительности имеют также и различную высоту.

Сложные акустические эффекты возникают, когда частоты раздражителей одновременно действующих на слуховую систему, оказываются различными. Если это различие невелико, то слушатель воспринимает единый звук, громкость которого меняется с частотой, равной разности частот акустических сигналов. Эти изменения громкости называют биениями. При увеличении различий до 30 герц и выше появляются разнообразные комбинационные тона, частота которых равна сумме или разности частот раздражителей.

Одновременное присутствие одного звука оказывает влияние на пороги обнаружения другого. Как правило, они возрастают. Вследствие этого говорят о маскировке одного звука другим. Эффект маскировки тем выраженнее, чем ближе физические характеристики двух сигналов.

Слуховые ощущения, подобно зрительным, сопровождаются слуховыми последовательными образами. Высота и длительность слухового последовательного образа соответствует частоте и длительности раздражителя (И. С. Балонов, 1972).

5.3 Слуховое восприятии пространства

Звуки воспринимаются локализованными в пространстве, что достигается благодаря содружественной работе многих перцептивных систем и, прежде всего, зрения. Но слуховая система способна самостоятельно обеспечить довольно точную оценку направления, в котором находится источник звука. В полной темноте положение звучащих объектов вблизи медианной плоскости тела оценивается с точностью 1,5--3°, а вблизи сагиттальной -- 12--18°.

Основой слухового восприятия направления служит биноуральный параллакс -- различие в физических параметрах акустических сигналов, достигающих правого и левого уха. Эти различия для чистых тонов связаны, во-первых, со временем прихода одинаковых участков волны в оба уха и, во-вторых, с их сравнительной интенсивностью, которая слабее на стороне, повернутой от источника звука, так как звуковая волна попадает здесь в акустическую "тень" головы (рис. 84).

Рассмотрим результаты исследований немецкого психолога О. Клемма, который одним из первых занялся изучением слухового восприятия направления. Пусть два коротких звука (щелчка) уравнены по интенсивности и одновременно попадают в оба уха. В этом случае воспринимается единый щелчок, расположенный в медианной плоскости тела, над головой или в голове. Если это равенство нарушается, то воспринимаемое положение источника звука сдвигается в сторону уха, получающего более ранний или более сильный сигнал. Можно проверить и относительную важность этих двух признаков направления, подбирая различия в интенсивности, достаточные для компенсации заданного различия во времени прихода сигналов. Оказалось, что разница во времени прихода всего на 100 микросекунд (0,1 миллисекунды) требует увеличения интенсивности раздражителя не менее чем на 10 дб. Для равных по громкости щелчков изменение времени прихода всего лишь на 30 микросекунд уже достаточно для впечатления смешения источника звука из медианной плоскости. Только когда различия во времени прихода сигналов достигают 2 миллисекунд, слушатель начинает воспринимать два раздельных звука.



Рис. 84. Биноуральный параллакс и возможность иллюзорной оценки направления источника (по Дж. Гибсону, 1967)

Полученные в опытах с щелчками данные в пользу относительно большего значения биноуральной разницы времени прихода звукового раздражителя подтверждаются и результатами экспериментов, в которых применялись синусоидальные звуковые колебания низкой частоты. Однако при увеличении частоты звукового колебания возрастает роль фактора биноуральной разности интенсивностей, а оценки, основанные на различии времени прихода участков разряжения и сгущения волны, становятся все менее точными. Это объясняется тем, что высокочастотные сигналы хуже низкочастотных огибают преграды и, попадая в акустическую "тень" головы, теряют значительную часть своей энергии. В результате возникает выраженное различие интенсивностей сигналов. Кроме того при частоте сигнала свыше 800 герц, участки сгущения и разряжения следуют друг за другом с таким ничтожным временным интервалом, что возникает трудность различения более раннего и более позднего сигнала. Это может приводить к грубым ошибкам в локализации -- звук слышится то слева, то справа. Таким образом, для низких частот и слабой или средней интенсивности раздражителя особое значение имеет различие времени прихода, для высоких частот и интенсивностей -- различие интенсивностей моноуральных акустических сигналов.

Благодаря тому, что перцептивная оценка направления, в котором находится источник звука, основана в значительной степени на анализе времени прихода одинаковых участков акустического сигнала к обоим ушам, локализация звука оказывается тем лучше, чем сложнее, рельефнее его структура. Примером таких сигналов могут служить звуки речи.

Во время лабораторных исследований слуховой локализации, когда испытуемый, как правило, максимально обездвижен, имеют место ошибочные оценки направления. Действительно, если голова слушателя неподвижна, то одному и тому же биноуральному параллаксу соответствует множество возможных направлений положения звука (рис. 84). Решающим фактором, позволяющим преодолеть эти иллюзии являются активные движения слушателя. В естественных условиях, где они возможны, иллюзии не возникают. Нормальная слуховая ориентация в пространстве связана с учетом последовательных изменений акустических сигналов, возникающих при движениях слушателя. Исследования немецкого психолога Х. Валлаха (1939) показали, что испытуемый, получающий ложную информацию о связи собственных движений с движениями источника звука, ошибается и в оценке пространственного положения источника звука.

Предположим, что испытуемый может поворачивать голову в подбороднике лишь вправо или влево. Если двигать скрытый источник звука, находящийся прямо перед ним, одновременно с каждым движением головы в ту же сторону и на то же расстояние, то испытуемый отмечает, что источник звука расположен у него над головой. В самом деле, только для этого положения горизонтальные движения головы не приводят к изменению относительной локализации источника звука. Если разрешить испытуемому наклонять голову в стороны, то иллюзия исчезает. Эти простые эксперименты подчеркивают роль активных движений наблюдателя для правильной локализации звуков.

В отличие от определения направления, возможности чисто слуховой оценки удаленности ограничены. Слабыми признаками удаленности служат общая громкость, а также доля высокочастотных дополнительных колебаний в спектре сигнала, интенсивность которых быстро слабеет с увеличением проходимого звуком расстояния. Таким образом, удается определить удаленность знакомых звуков сложной структуры. Можно ожидать более высокой точности оценки расстояния до источника звука в естественных условиях, где возможно многократное определение направления на источник звука в различных точках пространства.

Как показывают современные исследования, биноуральное предъявление акустических сигналов, сопровождающееся возникновением пространственного (стереофонического) эффекта, позволяет значительно улучшить опознание звуков. Это становится возможным благодаря целому ряду эффектов. Во-первых, точно локализуя источник интересующих его звуков (например, собеседника), слушатель оказывается способным не обращать вникания на другие звуки (например, обрывки посторонних разговоров). Во-вторых, общий шумовой фон, источники которого часто не имеют точной локализации, воспринимается находящимся где-то в медианной плоскости головы, тогда как слабый, но обладающий биноуральным параллаксом сигнал слышится приходящим из определенного направления пространства и по этому признаку может быть эффективно отделен от шума. Наконец, оказалось, что степень маскировки одного звука другим можно уменьшить, увеличив различие в их пространственном положении. Возможно, это объясняется тем, что вследствие различий моноуральных акустических сигналов максимальные амплитуды бегущих волн приходятся в обоих уликах на разные участки основной мембраны.

5.4 Звуковысотный слух

Как уже неоднократно отмечалось, восприятие представляет собой включенную в деятельность систему перцептивных действий, каждое из которых имеет не только афферентные, но и эфферентные компоненты. Так, моторным звеном осязания являются ощупывающие движения рук, а моторным звеном зрительного восприятия -- движения глаз, с помощью которых человек выделяет существенные признаки объекта и уточняет уже известные.

Большое значение для изучения роли моторных компонентов в слуховом восприятии имеют исследования А. Н. Леонтьева, Ю. Б. Гиппенрейтор и О. В. Овчинниковой (1959), посвященныеформированию звуковысотного слуха. Это исследование показало, что моторным аппаратом слухового восприятия в случае музыкального слуха является аппарат голосовых связок.

Восприятие высоты звукового тона -- одно из важнейших условий музыкального слуха. Можно было бы думать, что звуковысотный слух представляет собой весьма простой, полуавтоматический процесс. Однако экспериментальные данные говорят, что это не так.

Допустим, испытуемому предъявляются два одинаковых по высоте, но разных по тембру тона, так что один из них звучит, как "И", а другой -- как "У". Задача испытуемого заключается в оценке сравнительной высоты этих тонов. Оказывается, что значительное большинство испытуемых не замечает, что высота обоих тонов одинакова, и утверждает, что тон, данный в тембре "И", выше, а тон в тембре "У" -- ниже.

Этот факт объясняется тем, что люди, выросшие в культуре русского или, например, немецкого языков не в состоянии абстрагироваться от невербальных особенностей звука и выделить высоту как существенную компоненту предъявленного тона. Восприятие тона оказывается, таким образом, комплексным процессом, включающим в свой состав элементы речевого слуха. Это процесс, имеющий социально-историческое происхождение и сложное, системное строение. Характерно, что люди, в родном языке которых тембральные компоненты не играют решающей роли, не испытывают подобных трудностей и легко оценивают оба тона, как одинаковые по высотех). Это еще раз показывает, что перцептивные действия, сформированные в разных социальных условиях, имеют разное психологическое строение.

Принципиально важным является вопрос о средствах достижения правильного восприятия высоты тона -- средствах, позволивших бы слушателю абстрагироваться от дополнительных тембральных компонентов, входящих в состав воспринимаемого звука. Как показали упомянутые опыты, таким средством является пропевание тона, иначе говоря, включение в перцептивное действие оценки высоты звука моторной системы, не участвующей в речи, но включенной в систему музыкального слуха. Когда слушателям предлагалось пропевать оба предъявленных тона, они легко отвлекались от тембральных компонентов и переходили к правильной оценке высоты предложенных тонов.

Таким образом, включение развернутого звукового анализа в систему музыкального слуха посредством пропевания позволяет успешно абстрагировать высоту тона от сложной системы дополнительных признаков и в высокой степени повышает точность оценки высоты этого тона. Формирование музыкального слуха, основанное на методе активного пропевания, позволяет существенно повысить эффективность музыкального обучения и дает возможность развить ту тонкость анализа высоты звука, достижению которой препятствует включение в восприятие анализа компонентов речевого слуха.

Эти исследования показывают, что даже такой, казалось бы элементарный процесс, как восприятие высоты тона, на самом деле является сложным перцептивным действием. Чтобы оценить высоту тона, человек должен отвлечься от дополнительных, несущественных компонентов, которые содержатся в звуковом сигнале, например, от тембральных признаков. А это может быть сделано с помощью включения моторных компонентов пропевания, освобождающих высокую точность звуковысотного анализа.

5.5 Речевой слух

Сложные формы слуха не ограничиваются восприятием звуковысотных отношений и явлениями музыкального слуха. Едва ли не наибольшее значение в психологии слуха играет восприятиеречевых звуков.

Восприятие речевых звуков является сложным процессом, для которого недостаточно иметь острый слух. Многие животные имеют значительно более тонкий слух, чем человек, но они не могут отчетливо различать звуки речи.

Звуки речи являются сложной системой тонов (гласные) и шумов (согласные звуки); в них входят многие составные части (гармоники). Однако существенным для речевого слуха является различение основных звуков речи, которые придают слову известное значение. Такие звуки, изменение которых меняет смысл слова, называются фонемами.

В разных языках имеются различные признаки, на основе которых формируются фонемы. Так, в русском языке фонематическими признаками гласных является преобладание определенных частот, имеющих наибольшую амплитуду. Соответственно этим преобладающим частотам или формантам в русском языке различаются такие гласные, как у-о-а-э-и:



У ------	О ------	А ------	Э ------	И ------
250 гц	500 гц	1000 гц	2000 гц	4000 гц

Изменение формант придает гласным звукам новое значение, которое изменяет смысл слова, например: мул-мол-мал-мел-мил. Наоборот, тембр голоса или длина гласного не меняет смысла слова. Так, можно произнести слово "море" басом или дискантом, протяжно или кратко, смысл слова не изменится. Наоборот, в немецком языке продолжительность гласного меняет смысл слова (например: Stadt=город, a Staat=государство, satt=сытый, а Saat=посев). Поэтому естественно, что признаки, меняющие смысл слова различаются хорошо, в то время как признаки, не меняющие смысл слова (их называют признаками "вариант") воспринимаются менее четко.

Для согласных звуков фонематические признаки в разных языках также являются различными. Так, в русском языке к этим признакам относятся звонкость и глухость (дом -- том, бочка -- почка), твердость и мягкость (мел -- мель, пыл -- пыль), ударность и безударность (заммок -- замомк). В английском языке фонематическим признаком является фрикативность (vine=виноград, wine=вино), в грузинском -- резкость взрывного звука (puri=хлеб, p'uri=буйволица) и т. д. Естественно, что и в этих случаях смыслоразличительные признаки звука дифференцируются лучше, чем не меняющие смысла "варианты".

Различение звуков речи заключается в выделении смыслоразличительных признаков и отнесении обладающих этими признаками звуков к определенной категории. Именно в связи с этим фонемы обозначаются определенными буквами, что отражает основной процесс фонематической организации слуха -- превращение бесконечных звучаний, плавно переходящих друг в друга, в дискретные и обобщенные единицы.

Речевой фонематический слух является, таким образом, сложным процессом, включающим в свой состав целый ряд перцептивных операций: выделение фонематических признаков и отнесение речевого звука к определенной категории. Так же, как и в случае музыкального слуха, в состав восприятия речи входят не только сенсорные, но и моторные компоненты, на этот раз -- не в виде пропевания, а в виде проговаривания, которое обеспечивает выделение нужных признаков и уточняет фонематическое восприятие.

Соответственно значительно более сложной структурой речевого слуха -- его центральный мозговой аппарат оказывается более развитым, чем аппарат как элементарного, так и музыкального слуха. В центральный аппарат речевого слуха входят вторичные отделы левой височной доли. Эти отделы (поля 21, 22 Бродмана) состоят преимущественно из нейронов второго и третьего (ассоциативных) слоев и имеют богатые связи с двигательными постцентральным и премоторным отделами речевой области. Подобная организация позволяет этим областям височной коры работать в тесном контакте с двигательными речевыми зонами и обеспечивает участие процессов проговаривания в уточнении воспринимаемых звуков.

Поэтому поражение указанных вторичных отделов левой височной области, не вызывая нарушений остроты слуха, приводит к нарушению различения близких звуков речи (рис. 85).



Рис. 85. Участки мозга, поражение которых приводит к распаду фонематического слуха

(по А. Р. Лурия, 1969).Такие больные продолжают слышать элементарные звуки, сохраняют музыкальный слух, но не могут различать фонемы, в особенности те, которые отличаются только одним признаком, например, звонкостью (б-т, д-т, г-к), а поэтому оказываются не в состоянии понимать смысл близко звучащих словх).

Естественно, что больные, которые не могут четко различать звуки речи, теряют способность писать, делая грубые ошибки, указывающие на распад сложной системы фонематического слуха (рис. 36).



Рис. 86. Образец письма больного с сенсорной афазией
(по А. Р. Лурия, 1969).



VI. Кожно-мышечная система

Кожно-мышечная система обеспечивает получение самой разнообразной информации о состоянии тела и занимает в этом отношении ведущее место среди других перцептивных систем.

Проприоцептивная информация включает в себя различные аспекты и поэтому, кожно-мышечная система является сложным, иерархически организованным образованием. Наиболее примитивные ее подсистемы связаны с болевой и температурной чувствительностью. Более сложные подсистемы обеспечивают тактильную чувствительность и участвуют в регуляции движений. Наконец, с помощью активного осязания возможны наиболее сложные формы предметного восприятия.

6.1 Болевая чувствительность

Кожа не только защищает внутренние ткани тела от вредных внешних воздействий, способствует выделению продуктов обмена, участвует в терморегуляции, но и является органом чувств. Кожная чувствительность, или соместезия, включает болевые и температурные ощущения, а также тактильные ощущения прикосновения, давления и вибрации.

Болевая чувствительность представляет собой наиболее элементарный компонент соместезии. Это доказывается как простотой ее периферических звеньев, так и низким расположением соответствующих центральных образований.

Долгое время считалось, что специализированных болевых рецепторов не существует, и болевые ощущения возникают при достаточно сильном раздражении любых сенсорных волокон. Однако в настоящее время установлено, что рецепторами боли являются свободные окончания тонких (медленных) волокон, расположенные во всех чувствительных тканях тела. Сенсорные импульсы идут по этим волокнам к задним корешкам спинного мозга, затем переходят на противоположную сторону и в составе так называемой экстралемнисковой системы проводящих путей (рис. 87) поступают в головной мозг.

Аксоны нейронов экстралемнисковой системы оканчиваются в таламусе. Поэтому при его повреждении, как правило, возникают нарушения болевой чувствительности. Обычно это выражается в появлении нестерпимых, труднолокализуемых болей, называемых таламическими.

Рис. 87. Экстралемнисковая система проводящих путей соместетической чувствительности (по С. Оксу, 1969).

Изучение сенсорных механизмов боли имеет большое практическое значение, связанное с решением проблемы обезболивания. Самоотверженные усилия исследователей привели, в частности, к созданию точных методов болевой стимуляции. Один из них заключается в электрическом раздражении зубного нерва через специальную пломбу. По другому методу на коже предплечья, покрытой черным пигментом, фокусируют тепловое излучение от мощной электрической лампы. В зависимости от мощности теплового потока по истечении того или иного периода времени у испытуемого возникает ощущение жгучей боли. По тепловому потоку, дающему такой эффект в течение 3 сек иногда определяют порог болевой чувствительности. При введении обезболивающих препаратов, например, морфина, величина этого порога повышается.

Психофизические измерения показали, что с увеличением интенсивности раздражителя величина болевого ощущения растет с исключительной быстротой. По данным С. С. Стивенса эти отношения выражаются степенной функцией с экспонентой, лежащей между 3 и 4 (см. стр. 77 и др.). Болевая чувствительность отличается также почти полным отсутствием адаптации. Обе эти особенности подчеркивают экстренный и не терпящий отлагательств характер болевой информации. В то же время на результаты психофизических исследований боли влияет целый ряд трудноучитываемых факторов: отношение испытуемого к опыту, его внушаемость, экспериментальное или искусственное происхождение боли и т. д.

Хорошо известно, что существуют разные виды боли. Так, боль от ожога отличается от боли при перерезке мышечной ткани. Наиболее явное различие имеется между острыми (как в первый момент после укола иголкой) и тупыми (телесными) болями. Особый интерес для изучения представляют тупые боли, т. к. они близки к болям, возникающим при различных заболеваниях. Психофармокологические исследования показали, что тупые боли в большей степени, чем острые, подвержены действию болеутоляющих веществ.

При повреждении тканей вначале возникает острая и лишь затем тупая боль. Было высказано предположение, что эти различия в латентных временах связаны с передачей соответствующей информации по волокнам с различной скоростью проведения. Эта гипотеза в настоящее время считается доказанной. Одно из доказательств заключается в измерении временного интервала между появлением острой и тупой боли в зависимости от удаленности раздражаемого участка тела от ЦНС. Оказалось, например, что этот интервал больше при ожоге бедра, чем при ожоге плеча (Т. Льюис и Э. Пончин, 1937).

Несмотря на интенсивные исследования до сих пор остается нерешенным вопрос о природе вызывающего боль раздражителя. Действительно, хотя в большинстве случаев ощущение боли связано с механическим, термическим, электрическим или химическим разрушением тканей, известны отклонения от этого правила. Так, интенсивное облучение кожи рентгеновскими лучами или обморожение не сопровождаются болевыми ощущениями. Поэтому многие специалисты считают, что активация болевых рецепторов осуществляется посредством химических веществ, обычно выделяющихся при повреждении тканей тела.

Таким образом, возможно, что болевая чувствительность является разновидностью хеморецепции. В настоящее время усилия исследователей сконцентрированы на выделении этих химических агентов. Одним из "подозреваемых" веществ является гистамин, вызывающий болезненное расширение стенок сосудов и использующийся для экспериментального создания головной боли.

Рассмотренные элементарные механизмы не исчерпывают всех связанных с болью психологических проблем. Для человека часто не столь мучительна сама боль, сколько осознание ее причин и последствий. Поэтому, хотя мозговые аппараты боли находятся в подкорке, медицине известны факты, когда в случае нестерпимых мучительных болей страдания больного уменьшались от сопутствующего повреждения проводящих путей лобных долей мозга. При этом, по-видимому, интенсивность болевых ощущений оставалась прежней, но ослаблялся контроль больного над собственным состоянием.

6.2 Температурная чувствительность

Подобно другим видам сенсорных процессов температурная чувствительность участвует в регуляции различных по сложности поведенческих актов. На самом низком уровне она представляет собой афферентное звено рефлекторных реакций сохранения теплового баланса организма и среды, как озноб, изменение скорости кровотока, потоотделение и т. д., на значительно более высоком уровне температурная чувствительность побуждает нас одеть теплую одежду или закрыть окна. В том и другом случае информация о температуре поступает в ЦНС от специализированных рецепторов.

Рецепторы температурной чувствительности так же, как и болевой, представляют собой свободные окончания тонких нервных волокон. Они находятся во втором чувствительном слое кожи между ороговевшей оболочкой и подкожной клетчаткой. Нервные окончания расположены как в волосяных, так и в безволосых участках кожи. Во втором случае они оканчиваются в состоящих из соединительной ткани капсулах. Однако, как показывают исследования, температурная чувствительность одинаково высока в обоих случаях, поэтому эти капсулы нельзя считать температурными рецепторами.

Вопрос о механизме раздражения температурных рецепторов столь же не ясен, как аналогичные вопросы для болевой, вкусовой или обонятельной чувствительности. Согласно одним теориям, рецепторы реагируют на изменение температуры тканей или на возникающие в них объемные градиенты температуры. Против этих объяснений говорит относительная медленность изменения температурных ощущений. Другая теория, автором которой является американский физиолог Дж. Нэф (1968), связывает информацию о температуре с механическим воздействием, оказываемым на рецептор деформирующимися под влиянием тепла или холода тканями. Эта теория позволяет объяснить безуспешность попыток найти волокна, реагирующие отдельно на тепло или на холод. Различение тепла и холода может быть основано, с этой точки зрения, на различных в реакциях гладкой мускулатуры и сосудов кожи на эти физические раздражители.

Проводящие пути температурной чувствительности совпадают с путями болевой. Они идут в составе экстралемнисковой системы (рис. 87), заканчиваясь на уровне таламуса. Лишь незначительное число волокон поступает дальше в нижнюю часть постцентральной извилины коры головного мозга.

Как показали психофизические исследования, наш организм не всегда представляет собой хороший термометр. Так, температура различных участков кожи варьирует от 28 до 34°С, но эти различия не замечаются человеком. Фактически, при раздражении небольших участков кожи мы замечаем лишь резкие изменения температуры. Это говорит о том, что температурные ощущения подвержены сравнительно высокой адаптации.

Адаптацию температурной чувствительности можно продемонстрировать следующим образом. В течение 5--10 минут одна рука держится в сосуде с холодной, а другая -- с теплой водой. Затем обе руки одновременно опускаются в сосуд с водой комнатной температуры. При этом, как ни парадоксально, одной рукой (бывшей в холоде) ощущается тепло, а другой рукой (бывшей в тепле) -- холод.

Важное место в анализе температурной чувствительности занимает понятие физиологической нулевой температуры. Это температура, которая при данных условиях кажется ни теплой, ни холодной. Как видно, физиологическая нулевая температура представляет собой ничто иное как уровень адаптации в понимании Г. Хелсона (см. стр. 86). При длительном воздействии раздражителя уровень температурной адаптации может сравняться с его величиной, если только она лежит в пределах от 24 до 35°. В этих границах знак изменения температуры определяет появление ощущений "теплого" и "холодного". При выходе температуры раздражителей за эти границы они всегда воспринимаются нами как теплые или холодные независимо от времени стимуляции кожи.

...