CC BY
41
Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 6,2005, вып. 2
O.A. Гончаров
ВЛИЯНИЕ ФИКСАЦИИ ВЗОРА И ФИКСАЦИИ ВНИМАНИЯ НА СУБЪЕКТИВНУЮ ОЦЕНКУ ВЕЛИЧИНЫ
Введение в проблему. В психологической литературе довольно много внимания уделяется изучению факторов, влияющих на восприятие величины простых объектов. Абсолютная оценка величины весьма затруднительна, так как подразумевает представление о единице измерения, поэтому в психологических экспериментах чаще проводится сравнение величин двух и более объектов (относительная оценка). Определение различительной способности зрительной системы является задачей психофизики и сводится к вычислению дифференциальных порогов одним из трех методов: методом границ, методом установки и методом констант'. В психологии восприятия рассматриваются субъективные факторы, влияющие на оценку величины. Среди них можно отметить прошлый опыт (установка), фиксацию взора, особенности выполняемой деятельности и внима-
Немало работ посвящено изучению влияния фиксации на оценку величины отрезков. Большинство исследователей сходятся на том, что величина фиксируемого отрезка, как правило, переоценивается2. При этом понятия «фиксация взора» и «фиксация внимания» обычно не разводятся, поскольку методически это трудно осуществить. Иначе сказать, неясно, с чем связана переоценка: либо с тем, что один объект находился в центре поля зрения, а другой на периферии, либо с тем, что на него чаще и более пристально обращалось внимание.
Если фиксация взора оказывает влияние на оценку величины, это может быть объяснено одной из двух причин: особенностями преломления оптических лучей или организацией рецептивных полей зрительных клеток в разных отделах сетчатки3. В качестве первой причины может выступать разная степень преломления лучей, проходящих через центр хрусталика и его периферическую часть. На периферии лучи преломляются сильнее, особенно это проявляется при расширении зрачка, что способствует поступлению лучей как раз на периферию хрусталика. По другой версии размеры рецептивных полей ганглиозных клеток и клеток латерального коленчатого тела в области желтого пятна гораздо меньше, чем на периферии сетчатки. Следовательно, объект, проецирующийся в центр сетчатки, кодируется с помощью большего числа клеток, что может сказаться на субъективном увеличении его размера по сравнению с объектом, попадающим на периферию. Однако методически сейчас мы не можем развести влияние этих двух причин, поэтому дальше будем просто говорить о влиянии фиксации взора на оценку величины.
По этому вопросу широкое распространение получила точка зрения Ж. Пиаже, который отдает приоритет не фиксации взора, а фиксации вниманиях. Его теория основывается на понятии центрацйи, которая определяется как одновременное восприятие совокупности отношений в некоторой окрестности точки фиксации внимания. В зоне центраций имеет место деформация зрительного поля, которая заключается в растяже-
© O.A. Гончаров, 2005
нии поля в центре по отношению к периферии и в сжатии периферии относительно центра. Увеличиваясь по мере длительности и частоты фиксаций внимания в данной точке, деформация зрительного пространства является причиной ошибок при оценке геометрических параметров изображения. Так, при осмотре двух отрезков одинаковой длины тот из них, на котором в данный момент фиксировано внимание, кажется большим. Обратный процесс компенсации деформаций, названный децентрацией, состоит в том, что при длительном поочередном наблюдении переоценка исчезает, так как оба отрезка деформируются одинаково.
К сходным результатам пришел А.И. Миракян при сравнении двух равноудаленных отрезков с принудительной фиксацией взора испытуемого на одном из них4. При этом величина нефиксируемого объекта воспринимается в среднем на 10% меньше по сравнению с его объективной величиной. Этот эффект он объяснял образованием анизотропных отношений в зависимости от задачи зрительного восприятия.
Концепция Н.В. Завалишина и И.Б. Мучника резко контрастирует с двумя вышеприведенными5. При оценке величины объектов точки фиксации сгущаются вокруг информативных участков, т.е. содержащих больше всего сведений о нем. Авторы назвали их экстремумами (минимумами и максимумами) функции информативности, поскольку в них происходит наибольший перепад зачерненности изображения. Точки экстремума могут располагаться не на контуре изображения или в особых точках (концы линий, резкие перепады кривизны), а поблизости от них, что может приводить к различным искажениям воспринимаемых объектов.
Можно провести аналогию между функцией информативности и физиологическим понятием зрительного рецептивного поля (с ол-центром и о^-периферией, или наоборот). Ее экстремумы будут соответствовать наибольшей разности в уровне зачерненности между центральной и периферической частями. Например, при оценке величины угла точки экстремума располагаются не на вершине, а смещены внутрь него, и чем острее угол, тем дальше от вершины они будут располагаться. Это подтверждается исследованием глазодвигательной активности - скопление точек фиксации располагается внутри угла.
Анализ функции информативности применительно к отрезку показывает, что точки экстремума сдвинуты относительно концевых точек внутрь отрезка. Эмпирически это подтверждается скоплениями точек фиксации. В данном случае измерение длины отрезка производится не между его концами, а между информативными точками, что приводит к недооценке его длины. Таким образом, согласно концепции Н.В. Завалишина и И.Б. Мучника, величина фиксируемого отрезка должна недооцениваться, что противоречит позиции Ж. Пиаже.
В настоящем исследовании мы попытались выяснить два вопроса:
1) как фиксация влияет на оценку величины;
2) если будут иметь место ошибки в оценке величины, что оказывает ла них большее влияние - фиксация взора или фиксация внимания.
Обоснование методического подхода. Казалось бы, самый простой способ ответить на эти вопросы - это сократить время экспозиции так, чтобы испытуемый успевал бы фиксировать только один стимул. Оценку величины в данном случае можно произвести одним психофизическим методом - методом констант (постоянных раздражителей). Однако этот подход дает только частичный ответ на поставленные вопросы.
С одной стороны, для действия механизмов центрации и поиска информативных точек требуются разные временные интервалы. Для второго он значительно больше и
сопоставим по времени с процессом децентрации, т.е. с компенсацией деформаций. Соответственно нужно произвести измерение не менее чем при двух экспозициях. Позиция Ж. Пиаже подтвердится, если при краткой экспозиции будет иметь место переоценка фиксируемого отрезка, а при более длительной она исчезнет. Другими словами, в первом случае значимо влияние центрации, а при увеличении экспозиции усиливается влияние децентрации. Однако обратный результат не дает ответа в пользу концепции Завалишина и Мучника, так как при длительной экспозиции очень трудно контролировать фиксацию. Таким образом, если при краткой экспозиции различий в оценке величины не будет выявлено, то ее удлинение не будет иметь смысла, поскольку тогда возрастет влияние множества побочных факторов.
С другой стороны, при измерении величины методом постоянных раздражителей мы не можем развести фиксацию взора и фиксацию внимания, в связи с чем данный методический подход не дает ответа на второй поставленный в исследовании вопрос.
При ином возможном подходе мы предполагаем измерение величины методом установки (средней ошибки) с принудительной фиксацией взора испытуемого на одном из стимулов. В одних случаях взгляд должен фиксироваться на эталоне, а в других - на переменном стимуле. При этом мы исходим из предположения, что независимо от фиксации взора к переменному отрезку чаще будет привлекаться внимание, поскольку испытуемый совершает действия над ним, регулируя изменения величины. А эталон, сохраняя стабильность величины, не требует столь частого обращения к себе.
Таким образом, если взгляд испытуемого фиксирован на переменном отрезке, внимание на нем будет тоже значительно больше сконцентрировано, чем на эталоне. При фиксации же эталона внимание «вынуждено» часто смещаться с него на переменный стимул. Другими словами, внимание более равномерно распределяется между двумя отрезками. Следовательно, если не будет обнаружено различий в оценке величины при фиксации на эталоне и переменном стимуле, то значимым будет влияние только фиксации взора, а не внимания. Если же будут найдены различия, то на оценку величины большее влияние оказывает именно фиксация внимания.
Разница в оценке величины при фиксации на эталоне или переменном стимуле позволяет ответить на второй поставленный в исследовании вопрос о роли фиксации взора или внимания. Чтобы ответить на первый вопрос, нужно рассмотреть направление этой разницы, т.е. переоценивается или недооценивается переменный отрезок. Однако, чтобы получить ответ на вопрос о том, действительно ли при оценке величины имеет место поиск информативных точек (концепция Завалишина и Мучника), нужно совпадение двух условий: недооценка величины переменного отрезка при фиксации на нем должна быть значимо больше, чем недооценка эталона (переоценка переменного отрезка) при его фиксации.
Описание методики и процедуры исследования. Использование в исследованиях психофизических методов, особенно метода постоянных раздражителей, часто отпугивает исследователей в связи с трудоемкостью процедуры измерения, что ведет к сокращению числа испытуемых. Однако применение современных компьютерных технологий значительно упрощает эту задачу. В частности, нами специально разработана компьютерная программа «\%иаШ 1,00»6, предназначенная для измерения относительных зрительных порогов всеми психофизическими методами. Автоматизированная настройка и предъявление стимулов, дозировка экспозиции, а также регистрация и обработка результатов значительно упрощают и сокращают процедуру исследования. В соответствии с изложенными гипотезами измерение мы проводили двумя методами: ме-
тодом постоянных раздражителей и методом установки. Это дальше отражено в описании двух экспериментов, но сначала приведем общие для них условия.
Эксперименты проводились в оборудованном компьютерном классе. Стимульный материал предъявлялся на 15-дюймовых мониторах ViewSonic Е653. На пустом светлосером фоне предъявлялись два горизонтальных отрезка черного цвета толщиной 2 пт с открытыми концами. Длина эталона всегда была равна 6 см. Во всех измерениях испытуемого просили зафиксировать взгляд в центре экрана так, чтобы расстояние от глаз до экрана не превышало 40 см, экспериментатор тщательно за этим следил. Соответственно зрительный угол от эталона составлял 8,58°. Один отрезок всегда предъявлялся в центре экрана, а другой выше него на 9 см. Угловое расстояние между ними составляло 12,68°, что значительно превышает угловой размер желтого пятна сетчатки глаза. Другими словами, если испытуемый фиксирует центральный отрезок, изображение другого проецируется на периферию сетчатки. Чтобы испытуемый не мог ориентироваться при оценке величины по вертикальным линиям (например, боковые границы монитора), верхний отрезок смещался по горизонтали на 1 см вправо или влево относительно центрального.
Эксперимент 1, Измерения проводились методом постоянных раздражителей. Эталон всегда предъявлялся в центре экрана. Переменный стимул принимал 9 значений от 5,2 см до 6,8 см с интервалом 0,2 см. Его каждое значение предъявлялось с эталоном 20 раз, соответственно каждый испытуемый выполнил 360 испытаний. Экспозиция стимулов равнялась 250 мс. Оценивалось значение эталона по отношению к переменному отрезку, ответы «равно» не допускались.
Затем были построены графики частот ответов каждого испытуемого. В качестве точки субъективного равенства была выбрана медиана (50% ответов - «эталон меньше»), которая вычислялась на графике способом линейной интерполяции. Далее вычислялась константная ошибка - разность между медианой и эталоном (6 см), переведенная в проценты по отношению к эталону: СЕ = (PSE - 6) • 100: 6. В итоге положительная величина константной ошибки свидетельствовала о переоценке эталона (фиксируемого отрезка), а отрицательная - о его недооценке.
Эксперимент 2. Измерения проводились методом установки и состояли из двух серий по 20 испытаний. В одной серии в центре экрана размещался эталон, а в другой -переменный отрезок. Переменный стимул поочередно выступал то больше, то меньше эталона. Во избежание кинестетического привыкания его исходная величина в каждой пробе изменялась. Шаг передвижения был равен 0,05 см. Время выполнения заданий не ограничивалось.
За точку субъективного равенства было взято среднее значение подравниваний во всех 20 пробах каждой серии. В дальнейшую обработку шел показатель константной ошибки, вычисляемой так же, как и в первом эксперименте. В итоге на недооценку центрального (фиксируемого) отрезка указывают отрицательное значение константной ошибки в первой серии и положительное значение во второй. Переоценка выражалась в смене знака по сериям. Так же вычислялась средняя ошибка по двум сериям.
Характеристика испытуемых. Всего в обоих экспериментах принял участие 41 испытуемый (8 мужчин и 33 женщины). Все - студенты факультета психологии Сыктывкарского государственного университета в возрасте от 18 до 21 года. Зрение испытуемых было нормальным либо скорректированным до нормального. С целью исследования испытуемые были ознакомлены поверхностно: «Изучается влияние фиксации на оценку величины». Подробное разъяснение гипотез проводилось по окончании эксперимента.
Чтобы научиться выполнять задания в компьютерном варианте, каждый испытуемый выполнил столько пробных серий, сколько считал необходимым. Короткий отдых между сериями испытуемые устраивали по мере необходимости. В среднем время выполнения эксперимента 1 составило 45-60 минут, а 2 - 10-15 минут. Экспериментатор не мог контролировать фиксацию взора каждого испытуемого в центре экрана, поэтому контроль осуществляли они сами. Задания, в которых, по мнению испытуемого, взгляд смещался (или часто смещался) с центра экрана, перевыполнялись. То же самое делалось с заданиями, в которых были допущены ошибочные ответы.
Результаты исследования. Основные результаты по обоим экспериментам сведены в таблицу, в которой указаны групповые результаты измерения константной ошибки в процентах по отношению к эталону (6 см) методом постоянных раздражителей (эксперимент 1) и методом установки (эксперимент 2) (в серии 1 в центре предъявлялся и фиксировался эталон, а в серии 2 - переменный отрезок):
Среднее значение Минимум Максимум Стандартное отклонение Стандартная ошибка среднего
Эксперимент 1 0,855 -4,820 8,070 2,984 0,466
Эксперимент 2 (серия 1) 0,751 -5,420 8,740 3,777 0,590
Эксперимент 2 (серия 2) 4,292 -3,960 10,990 2,954 0,461
Общие результаты по эксперименту 2 1,770 -4,750 7,340 2,643 0,413
Из таблицы следует, что в эксперименте 1 среднее значение константной ошибки по всем испытуемым не превышало 1% (0,855%). При этом 61% испытуемых переоценивали величину фиксируемого отрезка в центре экрана, а 39% - недооценивали. Вычисление статистического ¿-критерия Стьюдента для одной группы показало, что групповые результаты по эксперименту 1 значимо не отличаются от 0 (/ = 1,834; р = 0,074), т.е. отклонение константной ошибки в ту или иную сторону является случайным. Таким образом, при малой экспозиции (250 мс) субъективная оценка величины фиксируемого отрезка, вычисленная методом постоянных раздражителей, не претерпевает систематических искажений. В таком случае проведение измерений при более длительных экспозициях не имеет смысла в рамках обсуждаемых теорий.
В серии 1 эксперимента 2 среднее значение константной ошибки оказалось весьма незначительным (0,751%). При этом 51,2% испытуемых переоценивали фиксируемый эталонный отрезок, расположенный в центре экрана, а 48,8% - недооценивали. В итоге общие результаты по серии 1 эксперимента 2 значимо не отличаются от 0 (/ = 1,274; р ~ 0,210). Следовательно, субъективные оценки величин двух отрезков - фиксируемого в центре экрана эталона и расположенного на периферии переменного отрезка, вычисленные методом установки, статистически значимо не различаются между собой.
Совершенно иная картина предстает при фиксации расположенного в центре переменного отрезка (серия 2 эксперимента 1). В этом случае в среднем недооценка фиксируемого отрезка составляет более 4% (4,292%) по сравнению с расположенным на периферии эталоном. При этом всего два испытуемых (4,88%) его переоценили. Это отразилось в статистически значимом отличии от 0 средних результатов по серии 2 эксперимента 2
(Г = 9,302; р < 0,0001). Можно отметить, что фиксация расположенного в центре переменного отрезка ведет к значительной недооценке его величины, вычисленной методом установки.
Большие значения константных ошибок почти у всех испытуемых серии 2 привели к тому, что в целом по эксперименту 2 наблюдается значительный уклон в сторону недооценки величины отрезка, фиксируемого в центре экрана (1,77%). По индивидуальным значениям 80,5% испытуемых недооценивают фиксируемый отрезок, а 19,5% - переоценивают. В итоге среднее значение константной ошибки статистически значимо отличается от 0 (^ = 4,288;р - 0,00011), из чего сделаем общий вывод: субъективная величина фиксируемого отрезка, вычисленная методом установки, недооценивается. Поскольку мы пользовались только относительными измерениями, возможен альтернативный вывод: величина нефиксируемого объекта переоценивается. Для точного ответа необходимо провести измерения абсолютных величин, что представляет собой весьма затруднительную процедуру.
Обсуждение результатов. Первый эксперимент показал, что при малых экспозициях не наблюдается переоценка величины фиксируемого отрезка. Эти результаты противоречат концепции «центрации» Ж. Пиаже и связанной с ней деформации зрительного поля. Согласно этой концепции, увеличение экспозиции привело бы к более частым переключениям с одного отрезка на другой, т.е. повысило бы роль децентраций. По этой причине мы отказались от большего времени предъявления стимулов.
По Завалишину и Мучнику, увеличение экспозиции должно привести к большей недооценке фиксируемого отрезка. Метод установки удобен здесь тем, что не ограничивается время экспозиции. Путем фиксации взора испытуемого на центральном отрезке и изменении положения эталона и переменного отрезка, по нашему мнению, удалось развести влияние фиксации взора и фиксации внимания.
Поскольку в сериях 1 и 2 эксперимента 2 результаты значительно различаются, предъявление отрезка в центральную и периферическую части сетчатки не является решающим фактором оценки его величины. Согласно нашей гипотезе, большее влияние оказывает внимание испытуемого, «вынужденное» чаще обращаться к тому стимулу, над которым совершаются действия (переменный стимул). Как объяснялось ранее, при фиксации эталона внимание более равномерно распределяется между двумя стимулами, а при фиксации переменного стимула обращение к нему происходит гораздо чаще, чем к эталону. Соответственно в первом случае разница в оценке двух стимулов должна быть гораздо меньше, чем во втором.
Точки экстремума функции информативности при оценке длины отрезка располагаются не на его концах, а смещены внутрь, что приводит к сокращению воспринимаемого размера. Чем больше сосредоточивается внимание на данном отрезке, тем сильнее недооценивается отрезок. Все это подтверждается сравнением результатов серий 1 и 2 эксперимента 2.
Объяснение сокращения размера фиксируемого отрезка за счет поиска информативных точек опирается на реальный физиологический субстрат, а именно на организацию концентрических рецептивных полей зрительных нейронов с ом-центром и (^-периферией (или наоборот). В то же время теория центрации и связанная с ней деформация зрительного поля довольно абстрактны.
В настоящем исследовании влияние внимания на недооценку величины показано косвенно через метод измерения, что не исключает альтернативных объяснений. Так, в методе установки большую роль играют кинестетические ощущения и зрительная об-
ратная связь от выполненных действий, что практически исключается в методе констант. Иными словами, если в первом эксперименте испытуемый выступал в роли пассивного реципиента информации, то во втором он совершал активные действия по преобразованию стимулов.
Не так давно МПпег и Ооос1а1е7 выделили две системы кодирования зрительной информации: зрение для восприятия и зрение для действия. В первой размер и расстояние до объектов кодируются в отношении к другим объектам и предполагают вербальный ответ. Во второй эти же параметры кодируются по отношению в эгоцентрической системе координат для совершения манипуляций над объектом. Эти системы опираются на проведение и специфическую обработку зрительной информации по двум разным путям в коре головного мозга: затылочно-височном (вентральный) и затылочно-теменном (дорсальный). Нетрудно предположить, что метод констант больше связан с работой первой системы, а метод установки - со второй. Однако рассмотрение этих систем не исключает нашего предположения о роли внимания в оценке величины, а скорее дополняет его на других уровнях системной организации восприятия. Так, совершение действия или речевой отчет могут вовлекать различные аспекты внимания (например, пространственное или объектное внимание), связанные с активностью разных мозговых механизмов8. Пока эти вопросы остаются открытыми и для своеш исследования требуют разработки новых методических подходов.
Установлено, что фиксация внимания приводит к субъективной недооценке размера и может иметь значение для объяснения механизма константности величины. Так, фиксация близкорасположенного объекта приводит к тому, что он выглядит не больше равного ему дальнего объекта, несмотря на разницу угловых размеров их ретинальных проекций. В специальных условиях этот фактор может привести и к гиперконстантному восприятию, т.е. к большей субъективной оценке размера дальнего объекта. Например, сам Ж. Пиаже (совместно с М. Ламберсье) при сравнении высоты вертикальных стрежней на расстоянии 1 и 3 м показал, что с возрастом значительно увеличивается тенденция к «сверхконстантности». Объяснить эти данные влиянием центраций и даже децентра-ций весьма затруднительно. Однако для эмпирической проверки влияния фиксации внимания на константность нужно организовать специальное исследование по оценке величины разноудаленных объектов, возможно, по схеме рассмотренных в данной работе экспериментов.
Субъективная недооценка размеров фиксируемого объекта имеет немалое значение также для восприятия и изображения на плоскости третьего измерения (глубины и удаленности), т.е. перспективных построений. Сейчас мы проводим серию исследований по выявлению условий и механизмов обратноперспективного видения9. В отличие от классической линейной перспективы, при изображении предметов в обратной перспективе линии, параллельные взору наблюдателя, на картине рисуются расходящимися от наблюдателя, а дальние объекты по размеру превосходят ближние. Хотя этот феномен противоречит линейным законам оптики, он вполне объясним с учетом фиксации близкорасположенных объектов и явления гиперконстантности.
Выводы. 1. Фиксация внимания на объекте является одним из условий недооценки его величины. Среди рассмотренных теорий только концепция Н.В. Завалишина и И.Б. Мучника может объяснить недооценку фиксируемого объекта за счет того, что точки экстремума информативности сдвигаются внутрь отрезка относительно его концов. 2. Решающее влияние на недооценку размера оказывает фиксация внимания, а не взора. Принудительно фиксируя взгляд испытуемого в центре экрана попеременно то на
эталонном, то на переменном отрезке, мы обнаружили, что значимо недооценивается тот объект, на который чаще обращается внимание.
1 Гусев А.Н., Измайлов Ч.А., Михалевская М.Б. Измерение в психологии. М., 1997.
2 Миракян А.И. Константность и функциональная гибкость восприятия // Вопросы психологии. ] 983. № 4. С. 104-111; Пиаже Ж. Генезис восприятия // Экспериментальная психология / Сост. П. Фресс, Ж. Пиаже. М„ 1978. Вып. VI. Гл. XVIII.
3 Батуев A.C.. Куликов Г.А. Введение в физиологию сенсорных систем. М., 1991.
4 Миракян А.И. Указ. соч.
5 Завалишин Н.В.. Мучник И.Б. Модели зрительного восприятия и алгоритмы анализа изображений. М., 1974.
6 Гончаров O.A., Зайнулин В.Г. Компьютерная программа для измерения величины дифференциальных зрительных порогов и геометрических иллюзий «Visualil 1.00». Сыктывкар, 2002 (Программа зарегистрирована в информационно-библиотечном фонде РФ, № регистрации: 50200200651 от 29.11.2002).
7 Milner A.D., Goodale М.А. The visual brain in action. Oxford, 1995.
8 Egeth H.E., Yantis S. Visual Attention: Control, Representation and Time Course // Ann. Rev. of Psychol. 1997. Vol. 18. P. 269-297.
9 Гончаров O.A. Психологические механизмы обратной перспективы // Вестн. Сыктывкарского ун-та. Сер. 14. 2003. Вып. 3. С. 113-127.
Статья поступила в редакцию 25 января 2005 г.
