Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование бинокулярного зрения с применением геометрических иллюзий



Введение

Актуальность работы. Иллюзия движения элементов зрительного образа в структуре неподвижных изображений, которые искусственно сформированы и имеют различную окраску, а также располагаются в противофазе деталей, повторяющихся регулярно - является одним из интереснейших феноменов зрительного восприятия.

По-видимому, статичные картинки, которые субъективно иллюзорно воспринимаются с фрагментами подвижных образов, воможно использовать для изучения психофизиологических механизмов зрительного восприятия человека. Единая концепция, которая могла бы объяснить, почему у человека возникает иллюзорное видение подвижки фрагментов зрительного образа в составе неподвижных картин, отсутствует.

Согласно данным A.L. Beer и соавторов - всякая иллюзия «движения» или подвижности формируется при «сбоях» механизма стабилизации восприятия неподвижных изображений. Предполагают, что микродвижениями глаз вызываются скачки изображения на сетчатке, что и ведет к возникновению иллюзии подвижности их отдельных элементов. Согласно другому мнению [23], при рассматривании статичных объектов феномен иллюзии «движения» является своеобразным проявлением способности мозга субъекта адаптироваться к полученной зрительной информации, с целью сохранения контроля и координации в пространстве. В данном случае мозгом некоторое время опережающе ожидается движение неподвижных элементов, а уже затем иллюзорно воспринимается эта подвижность.

Цель работы: исследование бинокулярного зрения с применением геометрических иллюзий.

Гипотеза заключалась в том, что иллюзорное видение подвижки фрагментов зрительного образа является следствием нейродинамического конфликта в структурах ЦНС, возникающего при неадекватной переработке зрительной информации, приходящей с периферических магноцелллюлярных рецептивных полей сетчатки в процессе саккадических движений глаз.

Объект исследования: бинокулярная система человека в состоянии нормы.

Задачи исследования:

1. Определить вероятный механизм возникновения иллюзии, движения элементов зрительного образа.

2. Исследовать возникновение иллюзии движения элементов зрительного образа в структуре неподвижных изображений в зависимости от цвета (цветное изображение или черно-белое).

3. Исследовать возникновение иллюзии движения элементов зрительного образа в структуре неподвижных изображений в зависимости от размера проекции изображения на сетчатке.

4. Исследовать возникновение иллюзии движения элементов зрительного образа в структуре неподвижных изображений в зависимости от уменьшения количества деталей, находящихся в противофазе по отношению другу к другу, и изображений с отсутствием деталей, которые расположены в противофазе.

Организация исследования: Этап 1 - поисковый (01.09.2016 г. - 01.11.2016 г.). Анализ литературных источников по теме исследования; формулировка гипотез и задач дипломного проекта.

Этап 2 - аналитический (01.12.2016 - 01.02.2017). Анализ собранных материалов; перевод данных в текст дипломной работы.

Этап 3 - завершающий (10.02.2017 - 20.04.2017)



Глава 1. Обзор литературы и постановка проблемы

1.1 Общие представления о структуре зрительной системы

Собирательное понятие «глаз» включает глазное яблоко, а также вспомогательные органы: к которым относятся такие структуры, как веки, мышцы глазного яблока, конъюнктива, кровеносные и лимфатические сосуды, слезный аппарат, нервы, тенонова капсула, клетчатка, орбита (вместилище органа зрения).

Глазное яблоко является практически шарообразным образованием, но со временем (до 20 лет), приобретает форму эллипса. Глазное яблоко состоит из трех оболочек:

Капсула - наружная фиброзная оболочка, которая имеет два отдела. Большая задняя часть этой оболочки - склера, меньшая передняя часть -роговица [1]. Склера является непрозрачной и преимущественно белой оболочкой: роговица, наоборот, прозрачна. Лимб полупрозрачен и ширина его, как правило, составляет около 2 мм.

Роговица выполняет высокочувствительную, защитную, преломляющую, всасывающую и частично регенераторную функции.

Склера не имеет такой функциональной нагрузки, и она менее доступна внешнему осмотру. Она практически не имеет чувствительной иннервации, поэтому малочувствительна. Питание склеры осуществляют конъюнктивальные и склеральные сосуды, а внутренняя ее поверхность - сосуды сосудистой оболочки. В заднем отделе склеру представляет решетчатую структуру, через которую входит зрительный нерв и центральная артерия сетчатки (ЦАС), а выходит центральная вена сетчатки (ЦВС).

Средняя сосудистая оболочка глазного яблока произведено из 3-х частей: радужки, ресничного (цилиарного) тела и именно сосудистой оболочки (хориодеи).

Сосудистая оболочка - это главная конструкция, которая гарантирует стол внутреннего содержимого очи (роговицы, хрусталика, стекловидного тела, сетчатки).

Данная оболочка находится под капсулой, и контактирует с ней сквозь супрахориоидальное место, которое считается одним из коллекторов для оттока внутриглазной воды и венозной крови по вортикозным венам.

К внутренней поверхности сосудистой оболочки предлежит сетчатка. В процессе развития зрительной сенсорной системы происходит изменение размера всех её отделов, расположенных в них клеток, их структуры, осуществляется миелинизация нервных волокон [17]. Миелинзация ещё во внутриутробном периоде заканчивается к концу первого года жизни. Раньше всего формируются верхние холмики четверохолмия. Уже на 4-м месяце эмбрионального развития происходит разделение этого отдела на слои, число которых характерно для мозга взрослого человека [22].

В НКТ разделение на слои клеток с определенной структурой происходит на 5-м месяце внутриутробного развития. Величина его поверхности в этот период - 22,1% от взрослого, у новорождённого- 46%, к 2-м годам- 73, 9%, а к 7- 95,3% [17]. Величина поля 17 на 5-м месяце внутриутробного развития - 5 %, у новорождённого - 23%, через 2 недели после рождения - 44,5%, а к 2-м годам - 86%. Относительная величина поверхности поля 17 с возрастом уменьшается за счёт развития полей 18 и 19[22].

Рост полей 18 и 19 происходит несколько медленнее. В 6 месяцев внутриутробного развития поверхность поля 18 составляет 4,5% от взрослого, в две недели жизни - 26,5%, в 7 лет- 70,5%. С увеличением поверхности, в корковом отделе происходит рост и дифференцировка клеток, увеличение расстояния между клетками и увеличение связей между ними. К 7 годам поля 17, 18, 19 имеют вид, характерный для этих полей мозга взрослого человека [24].

Таким образом, к моменту рождения малыша зрительный анализатор морфологически подготовлен к деятельности. Однако и после рождения ребёнка происходит совершенствование структуры соответствующих нервных образований. Лишь к 7-ми годам полностью оказываются сформированными все отделы зрительного анализатора.

Рост и совершенствование зрительного анализатора после рождения связаны с его функцией [14]. Однако, стоит сказать, что особенности развития зрительного восприятия после рождения изучены мало.

Восприятие форм и структур являются врожденной способностью, поскольку механизмы обработки информации в сетчатке, таламусе (НКТ) и коре действуют с момента рождения.

Пронаблюдаем за особенностями зрительного восприятия в разных возрастах. К второму месяцу жизни, ребёнок имеет возможность отличить людей от окружающих предметов. К третьему году жизни ребёнок имеет возможность отличать эти несложные формы, как круг, овал, квадрат, прямоугольник, треугольник, многоугольник, а также основные цвета спектра. В период времени от 3 до 7 лет у ребёнка складываются сложные виды перцептивной аналитико-синтетической деятельности, в частности умение в мысленно расчленять видимый предмет на части и вслед за тем группировать их в целое единое. Восприятие формы у детей до 6 лет ограничено. Они не всегда распознают загадочные рисунки или же спрятанные фигуры, не разделяют фотографии, наложенные одна на другую. До 6-летнего возраста зрение у ребёнка туннельное, то есть фигуры, лежащие на периферии поля зрения, не воспринимаются [17].

К 7-8 летнему возрасту, развитость восприятия проявляется в его избирательности, осмысленности, предметности и высоком уровне сформированности перцептивных действий.

С точки зрения информационного подхода, зрение или зрительное восприятие можно представить как вычислительное устройство, предназначенное для обработки информации. Обработка представляет собой многоступенчатый процесс преобразования информации из одного вида в другой с помощью различных алгоритмов, что обеспечивает доступность ее описания и обработки на разных уровнях вычислительной системы. Согласно Д. Марру, на первой стадии обработки (первоначальный эскиз) зрительная система имеет дело со спроецированным на сетчатку распределением яркостей и в результате его преобразования выделяет поверхности одинаковой освещенности и текстуры [18]. Сегментация зрительного поля осуществляется автоматически на нижних уровнях системы по признакам сходства, близости, выделения границ, пересечений, концов, разрывов, сдвигов кривизны, т.е. по наиболее информативным признакам. На второй стадии (2,5-мерный эскиз) осуществляется соотнесение выделенных поверхностей с информацией об их удаленности и ориентации относительно позиции наблюдателя на основе признаков стереопсиса и изменения яркостей поверхностей, что близко гибсоновскому понятию «градиент текстуры».

На последней стадии (представление трехмерной модели) заканчивается процесс зрительного восприятия в чистом виде, поскольку для распознавания образов наблюдатель использует описания различных форм, хранящиеся в памяти и полученные по другим каналам поступления информации. Для понимания базисного механизма возникновения иллюзий наибольшее значение имеет первая стадия обработки зрительной информации. Более конкретную реализацию информационного подхода к пониманию механизма оптико-геометрических иллюзий предложили Н.В. Завалишин и И.Б. Мучник, которые для анализа зрительных изображений перцептивной системой или распознающим устройством ввели понятие функции информативности [15].

При оценке величины объекта точки фиксации взора (соответственно и внимания) сгущаются вокруг информативных участков, т.е. содержащих больше всего сведений об этом объекте. Эти точки названы экстремумами (минимумами и максимумами) функции информативности, поскольку вокруг них происходит наибольший перепад зачерненности изображения. Функцию информативности можно представить в виде концентрического окна изменяемого размера с затемненным центром и освещенной периферией или наоборот. При анализе изображения для его деталей автоматически подбирается окно нужного размера, которое размещается таким образом, чтобы максимально подчеркнуть различия в зачерненности центральной и периферической частей.

Поиск информативных точек опирается на реальный нейрофизиологический субстрат, а именно на организацию концентрических рецептивных полей зрительных нейронов с on-центром и off-периферией (или наоборот) [23]. Рецептивными полями такой формы обладают ганглиозные клетки сетчатки и клетки латерального коленчатого тела. Так, при попадании светового пятна только в центр рецептивного поля импульсная активность данного нейрона возрастает, а при распространении пятна на периферию - снижается. На этом принципе основано действие механизма латерального торможения, функцией которого является усиление контраста и подчеркивание контуров падающих на сетчатку изображений.

Рецептивные поля соответствующего размера автоматически подбираются для деталей изображения так, чтобы вызвать наибольшую импульсную активность зрительных нейронов.

В левой части обеих фигур фиксируются вершина угла и концы отрезка, и разность в уровне зачерненности центральной и периферической частей не будет максимальной. В правой части фиксируются область внутри угла и точки, смещенные внутрь относительно краев отрезка, в итоге это разность зачерненности достигает максимума.

Во втором случае (справа) разность в зачерненности между центральной и периферической частями окажется большей. Анализ функции информативности применительно к отрезку демонстрирует, что точки экстремума смещены относительно концевых точек внутрь отрезка (рис. 1 внизу). Данная гипотеза подтверждается эмпирическими исследованиями глазодвигательной активности - при оценке величины угла скопление точек фиксации находится не на вершине, а внутри него, а при оценке длины отрезка центр тяжести скопления точек фиксации сдвинут несколько вовнутрь относительно концов отрезка.

Субъективно величина объекта оценивается не по расстоянию между его краями или же концами, а по взаиморасположению точек экстремума. Длина фиксируемого отрезка, благодаря этому недооценивается, а размер угла переоценивается. В нормальных условиях восприятия мы не замечаем данных искажений, поскольку абсолютная оценка размеров сталкивается с серьезными процедурными трудностями, а при условной оценке сравниваемые стимулы приблизительно одному и тому же искажающему воздействию. Исключение могут составлять те случаи, когда выполняется целенаправленная фиксация лишь только одного из сравниваемых стимулов, а второй остается нефиксируемым.

1.2 Бинокулярное зрение

Бинокулярным зрением считается зрение 2-мя глазами при котором формируется единый объемный зрительный образ, который получается в последствие слияния в одно единое изображений от обоих глаз.

Лишь благодаря бинокулярному зрению становится возможным полноценное восприятие окружающей действительности, определение расстояния между предметами (стереоскопическое зрение). Монокулярное зрение или же зрение одним глазом дает представление о высоте, ширине, формах предмета, но о взаиморасположении предметов в пространстве судить не позволяет.

Кроме этого, бинокулярное зрение расширяет поле зрения и в итоге происходит более совершенное восприятие зрительных образов, т.е. практически бинокулярное зрение повышает его остроту.

Полноценное бинокулярное зрение выступает важным условием для осуществления профессиональной деятельности водителей, докторов, летчиков и представителей некоторых иных профессий.

Для формирования единого образа предмета, необходимо, чтобы изображения полученные на сетчатке соответствовали друг другу по величине и форме и падали на схожие, корреспондирующие, участки сетчатой оболочки. Каждая точка поверхности одной сетчатки содержит в иной сетчатке собственную корреспондирующую точку.

Неидентичными точками являются множество диспаратных или несимметричных участков. При попадании изображения предмета на диспаратные точки сетчатки, слияния изображения не происходит, и возникает двоение [7].

Пространственным изображением является изображение предмета, представляющееся наблюдателям объёмным (трёхмерным), которое передает внешние признаки изображаемых объектов: форму характер их поверхности, взаимное расположение в пространстве и другие. Оно возникает в сознании человека как результат слияния двух плоских изображений стереопары, которые рассматриваются раздельно каждым глазом в единый зрительный образ.

При рассматривании близко расположенных предметов ресничная мышца изменяет радиусы кривизны поверхностей хрусталика, чем изменяется оптическая сила глаза и достигается фокусирование изображения объекта на поверхности сетчатке. Это явление изменения оптической силы глаза для получения резкого изображения предметов называется аккомодацией. Данная способность человеческого глаза играет важную роль в объемном видении.

При адаптации глаза с близко расположенных предметов на более дальние и наоборот мы получаем информацию об относительном расстоянии до наблюдаемых предметов и, сопоставляя их, воспринимаем картинку объемно.

Важнейшей особенностью бинокулярного зрения является то, что при рассматривании предметов одновременно двумя глазами изображения, видимые правым и левым глазом, сливаются в одно пространственное изображение.

Направление, в котором мы видим предметы одним глазом, определяется тем местом сетчатки, на которое попадают изображения этих предметов. При бинокулярном зрении направление видения предметов определяется линией, проходящей посередине между правым и левым глазом. Расстояние между центрами зрачков правого и левого глаз называется нормальным стереоскопическим базисом. В зависимости от возраста и индивидуального телосложения межзрачковое расстояние у различных лиц колеблется в пределах от 52 до 74 мм. Чаще всего используют его среднее значение, равное 65 мм. [1].

Преимущества бинокулярного зрения по сравнению с монокулярным общеизвестны. При видении двумя глазами увеличивается поле зрения и возрастает чувствительность, так как суммируются сигналы от обеих сетчаток. Острота бинокулярного зрения выше остроты монокулярного зрения примерно в 1.4 раза, а время реакции оператора в 1.1-1.2 раза меньше. При бинокулярном рассмотрении изображения уменьшается утомляемость и растет распознаваемость объекта рассматривания [4].

Выделяют три функции системы бинокулярного зрения - элементарное бинокулярное, глубинное и стереоскопическое зрение. При элементарном бинокулярном зрении мозг использует информацию от обоих глаз наблюдателя. Процесс слияния в единый образ сетчаточных изображений, происходящий в высших зрительных центрах мозга, лежит в основе глубинного зрения. При глубинном зрении наблюдатель способен оценивать трехмерное пространство на основе двумерных сетчаточных изображений. В основе стереоскопического зрения лежит процесс объединения монокулярных образов в бинокулярный, который сопровождается специфическим переживанием глубины.

Стереоскопическим зрением называется способность наблюдателя воспринимать третье пространственное измерение в стереоскопических приборах, где фомируются условия искусственной диспаратности.

По горизонтали поле зрения одного глаза у человека составляет около 150°, а по вертикали 135°. Границы поля зрения для различных цветов (красного, желтого, синего) при довольно сильных раздражениях совпадают с границами для белого цвета; границы же видимости зеленого цвета на 20-25° уже этих границ.

При бинокулярном видении поле зрения расширено по горизонтали на 30° и составляет около 180°, при этом поле зрения одного глаза только частично перекрывает поле зрения второго глаза. Общее поле зрения, получаемое при перекрывании полей обоих глаз, составляет по ширине до 120° и по высоте до 135°.

Предметы, находящиеся в этом общем поле зрения, видны одновременно и правым и левым глазом.

При рассматривании какого-либо предмета в одно и тоже время правым и левым глазом глазные яблоки поворачиваются так, что направление визирных линий каждого глаза определяется фиксируемой обоими глазами точкой, в которой пересекаются визирные линии правого и левого глаза. Данное явление носит название конвергенции, а фиксируемая точка на предмете принято называет центром конвергенции осей глаз. Угол между визирными линиями правого и левого глаза называется углом конвергенции.

Очевидно, чем ближе фиксируемая точка, тем больше угол конвергенции, и, напротив, при бесконечно большом удалении фиксируемой точки угол конвергенции равен нулю.

Важное воздействие на остроту стереоскопического восприятия оказывает также отношение вертикального размера объекта к горизонтальному и длина периметра объекта. Радиус стереоскопического видения определяется как предельное расстояние, начиная с которого предметы, удаленные дальше вплоть до бесконечности, уже не различаются по удаленности друг от друга при помощи бинокулярного зрения.

Бинокулярный стереоскопический эффект проявляется наиболее сильно лишь при рассматривании сравнительно близких предметов. В этом можно убедиться, к примеру, наблюдая предметы, которые мы держим в руке, изначально двумя глазами, а затем одним глазом. Мы ощущаем значительную потерю пространственной телесности рассматриваемого предмета, закрыв один глаз. Проделывая такой же опыт с исследованием предметов, удаленных на несколько метров (например, находящихся в дальнем конце комнаты), уже становится не заметно большой разницы во впечатлениях от рассматривания, одним или двумя глазами, этих предметов.

Сила стереоскопичности зависит от угла зрительного охвата боковых сторон рассматриваемого предмета или от разности смещения рассматриваемого предмета по отношению к фону. Чем ближе рассматриваемый предмет к наблюдателю, тем больше охватывает каждый глаз наблюдателя боковые стороны предмета. Очевидно, что для увеличения охвата боковых сторон рассматриваемого предмета нужно либо приблизить рассматриваемый предмет, либо рассматривать его глазами гиганта, т. е. глазами, раздвинутыми на большой базис. Оптическое приближение рассматриваемого предмета возможно реализовать с помощью бинокулярных зрительных устройств, биноклей и т. п. Оптическое раздвижение точек зрения правого и левого глаза также может быть достигнуто искусственно.

Движения глаз у человека при восприятии стереоскопических изображений, как показывает опыт, аналогичны движениям глаз при восприятии реальных объектов.

При переводе взгляда с одного предмета на другой происходит согласованное прослеживание обоими глазами за наиболее сюжетно важными деталями рассматриваемого объекта, также происходят согласованные конвергентные движения глаз.

Следует отметить, что стереоскопический эффект при бинокулярном рассматривании обнаруживает свое действие не сразу. Для получения стереоскопического эффекта при бинокулярном рассматривании пространственных изображений требуется затрата работы сознания обычно порядка до 15 сек. [3]

И только по истечении этого времени человек начинает постепенно воспринимать пространственную стереоскопическую картину. Для восприятия более сложного пространственного образа, незнакомого человека, требуется большее время наблюдения.

Человек может свободно перемещать голову, относительно рассматриваемого объекта, в обычных условиях, тем самым менять точки зрения правого и левого глаза, благодаря чему он может видеть рассматриваемый объект в разных аспектах. Но объёмное представление о наблюдаемом объекте можно получать и с фиксированных точек зрения.

Правда, ограничение рассматривания объекта всего двумя фиксированными точками зрения правого и левого глаза влечет за собой некоторое ограничение пространственного восприятия, сопровождающееся так называемым явлением кулисности, при котором рассматриваемые объекты представляются как бы вырезанными, плоскими, но различно удаленными от наблюдателя фигурами.

Бинокулярное видение сопровождается не только стереоскопическим эффектом, позволяющим определять глубину и объемность пространства, но также и эффектом, позволяющим определять фактуру поверхностей рассматриваемых предметов. Последнее особенно сильно проявляется при рассматривании цветных и блестящих предметов, блеск поверхностей которых воспринимается неодинаково правым и левым глазом.

Бинокулярное смешение цветов, которое мы воспринимаем зависит от центральной нервной системы. Указанные особенности бинокулярного смешения цветов позволяют зрительно отличать цвет предмета от цвета освещения и определять истинную окраску предмета вне зависимости от цветовых оттенков освещения.

1.3 Зрительные геометрические иллюзии и история их изучения

Оптико-геометрические иллюзии проявляются в искажениях воспринимаемой величины или направления линий тестируемых объектов в зависимости от перцептивного фона.

Уже больше полутора веков внимание многих психологов, нейрофизиологов, художников, дизайнеров, приковано к проблеме оптикогеометрических иллюзий. Практически все известные теории восприятия, так или иначе, сводились к проблеме иллюзий, поскольку понимание их механизмов может стать ключом к разгадке более общих закономерностей и принципов формирования перцептивных образов.

Для объяснения причин возникновения иллюзий в психологической литературе предложено большое количество всевозможных теорий и механизмов, осуществляющих свою работу на разных системных уровнях нервно- психической организации. Среди них можно выделить особенности преломления световых лучей в оптико-ретинальной системе глаза, механизм латерального торможения в ганглиозных клетках сетчатки и латеральном коленчатом теле, фильтрацию разных элементов изображения в отдельных пространственно- частотных каналах, теорию движения глаз, теорию контраста, теория неадекватного шкалирования глубины (перспективы или кажущейся удаленности) и др. [1; 14; 21; 22; 24].

Однако все эти теории хорошо подходят для объяснения лишь только отдельных иллюзий и сталкиваются с непреодолимыми сложностями по иным иллюзиям, особенно в альтернативных условиях их предъявления. Так, теория движения глаз не может объяснить сохранение иллюзорных эффектов в условиях стабилизации сетчаточного изображения, а механизм латерального торможения не может ответить на вопрос, почему действие иллюзий сохраняется при предъявлении субъективных контуров [21; 24; 25].

Вескими аргументами против теории кажущейся удаленности, связанной с перцептивным научением, являются факты о наличии иллюзорных эффектов при гаптическом восприятии или в опытах над животными, которых вряд ли можно наделить способностью к пикториальному восприятию глубины, а также сохранение иллюзорных эффектов при устранении признаков удаленности, например, при предъявлении гантелеобразного варианта иллюзии Мюллера-Лайера с окружностями вместо стрелок [21; 22; 27].

Действие иллюзий также нельзя объяснить только с позиции структурных оптико-ретинальных компонентов и периферического уровня зрительной системы. В ряде экспериментов при стереоскопическом предъявлении геометрических иллюзий тестируемые части подавались на один глаз, а индуцирующие на другой. В результате целостный образ иллюзорных стимулов возникал только после фузии в центральных зрительных отделах; тем не менее эффект искажения оставался почти таким же, как и в обычных условиях восприятия [24].

По всей видимости, появление иллюзорных эффектов невозможно объяснить воздействием лишь только какого-нибудь отдельного фактора, а связано с влиянием разных уровней когнитивной системы, и это действие, в зависимости от условий предъявления стимулов, может по-разному проявляться. Помимо этого, выраженность и величина большинства иллюзий находятся под влиянием ряда высокоуровневых компонентов, среди которых, возрастные и культурно-образовательные особенности испытуемых, экологические условия проживания, характер совершаемых со стимульным материалом действий и т.п.

Пожалуй, впервые на роль деятельностного аспекта в восприятии иллюзий указал У. Риверс во время британской этнографической экспедиции к островам Торресова пролива в 1898 году [48]. Было показано, собственно, что туземцы, буквально не подвержены иллюзии, М-Л, возможно, вследствие уникального способа добычи рыбы с применением копья. Можно предположить, что в процессе формирования навыка ловли рыбы весомую роль играет не столько оценка протяженности внутренней части копья, сколько чёткая оценка расстояния между его острием и беспрерывно передвигающимся стимулом (рыбой) с быстрой корректировкой по обратной связи. Другими словами, благодаря постоянным тренировкам информативные точки каким-то образом смещаются с внутренней части на самое острие копья.

Влияние метода измерения и характера совершаемых действий на величину иллюзий, более детально проанализировано в теории перцептивно-моторной диссоциации, предложенной Д. Милнером и М. Гудейлом [35; 44]. Авторы данной теории выделили две системы кодирования зрительной информации, которые получили название «зрение для действия» (vision for action) и «зрение для восприятия» (vision for perception).

Деление этих систем основано на разных требованиях, предъявляемых к выходным моторным системам организма, а также на разной мозговой локализации лежащих в их основе механизмов.

Система «зрение для действия» (дорсальный затылочно-теменной путь) не предназначена для видения, т.е. создания перцептивных и репрезентативных образов.

Она выполняет функцию непосредственного зрительного контроля специфических моторных актов, таких как схватывание, избегание препятствий, прыжки, саккадические и прослеживающие движения глаз. Такие движения запускаются в ответ на строго определенный вид зрительной стимуляции, обеспечиваются специфическими нервными связями и слабо представлены в сознании. Ход их выполнения нельзя запланировать заранее, поскольку зрительно-моторная система требует привлечения непосредственного внимания и контроля в режиме реального времени (on-line control).

Оценка размеров и расстояний в этой системе производится в абсолютных единицах движений конкретных исполнительных органов (хватательных движениях, прыжках или углах поворота глазного яблока).

Система «зрение для восприятия» (вентральный затылочно-височный путь) играет главную роль в создании перцептивных осознаваемых образов и конструировании внутренней модели внешнего мира. Обработанная в этой

системе информация служит основой для формирования зрительных представлений, накопления знаний, понимания смыслов и причинно- следственных связей. Эта высокоуровневая репрезентативная система ведет себя довольно произвольно по отношению к сенсорному входу, а целеполагание и планирование действий на ее основе не имеют непосредственной связи со специфическими моторными каналами.

Зрительно-перцептивная система старается игнорировать конкретную позицию наблюдателя и создает более объективную картину взаиморасположения окружающих предметов. Оценка величин в ней производится в относительных единицах внешних метрических шкал (метрах, футах, локтях и т.п.).

Искажающему влиянию перцептивного окружения на оценку величины стимулов подвержено только зрение для восприятия, в то время как зрительно- моторная система оценивает пространственные свойства одиночных стимулов достаточно точно без учета перцептивного контекста [35].

В случае оптико-геометрических иллюзий конфигурация индуцирующих иллюзию частей систематично изменяет расположение информативных точек, что приводит к искаженной оценке величины тестируемой части или к искажению воспринимаемого направления линий. Так, в классической иллюзии Мюллера Лайера (М-Л) направление стрелок определяет положение точек экстремума функции информативности. В стимуле со стрелками, обращенными вовне, эти точки располагаются за пределами тестируемого отрезка, а в стимуле со стрелками, обращенными вовнутрь - внутри отрезка. Положение этих точек наглядно показано на рис. 1. Соответственно длина первого отрезка недооценивается, а длина второго переоценивается.

Рис.1. Расположение экстремумов функции информативности в иллюзии Мюллера -Лайера, отражающих наибольший перепад зачерненности между центральными и периферическими частями концентрических окон

Аналогичное объяснение применимо и к подавляющему большинству других иллюзий величины и направления линий. Чтобы не утомлять читателя дополнительным текстовым объяснением, наглядно продемонстрируем расположение точек экстремума на примере иллюзий Понцо и Поггендорфа на рис. 2. Исключение составляют только различные варианты вертикально- горизонтальной иллюзии, которые преимущественно связаны с анизотропными механизмами восприятия разных пространственных направлений.

Рис. 2. Расположение экстремумов функции информативности в иллюзии Понцо (слева) и Поггендорфа (справа)



Если базисный механизм восприятия иллюзий свойственен всем людям, как объяснить многочисленные неоспоримые данные о влиянии различных факторов на степень и выраженность иллюзорных эффектов. Среди таких факторов чаще всего упоминают распределение внимания (преимущественно на уровне контролирующих нисходящих процессов), возрастные и культурно- образовательные особенности испытуемых, экологические условия проживания, прошлый опыт и характер совершаемых со стимульным материалом действий. Восприятие нельзя рассматривать в отрыве от других уровней когнитивной организации, а иллюзии не являются застывшим феноменом и подвержены модифицирующему влиянию различных когнитивных систем вплоть до их полного подавления.

1.4 Постановка проблемы исследования

Одним из наиинтереснейших феноменов зрительного восприятия считается иллюзия подвижки фрагментов зрительного образа в структуре неподвижных картин, искусственно сформированных из разноокрашенных и находящихся в противофазе периодически повторяющихся деталей.

Статичные картинки, которые субъективно иллюзорно воспринимаются с фрагментами подвижных образов, по-видимому, можно использовать для изучения психофизиологических механизмов зрительного восприятия человека.

Единая концепция, которая могла бы объяснить, почему у человека возникает иллюзорное видение подвижки фрагментов зрительного образа в составе недвижных картин, отсутствует. Имеется точка зрения A.L. Beer со авт. [36], собственно, что всякая иллюзия «движения» (с нашей точки зрения, вернее, подвижности или же подвижки) формируется, когда «сбивается» механизм стабилизации восприятия неподвижных картин.

Авторы предположили, что микродвижения глаз вызывают скачки изображения на сетчатке, что и приводит к иллюзии подвижки их отдельных фрагментов.

Согласно другому мнению [23], феномен иллюзорного чувства «движения» при рассматривании статичных объектов считается специфическим проявлением быстрой адаптации мозга субъекта к получаемой зрительной информации, чтобы не потерять контроль и координацию в пространстве. В данном случае мозг некоторое время опережающе «ожидает» движения неподвижных объектов, а вслед затем уже иллюзорно собственно воспринимает это движение.

В представленной работе проведен поиск условий возникновения иллюзий подвижки фрагментов зрительных образов целостной структуры неподвижных картин. Моделируя условия ослабления или исчезновения зрительных иллюзий подвижки фрагментов, с помощью простых опытов мы получаем возможность изучать функции периферических и центральных рецептивных полей сетчатки, а также косвенно судить о роли движения глаз в возникновении этой иллюзии и понять центральные механизмы, которые порождают её.



Глава 2. Материал и методы исследования

2.1 Объект исследования

Объектом исследования явилась бинокулярная система человека в состоянии нормы.

В исследовании принимали участие 20 человек добровольцев в возрасте 18- 20 лет с нормальным бинокулярным зрением и с нормальной остротой зрения.

2.2 Тестовый материал

Острота зрения. Обследовали на остроту монокулярного зрения 20 студентов 4-ог курса.

Чтобы определить уровень зрения у тестируемых, мы использовали стандартные таблицы: (с буквами русского алфавита) Таблица Сивцева для определения остроты зрения в даль (на расстоянии 5 метров) и специальной таблицы для определения остроты зрения вблизи (на расстоянии 30 см).

Тестируемые попеременно закрывали сначала правый, затем левый глаз и оценивали, какую строчку на бланке они видят. После этого им предлагалось смотреть на таблицу обеими глазами, определяя, какую

Верхняя граница измеряемых значений остроты зрения для наименьшего расстояния (0.5 м) составлял 2.0, а для всех остальных расстояний находился на уровне 4.0 десятичных единиц, что соответствовало минимальному углу разрешения 0.25'. Шаг изменения размера знаков от строки к строке соответствовал 0.1 в диапазоне 0.1-1.0 и 0.2 в диапазоне 1.0-4.0.



Рис. 3. Таблицы для определения остроты зрения

Зрительные иллюзии

Исследовали условия возникновения зрительной иллюзии подвижности фрагментов образов неподвижных картин у добровольцев. Детали иллюзорных картин были регулярно расположены в световой противофазе по отношению друг к другу. В качестве базовых картин использовали: одно изображение [23] и два изображения из альбома оптических иллюзий [18].

Дополнительно к этим трем базовым картинам нами были модифицированы из них еще 12 картин. Картины были распределены на пять групп, каждая группа объединяла в себе структуры, принципиально схожие по начертанию деталей.

Статистическая обработка данных. При статистической обработке результатов измерений использовали стандартные методы вариационного анализа и методы дискриминантного анализа, модифицированные с учетом структуры массива полученных данных (Дуда, Харт, 1976). Поскольку предварительный анализ показал, что для описания общего характера зависимости остроты зрения от расстояния в подавляющем большинстве случаев достаточно взять ее значения в начале, середине и конце диапазона расстояний, в качестве исходных данных для каждого индивида брали значения остроты зрения для крайних расстояний - 0.5 и 5 м (a0.5 и а5 соответственно), а также для одного из промежуточных положением максимума на кривой, построенной по средним для данной возрастной группы результатам: для взрослых он был ближе к 2 м, а для детей, которых брали для сравнения, - к 1 м. Указанные тройки чисел использовали для вычисления двух показателей вида зависимости остроты зрения от расстояния (71, I2), двумерные распределения которых анализировали с целью выделения основных кластеров. Для оценки параметров кластеров находили линейный дискриминант, максимизирующий значение критерия Фишера j _ ( Ц 1 - Ц 2 ) 2 J 12' о2 + о2

где Ц> - среднее значение проекции вектора (I1, I2) на прямую, нормальную к дискриминирующей оси для г-того кластера, а о, - соответствующее среднеквадратичное отклонение.

2.2 Порядок проведения исследования

Участвующим в эксперименте добровольцам предъявляли картины (рис. 4).

Эти же картины нами были преобразованы в черно-белые (рис. 5).

Рис. 4. Цветная картина



Рис. 5. Черно-белая картина

А также эти изображения были уменьшены до размера 3 угл. град в горизонтальном положении (рис. 6). В данных картинах уменьшали количество деталей в противофазе (рис. 7) и устраняли детали,которые находились в световой противофазе (рис 8).

Рис. 6. Уменьшенный размер картины



Рис. 7. Картина с уменьшенным количеством деталей в противофазе

Рис. 8. Картина с отсутствием деталей, расположенных в противофазе

Все подготовленные картины в различной последовательности предъявляли каждому добровольцу. Результаты исследования - ответы добровольцев фиксировали в таблице, для лучшего понимания и наглядности ответы рассчитывали в процентах от общего числа участвующих в проведённом эксперименте.



Заключение

В настоящей работе мы предприняли поиск условий возникновения иллюзий подвижки фрагментов зрительных образов целостной структур неподвижных картин. Моделируя условия ослабления или исчезновения зрительных иллюзий подвижки фрагментов, с помощью простых экспериментов мы получаем возможность исследовать функции периферических и центральных рецептивных полей сетчатки, а также косвенно судить о роли движения глаз в возникновении этой иллюзии и прийти к пониманию центральных механизмов ее порождающих.

Таким образом, в процессе рассматривания изображений детали, ориентированные не адекватно дирекционной чувствительности рецептивных полей сетчатки, действуют как раздражители и приводят к дезориентации в ЦНС представительства дирекционно чувствительных магноцеллюлярных рецептивных полей вовремя саккад, что приводит к нейродинамическому конфликту и порождает иллюзию подвижки фрагментов зрительного образа.

Другими словами, иллюзорные картины, которые имеют раскраску деталей, регулярно повторяющихся в световой противофазе, неадекватны функциональной организации приема зрительной информации с магноцеллюлярных периферических рецептивных полей сетчатки, работа которых связана с саккадическими и, вероятно, другими движениями глаз.

иллюзия зрительный цвет бинокулярный



Список литературы

1. Анохин П.К. Избранные труды: Кибернетика функциональных систем. Под ред. К.В. Судакова. - М.: Медицина, 1998. - 400 с.

2. Внеклассная работа по биологии: Пособие для учителей А.И. Никишов, З.А. Мокеева, Е. В. Орловская, А.М. Семенова. - М.: «Просвещение», 1980. - 239с.

3. Косицкий Г. Физиология человека. - 2009. С.442-458

4. Глезер В.Д. Механизмы опознавания зрительных образов. - М.: «Наука», 1966.1

5. Голицын, Г.А. Моделирование зрительных иллюзий как метод исследования восприятия / Г.А. Голицын // Вопросы психологии. - 1980. - № 5. - С. 131-135.

6. Гончаров, О.А. Восприятие и изображение третьего пространственного измерения: дис. … докт. психол. наук / О.А. Гончаров. - СПб: СПбГУ, 2009.

7. Гончаров, О.А. Компьютерная программа для экспериментально- психологических исследований восприятия пространства «VisualIllusion 2: Перспектива» / О.А. Гончаров, Н.Е. Емельянова, И.Н. Логинов. - М.: ВНТИЦ, 2007, № регистрации: 502007009943

8. Грегори, Р.Л. Разумный глаз / Р.Л. Грегори - изд. 2-е. - М.: Едиториал УРСС, 2003. - 240 с.

10 Косицкий Г. Физиология человека- 2009. 442-45817.Лентьева Н.Н. Вопросы общей и возрастной физиологии анализаторов. М. 1976. - 176с.

11 Леонтьева Н.Н. Вопросы общей и возрастной физиологии анализаторов. М. 1976. - 176с

12 Манке Г.Г. и др. Методика проведения факультативных занятий по биологии.

Пособие для учителей. -М.: «Просвещение», 1977. - 275с.

13 Меньшикова, Г.Я. Зрительные иллюзии: психологические механизмы и модели: дис. … докт. психол. наук / Г.Я. Меньшикова. - М.: МГУ, 2013. - 301 с.

14 Методические указания к практикуму по физиологии человека и животных Часть 3. Статистическая обработка результатов исследований. - Ставрополь.: СГПИ, 1990. - 27с.

15 Особенности приема и переработки зрительной информации при нарушениях зрения у детей. / (Л.П. Григорьева, Н.Н. Зислина, Л. А. Новикова и др.); под ред. Л.А. Новиковой. - М.: «Педагогика», 1978.

16 Толанский, С. Оптические иллюзии / С. Толанский. - М.: Мир, 1967. - 127 с.

17 Хьюбел, Д. Центральные механизмы зрения / Д. Хьюбел, Т. Визель //Мозг / Под ред. П.В. Симонова. - М.: Мир, 1984. - С.167-197.

18 Цузмер А.М., Петришина О.Л. Биология: Человек и его здоровье: Учеб. Для 9 кл, сред. шк. -20-е изд. -М.: «Просвещение», 1992. - с. 179-186.

19 Ярбус, А.Л. Роль движений глаз в процессе зрения / А.Л. Ярбус. - М.: Наука, 1965. - 166 с.

20. Aglioti, S. M.A. Size-contrast illusions deceive the eye but not the hand /S. Aglioti,

J.F.X. DeSouza, M.A. Goodale // Current Biology. - 1995. - Vol. 5. - № 6. -Pp. 679-685.

21. Ahluwalia, A. An intra-cultural investigation of susceptibility to “perspective”and “non-perspective” spatial illusions / A. Ahluwalia // British Journal of Psychology. - 1978. - Vol. 69. - Pp. 233-241.1

22. Fodor, J.A. Modularity of mind / J.A. Fodor. - Cambridge, MA: MIT Press,1983.

23. Girgus, J.S. Assimilation and contrast illusions: Differences in plasticity /J.S. Girgus,

S. Coren // Perception & Psychophysics. - 1982. - Vol. 32. - № 6. - Pp. 555-561.

24. Glover, S. Dynamic illusion effects in a reaching task: Evidence for separatevisual representations in the planning and control of reaching / S. Glover, P. Dixon // JournalofExperimental Psychology: Human Perception and Performance. - 2001. - Vol. 27. -Pp. 560-572.

Размещено на Allbest.ru