CC BY
34
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
УДК 612.821
МОТИВАЦИОННО ЗАВИСИМЫЙ ФЕНОМЕН ЗРИТЕЛЬНОГО ВОСПРИЯТИЯ СТЕРЕООБРАЗОВ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ФИГУР
И.Э. РАБИЧЕВ1*, А.В. КОТОВ2, О.А. СМИРНОВА1
1 ФГБОУ ВПО «Московский педагогический государственный университет», 2 ФГБУ «Научно-исследовательский институт нормальной физиологии имени П.К. Анохина» РАМН, Москва
В работе были исследованы возникновение и ликвидация иллюзорной инверсии объемных фигур: куба, тетраэдра, пятиугольника и плоских фигур - четырехугольников. Существование горизонтального параллакса физиологических двойных образов стереопар контурных объемных геометрических фигур не мешает появлению иллюзорного изменения ориентации фигуры в пространстве. Обсуждается действие мотивационных факторов на центральные механизмы зрительного восприятия.
Ключевые слова: зрительное восприятие, зрительные иллюзии, стереообразы, мотивация, психофизиология.
Введение
Центральным фактором, обуславливающим субъективное построение и восприятие образов окружающей действительности, включая зрительные иллюзии, является потребностно-мотивационной сферой активности субъекта. Так, например, А.А. Ухтомский [4] писал, что «...прежде чем объявить явление как обман зрения, нужно постараться вскрыть его объективный смысл».
Изучение зрительных иллюзий и, в частности, иллюзии типа Куба Неккера позволяет приблизиться к пониманию механизмов восприятия трехмерных геометрических фигур.
Еще Р. Грегори [2] и другими авторами было показано, что в определенных усло-
© Рабичев И.Э., Котов А.В., Смирнова О.А., 2014
* Для корреспонденции:
Рабичев Игорь Энгелевич
профессор кафедры анатомии и физиологии человека и животных Московского педагогического государственного университета. 119991 Москва, ул. Малая Пироговская, 1, стр. 1 E-mail: i_rabitchev@list.ru
виях реальные проволочные каркасы Куба, так и его стереообразы в условиях цветового разделения полей зрения воспринимаются двойственно ориентированными в пространстве. Существует много гипотез о причинах инверсии субъективного образа Куба в пространстве, но нет однозначного ответа на вопрос формирования этой иллюзии.
В исследованиях стереоскопических образов трехмерных фигур типа Куба при некоторых условиях и неучете ряда факторов экспериментатором обнаруживается феноменология, которая не подчиняется закону зоны Панума. Теоретически, в соответствии с величиной горизонтальной диспаратности в зоне Панума стереоскопические образы геометрических фигур типа Куба Неккера и др. всегда должны быть устойчиво ориентированными в пространстве, однако в некоторых случаях это зрительно не воспринимается.
Настоящее исследование посвящено выяснению условий достижения стабильности или нестабильности восприятия субъектом стереоскопических образов геометрических фигур.
Материалы и методы
В исследовании участвовали 20 человек добровольцев обоего пола в возрасте от 15 до 40 лет с нормальным бинокулярным зрением, с нормальной остротой зрения и хорошей остротой стереозрения. Остроту зрения проверяли по таблице Головина -Сивцева, стереоостроту зрения проверяли по тесту Lang I, с минимальной диспарат-ностью между фигурами 50 угл. сек.
Для изучения феномена инверсии расположения в пространстве контурных геометрических фигур и устранения этого явления мы использовали стереопары, которые рассматривали в условии слияния двойных изображений без оптики и разделителя полей зрения. В этих условиях изображения, которые проецировались на сетчатки правого и левого глаза, различались только наличием горизонтального параллакса. Схема слияния двойных изображений в условиях слияния парных изображений при перекрестной физиологической диплопии опубликована [3].
В качестве тест-изображений стереопар мы использовали объемные геометрические фигуры: рис.1 - Куб; рис. 2 - Тетраэдр; рис. 3 - Пентагон; рис. 4 - Куб с окрашенными гранями; рис. 5 - Куб с белыми гранями; рис. 6 - Куб с линией, привязанной к передней грани, ориентированной как ребро куба; рис. 7 - Куб со стереопарой линий, не имеющей привязки к граням; рис. 8 - стереопара двух неокрашенных четырехугольников; рис. 9 - стереопара двух окрашенных четырехугольников. Все стереопары трехмерных геометрических фигур были с горизонтальным параллаксом 24 и 52 угл. мин., что создавало комфортное восприятие стереоскопических образов. Все стереопары были напечатаны на специальных отдельных карточках.
Участникам эксперимента, каждому индивидуально, по очереди предъявляли карточки с изображениями. Результаты исследования (ответы добровольцев) фиксировали в таблице.
Результаты
У всех 20 участников эксперимента при рассматривании ими каждого стереоскопического образа оценки полностью совпадали. При восприятии стереоскопических образов при слиянии стереопар Куба, Тетраэдра, Пентагона все участники наблюдали инверсию граней геометрических фигур. Причем, попытка произвольно удерживать воспринимаемый стереоскопический образ, соответствующий стереоскопическому параллаксу, внезапно обрывалась инверсией стереоскопического образа, и неопределенное время стереоскопический образ воспринимался инвертированно и вновь внезапно он воспринимался соответственно стереоскопическому параллаксу. В противоположность вышеупомянутым фигурам, стереоскопические образы при слиянии стереопар на рисунке 4, Куб и на рисунке 5, Куб воспринимались однозначно, соответственно стереоскопическому параллаксу.
Стереоскопический образ Куба при слиянии стереопары на рисунке 6 с линией, привязанной к передней грани в качестве ребра Куба, все участники эксперимента, мотивируя себя на поиск инверсии Куба, могли субъективно воспринимать образ инвертированного Куба и образ Куба, соответствующий заданной диспаратности. Если изменяли в Кубе ориентацию этой линии более чем на 20 град., то вероятность наблюдать его инвертированный стереоскопический образ значительно снижалась.
Стереоскопический образ Куба на рисунке 7 с идентичной линией, но не привязанной к передней грани с таким же горизонтальным параллаксом, как и на стереопаре (рис. 6), все участники эксперимента воспринимали однозначно правильно, без инверсии. Стереоскопический образ неокрашенных четырехугольников стереопары рисунка 8 наблюдатели воспринимали чаще без инверсии, но при поиске взглядом ответа, «не существует ли инверсия?», субъективно обнаруживали
Рис. 1. Стереопара - Куб, передняя и задняя грани куба имеют разный размер, в отличие от куба Неккера
Рис. 2. Стереопара - Тетраэдр
Рис. 5. Стереопара - Куб
Рис. 6. Стереопара - Куб с линией соединения, ориентированной как ребро куба
Рис. 3. Стереопара - Пентагон
Рис. 7. Стереопара - Куб с линией без привязки к контуру
Рис. 4. Стереопара - Куб
Рис. 8. Стереопара - два неокрашенных четырехугольника
Рис. 9. Стереопара - два окрашенных четырехугольника
инвертированный образ в противоположность стереоскопическому образу, соответствующему горизонтальному параллаксу. При восприятии стереопары окрашенных четырехугольников (рис. 9) стереоскопический образ всегда воспринимался обследуемыми однозначно.
Некоторые участники исследования отмечали, что наблюдали не только стереоскопическую инверсию образов, но и внезапное преобразование объемных фигур в плоские фигуры.
В целом было показано, что в условиях эксперимента для контурных стереообра-зов геометрических фигур закон зоны Па-нума не выполняется; стереоскопические фигуры субъективно не воспринимаются как устойчиво ориентированные в пространстве.
Обсуждение
Таким образом, при слиянии двойных изображений в условиях физиологического двоения в ходе рассматривания стереообра-зов контурных фигур типа Куба Неккера и других геометрических фигур мы наблюдаем два варианта восприятия: то одна, то другая плоскости образа становятся то ближе, то дальше. Возможен и третий вариант - на мгновение исчезает стереообраз трехмерной картины, образ воспринимается плоским и снова объемным. При этом величина диспаратности в зоне Панума не играет решающей роли в восприятии правильной трехмерности стереоскопического образа контурной геометрической фигуры.
В Кубе и других ему подобных фигурах имеются линии соединения в одной точке пространства и пересекающиеся линии, которые при их разглядывании провоцируют неоднозначность восприятия трехмерных стереоскопических образов геометрических фигур, расположенных в пространстве. Достаточно даже одной линии соединения, представленной в виде ребра куба (см. рис. 7), чтобы спровоцировать восприятие измененной ориентации фигуры Куба в про-
странстве противоположно стереоскопическому параллаксу. Также и при слиянии стереопары рисунка 9 неокрашенных четырехугольников пересечение их сторон, в свою очередь, может провоцировать инверсию восприятия стереоскопического образа.
Возможно, центры зрительной системы дают команду поиска определения реального местоположения этих линий, «какая ближе, какая дальше?». При этом могут совершаться поисковые движения глаз; возможно, осуществляется их микроконвергенция или микродивергенция при рассматривании областей схождения и пересечения линий в геометрических фигурах, возникает двойственность восприятия образа. Однако, чтобы эту версию доказать, нужна высокоточная регистрация бинокулярных движений глаз.
В свое время Д. Хьюбел и Т. Визел [5, 6] установили, что рецептивные поля сетчаток правого и левого глаз и соответственно их корковые представительства дирек-ционно зависимы, причем дирекционные карты рецептивных полей сетчаток отличаются друг от друга.
Анализируя факты, полученные в настоящей работе, можно предположить, что мотивационно активированный мозг собирает и комбинирует фрагменты изображений по частям, в соответствии с дирекционной чувствительностью рецептивных полей и соответствующими движениями глаз. При этом каждая часть фрагментов изображения воспринимается сначала отдельно, а затем достраивается и интегрируется уже в целостный образ наблюдаемого объекта, который воспринимается и «...взвешивается на весах доминирующей мотивации» субъекта (Анохин П.К., 1970) [1].
Возможно, между механизмами фрагментарного и дирекционного съема зрительных сигналов возникает нейрокон-фликт на фоне изменений поисковой работы движений глаз с риском восприятия инверсии стереоскопического образа геометрической фигуры.
А.А. Ухтомский [4], экспериментируя с геометрическими иллюзиями, заключил, что «...возможна борьба полей зрения в пределах одного и того же поля зрения одного глаза между рецепцией параллельных с перспективным изменением их продолжений». Он полагал, что «.возможна борьба рефлексов и конфликт рефлекторных установок» и «. мы склонны думать, что эти случаи борьбы и конфликта между возбуждениями говорят об общности субстрата, на котором принуждены развертываться сталкивающиеся процессы. Это побуждает ожидать, что тормозящее действие между встречными процессами может быть взаимным в пользу то одного, то другого».
Как показывают полученные данные, в качестве своеобразных аналогов «конфликт индуцированных установок», упомянутых А.А. Ухтомским, могут являться мотивационные факторы, подчиняющиеся законам доминанты. Действие этих факторов, как мы обнаружили, распространяется у человека и на центральные механизмы восприятия стереоскопических геометрических образов.
Заключение
В работе были исследованы возникновение и ликвидация иллюзорной инверсии объемных фигур: куба, тетраэдра, пятиугольника и плоских фигур - четырехугольников. Существование горизонтального параллакса физиологических двойных образов стереопар контурных объемных геометрических фигур не мешает появлению иллюзорного изменения ориентации фигуры в пространстве. Обсуждается действие мотивационных факторов на центральные механизмы зрительного восприятия.
Литература
1. Анохин П.К. Теория функциональной системы / В кн.: Общие вопросы физиологических механизмов. Анализ и моделирование биологических систем. - М., 1970. - С. 6-41.
2. Грегори Р.Л. Глаз и мозг: психология зрительного восприятия. Пер. с англ. - М.: Прогресс, 1970. - 270 с.
3. Рабичев И.Э., Котов А.В. Зрительные иллюзии и виртуальные зрительные образы: сравнительные аспекты // Теоретическая и экспериментальная психология. - 2013. -Т. 6. - № 2. - С. 94-98.
4. Ухтомский А.А. Собрание сочинений. В 5 т. - Л.: Изд-во Ленинградского университета, 1954. - Т. 4. - 231 с.
5. Хьюбел Д.. Визел Д. Центральные механизмы зрения / В кн.: Мозг: пер. с англ. - М., 1982. - C. 167-197.
6. Hubel D.H., Wiesel T.N. Brain and visual perception / The story of a 25-year collaboration. - Oxford University Press. New York, 2005. - 729 p.
References
1. Anokhin PK. The theory of functional system. In Obshchiye voprosy fiziologicheski-kh mekhanizmov. Analiz i modelirovaniye biologicheskikh sistem (Common questions about the physiological mechanisms. Analysis and modeling of biological systems). Moscow 1970:6-41 (in Russian).
2. Gregori RL. Eye and brain: the psychology of visual perception. Translated from English. Moscow: Progress 1970: 270 (in Russian).
3. Rabichev IE, Kotov AV. Visual illusions and virtual visual images: comparative aspects. Teoreticheskaya i eksperimental'naya psik-hologiya 2013; 6(2):94-8 (in Russian).
4. Ukhtomskiy AA. Works. In 5 volumes. Leningrad: Izdatelstvo Leningradskogo universiteta 1954; 4: 231 (in Russian).
5. Kh'yubel D, Vizel D. Central mechanisms of vision. In: Brain. Translated from English. Moscow 1982:167-197 (in Russian).
6. Hubel DH, Wiesel TN. Brain and visual perception. The story of a 25-year collaboration. Oxford University Press. New York 2005: 729.
Address:
Igor E. Rabichev, Professor, PhD.
Moscow State Pedagogical University.
1/1 M. Pirogovskaya ul., Moscow, 119991,
Russia.
MOTIVATION-DEPENDENT PHENOMENON OF VISUAL PERCEPTION OF STEREO IMAGES OF GEOMETRIC FIGURES
I.E. RABICHEV1, A.V. KOTOV2, O.A. SMIRNOVA1
1 Moscow State Pedagogical University, 2 P.K. Anokhin Institute of Normal Physiology RAMS, Moscow
Aim of the study. Current research is aimed at clarifying the conditions of stability or instability in the participant's perception of stereoscopic images of geometric figures.
Materials and methods. The sample included 20 volunteers of both sexes aged 15 to 40 years with normal binocular vision, with normal visual acuity and good stereo vision acuity. Visual acuity was tested in the Golovin - Sivtsev table, stereo acuity was checked by the test of Lang I, with a minimum disparity between the figures of 50 arcsec. To study the phenomenon of position inversion in space contour of geometric figures and eliminate this phenomenon we used stereo pairs that are considered in terms of the merger of double images without optics and field separator view.
Results. All participants in the experiment when viewing stereoscopic images of each assessment were identical. In the perception of stereoscopic images at the confluence of stereo Cube, Tetrahedron, Pentagon, all participants observed the faces of the inversion of geometric figures. Moreover, the attempt to hold an arbitrarily perceived stereoscopic image corresponding stereoscopic parallax suddenly broke off inversion of stereoscopic image, and for some time stereoscopic image was perceived inverted and then again it suddenly was perceived respectively stereoscopic parallax.
Conclusion. At the confluence of the double images in physiological doubling during exposure of stereo images there are two options of perception: one or the other image plane is closer, then farther. A third option - once a stereo three-dimensional picture disappears, the image is perceived flat and volume again. The magnitude of the disparity in the Panum's area does not play a decisive role in the perception of three-dimensional stereoscopic images.
Keywords: visual perception, visual illusions, stereo images, motivation, psychophysiology.
