ТРАНСФОРМАЦИЯ МЕХАНИЗМОВ СУБЪЕКТИВНОЙ ОЦЕНКИ ДЛИТЕЛЬНОСТИ КОРОТКИХ ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ
Г. С. Шляхтин
Процессы восприятия времени представляют собой один из элементов функциональной системы, обеспечивающей адекватное поведение. В зависимости от того, какой уровень в иерархической структуре деятельности выделяется, должен рассматриваться и соответствующий этому уровню механизм организации активности, в том числе и ее временной организации, где в качестве когнитивной составляющей процесса выступает восприятие времени. Вместе с тем, как неоднократно отмечалось рядом авторов [6, 10, 12], не существует одного единственного механизма восприятия времени, обеспечивающего функционирование всех уровней в этой иерархии, активность которых связана с различными по протяженности отрезками времени. Вероятно, существует несколько различных, но взаимосвязанных механизмов восприятия времени, образующих единую систему субъективного отражения времени. Принятие этого предположения в качестве рабочей гипотезы ставит целый ряд вопросов относительно того, каковы особенности этих различных механизмов восприятия времени и как осуществляется переход от одного к другому. К числу таких проблем относится и вопрос о том, какие процессы лежат в основе восприятия длительности в диапазоне длительностей от нескольких миллисекунд до нескольких секунд — диапазона «настоящего времени», в котором, собственно, и осуществляется текущая деятельность.
Как было показано ранее, существует принципиальная возможность субъективной оценки длительности микроинтервалов времени примерно до 500 мс на основе функционирования механизмов оценки топологических характеристик стимулов — их порядка во времени и одновременности-разновременности [4, 8]. Сравнение эмпирически полученных значений дисперсий распределений величин перцептивной задержки и времени распознавания образа с теоретически рассчитанными в рамках предложенной формальной модели значений дисперсии показало их совпадение.
Этот факт позволяет сделать вывод о том, что испытуемый, решая задачу различения и оценки коротких длительностей, может действовать, опираясь на процессы обнаружения топологических характеристик стимулов. В этом случае вполне объяснимыми становятся экспериментальные данные о стабильности разностных порогов и несоблюдении закона Вебера для коротких интервалов времени [8, 13, 14, 18]. Однако возрастание разностных порогов при увеличении длительности интервала (Т) в области значений Т, больших 500 мс [8, 15, 16], не может быть объяснено таким путем. Это позволяет предположить, что в диапазоне интервалов времени протяженностью от 500 мс до 1000 мс происходит изменение механизмов оценки длительностей, результатом чего является изменение характера зависимости величины разностного порога а от Т (здесь и далее в качестве величины разностного порога рассматривается а — среднеквадратическое отклонение психометрической функции различения длительности, полученной для конкретного единичного значения Т).
Одной из причин, по которой происходит такое изменение механизмов оценивания, является то, что именно в этом диапазоне длительностей происходит завершение процессов формирования и опознания перцептивных образов [1, 3]. Это
означает, что если осуществляется различение или оценка длительности двух последовательно предъявленных интервалов времени, то различение на основе анализа топологических характеристик возможно только в том случае, если суммарная длительность этих двух интервалов не превышает 1000 мс (при условии, что межстимульный интервал равен нулю). В проведенном ранее исследовании это условие соблюдалось для Т <500 мс [8]. Возможно, что именно неучетом данного обстоятельства объясняется противоречивость результатов, полученные другими авторами, использовавшими Т >500 мс и получившими подтверждение закона Вебера [16] или опровергавшими его при использовании Т <500 мс [5, 14].
В этой связи неоднократно предпринимались попытки модифицировать закон Вебера, чтобы устранить это противоречие и, по общему признанию, наиболее удачную формулировку закона предложил D. Getty [15] (в приводимых ниже выражениях применяются обозначения, используемые в данной работе):
где В — дробь Вебера; к — константа; Уд — величина гипотетического «сенсорного шума», не зависящая от стимуляции; а — величина разностного порога.
Такой вариант закона предполагает незначительные изменения порога а при малых Т и его быстрое возрастание при дальнейшем увеличении Т. Тем самым он частично снимает вышеуказанное противоречие в полученных экспериментальных результатах. Однако нерешенным при таком подходе остается вопрос о природе «сенсорного шума» УК , реальность которого в процессах восприятия времени вызывает серьезные сомнения. Более правдоподобным в данном случае будет предположение о наличии некоего стороннего фактора (Уд), включенного в процессы перцепции и принятия решения, влияние которого монотонно растет с увеличением значения Т и тем самым приводит к увеличению суммарной дисперсии процесса и, соответственно, возрастанию значения порога а. Представляется весьма интересным, что в качестве такого фактора может рассматриваться количество сенсорно-перцептивной информации, обрабатываемой перцептивной системой за оцениваемый отрезок времени.
Еще одной причиной предполагаемой смены механизмов оценки длительностей, на которую первым обратил внимание I. МюИоп [17], могут быть особенности построения субъективных шкал оценивания, описанные К Те^оотап [19, 20]. Согласно гипотезе Я. Те^оотап, величина субъективной шкалы (т.е. диапазона суждений, или сенсорного диапазона) является постоянной и не зависит от диапазона значения используемых стимулов (в нашем случае диапазона оцениваемых длительностей). Диапазон (длина) такой шкалы находится в пределах от 1,5 до 2,0 логарифмических единиц, и, таким образом, может варьировать в пределах от 50 до 100 ЕЗР (едва заметных различий). В задаче оценивания и различения длительности величина ЕЗР имеет вполне определенный смысл — это тот минимальный по протяженности интервал времени, разделяющий два события, который достаточен для восприятия этих событий как неодновременных — т.е. между ними (событиями) существует субъективно «едва заметный» временной промежуток. Фактически появление такого «едва заметного» временного промежутка означает обнаружение неодновременности стимулов.
(1)
а зависимость а от Т имеет следующий вид:
(2)
Таким образом, согласно R. Tethsoonian, минимальная длина шкалы в 50 ЕЗР, охватывающая временной интервал протяженностью в 500 мс, получается в том случае, когда абсолютная величина ЕЗР равна примерно 10 мс. Именно такая величина (10,8 мс) была получена в экспериментах по обнаружению разновремен-
о n
ности при анализе распределения критериев принятия решения л 0 и соответствующих им критических значений C П на оси времени t [9]. То есть эта величина
может рассматриваться, с одной стороны, как пороговое значение для обнаружения разновременности и, с другой стороны, как значение ЕЗР при оценке коротких длительностей, если длительности оцениваются на основе анализа времени формирования и опознания образов. Это означает, что оценка длительности коротких интервалов (менее 500 мс) по сути является оценкой степени неодновре-менности стимулов, отмечающих начало и конец этого интервала. Испытуемый, оценивая метрические временные характеристики стимулов (их длительность), использует при этом в качестве «исходного материала» их топологические характеристики (одновременность-неодновременность). Это позволяет говорить о возможности существования своеобразного «плавного» перехода от восприятия временной топологии событий к субъективному отражению их временной метрики. Отметим также еще одно важное совпадение — величина ЕЗР, равная примерно 10 мс, соответствует времени относительной рефрактерности отдельного нейрона, которое определяет предельную частоту (скорость) передачи информации в нейронных сетях [3].
Дополнительным аргументом в пользу предположения о смене механизмов оценки может выступить и динамика относительных ошибок оценивания (£) при возрастании Т. Значения ^рассчитывались следующим образом:
£= (Jn -Ц-о^Т, (3)
где n — число стимулов, степень разновременности которых оценивается при формировании оценки длительности (в нашем конкретном случае, где речь идет об оценке длительности одного интервала, n=2, так как имеется только два стимула, отмечающие начало и конец интервала); tp — значение t-критерия Стьюдента при доверительной вероятности в (в нашем случае полагаем достаточным в =0,90, при которой tp =1,643); оодн — среднеквадратическое отклонение времени формирования образа (по данным [4] эта величина равна в среднем 20 мс); £— относительная ошибка оценки длительности интервала.
Величина, стоящая в числителе этого выражения, есть не что иное, как значение ошибки оценивания интервала Т, которое может быть превышено с вероятностью не более 0,1. Другими словами, это такое значение абсолютной ошибки, меньше которого ошибка появляется с вероятностью 0,9, а больше — с вероятностью 0,1. Соответственно величина £ может трактоваться как величина относительной ошибки, при условии, что вероятность события {£>4} меньше 0,1. График функции (3) с указанными числовыми значениями параметров изображен на рисунке (кривая а). Как видно из рисунка, для интервалов, больших 465 мс, ошибка оценки длительности с вероятностью не менее 0,9 становится меньше 10% от величины основной длительности (т.е. £<0,1).
Выбор 10%-ного уровня ошибки как критического обусловлен тем, что, во-первых, эта погрешность достаточно мала, чтобы не было грубых ошибок в оценивании и, во-вторых, относительная ошибка оценки длительности, по данным многих авторов, попадает в интервал 0,05<5<0,15 [2, 6, 7, 14, 15]. Это означает, что начиная с Т = 500 мс механизм оценки длительности на основе определения степени неодновременности обеспечивает достаточно высокую точность оценки, вплоть до Т = 1000 мс, после чего его функционирование прекращается по вышеуказанным причинам, а его место занимает другой механизм. Функционирование этого нового механизма, согласно предлагаемой концепции, связано с оценкой количества сенсорно-перцептивной информации за прошедший интервал времени и использованием этой оценки для формирования субъективной оценки длительности [10, 11].
5
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.00
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 Т, с
Зависимость величины относительной ошибки дот Т для доверительной вероятности в=0,90 при различных стратегиях оценивания: а — работа на распределениях перцептивных задержек; б — подсчет числа различимых сенсорных событий (© — данные D. Getty [15];
• — данные A. Halpem, C. Darvin [16]; ■ , □ — данные Г.С. Шляхтина [4, 8])
Одним из наиболее подходящих и в то же время самых простых вариантов процедуры оценки количества сенсорно-перцептивной информации с последующим переходом к оценке длительности является определение числа различимых во времени сенсорных событий за оцениваемый интервал. Причем под «различи-
мыми во времени» здесь понимаются сенсорные события, воспринятые как неодновременные. Используя полученные ранее количественные значения параметров процесса обнаружения неодновременности [4, 9], можно рассчитать интервал времени А1, необходимый для достоверного восприятия событий как неодновременных. Результаты таких расчетов показывают, что с вероятностью 0,99 (т.е. практически достоверно) события будут восприниматься как неодновременные, если их будет разделять интервал времени продолжительностью в 90-100 мс (для дальнейших расчетов примем At = 100 мс). Относительная ошибка оценки длительности 5 в этом случае будет оцениваться аналогично тому, как это было сделано ранее (см. (3):
где все параметры имеют те же значения, что и в (1), а Д=100 мс.
График функции (4) также приведен на рис. 1 (кривая б). Его анализ показывает, что уже при Т = 500 мс точность оценки достигает величины, совпадающей с полученной в ряде работ (т.е. д<0,15), а начиная с Т = 1000 мс становится достаточно высокой (д<0,1). Это означает, что для достижения необходимой точности оценки длительности такой механизм оказывается вполне состоятельным при Т > 1000 мс. В диапазоне же от 500 до 1000 мс необходимая точность может достигаться за счет совместного функционирования первого и второго механизмов, благодаря чему обеспечивается плавность перехода от одного к другому без потери качества, а также преемственность этих механизмов. Наличие такого перехода подтверждается и экспериментальными данными по динамике д приведенными на рис. 1. Более высокие значения показателя точности, рассчитанные по данным Halpern, Darwin [16] и Getty [15], объясняются тем, что эти авторы использовали звуковые стимулы, тогда как использовавшиеся в уравнениях (3) и (4) значения параметров <годн и Д определялись для зрительных стимулов.
Таким образом, как показывают результаты проведенных расчетов и их анализ, предположение, с одной стороны, о плавном переходе от оценки временной топологии к оценке временной метрики событий, и, с другой стороны, о существовании переходных форм механизмов субъективной оценки длительности, оказываются достаточно обоснованными.
1. Барабанщиков, В.А. Восприятие и событие. — СПб.: Алетейя, 2002. — 512 с.
2. Вудроу, Г. Восприятие времени / Г. Вудроу, С. Стивенс // Экспериментальная психология. — М., 1963. — Т. 2. — С. 859-875.
3. Забродин, Ю.М. Психофизиология и психофизика / Ю.М. Забродин, А.Н. Лебедев. — М.: Наука, 1977. — 288 с.
4. Забродин, Ю.М. Особенности решения сенсорных задач человеком / Ю.М. Забродин, Е.З. Фришман, Г.С. Шляхтин. — М.: Наука, 1980. — 198 с.
5. Садов, В.А. Оценка коротких временных интервалов по эталонам памяти // Новые исследования в психологии. — М.: Педагогика, 1978. — № 2. — С. 105-109.
(4)
Литература
6. Фресс, П. Восприятие и оценка времени / П. Фресс, Ж. Пиаже // Экспериментальная психология. — М.: Прогресс, 1978. — Вып. 6. — С. 88-135.
7. Цуканов, Б.И. Анализ ошибки восприятия длительности // Вопр. психологии. — 1985. — № 3. — С. 149-153.
8. Шляхтин, Г.С. Закон Вебера и различение длительности // Психофизика сенсорных систем. — М.: Наука, 1979. — С. 139-149.
9. Шляхтин, Г.С. Динамика критериев принятия решения в задаче обнаружения одновременности // Физиол. человека. — 1980. — № 2. — С. 251-257.
10. Шляхтин, Г.С. Системная организация процессов регуляции поведения во времени // Психологические механизмы регуляции поведения и оптимизация трудовой и учебной деятельности. — Горький: Изд-во Горьк. гос. унта, 1987. — С. 4-29.
11. Шляхтин, Г.С. Сенсорно-перцептивная концепция восприятия времени // Ежегодник Российского психологического общества. Материалы 3 Всероссийского съезда психологов. — СПб., 2003. — Т. 8. — С. 473-477.
12. Элькин, Д.Г. Восприятие времени. — М.: Изд-во АПН РСФСР, 1962. — 311 с.
13. Allan, L.G. The perception of time // Percept. and Psychophys. — 1979. — Vol. 26. — № 5. — P. 340-354.
14. Allan, L.G. Psychophysical theories of duration discrimination / L.G. Allan, А.В. Kristofferson // Percept. and Psychophys. — 1974. — Vol. 16. — № 1. — P. 26-34.
15. Getty, D.J. Discrimination of short temporal intervals: a comparison of two models // Percept. and Psychophys. — 1975. — Vol. 18. — № 1. — P. 18.
16. Halpern, A.R. Duration discrimination in a series of rhythmic events / A.R. Halpern, C.J. Darwin // Percept. and Psychophys. — 1982. — Vol. 31. — № 1. — P. 86-89.
17. Michon, J.A. Processing of temporal information and the cognitive theory of time experienced / J.T. Fraser, F.S. Haber, G.A. Muller. (Eds.) // The study of Time. B., Heidelberg. — N.-Y.: Springer, 1972. — P. 242-258.
18. Small, A.M. Temporal differential sensitivity for auditory stimuli / A.M. Small, R.A. Campbell // Amer. J. Psychol. — 1962. — Vol. 75. — P. 401-410.
19. Tegthsoonian, R. On the exponents in Stevens’ law and the constant in Ekman’s law // Psychol. Rew. — 1971. — Vol. 78.
20. Tegthsoonian, R. Range effects in psychophysical scaling and a revision of Stevens’ law // Amer. J. Psychol. — 1973. — Vol. 86.