загрузка...
Перескочить к меню

Когнитивная психология (fb2)

файл не оценён - Когнитивная психология (пер. С. Комаров) (а.с. Мастера психологии) 20607K, 726с. (скачать fb2) - Роберт Солсо

Использовать online-читалку "Книгочей 0.2" (Не работает в Internet Explorer)


Настройки текста:



Роберт Солсо Когнитивная психология

Памяти моей матери, Элизабет Пресли Солсо, которая учила меня любить жизнь, и памяти моего отца, Ф. И. Солсо, который учил меня любить знания

Предисловие

Студенту

Эта книга написана для вас и для всех детей XXI века. Мы, изучавшие психологию в прошлом веке, наблюдали быстрые и важные изменения, происходившие в теориях восприятия и осмысления мира, запоминания информации и мышлении. Эти изменения стали результатом усилий многих когнитивных психологов, совершенствовавших методы исследования. Сочетание упорных поисков и новых методов позволило нам многое узнать о восприятии, памяти, нервных основах познания, мышлении и обработке информации — фактически обо всех сферах человеческого познания.

Среди важных открытий последних лет — установление связи между мыслительным процессом и соответствующей нейрофизиологической активностью. Эти успехи были достигнуты в течение второй половины XX столетия. Сегодня мы находимся на пороге новой эпохи во всех областях научных исследований. Я постарался уловить дух времени и подтолкнуть вас к дальнейшему исследованию данной темы. Надеюсь, что содержание этой книги поможет вам понять, чего достигли когнитивные психологи, точно передаст их лучшие идеи, теории и эксперименты и подготовит вас к пониманию новых исследований.

В этой книге мы будем придерживаться модели человеческого познания, в соответствии с которой сначала мы рассмотрим ощущение, затем — восприятие, внимание, память, высшие когнитивные процессы и т. д. Такая система удобна для понимания и упорядочивает то, что могло бы показаться нагромождением информации. Однако известно, что в познании — восприятии, нервных основах нейропознания, памяти, сознании, речи, решении проблем и других областях — все процессы протекают одновременно. Всестороннее изучение когнитивной психологии включает в себя оценку всех компонентов, сплетающихся в тончайший узор психической жизни представителей нашего вида.

В большинстве глав вы найдете рубрику«Критические размышления». Из теории научения и познания нам известно, что увлеченный читатель усваивает материал лучше и, возможно, на более глубоком уровне. Эти критические заметки посвящены одному или нескольким центральным вопросам главы. Я призываю вас погрузиться в текст, взаимодействуя с ним.

Некоторые студенты могут выбрать профессию, связанную с когнитивными науками. Если содержание этой книги подвигнет вас на продолжение работы, которую начали мы, психологи, ваш труд будет полностью вознагражден. Хочу сказать, что меня очень интересует ваше мнение об этой книге, и я буду рад получить ваши предложения и замечания.

Преподавателю

Начиная с 1-го и вплоть до 6-го издания «Когнитивной психологии» общая структура статей мало изменилась, но значительно изменилось их содержание. В первых изданиях мы лишь вскользь упоминали о теме, которая сейчас называется нейропознанием (термин начал широко применяться только в начале 1980-х годов). Сейчас же важная роль нейропознания во всех сферах когнитивной психологии (так же, как и в остальных сферах) очевидна, и дошло до того, что этот раздел когнитивной науки начал вытеснять из учебников другие, более традиционные области. Значительные успехи в нейропознании (не только в методах, но и в способах получения данных и их интерпретации) в полной мерой отражены в настоящем издании учебника, хотя мы не забывали и о том, что когнитивная психология — это прежде всего наука о человеческом разуме: мыслях, умозаключениях, языке, памяти и роли сенсорных стимулов. Эти и другие проблемы познания иллюстрирует, объясняет и разъясняет нейропознание (более чем на одном уровне). Ввиду того что познание изучается психологией, я сохранил описание многих традиционных исследований, которые выдержали испытание временем и эмпирическую проверку, и добавил новые интересные материалы там, где это было необходимо. Всегда существует большой соблазн заменить старые концепции на новые, но эта замена оправданна лишь в тех случаях, когда более современные труды отображают новый аспект проблемы. В большинстве случаев старые исследования безупречно ясны, поэтому я оставил их без изменений. Кроме того, в связи с ростом интереса к психологическим аспектам когнитивной психологии в 6-м издании упомянуто множество нейрокогнитивных исследований, которые были включены в издание как новые доказательства когнитивных теорий.

Создание первого варианта «Когнитивной психологии» более 20 лет тому назад было особенно сложной задачей, так как я не имел никакого примера для подражания, кроме изданной в 1967 году и ставшей классической книги Ульрика Найссера с таким же названием и сотни статей и материалов симпозиумов, в беспорядке разбросанных у меня в офисе и дома. Мне действительно повезло, когда в 1974 году я оказался на лекциях Эда Смита о познании в Стэнфордском университете (курс лекций, который позже читал я). Его организация материала отражена (хотя с некоторыми изменениями) в данной книге, так же как и во многих других учебниках о познании, и мне кажется, что Эд Смит, который был принят в Национальную академию наук, оказал большое влияние на то, как преподается когнитивная психология в Соединенных Штатах и во всем мире. Существует несколько дюжин учебников по когнитивной психологии и еще много других книг, в которых обсуждаются такие темы, как познание и юриспруденция, познание и психотерапия, познание и общество, познание и образование и т. д. Начиная с периода «когнитивной революции» сфера влияния занимающихся этой темой специалистов расширилась намного больше, чем я мог вообразить десятилетия назад. Однако, на мой взгляд, главные темы, сформировавшие эту дисциплину в то время, все еще актуальны, хотя за прошлые годы акцент сместился, — таков динамический характер жизнеспособных наук.

Мне нравилось писать эту книгу, и, могу нескромно добавить, я даже с удовольствием перечитывал ее время от времени; теперь же, когда я ее заканчиваю, пришло время оглянуться назад с некоторой ностальгией. Когда я начал работать над 1-м изданием, у меня были лишь чистый лист линованной бумаги, обещавшая стать обшарпанной авторучка и сотни статей, журналов и книг по восприятию, памяти и мышлению в качестве материала для работы. Теперь я работаю, используя компьютер, который сам проверяет правописание и синтаксис (иногда), множество книг, подобных моей, и столько новых данных, сколько не сможет переварить ни один человек. Я надеюсь, что мои книги внесли важный вклад в психологию и науку в целом. Для меня это было путешествие, от которого я не мог отказаться.

В этом, 6-м, издании я пытался сохранить лучшие черты предыдущих пяти изданий, добавив важные новые материалы и несколько сместив акцент книги, желая отразить последние изменения. В частности, я сохранил всесторонний характер книги. Есть опасность написать всеобъемлющий учебник, читая который студенты могут увязнуть в огромном количестве материала, содержащегося в одном курсе. Могу дать вам совет: не нужно изучать всю книгу за один семестр. Немного позже я продолжу эту тему.

В течение последнего десятилетия когнитивная психология претерпевает существенные изменения и бурно развивается, нам стало намного труднее корректно раскрывать все области познания. Я выделил основные исследования и идеи и устранил некоторые из наиболее специальных аспектов когнитивной науки. Несомненно, специализированные книги, написанные с особой точки зрения, необходимы, но я полагаю, что многие будут приветствовать появление всеобъемлющей книги по когнитивной психологии, — задача, которую пытались решить лишь несколько авторов.

Тем из вас, кто уже знаком с «Когнитивной психологии», будет приятно обнаружить, что в книге представлены противоречивые данные, сопровождаемые некоторыми примечаниями. Такие резюме впервые использовались в 3-м издании с учетом пожеланий многих читателей. Я также вел активные лабораторные исследования, в которых вместе со своими студентами проверял кое-какие из идей, изложенных в этой книге. Иногда мы будем обращаться к данной работе, чтобы разъяснить конкретные принципы и показать читателю, что когнитивная психология — активная, развивающаяся наука. Я надеюсь, что такие исследования будут стимулировать вас продолжить поиск более полных ответов на поставленные в книге вопросы.

Как и в предыдущих изданиях, большинство глав начинается с краткого исторического обзора соответствующей темы; однако в некоторых главах этот обзор был сокращен, чтобы освободить место для текущей информации. Так как когнитивная психология как наука быстро развивается, я полагаю, что для читателей важно знать кое-что об истории темы, чтобы они могли понять новую информацию в контексте прошлых событий.

В пятый раз перерабатывать столь нежно любимую книгу — сладостно-горький опыт. С одной стороны, действительно приятно включить в нее новые исследования, которые отвечают на некоторые из вопросов, поставленных в предыдущих изданиях; с другой — смотреть на пол, заваленный удаленными страницами, параграфами и примерами тщательно обработанного материала, для того, кому тяжело сократить даже одно слово, — все равно что видеть, как умирает часть твоей интеллектуальной жизни. Мне особенно не хотелось сокращать часть исторического материала по исследованиям памяти, но требовалось место для рассказа о более интересных открытиях. Кроме добавления новых ссылок в большинстве глав и удаления некоторых устарелых исследований в этом издании подчеркнуты следующие моменты:

* Каждая глава начинается с предварительных вопросов. Мы знаем, что усваивать важную информацию легче, если студент имеет представление о том, что именно он, как ожидается, будет изучать. Несколько наводящих вопросов в начале главы определяют направление внимания студента при дальнейшем чтении; в некоторых случаях вопросы сформулированы так, чтобы вызвать особый интерес читателя. Вообще, это издание более удобно в использовании и в то же время стимулирует интеллектуальную активность.

* Каждая глава была обновлена, а несколько глав были значительно переделаны, часто в ответ на просьбы читателей. Это касается глав, посвященных восприятию и вниманию, сознанию и когнитивному развитию.

* Книга существенно дополнена новой информацией по физиологии и смежным темам, включая недавно полученные результаты по технологиям нейрокогнитивного отображения. Включение этих тем — ответ на быстро изменяющийся характер когнитивной психологии и важные новые открытия в области науки о мозге и нейропознании.

* В данном издании мы объединили материал некоторых глав; в особенности это касается самостоятельных в прошлых изданиях глав, посвященных восприятию и вниманию, которые были объединены в одну главу.

* Организация глав и разделов соответствует последовательности обработки информации, которая начинается с восприятия сигналов сенсорной/мозговой системой и продолжается в рамках процессов более высокого порядка, таких как память, язык и мышление. Именно этой последовательности легче следовать студентам и преподавателям, хотя когнитивная модель обработки информации {Information Processing — INFOPRO) — не единственная модель, с которой могут ознакомиться студенты, читая эту книгу. По моему мнению, познание имеет сложный характер и все его части работают вместе более или менее одновременно. Хотя люди не испытывают трудностей в использовании модели последовательной обработки, следует отметить, что память без восприятия похожа на красивую живопись без краски.

* В большинство глав включен раздел под названием «Критические размышления», в котором я призываю читателя анализировать или рассматривать ту или иную тему. Я обнаружил, что этот прием, как и другие, которые вы могли бы придумать сами, является хорошим средством стимулирования обсуждения в группе. Студенты склонны более глубоко обдумывать проблемы и лучше усваивать информацию, когда обсуждают тему с другими студентами. Дискуссия в группе также дает студентам возможность упражнять и улучшать их аналитические навыки.

* Добавлен новый иллюстративный материал, который является одновременно живым и поучительным.

При написании всеобъемлющей книги по когнитивной психологии я пытался сделать так, чтобы моя работа была привлекательна для многих преподавателей, предпочитающих выбирать свои любимые темы для семестрового курса лекций. Можно изложить материал всех шестнадцати глав в одном курсе, но большинство преподавателей говорили мне, что они выбирают лишь некоторые главы. (В свой собственный курс лекций я включаю все, кроме одной или двух глав, хотя один мой деятельный аспирант изложил всю книгу за одну пятинедельную летнюю сессию !) Я написал этот учебник так, чтобы некоторые главы могли быть опущены без ущерба для целостности книги. Вот несколько предлагаемых моделей:

1. Краткое общее введение в познание — главы 1, 3, 4, 6-8, 11, 13, 15 и 16.

2. Нейрокогнитивная система — главы 1-5, 7-10, 12, 15 и 16.

3. Прикладной подход — главы 1, 3-11, 13-16.

4. Мышление/с акцентом на решение проблем — главы 1, 4-11, 14-16.

5. Память — главы 1-3, 6-15.

6. Когнитивное развитие — главы 1-4, 6-16.

Эти модели — лишь общие предложения, к которым можно добавить главы по вашему вкусу и/или специализации.

В написание этой книги внесли вклад многие люди, и я с удовольствием отдам им дань уважения. Многие из вас, преданных читателей, в течение этих лет лично или в письмах выражали свое мнение о книге. Я глубоко ценю вашу верность этой книге, и ваши замечания были для меня очень важны. Кроме того, я узнавал мнения (в форме писем и иным способом) студентов — самой важной группы читателей, которым адресована эта книга. Многие исследователи информировали меня о своих последних открытиях, и я особенно обязан им. Многие из вас присылали мне копии рукописей и опубликованных работ из источников, которые иначе было бы фактически невозможно найти. Я выражаю признательность рецензентам прежних изданий. Я благодарю Кристи Ланда за помощь в подготовке рукописи. Данное издание было в известной мере улучшено обзорами, присланными Томом Бузи (Университет штата Индиана), Уильямом С. Кассэлем (Университет Нового Орлеана), Линдой Д. Кросняк (Университет Джорджа Мейсона), Дарлин Демари-Дреблоу (колледж Маскингам), Дугом Имоном (Университет Висконсина в Уайтуотере), Полом Фусом (Университет Северной Каролины в Шарлотте), Полом Хосе (Университет Лойолы в Чикаго), Кристи А. Нильсон (Университет Маркетт), Грэгом Робинсоном-Риглером (Университет св. Фомы), Барбарой А. Спеллман (Университет Вирджинии), Лаурой А. Томпсон (Университет штата Нью-Мексико). Наконец, я благодарю моего редактора Кэролин Меррилл, моих студентов и коллег, которые обеспечивали поддержку и помощь, а также вдохновляли меня. Я также благодарю Габриэля А. Флореса за его восхитительные иллюстрации.

Р. Л. С.

ГЛАВА 1. Введение в когнитивную психологию

Благодаря развитию новых логических инструментов, широкому внедрению компьютеров, применению научных методов в изучении человеческой психологии и культурных обычаев, а также благодаря более полному и точному знанию природы языка и многим открытиям в области строения и работы нервной системы мы достигли более глубокого понимания вопросов, первоначально сформулированных Платоном, Декартом, Кантом и Дарвином.

Хауард Гарднер

Что такое когнитивная психология?

Каковы основные компоненты когнитивной психологии?

Как когнитивная психология стала одним из самых мощных направлений в психологии?

Что такое когнитивная модель и как когнитивные модели использовались для понимания разума?

Как когнитивная нейронаука повлияла на развитие наук о разуме и какие новые направления в изучении познания могли появиться в результате этого влияния?

Как эволюционная когнитивная психология повлияла на концепции познания?

Что такое когнитивная психология?

Когда вы читаете этот вопрос и думаете о нем, вы включаетесь в процесс познания. Когнитивная психология занимается восприятием информации (вы читаете вопрос), пониманием (вы осмысливаете вопрос), мышлением (вы спрашиваете себя, знаете ли вы ответ), а также формулировками и ответами (вы можете сказать: «Когнитивная психология — это изучение мышления»). Познание затрагивает все части перцептивных, мнемических и мыслительных процессов и является важной характеристикой каждого человека.

Когнитивная психология — это научное изучение мыслящего разума; она касается следующих вопросов:

* Как мы обращаем внимание на информацию о мире и собираем ее?

* Как мозг сохраняет и обрабатывает эту информацию?

* Как мы решаем проблемы, думаем и формулируем свои мысли с помощью языка?

Когнитивная психология охватывает весь диапазон психических процессов — от ощущения до восприятия, нейронауки, распознавания паттернов, внимания, сознания, научения, памяти, формирования понятий, мышления, воображения, запоминания, языка, интеллекта, эмоций и процессов развития; она касается всевозможных сфер поведения. Взятый нами курс на понимание природы мыслящего разума является одновременно амбициозным и волнующим. Поскольку поставленная нами задача грандиозна, то и направления исследования будут различны; а так как эта тема предполагает рассмотрение человеческого разума с новых позиций, то, вероятно, ваши взгляды на интеллектуальную сущность человека могут радикально измениться.

В этой главе мы предлагаем вам ознакомиться с общей картиной когнитивной психологии, ее историей, а также теориями, объясняющими, как знания представлены в уме человека.

Прежде чем мы коснемся технических аспектов когнитивной психологии, будет полезно получить некоторое представление о тех предположениях, которые мы делаем в процессе обработки информации. Чтобы продемонстрировать, как мы интерпретируем информацию, рассмотрим обычную ситуацию: водитель спрашивает у полицейского дорогу. Хотя задействованные в этом случае когнитивные процессы могут показаться простыми, в действительности это далеко не так.


Водитель: Я недавно переехал и плохо знаю город; вы не подскажете, как попасть в «Робби Роботленд»?

Полицейский: А вам нужны видеоигры или компьютеры? У них тут два разных магазина.

В.: А-а, м-м-м...

П.: Вообще-то это не важно, поскольку они находятся друг против друга, через улицу.

В.: Я, собственно, ищу одну программу, знаете, из тех, что помогают решать задачи.

П.: Ну, тогда это у них в компьютерном магазине.

В.: В компьютерном?

П.: Да, в отделе программного обеспечения. Так что... вы знаете, где цирк?

В.: Это то здание с чем-то вроде конуса или это то, которое...

П.: Нет, но вы знаете, где это — тот самый выставочный павильон; ну, помните, там проходила выставка «Экспо» в 1988 году.

В.: А, да, я знаю, где эта выставка.

П.: Ну вот, это там, на месте «Экспо». Вообще отсюда туда трудно попасть, но если вы поедете вниз, проедете по этой улице один светофор, а потом — до сигнальной мачты, повернете направо и проедете один квартал до следующего светофора, а затем налево через железнодорожный переезд, мимо озера до следующего светофора рядом со старой фабрикой... Знаете, где старая фабрика?

В.: Это та улица через мост, где указатель одностороннего движения до старой фабрики?

П.: Нет, там двустороннее движение.

В.: А, это значит другой мост. Ладно, я знаю, какая улица...

П.: Вы можете узнать ее по большому плакату, где написано: «Если вы потеряли бриллиант, вы ничем его не замените». Что-то в этом роде. Это реклама ночного банка-депозитария. Я его называю «Бозодеп», потому что это в Бозвелловском банке. Короче, вы едете мимо старой фабрики — это где ресторан «Ла Страда» — и поворачиваете налево — нет, направо — потом один квартал налево, и вы на Вирджиния-стрит. Вирджиния-стрит вы не пропустите. Это будет по правой стороне на этой улице. В.: Да вы шутите! Я же остановился в мотеле на Вирджиния-стрит. П.: Да-а?

В.: Я поехал не в ту сторону, и теперь я на другом конце города. Подумать только, два

квартала от моего мотеля! Я мог туда пешком дойти.

П.: А в каком вы мотеле?

В.: В Оксфордском.

П.: О, в самом деле?

В.: Ну, это не высший класс, но зато там просто замечательная библиотека.

П.: Хм-м.


Весь описанный эпизод занял бы не более двух минут, но то количество информации, которую восприняли и проанализировали эти два человека, просто поражает. Неспециалист, находя такой диалог запутанным, мог бы упростить его: «Я спросил — он ответил — я понял». Однако в этой беседе содержится гораздо больше информации. Более глубокое осмысление этого разговора предполагает знание об основных процессах, стоящих за «я спросил», «он ответил» и «я понял».

Как мог бы психолог рассматривать такой процесс? Один способ — в терминах «стимул-реакция»: например, светофор (стимул) и поворот направо (реакция).

Некоторые психологи, особенно представители традиционного бихевиористского подхода, уверены, что всю последовательность событий можно адекватно (и гораздо более детально) описать в таких терминах. Однако, хотя эта точка зрения и подкупает своей простотой, она не в состоянии описать все когнитивные построения, участвующие в подобном обмене информацией. Чтобы это сделать, необходимо определить и проанализировать конкретные компоненты когнитивного процесса и затем объединить их во всеобъемлющую модель. Хотя лежащие на поверхности действия являются важными составляющими, по-видимому, существуют также «внутренние» системы, стоящие за этими действиями, и именно они привлекают к себе внимание некоторых психологов. С такой позиции и исследуют сложные проявления человеческого поведения когнитивные психологи.

Как когнитивный психолог стал бы рассматривать ситуацию, описанную в приведенном выше эпизоде? Он мог бы начать с некоторых предположений относительно когнитивных характеристик полицейского и водителя. В левой части табл. 1.1 приведены соответствующие характеристики, а в правой — связанные с ними темы когнитивной психологии.


Таблица 1.1. Предполагаемые когнитивные характеристики

Модель обработки информации

Одним из способов объединить приведенные положения в систему более высокого порядка, или когнитивную модель, является модель обработки информации, которая (обычно) имеет отношение к упорядоченной во времени последовательности событий. Эта модель удобна и легка для понимания. Когнитивные психологи использовали ее в течение многих десятилетий, хотя это не единственный способ характеристики познания. Другие модели, например модель нейронауки, которую мы рассмотрим позже, касаются восприятия, памяти, языка и мышления — всех основных тем когнитивной психологии — с иной точки зрения.

В основе модели обработки информации — комбинация трех предположений:

* Познание можно понять, рассматривая его как ряд последовательных (обычно) этапов.

* На каждом этапе происходит уникальная обработка поступающей информации. Возможная реакция (например: «А, я знаю, где эта выставка») является результатом серии таких этапов и операций (например, восприятие, кодирование информации, извлечение информации из памяти, формирование понятий, суждение и формирование высказывания).

* Информация передается с предыдущего этапа на последующий, где она подвергается воздействию свойственных данному этапу операций. Поскольку все компоненты модели обработки информации так или иначе связаны с другими компонентами, трудно точно определить начальный этап; но для удобства мы можем считать, что данная последовательность начинается с поступления внешних стимулов.


Критические размышления: познание

Познание в повседневной жизни. В тексте этой книги вы обнаружите множество врезок, касающихся критических размышлений о познании. Они содержат задания по использованию информации текущей главы для демонстрации критического мышления. Когда вы в следующий раз пойдете в универсам или торговый пассаж, остановитесь на мгновение и поищите в окружающей вас действительности различные примеры действия когнитивной психологии. Особо отметьте следующие моменты: 1 ) использование формы и цвета для привлечения внимания; 2) ваша собственная реакция на внешние стимулы (например, на чем сфокусирован ваш взгляд и как долго вы смотрите на объект или человека); 3) использование памяти в понимании языка, контекста и интерпретации образов и звуков окружения. Кратко запишите ваши впечатления и снова прочтите их приблизительно через неделю. С какими из обсужденных в этой главе принципов связаны ваши наблюдения?


Эти частички информации — признаки окружения в нашем примере — не представлены непосредственно в голове полицейского, но они преобразуются в нейроструктуры и значимые символы; некоторые когнитивные психологи называют их внутренними репрезентациями. На самом нижнем уровне энергия света (или звука), исходящая от воспринимаемого стимула, преобразуется в нервную энергию, которая, в свою очередь, обрабатывается на вышеописанных гипотетических этапах, с тем чтобы сформировать внутреннюю репрезентацию воспринимаемого объекта. Полицейский понимает эту внутреннюю репрезентацию, которая в сочетании с другой контекстуальной информацией дает основу для ответа на вопрос водителя.

Модель обработки информации породила два важных вопроса, вызвавших значительные споры среди когнитивных психологов:

* Какие этапы проходит информация при обработке?

* В каком виде информация представлена в уме человека?

Хотя ответить на эти вопросы непросто, значительная часть нашей книги посвящена поиску ответа на них, так что не будем упускать их из виду. Когнитивные психологи, стремясь ответить на эти вопросы, включали в свои исследования методы и теории из конкретных психологических дисциплин; некоторые их них описаны ниже.

Сфера когнитивной психологии

Современная когнитивная психология заимствует теории и методы из 12 основных областей исследования (рис. 1.1): когнитивная нейронаука, восприятие, распознавание паттернов, внимание, сознание, память, репрезентация знаний, воображение, язык, психология развития, мышление и формирование понятий, а также человеческий интеллект и искусственный интеллект. Каждую из этих областей мы рассмотрим в последующих главах.

Рис. 1.1. Основные направления исследований в когнитивной психологии

Когнитивная нейронаука

Лишь в течение последних нескольких лет когнитивные психологи и когнитивные неврологи (специалисты по мозгу) установили между собой отношения тесного сотрудничества. К настоящему времени этот союз дал наиболее впечатляющие результаты в области изучения свойств нашего разума. Когнитивные психологи ищут неврологические объяснения имеющихся у них данных, а неврологи обращаются к когнитивным психологам, чтобы объяснить результаты, полученные в лабораториях. В приведенном примере разговора сбитого с толку водителя и полицейского каждая часть когнитивного процесса — от ощущения до знания правил вождения автомобиля — поддерживается основными электрохимическими процессами, происходящими в мозге и нервной системе.

Восприятие

Отрасль психологии, непосредственно связанная с обнаружением и интерпретацией сенсорных стимулов, называется психологией восприятия. Из экспериментов по восприятию мы хорошо знаем о чувствительности человеческого организма к сенсорным сигналам и — что более важно для когнитивной психологии — о том, как интерпретируются эти сенсорные сигналы.

Описание, данное полицейским в вышеприведенной уличной сцене, в значительной степени зависит от его способности «видеть» существенные признаки окружения. «Видение», однако, это далеко не простое дело. Для восприятия сенсорных стимулов — в нашем случае они преимущественно зрительные — необходимо, чтобы они имели определенную величину: если водителю предстоит выполнить описанный маневр, эти признаки должны иметь значительную интенсивность. Кроме того, постоянно изменяется сама ситуация. По мере изменения положения водителя появляются новые признаки. Отдельные признаки приобретают особое значение в процессе перцепции. Указательные знаки различаются по цвету, положению, форме и т. д. Многие изображения при движении постоянно меняются, и, чтобы действовать согласно их указаниям, водитель должен быстро корректировать свое поведение.

Экспериментальные исследования восприятия помогли идентифицировать многие из элементов этого процесса; некоторые из них мы рассмотрим в главе 3. Но исследование восприятия само по себе не может адекватно объяснить ожидаемые действия; задействованы и другие когнитивные системы, такие как распознавание паттернов, внимание, сознание и память.

Распознавание паттернов

Стимулы внешней среды редко воспринимаются как единичные сенсорные события; чаще всего они воспринимаются как часть более значительного паттерна. То, что мы ощущаем (видим, слышим, осязаем, обоняем или чувствуем на вкус), почти всегда есть часть сложного паттерна, состоящего из сенсорных стимулов. Так, когда полицейский говорит водителю «проехать через железнодорожный переезд мимо озера... рядом со Старой фабрикой», его слова описывают сложные объекты (переезд, озеро, старая фабрика). В какой-то момент полицейский описывает плакат и предполагает при этом, что водитель грамотный. Но задумаемся над проблемой чтения. Чтение — это сложное волевое усилие, при котором от читающего требуется построить осмысленный образ из набора линий и кривых, которые сами по себе не имеют смысла. Организуя эти стимулы так, чтобы получились буквы и слова, читающий может затем извлечь из своей памяти значение. Весь этот процесс занимает долю секунды, и он просто поразителен, если учесть, сколько в нем участвует нейроанатомических и когнитивных систем.

Внимание

Полицейский и водитель сталкиваются с огромным количеством признаков окружения. Если бы водитель уделял внимание им всем или многим из них, он точно никогда бы не добрался до компьютерного магазина. Хотя люди — это существа, собирающие информацию, очевидно, что при нормальных условиях мы очень тщательно отбираем количество и вид информации, которую стоит принимать в расчет. Наша способность к обработке информации, очевидно, ограничена на двух уровнях — сенсорном и когнитивном. Если нам одновременно навязывают слишком много сенсорных признаков, это может вызвать «перегрузку»; если мы пытаемся обработать в памяти слишком много событий, также возникает перегрузка. Последствием этого может стать сбой в работе. Если иллюстрация, приведенная рядом с текстом диалога, является точной репрезентацией когнитивной карты водителя, то последний действительно безнадежно запутался. Все мы время от времени оказываемся в подобной ситуации.

Сознание

Сознание определяют как «текущую осведомленность о внешних или внутренних обстоятельствах». Хотя это слово «затерто до дыр» (Miller, 1962), оно, безусловно, одно из самых трудных для операционального определения. Отвергнутое бихевиористами как «ненаучное», слово «сознание» и соответствующее понятие не могут просто исчезнуть. И тот факт, что некоторые темы трудно анализировать, не означает, что их можно игнорировать: наука изучает не только легкие проблемы. Для большинства людей сознание и неосознанные мысли (например, такие, что приходят в голову на первом свидании) вполне реальны. Например, если вы посмотрите на часы и увидите «22:42», вы осознаете этот внешний сигнал почти так же, как водитель осознавал советы полицейского и то, что означали эти советы. Однако, после того как вы посмотрели на часы, у вас также возникла другая осознанная мысль, которая изначально была вызвана информацией о времени, но пришла «изнутри». Это осознанная мысль могла бы быть следующей: «Уже поздно: я должен закончить эту главу и лечь спать», — так же как водитель, возможно, думал: «Надеюсь, что этот полицейский знает, где находится "Робби Роботланд", и говорит правду. А где мои документы на машину? Продлил ли я страховку? Спокойно! Никто нас не видит? Я помню, где мост. А вот и светофор». Все эти осознанные мысли, возможно, пронеслись в сознании человека за несколько секунд. «Сознание» — термин, который не исчезнет, — недавно вновь получил признание, и теперь это понятие всерьез изучается современной когнитивной психологией.

Память

Мог бы полицейский описать дорогу, не пользуясь памятью? Конечно, нет; и в отношении памяти это даже более верно, чем в отношении восприятия. В действительности память и восприятие работают вместе. В нашем примере ответ полицейского явился результатом работы двух типов памяти. Первый тип памяти удерживает информацию ограниченное время — достаточно долго, чтобы поддержать разговор. Эта система памяти хранит информацию в течение короткого периода — пока ее не заменит новая. Весь разговор занял бы около 120 секунд, и маловероятно, чтобы все его детали навсегда остались в памяти и полицейского и водителя. Однако эти детали хранились в памяти достаточно долго для того, чтобы они оба сохраняли последовательность элементов, составляющих диалог[1], и некоторая часть этой информации могла отложиться у них в постоянной памяти. Этот первый этап памяти называется кратковременной памятью (КВП), а в нашем случае это особый ее вид, называемый рабочей памятью.

С другой стороны, значительная часть содержания ответов полицейского получена из его долговременной памяти (ДВП). Наиболее очевидная часть в нашем примере — знание им языка. Он не называет озеро лимонным деревом, место выставок — автопокрышкой, а улицу — баскетболом; он извлекает слова из своей ДВП и использует их более или менее правильно. Есть и другие признаки, указывающие на то, что ДВП участвовала в его описании: «...помните, у них была выставка "Экспо-88"». Он смог за долю секунды воспроизвести информацию о событии, происшедшем несколько лет назад. Эта информация не поступала из непосредственного перцептивного опыта; она хранилась в ДВП вместе с огромным количеством других фактов.

Информация, которой владеет полицейский, получена им из восприятия, КВП и ДВП. Кроме того, мы можем сделать вывод, что он был мыслящим человеком, поскольку вся эта информация была им представлена в виде некоторой схемы, которая «имела смысл».

Репрезентация знаний

Основой всего человеческого познания является репрезентация знаний: как символически представлена информация и как она сочетается с хранящимися в мозгу данными. Эта часть познания имеет два аспекта: концептуальная репрезентация знаний в сознании и способы хранения и обработки информации в мозге.

Если сопоставить мысли полицейского с ситуацией, в которой оказался заблудившийся водитель из нашего примера, то окажется, что эти два человека имели значительно различающиеся концептуальные репрезентации. Одна из проблем, с которыми мы сталкиваемся в процессе общения друг с другом, состоит в том, что мир мы воспринимаем по-разному. То, что вы видите, слышите, обоняете, осязаете или чувствуете на вкус, — это не то же самое, что испытываю и представляю в памяти я; и то, что испытываю и храню в памяти я, не идентично вашему опыту. Несмотря на эти присущие нам различия между репрезентациями знаний, большинство людей действительно испытывают и изображают переживания достаточно схожими способами, чтобы успешно жить в этом мире.

Кроме того, у нас, людей, есть мозг, который в значительной степени определяет способ хранения информации. Потребовались миллионы лет, чтобы сформировался человеческий мозг; однако ваш мозг и мозг вашего лучшего друга поразительно похожи. Даже различия между вашим мозгом и мозгом вашего преподавателя невелики (несмотря на очевидную для обоих разницу). Конечно, содержание значительно различается: ваш друг может многое знать о том, как подготовиться к трехнедельному путешествию на лодках по Северной Канаде, а вы можете больше знать, например, о классификации небесных тел. Но наша нервная система улавливает информацию и переживания и удерживает их в структурах, которые одинаковы в мозге каждого человека. Например, когда водитель и полицейский смотрят друг на друга, у обоих активизируются одни и те же части мозга.

Когнитивные психологи особенно интересуются темой внутренних репрезентаций знаний, и значительная часть этой книги в той или иной степени касается упомянутой темы. История репрезентации знаний рассмотрена ниже в данной главе.

Воображение

Для того чтобы ответить на вопрос, полицейский построил мысленный образ окружающего пространства. Созданный мысленный образ имел форму когнитивной карты, то есть своего рода мысленной репрезентации для множества зданий, улиц, дорожных знаков, светофоров и т. п. Он был способен извлечь из когнитивной карты значимые признаки, расположить их в осмысленной последовательности и преобразовать эти образы в языковую информацию, которая позволила бы водителю построить сходную когнитивную карту. Затем повторно выстроенная когнитивная карта дала бы водителю вразумительную картину города, которая могла бы впоследствии быть преобразована в акт вождения автомобиля по определенному маршруту. Хотя экспериментальные исследования мысленных образов в психологии начали проводиться сравнительно недавно, уже появились некоторые важные результаты; мы рассмотрим их в главе 10.

Язык

Чтобы правильно ответить на вопрос, полицейскому было необходимо обширное знание языка, что подразумевает знание правильных названий для ориентиров и, что тоже важно, знание синтаксиса языка — то есть правил расположения слов в предложении и связей между ними. Здесь важно признать, что приведенные словесные последовательности могут не удовлетворить педантичного профессора филологии, но вместе с тем они передают некоторое сообщение. Почти в каждом предложении, произнесенном полицейским, присутствуют существенные грамматические правила. Он не сказал: «Них ну это компьютерном в у»; он сказал: «Ну, это у них в компьютерном», — и все мы понимаем, что имеется в виду. Кроме построения грамматически правильных предложений и подбора соответствующих слов из своего лексикона полицейский должен был координировать сложные моторные реакции, необходимые для произнесения своего сообщения. Кроме того, коммуникация между людьми — это намного больше, чем то, что они говорят или пишут. Наиболее очевидный пример — использование жестов, или языка тела, для передачи сообщений, и вполне вероятно, что и водитель и полицейский именно жестами передали большую часть смысла. Наконец, мы можем оценить богатство и сложность коннотативных особенностей языка. Перечитайте отрывок из диалога в конце беседы:


П.: А в каком вы мотеле?

В.: В Оксфордском.

П.: О, в самом деле?

В.: Ну, это не высший класс...


Что-то в интонации ответа полицейского: «О, в самом деле?» — явилось сигналом, который водитель интерпретировал как: «Почему вы остановились в такой дыре?» Язык и коммуникация — гораздо больше, чем слова.

Психология развития

Психология развития — это еще одна область когнитивной психологии, которая весьма интенсивно изучалась. Недавно опубликованные теории и эксперименты по когнитивной психологии развития значительно расширили наше понимание того, как развиваются когнитивные структуры. В нашем примере мы можем только заключить, что говорящих объединяет схожий опыт развития, позволяющий им (более или менее) понимать друг друга. Этот общий опыт включает развитие способности совершать умственные операции с внутренними репрезентациями конкретных объектов, способность к абстрактному мышлению и логическому рассуждению и не в меньшей мере развитие обычного языка, являющегося средством коммуникации. Когнитивному развитию посвящена глава 13. У всех взрослых людей было детство и юность, и все мы имеем опыт взросления, общий с другими людьми.

Мышлениче и формирование понятий

На протяжении всего эпизода полицейский и водитель проявляют способность к мышлению и формированию понятий. Когда полицейского спросили, как попасть в «Робби Роботленд», он ответил, проделав несколько промежуточных шагов; вопрос полицейского: «Вы знаете, где цирк?» показывает, что если бы водитель знал этот ориентир, то его легко можно было бы направить в «Робби Роботленд». Но раз он не знает, полицейский выработал еще один план ответа на вопрос. Кроме того, употребление полицейским некоторых слов (таких, как «железнодорожный переезд», «старая фабрика», «ресторан Ла Страда») свидетельствует о том, что у него были сформированы понятия, близкие к тем, которыми располагал водитель. Далее в разговоре полицейский, очевидно, был сбит с толку, когда водитель сказал ему, что в мотеле «Оксфордский» замечательная библиотека. Мотели и библиотеки — обычно несовместимые категории, и полицейский, который, так же как и вы, знал об этом, мог бы спросить: «Что же это за мотель такой?»

Человеческий и искусственный интеллект

Человеческий интеллект. Полицейский и водитель имели некоторые предположения об уровне интеллекта друг друга. Эти предположения включали — но не ограничивались этим — способность понимать обычный язык, следовать инструкциям, преобразовывать вербальные описания в действия и вести себя соответственно нормам своей культуры. В главе 14 мы детально рассмотрим некоторые последние когнитивные теории человеческого интеллекта.

Искусственный интеллект. Водитель хочет найти «мыслящую программу», предположительно, для своего персонального компьютера. Такая программа могла бы имитировать познавательные процессы человека при решении задач. Чтобы написать программу, которая моделирует мышление, необходимо понимать по крайней мере основные свойства мышления человека. Это главная задача когнитивной психологии. На развитие когнитивной науки оказала огромное влияние специальная отрасль компьютерных наук, именуемая «искусственный интеллект» (ИИ), нацеленная на моделирование познавательных процессов человека, — особенно с тех пор, как для компьютерных программ искусственного интеллекта потребовались знания о том, как мы обрабатываем информацию. Соответствующая и весьма захватывающая тема (рассмотренная детально в главе 16) затрагивает вопрос о том, может ли «совершенный робот» имитировать человеческое поведение. Вообразим, например, эдакого сверхробота, овладевшего всеми способностями человека, связанными с восприятием, памятью, мышлением и языком. Как бы он ответил на вопрос водителя? Если бы робот был идентичен человеку, то и ответы его были бы идентичны, но представьте себе трудности разработки программы, которая ошиблась бы — так же, как это сделал полицейский («поворачиваете налево»),- и затем, заметив ошибку, исправила бы ее («нет, направо»).

Краткая история когнитивной психологии

Как мы знаем, когнитивная психология занимается главным образом вопросом о том, как знания представлены в уме человека. Самая актуальная проблема репрезентации знаний — как говорят некоторые когнитивные психологи, «внутренние репрезентации» или «коды» — порождала одни и те же фундаментальные вопросы на протяжении столетий: каким образом приобретаются, хранятся, передаются и используются знания? Что такое сознание и откуда происходят осознанные мысли? Какова природа восприятия и памяти? Что есть мысль? Как развиваются все эти способности?

В этих вопросах отражена суть проблемы репрезентации знаний: как хранятся и схематизируются в уме идеи, события и объекты? В этом разделе, посвященном истории когнитивной психологии, мы рассмотрим три главных периода, но в литературе на данную тему вы можете найти более подробные сведения (Solso & MacLin, 2000; Wilson & Keil, 1999). Сначала мы коснемся традиционных идей самого раннего периода развития науки. Затем мы рассмотрим, как понимали знания и мышления ученые эпохи Возрождения. Наконец, мы ознакомимся с современным периодом, описав новые идеи и методы.

Первые представления о мышлении

Выживание человека и животных зависит от знания важных свойств окружающей среды. Не зная их, мы бы не выжили.

Откуда приходит знание и как оно представлено в сознании? Этот вечный вопрос имеет важнейшее значение для когнитивной психологии, поскольку он интересовал людей в течение столетий. Были предложены два ответа. Эмпирики утверждают, что знание возникает из опыта (как ваше знание теоремы Пифагора было получено в результате изучения геометрии в средней школе); нативисты же считают, что знание базируется на врожденных характеристиках мозга — говоря на современном языке, характеристики работы мозга (частично) заданы на аппаратном уровне. Например, возможно, вы изучали в средней школе теорему Пифагора, . проиллюстрированную на рис. 1.2: сумма квадратов длин сторон прямоугольного треугольника равна квадрату длины гипотенузы.

Рис. 1.2. Сумма квадратов в А и В равна числу квадратов в С

Без сомнения, ваш опыт привел к такому «знанию». Но в таком случае является ли «знание» о треугольниках чем-то, что существовало в вашей нервной системе до изучения этой теоремы? Нативисты утверждают, что есть некоторые существующие изначально категории, которые упорядочивают сенсорный опыт. С научной точки зрения ни одна из этих позиций не может быть окончательно доказана, поэтому спор продолжается и не дает четкого ответа. С точки зрения «здравого смысла» очевидно, что опыт дает информацию, но при этом необходим восприимчивый мозг, который размышляет об опыте и осмысливает впечатления. Отчасти трудности в разрешении этих продолжающихся дебатов обусловлены нашим определением знания как «хранения и организации информации в памяти», что соответствует позициям обеих сторон спора: сторонники «хранения» предполагают, что опыт важен, а сторонники «организации» — что в нервной системе существуют некоторые структурные способности.

Помня об этих проблемах, давайте рассмотрим, как их решали древние философы и ранние психологи. Глубокий интерес к знанию мы можем обнаружить в самых древних научных трудах. Первые теории касались роли мысли и памяти. Анализируя древнеегипетские иероглифические тексты, можно сделать вывод о том, что, по мнению их авторов, знание локализовано в сердце, — представление, разделяемое ранним греческим философом Аристотелем, но не Платоном, который считал, что знание находится в мозге.

Познание в эпоху Возрождения и после нее

Философы и теологи эпохи Возрождения в общем сходились во мнении, что знания находятся в головном мозге, причем некоторые даже предложили схему их строения и расположения (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Строение и работа разума согласно представлениям XVII века


На этой картинке показано, что знания приобретаются через физические органы чувств (mundus sensibilis — осязание, вкус, обоняние, зрение и слух), а также через божественные источники (mundus intellectualis — Deus). В XVIII веке, когда философская психология заняла место, предназначенное для научной психологии, британские эмпирики Беркли, Юм, а позже Джеймс Милль и его сын Джон Стюарт Милль предположили, что есть три типа внутренних репрезентаций: 1 ) непосредственные сенсорные события (esse estpercipi = реальность есть то, что воспринимается); 2) бледные копии перцептов — то, что хранится в памяти; 3) преобразования этих бледных копий, то есть ассоциативное мышление. Юм в 1748 году писал о возможностях внутренних репрезентаций: «Порождать монстров и соединять несовместимые формы и явления для воображения не труднее, чем постигать наиболее естественные и знакомые вещи». Подобное представление о внутренней репрезентации и преобразованиях предполагает, что внутренние репрезентации формируются по определенным правилам, а формирование и преобразование требуют времени и усилий — положения, лежащие в основе современной когнитивной психологии. (Последнее положение — это основа новейших исследований в когнитивной психологии, в которых время реакции испытуемого считается мерой времени и усилий, требуемых для построения внутренней репрезентации и выполнения преобразований.) Кроме того, недавние открытия когнитивной нейронауки позволили обнаружить анатомические структуры, связанные с определенными психическими процессами.


В мире знания существенная Форма Добра — предел наших поисков, и вряд ли она постижима; но, постигнув ее, мы не можем не сделать вывод, что в любом случае — это источник всего яркого и красивого, в видимом мире порождающий свет и его господина, а в интеллектуальном мире распространяющий, немедленно и с полной властью, правду и разум; и кто бы ни действовал мудро, в частном порядке или публично, он должен иметь перед собою эту Форму Добра.

Платон

Все люди по природе своей стремятся к знаниям.

Аристотель

В XIX веке психологи попытались вырваться из рамок философии и сформировать отдельную дисциплину, основанную на эмпирических данных, а не на спекулятивных рассуждениях. Заметную роль в этом деле сыграли первые психологи: Густав Фехнер, Франц Брентано, Германн Гельмгольц, Вильгельм Вундт, Дж. Е. Мюллер, Освальд Кюльпе, Германн Эббингауз, Френсис Гальтон, Эдвард Титченер и Уильям Джемс.

Ко второй половине XIX века теории, объясняющие репрезентацию знаний, отчетливо разделились на две группы: представители первой группы, и среди них Вундт в Германии и Титченер в Америке, настаивали на важности структуры мысленных репрезентаций, а представители другой группы, возглавляемой жившим в Австрии Францем Брентано[2], настаивали на особой важности процессов или действий. Брентано рассматривал внутренние репрезентации как статические элементы, представляющие небольшую ценность для психологии. Он полагал, что подлинный предмет психологии — это исследование когнитивных действий: сравнения, суждения и чувствования. Противоположная сторона занималась множеством тех же самых вопросов, что обсуждали за 2 тыс. лет до этого Платон и Аристотель. Однако в отличие от прежних, чисто философских, рассуждений оба вида теорий теперь подлежали экспериментальной проверке.

Примерно в это же самое время в Америке Уильям Джемс критически анализировал новую психологию, развивавшуюся в Германии. Он организовал первую психологическую лабораторию в Америке, в 1890 году написал выдающийся труд по психологии («Принципы психологии») и разработал достаточно обоснованную модель разума. Джемс считал, что предметом психологии должны быть наши представления о внешних предметах. Возможно, наиболее прямая связь Джемса с современной когнитивной психологией заключается в его подходе к памяти, так как он полагал, что и структура и процесс играют важную роль. (Эти идеи и их современные варианты рассматриваются в главе 5.) Ф. К. Дондерс и Джеймс Кеттелл — современники Джемса — проводили эксперименты по восприятию предъявляемых на короткое время изображений; они пытались определить время, требуемое для выполнения мысленных операций. В их статьях часто описываются эксперименты, которые мы сегодня относим к сфере когнитивной психологии. Методы, использованные этими учеными, предмет их исследований, процедуры и даже интерпретация результатов за полвека предвосхитили появление этой дисциплины.

Когнитивная психология: начало XX столетия

В XX веке с появлением бихевиоризма и гештальт-психологии представления о репрезентации знаний (так как мы понимаем здесь этот термин) претерпели радикальные изменения. Взгляды бихевиористов на внутренние репрезентации были облечены в психологическую формулу «стимул-реакция» (С-Р), а представители гештальт-подхода строили подробные теории внутренней репрезентации в контексте изоморфизма — взаимооднозначного соответствия между репрезентацией и реальностью.

В конце XIX века вдруг выяснилось, что исследования когнитивных процессов вышли из моды и их заменил бихевиоризм. Исследования внутренних мысленных операций и структур — таких, как внимание, память и мышление — были положены под сукно и оставались там около 50 лет. У бихевиористов все внутренние состояния были отнесены к «промежуточным переменным», которые определялись как гипотетические образования, предположительно отражающие процессы, опосредствующие влияние стимула на реакцию. Эти процессы игнорировались в пользу наблюдений за поведением (действиями животных), а не психических процессов, лежащих в основе поведения.

В 1932 году, задолго до того, как в психологии пронеслась волна когнитивной революции, психолог Эдвард Толмен из Калифорнийского университета в Беркли, занимавшийся научением, опубликовал книгу «Целенаправленное поведение у животных и человека». В этой основополагающей работе он писал, что крысы научаются в лабиринте ориентированию, а не просто последовательности связей С-Р. Проводя серию весьма остроумных экспериментов, в ходе которых крыс обучали обходным путем добираться до пищи, Толмен обнаружил, что, когда крысам позволяли идти к пище прямо, они забирали ее, идя прямо к местонахождению пищи, а не повторяли первоначальный окольный путь. Согласно объяснениям Толмена, животные постепенно вырабатывали «картину» своего окружения и затем использовали ее для нахождения цели. Впоследствии эту «картину» назвали когнитивной картой. Наличие когнитивной карты у крыс в экспериментах Толмена проявлялось в том, что они находили цель (пищу), отправляясь на поиски из различных начальных точек. Фактически эта «внутренняя карта» была формой репрезентации информации об окружении. Нельзя полагать, что исследование Толмена непосредственно повлияло на современную когнитивную психологию, но выработанные им положения о когнитивных картах у животных предвосхитили современный интерес к вопросу о том, как представлены знания в когнитивных структурах.

Также в 1932 году Фредерик Бартлетт из Кембриджского университета написал книгу «Запоминание», в которой он отклонил популярное в то время представление о том, что память и забывание можно изучать с помощью бессмысленных слогов (так полагал Эббингауз в Германии в предыдущем столетии). Эта тема была популярна в экспериментальной психологии середины XX века. При изучении человеческой памяти, утверждал Бартлетт, использование богатого и осмысленного материала в естественных условиях позволит сделать намного более важные выводы. Чтобы изучать человеческую память, Бартлетт заставлял испытуемых прочитать рассказ и затем попытаться вспомнить его как можно подробнее.


Эдвард К. Толмен (1886-1959). Сформулировал понятие когнитивной карты. Фотография любезно предоставлена Архивом истории американской психологии, Университет Акрона, Акрон, Огайо 44303


Он обнаружил, что важным аспектом запоминания было отношение испытуемого к рассказу. По выражению Бартлетта, «припоминание прежде всего основано на установке, и его общий эффект состоит в оправдании этой установки». В действительности ваша способность вспомнить рассказ базируется на общем впечатлении, Сложившемся под влиянием истории или ее темы. Следовательно, припоминание Определенных фактов имеет тенденцию подтверждать основную тему. Бартлетт ввел понятие схемы как объединяющей темы, описывающей сущность опыта. Теория схемы играет центральную роль в современных теориях памяти.

Плодотворные идеи Толмена в Америке и Бартлетта в Англии противоречили интеллектуальному духу времени 1930-х, сфокусированному на исследовании поведения животных и человека. Однако ретроспективно можно оценить провидческий характер их работы и степень ее влияния на мышление будущих когнитивных психологов.

Когнитивная психология сегодня

Начиная с 1950-х годов интересы ученых снова сосредоточились на внимании, памяти, распознавании паттернов, образах, семантической организации, языковых процессах, мышлении и даже «сознании» (наиболее избегаемом догматиками понятии), а также на других «когнитивных» темах, однажды признанных под давлением бихевиоризма неинтересными для экспериментальной психологии. По мере того как психологи вновь обращались к когнитивной психологии, организовывались новые журналы и научные группы, а когнитивная психология еще более упрочивала свои позиции, становилось ясно, что эта отрасль психологии сильно отличается от той, что была в моде в 1930-х и 1940-х годах. Среди важнейших факторов, обусловивших эту неокогнитивную революцию, были следующие:

* «Неудача» бихевиоризма[3]. Бихевиоризму, в общих чертах изучавшему внешние реакции на стимулы, не удалось объяснить разнообразие человеческого поведения, например в области языка (см. приведенный выше анализ разговора полицейского и водителя). Кроме того, существовали игнорируемые бихевиористами темы, которые, по-видимому, были глубоко связаны с человеческой психологией. К ним относились память, внимание, сознание, мышление и воображение. Было очевидно, что эти психические процессы являются реальными составляющими психологии и требуют исследования. Многие психологи полагали, что эти внутренние процессы могли быть операционально определены и включены в общее изучение психики.

* Возникновение теории связи. Теория связи спровоцировала проведение экспериментов по обнаружению сигналов, вниманию, кибернетике и теории информации, то есть в областях, существенных для когнитивной психологии.

* Современная лингвистика. В круг вопросов, связанных с познанием, были включены новые подходы к языку и грамматическим структурам.

* Изучение памяти. Исследования вербального научения и семантической организации создали крепкую основу для теорий памяти, что привело к развитию моделей систем памяти и появлению проверяемых моделей других когнитивных процессов.

* Компьютерная наука и другие технологические достижения. Компьютерная наука, и особенно один из ее разделов — искусственный интеллект, заставили психологов пересмотреть основные постулаты, касающиеся решения проблем, обработки и хранения информации в памяти, а также обработки языка и овладения им. Новое экспериментальное оборудование значительно расширило возможности исследователей.

* Когнитивное развитие. Специалисты, интересующиеся психологией развития, обнаружили упорядоченное, последовательное разворачивание способностей в ходе взросления. Одним из известных психологов своего времени был Жан Пиаже, описавший процесс формирования у детей различных понятий в период от младенчества до юности. Такое развитие способностей представляется естественным.

От ранних концепций репрезентации знаний и до новейших исследований считалось, что знания в значительной степени опираются на сенсорные входные сигналы. Эта тема пришла от древнегреческих философов и ученых эпохи Возрождения к современным когнитивным психологам. Но идентичны ли внутренние репрезентации мира его физическим свойствам? Существует все больше свидетельств того, что многие внутренние репрезентации реальности — это не то же самое, что сама внешняя реальность, то есть они не изоморфны. Работа Толмена с лабораторными животными и эксперименты Бартлетта, проведенные с участием людей, заставляют предположить, что информация, полученная от органов чувств, хранится в виде абстрактных репрезентаций. Кроме того, исследования нервной системы ясно показывают, что мы получаем и храним информацию, приходящую из внешнего мира, с помощью нейрохимического кода.


Когнитивная психология — начало

В конце лета 1956 года в студенческом городке Массачусетского технологического института был проведен симпозиум по теории информации. На нем присутствовали многие из ведущих специалистов по теории коммуникации, которые слушали лекции Ноама Хомски, Джерома Брунера, Аллена Ньюэлла, Герберта Саймона, Джорджа Миллера и др. Встреча произвела неизгладимое впечатление на многих ее участников: по общему мнению, в ее ходе создавалось нечто новое, что значительно изменило понимание психических процессов. Размышляя по поводу этой встречи несколько лет спустя, Джордж Миллер (Miller, 1979) написал: «Я уехал с симпозиума с твердым убеждением, больше интуитивным, чем рациональным, что экспериментальная психология человека, теоретическая лингвистика и компьютерное моделирование когнитивных процессов — это части большого целого и что в будущем мы станем свидетелями прогрессивного развития этих отраслей знания и усиления связи между ними... Я работал в когнитивной науке в течение приблизительно двадцати лет, начав свои исследования прежде, чем я узнал, как называть эту науку».

Изменения в американской психологии во второй половине XX столетия были столь глубоки, что их назвали когнитивной революцией.


Несколько более аналитический подход к теме когнитивных карт и внутренних репрезентаций избрали Норман и Румельхарт (Norman & Rumelhart, 1975). В одном из экспериментов они попросили студентов, проживающих в общежитии колледжа, нарисовать план своего жилья сверху. Как и ожидалось, студенты смогли идентифицировать рельефные черты архитектурных деталей — расположение комнат, основных удобств и приспособлений. Но были допущены и упущения, и просто ошибки. Многие изобразили балкон вровень с наружной стороной здания, хотя на самом деле он выступал из нее. Из ошибок, допущенных при изображении схемы здания, мы можем многое узнать о внутреннем представлении информации у человека. Норман и Румельхарт пришли к такому выводу:


Репрезентация информации в памяти не является точным воспроизведением реальной жизни; на самом деле это сочетание информации, умозаключений и реконструкций на основе знаний о зданиях и мире вообще. Важно отметить: при указании на ошибку все студенты очень удивлялись тому, что они нарисовали.


На этих примерах мы познакомились с важным принципом когнитивной психологии. Наиболее очевидно то, что наши представления о мире не обязательно идентичны его действительной сущности. Конечно, репрезентация информации связана с теми стимулами, которые получает наш сенсорный аппарат, но она также подвергается значительным изменениям. Эти модификации, очевидно, связаны с нашим прошлым опытом, результатом которого явилась богатая и сложная сеть наших знаний. Таким образом, поступающая информация абстрагируется (и до некоторой степени искажается) и затем хранится в системе памяти человека. Такой взгляд отнюдь не отрицает, что некоторые сенсорные события непосредственно аналогичны своим внутренним репрезентациям, но предполагает, что сенсорные стимулы могут при хранении подвергаться (и часто это так и есть) абстрагированию и модификации, являющимся функцией богатого и сложно переплетенного знания, структурированного ранее.

Концептуальная наука и когнитивная психология

В этой книге часто будут употребляться два понятия — «когнитивная модель» и «концептуальная наука». Они связаны между собой, но различаются в том смысле, что «концептуальная наука» — это очень общее понятие, тогда как термин «когнитивная модель» обозначает отдельный класс концептуальной науки.

При наблюдении за объектами и событиями — как в эксперименте, где и те и другие контролируются, так и в естественных условиях — ученые разрабатывают различные понятия с целью:

* организовать наблюдения;

* придать этим наблюдениям смысл;

* связать между собой отдельные моменты, вытекающие из этих наблюдений;

* развивать гипотезы;

* определять направление последующих наблюдений;

* предсказывать события, которые еще не наблюдались;

* поддерживать связь с другими учеными.


Дон Норман, чьи остроумные эксперименты по памяти и искусственному интеллекту открыли новые способы понимания познания


Когнитивные модели — это особая разновидность научных концепций, и они имеют те же задачи. Определяются они обычно по-разному, но мы определим когнитивную модель как метафору, основанную на наблюдениях и выводах, сделанных из этих наблюдений, и описывающую, как обнаруживается, хранится и используется информация.

Ученый может подобрать удобную метафору, чтобы по возможности изящно и просто выстроить свои понятия. Но другой исследователь может доказать, что данная модель неверна, и потребовать пересмотреть ее или вообще от нее отказаться. Иногда модель может оказаться настолько полезной в качестве рабочей схемы, что, даже будучи несовершенной, она находит поддержку. Например, хотя в когнитивной психологии постулируется наличие двух вышеописанных видов памяти — кратковременной и долговременной, — есть некоторые свидетельства, что такая дихотомия неверно представляет реальную систему памяти. Тем не менее эта метафора весьма полезна при анализе когнитивных процессов. Когда какая-нибудь модель теряет свою актуальность в качестве аналитического или описательного средства, от нее просто отказываются. В следующем разделе мы рассмотрим и концептуальную науку, и когнитивные модели более основательно.

Возникновение новых понятий в процессе наблюдений или проведения экспериментов — это один из показателей развития науки. Ученый не изменяет природу — разве что в ограниченном смысле, — но наблюдение за природой изменяет представления ученого о ней. А наши представления о природе, в свою очередь, направляют наши наблюдения! Когнитивные модели, так же как и другие модели концептуальной науки, есть следствие наблюдении, но в определенной степени они же — определяющий фактор наблюдений. Этот вопрос связан с уже упоминавшейся проблемой: в каком виде наблюдатель репрезентирует знания. Как мы убедились, информация во внутренней репрезентации часто не соответствует точно внешней реальности. Наши внутренние репрезентации перцептов могут искажать реальность. Использование научного метода и точных инструментов — один из способов подвергнуть внешнюю реальность более точному рассмотрению. На самом деле не прекращаются попытки представить наблюдаемое в природе в виде таких когнитивных построений, которые были бы точными репрезентациями реалий природы и одновременно совместимы со здравым смыслом и пониманием наблюдателя. В нашей книге описывается множество концепций — от зрительного восприятия до строения памяти и семантической памяти, — и все они основываются на этой логике.

Логику концептуальной науки можно проиллюстрировать на примере развития естественных наук. Общепризнанно, что материя состоит из элементов, существующих независимо от непосредственного их наблюдения человеком. Однако способ классификации этих элементов оказывает огромное влияние на то, как ученые воспринимают физический мир. В одной из классификаций «элементы» мира разделены на категории «земля», «воздух», «огонь» и «вода». Когда эта архаичная алхимическая систематика уступила дорогу более критическому взгляду, были «обнаружены» такие элементы, как кислород, углерод, водород, натрий и золото, и тогда стало возможным изучать свойства элементов при их соединении друг с другом. Были открыты сотни различных законов, касающихся свойств соединений этих элементов. Так как элементы, очевидно, вступали в соединения упорядоченно, возникла идея, что их можно было бы расположить по определенной схеме, которая придала бы смысл разрозненным законам атомарной химии. Русский ученый Дмитрий Менделеев взял набор карточек и написал на них названия и атомные веса всех известных тогда элементов — по одному на каждой. Располагая эти карточки в различных комбинациях снова и снова, он наконец получил осмысленную схему, известную сегодня как периодическая таблица элементов. Результат, полученный Менделеевым, — это показательный пример того, как человеческая мысль структурирует естественную, природную информацию так, что она одновременно точно изображает природу и поддается пониманию. Важно, однако, помнить, что периодическое расположение элементов имело множество интерпретаций. Интерпретация Менделеева была не единственной из возможных; возможно, она не была даже лучшей (в ней могло бы не быть естественного расположения элементов), но предложенный Менделеевым вариант помог понять часть физического мира и был, очевидно, совместим с «реальной» природой.

Концептуальная когнитивная психология имеет много общего с задачей, которую решал Менделеев. «Сырому» наблюдению за тем, как приобретаются, хранятся и используются знания, не хватает формальной структуры. Когнитивные науки, так же как и естественные, нуждаются в схемах, которые были бы интеллектуально совместимы и научно достоверны одновременно.

Когнитивные модели

Как мы уже говорили, концептуальные науки, включая когнитивную психологию, имеют метафорический характер. Модели явлений природы, в частности когнитивные модели, — это служебные абстрактные идеи, полученные из умозаключений, основанных на наблюдениях. Строение элементов может быть представлено в виде периодической таблицы, как это сделал Менделеев, но важно не забывать, что данная классификационная схема является метафорой. И утверждение, что концептуальная наука является метафорической, нисколько не уменьшает ее полезность. Действительно, одна из задач построения моделей — лучше постичь наблюдаемое. А концептуальная наука нужна для другого: она задает исследователю некую схему, в рамках которой можно испытывать конкретные гипотезы, позволяющую ему предсказывать события на основе этой модели. Периодическая таблица решала обе эти задачи. Исходя из расположения элементов ученые могли точно предсказывать химические законы соединения и замещения, вместо того чтобы проводить бесконечные и беспорядочные эксперименты с химическими реакциями. Более того, стало возможным предсказывать еще не открытые элементы и их свойства при полном отсутствии физических доказательств их существования. И если вы занимаетесь когнитивными моделями, не забывайте аналогию с моделью Менделеева, поскольку когнитивные модели, как и модели в естественных науках, основаны на логике умозаключений и полезны для понимания когнитивной психологии.

Короче говоря, модели основываются на выводах, сделанных из наблюдений. Их задача — обеспечить понятную репрезентацию характера наблюдаемого и помочь сделать предсказания при развитии гипотез. Теперь рассмотрим несколько моделей, используемых в когнитивной психологии.

Начнем обсуждение когнитивных моделей с довольно грубой версии, делившей все когнитивные процессы на три части: обнаружение стимулов, хранение и преобразование стимулов и выработку ответных реакций:

Эта последовательная модель, близкая упоминавшейся ранее модели С-Р, раньше часто использовалась в том или ином виде при описании психических процессов. И хотя она отражает основные этапы развития когнитивной психологии, в ней так мало подробностей, что она едва ли способна обогатить наше «понимание» когнитивных процессов. Она также не способна породить какие-либо новые гипотезы или предсказывать поведение. Эта примитивная модель аналогична древним представлениям о Вселенной как состоящей из земли, воды, огня и воздуха. Подобная система действительно представляет один из возможных взглядов на когнитивные явления, но она неверно передает их сложность.

Одна из первых и наиболее часто упоминаемых когнитивных моделей касается памяти. В 1890 году Джемс расширил понятие памяти, разделив ее на «первичную» и «вторичную». Он предполагал, что первичная память имеет дело с происшедшими событиями, а вторичная память — с постоянными, «неразрушимыми» следами опыта. Эта модель выглядела так:

Позднее, в 1965 году, Во и Норман предложили новую версию этой же модели, и оказалось, что она во многом приемлема. Она понятна, может служить источником гипотез и предсказаний, но она также слишком упрощена. Можно ли с ее помощью точно описать все процессы человеческой памяти и системы хранения информации? Едва ли; и развитие более сложных моделей было неизбежно.

Измененный и дополненный вариант модели Во и Нормана показан на рис. 1.4. Заметим, что в нее была введена новая система хранения информации и несколько новых связей. Но даже эта модель является неполной и требует расширения.

Рис. 1.4. Модифицированная когнитивная модель Во и Нормана. Адаптировано из: Waugh & Norman, 1965


В период возникновения когнитивной психологии построение когнитивных моделей стало излюбленным времяпрепровождением психологов, и некоторые из их творений поистине великолепны. Обычно проблема излишне простых моделей решается добавлением еще одного «блока», еще одного информационного пути, еще одной системы хранения, еще одного элемента, который стоит проверить и проанализировать. Подобные творческие усилия выглядят вполне оправданными в свете того, что мы сейчас знаем о богатстве когнитивной системы человека.

Вы можете сделать вывод, что в когнитивной психологии изобретение моделей вышло из-под контроля подобно ученику волшебника. Это не совсем верно, ведь задача настолько обширна — необходимо проанализировать, как информация обнаруживается, представляется, преобразуется в знания и как эти знания используются, — что как бы мы ни ограничивали наши концептуальные метафоры упрощенными моделями, нам все равно не удастся исчерпывающим образом разъяснить всю сложную сферу когнитивной психологии.

Эти модели имеют один общий элемент: они основаны на последовательности событий. Предъявляется стимул, мы обнаруживаем его с помощью сенсорной системы, сохраняем его в памяти и реагируем на него. Модели человеческого познания имеют некоторое сходство с последовательными шагами при обработке информации компьютером; действительно, моделирование обработки информации человеком происходило с использованием компьютерной метафоры.

Компьютерная метафора и человеческое познание

Хотя еще Паскаль, Декарт и другие мыслители мечтали о вычислительных машинах, они были изобретены лишь около 50 лет назад после появления быстродействующих цифровых компьютеров. Эти машины получили большое признание и теперь используются фактически во всех областях современной жизни. Любопытно, что компьютеры стали важным инструментом ученых, изучающих познание; они повлияли на то, как люди рассматривают собственную психику. Первоначально такие устройства предназначались для быстрого выполнения множества сложных математических операций. Однако вскоре обнаружилось, что они могли выполнять функции, напоминающие решение проблем человеком. Это навело на мысль о создании долгожданного интеллектуального робота, и «прекрасный новый мир Олдоса Хаксли» стал более реален, чем казалось ранее. (Для дальнейшего обсуждения темы мыслящих машин обратитесь к заключительной главе этой книги.)


Аллен Ньюэлл (слева) (1927-1992) и Герберт Саймон.

Пионеры в области искусственного интеллекта и «мыслящих машин»


В 1955 году Герберт Саймон, профессор Технологического института Карнеги (теперь Университет Карнеги-Меллона) в Питсбурге, объявил аудитории: «В Рождество Аллен Ньюэлл и я изобрели мыслящую машину». Вскоре после этого заявления компьютер Саймона и Ньюэлла (названный Johniac в честь Джона фон Нейманна[4]) смог доказать математическую теорему. Но действительно крупное достижение было сделано в концептуальном отношении, а не в вычислениях. Саймон и Ньюэлл показали не только, что компьютер способен к моделированию одного ограниченного аспекта человеческой мысли, но также и то, что компьютеры и их разнообразные внутренние сети могли построить модель того, как человек мыслит. Хотя Саймон и Ньюэлл разрабатывали тему решения проблем на более общем уровне и не занимались созданием теории нервных или электронных механизмов обработки информации, идея о том, что компьютеры могли моделировать человеческое познание, очень воодушевила психологов. Родилась новая метафора.

Логика новой метафоры была такова: «Дайте мне дюжину мощных компьютеров, имеющих специальные программы, и я воспроизведу мышление врача, адвоката, торговца и даже нищего и вора». В действительности, если бы компьютерные программы могли работать согласно тем же правилам и процедурам, что и человеческий разум, они должны были бы быть способны выполнять функции, не отличимые от выполняемых людьми. Компьютеры могли выполнять действия, которые, казалось, были разумны, так возникло название «искусственный интеллект» (ИИ). «Брак» между когнитивными психологами и специалистами по вычислительной технике обещал быть счастливым. Психологи могли описать правила и процедуры, которым мы следуем, когда воспринимаем информацию, храним ее в памяти и думаем, в то время как специалисты по вычислительной технике могли создать программы, которые будут имитировать эти функции.

Однако «медовый месяц» не прошел в эйфории. К сожалению, то, что компьютеры делают хорошо (быстро выполняют математические операции и соблюдают управляемую правилами логику), люди делают намного хуже. А что хорошо получается у людей (делать обобщения, выводы, понимать сложные паттерны и испытывать эмоции), у компьютеров получается плохо или вообще не получается. Например, если я попрошу, чтобы вы нашли корень квадратный из 2,19 вручную, вероятно, вам потребуется несколько минут; компьютер может решить эту задачу за миллисекунды. Однако, если я спрошу вас, знаете ли вы Конни Даймонд, которая живет в Риджкресте, учится на магистра по клеточной биологии, вы могли бы сказать: «Да, я знаю, о ком вы говорите, но ее имя — Конни Джуэл, она живет в Крествью и работает над диссертацией в области физиологии». Компьютеры не могут дать такого ответа... пока еще.

Тем не менее «брак» продолжается, и второе поколение когнитивно-компьютерных специалистов работает над созданием компьютеров, которые в определенной степени похожи на мозг. Они заполнены слоями связанных между собой электронных копий нейронов, их «аппаратные средства» имитируют «пользовательское обеспечение» мозга, и они содержат программы, которые воспроизводят функции органических нейронных сетей. Эти новые компьютеры иногда называют нейронными сетями, и их работа больше похожа на действия людей, чем более ранние версии таких машин. Они способны делать обобщения и понимать сложные визуальные паттерны, медлительны при математических вычислениях и делают глупые ошибки. Хотя у них все еще отсутствуют эмоции, они, несомненно, являются доказательством значительного прогресса, достигнутого в данной области.

Компьютерная аналогия пряталась на заднем плане когнитивной психологии в течение большего периода ее краткой истории. Иногда эта аналогия использовалась наоборот: не компьютеры моделировались по образцу мышления людей, а люди начинали думать, что мозг был на самом деле очень сложным компьютером. Мы теперь знаем, что есть фундаментальные различия между работой компьютеров и мозга. Однако компьютерная метафора продолжает оказывать глубокое и в целом положительное влияние на развитие когнитивной психологии.

Когнитивная наука

Три мощные области научного развития — вычислительная техника, нейронаука и когнитивная психология — сошлись, чтобы создать новую науку, названную когнитивной наукой. Границы между этими дисциплинами иногда трудно различить: некоторые когнитивные психологи могут быть ближе к нейронауке, другие — к вычислительной технике. Однако ясно одно: наука о человеческом познании переживает глубокие перемены в результате значительных изменений в компьютерной технологии и науке о мозге. Наша тема — когнитивная психология, но мы будем широко использовать недавние открытия в нейронауке и вычислительной технике, проливающие свет на когнитивные особенности человека.

Большинство молодых наук часто создают новые модели. Одни из них выдерживают испытание эмпирическими исследованиями, другие — нет. Одна модель привлекла к себе всеобщее внимание. Эта модель известна под несколькими взаимозаменяемыми названиями, включая параллельно распределенную обработку {parallel distributed processing — PDP), коннекционизм и системы нейронных сетей. Главные особенности этой модели описаны далее в этой главе, а также в главе 2.

Нейронаука и когнитивная психология

В начале развития когнитивной психологии физиологической психологии, или нейроанатомии, уделялось мало внимания. Достаточно было установить новый способ понимания разума, а модель обработки информации и компьютерная метафора казались вполне достаточными и адекватными. Кроме того, изучающие нейрофизиологию и смежные с ней области ученые, казалось, были поглощены микроскопическими структурами, мало связанными с такими общими когнитивным темами, как мышление, восприятие и память.

Большая часть первоначальной информации о мозге и его функциях была получена при исследовании последствий травм головы, полученных в ходе войн и в результате несчастных случаев. Например, во время Первой мировой войны нейрохирурги, занимавшиеся лечением солдат, раненых в голову шрапнелью, многое узнали о специфических функциях мозга (например, какие отделы связаны со зрением, речью, слухом и т. д.), а также о его общих функциях. Основной вопрос для невропатологов заключался в том, был ли мозг целостным органом и распределялись, ли операции по его инфраструктуре или же действия были локализованы и привязаны к определенным областям. Например, имеет ли место научение специфическому действию в ограниченной области мозга или оно распределено по многим частям мозга? Среди наиболее видных ученых, которые пытались дать ответы на эти вопросы, был Карл Лешли (Lashley, 1929). В своих экспериментах он разрушал определенные части мозга крыс, которые учились проходить лабиринт. Он показал, что эффективность поведения крыс снижалась пропорционально общему количеству разрушенного мозга, но не была связана с местоположением повреждений (см. главу 2 для дополнительной информации о работе Лешли).

Значительных успехов достигла в последнее время нейронаука, в частности в области изучения структурных аспектов мозга и его периферийных компонентов, а также функциональных аспектов. В 1960-е годы исследователи обнаружили структурные элементы, которые позже оказали прямое влияние на когнитивную психологию. Некоторые из этих открытий были сделаны в Медицинской школе Джонса Хопкинса Верноном Маунткаслом, работа которого была связана с корой мозга — верхним слоем мозга, как предполагалось, ответственным за высшие психические функции. Маунткасл (Mountcastle, 1979) обнаружил, что связи между клетками коры, или нейронами, более многочисленны, чем считалось ранее. (Нейроны — основные клетки нервной системы, которые проводят нервную информацию.) Возможно, наиболее интересным было открытие параллельного распределения нервных связей в дополнение к последовательным путям. Сеть параллельных нервных связей охватывает большую территорию, а отдельные функции одновременно локализованы в нескольких местах. Этот тип обработки отличается от последовательной обработки, при которой нервный импульс передается другому нерву и затем следующему. Маунткасл пишет: «Эти наборы соединений являются распределенными системами, каждая из которых состоит из модульных элементов в нескольких или многих областях мозга, связанных как параллельно, так и последовательно. Они формируют нейронные пути для распределенной и параллельной обработки информации в мозге» (цит. по: Restak, 1988). Согласно этому представлению, сети обработки распределены по коре, а не локализованы. Таким образом, нет никакого главного гомункулуса, управляющего нервной обработкой, или нейрона, скрытого на заднем плане и наблюдающего за действием. Части мозга, связанные со зрением, речью, моторными действиями и т. д., специализированы только в том смысле, что в них поступает и из них исходит информация, связанная с данными функциями.

Кроме того, в ходе некоторых экспериментов исследователи обнаружили, что многие функции фактически распределены по всему мозгу.

Таким образом, психологическая функция, например извлечение информации из памяти, распределена по всему мозгу и выполняется через параллельные операции на нескольких участках.

Эти открытия, казалось, предлагали решение одной из самых сложных проблем, с которыми сталкивается молодая наука о познании: как относительно медленная передача сигнала между нейронами может обеспечивать такое разнообразие форм познания и его высокую скорость. Рассмотрим пример: опытной пианистке дают сыграть сложную музыкальную пьесу, и она делает это с поразительной легкостью. Если бы «нейромашина» действовала последовательным способом — импульс от одного нейрона передавался другому и затем следующему, — к моменту, когда пианистка могла бы отреагировать на одну ноту, истекало бы время, когда она должна была реагировать на другую. Когнитивные психологи изучали именно такие явления и обнаружили, что интервал между ударами (время между воспроизведением двух соседних нот) приблизительно равен 50 мс. Эта медлительность нервной системы компенсируется тем, что мы обрабатываем информацию (такую, как ноты на бумаге, которые должны быть переведены в движения пальцев) в нескольких различных подсистемах, работающих более или менее одновременно. Одновременная обработка информации в нескольких подсистемах предполагает параллельную обработку информации: и когнитивные психологи, и неврологи признали это и включили понятие параллельной обработки в психологические и нервные модели — тема, которая будет рассмотрена в следующем разделе.

С началом XXI века когнитивная психология, по-видимому, готова к еще одному изменению парадигмы. Хотя традиционные темы восприятия, памяти, языка, решения задач и мышления, а также метод экспериментального анализа все еще играют центральную роль в когнитивной психологии, использование нейрокогнитивных представлений обещает стать главным средством исследования когнитивных функций в этом столетии. Легко увидеть причины возможного смещения акцентов. Нейрокогнитивные методики, быстро развившиеся за прошлые несколько десятилетий, позволяют нам глубже и подробнее изучать мозг, являющийся орудием познания. Из этого следует, что найти источник познания и понять его работу — значит найти ответы на старые вопросы о том, как люди воспринимают и хранят в памяти информацию, используют ее в принятии решений в повседневной практике, а также планируют действия, совместимые с нашими мыслями. Как мы увидим далее, фактически каждая область познания была исследована нейрокогнитивными методикам. Эти методики — ОМР, ПЭТ, ЭЭГ и т. п. (см. главу 2) -отражают не только структуры, ответственные за познание, но и соответствующие процессы. И во многих случаях были получены замечательные результаты. Хотя эта тенденция, вероятно, продолжается и усиливается, важно выделять упомянутые выше центральные темы в познании.

Параллельная распределенная обработка (PDP) и когнитивная психология

Разработкой этой модели человеческого познания занимались многие люди, но вклад Дэвида Румельхарта и Джеймса Мак-Клелланда в формулирование этой теории особенно значителен (см. их двухтомную работу «Параллельная распределенная обработка», опубликованную в 1986 году). Данная теория состоит из множества компонентов; в этом разделе мы рассмотрим лишь основные.

По существу, модель касается нервных процессов и рассматривает разум человека как механизм обработки информации. Действительно ли он похож на компьютер «Johniac», в котором информация обрабатывается последовательно? Мог бы человеческий разум в качестве альтернативы обрабатывать информацию в распределенной, диалоговой параллельной системе, в которой различные действия выполняются одновременно путем возбуждения и/или торможения нервных клеток? Сторонники модели PDP выбирают последнее объяснение: «Эти [PDP] модели предполагают, что обработка информации происходит через взаимодействия большого количества простых обрабатываемых элементов, названных единицами информации, каждая из которых посылает возбуждающие и тормозящие сигналы к другим единицам» (McClelland, Rumelhart & Hinton, 1986). Эти единицы могут означать возможные предположения о буквах в последовательности слов или нотах в партитуре. В других ситуациях единицы могут означать возможные цели и действия, например чтение отдельной буквы или игра определенной ноты. Сторонники модели PDP предполагают, что она описывает внутренние структуры больших блоков когнитивной деятельности, например чтения, восприятия, обработки предложений и т. д. Эту теорию можно сравнить с атомистикой в физике; основные единицы соответствуют субатомным частицам, которые могут образовывать внутреннюю структуру атомов, формирующих элементы больших единиц химической структуры. Изучая основные единицы, мы можем лучше понять свойства больших единиц психической деятельности.


Дэвид Румельхарт (слева) и Джеймс Мак-Клелланд сформулировали модель PDP, основанную на нервных процессах


Одна из особенностей модели PDP состоит в том, что она привязана к нейроанатомическим функциям. Было установлено, что мыслительные процессы протекают в мозге, состоящем из десятков миллиардов связанных между собой нейронов. Эти относительно простые нейроны, которые взаимодействуют с сотнями тысяч других нейронов, являются основой сложной обработки информации. Хотя большинство людей способны мыслить, характер нервной передачи налагает ограничения на скорость, с которой происходит обработка. Создатели РDP учли этот фактор в своей теории и объяснили, как сложные процессы, такие как визуальная идентификация обычного объекта, могут происходить за короткий период. Как пример типов ограничений, налагаемых мозгом на обработку информации, рассмотрим скорость, с которой происходит нервная передача. Нервная передача — относительно медленный, подверженный помехам (если использовать компьютерный жаргон) процесс, и некоторым нейронам требуется 3 мс для генерации разряда[5]. Если осуществление нервных операций, лежащих в основе всех когнитивных функций, требует относительно много времени, то какой же механизм обработки может позволить нам принимать сложные решения в короткие сроки?

Проиллюстрируем поставленный выше вопрос. Предположим, вы делаете покупки в универсаме, активно выбирая ингредиенты греческого салата, и боковым зрением видите и узнаете своего преподавателя когнитивной психологии. Сколько времени займет процесс узнавания? Совсем немного. Эксперименты, проведенные в хорошо контролируемых лабораторных условиях, показывают, что от начала предъявления сложного визуального стимула до его узнавания и реакции на этот стимул проходит приблизительно 300 мс — меньше трети секунды! Как это возможно, учитывая небольшую скорость нервной передачи? Ответ предполагает, что мозг обрабатывает визуальную информацию так же, как другие стимулы, — параллельно.

Память не содержится в каком-то единственном нейроне мозга или даже в локализованном наборе нейронов; мозг хранит информацию во всех нейронах, распределенных по нескольким частям мозга. Если одновременно активизированы два нейрона, связь между ними усиливается. С другой стороны, если один нейрон активизирован, а другой заторможен, связь ослабевает. Следовательно, информация в такой системе находится в паттерне активизированных и заторможенных сетей, распределенных по всей системе, а не в определенной подсистеме. В одной теории PDP память и извлечение из нее информации рассматриваются в модели, построенной по принципу работы нейронных сетей.

Модели PDP кажутся совместимым с основной структурой мозга и обработкой информации в нем, но одного этого недостаточно, чтобы принять PDP как психологическую теорию. Важность этой модели как психологической теории будет в конечном итоге проверена наблюдениями, которые или подтвердят или опровергнут ее валидность. Сегодня эта модель побуждает своих сторонников создавать когнитивные теории, основанные на массивной параллельной обработке. В других разделах этой книги вы найдете дополнительную информацию по PDP.

Эволюционная когнитивная психология

В течение прошлого десятилетия сформировалась новая область исследования психологии человека — эволюционная когнитивная психология, или экологическая психология. В основе этого направления лежит идея о том, что познание — восприятие, память, язык, мышление и т. п. — легче понять в контексте физической и социальной эволюции человека. Очевидно, это дарвинистский в своей основе подход, но он выходит за пределы принятой в XIX веке схемы, согласно которой все познание, так же как структуры мозга, лежащие в основе этого процесса, рассматриваются с точки зрения биологической эволюции и универсальных экологических сил. Таким образом, все главные темы, обсуждаемые в этой книге — ощущение, восприятие, анализ паттернов, язык, решение задач, мышление и т. д., — интерпретируются в терминах долгосрочной биологической и эволюционной истории видов. Возьмите любой обычный случай, например случайное столкновение со знакомым человеком противоположного пола. Ваша способность воспринять, оценить и вспомнить его характеристики основана на нашей длительной эволюционной истории. Так, познание (например, память) и эмоции (например, вожделение) можно понять как стремление человека к произведению потомства и выживанию.

Среди сторонников эволюционной точки зрения на познание антропологи Джон Туби и Леда Космидес и другие известные когнитивные психологи, например Стив Пинкер и Роджер Шепард, которые, в общем, обвиняют традиционную психологию (включая когнитивную психологию, бихевиоризм, клиническую психологию и другие социальные науки) в том, что она изучает психические явления изолированно. Из-за узости этого подхода в психологии (и других социальных науках) созданы теории и выделены характеристики, не совместимые с эволюционной точкой зрения, согласно который все виды, включая наш собственный, — это результат миллионов лет физических и экологических влияний вселенной. Результат данного взгляда на психологию человека — выделение психических процессов, не совместимых с тем, что нам известно о развитии и адаптации.


Разум и мир... развивались вместе и поэтому характеризуются некоторым взаимным соответствием.

Уильям Джемс

Главное исходное предположение эволюционной психологии — гипотеза о существовании универсальных когнитивных характеристик человека и о том, что эти общие и широко распространенные характеристики разума являются результатом возникших в ходе эволюции психологических механизмов, а не социальных взаимодействий. Хотя социальные поступки являются, несомненно, важной частью повседневной жизни всех людей, их проще понять, рассматривая глубокие основания поведения и мышления, возникших в ходе длительной эволюции сенсорных, перцептивных, когнитивных и эмоциональных реакций на природные факторы, определяющие условия возникновения всех живых существ (например, гравитацию, отраженный свет, изменение температуры и другие, воздействие которых испытывают все живущие на земле организмы).

В разделе «Эволюция связи между принципами разума и закономерностями мира» Роджер Шепард (Shepard, 1987) формулирует предмет эволюционной психологии:


Я ищу общие психологические законы, лежащие в основе всех психических процессов и всех форм поведения, несмотря на очевидные различия между отдельными людьми, культурами или видами. Кроме того, я ищу эволюционное происхождение таких общих психологических законов в свойствах мира, которые были столь распространенны и постоянны, что стали релевантными для различных видов. Я пришел к выводу, что в ходе эволюции эти общие свойства мира были усвоены глубже, чем более локальные и преходящие свойства, специфические для любой отдельной экологической ниши. Каждая особь, таким образом, не должна была узнавать о каждом свойстве путем проб и возможных фатальных ошибок (с. 254).


Шепард выделяет несколько постоянных закономерностей, действующих в нашем мире, которые, по-видимому, были усвоены в течение длительной эволюции, и адресует заинтересованного читателя к первоисточникам. Есть все основания утверждать, что идеи эволюционной когнитивной психологии давно витали в воздухе, и им действительно можно найти подтверждение в фундаментальных трудах Чарльза Дарвина и других психобиологов XIX века.

Резюме

Цель этой главы — подготовить почву для восприятия остальной части книги, введя вас в когнитивную психологию. В этой главе обсуждены многие важные аспекты когнитивной психологии. Приведем некоторые из основных:

1. Когнитивная психология изучает процессы приобретения, преобразования, представления, хранения и извлечения из памяти знания, а также то, как эти знания направляют наше внимание и управляют нашими реакциями.

2. Общепринятая модель обработки информации предполагает, что обработка информации происходит в форме последовательности этапов, на каждом из которых выполняется уникальная функция.

3. Модель обработки информации поднимает два следующих вопроса:

а) Каковы стадии обработки информация?

б) В какой форме представлено знание?

4. В когнитивной психологии используются исследования и теоретические подходы основных областей психологии, включая нейронауку, восприятие, распознавание паттернов, внимание и сознание, память, репрезентацию знаний, воображение, язык, психологию развития, мышление и формирование понятий, человеческий интеллект и искусственный интеллект.

5. Историческими предшественниками современной когнитивной психологии являются греческая философия, эмпиризм XVIII века, структурализм XIX века и неокогнитивная революция, на которую повлияли новые успехи в теории коммуникации, лингвистике, исследованиях памяти и компьютерной технологии.

6. Основная идея когнитивной революции заключается в том, что внутренние процессы рассматриваются как предмет психологии. Это противоречит положению бихевиоризма о том, что истинный предмет психологии — реакции или поведение.

7. Концептуальная наука — полезная метафора, изобретенная людьми для понимания «действительности». Когнитивные психологи строят концептуальные модели с целью создания системы, отражающей характер человеческого восприятия, мышления и понимания мира.

8. Когнитивные модели основаны на наблюдениях, описывающих структуру и процессы познания. Модель может сделать наблюдения более понятными.

9. Модель обработки информации заняла доминирующее положение в когнитивной психологии, но объединение моделей, использующихся в информатике и нейронауке, с моделями когнитивной психологии привело к образованию когнитивной науки.

10. Параллельная распределенная обработка (PDP) — это модель познания, в которой информация, как считается, обрабатывается так же, как в нервных сетях. Это предполагает, что нервная обработка происходит одновременно в различных областях с простыми связями, которые либо усиливаются, либо ослабляются.

11. Эволюционная когнитивная психология — это подход к познанию, использующий эволюционную психологию и биологическую психологию в единой системе знаний.

Рекомендуемая литература

В книге «Новая наука о разуме» (The Mind's New Science) Хауард Гарднер описал живую историю когнитивной науки. Нейрофизиолог Карл Прибрам опубликовал в журнале American Psychologist чрезвычайно интересную статью под названием «Когнитивная революция и проблемы психики/мозга» (The Cognitive Revolution and Mind/Brain Issues). Книги Познера (ред.) «Основы когнитивной науки» (Foundations of Cognitive Science) и Найссера «Познание и реальность: принципы и применение когнитивной психологии» ( Cognition and Reality: Principles and Implications of Cognitive Psychology) послужат хорошим введением в некоторые проблемы когнитивной психологии. Лучший обзор истории американской психологии, включая возникновение когнитивной психологии, можно найти в книге Эрнеста Хилгарда . «Психология в Америке: исторический обзор» (Psychology in America: A Historical Survey). Хороший доклад о расколе между бихевиоризмом и когнитивной психологией можно найти в занимательной книге Бернарда Баарса «Когнитивная революция в психологии» (The Cognitive Revolution in Psychology). Интересные новые взгляды на адаптивное познание содержатся в книгах Баркоу, Космидес и Туби (ред.) «Адаптированный разум: эволюционная психология и культура» (The Adapted Mind: Evolutionary Psychology and the Generation of Culture) и Газзаниги (ред.) «Когнитивная нейронаука» (The Cognitive Neurosciences) (особенно раздел X) и «Новая когнитивная нейронаука» (The New Cognitive Neurosciences). Некоторые полезные статьи можно найти в «Энциклопедии когнитивных наук Массачусетского технологического института» (The MIT Encyclopedia of the Cognitive Sciences) под редакцией Уилсона и Кила.

ГЛАВА 2. Когнитивная нейронаука

В современной науке нет области, которая бы развивалась быстрее, привлекала больший интерес и обещала большее проникновение в тайны человека, чем исследование нервной системы. Будь вы начинающий студент, заинтригованный тем, что прочитал о мозге в газетах и журналах и увидел в телевизионных программах, или ученый с опытом проведения экспериментов и чтения научных статей, эта... [глава]...- приглашение к изучению наиболее интересного и важного органа в мире.

Гордон М. Шеперд

В чем заключается проблема психики и тела?

В чем заключается основной принцип когнитивной нейронауки?

Почему наука о познании обратилась к нейронауке?

Назовите основные отделы центральной нервной системы.

Опишите анатомию и основные функции головного мозга.

Как ранние исследования головного мозга способствовали пониманию его функций и их локализации?

Каковы используемые сегодня методы отображения мозга?

Как исследования расщепленного мозга способствовали лучшему пониманию нервных основ когнитивной деятельности?

Исследование и картирование мозга

Недавние успехи когнитивной нейронауки к началу XXI века изменили когнитивную психологию.

Люди всегда интересовались тем, что находится за следующим холмом, в долине, или где начинается река. В прошлом великие исследователи мира — Колумб, Льюис и Кларк, Эрхардт — сделали много удивительных открытий. Сегодня ученые исследуют еще более фундаментальную, чем вся наша планета, территорию, гораздо более близкую, намного более загадочную и гораздо упорнее не желающую раскрывать нам свои секреты. Это мир человеческого мозга.

В то время как размеры Земли огромны, а ее климат сложен, мозг имеет небольшие размеры (этот студенистый орган весит всего лишь около 1400 г), но его способность обрабатывать информацию весьма высока. Можно сказать просто: запутанная сеть нейронов и их соединений в головном мозге человека является наиболее сложной из известных нам систем. Способность мозга человека к вычислительному анализу сенсорных сигналов и пониманию себя и Вселенной поразительно сложна. Давайте рассмотрим эту удивительную вычислительную систему и ее физические и функциональные свойства.

Общая география головного мозга человека известна давно (скорее всего, древние люди гораздо чаще видели мозг человека, чем мы), однако описание специфической географии и функций мозга только начинает появляться в научной литературе. Современному исследованию мира мозга способствует развитие технологий отображения мозга, позволяющих нам видеть сквозь прочную преграду черепа. Как древние мореплаватели, наносящие на карту опасные моря, тихие лагуны и смертельные рифы, картографы психики наносят на карту области зрительной обработки данных, семантического анализа, интерпретации услышанного и огромное количество других когнитивных функций. Эта глава является вахтенным журналом путешествия по территории, картам и процессам мозга.

XXI век — наука о мозге

Нейрокогнитология. Энтузиазм, охвативший в последнее время когнитивных психологов, во многом был обусловлен новыми достижениями в области, сочетающей в себе когнитивную психологию и нейронауку, специальности, называемой нейрокогнитологией, или, более широко, когнитивной нейронаукой. Перед тем как перейти к подробному обсуждению нейрокогнитологии, давайте кратко исследуем более обширный вопрос, заключающийся в том, как в нейрокогнитологии рассматривается дихотомия психики и тела, проблема, над которой веками размышляли ученые и философы и которая в последнее время заново исследуется нейрокогнитологами, имеющими в своем распоряжении набор прекрасных научных инструментов.


Мозг — последний и величайший рубеж... наиболее сложная вещь из тех, которые мы пока обнаружили в нашей Вселенной.

Джеймс Уотсон

Проблема психики и тела

Удивительно, но мы, люди, живем одновременно в двух мирах.

Первый мир — физический мир объектов, существующих во времени и пространстве. Эти объекты имеют физические свойства, подчиняющиеся физическим законам, таким как закон тяготения, обусловливающий падение предметов, закон центростремительного ускорения, управляющий предметами, движущимися по окружности, а также законы, регулирующие передачу импульса от одного нейрона к другому (нейротрансмиссию).

Второй мир наполнен воспоминаниями, понятиями, мыслями, образами и т. д. Они также подчиняются определенным законам, хотя иногда их определить гораздо сложнее, чем законы, управляющие физическим миром.

Традиционно мы пытаемся обнаружить законы, действующие в этих мирах, при помощи различных методов, поэтому многие философы и ученые считали и считают, что между этими мирами существует фундаментальное различие. Данный дихотомический вывод основан на предположении, что один мир сосредоточен на физической вселенной, или, в случае человека, на теле, в то время как другой — на ментальной вселенной, или психике. Разделение психики и тела интуитивно логично и вполне очевидно, но столь же очевидно и взаимодействие между этими мирами. Ваша психическая неспособность сконцентрироваться на проверочном задании может быть обусловлена тяжелым «физическим недомоганием», постигшим ваше тело после последней вечеринки.

Некоторые философы утверждают, что единственным реальным миром является мир психики и что физический мир — всего лишь иллюзия. И наоборот, некоторые утверждают, что реален только физический мир, а психика в конечном счете является функцией мозга. Последняя позиция часто подвергается критике за то, что она лишает человечество возвышенного, идеалистического духа. Одна из главных проблем, с которыми сталкиваются сторонники дуализма психики и тела, заключается в попытках установления связей между психикой и телом. По поводу этой связи существуют различные идеи.

Ниже мы приводим краткую интерпретацию проблемы психики и тела. Когда мы говорим о психике, мы имеем в виду деятельность мозга: например, мышление, сохранение информации в памяти, восприятие, суждение, а также любовь, ощущение боли, понимание законов мира, сочинение музыки и юмор. В этом смысле психика состоит из протекающих в мозге процессов.


Память и церебральный кровоток. Пример

При помощи новых методов изучения мозга выдающийся когнитивный психолог Эндель Тульвинг[6] выявил типы локального церебрального кровотока, связанные с различными типами памяти. Хотя в таких исследованиях новейшие методы нейронауки и ранее сочетались с когнитивными экспериментами, связь определенных функций мозга с гипотетическими процессами памяти, представленная Тульвингом в графическом виде, стала предвестником нового направления когнитивной психологии и науки о мозге.

Исследователи мозга используют интенсивность церебрального кровотока как показатель нервной активности (и соответствующих метаболических потребностей). Метод включает введение радиоактивного вещества в кровеносное русло находящегося в полном сознании испытуемого. Используемый изотоп имеет период полураспада около 30 с, поэтому процедура безопасна. Кровообращение регистрируется при помощи 254 внечерепных датчиков, окружающих голову испытуемого. Каждый датчик сканирует область, приблизительно равную одному квадратному сантиметру. Каждой крошечной области присваивается цвет, соответствующий уровню кровотока, и при помощи компьютера их можно изобразить в виде мозаики. Даже неспециалист может увидеть различия локального церебрального кровотока на этих фотографических изображениях. Некоторые области активны, некоторые неактивны, а другие занимают промежуточное положение.

Тульвинг использовал сложные инструменты, но сама процедура была проста. Испытуемых просили думать на различные темы и в это время проводили сканирование локального церебрального кровотока. Некоторые предлагавшиеся темы были связаны с эпизодической памятью[7] или эпизодами, привязанными ко времени, например с лично пережитыми событиями (такими, как выходной день или просмотр фильма). Другие были связаны с семантическим опытом, таким как общие знания или знания о мире, которые испытуемый мог получить из книг. В результате этого эксперимента были получены относительно хорошо согласующиеся паттерны интенсивности кровотока (а значит, нервной активности), связанные с эпизодической памятью и семантическим мышлением.

Чтобы понять значение этого открытия (и других работ в этом направлении, проведенных в лабораториях всего мира), следует учесть цель, с которой проводится большинство экспериментов и наблюдений в когнитивной психологии и нейронауке. Когнитивные психологи в основном интересуются разработкой общих моделей разума, достоверность которых проверяется путем наблюдения за поведением и точного описания важных подробностей нашей психической жизни. Нейроученые[8] со своей стороны пытаются объяснить основное строение нервной системы, включая мозг и его нормальную и патологическую деятельность. Представители обеих наук пытаются понять, как работает разумный мозг. Эксперименты, такие как провел Тульвинг, указывают на роль обеих наук. Когнитивные психологи нашли физическую основу для некоторых своих теорий (например, о различных типах памяти), а нейроученым удалось связать результаты наблюдений за церебральным кровотоком с основной моделью познания.


Физические свойства мозга постоянно изменяются (подробное описание следует далее в этой главе). Мозг никогда не отдыхает полностью; он всегда проявляет электрохимическую активность. Однако общая архитектура мозга, сеть нейронов, расположение в коре основных центров, области мозга, связанные с такими функциями, как ощущение, управление движениями, зрение и т. д., в общем стабильны и изменяются слабо. Происходящие в мозге процессы изменяются быстрее. Психика более динамична, чем мозг. Мы можем изменять свои мысли быстро и без значительных структурных (архитектурных) изменений в мозге, хотя паттерны электрохимической передачи импульсов при этом могут быть очень изменчивыми. Наши осознанные мысли могут изменяться от постыдных до возвышенных, от мыслей о внутреннем мире до мыслей о внешнем мире, от священных до нечестивых быстрее, чем вы читаете это предложение. Изменения в психике вызваны физическими изменениями нервной активности.

Однако хотя психика и имеет тенденцию быть динамичной, она также отличается определенным постоянством; наш общий образ мышления, наши установки по отношению к религии, наши желания, взгляды на семью и т. д. достаточно стабильны. Эта глава посвящена психике и мозгу, а также тому, как когнитивная психология и нейронаука после столетий споров впервые в интеллектуальной истории нашего вида получили надежные и научно обоснованные результаты исследования данного вопроса.

Повышенное внимание к мозгу и когнитивным процессам основано на том фундаментальном принципе, что все виды этих процессов являются результатом нервной активности. Это означает, что распознавание паттернов, чтение, внимание, память, воображение, сознание, мышление, использование языка, а также все остальные когнитивные процессы являются отражением активности нейронов, главным образом тех, которые расположены в коре головного мозга. А так как все, что мы делаем — говорим, решаем проблемы, управляем машинами и т. д., — основано на когнитивных процессах, то все поведение также основано на нервной активности.

Когнитивная нейронаука

На основе нейронауки и когнитивной психологии возникла новая область науки, называемая нейрокогнитологией (или иногда нейропсихологией, или когнитивной нейронаукой); ее определяют как «исследования на стыке нейронауки и когнитивной психологии, особенно теорий памяти, ощущения и восприятия, решения задач, языковой обработки, моторных и когнитивных процессов». Благодаря усилиям нейропсихологов такие гипотетические конструкты, как виды памяти и языковая обработка, уже не представляются столь неосязаемыми, как раньше, а, по-видимому, имеют специфические нейрофизиологические корреляты. Более того, если рассматривать микроскопические структуры головного мозга как нейросети, они, по-видимому, будут связаны с большими компонентами когнитивной деятельности человека, такими как память, восприятие, решение задач и т. д.

Возможно, следующие поколения будут считать эти общие демонстрации нервной активности в коре головного мозга, соответствующие таким же общим категориям мышления, первой попыткой понимания центральных механизмов когнитивных процессов человека с помощью достижений двух прежде отдельных наук. Об этой начальной работе будут вспоминать как о поворотном пункте как в когнитивной психологии, так и в нейронауке, а современных студентов, изучающих познание, должно привлекать то, что они могут стать свидетелями, а в некоторых случаях и участниками создания новой науки о психике. Мы живем в удивительное время!

Когнитивная психология и нейронаука

Существует несколько причин, побуждающих современных психологов использовать информацию и методы нейронауки, а нейроученых — использовать достижения когнитивной психологии. К ним относятся следующие:

* Потребность обнаружить физическое подтверждение наличия в психике структур, существование которых предсказано теоретически. Исследование особенностей человеческой психики уходит корнями в самое начало истории, если не раньше, но развитию этого процесса постоянно мешает неубедительность подтверждающих данных. Изобретение сложного оборудования сделало возможным материально идентифицировать важные психические процессы, такие как речь, восприятие, распознавание форм, мышление, память и другие когнитивные функции.

* Потребность нейроученых связывать свои открытия с более детально разработанными моделями мозга и когнитивной деятельности. Даже если бы мы смогли получить подробнейшее описание нервных функций, это мало рассказало бы нам о сетевых и системных свойствах, существенных для понимания когнитивных процессов, и о том, как мы, люди, осуществляем повседневную деятельность, от сложных дел до самых простых.

* Клиническая цель, заключающаяся в обнаружении коррелятов между патологией мозга и поведением. На протяжении многих поколений неврологи занимаются определением влияния травм и повреждений мозга, инсультов, тромбозов и опухолей на поведение людей и разработкой процедур, которые смогли бы облегчить связанные с этим симптомы. Данные вопросы требуют точного понимания функционирования мозга и психологии. И наоборот, специалистам, занимающимся психологическим лечением пациентов с органическими проблемами, требуется лучшее понимание физических причин их поведения.

* Увеличение роли нервных функций в моделях психики. Когнитивные психологи, занимающиеся системами параллельной распределенной обработкой информации, которые еще называют коннекционистскими, или нейросетевыми, системами, пытаются разработать психологические модели, согласующиеся с нервными структурами и функциями.

* Попытки специалистов по вычислительной технике моделировать познание и интеллект человека посредством создания компьютеров, работа которых похожа на поведение человека. Такие подходы к мозгу и компьютерам иногда называют нейросетевой архитектурой. Она включает подраздел перцептронов, которые являются компьютерными моделями нервных сетей[9]. Такое совершенствование архитектуры и функций компьютеров требует детального понимания архитектуры и функций мозга.

* Создание методов, позволяющих ученым увидеть мозг человека изнутри и открывающих никогда до этого не виденные структуры и процессы. Они включают позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), компьютерную аксиальную томографию (КАТ), отображение магнитного резонанса (ОМР) и электроэнцефалографию (ЭЭГ). Возникновение этих неинвазивных методов стало возможным благодаря развитию компьютерной технологии и методик сканирования мозга.


Когнитивная нейронаука

Когнитивная нейронаука получила свое название в конце 1970-х годов на заднем сиденье нью-йоркского такси. Майкл Газзанига, ведущий специалист по исследованию «расщепленного мозга», и выдающийся когнитивный психолог Джордж А. Миллер ехали на вечернее собрание с учеными Рокфеллеровского и Корнеллского университетов, изучавшими вопрос, как мозг позволяет психике... делать что-то, что на тот момент не имело названия. В этой поездке на такси и возник термин когнитивная нейронаука.

Газзанига, Иври и Манган

Нейронаука становится для изучающих когнитивную психологию все более важной дисциплиной, поэтому ниже мы вкратце опишем некоторые элементарные аспекты нейронауки человека. Мы начнем с обзора центральной нервной системы (ЦНС) и постепенно перейдем к описанию мозга и его функций.


Эволюция заключила мозг в прочное костное хранилище, окутала его несколькими слоями упругих оболочек и погрузила в вязкую спинномозговую жидкость. Эти защитные средства ставят перед учеными, желающими наблюдать активность мозга человека непосредственным образом, особенно сложные проблемы.

Гордон Бауэр

Нервная система

Центральная нервная система (ЦНС) состоит из спинного и головного мозга. Мы будем фокусироваться на головном мозге, уделяя особенное внимание структурам и процессам, имеющим отношение к основанным на данных нейронауки когнитивным моделям.

Основным элементом нервной системы является нейрон, специализированная клетка, передающая информацию по нервной системе. Головной мозг человека содержит огромное количество нейронов. По некоторым оценкам, их количество превышает 100 млрд (что приблизительно соответствует количеству звезд в Млечном пути); каждый из нейронов способен воспринимать нервные импульсы и передавать их другим нейронам (иногда тысячам других нейронов) и более сложен, чем любая другая известная система, земная или внеземная. В каждом кубическом сантиметре коры головного мозга человека содержится около 1000 км нервных волокон, соединяющих клетки друг с другом (Blakemore, 1977). На рис. 2.1 показан вид запутанного скопления нейронов в головном мозге человека.

Рис. 2.1. Схематический рисунок клеток головного мозга, выполненный известным испанским анатомом Сантьяго Рамон-и-Кахалем, лауреатом Нобелевской премии за исследования в области нейронауки. На этом рисунке, сделанном на основе тщательных наблюдений при помощи микроскопа, показана сложная сеть нервных клеток в головном мозге человека


Сравните этот рисунок с изображением нейрона (рис. 2.2) и попытайтесь определить дендриты и аксоны.

Рис. 2.2. Схематическое изображение нейрона


В каждый конкретный момент времени активны многие нейроны коры головного мозга, и существует мнение, что когнитивные функции, такие как восприятие, мышление, осведомленность и память, обусловлены одновременным возбуждением многих нейронов этой сложной нервной сети. Трудно представить себе огромное количество одновременно возбуждающихся нейронов и сложную инфраструктуру, поддерживающую данную систему. В этом заключен парадокс: если мозг так сложен, то, возможно, он никогда не сможет полностью познать самого себя, несмотря на все наши усилия. Эта мысль в чем-то похожа на идею о воображаемой конференции по физиологии собак, проводимой собаками, — как бы упорно они ни пытались понять себя, они не смогут этого сделать. Какими бы пессимистичными ни казались подобные мысли, существует и альтернативная точка зрения, согласно которой при помощи новых методов в XXI веке мы сможем решить большинство важнейших проблем психики и мозга. (Я также склоняюсь к этому.)

Нейрон

Скорее всего, существуют тысячи различных типов нейронов (Kandel, Schwartz & Jessell, 1991), каждый из которых выполняет специализированные функции в различных частях нервной системы (рис. 2.2). Нейрон имеет следующие основные морфологические части.

1. Дендриты, воспринимающие нервные импульсы от других нейронов. Дендриты сильно разветвлены и напоминают ветви дерева.

2. Тело клетки, окруженное полупроницаемой клеточной стенкой, через которую поступают питательные вещества и выводятся отходы.

3. Аксон, длинный, трубчатый передающий путь, по которому посредством называемых синапсами соединений передаются сигналы от одной клетки другим. Аксоны нейронов головного мозга могут быть крошечными, а могут достигать длины 1 м и более. Длинные аксоны окружены жироподобным веществом, или миелиновой оболочкой, играющей роль изоляционного материала.

Пресинаптические окончания, или утолщения, располагаются на концах тонких разветвлений аксона. В соединении, или синапсе, они находятся у рецептивной поверхности других нейронов и передают им информацию.


«Головной мозг»

Самые ранние письменные упоминания о головном мозге обнаружены в египетских иероглифических надписях, датируемых XVII веком до нашей эры.

Показанный здесь иероглиф, обозначающий мозг, читается как «ис». Согласно утверждению знаменитого египтолога Джеймса Бристеда, в древних египетских рукописях головной мозг упоминается восемь раз. В одном источнике, известном как «Хирургический папирус Эдвина Смита», находящемся в архиве редких книг Нью-Йоркской академии медицины, описываются симптомы, диагноз и прогноз состояния двух пациентов с ранениями головы. Древние египтяне знали, что повреждения одной половины мозга приводят к нарушению функций противоположной стороны тела.


В синапсе (рис. 2.3) окончание аксона одного нейрона выделяет химическое вещество, взаимодействующее с мембраной дендрита другого нейрона.

Рис. 2.3. Синаптическая передача. В результате нервного импульса нейротрансмиттеры из аксона первого нейрона поступают в синаптическую щель и стимулируют рецепторы, находящиеся в мембране постсинаптического нейрона


Этот химический нейротрансмиттер изменяет полярность, или электрический потенциал, воспринимающего дендрита. Нейротрансмиттер подобен переключателю, который может быть или включен, или выключен (отсюда вытекает убедительное сходство между нервными функциями и дихотомической природой компьютерных переключателей). Один класс нейротрансмиттеров оказывает тормозящее действие, что приводит к меньшей вероятности возбуждения следующего нейрона.

Другой класс оказывает возбуждающее действие, повышая вероятность возбуждения следующего нейрона. В настоящее время предполагается, что функцию нейротрансмиттеров выполняют около 60 различных химических веществ. Похоже, что некоторые из них выполняют обычные функции, такие как поддержание физической целостности клеток; другие, такие как ацетилхолин, по-видимому, связаны с научением и памятью.

При рождении не все синаптические соединения полностью сформированы и не все нейроны полностью миелинизированы, однако большинство нейронов имеется в наличии. У взрослого человека все синапсы развиты полностью и все соответствующие нейроны миелинизированы. Не происходит и увеличения количества синапсов. Типичное тело нейрона взрослого человека и его дендриты способны образовывать около тысячи синапсов с другими нейронами, а типичный аксон связан синапсами примерно с 1000 других нейронов.

Скорость передачи нервных импульсов по аксону зависит от его размеров. В наименьшем аксоне нейротрансмиссия осуществляется со скоростью примерно 0,5 м/с (около 1 мили в час), в то время как в наибольших аксонах эта скорость равна 120 м/с (примерно 270 миль в час). (Это во много тысяч раз медленнее, чем скорости передачи и переключения в компьютере). В мозге всегда происходит электрохимическая активность, и нейрон может генерировать разряды с частотой около тысячи в секунду. Чем чаще возбуждается нейрон, тем больший эффект он оказывает на клетки, с которыми соединен посредством синапсов. Возбуждение нейронов можно наблюдать при помощи электроэнцефалографии (ЭЭГ) и регистрации вызванного потенциала (ВП) (см. также обсуждение в главе 5), измеряющих электрическую активность областей мозга, или посредством регистрации активности единичных нейронов у животных. В некоторых случаях (например, восприятие конкретного зрительного образа) можно обнаружить возбуждение отдельных клеток и перевести его в звуковые сигналы. Получающийся в итоге звук напоминает автоматную очередь.


Дональд О. Хебб (1904-1985). Первый исследователь в области нейрокогнитологии, чьи конструктивные идеи часто используются при разработке коннекционистских моделей


Знания человека не локализованы в каком-то единственном нейроне. Считается, что когнитивная деятельность человека складывается из обширных паттернов распределенной по всему мозгу нервной активности и что она осуществляется параллельно, посредством возбуждающих или тормозящих связей, или «переключателей». По поводу силы связей между элементами выдвинуто несколько различных теорий, в том числе влиятельная теория Дональда Хебба (Hebb, 1949). Согласно упрощенному варианту коннекционистской модели, одновременное возбуждение элементов А и Б приводит к увеличению силы связи между ними. Если элементы возбуждаются не одновременно, связь между ними ослабляется. Не случайно предположения, лежащие в основе моделей параллельной распределенной обработки, похожи на эти нервные модели.

Нервные сети от рождения до двухлетнего возраста. Ребенок имеет при рождении почти все нейроны. Однако количество соединений между ними продолжает увеличиваться, достигая астрономических цифр: несколько примеров показаны на рисунке

Головной мозг: от компартментализации к массовому действию

Столетиями мозг являлся для человека загадкой. Благодаря упорной работе многих исследователей на протяжении нескольких десятилетий мы многое узнали о мозге, но многих своих секретов он еще не раскрыл.

Первые ученые считали, что мозг не имеет никакого отношения к мышлению и восприятию. Например, Аристотель приписывал эти функции сердцу. Гораздо позднее в псевдонауке, известной как френология, утверждалось, что темперамент, личность, восприятие, интеллект и т. д. имеют точную локализацию в головном мозге (рис. 2.4). Френологи считали, что характер, установки и эмоции можно оценить, исследовав выпуклости на внешней поверхности черепа. Первоначально эта точка зрения получила научную поддержку нейроученых, обнаруживших, что некоторые функции мозга связаны с его специфическими областями.

Рис. 2.4. Френологическая карта мозга


Как мы узнали из первой главы, наука о мозге уже больше века фокусируется на определении областей мозга, соответствующих определенным видам поведения. Были сделаны важные открытия, подтверждающие идею компартментализации, согласно которой некоторые функции, такие как двигательная активность, языковая обработка, восприятие, связаны с определенными областями мозга. Теория компартментализации достигла расцвета в рамках френологии, последователи которой находили в мозге области, отвечающие за благородство, материнскую любовь, замкнутость, агрессивность и даже за республиканский дух. Французский невролог Пьер Флоуренс, посчитав это абсурдным, заинтересовался вопросом, как влияет на поведение человека удаление у него во время хирургических операций участков мозга. Проведя ряд исследований, он пришел к выводу, что моторные и сенсорные функции не локализованы в специфических областях, как предполагалось другими исследователями, а выполнение этих функций распределено и по другим областям мозга. Травмы или повреждения мозга, по-видимому, в равной степени влияют на все виды высшей нервной деятельности. Эта позиция позднее была названа теорией общего поля.


Когда аксон нейрона А близок к возбуждению нейрона Б, в обеих клетках происходит некоторый рост или метаболические изменения, приводящие к тому, что эффективность А в качестве клетки, возбуждающей Б, увеличивается.

Дональд О. Хебб

Согласно противоположной компартментализации точке зрения, мозг функционирует как единый орган, причем когнитивные процессы распределены по всему мозгу. Существует и компромиссная точка зрения, которая, по-видимому, согласуется с самыми современными данными в этой области. Сторонники этой точки зрения утверждают, что некоторые психические функции локализованы в специфических областях или наборах областей мозга. Эти функции включают управление двигательными реакциями, обработку сенсорной информации, зрение и некоторые виды языковой обработки. Однако многие функции, особенно высшие когнитивные процессы, такие как память, восприятие, мышление и решение задач, разделены на подфункции, выполнение которых распределено по всему мозгу. Мы кратко рассмотрим развитие этой точки зрения и начнем с обзора головного мозга и его функций.

Механическое измерительное устройство, использовавшееся френологами

Анатомия головного мозга

Анатомическое строение одного полушария головного мозга показано на рис. 2.5. Мозг разделен на две похожие структуры, или правое и левое полушария. Поверхность полушарий образована корой головного мозга, тонким слоем серого вещества, содержащего большое количество тел нейронов и коротких немиелинизированных аксонов. Кора головного мозга имеет толщину около 1,5-5 мм. Из-за большого количества складок мозг имеет большую поверхность, чем кажется. Гребни, находящиеся между впадинами, называются извилинами, а сами впадины — бороздами. Если бы кору можно было развернуть, ее площадь оказалась бы равной примерно 2025 см2, что примерно в три раза больше, чем видно на поверхности. Складчатость коры, дающая мозгу характерный вид грецкого ореха, увеличивает поверхность мозга, сохраняя объем черепа, — хитрое биологическое решение, позволяющее людям сохранять мобильность и таким образом выживать, не будучи обремененными огромными черепами. Именно в коре головного мозга осуществляются мышление, восприятие, языковая обработка и другие когнитивные функции.

Рис. 2.5. Структуры переднего, среднего и заднего мозга


Мозг обрабатывает информацию контралатерально. Это означает, что сенсорная информация (например, ощущение прикосновения), поступившая в спинной мозг из левой половины тела, переходит на другую сторону и первоначально обрабатывается в правом полушарии, и наоборот. Аналогично моторные области коры каждого полушария управляют движениями противоположной стороны тела.

Поверхность каждого полушария делится на четыре основные области; границами некоторых из них являются крупные извилины, или борозды. Эти четыре области называются лобной, височной, теменной и затылочной долями. Хотя каждая доля связана с определенными функциями, осуществление многих функций, вероятно, распределено по всему мозгу.

Кора головного мозга. На протяжении более 100 лет кора больших полушарий головного мозга находится в фокусе внимания ученых, потому что, по-видимому, именно в ней осуществляются мышление и когнитивные функции. Под «мозгом» мы обычно понимаем именно его кору, тонкий слой плотно расположенных клеток, хотя следует отметить, что когнитивные функции (восприятие, память, решение проблем и языковая обработка) требуют работы многих областей мозга, а многие сложные необходимые телесные и когнитивные функции выполняются в других частях мозга.

В процессе эволюции кора возникла позднее всех остальных структур мозга. У некоторых существ, например у рыб, кора отсутствует; другие, такие как пресмыкающиеся и птицы, обладают менее сложной корой головного мозга, чем млекопитающие. С другой стороны, млекопитающие, такие как собаки, лошади, кошки (вопреки убеждениям некоторых любителей собак) и особенно приматы, имеют высокоразвитую и сложную кору головного мозга. У людей кора участвует в восприятии, речи, сложных действиях, мышлении, обработке и продукции языка и других процессах, которые делают нас разумными.

Сенсорно-моторные области. Сенсорно-моторные области были одними из первых областей, нанесенных на карту мозга; несомненно, даже древние люди знали кое-что о связи между мозгом и ощущениями. Наверное, у «пещерных людей» нередко «сыпались звезды из глаз», когда случайный или умышленный удар по затылку приводил к стимуляции зрительной коры. Основные сенсорные и моторные проекции (области, связанные с функциями и «нанесенные на карту» поверхности мозга), а также основные доли мозга показаны на рис. 2.6.

Научное исследование моторных зон мозга началось в XIX веке, когда было обнаружено, что электрическая стимуляция различных областей коры находящихся под легкой анестезией собак приводит к реакциям подергивания, причем умеренная стимуляция лобной доли приводит к рефлекторным реакциям передних конечностей. В этих первых экспериментах также была эмпирически продемонстрирована контралатеральность (то есть явление, при котором стимуляция левого полушария приводит к реакциям правой половины тела, и наоборот). За этим последовало создание карты сенсорных и моторных областей мозга других млекопитающих, включая человека, и общей картины топографических зон и их функций. Чем важнее функция, например движение передних конечностей у енотов (питание и рытье нор у енотов во многом зависят от деятельности передних конечностей), тем большая часть моторной коры соответствует данной анатомической области. По сравнению, скажем, с собаками у енотов относительно большая часть моторной коры связана с управлением передними конечностями (Welker Johnson & Pubols, 1964). Создание карты сенсорных областей показало, что точная электрическая стимуляция различных участков изображенных на рис. 2.6 областей приводит к соответствующим ощущениям в связанных с возбуждаемой сенсорной корой частях противоположной стороны тела. Стимуляция соматосенсорной области, связанной, например, с рукой, может приводить к ощущению покалывания в руке на противоположной стороне тела. Как и в случае моторных областей, частям тела, выполняющим значительную сенсорную функцию, таким как язык у человека, в сенсорной коре соответствует более крупная область.

Рис. 2.6. Основные области коры головного мозга человека. Показаны лобная, теменная, затылочная и височная доли. Изображены также первичная моторная кора (слегка затененная) и первичная соматосенсорная кора (сильно затененная). Показаны две важные функциональные области, используемые при создании слов и понимании речи: зона Брока (спереди от первичной моторной коры), связанная с речевой продукцией; и зона Вернике (позади сенсорной коры), связанная с пониманием устной речи


Ассоциативные области коры головного мозга. Сенсорная и моторная области коры занимают значительную площадь (около 25% поверхности коры) и выполняют важную функцию, остальную же часть коры образуют так называемые ассоциативные области. Эти области мозга участвуют в познании, памяти, языковой обработке и подобных функциях. Люди давно знали о существовании определенной связи между когнитивными функциями и мозгом благодаря исследованиям пациентов, страдающих от повреждений, опухолей, кровоизлияний в мозг, инсультов и других форм патологии. К сожалению, связь между мозгом и мышлением обычно устанавливалась уже после смерти, при вскрытии черепа недавно умершего пациента и сопоставлении его патологического поведения с аномалиями мозга. Теперь для выяснения того, какие области мозга принимают участие в конкретной когнитивной деятельности, используются живые, абсолютно здоровые испытуемые. Подробнее об этом мы расскажем позднее, а сейчас давайте кратко рассмотрим историю некоторых первых открытий.

Гэри Ларсон шутит по поводу классического эксперимента Фрицша и Хитцига


Зарождение функциональной нейронауки. Первые знания о специализированных функциях мозга появляются в XIX веке. Особенно важны работы французского невролога Пьера-Поля Брока, изучавшего афазию, языковое расстройство, при котором у пациента возникают проблемы с речью. Это расстройство часто наблюдается у людей, перенесших инсульт. При посмертных исследованиях мозга страдавших от афазии людей были обнаружены повреждения области, именуемой теперь зоной Брока (см. рис. 2.7). В 1876 году молодой немецкий невролог Карл Вернике описал новый вид афазии, для которого характерна неспособность понимать речь, а не неспособность говорить.

Рис. 2.7. Области мозга, связанные с афазией и языком


Вернике соглашался с предшествующими ему учеными в том, что определенные психические функции имеют определенную локализацию, но считал, что они большей частью связаны с простой перцептивной и моторной активностью. Сложные интеллектуальные процессы, такие как мышление, память и понимание, по его мнению, являются результатом взаимодействия перцептивных и моторных областей. Подтверждение этой позиции было получено на рубеже XIX и XX веков, когда испанский физиолог Сантьяго Рамон-и-Кахаль показал, что нервная система состоит из отдельных элементов, или нейронов.

В результате мозаичная концепция психики (по существу не сильно отличавшаяся от френологической точки зрения, только без исследования выпуклостей черепа) превратилась в коннекционистскую концепцию, согласно которой сложные когнитивные функции осуществляются и могут быть поняты в терминах сети связей между нейронами. Кроме того, Вернике предположил, что некоторые функции обрабатываются параллельно в различных частях мозга. Гипотеза Вернике о мозге и его функциях оказала важное влияние на современных когнитивных психологов.

Предполагаемая теорией параллельной обработки избыточная обработка информации может показаться неэкономной и противоречащей мнению, что системы живых организмов рациональны до скупости. Однако можно утверждать, что сложным биологическим системам свойственна избыточность. Несомненно, это справедливо в случае размножения, когда образуется гораздо больше яйцеклеток, чем оплодотворяется, а у многих видов далеко не все представители многочисленного потомства достигают зрелости. Вероятно, в природе избыточность играет центральную роль в выживании и адаптации. Возможно, избыточная и параллельная обработка людьми нервной информации увеличивает наши шансы на выживание и произведение потомства. Мышление и наука о познании, от которой мы сейчас получаем удовольствие, — случайные побочные продукты этих первичных функций.


Карл Лешли (1890-1958). Разработал принцип массового действия. Президент Американской психологической ассоциации, 1929. Фото предоставлено архивом Гарвардского университета


Теории связи между мозгом и поведением Флоуренса, Брока и Вернике были расширены американским психологом Карлом Лешли из Гарвардского университета. Лешли исследовал не афазию у людей, а локализацию обучения у крыс. В своей знаменитой книге «Механизмы работы мозга и интеллект» (Lashley, 1929) Лешли описал связь повреждений мозга и поведения и осветил проблему локализации и генерализации функций. Чтобы исследовать этот вопрос, он изучал, как повреждение мозга у крыс влияет на способность животных находить выход из запутанного лабиринта. Повреждение небольших областей мозга крыс незначительно влияло на успешность нахождения ими выхода. Не обнаружив непосредственной связи между какой-либо областью и обучением, Лешли пришел к выводу, что обучение не ограничено специфическими нейронами. Он разработал теорию массового действия, согласно которой важность отдельных нейронов минимизирована, а функция памяти распределена по всему мозгу. Лешли (Lashley, 1950) пришел к выводу, что «нет отдельных клеток, отвечающих за определенные воспоминания». Важность его идей заключается в предположении, что мозг функционирует целостно, а не путем сочетания действий отдельных участков. (Примерно в то же время в России Александр Лурия высказал похожие идеи.)

Современные исследования памяти и кровообращения (которое, как считается, отражает нервную активность) свидетельствуют о том, что некоторые функции памяти, возможно, связаны с определенными областями мозга, но, скорее всего, не настолько точно, как показывали ранее полученные данные (например, Penfield, 1959)[10]. Теперь мы считаем, что в мозге есть области, связанные с определенными функциями (такими, как моторные реакции), но что в полной обработке этого класса информации участвуют и другие части мозга. Другие функции (например, мышление); по-видимому, распределены по всему мозгу.

Ограниченный объем книги требует, чтобы мы рассмотрели лишь несколько примеров существующих экспериментальных и клинических исследований структуры и процессов мозга. Тем не менее мы приводим некоторые общие выводы и их следствия.

* По-видимому, многие психические функции локализованы в специфических областях или наборах областей мозга, таких как моторные и сенсорные области. Однако кроме локальной концентрации этих функций дополнительная обработка информации, скорее всего, осуществляется и в других местах мозга.

* Многие высшие психические функции (в том числе мышление, обучение и память), по-видимому, осуществляются при участии нескольких различных областей коры головного мозга. Нервная обработка этого класса информации избыточна в том смысле, что она распределена по всему мозгу и осуществляется параллельно во многих местах.

* Повреждение мозга не всегда приводит к ухудшению когнитивной продуктивности. Это может быть обусловлено несколькими факторами. Во-первых, поврежденными могут оказаться части мозга, связанные с продуктивностью в очень узких сферах деятельности, или области мозга, выполняющие избыточные функции. Когнитивная деятельность может остаться на прежнем уровне также из-за того, что неповрежденные связи примут на себя часть функций поврежденных областей, или будут перегруппированы так, что смогут выполнять исходные задачи: Однако в общем когнитивная продуктивность ухудшается соответственно количеству поврежденной ткани мозга.

Рассмотрим модель нервной обработки, которая согласуется с существующими клиническими, экспериментальными и психологическими знаниями. Она предполагает, что нейроны обрабатывают информацию последовательно; это в чем-то похоже на упоминавшийся ранее компьютер фон Нейманна.

Согласно данной модели (рис. 2.8, а), информация от одного нейрона передается другому, затем к следующему и т. д. Эта модель согласуется с экспериментальными данными, однако, по-видимому, она слишком проста, чтобы объяснить некоторые результаты, особенно работу Лешли, которая свидетельствует о том, что разрыв связи не влияет (абсолютно) на процесс. Другая возможность заключается в том, что обработка сложных, высокоуровневых интеллектуальных заданий выполняется в параллельной сети рядом функциональных связей (рис. 2.8, б). Согласно этой модели, информация обрабатывается и последовательно и параллельно. Таким образом, если часть проводящих путей уничтожается, система не всегда выходит из строя полностью, потому что она позволяет альтернативным путям принять на себя выполнение некоторых функций. По-видимому, эта теория лучше согласуется с имеющимися данными и именно она определяет современные взгляды в когнитивной психологии.

Рис. 2.8. а. Модель клеточных соединений, согласно которой нейроны соединены последовательно. б. Модель клеточных соединений, согласно которой цепи нейронов соединены как последовательно, так и параллельно. Когда нервная связь прерывается, система обычно не выходит из строя полностью благодаря возможности параллельной обработки


Возникновение многих современных моделей мозга стало возможным благодаря техническим достижениям в нейронауке, позволившим внимательнее рассмотреть физические структуры и внутреннюю работу организма человека. Далее мы приводим краткий обзор этих достижений, оказавших влияние на когнитивную психологию.

Современные методы нейрофизиологии

Несколько лет назад нейроученые имели в распоряжении лишь ограниченное количество инструментов и методов для непосредственного наблюдения и исследования мозга человека. Они включали экстирпацию ткани, регистрацию активности при помощи электрических датчиков, ЭЭГ и посмертное исследование. С другой стороны, психологи разработали целый арсенал методов исследования психики, таких как кратковременное предъявление стимула и измерение времени реакции. Однако в последнее время были предложены новые методы, значительно улучшившие наше понимание мозга и породившие новое поколение ученых, как нейроученых, так и когнитивных психологов. Изначально новые технологии разрабатывались для диагностики заболеваний мозга, но постепенно они превратились в ценные исследовательские средства. Использование этих методов уже привело к некоторым важным открытиям в области когнитивной деятельности человека; они, несомненно, обещают стать неотъемлемой частью будущего когнитивной науки.

Многие из этих новых методов тем или иным образом связаны со сканированием мозга при помощи аппаратов, похожих на тот, что изображен на рис. 2.9, а. При таких процедурах пациента помещают в центр аппарата для сканирования, который регистрирует образ структур, находящихся внутри черепа или других частей тела. Результатом сканирования является изображение сечения мозга или другой части тела; Сначала образ улучшается при помощи компьютера, затем он кодируется в цвете и наконец изображается на экране монитора. Ученые часто делают фотографии этих изображений.

Широко используются два вида сканирования мозга: компьютерная аксиальная томография (КАТ) и позитронно-эмиссионная трансаксиальная томография (ПЭТ, или ПЭТТ)[11], обсуждаемые ниже (рис. 2.9). Еще одним из методов является отображение магнитного резонанса (ОМР).

Рис. 2.9. Методы сканирования мозга Все виды когнитивной деятельности — от чтения этого текста или тревоги по поводу экзаменов до прослушивания лекции по современной архитектуре — сопровождаются увеличением потребности в энергии отдельных областей мозга. Эти требования удовлетворяются усилением кровотока и поступления глюкозы. Регистрируя насыщение ткани кислородом и глюкозой и кровоток, можно определить области с повышенным метаболизмом и, следовательно, наиболее активные области мозга.

При медицинской диагностике и исследованиях в области нейрокогнитологии используются следующие методы:

а. Общий метод сканирования мозга и получения его изображений на экране монитора.

б. КАТ, при которой мозг сканируется при помощи рентгеновских лучей низкой интенсивности.

в. ПЭТ, при которой в организм вводится радиоактивное вещество и излучение регистрируется периферическими датчиками

Отображение магнитного резонанса и эхо-планарная томография

При обследовании методом отображения магнитного резонанса (ОМР) вокруг тела пациента располагаются очень мощные электромагниты, которые воздействуют на ядра атомов водорода, входящих в состав воды. На основании полученных при этом данных можно судить о колебаниях плотности атомов водорода и их взаимодействии с окружающими тканями. Поскольку водород указывает на содержание воды, метод ОМР можно применять в диагностических и исследовательских целях. Одним из главных его недостатков до недавних пор были значительные временные затраты, требующиеся для построения общей картины. Вследствие длительного времени экспозиции этот метод подходил только для наблюдения за статичными биологическими структурами и был практически неприменим для изучения быстро меняющихся процессов, связанных с когнитивной деятельностью. Но теперь появилась быстродействующая техника регистрации данных, позволяющая получать картину за 30 мс, что достаточно для наблюдения за быстро протекающими когнитивными функциями. Кроме того, этот метод, называемый эхо-планарной томографией (ЭПТ), позволяет получать картины функциональной активности мозга с высоким разрешением. Возможно, что в ближайшие годы развитие техники ЭПТ позволит ей стать практическим инструментом дискретной визуализации структур мозга и регистрации процессов в реальном масштабе времени. Более подробную информацию на эту тему вы можете найти в работах Шнайдера, Нолла и Коэна (Schneider, Noll & Cohen, 1993) и Коэна, Розена и Брейди (Cohen, Rosen & Brady, 1992).

Компьютерная аксиальная томография

КАТ-сканер действует при помощи рентгеновского аппарата, вращающегося вокруг черепа и бомбардирующего его тонкими веерообразными рентгеновскими лучами (рис. 2.9, б). Эти лучи регистрируются чувствительными детекторами, расположенными с противоположной от источника стороны. Данная процедура отличается от обычного рентгеновского обследования тем, что последнее дает только один вид части тела. Кроме того, на обычной рентгеновской установке крупные молекулы (например, кальция черепа) сильно поглощают лучи и маскируют находящиеся за ними органы. Вращая рентгеновский луч на 180°, КАТ-сканер позволяет получить множество изображений одного и того же органа и таким образом построить внутренний поперечный срез, или «слой», этой части тела. Изображение поперечного сечения, называемое томограммой (буквально «запись сечения»), стало играть решающую роль в медицинской диагностике. Отображая локальный кровоток и патологическую метаболическую активность, томография позволяет более точно ставить диагноз. В когнитивной психологии КАТ-сканеры были применены для отображения когнитивных структур. Еще более сложный вариант этого метода, называемый динамической пространственной реконструкцией (ДПР), позволяет «увидеть» внутренние структуры в трех измерениях. Одним из преимуществ КАТ является ее распространенность. Так, к середине 1990-х годов количество сканеров, используемых в американских больницах, превысило 10 тыс. Новые технологии помогли решить некоторые из проблем, связанных с этим методом. Так, временное разрешение, определяемое скоростью фотозатвора, составляло около 1 с, отчего динамические процессы (даже биение сердца) получались «смазанными». Но уже разработаны сверхбыстрые аппараты КАТ с такой скоростью обработки, что смазанные ранее картины теперь прояснились.

КАТ заглядывает в будущее[12]

Позитронно-эмиссионная томография

Рис. 2.10. Церебральный кровоток предоставляет сигналы, регистрируемые при помощи функционального ОМР и ПЭТ. Когда невозбужденные нейроны (вверху) становятся активными, приток крови к ним увеличивается. При ОМР (слева) регистрируются изменения концентрации кислорода, которая увеличивается возле активных кровеносных сосудов. Метод ПЭТ (справа) основан на увеличении доставки в мозг введенной в организм радиоактивной воды, которая проникает из сосудов во все его части. Рейкл, Scientific American, апрель 1994 года


ПЭТ-сканеры (рис. 2.10) отличаются от КАТ-сканеров тем, что в них используются детекторы, обнаруживающие в кровотоке радиоактивные частицы. Активным участкам мозга нужен больший поток крови, поэтому в рабочих зонах скапливается больше радиоактивного «красителя». Излучение этого красителя можно преобразовать в изображение карты. В когнитивной нейропсихологии применение ПЭТ-сканеров было особенно плодотворным. Впервые ПЭТ-сканеры в когнитивной психологии применили Ярл Рисберг и Дэвид Ингвар из Ландского университета в Швеции (Lassen, Ingvar & Skinhoj, 1979)[13] в сотрудничестве со Стивом Петерсеном, Майклом Познером, Маркусом Рейклем и Энделем Тульвингом (Posner et al., 1988). Эта технология дала очень интересные результаты (некоторые из них описаны в этой книге), но широкого распространения в исследовательских целях не получила из-за очень высокой стоимости оборудования и длительного времени записи изображения (сейчас это около 20 с).


Микроскоп и телескоп открыли обширные области для неожиданных научных открытий. Теперь, когда новые методы визуализации позволяют увидеть системы мозга, используемые при нормальном и патологическом мышлении, перед нами открывается аналогичная возможность исследования когнитивной деятельности человека.

Майкл И. Познер

В ранних исследованиях с ПЭТ для измерения локального церебрального кровотока испытуемому делалась ингаляция ксенона-133, который играл роль красящего вещества. Рисберг и Ингвар успешно применили золото 195т, вводимое внутривенно, С таким красителем всего за несколько секунд можно получить «карты» с высоким разрешением (Risberg, 1987, 1989; Tulving, 1989а, 1989b), что дает исследователю значительно больше возможностей для сбора когнитивных данных.

Память и ПЭТ. Особый интерес для когнитивных психологов представляет использование паттернов кортикального кровотока в исследованиях памяти[14]. Последние несколько лет Тульвинг разрабатывал теорию памяти, где постулируются два особых ее вида: эпизодическая и семантическая, или память личных событий и память общих знаний соответственно. В одном из экспериментов (Tulving, 1989a) испытуемого просили молча подумать о некотором эпизодическом (личном) событии и затем подумать о чем-либо общем. Исследование проводилось на системе с высоким разрешением Cortexporer 256-HR, разработанной Рисбергом. В качестве красителя использовалось радиоактивное золото с периодом полураспада всего 30 с, небольшое количество которого вводили в кровь испытуемого. За кровотоком следили, измеряя количество красителя примерно через 7-8 с после инъекции. Количество красителя в каждой зоне измерялось батареей из 254 околочерепных детекторов гамма-излучения, плотно окружавших голову испытуемого. Каждым детектором сканировалась зона примерно в 1 см2, и в результате получалась «цветная» двухмерная карта мозга, состоящая из 3 тыс. элементов. Некоторые измерения проводились за период 2,4 с и визуализировались с помощью соответствующих компьютерных преобразований.


Стивен Петерсен и его коллеги из Университета Вашингтона (Сент-Луис) одними из первых изучали с помощью ПЭТ и когнитивные процессы


Чтобы понять эти фотографии, требуются некоторые знания, но сразу же можно увидеть основные различия паттернов кровотока, а именно нервной активности различных областей мозга. Прежде всего заметно, что воспроизведение эпизодов (личных событий) сопровождается большей активацией передней доли коры мозга, а воспроизведение семантических (общих) знаний — большей активацией задних областей мозга. Это новые данные, и нужно еще поработать, прежде чем можно будет сделать определенные теоретические утверждения, однако мы можем смело сказать, что в эпизодической и семантической системах памяти действуют различные процессы, протекающие в разных участках мозга. Отсюда, в свою очередь, следует, что у нас может быть несколько систем памяти. Эти наблюдения согласуются с результатами изучения патологий при мозговых поражениях с последующей потерей эпизодической памяти (Milner, Petrides & Smith, 1985; Schacter, 1987).

Еще одну попытку установить прямую связь между когнитивными процессами и активностью зон мозга предприняли Майкл Познер, Стивен Петерсен и их коллеги в Макдоннелловском центре высших мозговых функций при Вашингтонском университете; они провели ряд важных экспериментов по обработке слов нормальным здоровым мозгом. При помощи ПЭТ-сканеров Петерсен, Фокс, Познер, Минтаи и Рейкл (Petersen et al, 1988) изучали кровоток в мозге испытуемых, которым впрыскивали радиоактивные изотопы с коротким периодом полураспада. В одном из экспериментов этой группы были четыре этапа: 1) стадия покоя; 2) появление отдельного слова на экране; 3) чтение этого слова вслух; 4) генерация примера употребления каждого слова. У каждого из этих этапов была своя собственная визуальная «подпись»; см. цветную иллюстрацию на внутренней стороне обложки (внизу). (Данные о «слушании» получены в другом эксперименте.)

Когда испытуемый в ходе эксперимента смотрел на слово, изображенное на экране, активизировалась затылочная область коры; когда он слышал слово, активизировалась центральная часть коры, когда произносил — моторные зоны, а когда его просили назвать слово, связанное с данным (например, если появлялось слово пирожное, испытуемый должен был назвать подходящий глагол, например есть), наиболее активной была ассоциативная зона, но наблюдалась также и общая активность коры.

Специфичность операций памяти недавно была исследована Дэниэлом Шехтером из Гарвардского университета в эксперименте, посвященном изучению категорий памяти (см. главы, описывающие память и репрезентацию знаний). Предположим, что вас попросили прочитать следующий список слов: конфета, пирожное, сахар, вкус. Теперь откройте последнюю страницу главы. Сделайте это, пожалуйста, перед тем, как продолжить чтение.

Осуществляется ли обработка слов в одной области мозга? Согласно исследованию обработки слов при помощи ПЭТ, это не так. Когда испытуемые видят слово, активизируются участки затылочной области (а). Когда они слушают слова, активизируются верхние области височной коры (б); когда говорят, активизируются участки первичной моторной коры (в); а в «производстве» глаголов участвуют лобная доля и средние области височной коры (г). Источник. Petersen et al., 1988


Если вы ошибочно указали, что в списке есть слово, которого там на самом деле нет (когнитивные психологи называют это «ложной тревогой»), или не узнали одно из приведенных слов («промах»), вы продемонстрировали ошибку памяти. (Конечно, это же часто происходит при прохождении тестов.) Возможно, вы также верно определили одно или более из только что прочитанных вами слов. Правильное узнавание называется «попаданием». Отвечает ли за «попадания» и «ложные тревоги» одна и та же часть мозга? Чтобы ответить на этот вопрос, испытуемым зачитывали последовательности слов из одной категории (как в приведенном примере), а 10 мин спустя им показывали списки и спрашивали, слышали они эти слова или нет. Когда испытуемые раздумывали над решением, активность в их мозге регистрировалась при помощи ПЭТ. Полученные результаты вы можете увидеть на рис. 2.11.

Рис. 2.11. Средняя часть височной доли активна и во время истинных (слева), и ложных (в центре) воспоминаний. Но только при истинных воспоминаниях наблюдается активность в задней части височной области (справа), где происходит обработка звуков


Средняя часть височной доли активизируется и во время «попаданий», и во время ложных тревог, но задняя часть височной области (на рисунке справа), в которой обрабатываются звуки, активизируется только во время «попаданий». Известно, что истинные воспоминания связаны с физическими и сенсорными деталями больше, чем ложные воспоминания, для которых более характерна активность в коре лобной доли мозга, отвечающей, по-видимому, за принятие решений и ассоциативную память. Это выглядит так, как если бы ложные воспоминания были связаны с поиском сенсорного подтверждения. Мозговая динамика при создании ложной тревоги начинается с активности в средней части височной доли при вспоминании общей информации; эта активность затем перемещается в более высокоуровневые ассоциативные области. Во время процесса реконструкции похожие воспоминания могут быть ошибочно приняты за реальные. Это открытие имеет широкие приложения в случае так называемого синдрома ложных воспоминаний, который в последнее десятилетие часто являлся фокусом судебных процессов, связанных с достоверностью свидетельских показаний.

Хотя техника ПЭТ находится еще в начале своего развития и в будущем, видимо, будет совершенствоваться, она уже оказывает ощутимое содействие в составлении карты функций мозга. Кроме того, появятся, вероятно, и другие технологии. Даже на этом этапе первые результаты уже оказали значительное влияние на когнитивную психологию и смежные дисциплины. Например, вопрос локализации функций мозга, на котором настаивали френологи, может заслуживать некоторого доверия, хотя я потороплюсь добавить, что методы и общая теория френологии не могут рассчитывать на научное признание! Не вызывает сомнения и то, что многие функции мозга требуют совместной работы множества различных его зон. Однако первые впечатляющие исследования подтверждают, что локальная специфичность свойственна на удивление многим видам активности, связанным со сложными когнитивными задачами (некоторыми видами языковой обработки или процессами внимания). Обнаружилось, например, что, когда мы направляем внимание на реальные слова, такие как читаемый вами сейчас текст, активируются определенные задние области мозга.

Однако бессмысленные слова не активизируют эти центры. Кроме того, когда испытуемых просят проиллюстрировать употребление существительного (например, «молоток — ударять») или отнести его к определенному классу («молоток — инструмент»), у них активизируются определенные передние или височные зоны (McCarthy et al., 1993; Petersen et al., 1990; Petersen & Fiez, 1993; Posner, 1992; Posner et al., 1994).

В описанных выше исследованиях использовались современные достижения нейронауки, рассказывающие нам о когнитивной деятельности, мышлении и памяти, а также о природе мозга и его функциях. Сейчас мы обратимся к вопросу о специализации полушарий головного мозга.

История о двух полушариях

Если удалить у человека череп, можно увидеть мозг, состоящий из двух отчетливо различимых частей размером с кулак, известных как правое и левое полушария головного мозга. Хотя они кажутся одинаковыми, функции коры двух полушарий значительно различаются. Об этом различии людям известно очень давно, оно наблюдается также у большинства млекопитающих и многих позвоночных.


Электроэнцефалография и «тени мыслей»

Недавно Алан Гевинс с коллегами из лаборатории электроэнцефалографических систем в Сан-Франциско разработали систему «супер-ЭЭГ», называемую сканером сети психической активности (Mental Activity Network ScannerMANSCAN), которая может записывать целых 250 изображений активности мозга в секунду. При этом ЭЭГ регистрируется за очень короткое время, примерно за 0,001 с, что является несомненным преимуществом по сравнению с другими методами визуализации, которым для получения изображения требуются в некоторых случаях многие секунды. Уже много лет обычная ЭЭГ используется для записи малейших электрических сигналов в мозге. Исследования обычных электроэнцефалограмм привели к открытию низкоамплитудных бета-волн, связанных с бдительностью и вниманием, и более медленных, длинных альфа-волн, связанных со спокойствием и расслаблением. При MANSCAN на голову человека надевают мягкий шлем со 124 электродами и при помощи компьютеров регистрируют сдвиги центров электрической активности. Малейшие электрические импульсы мозга, регистрируемые электродами, наносятся на ОМР-карту с высокой разрешающей способностью, создавая, таким образом, динамический образ того, что Гевинс называет «тенями мыслей».

На приведенном здесь рисунке показаны изображения мозга пятерых людей (см. Gevins & Cutillo, 1993). На левом рисунке испытуемые ждут появления однозначного числа. На правом рисунке испытуемые должны помнить двузначное число, ожидая появления третьей цифры. Как видно, при более сложном задании имеет место гораздо большая коммуникация между различными областями мозга по сравнению с относительно простой ЭЭГ-активностью, связанной с выполнением несложного задания. Возможно, удержание чего-либо в сознании и одновременное наблюдение за другими событиями требует различных мыслительных операций.


Назначение контралатеральности все еще не понято до конца, однако было выдвинуто предположение, что два полушария выполняют совершенно разные функции. Существует большое количество научных (Kandel, Schwartz & Jessell, 1991; Kupferman, 1981; Sperry, 1982) и популярных (Ornstein, 1972) идей о функциях полушарий. (Предполагается даже, что свойственный Востоку мистицизм и западный рационализм связаны с правым и левым полушариями соответственно.)

Клинические подтверждения контралатеральности впервые были получены древними египтянами, но научное подтверждение противоположности функций возникло в XX веке, когда нейрохирурги обратили внимание на то, что опухоли и удаление частей левого полушария приводят к другим последствиям, чем аналогичная патология в правом полушарии. Повреждения левого полушария приводили к возникновению расстройств речи, в то время как пациенты с повреждениями правого полушария испытывали трудности при одевании. Дальнейшие признаки функциональной асимметрии были обнаружены в 1950-х годах, когда для лечения тяжелых форм эпилепсии был предложен метод, заключавшийся в пересечении мозолистого тела — массивного скопления нервов, соединяющего два полушария (Bogen & Vogel, 1962). Разрушая связь между двумя основными структурами мозга (такая операция называется церебральной комиссуротомией), хирурги надеялись ограничить эффекты эпилептического приступа одним полушарием. По-видимому, это работало. (Такие радикальные хирургические операции нечасто проводятся в наше время.)

Исследования расщепленного мозга. В 1950-х годах Роджер Сперри из Калифорнийского технологического института проводил на животных исследование, посвященное изучению последствий так называемой процедуры по расщеплению мозга. Главной целью этой работы было определение различных функций, связанных с каждым полушарием. Особенный интерес представляло обнаружение Майером и Сперри (Myers & Sperry, 1953) того факта, что перенесшие подобную операцию кошки вели себя так, как если бы у них было два мозга, каждый из которых способен действовать, обучаться и запоминать информацию независимо от другого.


Роджер Сперри (1924-1994), лауреат Нобелевской премии, автор работ по расщепленному мозгу, открывших новую многообещающую область исследований


Сперри с коллегами, из которых следует особо отметить Майкла Газзанигу, имели возможность изучать людей, перенесших комиссуротомию. В одном исследовании (Gazzaniga, Bogen & Sperry, 1965) они наблюдали, что пациенты, которым в правую руку давали обычный объект, например монету или расческу, могли определить его вербально, так как информация от правой стороны тела поступает в левое полушарие, где находится центр языковой обработки. Однако если им давали этот же объект в левую руку, пациенты не могли описать его вербально; они могли указать на объект, но только левой рукой.

Проводимые этой группой и другими учеными исследования показали, что левое полушарие связано с такими функциями, как язык, концептуализация, анализ и классификация. Правое полушарие связано с интеграцией информации во времени, как, например, в искусстве и музыке, пространственной обработкой, распознаванием лиц и форм и такими обыденными задачами, как определение пути в городе или одевание. Эти открытия подтверждают наличие локализации функций в мозге. Однако последующие работы показали, что правое полушарие связано с лингвистической обработкой, особенно письменного языка, сильнее, чем считалось ранее. К тому же у молодых пациентов наблюдается хорошее развитие функций обоих полушарий (Gazzaniga, 1983). В общем, эти наблюдения свидетельствуют о значительной гибкости развивающегося мозга человека, а также о том, что его функции обособлены не так четко, как считалось ранее, а выполняются различными областями обоих полушарий.

Значительная часть современных исследований в области специализации полушарий касается зрительного восприятия, которое имеет уникальную систему обработки контралатеральной информации. Рассмотрим анатомию зрительной системы в связи с полушариями мозга (рис. 2.12).

Рис. 2.12. Схематическое изображение нервных путей между сетчатками глаз и правым и левым полушариями головного мозга. Обратите внимание на то, что часть идущих от каждого глаза нервных волокон переходит в зрительном перекресте на противоположную сторону и входит в противоположное полушарие, а часть — нет


Как показано, обработка зрительной информации, по крайней мере частично, подчиняется принципу перекрещивания. Световая информация (например, лучи света, отраженные от текста, который вы читаете), сначала воспринимается рецепторными нейронами сетчатки глаз. Система нервных путей, соединяющих каждый глаз с мозгом, более сложна, чем все остальные сенсорные системы. Примерно половина выходящих из каждого глаза нервных волокон подчиняется принципу контрлатеральности, но оставшаяся половина — нет; то есть половина волокон заканчивается в коре полушария, расположенного на той же стороне, что и глаз. Рассмотрим левый глаз, изображенный на рис. 2.12. Информация, регистрируемая правой стороной его сетчатки (чувствительная к свету оболочка, расположенная на задней стенке глаза; на рисунке она закрашена серым цветом), поступает в правое полушарие, а информация, регистрируемая Левой стороной сетчатки, поступает в левое полушарие. Это же справедливо и для правого глаза.

Если перерезать мозолистое тело, как при процедуре расщепления мозга, то информация, регистрируемая, скажем, правой стороной сетчатки правого глаза, будет поступать только в правое полушарие, так как именно мозолистое тело позволяет передавать информацию между полушариями. Аналогично обработка информации, регистрируемой левой стороной сетчатки левого глаза, будет ограничена левым полушарием. Эксперименты в этой области привели к удивительным результатам. Если испытуемому с расщепленным мозолистым телом завязывают глаза, дают обычный объект (например, мяч или ножницы) в одну руку, а затем просят выбрать этот объект, опираясь на ощущения прикосновения, испытуемый может сделать это, но только той рукой, которой он до этого ощупывал объект. Если его просят выбрать объект противоположной рукой, результаты показывают, что испытуемый может сделать это только случайно.


Критические размышления: движения глаз и процессы в полушариях мозга

Попробуйте провести небольшой эксперимент. Попросите друга ответить на вопрос: «Что означает высказывание "Факты — краткое изложение знаний?"» Переместился ли его взгляд вправо? Теперь скажите ему: «Представь себе свой дом и подсчитай количество окон в нем». Переместился ли его взгляд влево? В общем, особенно у правшей, активизация функций левого полушария, то есть связанных с языковой обработкой, сопровождается движениями правой стороны тела или принятием правосторонней ориентации, в то время как функции правого полушария, связанные со зрительными и/или пространственными задачами, сопровождаются движениями левой половины тела.


Проверка синтеза

Как показывает этот эксперимент, после хирургической операции по расщеплению мозга способность синтезировать информацию утрачивается. Одному полушарию пациента была показана карточка со словом «лук», другому — со словом «стрела». Поскольку пациент нарисовал лук со стрелой, мои коллеги и я считали, что два полушария, несмотря на рассечение мозолистого тела, все-таки смогли поделиться друг с другом информацией и интегрировали слова в имеющую смысл композицию.

Следующая проверка показала, что мы ошибались. Мы показали одному полушарию слово sky («небо»), а другому слово skraper («нож с зазубринами»). Итоговый рисунок показал, что пациент не синтезировал информацию: он нарисовал небо и похожий на расческу нож с зазубринами, а не небоскреб (skyskraper). Оба полушария по очереди нарисовали то, что увидели. В случае с луком и стрелой нас ввело в заблуждение наложение двух образов, приведшее к тому, что изображение выглядело единым. Наконец, мы проверили, могут ли интегрировать слова одиночные полушария. Мы показали правому полушарию сначала слово fire («огонь»), а затем arm («рука»). Испытуемый левой рукой нарисовал винтовку[15], а не руку над огнем, поэтому ясно, что каждое полушарие способно синтезировать информацию.

М. С. Газзанига

В аналогичных исследованиях испытуемых просят смотреть в определенную точку, а затем предъявляют визуальный стимул, расположенный так, чтобы он регистрировался только правыми или левыми сторонами сетчатки. На рис. 2.13 изображен аппарат, используемый при таких исследованиях. В типичном эксперименте перенесшему комиссуротомию пациенту предъявляют стимул (например, изображение или слово), расположенный справа или слева от точки фиксации, то есть так, чтобы информация поступила только в правое или левое полушарие. Если Изображение (например, ножницы) кратковременно появляется слева от точки фиксации (регистрируется и обрабатывается в правом полушарии), а затем испытуемого просят при помощи зрения или прикосновения выбрать показанный ему объект, он может сделать это левой рукой, но не правой.

Рис. 2.13. Аппарат, используемый для исследования пациентов с расщепленным мозгом. Испытуемый смотрит на фиксированную точку на экране. На короткое время на экране появляется изображение или слово, расположенное так, чтобы его могло обработать только одно полушарие. Затем испытуемого просят выбрать объект, находящийся вне поля зрения


Столь же впечатляющая демонстрация билатеральной природы полушарий была приведена в часто цитируемой статье Леви, Тревартена и Сперри (Levy, Trevarthen & Sperry, 1972). В данном эксперименте пациента с расщепленным мозгом просили смотреть в точку фиксации. На экране на короткое время появлялось «химерическое лицо» (наполовину мужское, наполовину женское), расположенное так, что это способствовало обработке женского лица в правом полушарии, а мужского — в левом (рис. 2.14).

Рис. 2.14. Изображение химерического лица (а), используемое при исследовании пациентов, перенесших комиссуротомию. По-видимому, полушария регистрируют различные образы: левое (б) воспринимает лицо мужчины, а правое (в) — женщины. Когда испытуемого просят описать лицо, он вербально описывает его как мужское, но когда его просят выбрать лицо из ряда изображений, испытуемый выбирает женское лицо


Хотя полушария воспринимали различные лица, испытуемый не отмечал ничего необычного в композиции. Когда испытуемого просили описать лицо, он вербально описывал свойства мужчины, что подтверждает концентрацию вербальной информации в левом полушарии мозга. Однако, когда его просили выбрать лицо из ряда фотографий, испытуемый выбирал женское лицо, подтверждая концентрацию графической информации в правом полушарии (см. более подробное обсуждение специализации полушарий мозга в работах Брадшо и Неттлтона (Bradshaw & Nettleton, 1981) и Спрингера и Дойча (Springer & Deutsch, 1984)).

Когнитивные исследования здоровых испытуемых. Нестандартность нервных путей, связанных с обработкой зрительной информации (рис. 2.12), делает возможными эксперименты по латерализации с участием испытуемых с неповрежденным мозолистым телом. Очевидно, что гораздо легче найти испытуемых с нормальным мозолистым телом, чем перенесших комиссуротомию, поэтому здоровые люди принимали участие в большом количестве когнитивных экспериментов. Процедура данных экспериментов также относительно проста, и при этом используется обычный аппарат. Как правило, испытуемых, отобранных по половому признаку и признаку «праворукости» или «леворукости», просят смотреть на центральную точку, показываемую на экране монитора или при помощи тахистоскопа. На короткое время или слева, или справа от точки фиксации появляется слово, цвет, или какой-нибудь другой тип зрительной информации. Информация, показанная справа от точки фиксации, поступает в левое полушарие, и наоборот. Затем испытуемых обычно просят принять некоторое решение по поводу зрительной информации (например, было ли это словом?) и записывают время их реакции. Логическое обоснование такого эксперимента заключается в том, что если информация обычно обрабатывается в данном полушарии, то доступ к ней должен быть быстрым; если же информация первоначально поступила в «неверное» полушарие, то для обработки она должна перейти в «верное» полушарие, что требует времени. Следует отметить, что в таких экспериментах приходится работать с очень краткими временными интервалами и большим считается различие всего в 50 мс. Конечно, для такого типа исследований необходимы очень точные способы регистрации времени.

Исследователи успешно используют метод предъявления кратковременного стимула в правой или левой части поля зрения для оценки обработки информации. Обзор полученных результатов представлен в табл. 2.1.


Таблица 2.1. Резюме исследований функций головного мозга

Существует мнение, что результаты экспериментов в этой области часто являются сомнительными из-за несовершенного метода исследования, субъективных переменных и невозможности воспроизвести предыдущие опыты. Тем не менее в общем эти результаты подтверждают, что слова и буквы обрабатываются преимущественно в левом полушарии, а лица и изогнутые линии — в правом. В других исследованиях было обнаружено, что Локализация функций в том или ином полушарии зависит от пола {Boles, 1984); что полушария выполняют различные функции при обработке слуховой информации (Ivry & Lebby, 1993), во время поддержания зрительного внимания (Whitehead, 1991), при формировании прототипов (Rees, Kim & Solso, 1993) и что выполняемые полушариями функции зависят от право- или леворукости (Annett, 1982). Эти исследования также свидетельствуют о том, что эффект визуальных стимулов зависит от полушария, в котором обрабатывается информация (Boles, 1987). (См. обзор на эту, тему в: Chiarello, 1988; Kosslyn, Sokolov & Chen, 1989; Bradshaw & Nettleton, 1981; Springer & Deutsch, 1981.)

Причина латеральности менее понятна, чем тот факт, что она, по-видимому, является устойчивой, особенно у людей. Согласно одной интересной гипотезе, выдвинутой Корбаллисом (Corballis, 1989), этот феномен объясняется законами эволюции: процесс развития человека как вида свидетельствует о том, что «праворукость», использование инструментов и развитие механизмов левого полушария для овладения языком появились у семейства гоминид уже 2 или 3 млн лет назад и заложили фундамент развития более сложных функций. Корбаллис (Corballis, 1989) пишет: «Начавшись 1,5 миллиона лет назад с возникновения обладавшего большим мозгом Homo erectus, культура использования инструментов стала более сложной. Однако по-настоящему развитая культура использования инструментов и быстрая, гибкая речь современных людей, скорее всего, появились не ранее 150 тысяч лет назад, когда в Африке появился Homo sapiens, впоследствии заселивший всю Землю». Согласно Корбаллису, эволюция специализации полушарий может быть связана с гибкостью мышления и генеративностью, или способностью на основе правил комбинировать элементы для создания новых ассоциаций, будь то слова, предложения или более сложные орудия труда. Генеративность, возможно, присуща только людям, и она связана с левым полушарием головного мозга. Теория Корбаллиса весьма привлекательна, но ее следует рассматривать в свете исследований языковой обработки и использования инструментов шимпанзе и приматами вообще ( Gardner & Gardner, 1969). Необходимо следить за дальнейшими достижениями в этой области.

Приведенные выше впечатляющие эксперименты, касающиеся различий природы полушарий, следует рассматривать в более широком контексте. Хотя значительное количество тщательно разработанных экспериментов и демонстраций показали, что некоторые функции располагаются в специфических областях коры, обработка информации в мозге, скорее всего, распределена и по другим областям. Даже в случае специализации полушарий мозг, по-видимому, функционирует как целостный орган. Следует отметить, что во многих описанных выше исследовательских подходах изучались пациенты с рассеченным мозолистым телом и эти подходы были разработаны для демонстрации билатеральной природы мозга человека. У нормальных людей с неповрежденным мозолистым телом полушария функционируют сообща, обмениваясь между собой значительным количеством информации.

Когнитивная психология и науки о мозге

Пытаясь лучше понять психику человека, когнитивные психологи стали больше интересоваться органом, обеспечивающим психические функции, — мозгом. Их интерес к этому органу совпал с интересом представителей науки о мозге, обращающихся к когнитивной психологии в поисках моделей обработки человеком информации. Мы увидели, что в мозге человека можно обнаружить специализацию и многообразие функций. По-видимому, нервная система является мощной системой параллельной обработки, что, как считается, необходимо для быстрой, сложной и креативной обработки информации.

Открытия науки о мозге оказали непосредственное влияние на когнитивную психологию и компьютерные науки. Теории обработки информации включают достижения нейронауки. Примером этого является возникший в последнее время интерес к созданным на основе нейронауки моделям параллельной распределенной обработки. В области компьютерных наук мы видим вновь возникший интерес к моделированию компьютеров, которые не только осуществляли бы функции человека, но и архитектура которых имитировала бы устройство нейронных сетей.

Резюме

1. Проблема психики и тела обсуждается уже несколько столетий. Термин «психика» используется для обозначения функций тела, а именно головного мозга.

2. Исследуя локальный церебральный кровоток, Тульвинг обнаружил, что во время" обработки эпизодических воспоминаний активны одни специфические области мозга, а во время обработки семантических воспоминаний — другие.

3. Нейрокогнитология — это научное исследование связи между когнитивной психологией и нейронаукой. Заключение альянса между психологией и нейронаукой вызвано несколькими причинами. Они включают необходимость обнаружения физического подтверждения теоретических свойств Психики; потребность нейроученых в более подробных моделях мозга и поведения; необходимость обнаружения связи между патологией мозга и поведением; более частое использование в когнитивной науке созданных на основе нейронауки моделей; широкое использование компьютеров для моделирования нервных функций и разработка методов, делающих возможным более точное изображение структур мозга.

4. Основной элемент нервной системы — нейрон, основными частями которого являются дендриты, тело клетки, аксон и синаптические соединения, в которых происходит нейротрансмиссия.

5. Нейроученые долгое время спорили о возможности локализации функций головного мозга. Они пришли к выводу, что некоторые широкие функции локализовать можно (например, речь), но что обычно они распределены по всему мозгу.

6. Б недавнее время в рамках науки о мозге был разработан ряд методов, позволяющих получить графические изображения активности мозга высокого разрешения. Они включают ОМР, ПЭТ, КАТ, а также другие методы визуализации.

7. Изучение расщепленного мозга и когнитивные исследования показали, что в правом и левом полушариях мозга информация обрабатывается по-разному.

Рекомендуемая литература

Область нейрокогнитологии относительно Молода, поэтому самые лучшие ссылки можно обнаружить в свежих номерах журналов. Подходящие периодические издания включают Science, Brain and Behavioral Sciences, Cortex, Journal of Neurophysiology, Psychobiology, Nature, Brain, Brain and Cognition, а также некоторые другие. Мы также рекомендуем прочитать статью Корбаллиса «Латеральность и эволюция человека», напечатанную в Psychological Review (1989), и статью Лэнда и Ферналда в Annual Review of Neuroscience, том 15.

Интересны также книги Рестака «Психика», Блэкмора «Механизмы психики», Орнштейна «Психология сознания» и сборник под редакцией Бенсона и Зейдела «Двойственный мозг: специализация полушарий мозга у людей». Более специализированными, но очень полезными являются труды Кандела, Шварца и Джессела «Принципы нервной науки» (3-е изд.), Томпсона «Мозг: учебник по нейронауке» (2-е изд.), сборник под редакцией Сквайра и Баттерса «Нейрофизиология памяти» и огромное издание Под редакцией Газзанига, называемое «Когнитивные нейронауки». Особый интерес в книге Газзанига представляют вступительные главы: о памяти (Тульвинга); о сознании (Шехтера); о языке (Пинкера); о мышлении и воображении (Косслина) и о внимании (Познера).

ГЛАВА 3. Восприятие и внимание

Если бы Создатель должен был даровать нам новый набор органов чувств, или немного реконструировать существующие, оставив всю остальную природу человека неизменной, несомненно, мы жили бы в другом мире, и мы столкнулись бы с такой жестокой реальностью, как если бы весь мир, кроме наших органов чувств, изменился.

Джон Мьюир

Что мы имеем в виду, когда говорим о «вычислительном мозге», и какое отношение это имеет к выживанию человека как вида ?

Почему ощущение и восприятие — важные для когнитивных психологов темы?

Как иллюзии помогают нам понять отношения между воспринимаемыми и гипотетическими объектами?

Что такое иконическое хранение и эхоическое хранение и как они помогают нам понимать «реальный» мир?

Как когнитивные психологи определяют внимание? Приведите несколько примеров внимания в повседневной жизни.

Каковы главные теории внимания и их экспериментальные доказательства?

Что мы подразумеваем, когда говорим о «производительности обработки» и «избирательном внимании»?

Что такое «автоматическая обработка»? Приведите некоторые примеры автоматической обработки из вашего жизненного опыта.

Что методы отображения мозга говорят нам о внимании?

Проснувшись сегодня утром, вы «запустили» свой когнитивный «компьютер», который был «выключен» в течение ночи. Когда вас вытолкнул из бессознательного состояния звон будильника, вы окунулись в мир звуков; открыв глаза, вы попали в видимый мир; плеснув водой в лицо, почувствовали осязаемый мир; когда вдохнули густой аромат только что сваренного кофе, вы восхитились обоняемым миром; а откусив свежую булочку, насладились миром вкуса. Пять видов чувствительности — пять окон в мир — лишь пять способов познания. Однако эти пять каналов связи с реальным миром являются основными средствами, с помощью которых мы постигаем все: от Пикассо до панк-рока, не говоря уже о дымке в океане, музыке Баха, запахе духов, произведениях Достоевского, мятном леденце, закатах солнца и физической близости.

В этой главе мы узнаем, как мы, люди, используем вычислительный мозг, чтобы

* воспринимать информацию об окружении;

* проявлять внимание к миру;

* обрабатывать информацию на первых стадиях.

Мы начнем исследование с рассмотрения процесса восприятия сенсорных сигналов, потому что это первый шаг в обработке информации. В основе этого процесса лежит мозг, чья задача — понять и, в сущности, придать смысл поступающей в него от периферийной нервной системы информации. Эта система состоит из нервов, которые лежат вне спинного и головного мозга и участвуют в ощущении и восприятии.

Вычислительный мозг

Периферийная нервная система и мозг предназначены главным образом для восприятия и размышления, то есть чтобы видеть и понимать. Стив Пинкер говорит в своей книге «Как работает разум»: «Разум — это система органов вычисления, созданная естественным отбором, чтобы решать различные проблемы, с которыми сталкивались еще наши предки в их хищническом образе жизни, в частности: понять и перехитрить неживые объекты, животных, растения и других людей» (Pinker, 1997). Мы видим, слышим, обоняем, чувствуем вкус и осязаем окружающий мир, и это первое звено в цепи событий, включающих впоследствии кодирование стимулов, хранение информации, преобразование материала, мышление и, наконец, реагирование на знание, что, в свою очередь, ведет к новым сигналам и мыслям, которые могут начать этот цикл заново.

Понятие вычислительного мозга основано на идее, что разум — это то, что делает мозг, — разум обрабатывает информацию. Когда мы занимаемся «познанием более высокого порядка» — думаем о том, чем похожи яблоко и Америка, или выясняем, как встретить нашего друга Жана в Чили, — мы делаем определенные вычисления.

Как показано на рис. 3.1, физическая энергия, попадая в ограниченную зону обнаружения, воздействует «а органы чувств, затем преобразуется (конвертируется) в нервную энергию, задерживается ненадолго в сенсорном хранилище, передается для дальнейшей обработки и кодирования в центральную нервную систему (ЦНС). Впоследствии она может быть передана системам памяти для обработки, результаты которой могут вызвать ответные реакции, которые затем станут частью стимульного поля, подлежащего дальнейшей обработке. (В большей части этой книги будут рассматриваться очень сложные и абстрактные процессы обработки информации в системах памяти и вычисления на основе этой информации.)

Рис. 3.1. Этапы обработки информации: внешние явления и внутренние процессы и структуры


Не следует забывать, что схема на рис. 3.1 — это репрезентация гипотетических этапов обработки информации. Не надо думать, что мозг устроен точно так, как здесь изображено. Просто эта модель удобна для наглядного представления различных этапов обработки информации, постулируемых в когнитивной психологии. Современная наука дала нам возможность наблюдать активизацию мозга при обработке информации. Новые методы, упомянутые в предыдущей главе, указывают на то, что стадии, показанные на этом рисунке, аналогичны фактическим физиологическим процессам. Благодаря этим новым методам исследования мечта ученых XX столетия наблюдать локализацию связанной с когнитивными процессами активности мозга быстро становится реальностью. Некоторые из полученных в последнее время результатов, а также новые тенденции изложены в этой главе и в дальнейших главах, посвященных памяти и когнитивным процессам более высокого порядка.

Ощущение и восприятие

Ощущение относится к первоначальному опыту, возникающему в результате элементарных видов стимуляции, и подробно изучается в психофизике — отрасли экспериментальной психологии, которая занимается выяснением отношения между стимулами физического мира и их обнаружением сенсорной системой. Изучение ощущений обычно связано с устройством и работой органов чувств (уха, глаза и т. д.) и со стимулами, воздействующими на эти органы.

С другой стороны, в восприятии участвуют высшие когнитивные механизмы, интерпретирующие сенсорную информацию. Ощущение связано с начальным обнаружением стимулов; восприятие — с интерпретацией ощущаемых явлений. Когда мы читаем книгу, слушаем концерт, получаем сеанс массажа, нюхаем одеколон или едим икру, мы «переживаем» нечто гораздо большее, чем непосредственную сенсорную стимуляцию. Каждое из этих сенсорных событий обрабатывается в контексте наших знаний о мире; наш предшествующий опыт придает смысл простым ощущениям.

Точка соприкосновения между внутренним миром и внешней действительностью находится в сенсорной системе. Изучение отношения между физическими изменениями мира и психологическим опытом, связанным с этими изменениями, называют психофизикой, и это большая и важная область в психологии.

Иллюзии

Дихотомия между сенсорным опытом и перцептивной интерпретацией этого опыта-в сущности, между тем, что воспринимает наша сенсорная система, и тем, как это интерпретирует разум — заняла центральное место в исследовании восприятия и других когнитивных процессов. Это также поднимает интересный вопрос: почему разум искажает действительность?

Одним из методов исследования является измерение физического и психологического качества одних и тех же сенсорных стимулов. Иногда эти две меры реальности, «объективная» и воспринимаемая, не совпадают, например в случае иллюзий восприятия. В работах по восприятию хорошо известна иллюзия Мюллера-Лайера (рис. 3.2), в которой два равных отрезка кажутся неравными.

Рис. 3.2. Иллюзия Мюллера-Лайера. Отрезки линий на фигуре а имеют равную длину; отрезки линий на фигуре б кажутся равными, но на самом деле они не равны


Эта иллюзия, вероятно, частично объясняется влиянием нашего прошлого опыта, который научил нас ожидать, что некоторые формы находятся далеко, а другие близко. С другой стороны, некоторые исследователи утверждают, что эта иллюзия (как и многие другие подобные ей) отражает укоренившиеся инвариантные структуры мозга. (См. обсуждение иллюзий в главе 4.) Более сложную иллюзию можно увидеть на картине Мориса С. Эшера, изображенной на рис. 3.3. Здесь зрительные признаки близости и удаленности оказываются несовместимыми с движением потока воды.

Рис. 3.3. М. С. Эшер. Водопад

Предшествующее знание

Взаимосвязь между восприятием и предшествующим знанием о мире проявляется не только в простых геометрических иллюзиях, но также и при интерпретации научных данных. На рис. 3.4, а показано расположение ям для столбов, найденных при археологических раскопках. Если ваши знания об изучаемом племени привели вас к гипотезе, что их хижины были прямоугольными, вы будете склонны «видеть» или интерпретировать расположение ям так, как это показано на рис. 3.4, б. И наоборот, если у вас другая гипотеза, вы будете склонны интерпретировать расположение ям иначе — как на рис. 3.4, в. В качестве упражнения попытайтесь вычертить расположение хижин исходя из предположения, что они были треугольными, и соответственно отбирая «существенные» и «несущественные» ямы. На восприятие влияют предшествующее знание, имеющиеся гипотезы и мнения, так же как сенсорные сигналы.

Рис. 3.4. Гипотетические планы хижин, нарисованные на основе расположения ям для столбов, обнаруженных при археологических раскопках: а — расположение ям (черные пятна); б и в — гипотетические планы хижин


Таким образом, на способ восприятия нами первичной информации о мире в значительной степени влияет изначальная организация сенсорной системы и мозга-мы «оснащены», чтобы воспринимать мир определенным способом — и наш прошлый опыт, который определяет значение начального ощущения стимулов. Если бы предыдущее научение не влияло на наше восприятие, странные знаки на этой странице, которые мы называем буквами, не воспринимались бы как части слов и слова были бы лишены значения. Мы научаемся значению зрительных (а также слуховых, тактильных, вкусовых и обонятельных) сигналов. Наш мозг полон ассоциативных структур, которые интерпретируют основную энергию стимула естественного мира. Прошлое научение влияет на восприятие. Когда вы слышите балалайку, то можете представить себе русский танец. Но восприятие также находится во власти сенсорной системы.

Сенсорная предрасположенность мозга

Есть другая точка зрения на сенсорный и перцептивный процессы, которую подтверждают результаты исследований физического устройства сенсорной системы и мозга. Сенсорная система состоит из рецепторов и соединенных между собой нейронов пяти видов чувствительности (слух, зрение, осязание, вкус и запах). За последние 150 лет благодаря усилиям физиологов, врачей и психофизиологов каждый из этих видов чувствительности в большей или меньшей степени раскрыл свои секреты. С другой стороны, знание о мозге и его роли в восприятии не спешило развиваться главным образом из-за недоступности мозга. Прямое наблюдение работы мозга обычно включало удаление части его твердого корпуса, на протяжении тысячелетий развивавшегося, чтобы предохранять мозг от повреждений, или исследования мозга умершего человека врачами, интересующимися неврологической основой тех или иных симптомов. Эти исследования указали на некоторые общие особенности, такие как известная контрлатеральность мозга, согласно которой повреждение одного из полушарий приводит к дефекту в противоположной стороне тела. Мы также знаем, что при травмах, например ударе по задней части головы в области, названной затылочной долей, у человека могут «посыпаться искры из глаз». Мы «видим» яркие вспышки, хотя на глаза не воздействуют такие стимулы. Через прямую стимуляцию затылочной коры в этой части мозга запускается зрительное восприятие. Исследователи мозга недавно получили возможность наблюдать сенсорные, перцептивные и когнитивные процессы мозга, не удаляя череп и не ударяя людей по голове. Эти методы включают как поведенческие данные, например эксперименты на время реакции, так и технологию отображения, которая уже обсуждалась в предыдущей главе (ПЭТ, КАТ, ОМР и т. д.). Теперь впервые в науке о разуме действительно можно видеть работу мозга при восприятии информации о мире, а также то, как это восприятие прокладывает себе путь через лабиринт мозга.

Обработка сенсорных сигналов вычислительным мозгом играет определенную роль в эпистемологии, или изучении происхождения и природы знания. Некоторые из этих соображений ставят вопрос: каково логическое обоснование наших сенсорной, перцептивной и когнитивной систем как отражения мира? Окна разума, сенсорная система человека, появились в результате физических изменений, произошедших на нашей планете. У очень простых организмов развивались специализированные клетки, которые реагировали на свет, и более чем за миллионы лет эти клетки становились все более специализированными, пока не появилось нечто подобное глазу (рис. 3.5). С развитием глаза появился и мозг. В конце концов, видеть мир — это хорошо, но еще лучше — понять, что он означает! Глаз и другие органы чувств столь же глупы, как мозг мудр. И наоборот, мудрый мозг без сенсорного входа лишен существенного знания о мире. Ощущения мира и их значение — в той же мере функция биологически закрепленных механизмов, что и опыта наблюдателя.

Рис. 3.5. а. Глазная ямка моллюска. б. Глаз кораблика, имеющий элементарные рецепторы и нервные волокна


Все, что мы знаем, неверно

Удобно представлять себе различные элементы сенсорной системы в виде каналов, открытых для внешней реальности. Высшим уровням обработки доступны только те ощущения, которые обеспечиваются работой рецепторов, а поскольку восприимчивость этой системы ограничена, наши знания также неизбежно ограничены. Похоже, что мы преувеличиваем важность деталей физического мира, которые можем обнаружить, и недооцениваем важность тех, что нам недоступны или требуют специальных фильтров для преобразования. Как изменился бы наш взгляд на реальность, если бы мы могли видеть в инфракрасном диапазоне, но не могли бы видеть обычно воспринимаемую часть спектра? Не изменился ли тогда наш распорядок дня и ночи? Как бы это сказалось на истории, торговле, моде, философии — на всем обществе, наконец? Но самое главное — как бы это повлияло на наши представления о реальности? Поскольку мы воспринимаем реальность через такие ограниченные (часто искажающие) каналы, то вынуждены заключить, что все, что нам известно, на самом деле неверно. Однако в пределах возможностей нашего сенсорного аппарата мы можем составить примерное описание того, как мы обрабатываем огромное количество информации, которую можем обнаружить, хорошо понимая, что реальность нашего непосредственного мира гораздо более разнообразна, чем мы можем ощутить.


Наша точка зрения на перцептивный процесс состоит в том, что обнаружение и интерпретация сенсорных сигналов определяются следующими факторами:

* Энергией стимула, ощущаемой сенсорными системами и мозгом.

* Знанием, сохраненном в памяти до опыта.

Значительная часть когнитивных исследований касается того, как сенсорные системы и мозг искажают сенсорную информацию. Сейчас нам кажется, что информация, хранящаяся в нашей памяти, является лишь абстрактной репрезентацией действительности. Ключом к обработке сенсорной информации и ее когнитивной интерпретации, по-видимому, является абстрагирование информации. На сенсорном уровне информация очень определенна, тогда как на уровне интерпретации она обычно абстрактна. Наше представление о мире возникает в результате интеграции того, что мы знаем (в абстрактном смысле), с тем, что мы ощущаем (в конкретном смысле). Теперь мы обратимся к другому аспекту восприятия — вопросу о том, какой объем информации может воспринять человек за один момент времени.

Объем восприятия

Какой объем информации мы можем воспринять при кратковременной экспозиции стимула? Этот давний вопрос имеет отношение к явлению, которое характеризует начальную стадию обработки информации и называется объемом восприятия. Известно, что мир наполнен стимулами, огромное количество которых находится в диапазоне сенсорного обнаружения. Какая же часть этих ощущений доступна для дальнейшей обработки? При попытке определить объем восприятия человека произошло большое недоразумение, вызванное неумением различить две гипотетические структуры — доперцептивное хранилище информации и кратковременную память. Ниже приводится часто цитируемое высказывание Уильяма Гамильтона (1859/1954) об этой проблеме, в котором он не делает различия между двумя системами хранения:


Сколько различных объектов можно одновременно представить себе мысленно — пусть не особенно отчетливо, но все же без полной путаницы? Я заметил, что разные философы ставят этот вопрос и отвечают на него по-разному, причем явно не зная друг друга. По мнению Чарльза Бонне, в сознании может содержаться четкое представление о шести объектах одновременно; Абрахам Такер снижает это число до четырех, а Дестут-Трейси снова увеличивает его до шести. Мнение первого и последнего из этих философов кажется мне правильным. Вы легко можете сами проделать этот эксперимент, но при этом вы не должны объединять объекты в классы. Если вы бросите на пол горсть гравия, вам будет трудно увидеть одновременно более шести или максимум семи камешков без их смешивания. Но если вы сгруппируете их по два, три или пять, вы сможете охватить столько же групп, сколько и отдельных единиц, поскольку в сознании группа рассматривается как одна единица.


Сэр Уильям Гамильтон размышляет об объеме восприятия


Если у нас есть время сосчитать камни, мы почти всегда получим верный результат, но, как полагает Гамильтон, при кратковременных экспозициях способность к быстрым решениям основывается на сенсорном хранении. Это представление согласуется со здравым смыслом. Закрыв глаза, мы продолжаем «видеть» мир; когда кончается музыкальная пьеса, мы все еще «слышим» ее; убирая руку с рельефной поверхности, мы все еще продолжаем ее «чувствовать». Однако все эти сенсорные следы быстро угасают и большей частью скоро забываются. Каковы границы этих переходных впечатлений? Как долго они длятся? Как много можно воспринять за короткое время и насколько оно коротко?

В первых экспериментах по определению объема восприятия использовались зрительные стимулы не только потому, что зрение — очень важный вид чувствительности, но и потому, что зрительные стимулы несколько легче контролировать в эксперименте по сравнению с другими видами стимулов (например, осязательными или вкусовыми). Изучение зрения имело и практический смысл, поскольку оно было связано с быстро развивающимися исследованиями чтения. (Во многих ранних исследованиях объема восприятия измерялось количество информации, которое можно воспринять за короткий период.) Джаваль (Javal, 1878) заметил, что при чтении происходит не плавное сканирование строк текста, а «перепрыгивание» с одной точки фиксации на другую. Чтение, или сбор текстового материала, происходит в точках фиксации, а не во время скачков, или саккадических движений (Cattell, 1886a, 1886b; Erdmann & Dodge, 1898).

В этих первых работах было показано, что наибольшее количество информации, которое можно собрать при единичном предъявлении, составляет 4-5 не связанных между собой букв. Важно иметь в виду, что в этих ранних исследованиях чтения выводы основывались на сообщениях испытуемых о том, что они видели. Такой способ отчета исключал рассмотрение возможности того, что восприятие сохраняет по инерции больше 4-5 букв, но в сознании испытуемого удерживаются, то есть воспроизводятся из воспринятого, только четыре или пять из них. То, что объем воспринимаемого больше воспроизведенного, можно объяснить наличием как минимум двух составляющих отчета испытуемого: 1) объем восприятия и 2) воспроизведение немедленных впечатлений. Однако на протяжении 60 лет считалось непреложным фактом, что объем восприятия при чтении составляет 4,5 буквы, пока не был проведен ряд критических экспериментов, доказавших ошибочность такой позиции.

Эти важнейшие эксперименты двояко повлияли на когнитивную психологию. Во-первых, значительно изменилось представление о величине объема восприятия; и, во-вторых, обработка информации стала рассматриваться как процесс, состоящий из последовательных этапов, каждый из которых протекает по своим законам. Последнее должно было подкрепить метафору «ящиков в голове» как способа репрезентации гипотетических когнитивных структур. Мы встретимся с этой метафорой в последующих главах.

Иконическое хранение

Сохранность зрительных впечатлений и их кратковременную доступность для дальнейшей обработки Найссер (Neisser, 1967) назвал иконической памятью. Возникает вопрос, правильно ли применять к этому сенсорному явлению термин «память»? Для многих (если не большинства) когнитивных психологов «память» означает кодирование и хранение информации с участием высших когнитивных процессов. Верно, что иконическая память включает определенную форму хранения, но недавние открытия показывают, что она не зависит от процессов высшего уровня, таких как внимание.

Многие исследователи обнаруживали, что входящая информация точно представлена в иконической памяти, но она быстро исчезает, если не передается для дальнейшей обработки. Возникает вопрос, не теряет ли испытуемый некоторое количество информации в то время, когда он дает вербальный отчет, то есть когда он «считывает» зрительную информацию с быстро угасающего сенсорного следа? Если бы это было так, это бы означало, что количество информации, которое, как полагали, соответствует объему восприятия, в действительности есть то количество, которое можно успеть пересказать, прежде чем оно угаснет, — другими словами, оно является совместной функцией иконического угасания и времени, требуемого для пересказа зрительной информации.

Сперлинг (Sperling, 1960) предположил, что применявшаяся раннее методика, в рамках которой испытуемых просили сообщить обо всех элементах, которые они могут запомнить, в действительности была тестом на запоминание увиденного, а это может отличаться от того, что они первоначально восприняли. Икона — зрительный отпечаток — может содержать больше, чем мы можем запомнить. Чтобы решить эту проблему, Сперлинг разработал методику «частичного отчета», в которой испытуемому в течение 50 мс предъявлялся такого рода набор букв:


R G C

L X N

S B J


Если испытуемые пытаются воспроизвести как можно больше из предъявленных девяти букв, есть все шансы, что они вспомнят четыре или пять. Сперлинг, однако, немедленно после предъявления всего набора букв подавал один из трех звуков — высокого, среднего или низкого тона. (Так, в нашем примере ряд RGC мог бы обозначаться высоким тоном, ряд LXN — средним и т. д.) Эти звуки служили испытуемому указанием на то, какой ряд букв следует вспомнить — первый, второй или третий соответственно. Каждый ряд точно воспроизводился испытуемым практически в 100% случаев. Поскольку испытуемый не знал заранее, какой из трех рядов ему укажут для припоминания, можно заключить, что все девять букв были доступны для воспроизведения; следовательно, сенсорное хранилище должно удерживать как минимум девять элементов. Другая особенность экспериментов Сперлинга состояла в том, что он изменял время между предъявлением букв и подачей звука; это создавало возможность измерять длительность иконического хранения: при задержке звука более 1 с количество воспроизводимых букв падало до уровня, характерного для экспериментов по методике полного отчета (рис. 3.6).

Рис. 3.6. Зависимость воспроизведения от времени задержки слуховой подсказки. Столбик слева показывает время предъявления букв; столбик справа показывает уровень непосредственной памяти на этот материал. Адаптировано из: Sperling, 1960

Влияние задержки подсказки

Чтобы оценить характер затухания информации в этом очень кратковременном хранилище, были проведены исследования, в которых варьировался интервал между предъявлением букв и подачей подсказки (звукового тона или метки в виде небольшого прямоугольника). Судя по влиянию этой процедуры на воспроизведение, была определена длительность иконического хранения, равная примерно 250 мс[16].

Эхоическое хранение

Если мы можем «видеть» после того, как прекратилась внешняя физическая стимуляция, то не можем ли мы «слышать» после прекращения звука? Видимо, можем. Найссер (Neisser, 1967) назвал сенсорную слуховую память эхоической памятью. Эхоическое хранение похоже на иконическое в том смысле, что необработанная сенсорная информация сохраняется в ней с высокой точностью (с тем, чтобы можно было выделить существенные черты и подвергнуть их дальнейшему анализу) в течение очень короткого времени. Подобно иконе, дающей нам дополнительное время, чтобы разглядеть быстро исчезающие стимулы, эхоическая память дает нам дополнительное время, чтобы расслышать слуховое сообщение. Если мы рассмотрим сложный процесс понимания обычной речи, нам станет очевидна роль эхоической памяти. Звуковые колебания, составляющие речь, распространяются с течением времени. Информация, содержащаяся в каждой частичке речи, музыки или другого звука, не имеет смысла, если не находится в контексте других звуков. Эхоическое хранение, запечатлевая на короткое время слуховую информацию, обеспечивает нас непосредственными контекстуальными признаками, необходимыми для понимания слуховой информации.

Хотя полное описание кратковременной памяти (КП) будет приведено в главе 7, важно провести различение между этим видом памяти и эхоическим хранением. Время хранения в эхоической памяти очень мало (от 250 мс до 4 с), а в КП оно значительно больше и составляет 10-30 с. Слуховая информация точно хранится в обеих системах, но в КП, видимо, менее достоверно. Оба вида памяти имеют ограниченный объем, но обеспечивают нас необходимыми для понимания контекстуальными признаками. .

С помощью стерео- и квадрофонического оборудования генерировалась матрица сигналов, аналогичных сигналам в зрительных экспериментах Сперлинга и др. Одними из первых свойства эхоической памяти продемонстрировали Морей, Бейтс и Барнетт (Мокеу, Bates & Barnett, 1965) в статье «Эксперименты с четырехухим человеком». Испытуемого (всего лишь с двумя ушами) помещали среди четырех громкоговорителей или надевали на него квадрофонические наушники; эти устройства позволяли предъявлять четыре сообщения одновременно — совсем как это бывает на вечеринке или если сесть в центре струнного квартета, исполняющего Бетховена. Во всех этих случаях человек может прислушиваться либо к одному голосу (или сигналу), либо к другому. В эксперименте Морея сообщение состояло из букв алфавита — от одной до четырех, — предъявляемых одновременно по одному, двум, трем или всем четырем каналам. Как и в экспериментах со зрением, испытуемого просили повторить как можно больше букв; в некоторых экспериментах с частичным отчетом могли загораться четыре лампы, соответствующие расположению источника звука и указывающие испытуемому на те каналы, сигналы из которых он должен воспроизвести. Лампы зажигались через 1 с после предъявления букв. Результаты воспроизведения с частичным отчетом были выше результатов с полным отчетом, что указывало на верность представления о кратковременном хранении слуховой информации в эхоической памяти.

Еще более близкую аналогию методике Сперлинга с частичным отчетом имеет эксперимент Дарвина, Турвея и Краудера (Darwin, Turvey & Crowder, 1972). Через стереонаушники испытуемым предъявлялась матрица слуховой информации (сходная с вышеописанной визуальной матрицей), состоящая из трех наборов по три знака, причем в наборах были смешаны цифры и буквы. Испытуемый слышал три коротких списка по три элемента, примерно так:


Левое ухо — Оба уха — Правое ухо

B — 8 — F

2 — 6 — R

LU — 10


Общее время предъявления составляло 1 с. Так, в приведенном примере испытуемый услышал бы одновременно В и «8» в левом ухе и F и «8» в правом ухе. Субъективно это ощущалось так, будто сообщения справа и слева локализованы в их источниках, а сообщение «посередине» (получаемое одновременным испусканием звука из обоих источников) казалось исходящим из головы. Эта методика, сходная с предъявлением зрительной матрицы Сперлингом, на самом деле как бы создавала «трехухого человека». Воспроизведение измерялось посредством как полного, так и частичного отчета. Зрительная подсказка в виде прямоугольного столбика проецировалась на левую, среднюю и правую части экрана перед испытуемыми. Как и в опытах со зрением, переменная задержка подсказки позволяла проследить затухание памяти. Дарвин с коллегами задерживали зрительный сигнал на 0, 1, 2 и 4 с; количество соответствующего воспроизведенного материала отражено на рис. 3.7. Очевидно, что эхоическое хранение длится около 4 с, но наиболее полно информация сохраняется в течение первой секунды после слуховой стимуляции.

Рис. 3.7. Зависимость воспроизведения от задержки слуховой инструкции. Адаптировано из: Darwin, Turvey & Crowder, 1972


Мы рассмотрели две сенсорные модальности обнаружения информации: зрение и слух. К сожалению, собрано недостаточно данных, касающихся вкуса, обоняния и осязания, чтобы можно было с уверенностью сказать, существует ли раннее перцептивное хранилище памяти для этих видов чувствительности, соответствующее иконическому и эхоическому хранению для зрения и слуху. Согласно некоторым данным, тактильная чувствительность имеет механизм, аналогичный раннему сенсорному хранению (Bliss, et al., 1966).

Функции сенсорных хранилищ

Плодотворная работа в области исследования зрения и слуха дала когнитивной психологии важные конструкты, помогающие объяснить последовательность этапов обработки информации. Какова же общая задача этих кратковременных и живых сенсорных отпечатков внешней реальности? Каково их место в когнитивной психологии в целом?

Удивительно мало внимания уделялось интегрированию теорий сенсорной информации в более крупные схемы человеческой деятельности. Одно соображение, касающееся иконического и эхоического хранения (и, возможно, других аналогичных систем), состоит в том, что выделение информации из внешнего, физического, мира происходит по принципу экономии. Учитывая астрономическое количество сенсорной информации, постоянно возбуждающей нашу нервную систему, и ограниченные возможности когнитивных систем «высшего уровня» обрабатывать эту информацию, очевидно, что только небольшая часть сенсорных признаков может быть отобрана для дальнейшей обработки.

Эти соображения, по-видимому, применимы к зрению и слуху: для сенсорной системы кажется естественным, даже необходимым, на мгновение удержать информацию, чтобы отобрать для дальнейшей обработки наиболее существенную. При чтении, например, точное отражение букв и слов может быть необходимо для понимания, а при слушании очевидно, что понимание всех стимулов от разговоров до музыки зависит от точной регистрации слуховых сигналов.

Видимо, существует тонкий баланс между отбором соответствующей информации для дальнейшей обработки и отклонением несущественной информации. Временное хранение сенсорной информации, живое и точное, такое как в эхоической или иконической памяти, дает нам механизм, при помощи которого можно отбирать для дальнейшей обработки только существенную информацию. Сохраняя на короткое время полный сенсорный отпечаток, мы получаем возможность сканировать непосредственные события, «выдергивая» наиболее рельефные стимулы и встраивая их в запутанную матрицу нашей памяти. Когда все работает исправно, информация кодируется, преобразуется и хранится в количестве, не большем и не меньшем, чем это необходимо для нормального существования человека. С этим представлением совпадает мысль, высказанная Эдвином Борингом (Boring, 1946) более четырех десятилетий назад: «Задача восприятия — в том, чтобы экономить мыслительную деятельность. Оно отбирает и определяет то, что непреходяще и, следовательно, важно для выживания и благополучия организма».

Иконическое, эхоическое и другие хранилища информации позволяют нам выделять только существенную информацию и подвергать ее дальнейшей обработке. Сами ограничения нервной системы человека препятствуют тому, чтобы из нашего кратковременного сенсорного хранилища записывалась вся информация или ее большая часть.

Способность к комплексной обработке зрительных стимулов можно объяснить в терминах сенсорного хранения; способность к чтению вполне может основываться на иконическом хранении, позволяющем выявлять неоспоримые признаки зрительного поля и игнорировать несущественные внешние стимулы. Сходным образом наша способность понимать речь вполне может основываться на эхоическом хранении, позволяющем на короткое время сохранять слуховые признаки при одновременном поступлении новых; это дает возможность переходить к абстракциям, основываясь на фонетическом контексте.

Развитие кратковременных сенсорных хранилищ, как и других, менее четко определенных, видов хранения, возможно, было составной частью эволюции человека. Функционирование их в качестве механизмов выживания является чисто умозрительным, но вполне правдоподобно, что они позволяют нам воспринимать «все» и при этом обращать внимание только на существенные компоненты перцептов, образуя тем самым наиболее экономичную систему. Сенсорное хранение дает нам время для извлечения важных признаков с целью их последующей обработки и организации действия.

Внимание

Когда примерно 100 лет назад Уильям Джемс (James, 1890) написал: «Каждому известно, что такое внимание», он тем не менее дал следующее объяснение:


Это когда разум охватывает в ясной и отчетливой форме нечто, в чем видится одновременно несколько возможных объектов или ходов мысли. Сосредоточение, концентрация сознания — вот его суть. Оно означает отвлечение от одних вещей ради того, чтобы эффективно работать с другими.


Сказанное Джемсом, конечно, не означает, что нам известно о внимании все; это было не так в 1890 году, это не так и сегодня. Однако благодаря нескольким тщательно продуманным экспериментам по исследованию феномена внимания стало возможным как-то определиться по основным вопросам; в результате появились модели, представляющие общую перспективу этой проблемы. Этот раздел прежде всего касается исследований внимания в когнитивной психологии и включает новые открытия в нейрокогнитологии. Он разделен на четыре части: в первой рассматриваются обычные явления, связанные с вниманием; во второй описаны модели внимания и главные проблемы в этой области; в третьей изложено обсуждение этих проблем и моделей, а в четвертой речь идет о нейрокогнитологии внимания.

Мы будем использовать следующее очень общее определение внимания: концентрация умственного усилия на сенсорных или мысленных событиях. В исследованиях внимания рассматриваются пять главных аспектов: пропускная способность и избирательность внимания, уровень возбуждения, управление вниманием, сознание и когнитивная нейронаука.

Многие современные теории внимания исходят из того, что наблюдателя всегда окружают мириады признаков. Возможности нашей нервной системы слишком ограничены, чтобы ощущать все эти миллионы внешних стимулов, но даже если бы мы могли обнаружить их все, мозг не смог бы их обработать, так как пропускная способность нервной системы ограничена. Наши органы чувств, подобно другим средствам связи, работают вполне сносно, если количество обрабатываемой информации находится в пределах их возможностей; при перегрузке происходит сбой.


Дональд Бродбент (1926-1992). Первым исследовал внимание и обработку информации


Современный подход к проблемам внимания сформировался в 1958 году, когда британский психолог Дональд Бродбент написал в своей нашумевшей книге «Восприятие и коммуникация», что восприятие есть результат работы системы обработки информации с ограниченной пропускной способностью[17]. В теории Бродбента существенным было представление о том, что мир содержит в себе возможность получения гораздо большего количества ощущений, чем позволяют охватить перцептивные и когнитивные способности человека. Поэтому для того, чтобы справиться с потоком поступающей информации, люди избирательно направляют внимание только на некоторые признаки и «отстраняются» от остальных. Теория Бродбента более подробно обсуждается далее в этой главе. Пока же основы модели обработки информации могут быть представлены как теория каналов. Информация, например в форме человеческого голоса, поступает в канал и последовательно переходит из одного хранилища, или обрабатывающей системы, в другое: из сенсорного хранилища в систему кратковременного хранения и затем на долговременное хранение. Первоначальная теория слегка изменилась, но основная архитектура системы осталась прежней.

Долгое время считалось, что можно уделять внимание одному признаку только за счет другого. Если мы попытаемся понять несколько сообщений, особенно однотипных, одновременно, нам придется пожертвовать точностью. Так, ведя машину (хорошо знакомая многим ситуация), мы можем направлять внимание на дорогу и одновременно слушать радио; но очень трудно одновременно направлять внимание более чем на два признака, если они имеют одну модальность, например два слуховых признака или два зрительных. Так же трудно работать с высокой производительностью, когда мы сталкиваемся с двумя концептуальными задачами, как в случае деления в уме счета за ужин на семерых человек и ответа на вопрос о том, сколько сейчас времени. В такой ситуации возможен следующий ответ: «Каждый из вас должен 23 часа 27 минут и дополнительно $12,54 чаевых».

Наш повседневный опыт говорит нам о том, что одним признакам окружения мы уделяем больше внимания, чем другим, и что те признаки, на которые мы обращаем внимание, как правило, поступают в дальнейшую обработку, а те, которые его не удостаиваются, могут не подвергаться дальнейшей обработке. Каким признакам мы уделяем внимание, а каким нет — зависит от определенного контроля за ситуацией с нашей стороны («Обрати внимание, когда будет повтор этого момента, не вышел ли игрок за пределы поля») и от нашего долговременного опыта (при чтении технического отчета в поисках конкретного факта). Во всех случаях механизм внимания переключается на одни стимулы, предпочитая их другим, хотя из последних не все обязательно полностью исключаются из сферы внимания: они могут и отслеживаться и отфильтровываться.

Особенно хорошо это видно на примере слуховых признаков: на вечеринке вы можете слушать Голос одного человека, улавливая в то же время что-то из высказываний других присутствующих. Многим из нас случалось замечать, как перескакивает Внимание с голоса нашего собеседника на голос кого-то другого, рассказывающего свежую сплетню. Это довольно легко — настроиться на рассказчика сплетни и одновременно скрывать, что не слушаешь нудный рассказ своего собеседника о его поездке в Барселону. Правда, можно себя раскрыть каким-нибудь вопросом невпопад, вроде: «Вы были когда-нибудь в Европе?»

В качестве упражнения на критическое размышление о внимании последите за своей собственной рассеянностью в течение нескольких дней (или за глупыми высказываниями и действиями других людей, например вашего преподавателя когнитивной психологии) и затем выделите отдельные типы поведения и действий. Вероятно, вы обнаружите, что большинство ошибок происходят из-за автоматической обработки (ваш мозг находится на «автопилоте») и/или из-за того, что вы обращаете внимание на что-то еще («витаете в облаках»). Те, кто изучают такие явления, находят, что люди обычно повторяют действия, используют неправильное слово, путают вещи или забывают важный компонент некоторого действия.


Критические размышления: внимание

Рассеянный преподаватель (студент?)

В течение нескольких недель один мой знакомый преподаватель выдавливал крем для кожи, который был упакован в тюбик почти такой же, как тюбик с зубной пастой, на зубную щетку и начинал чистить зубы до того, как понимал свою ошибку; он наливал воду в кофейник, ставил его на кофеварку, включал ее и, увидев, что ничего не происходит, понимал, что он налил воду не туда, куда нужно; а при чтении лекций о кинетическом искусстве (думая при этом об эксперименте с балеринами) использовал термин «кинестетическое искусство». Большинство людей делают подобные глупости каждый день, а понимая, что сделали, чувствуют смущение.


В качестве еще одного примера можно вспомнить сцену из «Мнимого больного» Мольера, когда два персонажа — ипохондрик и доктор — начинают говорить одновременно. Нередко множественные сигналы встречаются в опере. Вы пытаетесь слушать всех, но, обнаружив, что только путаетесь, решаете «настроиться» на кого-то одного; других вы тоже слышите, но не разбираете, что они говорят. Когда вы смотрите футбол со всеми его множественными действиями, трудно наблюдать за всеми игроков одновременно. Все существование человека в бодрствующем состоянии можно сравнить с этими примерами в том смысле, что на нас постоянно обрушивается град сенсорных сигналов и мы должны выбрать, какие из них следует обрабатывать.

С помощью этих примеров можно выделить пять вопросов, касающихся внимания:

1. Пропускная способность и избирательность. Мы можем обращать внимание на некоторые, но не все, сигналы из внешнего мира.

2. Контроль. Мы имеем некоторый контроль над стимулами, на которые мы обращаем внимание.

3. Автоматическая обработка. Многие привычные процессы (например, вождение автомобиля) настолько знакомы, что требуют небольшого количества сознательного внимания и протекают автоматически.

4. Нейрокогнитология. Наш мозг и ЦНС — анатомическая основа внимания, так же как всех когнитивных процессов.

5. Сознание. Внимание привносит события в сознание.

Как видно из примера с футболом, вы обращаете внимание только на малую часть всего происходящего: вы можете направлять внимание избирательно, сосредоточиваясь на одних признаках (например, на человеке, говорящем о футболе) больше, чем на других. Тот факт, что наше внимание действует избирательно, имеет несколько объяснений. Во-первых, наша способность к обработке информации ограничена пропускной способностью канала. Во-вторых, мы можем в какой-то степени управлять тем, на что обращать свое внимание. Если два персонажа говорят одновременно, мы можем выбирать, к кому из них прислушиваться, или (в примере с футболом) мы обращаем внимание на одного из игроков, скажем на центрального нападающего. В-третьих, восприятие событий связано с автоматической обработкой материала. В-четвертых, недавние исследования нервных основ внимания указывают на то, что система внимания человеческого мозга отделена от других систем мозга, таких как системы обработки данных. Последние открытия имеют значение для когнитивных теорий внимания, а также служат мостом между нейронаукой и когнитивной психологией. Наконец, то, на что вы обращаете внимание, есть часть вашего сознательного опыта. Эти пять тем составляют «активный центр» исследований внимания.


Примеры конкурирующих стимулов

Наша способность реагировать на некоторый сигнал в определенной мере зависит от того, насколько он «чист», то есть насколько в нем отсутствует конкурирующая информация, или «шум». Если вам случалось ездить на машине по Квебеку, то вы, очевидно, заметили, что основные дорожные знаки содержат надписи и на английском, и на французском языке.

Если вы обращаете внимание только на одну из надписей — скажем, на английскую,- вы проедете через сложную дорожную развязку без всяких проблем; но если вы будете раздумывать над этим составным стимулом и переключать внимание с одной надписи на другую, ваше путешествие может стать опасным.

Пропускная способность и избирательность внимания

То, что мы избирательно направляем свое внимание на некоторую часть всех имеющихся признаков, очевидно из многих обычных ситуаций, вроде тех, что описаны выше. Причина избирательной направленности внимания часто объясняется недостаточной пропускной способностью канала или нашей неспособностью обрабатывать все сенсорные признаки одновременно. Это предполагает, что где-то в переработке информации есть «узкое место», частично обусловленное неврологическими возможностями. Избирательное внимание подобно свету фонарика в темной комнате, который освещает интересующие нас вещи, оставляя другие в темноте. Что касается информации, на которую мы реагируем и которую запоминаем, то, по-видимому, в дополнение к этим сенсорным ограничениям существует ограничение со стороны когнитивной способности. Так, мы тщательно нацеливаем луч внимания на процесс, к которому проявляем интерес, и игнорируем (или ослабляем) другие сигналы.

Слуховые сигналы

Информационный подход к феномену внимания в значительной степени сформировался на основе изучения слуха, но с тех пор были проведены исследования с использованием также зрительных и семантических стимулов. Исследования Черри (Cherry, 1953) привели к разработке экспериментальной процедуры, в ходе которой испытуемый выделяет сигнал и которая стала стандартной методикой изучения слухового внимания. Согласно этой методике, испытуемого просят повторять устное сообщение во время его предъявления. Это нетрудно, если речь медленная, но если речь произносится быстро, испытуемый не сможет повторять всю поступающую информацию. Многим из нас приходилось испытать это хотя бы в игре. В экспериментах Черри, однако, была еще одна особенность: предъявлялись два слуховых сообщения одновременно — одно из них должно было быть «оттенено», выделено, а другое — проигнорировано. Иногда эти сообщения предъявлялись через наушники, иногда — через акустические системы, находящиеся в разных местах. Черри (Cherry, 1966) отмечает:


Удивительно то, что испытуемые справляются успешно с самыми разными текстами, хотя они и признают это очень трудным делом. Поскольку оба сообщения читает один диктор, нет признаков, помогающих различить голоса, как в обычной жизни при разговоре на вечеринке. И, кроме того, когда оба сообщения записываются на пленку, а затем воспроизводятся через наушники, все бинауральные признаки направления также отсутствуют.


Черри обнаружил, что, несмотря на способность испытуемых к выделению сообщений, они довольно мало что из них запоминали. Возможно, основная часть обработки информации происходила во временной памяти, поэтому отсутствовали постоянное хранение и понимание сообщения. Сообщение, которому не уделялось внимания, запоминалось намного хуже (что понятно). Когда в качестве сообщения предъявлялась речь, испытуемые отмечали, что распознают ее как речь. Но когда в игнорируемом канале английский язык сменялся немецким, они этого не замечали. Способность фокусироваться на одном сообщении и затормаживать обработку информации из другого сообщения является важным свойством человека: оно позволяет нам обрабатывать ограниченное количество информации и не перегружать механизмы обработки.

Какие выводы мы можем сделать из наблюдений Черри? Поскольку в его экспериментах многие главные признаки (например, визуальные) были устранены, испытуемый должен был ориентироваться на какие-то другие признаки, связанные, по-видимому, с законами нашего языка. На протяжении жизни мы многое узнаем о фонетике, сочетании букв, синтаксисе, строении фраз, звуковых паттернах, речевых клише и грамматике. Благодаря способности обращать внимание на тончайшие признаки контекста и немедленно сверять их с нашими знаниями о языке мы можем разбирать речь, даже когда она предъявляется в одно ухо, а в другое предъявляется аудиальный сигнал. Для восприятия аномальных сообщений — то есть тех, которые не согласуются с лексической и грамматической структурой нашего родного языка, — требуются мощные сигнальные характеристики; в то же время хорошо знакомые сообщения обрабатываются легче.


Критические размышления: избирательное внимание

Прочитайте сообщение, написанное вот так, начиная со слова «среди». Затерянный Среди где-то самых среди потрясающих Рот Маунтинс когнитивных возле способностей Сентрал Сити Колорадо человека выделяется старый способность шахтер выделять припрятал одно сообщение ящик из другого золота. Мы хотя делаем это несколько, фокусируя сотен наше людей внимание на пытались некоторых его признаках искать, таких они как ничего тип не нашли шрифта. Если Когда мы вы фокусируем пройдете наше 300 шагов внимание на на запад определенных и признаках, 600 шагов сообщение, на северо-запад связанное от кабака с другими «Славная дыра» признаками, и выкопаете не опознается. ям/Однако в три фута некоторая глубиной вам информация хватит денег из несопровождаемого сходить на вниманием концерт источника Тины может Тернер обнаруживаться.


Большой теоретический интерес представляет судьба «забытых» сообщений. Какая часть информации из несопровождаемых вниманием каналов, если таковая имеется, «тонет» в нас? Помните нашего приятеля с вечеринки, который, чтобы поддержать разговор, спросил невпопад: «А вы были в Европе?» Он наверняка слышал своим «глухим» ухом что-то, что подтолкнуло его задать этот неподходящий вопрос.

В одном эксперименте (Moray, 1959) было зарегистрировано, что информация, поступавшая в «глухое» ухо, не сохранялась испытуемыми, прислушивавшимися к противоположному каналу, несмотря на то что некоторые слова повторялись около 35 раз. Даже когда Морей предупреждал своих испытуемых, что их попросят повторить кое-что из информации, поступающей по игнорируемому каналу, они очень мало что могли воспроизвести. Тогда Морей предпринял важный шаг: он сделал так, что сообщению в игнорируемом канале предшествовало имя испытуемого. При таком условии это сообщение принималось более часто. (А не так ли это происходит и на вечеринке? Кто-то на другом конце комнаты говорит: «И я понимаю, что жена Рэнди...» И все Рэнди и жены людей по имени Рэнди, полностью поглощенные до этого каждый своей беседой, живо поворачивают ухо к говорящему.) Вторжение интересных, часто непристойных, событий, которые приковывают к себе внимание, было названо феноменом вечеринки с коктейлем. (А с вами случалось такое?)

О чем вы прочитали? Можете вы что-нибудь сказать о сообщении, написанном вот так? Если да, то какие слова привлекли ваше внимание и почему? Некоторые признаки помогли вам правильно ориентироваться; среди них — физическая природа стимула, смысл предложений и правила синтаксиса. Возможно, вас сбивали признаки игнорируемого текста. Вас могли сбить «эмоциональные» слова (например, «золото», «Славная дыра», «кабак», Тина Тернер) или отличительные зрительные признаки (например, 300, 600). Найдите примеры избирательного внимания в повседневной жизни. Почему оно свойственно людям?

Однако необходимость уделять внимание одному сообщению очень сильна и, за исключением специальной информации, мало что будет принято помимо того, что поступает по основному каналу. Нет оснований полагать, что на сенсорном уровне уши получали неодинаковую стимуляцию. Как и нет никаких свидетельств, что одно из сообщений не достигало слуховой зоны коры мозга. Однако есть доказательства того, что определенные части коры отвечают за внимание, тогда как другие — за обработку информации (Posner, 1988), — тема, которую мы рассмотрим далее в этой главе.

Модели избирательного внимания

Модель с фильтрацией (Бродбент)

Целостную теорию внимания первым разработал британский ученый Бродбент (Broadbent, 1958). Эта теория, названная моделью с фильтрацией, была связана с так называемой «одноканальной теорией» и основывалась на идее о том, что обработка информации ограничена пропускной способностью канала — как гласила исходная теория обработки информации Клода Шеннона и Уоррена Вивера (Shannon & Weaver, 1949).

Бродбент утверждал, что сообщения, проходящие по отдельному нерву, могут различаться в зависимости от того, какое из нервных волокон они стимулируют или какое количество нервных импульсов они производят. (Нейропсихологическими исследованиями было установлено, что сигналы высокой частоты и сигналы низкой частоты действительно передаются разными волокнами.) Так, в случае, когда несколько нервов возбуждаются одновременно, в мозг одновременно могут прийти несколько сенсорных сообщений.

В модели Бродбента (рис. 3.8) такие сообщения обрабатываются несколькими параллельными сенсорными каналами. (Предполагается, что такие каналы имеют различные нервные коды и могут выбираться на основе такого кода. Например, два одновременно предъявляемых сигнала — высокой и низкой частоты — можно различить на основе их физических характеристик, даже если они оба достигают мозга в одно и то же время.) Дальнейшая обработка информации происходит только после того, как на этот сигнал будет направлено внимание и он будет передан через избирательный фильтр в канал с ограниченной пропускной способностью. На рис. 3.8 мы видим, что в систему входит больше информации, чем может быть обработано каналом с ограниченной пропускной способностью; Бродбент считал, что для исключения перегрузки системы избирательный фильтр можно переключить на какой-нибудь другой сенсорный канал.

Рис. 3.8. Схема информационного потока, объединяющая взгляды, выраженные в различных современных теориях. Включает элементы теории Бродбента, не оговоренные в тексте. Адаптировано из: Broadbent, 1958


Модель с фильтрацией действительно выглядит правдоподобной. Очевидно, что наша способность к обработке информации ограниченна. Чтобы извлечь смысл из того, что мы слышим, наш мозг должен настроиться на один тип импульсов (на основании физических характеристик): точно так же, как перестраиваемый фильтр в высококачественном приемнике способен обнаруживать сообщения (электрические импульсы) той или иной частоты и посылать каждое сообщение на соответствующий усилительный канал для дальнейшей обработки. Когда того требует ситуация, мы можем переключить наше внимание на другой канал. Однако если селекция ведется на основе физических характеристик сигнала, как вначале полагал Бродбент, тогда переключение внимания не должно быть связано с содержанием сообщения.

В одном из первых экспериментов Бродбент (Broadbent, 1954) использовал для проверки своей теории методику дихотического слушания. В одно ухо испытуемого он предъявлял три цифры, а в другое (в то же самое время) — три другие цифры. Испытуемый, таким образом, мог слышать:


Правое ухо: 4, 9, 3.

Левое ухо: 6, 2, 7.


В одном случае испытуемых просили воспроизвести цифры, предъявленные через какое-либо ухо (например, 493 или 627). В другом случае их просили воспроизвести цифры в порядке их предъявления. Поскольку предъявлялись по две цифры одновременно, испытуемые могли сначала воспроизвести одну из цифр пары, но им приходилось назвать их обе, Прежде чем продолжать последовательность. В этом случае отчет испытуемого выглядел так: 4, 6 2, 9 3, 7.

С учетом количества воспроизводимой информации (шесть единиц) и скорости предъявления (две в секунду), Бродбент мог ожидать, что точность воспроизведения будет около 95%. Но в обоих экспериментах испытуемые воспроизводили меньше ожидаемого. В первом случае верность воспроизведения была около 65%, а во втором — 20%.

Бродбент объясняет эту разницу необходимостью во втором эксперименте более часто переключать внимание с одного источника информации на другой. В первом эксперименте, где испытуемых просили вспомнить сначала все элементы, предъявленные в одно ухо, а затем элементы, предъявленные во второе ухо, они могли направить все внимание на стимулы из одного «канала», а затем — на стимулы из другого (предполагается, что эти вторые стимулы удерживались на короткое время в некоторой системе памяти). Во втором эксперименте, однако, испытуемые должны были переключать внимание как минимум три раза: например, с левого уха на правое, затем обратно на левое и еще раз с левого на правое.

Процесс отбора сигналов легко обсуждать в терминах восприятия; однако Бродбент (Broadbent, 1981) и другие исследователи решили расширить понятие памяти. Все мы носим в себе множество репрезентаций прошлых событий: знакомства со многими людьми, планы на будущее, воспоминания о прошлом опыте, мысли о членах семьи и т. д. В любой момент нашей личной истории мы можем воспроизвести только небольшую часть этих репрезентаций; другие остаются на заднем плане, дожидаясь, когда они понадобятся. Связь, проведенная Бродбентом между селективным восприятием и памятью, поднимает вопросы, интересные в теоретическом и практическом плане, но, что более важно, она напоминает нам, что селективное восприятие не ограничено узким кругом явлений, — оно касается почти всех других когнитивных систем.

Выпускники Оксфорда Грей и Веддерберн (Gray & Wedderbum, 1960) провели эксперимент, результаты которого поставили теорию с фильтрацией Бродбента под сомнение. Они предъявляли через левое и правое ухо слоги, составляющие вместе одно слово, и случайные цифры, так что когда в одном ухе слышался слог, в другом слышалась цифра. Например:


Левое ухо — Правое ухо

ОБЪ — 6

2 — ЕК

ТИВ — 9


Если модель с фильтрацией Бродбента (основанная на физической природе слуховых сигналов) верна, то испытуемые, когда их просили повторить услышанное через один канал, должны были произнести нечто невнятное — например, «об-два-тив» или «шесть-ек-девять». Но вместо этого они говорили слово «объектив» (обь-ек-тив — в нашем примере), демонстрируя тем самым свою способность быстро переключаться с одного канала на другой.

Во втором эксперименте (иногда эту задачу называют «Дорогая тетя Джейн» или «Какого черта») Грей и Веддерберн использовали ту же самую процедуру, но вместо слогов предъявляли фразы (например, «Мышь ест сыр», «Какого черта» или «Дорогая тетя Джейн»):


Левое ухо — Правое ухо

Дорогая — 3

5 — тетя

Джейн — 4


Как и в эксперименте с цифрами и разделенными словами, испытуемые в этом эксперименте склонны были слышать фразу «Дорогая тетя Джейн»; они, таким образом, явно группировали части сообщений по их смыслу. Как пишут Грей и Веддерберн, «испытуемые в этой ситуации действовали разумно».

Можно утверждать, что эти исследователи играли не вполне честно — поскольку стремление понять смысл разделенного слова или фразы, естественно, заставляло испытуемых быстро переключаться между каналами, что не характерно для обычного восприятия информации.

Более серьезное испытание теории фильтрации провела Энн Трейсман с коллегами; ее работу мы рассмотрим ниже.


Энн Трейсман. Создала модель внимания, известную как модель делителя

Модель делителя (Трейсман)

Среди наиболее очевидных проблем модели фильтрации — обнаружение сенсорной информации (например, имени испытуемого) через игнорируемый канал. Морей (Moray, 1959) провел такой эксперимент и обнаружил, что примерно в трети всех случаев испытуемые замечали собственные имена, предъявляемые по игнорируемому каналу. Из повседневного опыта мы также знаем, что, сосредоточив внимание на одном сообщении, можно следить также и за другим. Родитель может быть поглощен церковной проповедью, слышной на фоне воплей из детской. Благая весть хорошо слышна, и крик детей не беспокоит умиротворенного прихожанина. Но как только его собственный ребенок издает малейший шепот, он будет воспринят не менее отчетливо, чем трубный зов. Надо отдать должное Бродбенту: в первоначальном варианте теории он полагал, что избирательный фильтр допускает восприятие одного-двух «наиболее вероятных» (то есть тех, которые возможны в данном контексте) слов через игнорируемый канал.


Внимание, сознание и подпороговое восприятие

Многие теории внимания затрагивают две спорные проблемы: 1 ) проблему сознания и 2) подпороговое восприятие, или воздействие стимулов, очевидно, достаточно сильных, чтобы быть выше физиологического порога, но не осознаваемых. Как мы уже узнали, современные модели внимания фокусируются на том, где происходит селекция информации: Многим из этих теорий свойственно представление ртом, что люди не осознают сигналы на ранних этапах обработки информации, но после принятия решения определенного типа или селекции передают некоторые из сигналов для дальнейшей обработки.

В значительной степени вдохновленные работами Зигмунда Фрейда, Психологи в течение больше чем столетия интересовались дихотомией сознания и подсознания. Проблема в принятии фрейдовских характеристики дихотомичного разума (особенно бихевиористами) состоит в том, что этот теоретический вопрос испытывает недостаток объективного обоснования. Однако эксперименты когнитивных психологов, а также проведенные психоаналитиками исследования отдельных случаев подтвердили представление о дихотомичном разуме.

Вопрос о способности восприятия подпороговых раздражителей проблематичен и для многих экспериментальных психологов, которые расценивают его как относящийся к психологии колдовства. Как мы можем «слышать», не слыша? Тем не менее исследования внимания ясно показывают, что можно сохранить проигнорированную информацию. Тема подпорогового восприятия близко связана с эффектом предварительной подготовки, при котором предъявление слова, например, облегчает узнавание связанного с ним слова без какого-либо осознания этого процесса. Кроме того, несколько исследований (Underwood, 1976, 1977; Philpott & Wilding, 1979) показали, что подпороговые раздражители могут влиять на узнавание последующих стимулов. Таким образом, отмечается некоторое влияние подпороговых раздражителей.


Чтобы объяснить, как испытуемым иногда удается слышать собственные имена, предъявляемые им через несопровождаемый вниманием канал, Морей предположил, что какой-то анализ должен осуществляться перед фильтром. Трейсман возражала, утверждая, что в «словаре» (или хранилище слов) испытуемого некоторые слова имеют более низкий порог активации. Так, «важные» слова или звуки (вроде собственного имени или характерного плача своего ребенка) активируются легче, чем менее важные сигналы. Ее модель во многом напоминает модель Бродбента, но при этом может объяснить эмпирические данные, полученные Мореем.

Мы помним, что в модели Бродбента один канал выключается, когда внимание направляется на другой канал. В работе Трейсман наиболее примечателен эксперимент, в котором испытуемых просили следить за сообщением, подаваемым на одно ухо, в то время как смысловые части фразы предъявлялись то на одно ухо, то на другое. Например, сообщение: «Это дом понять слово» предъявлялось в правое ухо, а выражение: «Знание о на холме» — в левое. Даже тогда, когда нам надо запомнить сообщение, поступившее через одно ухо, мы склонны отслеживать смысл, а не слушать сообщение именно этим ухом. Так, испытуемые отвечали, что слышали фразу: «Это дом на холме». В одном из экспериментов Трейсман (Treisman, 1964а) участвовали испытуемые, хорошо владеющие английским и французским языком; их просили следить за отрывком текста из книги Дж.Оруэлла «Англия, твоя Англия». На одно ухо подавался английский текст, а на другое — французский. Английская и французская версии одного и того же текста были слегка сдвинуты по времени, но испытуемые об этом не знали. Этот разрыв во времени постепенно сокращался, и постепенно испытуемые начинали замечать, что оба сообщения имеют один смысл. Выходило так, что «неконтролируемый» канал не отсоединялся от ДВП, где хранилось знание второго языка.

Данные, полученные Трейсман и другими исследователями, расходились с моделью фильтрации. Какой-то мозговой «центр», прежде чем анализировать характеристики сигнала, должен был принять решение о том, что это необходимо. Очевидно, для этого был нужен некоторый предварительный просмотр материала. По мнению Трейсман, на первом из этих предварительных просмотров сигнал оценивается на основе общих физических характеристик, а затем при более сложных просмотрах он оценивается по смыслу (рис. 3.9). Начальный просмотр осуществляется посредством делителя, или «перцептивного фильтра», — устройства, регулирующего интенсивность сообщения и играющего роль посредника между сигналом и его вербальной обработкой. Модель Трейсман предполагает, что «нерелевантные сообщения» слышатся приглушенно, а не блокируются совсем.

Рис. 3.9. Избирательное слушание: а- гипотеза об ограничении перцептивных возможностей; б — гипотеза об ограничении возможности реагирования. Адаптировано из: Treisman & Geffen, 1967


Насколько хорошо работает модель делителя Трейсман? Она, конечно, логично объясняет, почему мы можем слышать что-то, не обращая на этот объект внимания, и почему мы уделяем внимание смыслу, а не только физическим характеристикам сообщения. Но остается, хотя и в не столь острой форме, вопрос: как принимаются решения? Способен ли простой делитель анализировать сложные элементы сообщения и тщательно проверять их, чтобы увидеть, стоит их пропускать или нет? И как он успевает делать все это в мгновение ока, не отставая при этом от текущей панорамы слуховых событий?

Как раз из-за этих вопросов вспыхнул спор о том, какие именно свойства Трейсман приписывает делителю. Она прояснила свою позицию в замечании, сделанном специально для автора. В связи с вопросом об аттенюаторе (делителе) Трейсман пишет (Treisman, 1986):


Я думаю, что аттенюатор обрабатывает все (курсив мой. — Р. С.) неконтролируемые сообщения одинаково и независимо от их содержания. Влияние их вероятности, существенности, важности и т. п. определяется внутри системы распознавания речи точно так же, как и для контролируемого вниманием сообщения, если оно приходит с низким отношением сигнал/шум... Единственное различие между контролируемыми и неконтролируемыми сообщениями состоит в том, что у неконтролируемого сообщения общее отношение сигнал/шум уменьшено селективным фильтром и, следовательно, ничто из такого сообщения не может возбудить лексические входы, за исключением нескольких слов и фраз с необычно низким порогом обнаружения. Аттенюатор выбирает только на основе общих физических свойств, таких как локализация и качество голоса.

Зрительное внимание

До настоящего момента мы сосредоточивались на слуховых аспектах внимания, но законы внимания управляют всем сенсорным опытом (зрительным, слуховым, обонятельным, вкусовым и тактильным)[18]. Зрение, восприятие цвета и формы — это наиболее изученные после слуха процессы (см. главу 4 о восприятии формы). Рассмотрите стимулы на рис. 3.10, а. Здесь вы можете «видеть» группу «плюсов» на ноле из прописных L. В экспериментах такого типа Трейсман с коллегами и Джулеш с коллегами (Julesz et al., 1971) обнаружили, что, когда визуальные элементы имеют характерные отличия, как на рис. 3.10, а, наблюдатель различает границы за время в пределах 50 мс.

Рис. 3.10. На этих рисунках можно «увидать» прямоугольную группу «плюсов» (а), но труднее «увидать» группу из букв Т (б). Первая стадия, по-видимому, представляет собой сканирование на этапе предвнимания, когда делается общий осмотр и собирается основная информация, например, о наличии «плюсов». Обнаружение букв Т требует более пристального внимания


Теперь посмотрите на рис. 3.10, б. Здесь вы с некоторым усилием можете «видеть» буквы T (выделены прямоугольником), хотя они, конечно, не выделяются из контекста так же, как «плюсы». Тем не менее композиционные элементы здесь идентичны (то есть «плюс» составлен из двух отрезков под прямым углом друг к другу, как и буква Т). Поскольку визуальная система «видит», что Т похожи на фоновые L, а «плюсы» не похожи, эти две задачи требуют разной степени усилий внимания для их решения.

И Трейсман, и Джулеш выдвигают гипотезу, что в зрительном внимании работают два различных процесса. На первой стадии (рис. 3.11) протекает процесс предвнимания (своего рода составление общей карты образа), при котором сканируется данная область, и происходит быстрое обнаружение главных особенностей объектов, таких как размер, цвет, ориентация и движение, если они имеются. Затем, по Трейсман, различные характеристики объекта кодируются в специфических картах свойств, которые расположены в различных частях коры.

Рис. 3.11. Модель стадий визуального восприятия и внимания. Первоначально некоторые основные свойства визуальной картины (цвет, ориентация, размер и расстояние) кодируются в отдельных, параллельных путях, которые образуют карты свойств. Эти карты объединены в карту владельца. Сосредоточенное внимание тогда привлекает информацию от карты владельца, чтобы анализировать подробно особенности, связанные в отобранной области образа. Источник: Treisman, 1988


Со времени формулировки Бродбентом в 1950-х годах первоначальной концепции внимания, которая не только повлияла на целое поколение исследователей, включающих Трейсман, но также была важна для развития модели обработки информации с ограниченной пропускной способностью, были выдвинуты дюжина или больше теорий, каждая из которых изменяла или подвергала нападкам некоторые из основных положений теории Бродбента. К сожалению, некоторые изображают теорию Бродбента как теорию «или/или», в которой информация обрабатывается либо в одном канале, либо в другом. Эта характеристика неправильна. Бродбент (Broadbent, 1958) писал: «Нельзя просто сказать: "Человек не может слышать две вещи сразу". Напротив, он получает некоторую (курсив мой. — Р. С.} информацию даже от игнорируемого уха: но есть предел количеству этой информации, и детали стимула от игнорируемого уха не регистрируются». Никакая теория внимания не заменила первоначальную, хотя многие исследования помогли пролить свет на некоторые вопросы, связанные с человеческим вниманием.

Автоматическая обработка

Человек сталкивается с мириадами стимулов и при этом выполняет несколько действий. Например, ведя машину, мы можем одновременно смотреть на карту, чесаться, говорить по сотовому телефону, есть гамбургер, надевать солнечные очки, слушать музыку и т. п. Однако, говоря на языке распределения усилий, мы (будем надеяться) направляем больше внимания на вождение, чем на другие действия, но некоторую часть внимания мы все же уделяем и другим действиям. Хорошо освоенные действия становятся автоматическими, и, следовательно, для их выполнения требуется меньше внимания, чем для новых или недостаточно освоенных действий. Такая связь между автоматической обработкой и вниманием была описана Лаберже (LaBerge, 1975):


Представим себе, например, заучивание названия совершенно незнакомой буквы. Это очень похоже на заучивание имени человека, с которым мы недавно встречались. Когда его предъявляют нам вместе со зрительным стимулом, мы вспоминаем время и место эпизода и затем генерируем соответствующую реакцию. С практикой это имя начинает появляться почти одновременно с эпизодом. Это «короткое замыкание» представляет собой образование прямого пути между зрительным кодом и кодом имени. Этот процесс все еще требует внимания... и код эпизода используется теперь больше для проверки точности, чем как медиатор ассоциации. По мере накопления практики прямая связь становится автоматической (Mandler, 1954)... На этом этапе предъявление стимула вызывает имя без всякой помощи со стороны Центра Внимания. Действительно, в таких случаях мы часто замечаем, что не можем отделить имя от неожиданного появления у нас в голове самого объекта.


Критические размышления: можете ли вы одновременно тереть свой живот и постукивать себя по голове?

Попробуйте выстукивать одним пальцем ритм известной песни, например Happy Birthday to You. Это было легко, не правда ли? Теперь пальцем другой руки выстукивайте Jingle Bells (или какую-нибудь другую известную песню). Эта также несложно. Теперь выстукивайте обе песни одновременно. Вы можете сделать это? Почему нет? После упорных тренировок вы, возможно, сделаете это успешно. Если вы можете это, вероятно, что вы научились делать это, выстукивая одну мелодию настолько хорошо, что вы могли делать это на «автопилоте», сосредоточивая внимание на другой мелодии. Опытные пианисты в результате упражнений могут выполнять подобные задачи. Вероятно, одновременная обработка таких действий регулируется моторным таймером в мозжечке -большой структуре в задней части мозга, напоминающей цветную капусту, — но в этом процессе также участвуют другие части мозга.


Зрительный поиск, автоматизм и защитники

Ваша команда по регби проигрывает в конце матча шесть очков. Игра идет в центре поля, и новый защитник должен решить задачу, которая включает сложный визуальный поиск, выбор цели и выполнение отработанного моторного акта перед тысячами взбешенных болельщиков. Эта задача, которая неоднократно выполняется всюду в Америке, дает нам интересный пример визуального поиска, автоматизма и когнитивной деятельности. Сначала защитник должен держать в памяти игру, что включает знание о маршрутах, которыми движутся принимающие мяч. Затем он должен учесть в своей мозговой формуле защитные порядки противника. И наконец, он должен вычислить вероятности кандидатов получить мяч и бросить его в цель.

Можно выделить две стадии этого процесса: задача на извлечение информации из памяти (память об игре и маршрутах движения игроков) и задача на перцептивное суждение (оценка защиты и вероятностные суждения об успехе). Через многократные упражнения выполнение каждой из этих задач может быть доведено до «автоматизма» — как это бывает у игроков в теннис, балерин или даже шахматистов (см. главу 4). Проблема состоит в том, что защитник не имеет возможности упражняться до такой степени, чтобы получить возможность действовать автоматически (а к тому времени, когда профессиональный игрок оттачивает свой навык до такого уровня, его «звонок» звонил так много раз, что он готов уйти из спорта).

Несколько исследователей заинтересовались проблемой автоматизма в спортивных состязаниях: например, Артур Фиск и Нефф Уокер из Технологического института Джорджии, которые использовали компьютерную систему обучения, содержащую видеозаписи фрагментов игр. Защитник наблюдал сцены, длящиеся приблизительно 6-8 с, и, используя кнопки, выбирал игрока, которому он бросил бы мяч. Затем программа подает один из двух разных звуковых сигналов в зависимости от того, правильно или неправильно он выбирает игрока. Другой аспект процесса включает фактическое действие бросания мяча и попадания в движущуюся цель. Этот процесс может быть выполнен много раз без участия всех игроков, в то время как «мыслительная» часть игры может быть передана компьютеру, который вырабатывает у человека автоматизм. Возможно, в этом новом столетии все виды обучающих программ будут доступными для домашнего использования.


Концепция Лаберже может помочь объяснить многие аспекты поведения человека в стрессовой ситуации. Норман (Norman, 1976) дает нам подходящий пример. Предположим, что водолаз под водой запутался в своем акваланге. Чтобы выжить, ему надо освободиться от аппарата и медленно подняться на поверхность. Норман отмечает:


Занятия в плавательном бассейне по освобождению от ремней акваланга представляются обучающемуся бессмысленными. Но если эту процедуру сделать настолько автоматической, чтобы она требовала мало или вообще не требовала осознанных усилий, то однажды, когда водолазу придется действовать в стрессовой ситуации, она будет выполнена успешно вопреки нарастающей панике.


Чтобы процесс мог проходить автоматически, необходимо наличие свободного потока информации от памяти к контролю человека над действиями.

Структура автоматической обработки информации описана Познером и Снайдером (Posner & Snyder, 1974, 1975), которые выделяют три характеристики автоматического процесса:

* Автоматический процесс происходит ненамеренно. В случае Теста Струпа (тест, включающий такие слова, как «красный» или «зеленый», напечатанные другим цветом, когда испытуемые должны назвать этот цвет) люди обычно испытывают конфликт между этими двумя задачами и часто читают слова, когда их попросят назвать цвета. Чтение, более мощный автоматический процесс, стоит выше называния цвета и протекает без намерения испытуемых. Аналогично в экспериментах по исследованию влияния предварительной подготовки (priming) влияние оказывается независимо от намерения или сознательной цели испытуемого. Например, более легко узнать слово медсестра после того, как вам предъявлялось слово врач.

* Автоматические процессы скрыты от сознания. Как указано в предыдущем примере, эффекты подготовки являются главным образом не осознаваемыми. Мы «не думаем» об автоматических процессах, которые предполагают третью характеристику.

* Автоматические процессы требуют немногих (или никаких) ресурсов сознания. Мы можем читать слова или завязывать шнурки, не думая об этих действиях. Они выполняются автоматически и без усилия.


Майкл Познер. Провел плодотворные исследования внимания, памяти и нейропознания, которые открыли новые области когнитивной психологии


Важность изучения автоматизма заключается в том, что оно сообщает нам нечто новое о сложной когнитивной деятельности, которая, по-видимому, происходит вне сознательного опыта. Кроме того, такие навыки, как печатание, подводное плавание, игра на скрипке, вождение автомобиля, игра в теннис и даже правильная речь и суждения о других людях, вероятно, должны быть хорошо отработаны, чтобы большей частью использоваться автоматически. Мастерские действия в этих областях могут освободить сознание, чтобы оно сосредоточилось на более важных и изменчивых действиях, которые требуют внимания. Тема автоматизма связана с одной из наиболее загадочных тем психологии — сознанием, о котором пойдет речь в главе 5.

Нейрокогнитология внимания

Как мы узнали в предыдущих главах, нейрокогнитология представляет новое направление в когнитивной психологии. Под влиянием важных открытий в неврологии и информатике нейрокогнитология вошла почти в каждую область когнитивной психологии, включая изучение внимания. Нейрокогнитивное изучение внимания можно сравнить с выходом на новый рубеж.

Внимание и человеческий мозг

Связь между вниманием и человеческим мозгом первоначально выявлялась путем сопоставления нарушений внимания и поражений мозга. Ранние исследования в значительной степени ограничивались областью невропатологии. Например, повреждение или удар в одной части мозга могли бы быть связаны с определенным типом дефицита внимания. К сожалению, наблюдения за патологией обычно базировались на общих поражениях (удары и огнестрельные ранения не признают границ), и поэтому участок мозга, ответственный за определенные виды нарушений внимания, оставался вне зоны исследования. Проблема осложнялась тем, что определенные наблюдения за патологией часто были основаны на посмертных экспертизах, подразумевающих минимальное взаимодействие между испытуемым и наблюдателем. Патологоанатомические исследования, однако, указывали на то, что внимание частично привязано к определенной области коры. В последнее время исследователи отношений между вниманием и мозгом начали использовать методы, разработанные как в когнитивной психологии, так и в науке о мозге, которые значительно расширяют наше понимание этих отношений. Кроме того, существует множество методов, используемых в обеих дисциплинах; они не требуют, чтобы испытуемый умер, перенес массивный удар, получил пулю в голову или подвергся хирургической процедуре для проведения наблюдений. Исследования последних лет имеют два направления:

1. Ведется поиск связи между географией мозга и процессами внимания (Corbetta et al., 1991; Hillyard et al., 1995; Mountcastle, 1978; Pardo, Fox & Raichle, 1991; Posner, 1988, 1992; [особенно] Posner & Petersen, 1990; Whitehead, 1991; Woldorff et al., 1993). В данных исследованиях использовался весь диапазон когнитивных методов, упомянутых в этой главе (например, дихотическое слушание, выделение, разделенное внимание, задачи на лексическое решение, разграничение формы и цвета, а также предварительная подготовка), и сканирующие устройства, используемые в неврологических исследованиях (например, ОМР и ПЭТ), так же как традиционные эксперименты на измерение времени реакции.

2. Методы, разработанные в лабораториях когнитивных психологов, используются как диагностические тесты или при исследовании фармакологических препаратов, которые, возможно, избирательно действуют на процессы внимания (Tinklenberg & Taylor, 1984).

Рассмотрим вопрос обнаружения связи между анатомией мозга и вниманием. Очевидно, есть анатомически обособленные системы мозга, связанные с вниманием и другими системами, такими как системы обработки данных, которые выполняют операции со специфической входящей информацией, даже когда внимание сосредоточено на чем-то другом (Posner, 1992). В известном смысле система внимания подобна другим системам (например, моторным и сенсорным системам) тем, что она взаимодействует со многими другими частями мозга, но сохраняет свою собственную идентичность. Подтверждения этого вывода можно найти в исследованиях пациентов с повреждениями мозга, у которых возникают проблемы с вниманием, но не с обработкой информации (или наоборот).

Внимание и ПЭТ

Техника построения образов функционирования мозга (в основном это ПЭТ) широко используется в современных исследованиях внимания, и хотя невозможно рассказать обо всех современных исследованиях (или даже дать некоторый «срез»: столь обширны данные в этой области), мы попытаемся окинуть взглядом Некоторые из работ, проведенных ведущими учеными в этой важной сфере нейрокогнитивных исследований. Суть метода ПЭТ мы объясняли в главе 2, но вкратце повторим, что она состоит в измерении величины кровотока в мозге, интенсивность которого оценивается по наличию радиоактивного «красителя». Поскольку метаболизм работающего мозга требует Подпитки, он потребляет больше крови. За этими процессами следят датчики радиоактивности, данные от которых преобразуются компьютером в «географическую» карту коры мозга, по которой можно определить «горячие точки» его отделов, где сосредоточено больше крови.

Типичным примером таких экспериментов является работа Петерсена и его коллег (Petersen et al., 1990), в которой испытуемым показывали слова, наборы букв, напоминающие слова, а также последовательности согласных букв. При предъявлении слов и «правильных» наборов букв (но не сочетаний согласных) активировались области, показанные на рис. 3.12 эллипсом (левая часть рисунка). Любопытно, что пациенты с обратимыми повреждениями этих зон часто не способны читать слова целиком, но могут прочесть их буква за буквой. В случае, когда пациентам показывали слово «опера», они не могли прочитать его, но могли назвать буквы по одной, и таким образом (вероятно) это сочетание букв представлялось в слуховом коде. Другие зоны мозга «перехватывали» инициативу, и тогда пациенты могли сказать, что это за слово. Исследования мозга при помощи ПЭТ указывают также на то, что в определенных типах внимания задействованы также другие зоны (рис. 3.12). Каждая из обозначенных областей мозга участвует в избирательном внимании различными способами, и чтобы полностью понять роль мозга в процессах внимания, необходимо рассмотреть тему сознания. Текущее представление о роли мозговой коры в процессах осознания и внимания сводится к тому, что система внимания продуцирует содержание сознания точно так же, как другие части мозга, например зрительная система, и организует обработку сенсорной информации, например способ восприятия видимого мира.

Рис. 3.12. Зоны коры мозга человека, активируемые при внимании. Зоны внимания изображены в виде закрашенных фигур на латеральной (снаружи) и медиальной (поперечное сечение) поверхностях правого и левого полушарий. Видно, что теменные доли (закрашенный квадрат) входят в зону внимания, правые передние доли связаны с состоянием бодрствования; ромбы показывают переднюю часть зоны внимания. Овал и круг указывают зоны обработки слова, связанной с его зрительной формой (эллипс) и семантическими ассоциациями (круг)

Резюме

1. Когнитивные психологи интересуется восприятием, потому что познание, как предполагается, является последствием внешних событий, на сенсорное обнаружение влияет предыдущий опыт, а знание о сенсорном опыте может рассказать нам о том, как происходит абстрагирование информации на когнитивном уровне.

2. Ощущение связано с отношениями между физическим миром и его обнаружением через сенсорную систему, в то время как при восприятии в интерпретацию сенсорных сигналов включается познание более высокого порядка.

3. Иллюзии имеют место, когда восприятие действительности отличается от самой действительности. Иллюзии часто вызваны ожиданиями, основанными на прошлом опыте.

4. Перцептивный процесс состоит из обнаружения и интерпретации действительности, определяемой поступающими стимулами, структурой сенсорной системы и мозга, а также предыдущим знанием.

5. Исследования объема восприятия касаются основного вопроса о том, сколько стимулов мы можем воспринять при кратковременном предъявлении.

6. Сообщение о воспринятых стимулах при кратковременном предъявлении — двухэтапный процесс. В него входят (1) восприятие, или фактическая сенсорная регистрация, и (2) припоминание, или способность сообщить, что было зарегистрировано, прежде чем это исчезнет.

7. Методики с частичным отчетом применяются при решении проблемы смешивания сенсорной пропускной способности со способностью припоминания.

8. Иконическое хранение удерживает входящую зрительную информацию и, ио-видимому, независимо от факторов контроля со стороны испытуемого (например, от внимания). Объем иконического хранения оценивается, по меньшей мере, в девять стимулов, а его продолжительность равна приблизительно 250 мс. Эхоическое хранение удерживает слуховую информацию на входе в течение приблизительно 4 с.

9. Иконическое и эхоическое хранение позволяют нам выбирать релевантную информацию для дальнейшей обработки, являясь, таким образом, одним из способов решения проблемы ограничений пропускной способности, свойственной системе обработки информации.

10. Внимание — это концентрация умственного усилия на сенсорных или умственных явлениях. Многие современные представления о внимании основаны на предпосылке, что способность к обработке входного потока информации определена ограничениями системы обработки информации.

11. Исследования внимания охватывают пять главных аспектов: пропускная способность системы обработки информации и избирательность, управление вниманием, автоматическая обработка, нейрокогнитология внимания и сознание.

12. Пределы пропускной способности и избирательное внимание подразумевают наличие «узкого места» в структуре обработки информации. Одна из моделей определяет его локализацию в месте перцептивного анализа или рядом с ним (Бродбент).

13. Модель избирательного внимания, известная как модель делителя, предполагает наличие перцептивного фильтра, расположенного между поступающим сигналом и вербальным анализом, который производит отсев информации на входе, выборочно регулируя «громкость» сообщения. Предполагается, что стимулы имеют различные пороги активации, — условие, объясняющее, как мы можем слышать без участия внимания.

14. В недавних работах по нейрокогнитологии были обнаружены связи между частями мозга и механизмами внимания.

Рекомендуемая литература

С исторической точки зрения книга Бродбента «Восприятие и коммуникация» — важная работа, и ее все еще интересно читать. Книга Грегори «Оксфордский справочник по психике» — это интеллектуальный шедевр, которым насладится любой человек, интересующийся понятиями, познанием и вниманием. Настоятельно рекомендую прочитать статью Килстрома «Когнитивное подсознание» в журнале Science; статью Коуэна в Psychological Bulletin; главу Познера и Петерсена «Система внимания человеческого мозга» в Annual Review of Neuroscience; статью Пашлера «Одновременное выполнение двух дел» в American Scientist и статью Коуэна, Сервана-Шрайбера и Мак-Клелланда (Cohen, Servan-Schreiber, & McClelland, 1992) на тему автоматизма и PDP. Книга под редакцией Газзаниги «Когнитивная нейронаука» содержит детальные главы, написанные ведущими авторитетами в этой области. Часто можно найти сообщения на обсуждавшуюся в этой главе тему в последних номерах Perception and Psychophysics, Cognitive Psychology, American Journal of Psychology, Journal o f Experimental Psychology: Human Perception and Performance, и Memory and Cognition.

ГЛАВА 4. Распознавание паттернов

Низшая форма мышления — это простое опознание. Высшая — это глубокая интуиция человека, видящего всякую вещь как часть некоторой системы.

Платон

Каковы главные проблемы восприятия паттернов ?

Что является конструктивным восприятием и прямым восприятием? Приведите несколько примеров иллюзий и объясните их.

Что такое гештальт-психология и как она объясняет восприятие? Приведите несколько примеров канонических перспектив.

Каковы главные особенности следующих идей о распознавании паттернов: сравнение с эталоном, теория геонов, подетальный анализ и прототипное сравнение?

Что такое предварительная подготовка и почему она считается важной в современной когнитивной психологии?

Как эксперты (например, шахматные гроссмейстеры) организовывают зрительные паттерны?

Какие уже знакомые вам объекты вы сегодня видели? Если вы похожи на большинство людей, количество виденных и опознанных вами объектов огромно. А теперь ответьте на более сложный вопрос: как вы смогли быстро и точно распознать так много объектов?

Удивительным свойством восприятия является его способность опознавать знакомые паттерны сенсорной информации. Благодаря этому свойству мы можем узнать старого знакомого среди моря лиц, по нескольким нотам определить всю музыкальную пьесу, можем прочитать слова, наслаждаться вкусом марочного вина или восхищаться запахом розы. Когнитивная система, как правило, отличается тем, что работает слаженно, быстро и без особых усилий. В повседневной жизни мы постоянно распознаем паттерны, однако мы лишь недавно пришли к пониманию когнитивных структур, лежащих в основе их распознавания. Как, например, вы узнаете вашу бабушку? Неужели при помощи «эталона бабушки», не совпадающе» го больше ни с какими бабушками? Или у вас есть прототип бабушки, очень схематичный, но тем не менее позволяющий вам узнать ее и когда она надевает очки, и даже когда у нее другая прическа? («А, бабуля, еле узнал тебя!») Или вы быстро сканируете ее черты и сверяете каждый элемент со списком «главных черт моей бабушки»? Хотя дальше мы будем говорить только о распознавании зрительных паттернов, другие виды «паттернов» — слуховые, тактильные и т. д. — тоже влияют на наше поведение, но они гораздо меньше изучены, чем зрительные, и данная глава отражает это неравенство. Как мы увидим, даже самое обычное распознавание паттернов включает сложное взаимодействие ощущения, восприятия, КВП, ДВП и когнитивного поиска с целью идентификации стимулов. Хотя распознавание объекта — довольно сложный процесс, оно более или менее точно осуществляется за доли секунды. На основе лабораторных исследований и здравого смысла мы имеем определенное представление о распознавании паттернов. Оно включает следующие человеческие способности:

Теории восприятия

Психологи, изучающие восприятие, разработали две основные теории восприятия мира людьми. Согласно первой — теории конструктивного восприятия, — люди «конструируют» воспринимаемые образы, активно отбирая стимулы и объединяя ощущения с воспоминаниями. Согласно второй — теории прямого восприятия, — восприятие заключается в прямом приобретении информации из окружающей среды, Сначала рассмотрим позицию конструктивистов.

Теория конструктивного восприятия основана на представлении, что в процессе восприятия мы формулируем и проверяем гипотезы о воспринимаемых объектах на основе того, что ощущаем и что уже знаем. Таким образом, восприятие — это общий результат того, что поступает через нашу сенсорную систему и что мы уже знаем о мире благодаря опыту. Когда вы издалека видите направляющегося в вашу сторону друга, вы узнаете его, потому что вы воспринимаете через зрение его внешний вид, его нос, глаза, волосы и т. д., а также потому, что вы знаете, что его обычно можно увидеть в это время в этом месте. Вы сможете узнать его, даже несмотря на то, что он, возможно, недавно отрастил усы, или изменил прическу, или надел солнечные очки. По мнению конструктивистов, эти изменения в паттерне первоначальных стимулов все же позволяют вам правильно узнать его из-за подсознательного умозаключения, процесса, посредством которого мы спонтанно объединяем информацию из нескольких источников для конструирования восприятия. По мнению конструктивистов, мы видим в равной степени благодаря мозгу с его богатым запасом знаний о мире и глазам (и другим органам чувств), которые обеспечивают нас новой сенсорной информацией. Эта теория близка к представлению о сенсорной обработке «сверху вниз» (которое рассматривается в следующем разделе) и согласуется с точкой зрения многих когнитивных психологов, работающих над проблемой распознавания зрительных паттернов, например Джерома Брунера, Ричарда Грегори и Ирвина Рока. Она ведет начало от классических исследований Германа фон Гельмгольца, проведенных им в конце ХIХ.века.

Согласно теории прямого восприятия, содержащаяся в стимулах информация — важный элемент в восприятии, а научение и другие когнитивные процессы необходимы при восприятии. Ведущим сторонником этой теории был Джеймс Гибсон (Gibson, 1966, 1979) и его последователи в Корнеллском университете, включая Джеймса Каттинга (Cutting, 1986, 1993), который утверждал, что «прямое восприятие предполагает, что богатство оптической матрицы лишь отражает богатство мира». Идея, получившая поддержку среди экологически ориентированных психологов, состоит в том, что стимул содержит достаточно информации для правильного восприятия и не требует внутренних репрезентаций. Воспринимающий в процессе восприятия делает минимальную работу, потому что мир предлагает достаточно информации и ему остается лишь конструировать образы восприятия и делать умозаключения. Восприятие заключается в прямом получении информации из окружения. Рассмотрим пример, относящийся не к зрению, а к слуху. Если вы слушали пьесу, исполняемую на фортепьяно в тональности «соль», и затем ту же самую пьесу, исполняемую в тональности «до», вы, вероятно, заметите, что эти пьесы похожи, а если бы между первым и вторым исполнением прошло достаточно времени, вы могли бы заключить, что они идентичны. Даже при том, что ноты в одной пьесе отличались от нот в другой пьесе, отношения между ними будут постоянные или инвариантные. Подобные инварианты можно найти и в зрительном восприятии.

Гибсон пришел к выводу, что зрительные признаки типа линейной перспективы, относительного размера и т. д. не соответствуют восприятию глубины в реальном мире. Он нашел подтверждение своей точки зрения, когда участвовал в экспериментальном отборе пилотов во время Второй мировой войны и обнаружил, что пилоты, хорошо выполнившие тест на восприятие глубины, при пилотировании самолетов не были лучше тех, кто показал плохие результаты в ходе тестирования. Он сделал вывод, что традиционный набор признаков глубины не был адекватен восприятию в реальном мире. Теория прямого восприятия имеет много общего с теорией восприятия формы «снизу вверх», которую мы вкратце обсудим далее.


Восприятие формы

В настоящий момент два американских космических корабля «Вояджер», покоряя пространство, направляются к звездам. Эти корабли необычны тем, что каждый из них несет защищенную золотым покрытием фонограмму; когда ее расшифруют представители далеких цивилизаций, она расскажет им о нашей планете и культуре. Каждая запись содержит около 90 мин звуков музыки, земных звуков, приветствия на 60 языках и 118 фотографий людей и планет. Что будут делать с этой информацией разумные обитатели далеких планет? Для когнитивного психолога более важен другой вопрос: какие предположения о человеческом восприятии и обработке информации содержатся в этой задаче? Для иллюстрации наших предположений об особенностях восприятия сложных форм людьми и неземными существами посмотрим на фотографии № 61 и № 62.

Схема Джона Ломберга из книги: Carl Sagan, F. D. Drake, Ann Drugen, I. Ferris, Jon Lomberg and L S. Sagan. Murmurs of Earth: The Voyager Interstellar Record, Random House, Inc. Фотография H. M. Фарбмана, Life Magazine, Time, Inc.


На фото 62 (справа) охотник племени бушменов и предположительно его сын охотятся на небольшое рогатое четырехногое животное. Большинство людей легко различат, что это животное больше, чем его абсолютные размеры на фото. На фото 61 (слева) изображены обработанные силуэты трех основных объектов с фото 62 вместе с размерами животного и мальчика. Предполагалось, что неземные существа смогут использовать указанные размеры, чтобы получить представление о восприятии глубины, которым наделены мы, люди. Все же, если говорить о вероятно уникальной истории эволюции земных и других существ, маловероятно, что даже эти признаки достаточны для полного и непосредственного понимания. В процессе восприятия формы люди используют мириады когнитивных и физиологических признаков, чтобы получить одно целостное впечатление; насколько нам известно, это свойственно лишь разумным существам.


Каждая из этих теорий восприятия имеет множество горячих сторонников, и, по крайней мере на первый взгляд, они представляют собой прямо противоположные и несовместимые суждения. Все же на другом уровне анализа эти теории могут рассматриваться как взаимно дополняющие друг друга. Теория конструктивного восприятия интуитивно привлекательна, так как, читая слова на этой странице, вы в конце концов понимаете их смысл, потому что обладаете семантическим знанием их значений; когда вы смотрите на художественное произведение, вы понимаете его смысл, располагая информацией о художнике, используемых материалах и контексте. «Восприятие» в этих примерах, по-видимому, зависит от знаний и опыта, которые направляют наше внимание к внутренним репрезентациям. С другой стороны, что может быть более естественным, чем точка зрения, которая подчеркивает важность полноты информации в рецепторах и предлагает, что восприятие происходит просто и без сложных внутренних репрезентаций и дополнительных процедур обработки информации?

На мой взгляд, обе теории хорошо объясняют восприятие, но они сосредоточиваются на различных стадиях этого процесса. Теория прямого восприятия важна для нашего понимания восприятия по двум причинам: она обращает внимание на значение сенсорных стимулов, предполагая, что их обработка является простой и прямой, а также что познание и восприятие являются естественными, основанными на экологии феноменами, — позиция, гармонично сочетающаяся с новым когнитивным эволюционным подходом или когнитивной экологией, обсуждаемой в главе 1. В то время как теория прямого восприятия может помочь нам понять ранние этапы восприятия, теория конструктивного восприятия полезна для понимания того, как мыслящий разум понимает сенсорные впечатления. Способность людей (и животных) к дедукции при восприятии действительности не только полезна для понимания стимулов, которые неполны (например, когда вы видите вашего друга без привычных усов), но и необходима для выживания видов: мы используем ее после того, как обилие стимулов реального мира на пару сотен миллисекунд заполняет наше сознание.

Распознавание зрительных паттернов

Какие же когнитивные процессы нужно теоретически допустить, чтобы объяснить нашу способность классифицировать и понимать зрительные паттерны? Этот вопрос изучался с нескольких теоретических позиций. Из них мы обсудим следующие.

Теория гештальта. Распознавание паттернов основано на восприятии целого стимульного паттерна. Отдельные части целостной конфигурации приобретают свое значение, находясь в составе целого.

Обработка информации по принципу «снизу вверх» или «сверху вниз». Распознавание паттерна начинается с распознавания отдельных его частей («снизу вверх»), суммирование которых ведет к опознанию всего паттерна; либо распознавание всего паттерна ведет к опознанию его компонентов («сверху вниз»).

Сравнение с эталоном. Распознавание паттернов происходит при наличии совпадения сенсорных стимулов с соответствующей внутренней мысленной формой.

Подетальный анализ. Распознавание паттерна происходит после анализа элементарных свойств входящих стимулов (аналогично обработке по принципу «снизу вверх»).

Опознание по прототипу. Распознавание паттерна происходит при наличии совпадения воспринимаемого паттерна с абстрактным или идеальным умственным паттерном.

Восприятие формы. Восприятие паттерна рассматривается с различных теоретических позиций.

Распознавание паттернов экспертами. Рассматривается распознавание паттернов специалистами в различных областях.

Следует признать, что каждая из этих точек зрения может иметь некоторые общие теоретические моменты с другими позициями, а различия определяют организационную схему нашего дальнейшего обсуждения.

Зрение

Зрение — акт ощущения электромагнитных волн, осуществляющийся, возможно, благодаря уникальной структуре глаза, которая приспособлена для обнаружения энергии света.

Лучи света попадают в глаз через роговую оболочку и хрусталик, которые фокусируют образ на сетчатке. Распознаваемый паттерн, будь то простая двухмерная черно-белая форма или сложная трехмерная цветная форма, всегда представлен на сетчатке в виде двухмерной[19] формы. На основе этих двухмерных репрезентаций становится возможным восприятие более высокого порядка на сетчатке, включая иллюзию трехмерного пространства: импульсы передаются верительную кору, что в соединении с имеющимися знаниями приводит к узнаванию, например, вашей бабушки, когда она попадает в поле вашего зрения. Аура таинственности, окружавшая зрительный процесс в течение многих столетий, наконец уступает место научному пониманию.

Зрительная система наиболее сложная из всех сенсорных систем. Человеческий глаз имеет приблизительно 7 млн колбочек, чувствительных к хорошо освещенным стимулам, и 125 млн палочек, чувствительных к плохо освещенным стимулам. Палочки и колбочки распределены по сетчатке неравномерно. Колбочки сконцентрированы в центральной ямке, а палочки расположены на отдалении от нее. Несмотря на неравное распределение сенсорных нейронов в глазу, во многих моделях зрительного восприятия, особенно созданных на основе компьютерной метафоры, зрительная система рассматривается как разновидность матрицы, которая может быть описана геометрически как соответствующая решетке х и у. Кроме множества чувствительных клеток и их местоположения существует еще один фактор в понимании зрительного восприятия — интенсивность стимулов, или насколько ярок объект и как это влияет на ощущения. Было обнаружено, что и яркие и темные объекты представлены сходным образом.

В рамках нескольких научных программ предпринимаются попытки смоделировать зрение человека с помощью компьютеров. На данный момент невозможно построить искусственный глаз с миллионами воспринимающих элементов. Удалось создать лишь телевизионный «глаз» с матрицей 512 х 512 (который имеет 262 144 пиксела, или «элемента изображения»), грубо моделирующий глаз человека. Элементы изображения могут быть включены или выключены; интенсивность света может изменяться с помощью компьютерных программ. Также успешно моделировалось определение зрительных границ реальных объектов (для более подробной информации см. Marr, 1982). Мы возвратимся к компьютерному зрению в главе 15, а теперь обратим внимание на модели зрительной обработки информации человеком.

Субъективная организация

Интересная особенность человеческого зрения — способность «видеть» в физическом мире вещи, которых не существует. Эти иллюзии — не только результат ощущений, поступающих из внешнего мира, но и предрасположенности зрительной/ когнитивной системы к искажению того, что действительно существует в реальном мире; эти искажения называются иллюзиями.

Иллюзия — ошибочное восприятие действительности, свойственное всем людям.

Хотя такое догматическое определение оставляет открытым вопрос: «Что есть действительность?», мы предоставим решать его философам. Все мы бывали «одурачены» странностями восприятия, как, например, в случае с иллюзией Мюллера- Лайера и иллюстрацией М. С. Эшера в предыдущей главе. Изучение иллюзии поможет когнитивным психологам объяснить связь между внешними физическими явлениями и тем, как разум организовывает эти стимулы во «внутренние репрезентации».

Один из видов иллюзий, показывающий, как разум естественно организовывает зрительные стимулы, называется иллюзорным очертанием. Это зрительные образы, контуры которых различимы даже при физическом отсутствии самих объектов. На рис. 4.1 показан пример иллюзорного очертания. Иллюзорные очертания — это результаты перцепции форм, когда формы существуют в перцептивно-когнитивной системе, а не в стимуле. Кажется, что они находятся на рисунке, а не на фоне и реально присутствуют в восприятии, хотя наблюдатель, по-видимому, чувствует, что они на самом деле «не реальны». (Последнее положение представляет собой интересную проблему, однако этой теме посвящено слишком мало исследований. Возможно, какой-нибудь читатель-энтузиаст исправит этот недостаток.)

Рис. 4.1. Можете ли вы видеть парящий в воздухе белый треугольник? Он существует физически или только в вашем мысленном взгляде?


Посмотрите на рис. 4.1. Что вы видите? Вероятно, ваш «мысленный взгляд» усматривает в центре парящий в воздухе равносторонний треугольник даже при том, что физического треугольника нет. Тем не менее вы его видите! Более того, иллюзорный треугольник имеет отчетливые свойства; например, он более светлый, чем окружающая его область, он как бы плавает над фоном.. К тому же линии иллюзорного треугольника проявляются, несмотря на то что лишь небольшая его часть определена разрезами в трех кругах по углам. Иллюзия треугольника настолько непреодолима, что если смотреть на него в течение нескольких секунд, а затем закрыть внешние черные круги, образ треугольника сохранится. Возможно, сохранение образа вызвано латеральным торможением, или тенденцией смежных нервных клеток сетчатки тормозить активность соседних клеток, таким образом подчеркивая контуры. (Для дополнительной информации см. Coren, 1991; Kanizsa, 1976; Lesher, 1995; Lesher & Mingolla, 1993.) И все же, хотя можно создать треугольник-фантом, остается ощущение, что этот рисунок — иллюзия, а не изображение физического объекта.

Четкость, с которой воспринимаются грани, и яркость фигуры, по-видимому, являются следствиями плотности определяющих ее деталей, как показано на рис. 4.2. Мы видим, что правая фигура создает очень сильную иллюзию парящей в воздухе фигуры с четкими границами, тогда как средняя форма наименее четкая, и различить ее труднее.

Рис. 4.2. Некоторые иллюзорные контуры становятся отчетливее, когда контраст между фигурой и фоном более выражен


Есть множество объяснений возникновения подобных иллюзий. С точки зрения когнитивной биономии потребность видеть формы, грани и движения (а также лица) была продиктована необходимостью в выживании. Таким образом, даже при отсутствии реальных линий или форм наша сенсорно-когнитивная система использовала частичную информацию, чтобы создать эти формы в попытке сделать понятным внешне хаотический мир. Это объяснение основано на эволюции механизмов выживания, и существа, развившие способность воспринимать такие фигуры, были способны выделить фигуру из фона, когда важная фигура была почти того же цвета или той же яркости, что и фон. Некоторые теоретики (например, Ramachandran, 1987) предполагают, что восприятие иллюзорных очертаний — это средство устранения эффектов маскировки.

Шутники-гештальтисты проверяют иллюзию


С другой стороны, есть доказательства того, что иллюзорные очертания действительно активизируют клетки в зрительной коре (области, идентифицированные как V1 и V2). Гештальт-психологи, о которых пойдет речь в следующем разделе, утверждают, что мы создаем субъективные иллюзии, потому что склонны видеть в своем окружении простые, знакомые или «хорошие» фигуры (прегнантные). Действительно, это объяснение с точки зрения «хорошей фигуры» отвечает на вопрос: «Какова наиболее вероятная зрительная организация внешних стимулов?» Каждое из этих объяснений сосредоточено на одном аспекте сложной проблемы восприятия.

Теория гештальта

Некоторые стимульные паттерны одинаково опознаются разными людьми. Так, большинство людей опознают следующий зрительный паттерн:

и называют его квадратом. В начале XX века гештальт-психологи изучали то, как мы организуем и опознаем зрительные стимулы. По мнению первых гештальт-психологов, паттерн организован так, что все стимулы действуют совместно и, таким образом, производят впечатление большее, чем сумма ощущений от каждого отдельного стимула.

Согласно Вертгаймеру (Wertheimer, 1923), некоторые стимульные паттерны стремятся к естественной (иди «спонтанной») организации. Например, весьма вероятно, что изображение

вызовет у вас впечатление ряда из восьми точек. А если из них составить такой паттерн,

то вы будете склонны видеть четыре группы двухточечных паттернов, при чем вам будет достаточно трудно мысленно переставить их так, чтобы видеть первую точку отдельно, вторую и третью — вместе, четвертую и пятую — вместе, шестую и седьмую — вместе, а восьмую — снова отдельно. Или, если те же самые восемь точек расположить так:

вы будете склонны видеть квадрат, круг и абстрактную форму соответственно.

Обратите также внимание на то, как глаз «естественно» определяет сторону, в которую указывают треугольники на рис. 4.3[20]. Посмотрите на этот рисунок в течение нескольких секунд, и вы увидите, что ориентация треугольников изменилась с одного направления на другое, а затем на третье. Одно из объяснений этого изменения состоит в том, что мысленный взгляд постоянно ищет альтернативную перцептивную организацию. В данном примере стимулы, попадающие на сетчатку, идентичны, но различна их интерпретация. Хотя реорганизация может произойти спонтанно, ее также можно контролировать произвольно. Эти примеры демонстрируют влияние высших психических процессов на зрительное восприятие.

Рис. 4.3. Посмотрите на эти треугольники. В какую сторону они указывают? Посмотрите снова. Направление изменилось? Вы можете управлять направлением?


Влияние памяти на восприятие формы можно увидеть на рис. 4.4. Взгляните на эти фигуры. Что вы видите? На рис. 4.4, а люди обычно видят устойчивый двухмерный объект, а на рис. 4.4, б — неустойчивый трехмерный. Однако если вы посмотрите более пристально, то увидите, что оба рисунка идентичны, за исключением того, что один из них повернут на 45° по отношению к другому. Почему так радикально различается восприятие двух почти идентичных паттернов? Согласно позиции конструктивизма, причина состоит в том, что с точки зрения прошлого опыта на рис. 4.4, б мы видим коробку. Фигура напоминает нам коробку, имеющую три измерения. Форма на рис. 4Ä, a не похожа на коробку. В лучшем случае это было бы странное изображение коробки. Нам сложно увидеть ее в трех измерениях; на самом деле мы видим симметричный двухмерный объект, который, очевидно, состоит из двух связанных между собой квадратов. Эту устойчивую иллюзию особенно трудно преодолеть представителям западной цивилизации; но возникла бы эта иллюзия у людей, которые в своей повседневной жизни не сталкивались с коробками или прямоугольными формами? Вероятно, нет. (См. Deregowski, 1980, для дальнейшего обсуждения.)

Рис. 4.4. Влияние ориентации на восприятие. Какая из этих форм кажется трехмерной?


Одно из известных предположений ранних гештальт-психологов, в частности Келера (Kohler, 1947), состояло в том, что спонтанная организация паттерна является естественной функцией самого стимула и имеет лишь минимальное отношение к прошлому опыту испытуемого. Хотя споры об источнике «естественной организации» продолжаются, значительное число исследований (некоторые из них основаны на межкультурных наблюдениях) подтверждает представление о том, что «естественная организация» паттернов прямо связана с перцептивным опытом человека.


Общая группировка и реальный мир

Художники-оформители знают о влиянии принципов гештальта на передачу сообщения. Рассмотрим приведенный ниже пример общей группировки.

Яркость фона оказывает сильнейшее влияние на чтение сообщения. Вероятно, общие области помогают организовать текст.


Изучение когнитивными психологами вопроса распознавания паттернов расширило исследования ранних гештальт-психологов. Некоторые современные когнитивные психологи сконцентрировались на «внутренних» структурах и процессах, связанных со сложным распознаванием паттернов, вместо того чтобы выделять характеристики простых стимулов. Ниже описаны некоторые из моделей и паттернов, на которых они основываются.

Канонические перспективы

Идеи гештальт-психологов развиваются в исследованиях канонических перспектив.

Канонические перспективы — это изображения, которые лучше всего представляют объект, а также образы, которые первыми приходят на ум при вспоминании определенной формы. »

Если я попрошу, чтобы вы подумали об обычном объекте, скажем пишущей машинке, образ, который придет на ум, вероятно, будет канонической перспективой. Исследования в этой области важны, так как они объединяют в себе открытия гештальт-психологов и наши знания о процессе формирования прототипа, — тема, которая более подробно рассматривается позже в этой главе.

Если ваша каноническая перспектива пишущей машинки совпадает с моей, вы вызвали следующий образ: вид пишущей машинки спереди, повернутой на несколько градусов влево и рассматриваемой немного сверху. Вы «не видите» ее прямо сверху, сзади, с большой книгой, частично закрывающей ее, или с точки зрения крошечного муравья, ползающего по рычагам и клавишам. Однако каждая из этих перспектив возможна. (Зрительное воображение подробнее рассматривается в главе 6.)

Канонические репрезентации могут быть сформированы на основе опыта восприятия подобных членов категории (называемых образцами), хотя некоторые исследователи предполагают, что они представляют собой идеализйрованные формы, являющиеся частью коллективного бессознательного. Увы, насколько бы ни были интересны (если не сказать курьезны) эти взгляды, они выходят за рамки эмпирической науки. В течение нескольких лет я просил людей по всему миру «нарисовать чашку и блюдце», и некоторые из этих рисунков показаны на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Канонический вид чашки и блюдца


Явные отличия являются результатами различий в художественных способностях и личных качествах, но замечательная особенность этого небольшого эксперимента состоит в том, что большинство людей от Пало-Альто, Калифорния, до Чикаго, Лондона и Стамбула рисовали в основном одну и ту же «чашку и блюдце». Мой собственный рисунок «чашки и блюдца», взгляд сверху на тот же объект, приведенный на рис. 4.6, удовлетворяет требованиям задачи и после идентификации легко узнаваем. Он заметно отличается от других эскизов, потому что не является каноническим; и все же, когда вам говорят, что это, вы легко «видите это».

Рис. 4.6. Чашка и блюдце — вид сверху


Одно из теоретических объяснений общности канонических перспектив состоит в том, что через общий опыт восприятия объектов мы создаем постоянные воспоминания наиболее репрезентативного вида объекта, сообщающего наибольшее количество информации о нем. Таким образом, исследования канонических перспектив предоставляют нам информацию о восприятии формы, но они гораздо больше говорят об обработке информации, формировании прототипа (или типичных репрезентациях объектов в памяти), структуре мышления и, в упомянутом выше примере с чашкой и блюдцем, эффективности коммуникации. Мы храним понятия об общих классах объектов и используем своего рода зрительную стенографию, чтобы рассказать другим о наших впечатлениях.

Экспериментальные данные подтвердили эти выводы. Палмер, Рош и Чейз (Palmer, Rosch & Chase, 1981) делали серии фотографий обычных объектов в различных ракурсах (рис. 4.7). Испытуемые оценивали типичность этих ракурсов и степень знакомства с ними. Во второй части эксперимента испытуемым показывали фотографии лошади и других объектов (например, фотоаппарата, автомобиля, фортепьяно и т. д.), которым была дана подобная оценка, и просили назвать объекты как можно быстрее. Неудивительно, что канонические виды были идентифицированы быстрее всего; при этом время реакции увеличивалось по мере увеличения степени отличия изображения от канонического. Также следует отметить, что зрительная система все же работает достаточно эффективно, даже оценивая не вполне «совершенные» фигуры.

Есть несколько возможных причин того, что время реакции обычно больше для картин, отступающих от канона.

Рис. 4.7. Двенадцать видов лошади, используемых в эксперименте Палмера, Роша и Чейза (Palmer, Rosch & Chase, 1981 ), со средними оценками «хорошей фигуры»


1. Меньшее количество деталей объекта попадают в поле зрения. Посмотрите на вид сзади на рис. 4.7. Сколько частей тела лошади вы можете видеть, смотря на нее сзади? Не очень много. (И кто знает, о чем бы вы подумали, если бы вам показали эту фотографию.)

2. Лучший (канонический) вид (фигура в верхнем левом углу) — тот, который мы видим наиболее часто. Мы «видим» пишущие машинки, стулья, автомобили, телефоны и лошадей в одном ракурсе чаще, чем в других, и поэтому этот вид нам более привычен.

3. Канонический вид — это идеальный, или лучший, вид объекта. Постоянно воспринимая мир, мы формируем умственную картину класса объектов, которая и представляет образ класса в памяти. Когда я прошу вас вообразить пишущую машинку, вы, вероятно, представляете одну из обычных пишущих машинок, а не особую модель причудливой формы. Тот же самый принцип работает, когда мы вспоминаем собак, лошадей, спортивные автомобили и птиц. Эта точка зрения согласуется с теориями формирования прототипа, которые вкратце обсуждаются в этой книге.

Принципы обработки информации: «снизу вверх» и «сверху вниз»

Как мы распознаем образ? Узнаем ли мы собаку потому, что сначала увидели ее шерсть, четыре ноги, глаза, уши и т. д., — или мы узнаем эти составляющие потому, что сначала увидели собаку? Эта проблема — начинается ли распознавание с частей паттерна, которые служат только основанием для распознавания целого (обработка «снизу вверх»), или же оно начинается с выдвижения гипотезы о целом, которая позволяет его идентифицировать, а потом мы опознаем его составные части (обработка «сверху вниз») — называется аналитическим парадоксом. (Термины «снизу вверх» и «сверху вниз» заимствованы из компьютерной лексики.) Некоторые теоретики, например Палмер (Palmer, 1975a), предположили, что при определенных обстоятельствах опознание частей и целого может происходить одновременно в направлении снизу вверх и сверху вниз. В качестве примера взаимодействия стратегий «от частного к общему» и «от общего к частному» Палмер приводит опознание частей лица в контексте и без такового. Как видно из рис. 4.8, части лица, легко опознаваемые в контексте, выглядят неоднозначно, если стоят отдельно, но становятся узнаваемыми при более подробном изображении или когда снабжены дополнительной информацией.

Рис. 4.8. Черты лица, опознаваемые в контексте всего профиля (а), вне контекста опознать труднее (б). Однако если эти черты изобразить более полно и реалистично (е), они опознаются легче. Источник: Palmer, 1975a


В различных контекстах мы ожидаем увидеть определенные объекты. В кабинете врача мы обнаруживаем стетоскоп, на кухне — столовое серебро, в офисе — компьютер, а на улице — пожарный кран. Похоже, что это «знание о мире» каким-то образом облегчает идентификацию объектов в знакомых контекстах и мешает их идентификации в неподходящих. Несколько исследований «влияния контекста», проведенных Бидерманом и его сотрудниками (Biederman, 1972; Biederman, Glass & Stacy, 1973; см. также раздел «Теория геонов» далее в этой главе), показали, что когда испытуемые ищут объект в сценах из реального мира (например, объекты в своем институте или на улице), то точность опознания и требуемое для идентификации время зависят от соответствия объекта его положению в данной сцене.

Из этих и других аналогичных исследований, касавшихся идентификации букв и слов, ясно, что на восприятие объекта значительно влияют ожидания человека, задаваемые контекстом.

Сравнение с эталоном

Одна из гипотез, касающаяся распознавания паттернов и форм, называется «сравнение с эталоном». В нашем случае распознавания паттернов человеком эталон — это некоторая внутренняя структура, которая при сопоставлении с сенсорными стимулами позволяет опознать объект. Согласно этому представлению о распознавании, в процессе приобретения жизненного опыта у нас образуется огромное количество эталонов, каждый из которых связан с некоторым значением. Так, зрительное опознание формы, например геометрической фигуры, происходит следующим образом: световая энергия, исходящая от этой фигуры, воздействует на сетчатку глаза и преобразуется в нервную энергию, которая передается в мозг. Среди имеющихся эталонов осуществляется поиск. Если находится эталон, соответствующий нервному паттерну, человек опознает этот паттерн. После сопоставления объекта с его эталоном может происходить дальнейшая обработка информации и интерпретация объекта.


Критические размышления: распознавание паттернов

Распознавание паттернов

Посмотрите на объекты, изображенные на этих рисунках. Какие два похожи друг на друга? Как вы пришли к такому выводу? Какие факторы повлияли на ваше решение? Для дальнейших размышлений ознакомьтесь с темами сравнения с эталоном, предварительной подготовки и подетального анализа.


Сравнение с эталоном как одна из теорий распознавания паттернов имеет свои сильные и слабые стороны. С одной стороны, кажется очевидным, что для опознания некоторой фигуры, например буквы или какой-нибудь визуальной формы, нужен определенный контакт с соответствующей внутренней формой. На каком-то уровне абстракции для опознания объекта «внешней реальности» необходимо, чтобы он был представлен в долговременной памяти. С другой стороны, буквальная интерпретация теории сравнения с эталоном сопровождается определенными трудностями. Например, если опознание возможно только тогда, когда между «внешним» объектом и его «внутренней» репрезентацией имеется соответствие 1:1, это значит, что даже при незначительном расхождении между объектом и его эталоном опознания не произойдет. Поэтому строгое следование этой теории означало бы необходимость формирования несчетного количества эталонов, соответствующих каждой из разнообразных геометрических форм, которые мы видим и узнаем.


Поразительная многосторонность восприятия формы человеком

Здесь показаны разные буквы, в которых вы легко узнаете вариации буквы А Однако маловероятно, что вы видели и сформировали в памяти точные копии всех этих вариантов. Мы можем выполнить эту и многие другие подобные задачи на распознавание паттернов, потому что уже сформировали образы различных классов объектов, например буквы А и способны применить эту информацию к широкому классу подобных форм.




Легкость, с которой мы распознаем зрительные образы в повседневной жизни, может навести на мысль, что этот процесс очень прост, и все же, когда мы пытаемся воспроизвести опознание с помощью искусственных средств, оказывается, что результат от нас ускользает. Возьмем для примера опознание букв и устройство для распознавания слов. Чтобы научиться хорошо читать, нужно потратить несколько лет, но, научившись распознавать орфографическую конфигурацию, составляющую слово, мы можем мгновенно узнать это слово в различных контекстах, произнести его и вспомнить его значение. Как бы вы смоделировали исходный процесс опознания буквы на компьютере? Один из способов — хранить в «памяти» компьютера каждую из букв алфавита. Тогда каждый раз при сканировании буквы оптическим устройством воспринимаемая зрительная конфигурация «настраивалась» бы на элемент памяти (эталон), связанный с этой буквой. Так, слово CARD (карточка) анализировалось бы как C-A-R-D, то есть С настраивалось бы на ячейку памяти, соответствующую конфигурации С, для А нашлось бы соответствие в ячейке А и т. д. «Вуаля! — мог бы воскликнуть компьютер. — А я читаю буквы!» Но что если бы мы попросили его опознать буквы в слове card? В его памяти нет конфигураций для написания букв в нижнем регистре. Решение просто, скажете вы: увеличьте память и включите туда буквы нижнего регистра. Но тогда мог бы наш компьютер прочитать (как это делаем мы) буквы, написанные вот так:или так:, или так:, или так:?

Конечно же, в чтении участвуют гораздо более сложные процессы, чем простое опознание букв. Прием, используемый в компьютерной технике — сравнение конфигурации букв с конкретными конфигурациями в памяти машины, — называется «сравнение с эталоном»; это похоже на поворот ключа в замке. Чтобы открыть замок, конфигурация бороздок и выемок на ключе должна совпасть с конфигурацией замка. На языке распознавания образов при сравнении с эталоном происходит следующее: когда зрительная конфигурация соответствует совместимой с ней репрезентации в памяти, информация высвобождается. Как видно из примера с компьютером, метод сравнения с эталоном сопряжен с трудностями при попытке опознать слово card, если в его написании есть какие-либо отклонения, — это все равно, что пытаться открыть замок погнутым ключом.


Сравнение с эталоном в компьютерах

Сравнение с эталоном -основа многих кодирующих систем, ставших частью нашей повседневной жизни. Например, почти все банки в Соединенных Штатах используют систему идентификации счетов по специальным цифрам (номер ABA), напечатанным в нижней части чека; во многих магазинах используют подобные коды (напечатанные на упаковке товара) для ускорения процесса выписки счетов и проведения переучета товаров. (По этому коду компьютер определяет единицу товара и указывает его цену, печатаемую затем на контрольной ленте кассового аппарата.)

Эти разновидности кодов читаются посредством сравнения с эталоном. Число ABA имеет отличительные особенности, которые позволяют компьютеру различать символы, а штриховой код читается по положению линий, их ширине и расстоянию между ними. Коды преобразуются сканером в электрические импульсы, из которых составляется сигнальный паттерн; последний передается в компьютер, идентифицирующий этот паттерн путем сравнения его с аналогом (эталоном), находящимся в памяти.


Таким образом, сравнение с эталоном — это элементарная процедура распознавания паттернов, основанная на том, что конфигурация сенсорной информации точно подходит к соответствующей «конфигурации» в памяти; и, хотя ее возможности ограничены, она имеет определенное теоретическое и практическое значение. Теоретические вопросы, связанные с этим методом, мы затронем позднее. Что же касается его практических применений, то они весьма многочисленны.

Итак, в случае распознавания паттернов человеком «жесткое» следование этой модели привело бы к необходимости создания миллионов отдельных шаблонов, каждый из которых соответствовал бы отдельному зрительному паттерну. Если бы нам приходилось хранить так много эталонов, наш мозг был бы таким громоздким, что пришлось бы возить его на тачке. Так что этот трюк не пройдет по неврологическим соображениям. Но даже если это было бы возможно, то для доступа к памяти, где хранятся многие миллионы эталонов, потребовалась бы процедура поиска, занимающая чрезвычайно много времени, что никак не соответствует нашей способности быстро опознавать множество различных паттернов. Наконец, эта модель неправдоподобна потому, что мы можем опознавать незнакомые формы и фигуры (например, новые варианты начертания буквы Л).

Теория геонов

Существует альтернатива жесткой модели сравнения с эталоном, требующей бесчисленных миллионов форм для сравнения с ними повседневных образов мира. Она предполагает, что человеческая система обработки информации имеет ограниченное число простых геометрических «базисных элементов», которые могут быть применены к сложным формам. Одна из подобных теорий, также имеющая некоторое сходство с подетальным анализом (мы рассмотрим его далее в этой главе), была сформулирована Ирвингом Бидерманом из Университета Южной Калифорнии.


Ирвинг Бидерман продвинул наше понимание распознавания объекта с помощью новаторских экспериментов и теорий, особенно теории геонов


Представления Бидермана о восприятии формы основаны на понятии геон (сокращение от «геометрические ионы»). Согласно этой концепции, все сложные формы состоят из геонов. Например, чашка составлена из двух геонов: цилиндра (емкость для воды) и эллипса (ручка). (Примеры геонов и объектов приведены на рис. 4.9.) Теория геонов, как ее сформулировал Бидерман (Biederman, 1985, 1987, 1990; Biederman & Cooper, 1991; Biederman & Gerhardstein, 1993; Cooper & Biederman, 1993), предполагает, что распознавание объекта, например телефона, чемодана или еще более сложных форм, состоит из распознавания по компонентам, при котором в сложных формах обнаруживаются простые формы. Геоны — это 24 особые формы, и, подобно буквам алфавита, они образуют определенную систему. При объединении они формируют более сложные формы, так же как буквы, из которых составлены слова на этой странице. Число различных форм, которые могут быть получены путем объединения первичных форм, является астрономическим. Например, три геона, расположенных во всех возможных комбинациях, дают 1,4 млрд трехгеонных объектов! Однако мы используем только часть из возможного числа сложных форм. Бидерман считает, что мы используем приблизительно 30 тыс. сложных форм, из которых мы имеем названия только для 3 тыс.

Рис. 4.9. Геоны и объекты. Объекты представлены как конфигурации геонов, являющихся простыми зрительными объемными фигурами. Источник: Biederman, 1990


Теорию геонов можно проверить, например, с помощью упрощенных форм, как показано на рис. 4.10. Какую из этих фигур (а или 6) легче идентифицировать?

Рис. 4.10. У чашки было удалено 65% линий контура, относящихся либо к середине отрезков (а), либо к вершинам (б). Источник: Biederman, «Human Image Understanding: Recent Research and a Theory» in Computer Vision, Graphics and Image Processing, 1985, 32, 29-73. Copyright 1985 by Academic Press. Воспроизведено с разрешения


На этой иллюстрации у простого объекта удалено 65% контура. У чашки слева (а) удалены середины отрезков, что все же позволяет наблюдателю видеть, как связаны основные отрезки. У чашки справа (б) удалены части отрезков вершин, включая основные углы, связывающие отрезки друг с другом. Бидерман предъявлял испытуемым объекты такого типа на 100 мс. Он обнаружил, что при удалении частей соединяющих линий (a) испытуемые правильно идентифицировали объект приблизительно в 70% случаев; когда были удалены вершины (6), доля правильных идентификаций была равна приблизительно 50%. Таким образом, в соответствии с положением теории о том, что идентификация объекта основана на наблюдении основных форм, удаление критической информации об отношениях между частями объекта сделало его идентификацию более трудной, чем в случаях наличия такой информации.

Метод предварительной подготовки

В других экспериментах, включающих задачи на классификацию объектов, Бидерман и другие исследователи использовали метод предварительной подготовки, при котором на короткое время предъявляется стимул (подготавливающий), а затем, после задержки, предъявляется второй стимул и испытуемого просят дать ему оценку, например: «Действительно ли второй стимул "тот же самый", что и первый?» Этот метод использовался когнитивными психологами нескольких поколений, и разновидность простой подготовки (подсказка испытуемому) можно найти уже на ранних этапах истории экспериментальной психологии, относящихся к XIX веку. С появлением современного тахистоскопа (устройства, которое позволяет предъявлять стимулы на короткое время и измерять время реакции), компьютеров и, совсем недавно, технологии отображения мозга эксперименты по изучению влияния предварительной подготовки становятся все более популярными. Логические основания экспериментов с предварительной подготовкой, особенно разработанных для проверки семантических эффектов, состоят в том, что при активировании одного стимула, который может быть связан с другим стимулом, увеличивается восприимчивость ко второму стимулу. Этот эффект называют эффектом семантической подготовки, и он более подробно описан в главе 12. Если, например, вы видите ярко-красный лоскут, вы узнаете слово «кровь» быстрее, чем если бы не видели никакого стимула или если бы вы видели ярко-зеленый лоскут (Solso & Short, 1979). (Марсиане могут действовать иначе, но здесь мы ограничиваем наши наблюдения земными существами.)


Геоны и искусство?

Пабло Пикассо, великий художник-абстракционист, испытывал влияние Поля Сезанна, великого художника-импрессиониста. Сезанн вдохновил Пикассо на изучение природы «конусов, цилиндров и сфер», так как он полагал, что сложные живописные произведения должны быть организованы вокруг этих «базовых» форм. Пикассо всерьез воспринял этот совет и экспериментировал, составляя картины из этих основных форм, что в конце концов привело к возникновению кубизма.


Второй тип эффекта, названный эффектом объектной подготовки, подобен семантической подготовке. Как правило, в нем присутствуют две стадии. Первая стадия состоит в предъявлении объекта, например контуров самолета; далее следует интервал, который может быть кратким (100 мс) или продолжительным (несколько месяцев). На второй стадии предъявляется другой объект, похожий на первый, но обычно измененный, представленный в другом ракурсе, с дополнительными или отсутствующими деталями (например, могут быть утрачены некоторые из контуров), и измеряются точность ответов испытуемого и (иногда) время реакции. В некоторых случаях используется обратная процедура; то есть испытуемый видит неполную форму, а затем его просят идентифицировать целый объект. С испытуемыми из контрольной группы выполняются те же процедуры, но без предъявления первого объекта. (Для более подробной информации см. Tulving & Schacter, 1990.)

Рассмотрим типичный эксперимент с предварительной подготовкой, показанный на рис. 4.11. Испытуемому подают сигнал, за которым следуют стимул, маскирующий стимул (чтобы подавить влияние «остаточного образа») и второй стимул. Во многих экспериментах с использованием зрительного материала было отмечено, что предварительная подготовка к восприятию объекта с помощью предъявления подобной фигуры в некоторой степени улучшает восприятие объекта. Использование метода предварительной подготовки поднимает важную для когнитивной психологии проблему: предъявление подготавливающего, или исходного, стимула, по-видимому, активизирует целый диапазон тенденций реагирования, которые наблюдатель не осознает. Эту несознательную активацию называют имплицитной памятью в противоположность эксплицитной памяти, которая включает сознательное припоминание прошлого опыта. В примере, показанном на рис. 4.11, маловероятно, что испытуемые сознательно думали о втором типе стула, когда они видели первый. По этой причине данный тип тестируемой памяти называют имплицитной памятью.

Рис. 4.11. Последовательность событий при разнице в ориентации 0"; «другой» стимул в задаче на распознавание знакомых объектов («тот же» — «другой»). Испытуемые должны были ответить «тот же» только в случае, если два образца стула были одинаковы независимо от ориентации. (Ориентация в разных испытаниях была произвольной.)


Пример применения метода предварительной подготовки для проверки теории распознавания объектов можно обнаружить в книге Бидермана и Купера (Biederman & Cooper, 1991). Чтобы проверить распознавание обычных форм (например, фортепьяно, фонарика или замка), испытуемым сначала предъявляли в качестве подготавливающего стимула контурные рисунки фигур, на которых отсутствовали части линий. Каждому из них показывали соответствующий рисунок, на котором название объекта было тем же, что и на подготавливающем стимуле, но тип объекта отличался (например, подготавливающим стимулом был рояль, а объектом было пианино[21], рис. 4.12). Результаты экспериментов указывают на то, что эффект предварительной подготовки (priming effect) был визуальным, а не понятийным. Это согласуется с другими результатами исследований кратковременной памяти (см. обсуждение исследований Познера с коллегами в главе 7).

Рис. 4.12. Пример подготавливающего стимула и объекта, используемых Бидерманом и Купером (Biederman and Cooper, 1991 )

Подетальный анализ

Еще один подход к проблеме извлечения информации из сложных стимулов — это подетальный анализ. В соответствии с ним восприятие — это «высокоуровневая» обработка информации, которой предшествует этап идентификации входных стимулов по их более простым деталям. Так, прежде чем произойдет оценка информации зрительного паттерна «в полном объеме», осуществляется минимальный анализ его составных частей. На элементарном визуальном уровне слово — например, слово ARROW (стрела) — не переводится непосредственно в свою понятийную или мысленную репрезентацию в нашей памяти (например, «заостренное древко для стрельбы из лука» или знак «>»). Оно не читается как arrow, и его отдельные буквы не воспринимаются как A-R-R-O-W, а вместо этого обнаруживаются и анализируются детали или компоненты каждой буквы. Так, буква A может быть разложена на две наклонные линии (/ \) и одну горизонталь (-), острый угол (^), перевернутую емкость (/-\) и т. д. Если процесс опознания основан на анализе деталей и это найдет свое подтверждение, то получается, что ранние этапы обработки информации более сложны, чем мы предполагали вначале[22].

В результате исследований, проводимых в двух направлениях, — неврологическом и бихевиористском, были получены данные в пользу гипотезы о подетальном анализе. Мы сосредоточимся на втором из них, но сначала обратимся к экспериментам Хьюбеля и Визеля (Hubel & Wiesel, 1959, 1963[23]; Hubel, 1963b), из которых прямо видно, какой тип информации кодируется в зрительном участке коры мозга. Ученые вживляли микроэлектроды в зрительную кору кошки и обезьяны, находившихся в состоянии легкого наркоза, а потом изучали нервную активность, возникавшую в результате проекции простых световых паттернов на экран непосредственно перед глазами животного. Регистрируя возбуждение отдельных нервных клеток и усиливая возникающие в них электрические импульсы, они обнаружили, что некоторые клетки реагируют только на горизонтальные фигуры, а некоторые — только на вертикальные. В других экспериментах они обнаружили, что некоторые клетки чувствительны к краям зрительного стимула, некоторые — к линиям, а некоторые — к прямым углам. На рис. 4.13 показано, как усиленная мозговая активность клеток коры у очень молодого (и соответственно зрительно неопытного) котенка связана с конкретной ориентацией освещенной полосы (фрагменты a-d), предъявлявшейся на экране в поле зрения животного. Горизонтальными отрезками над каждой записью активности обозначены периоды, когда стимул был виден. Хьюбель (Hubel, 1963b) пришел к выводу, что формирование этих кортикальных кодов воспринимаемых фигур является врожденным и специфичным для каждой клетки.

Рис. 4.13. Реакции клеток зрительной коры котенка на стимуляцию глаза светлой полосой. Фрагменты а-д показывают ориентацию светлой полосы (вытянутый прямоугольник сплошными линиями) относительно оси рецептивного поля (штриховые линии). На фрагменте д полоса была ориентирована так же, как на а и б, но быстро двигалась из стороны в сторону. Источник: Hubel & Wiesel, 1963


Теперь становится понятным значение огромного числа клеток в зрительной коре. Видимо, каждая клетка имеет свое особое назначение: отвечает за одну ограниченную зону сетчатки, реагируя лучше всего на одну конкретную форму стимула и на одну конкретную ориентацию. Если посмотреть на эту проблему с противоположной стороны, то для каждого стимула — каждой зоны сетчатки, на которую воздействует стимул, каждого типа линии (край, полоса или отрезок) и каждой ориентации стимула — существует определенный набор простых кортикальных клеток, которые на них реагируют; всякое изменение расположения стимула вызывает ответную реакцию новой группы клеток. Количество клеточных групп, последовательно реагирующих по мере того, как глаз следит за медленно вращающимся пропеллером, трудно вообразить.

Следовательно, сложный и громоздкий механизм разложения паттерна на простые детали — не только возможность, имеющая отношение к неврологии, но действительно неврологическая необходимость, то есть подетальный анализ может оказаться необходимым этапом обработки информации, прежде чем анализ паттерна сможет начаться на высшем уровне.

Движения глаз и восприятие паттерна

Непосредственное отношение к подетальному анализу имеют наблюдения за движениями глаз и зрительными фиксациями. Можно предположить, что если вы относительно долго смотрите на некоторую деталь паттерна, то вы извлекаете из нее больше информации, чем при мимолетном взгляде. Результаты экспериментов с фиксацией, проведенных русским биофизиком Ярбусом (Yarbus, 1967), показаны на рис. 4.14. Ярбус предположил, что чем больше информации содержит некоторая деталь (например, люди или взаимосвязи между ними на указанной иллюстрации), тем дольше на ней фиксируется взгляд. Он также заключил, что распределение точек фиксации зависит от целей наблюдателя. В одной серии экспериментов испытуемых просили при разглядывании сложного изображения делать некоторые оценки (например, каковы материальные условия членов семьи, сколько им лет). При этом взгляд останавливался на тех деталях, которые наиболее важны для целей испытуемого. Таким образом, восприятие деталей сложного паттерна зависит не только от физических свойств стимула, но и от работы высокоуровневых когнитивных процессов, таких как внимание и мотивация.

Рис. 4.14. Записи движений глаз испытуемого при разглядывании картины (слева вверху). Траектория 1 получена, когда испытуемый рассматривал картину произвольно. Последующие траектории получены после того, как испытуемого просили оценить экономическую состоятельность изображенных людей (траектория 2); их возраст (3); предположить, что они делали, перед тем как пришел «посетитель» (4); запомнить их одежду (5); запомнить положение людей и объектов в комнате (6) и оценить, как долго «посетитель» не видел эту «семью» (7). Источник: Yarbus, 1967

Прототипное сравнение

Альтернативой сравнению с эталоном и подетальному анализу как средствам распознавания паттернов является теория формирования прототипов. Вполне вероятно, что в ДВП хранятся не конкретные эталоны и тем более не детальные признаки многочисленных паттернов, которые нам приходится опознавать, а своеобразная абстракция паттернов, которая и служит в качестве прототипа. Паттерн сопоставляется с прототипом и при наличии сходства происходит его опознание. Применительно к человеку гипотеза прототипного сравнения больше отвечает принципу неврологической экономичности и процессам поиска в памяти, чем гипотеза о сравнении с эталоном; она позволяет также опознавать «необычные» паттерны, которые тем не менее как-либо связаны с прототипом. В такой системе можно, например, сформировать прототип идеальной буквы Л, относительно которого все остальные А будут оцениваться по принципу сходства. Если расхождение велико (например, если это не А, а другая буква), то мы отмечаем отсутствие «совпадения» и отвергаем предъявленную букву как не А; затем можно искать прототип, который лучше подходит для этой буквы.

Свидетельства в пользу прототипного сравнения — повсюду вокруг нас, и интуитивно эта гипотеза выглядит весьма достоверной. Мы узнаем машину марки «Фольксваген», даже если у нее другие цвет и форма или она облеплена всякими безделушками, которые никак не сходятся с идеальной моделью в нашей голове. В этом смысле прототип — это не только абстракция из набора стимулов, но и «краткий конспект», наилучшая репрезентация данного паттерна[24].

Хотя приведенные аргументы говорят в пользу сравнения с прототипом, можно задать вопрос: необходимо ли точное соответствие между образом и прототипом? Может быть, эталоны — это некоторое приближение к образу, нужное, чтобы открыть ячейку памяти? Однако если бы это было так, то разве могли бы мы делать тонкие дифференцировки, необходимые для обычного зрительного восприятия? Возьмем, Например, сходство деталей в буквах О и Q или В, Р и R. Хотя эти зрительные паттерны похожи друг на друга, мы редко их путаем. Значит, эталоны не могут быть «приблизительными» или «размытыми» — иначе мы слишком часто ошибались бы при распознавании образов, что, очевидно, не так.

Таким образом, сравнение с эталоном как принцип распознавания образов полезно для компьютерных программ (чтение кодов на чеках и т. п.), но в своей жесткой форме оно не может адекватно объяснить разнообразие, точность и экономичность распознавания образов человеком. Подводя итог, скажем, что распознавание образов предполагает проведение операций с памятью. В простейшем случае можно полагать, что при распознавании образа происходит сопоставление сенсорной информации с некоторым следом, хранящимся в памяти.

Абстрагирование зрительной информации

Как мы предположили, на одном уровне зрительного опознания может происходить сравнение с эталоном, но на другом уровне могут использоваться прототипы. Предполагается, что прототип — это абстракция набора стимулов, воплощающая множество сходных форм одного и того же паттерна. Прототип позволяет нам распознавать образ, даже если он не идентичен прототипу, а только похож на него. Так, мы распознаем различные написания буквы А не потому, что они точно подходят к некоторой ячейке памяти, а потому, что члены класса А обладают некоторыми общими чертами.

Экспериментальные исследования, направленные на подтверждение теории прототипов как средства распознавания образов, часто посвящались вопросу о том, как формируются прототипы и как обеспечивается быстрая классификация новых паттернов. Этот вопрос не нов; он беспокоил епископа Беркли (цит по: Calfee, 1975) еще много лет назад:


Перед его мысленным взором все изображения треугольников обладали весьма конкретными свойствами. Они были или равносторонними, или равнобедренными, или прямоугольными треугольниками, и он напрасно искал мысленный образ «универсального треугольника». Хотя то, что мы имеем в виду под треугольником, легко определяется вербально, совсем неясно, как выглядит совершенный треугольник. Мы видим множество самых разнообразных треугольников; что же из всего этого множества мы создаем в своих мыслях как основу для опознания треугольника?


Воображаемая «одиссея Беркли» о «совершенном» треугольнике растянулась на несколько столетий и наконец стала предметом эмпирического исследования в эксперименте Познера, Гоулдсмита и Уэлтона (Posner, Goldsmith & Welton, 1967), который сам стал для многих прототипом. Эти ученые нашли прототип треугольника (и других фигур), а затем измеряли время реакции испытуемых на другие фигуры, в чем-то подобные прототипу. В первой части эксперимента они разработали серию прототипов (рис. 4.15) путем расстановки девяти точек в матрице 30 х 30 (стандартный лист в клеточку, 20 квадратов на дюйм) так, чтобы получились треугольник, буква или случайная фигура. Путем сдвига этих точек с их исходных позиций были получены по четыре искаженные фигуры для каждого оригинала. (На рис. 4.15 показаны также искаженные треугольные паттерны.) Испытуемым показывали по одному каждый из четырех искаженных паттернов и просили классифицировать их по прототипам. После того как испытуемые классифицировали каждый паттерн (они делали это нажатием соответствующей кнопки), им сообщали, какой из их выборов был верен; прототип не предъявлялся.

Рис. 4.15. Четыре паттерна-прототипа и четыре искаженных паттерна треугольника, использованные в эксперименте Познера, Гоулдсмита и Уэлтона. Адаптировано из: Posner, Goldsmith & Welton, 1967


Из этого первого эксперимента стало очевидно, что испытуемые научались относить искаженные паттерны конкретного прототипа к некоторой общей категории, тогда как другие паттерны, полученные из другого прототипа, были отнесены к другой общей категории. За первоначальной задачей шла задача на перенос, в которой испытуемых просили рассортировать ряд паттернов по трем предыдущим категориям. Новые наборы паттернов состояли из: 1) старых искаженных паттернов; 2) новых искаженных паттернов (основанных на тех же исходных прототипах); 3) самих прототипов. Старые искаженные паттерны были классифицированы правильно и легко — с точностью около 87%, но что более важно, прототипы (которых испытуемые никогда не видели и не классифицировали) были «правильно» классифицированы примерно с тем же успехом. Новые искаженные паттерны были классифицированы менее удачно, чем другие два типа. Поскольку прототипы были столь же точно классифицированы, как и старые-искаженные паттерны, это означало, что испытуемые действительно что-то узнали о прототипах, хотя они видели только их искаженные изображения.

Отличительной особенностью этого эксперимента было то, что прототип или схема классифицировались правильно примерно с той же частотой, что и первоначально выученные искаженные паттерны, и более часто, чем новые (контрольные) искаженные паттерны. Познер и его коллега утверждали, что информация о прототипах была очень эффективно абстрагирована из сохраненной информации (основанной на искаженных паттернах). Имело место не только абстрагирование прототипов из искаженных паттернов; в самом процессе заучивания паттернов содержалось также знание об их изменчивости. Возможность того, что верная классификация прототипов основана на том, что большинству людей они знакомы (треугольник, буквы F и М), была исследована в эксперименте Петерсена (Petersen et al., 1973). Результаты показали, что прототипы и минимально искаженные тестовые паттерны наиболее значащих конфигураций легче идентифицируются, чем бессмысленные прототипы и минимально искаженные тестовые паттерны. Однако там, где степень искажения была велика, оказалось верным противоположное, то есть наиболее значимые прототипы опознавались реже, чем малозначащие. Такие результаты не противоречат выводам Познера и его коллег, но бросают вызов идее Беркли о взаимодействии между «универсальным треугольником» и его искаженным паттерном. Видимо, мы абстрагируем прототипы на основе сохраненной в памяти информации. Очевидно, хорошо знакомые формы будут подходить к менее широкому диапазону искаженных форм, чем формы относительно малознакомые. Поиски епископом Беркли «совершенного треугольника» привели к выводу, что все треугольники равны, но некоторые равнее!

Псевдопамять

В эксперименте с формированием прототипа Солсо и Мак-Карти (Solso & McCarthy, 1981а), используя процедуру Франкса и Брансфорда, обнаружили, что испытуемые неверно опознают прототип как ранее виденную фигуру и делают это с большей уверенностью, чем при опознании ранее виденных фигур. Это явление называется псевдопамятью. Они предположили, что прототип формируется на основе часто встречающихся признаков. Такие признаки, например индивидуальные для данной фигуры контуры или черты лица человека, хранятся в памяти. Общий показатель уровня запоминания можно определить по частоте появления признака: как правило, чаще воспринимаемые признаки имеют больше шансов сохраниться в памяти, чем редко воспринимаемые. Более того, возможно, что правила, по которым соотносятся признаки в паттерне, не так хорошо удерживаются в памяти, как сами признаки. Таким образом, можно представить, что процесс приобретения знания о паттерне состоит из двух этапов: получения информации о признаках паттерна и об отношениях между признаками. Пожалуй, наиболее интригующим в загадке формирования прототипов является то, что в процессе приобретения нами знания о паттерне эти два этапа протекают с разной скоростью. Это в чем-то похоже на соревнования, где два атлета бегут с разной скоростью. Тот, что быстрее, — аналог изучения признаков, а более медленный — аналог изучения их взаимосвязей.

В эксперименте Солсо и Мак-Карти лицо-прототип было составлено при помощи фоторобота — устройства, используемого в полиции; оно состоит из набора пластиковых эталонов, на каждом из которых изображена часть лица — волосы, глаза, нос, подбородок, рот. Для каждого из выбранных лиц-прототипов был произведен набор образцов, имеющих различную степень сходства с прототипом (рис. 4.16).

Рис. 4.16. Лицо-прототип (П) и образцы лиц, использовавшихся в эксперименте Солсо и Мак-Карти (Solso & McCarthy, 1981a). Лицо, сходное с прототипом на 75%, имеет все одинаковые с ним черты, кроме рта; лицо, сходное с прототипом на 50%, имеет другие волосы и глаза; лицо, сходное с прототипом на 25%, имеет только такие же глаза; лицо, сходное с прототипом на 0%, не имеет общих с ним черт


Испытуемым показывали образцы, а затем — второй набор, содержащий некоторые из первоначальных лиц, некоторые новые лица, ранжированные по их сходству с прототипом, а также сам прототип. Испытуемых просили решить, видят ли они лица из ранее виденного набора или новые лица, и оценить уверенность в своем ответе. Как видно из рис. 4.17, испытуемые не только принимали прототипы за уже виденные, но выставляли при этом наивысшую оценку уверенности в ответе (пример псевдопамяти).

Рис. 4.17. Показатели уверенности в ответе для прототипа, уже виденных (старых) элементов и новых элементов. Источник: Solso & McCarthy, 1981a


Из всего вышесказанного можно сделать некоторые выводы о формировании и использовании зрительного прототипа. Вышеупомянутые исследования показывают, что мы: 1) формируем прототипы на основе усредненных характеристик отдельных экземпляров; 2) приобретаем определенные знания о прототипе, даже когда имеем дело только с его видоизменениями; 3) приобретаем некоторую обобщенную информацию об общих признаках прототипов, причем хорошо известные прототипы содержат меньше включений, чем менее знакомые (или недавно приобретенные); 4) о модифицированных экземплярах судим по степени их близости к прототипу; 5) формируем прототип путем абстрагирования отдельных образцов и затем оцениваем взаимосвязь между прототипическими формами исходя из степени их отличия от этого прототипа, а также от других отдельных образцов.

Теория прототипов: центральная тенденция и частота признаков

Из вышеописанных экспериментов и многих других исследований возникли две теоретические модели формирования прототипов. В одной из них, называемой моделью центральной тенденции, предполагается, что прототип представляет собой среднее из всех экземпляров. Исследование Познера с коллегами (Posner et al., 1967) говорит в пользу этой модели. Познер и Кил (Posner & Keele, 1968), например, считают, что прототип можно представить математически как точку в гипотетическом многомерном пространстве, в которой пересекаются средние расстояния от всех признаков. В экспериментах Познера и Рида можно видеть, как у испытуемых формируется прототип, являющийся абстракцией некоторой фигуры. Таким образом, прототип — это абстракция, хранящаяся в памяти и отражающая центральную тенденцию некоторой категории.

Вторая модель, называемая моделью частоты признаков, предполагает, что прототип отражает моду или наиболее часто встречающееся сочетание признаков. Эксперименты Франкса и Брансфорда, Ноймана (Neumann, 1977) и Солсо и Маккарти подтверждают эту модель. В ней прототип — это синоним «лучшего экземпляра» из некоторого набора паттернов. Прототип — это паттерн, включающий наиболее часто встречающиеся признаки, свойственные некоторому набору экземпляров. Хотя прототип нередко уникален, поскольку состоит из уникальной комбинации признаков (вспомните уникальные геометрические фигуры в эксперименте Франкса и Мак-Карти или уникальные лица в эксперименте Солсо и Маккарти), сами по себе признаки уже воспринимались ранее. Такие признаки — например, геометрические элементы или части лица — есть строительные блоки прототипа. Каждый раз, когда человек смотрит на паттерн, он регистрирует и признаки паттерна, и взаимосвязь между ними. Однако, согласно модели частоты признаков, при освоении прототипа, включающего многие ранее встречавшиеся признаки, у человека возникает уверенность, что он уже видел раньше это изображение, так как его признаки сохранились в памяти. Поскольку взаимосвязь между признаками встречалась реже, чем сами признаки — в большинстве экспериментов экземпляры показывались только один раз, — информация о соотношении признаков хуже сохранилась в памяти, чем информация о самих признаках.

Восприятие формы: интегрированный подход

До этого, момента мы познакомились с несколькими гипотезами, касающимися распознавания паттернов. Сначала мы рассмотрели зрительную систему человека с ее огромными возможностями и ее ограничениями. Затем мы рассмотрели некоторые темы гештальт-психологии, указывающие на то, что зрительные паттерны «естественно» организованы предсказуемыми способами. Далее мы обсудили темы обработки «сверху вниз» и «снизу вверх» и узнали о важности контекстных признаков в восприятии формы. Были описаны три модели восприятия формы: сравнение с эталоном, подетальный анализ и формирование прототипа. При развитии других подходов к восприятию формы читателю может показаться, что это так же сложно, как получить от семи слепых описание слона. Один из них хватает его за хвост и описывает это существо как большую веревку; другой держится за хобот и описывает его как змею; следующий прикасается к боку слона, который, очевидно, похож на стену; и т. д.

Каждая из наших теорий восприятия формы, по-видимому, отражает только один из аспектов полной картины без их интеграции. Верно и обратное. Каждая теория по существу правильна, но каждая также нуждается в поддержке, исходящей от других. Например, на простом уровне обработки действует определенный тип обнаружения деталей, как демонстрируют эксперименты Хьюбеля и Визеля. Однако всестороннее представление о восприятии формы более объемно, чем простые идентификаторы полос. Концептуально наличие некоторого типа сравнения между хранящейся в памяти информацией и видимыми объектами, как предполагает модель сравнения с эталоном, кажется разумным. Тем не менее эта теория также не в состоянии объяснить разнообразие в распознавании паттернов. Возможно, теория геонов объяснит разнообразие в деятельности и приспособляемость человеческого глаза и разума при понимании мира, заполненного сложными формами, которые требуют быстрой и точной идентификации. Теория прототипа, хотя и хорошо обоснованная, на определенном уровне должна прибегнуть к другим моделям, чтобы объяснить начальные стадии восприятия. Таким образом, многие теории восприятия формы являются взаимодополняющими, а не антагонистическими. Восприятие формы — сложный процесс, и до настоящего времени не сформулировано никакой всесторонней теории, способной объяснить все его компоненты.

Распознавание паттернов экспертами

Распознавание образов в шахматах

До сих пор мы имели дело только с простыми изображениями; даже лица в эксперименте Рида невыразительны и сильно упрощены. А как видятся более сложные паттерны? Чейз и Саймон (Chase & Simon, 1973a, 1973b) изучали эту проблему, анализируя сложный паттерн фигур на шахматной доске и пытаясь выяснить, чем мастера шахмат отличаются от обычных игроков. Интуиция может подсказывать нам, что когнитивные различия между ними заключаются в том, на сколько ходов вперед мастер может предвидеть игру. Интуиция ошибается — по крайней мере это следует из исследований де Грота (de Groot, 1965, 1966), обнаружившего, что мастер и обычный игрок просчитывают вперед примерно одинаковое количество ходов, рассматривают практически равное количество комбинаций и ищут схемы ходов сходным образом. Возможно даже, что мастер анализирует меньшее количество альтернативных ходов, тогда как обычный игрок тратит время на заведомо неподходящие варианты. В чем же разница между ними? А вот в чем: в способности, посмотрев на доску всего несколько секунд, воспроизвести расположение фигур; слабому игроку очень трудно это сделать. Ключ к этому наблюдению лежит в природе такого паттерна: расположение фигур должно иметь смысл. Если фигуры расположены в случайном порядке или нелогично, то и у новичка и у мастера результаты будут одинаково неважные. Возможно, мастер объединяет по несколько фигур в группы, так же как мы с вами объединяем буквы в слова, а затем складывает эти группы в более крупный значащий паттерн, так же как мы объединяем слова в предложения. Если так, то опытный мастер действительно имеет больше возможностей воспроизведения таких паттернов, поскольку он может закодировать фигуры и группы в некоторую шахматную схему.

Чейз и Саймон проверили эту гипотезу на трех типах испытуемых — мастере, игроке класса «А» (очень сильном) и начинающем игроке. В своем эксперименте они просили испытуемых воспроизвести полностью 20 шахматных позиций, взятых из специальных шахматных журналов и книг, — половина позиций изображала середину партий, а другая половина — их окончания (рис. 4.18).

Рис. 4.18. Пример миттельшпиля (середины) и эндшпиля (окончания) шахматной партии и их дубликаты, образованные по случайному принципу


В этом эксперименте две шахматные доски были поставлены рядом и испытуемый должен был на одной доске воспроизвести положение фигур с другой. В другом эксперименте испытуемые рассматривали шахматную позицию в течение 5 с и затем воспроизводили ее по памяти. Чейз и Саймон обнаружили, что у мастера времени сканирования позиции было ненамного больше, чем у игрока класса «А» или у начинающего, но на воспроизведение позиции мастер затрачивал гораздо меньше времени, чем они (рис. 4.19); на рис. 4.20 показано количество правильно размещенных фигур. Дальнейший анализ результатов показал, что умение видеть значимые группы фигур позволяло более сильным игрокам собрать больше информации за данное время.

Рис. 4.19. Время просмотра и воспроизведения для шахматистов трех уровней мастерства. Адаптировано из: Chase & Simon, 1973a

Рис. 4.20. Распределение правильного размещения шахматных фигур игроками трех уровней мастерства. Игрокам показывали первоначальный паттерн в течение 5 с. Адаптировано из: Chase & Simon, 1973a


Эксперимент Чейза и Саймона имел важное теоретическое значение. Информационные блоки, соединенные вместе более или менее абстрактными отношениями, могут стать основой синтаксиса паттернов. Информационные единицы, не имеющие какого-либо значимого контекста и не объединенные в группы, трудно кодировать, будь то буквы, геометрические фигуры, ноты или шахматные фигуры; но если объединить их в значимые структуры — в стихотворение, архитектурное сооружение, мелодию или элегантную шахматную защиту, — то они обретают значение, поскольку теперь их легко абстрагировать на языке обычной грамматики. В современной теории информации были развиты первичные модели интеллекта, основанные на идее структурных уровней. Мы также были свидетелями бурного развития структурной грамматики языка (она рассматривается далее, в главе 11), музыки, телесных реакций, графических задач и шахмат. Одной из наиболее распространенных способностей человека, применимой ко всем чувственным формам, является, по-видимому, тенденция кодирования информации о реальности на языке абстракций высокого уровня, причем в эти коды может встраиваться новая информация. Вышеприведенные эксперименты с восприятием шахматных позиций и абстрагированием непосредственных стимулов подтверждают это положение.

Роль наблюдателя в распознавании паттернов

В этой главе мы уже затронули множество вопросов, связанных с распознаванием паттернов: принципы обработки «снизу вверх» и «сверху вниз», Сравнение с эталоном, компьютерное моделирование опознания паттернов, подетальный анализ, физиологические механизмы распознавания паттернов, сравнение с прототипом, когнитивные структуры, а также проблемы опознания букв, геометрических фигур, человеческих лиц и шахматных позиций. В большинстве этих тем трудно было отделить конкретные функции опознавания паттернов от других когнитивных систем. Мы также рассмотрели влияние контекста и избыточной информации на распознавание паттернов и поняли, что оба эти фактора непосредственно участвуют в опознании сенсорных стимулов. Эти факторы и их связь с восприятием букв и слов будут более подробно рассмотрены в разделе, посвященном языку (глава 11). Система памяти снова и снова появляется на горизонте наших рассуждений. В распознавании паттернов участвуют несколько систем низкого уровня, таких как хранение зрительных ощущений, подетальный анализ, синтез элементов и сравнение с прототипом. Но при опознании паттернов люди используют также ДВП. Мир в нашем естественном окружении наполнен сенсорными стимулами, которые надо организовать и классифицировать, чтобы распознать среди них какой-либо паттерн. Однако стимулы сами по себе ничего не значат и существуют в примитивном виде независимо от того, воспринимаем мы их или нет. Они приобретают значение только в результате анализа на высшем уровне — как составные части паттернов. Вслушайтесь и всмотритесь в ваше непосредственное окружение. Что вы видите и слышите, какой запах или вкус чувствуете, что ощущаете на ощупь? Конечно, вы не воспринимаете бессмысленные и необработанные стимулы, хотя вам известно, что они воздействуют на ваши органы чувств. На самом деле вы ощущаете объекты, что-то для вас означающие. Звонящий где-то колокол, дерево за окном, ряды букв на этой странице, запах свежеиспеченного хлеба — все это примеры стимулов, которые при их опознании в разуме человека начинают означают нечто большее, чем возбуждаемые ими физические структуры. Их значение возникает благодаря нашей памяти на подобные события, которая вводит непосредственные переживания в более обширную сферу реальности. Значение сенсорных стимулов обеспечивается воспринимающим субъектом.

В своих приключениях выдающийся сыщик Шерлок Холмс демонстрирует способность точно описывать жизнь и привычки человека при помощи ряда блестящих дедуктивных рассуждений, основанных всего на нескольких «ключевых» деталях, которые на самом деле являются опорными признаками для памяти и ассоциаций. Эти признаки, равно доступные его компаньону доктору Ватсону, закодированы и структурированы разумом Холмса так, что эти дедукции ему самому — но не Ватсону — кажутся «элементарными». Объяснив значение признаков, Холмс обращается к своему компаньону со словами: «Вы "видите", но вы не "наблюдаете"!» Все нормальные люди «видят», но способность абстрагировать видимое в значимые паттерны в большой степени зависит от созданных ранее структур и знаний из прошлого опыта.

В главе 11, посвященной языку, в контексте информационного подхода мы обсудим, как люди воспринимают и анализируют буквы и слова. В ней, как и в этой главе, мы убедимся, что от нашего прошлого опыта и способа его представления в памяти решающим образом зависит, что и как мы видим.

Резюме

1. Существует несколько теоретических подходов к объяснению способности человека идентифицировать и обрабатывать зрительные паттерны: гештальтпсихология, принципы обработки информации «снизу вверх» и «сверху вниз», сравнение с эталоном, подетальный анализ и прототипное сравнение.

2. Гештальт-психологи предположили, что восприятие зрительных паттернов организуется по принципам близости, сходства и спонтанной организации.

3. Опознание паттерна может начинаться с описаний его частей, которые затем суммируются (обработка «снизу вверх»), или с выдвижения наблюдателем гипотезы, позволяющей опознать паттерн в целом, а затем — его составные части (обработка «сверху вниз»).

4. Эксперименты показывают, что на восприятие объекта значительно влияют гипотезы, определяемые контекстом.

5. Идея сравнения с эталоном предполагает, что распознавание паттерна происходит в случае точного совпадения сенсорного стимула с соответствующей внутренней формой. Эта идея имеет теоретическое и практическое значение, но не может объяснить многие сложные когнитивные процессы, такие как способность правильно опознавать малознакомые формы и фигуры.

6. Принцип подетального анализа гласит, что распознавание паттернов происходит только после того, как стимулы будут проанализированы по их элементарным компонентам. Эта гипотеза подтверждается результатами неврологических и поведенческих экспериментов.

7. Гипотеза формирования прототипов утверждает, что восприятие паттерна происходит в результате сравнения стимулов с абстракциями, хранящимися в памяти и служащими в качестве идеальных форм, с которыми сравниваются стимульные паттерны. В теории прототипов предложены две модели: модель центральной тенденции, согласно которой прототип представляет собой среднее из набора образцов; и модель частоты признаков, согласно которой прототип представляет собой некую форму или результат суммирования наиболее часто встречающихся признаков.

8. Распознавание зрительных образов человеком включает зрительный анализ на входном этапе и хранение информации в долговременной памяти.

Рекомендуемая литература

Большая часть работ, рекомендованных к главе 3, существенны и для этой главы. Упомянем также книгу Рида «Психические процессы при распознавании паттернов» (Psychological Processes in Pattern Recognition), сборник под редакцией Хамфри «Понимающее зрение» (Understanding Vision) книгу Мерча «Зрительное и слуховое восприятие» (Visual and Auditory Perception), а также работу Макберни и Коллинза «Введение в ощущение/восприятие» (Introduction to Sensation/Perception). Книга Рока «Логика восприятия» (The Logic of Perception) является важным дополнением к литературе на данную тему. В Psychonomic Bulletin & Review ( 1995) опубликована превосходная статья Лешера по иллюзорным контурам.

ГЛАВА 5. Сознание

Что-то в теме сознания заставляет людей верить, подобно Белой Королеве в книге «Через зеркало», в шесть невозможных вещей перед завтраком. Действительно ли большинство животных не обладают сознанием — являются лунатиками, зомби, автоматами? Разве собака не имеет ощущений, не испытывает привязанности, не переживает эмоции? Если ее уколоть, разве она не чувствует боль? Действительно ли Моисей не мог попробовать соль и смотреть на занятия сексом или наслаждаться ими? Неужели дети учатся делать что-то неосознанно так же, как они приобретают привычку носить бейсбольную кепку задом наперед?

Стивен Пинкер

Что вы осознаете в данный момент? Определите понятие «сознание». Сравните ваше определение с определением, предложенном в этом учебнике.

Какие важные исторические события повлияли на современные исследования сознания?

Что такое «подготавливающий стимул» и как исследования предварительной подготовки помогают нам понять сознательные и подсознательные процессы?

В чем различия между эксплицитной и имплицитной памятью?

Как можно изучать сознание с научной точки зрения?

Каковы стадии сна? Назовите некоторые теории сознания.

Какую функцию выполняет сознание в повседневной жизни, а также в существовании человека как биологического вида?


Я всегда помнил о тебе.

Вилли Нельсон

Тема сознания, когда-то центральная в психологии, а затем отвергнутая как ненаучная, теперь снова популярна. Она не может так просто исчезнуть, и на то есть серьезные причины. Мы проводим большую часть жизни в бодрствующем состоянии, занимаясь сознательной деятельностью, и даже во время сна мы слышим «шепот сознания». В противном случае как бы мы могли пробудиться, реагируя на крик своего ребенка, или вскочить от ковша холодной воды, выплеснутого в лицо? Когда мы полностью приходим в сознание после глубокого сна, по всему мозгу отмечается массивное изменение электрической активности; быстрые, маленькие и несимметричные волны свойственной состоянию бодрствования ЭЭГ заменяют большие, медленные и правильные возвышения и впадины ЭЭГ глубокого сна. Вместе с тем мы, люди, начинаем испытывать богатое разнообразие сознательных переживаний: цвета и звуки, чувства и запахи, образы и мечты, богатое зрелище повседневной действительности. Поскольку эти сообщения сознательного опыта так хорошо синхронизированы с мозговой активностью, психологи заключают, что они отражают одну и ту же основную реальность — реальность бодрствующего сознания. Мы начинаем эту главу со следующего определения:

Сознание — это осведомленность о внешних и когнитивных явлениях, таких как образы и звуки мира, воспоминания, мысли, чувства и телесные ощущения. Согласно этому определению, сознание имеет две составляющие:

* Сознание включает понимание внешних стимулов. Например, вы можете внезапно осознать песню птицы, острую зубную боль или заметить старого друга.

* Сознание также включает знание о психических явлениях — мыслях, приходящих из воспоминаний. Например, вы могли бы подумать о названии птицы, номере телефона вашего дантиста или о пицце, которой вы залатали рубашку друга.

Эти внутренние, часто личные мысли так же важны для определения «кто мы такие и что мы думаем», как и внешние стимулы. В течение дня все мы имеем несметное число сознательных переживаний, вызванных образами и звуками мира, а также немыслимое количество внутренних сознательных переживаний, вызванных сокровенными мыслями, которые говорят нам о наших личностных реакциях и чувствах.

Какая, мысль находится сейчас в вашем сознании? Каков ее источник? Знает ли кто-то еще о ваших мыслях? Вы когда-либо скрывали свои мысли от других людей? Если да, то почему? Подобные вопросы заставляют нас всегда помнить о сознании.

История изучения сознания

Никто не регистрировал ранние этапы эволюции, но если бы существовал такой летописец, вероятно, он наблюдал бы развитие сознания в самом начале возникновения психической жизни развивающихся существ. Кроме того, интерес к теме сознания был близко связан с основополагающими для человека вопросами, например: «Кто я?», «Почему ко мне приходят эти мысли?» и «Что со мной происходит, когда я сплю или умираю?» Эти темы также связаны с религией и суевериями. Тема сознания была частью философских учений с древности до настоящего времени; частично история этого вопроса уже изложена в главе 1.


Мое подсознание знает о сознании психолога больше, чем его сознание знает о моем подсознании.

Карл Краус

Научная психология зародилась в XIX столетии как изучение сознательного опыта. Согласно известному высказыванию Уильяма Джемса, «психология — это наука о психической жизни», под которой он подразумевал осознаваемую психическую жизнь (James, 1890/1983). Джемс не был одинок в таком определении психологии. До него европейские ученые, включая Германа Эббингауза (исследователь памяти, о котором пойдет речь в главе 8) и Зигмунда Фрейда (который перевернул мир с ног на голову своими идеями о сознании, и особенно о подсознательных факторах, определяющих мышление и поведение человека), создали то, что мы уже полвека называем научной психологией. Некоторые результаты этой работы получили большое признание. Например, в середине XIX столетия были открыты психофизические законы. Проводились многочисленные исследования гипноза и сенсорных процессов; началось изучение памяти и интеллекта; были сформулированы законы ассоциативного научения. И почти каждый ученый считал, что сознание — ключ к пониманию данных психических явлений.

Эта ситуация изменилась около 1900 года в результате работ Ивана Павлова, Джона Уотсона и других ученых, полагавших, что с научной точки зрения ошибочно иметь дело с сознанием человека, так как мы можем наблюдать только физическое поведение или мозг. В течение большей части XX столетия личный опыт человека был для науки почти запретной темой, и тому были реальные причины. Во многих случаях трудно убедиться в достоверности личного опыта человека, так как трудно получить подтверждающие его научные факты. Все же психологи нашли остроумные способы проверить гипотезы о кратковременной памяти, имплицитном познании и умственных образах, которые ненаблюдаемы. Почему же эти стратегии нельзя применить к изучению сознания? Почему бы не рассмотреть опыт других людей как логически выведенный конструкт, основанный на наблюдаемых фактах, так же как ученые поступают с электронами и скоростью света? Методологические проблемы изучения сознании, очевидно, сложны, но они разрешимы.

Существует также философская проблема, которая не позволяла ученым исследовать сознание так, как мы обычно изучаем память или восприятие. Она называется проблемой души и тела (см. главу 2) и обсуждается философами со времен появления письменности. Проблема души и тела касается того, является ли наш мир в основном психическим или физическим. Можно ли все сознательные переживания объяснить нервной активностью? Или же сами нейроны — лишь идеи в умах ученых?

В повседневной речи мы всегда поочередно оперируем психическими и физическими способами описания действительности. «Я принял [физическое] аспирин от острой [психическое] головной боли». «Я подошел к [физическое] холодильнику, потому что мне [психическое] очень хотелось мороженого». Как субъективный опыт приводит к физическим действиям, и наоборот? С точки зрения здравого смысла это не имеет значения. Он просто перескакивает между царствами души и тела. Психология здравого смысла является дуалистической.

Однако ситуация становится более сложной, когда мы пытаемся тщательно проанализировать отношения между нашими личными переживаниями и социальным миром, в котором живем. В царстве аспирина и холодильников обычная причинная связь объясняет, как происходят события. Мороженое может таять из-за высокой температуры, а аспирин может испортиться от сырости. Эти явления подчиняются причинно-следственным связям физического мира. Но на психические явления влияют цели, эмоции и когнитивные процессы, которые, очевидно, подчиняются другим законам.

В западной философии считалось, что человеческая душа имеет только психические свойства, а в XVII веке французский философ и математик Рене Декарт пришел к выводу, что сознательная душа соприкасается с физическим мозгом только в одной точке: крошечной шишковидной железе, находящейся у основания; мозга. Он не мог придумать другого способа объяснить, как разумная душа связана с физическим телом. Большинство западных философов были менталистами и считали, что сознательная душа — это основа всей реальности. Азиатские философские учения, как правило, также были менталистскими.

Однако в начале XX столетия положение изменилось. Возможно, главная причина непринятия учеными начала XX века сознания состояла в том, что, как они полагали, ментализм несовместим с уже сформировавшимися науками, такими как химия и физика. Поэтому вскоре в науке зародилось широкое движение физикализма, согласно которому все сознательные переживания можно объяснить нервной деятельностью или, психологически, доступными наблюдению стимулами (входящей информацией) и реакциями (выходящей информацией).

В психологии эту бихевиористскую философию популяризировали И. П. Павлов и Джон Уотсон, к которым присоединился Б. Ф. Скиннер и многие другие психологи. Это движение началось примерно в 1910 году и просуществовало вплоть до 1970-х. В течение большей части XX века ученые избегали изучения сознания, поскольку считалось, что это по сути менталистское понятие. Теперь ситуация изменилась, но современные психологи, по-видимому, еще недостаточно разработали данную тему.

Когнитивная психология и сознание

Постепенно теории научения были поставлены под сомнение теориями памяти, восприятия и внутренних репрезентаций психических процессов. Обработка информации и познание стали популярными словами, а тема сознания — которая не исчезнет просто так независимо от того, насколько ее презирают бихевиористы — после полувека забвения незаметно прокралась в психологическую литературу. И ученые, экспериментирующие с этим понятием, едва ли были неопрятными битниками, употребляющими психоделики в попытке достичь все более высоких уровней «сознания».

Несколько важных направлений исследования помогли снова ввести тему сознания в психологию. В современных исследованиях когнитивные психологи использовали два основных подхода — психологический и неврологический.

Исследования с подготавливающими стимулами. Было отмечено, что способность людей узнавать, например слово, в известной мере улучшалась, если им предварительно однократно предъявлялось это или даже связанное с ним слово. Так, если бы вас попросили узнать слово психоделик, возможно, вы легко сделали бы это. Однако, если бы вы не прочли предыдущий абзац, в котором использовалось слово психоделик, задача могла бы занять у вас немного больше времени. Почему? Потому что ваш уровень осознания этого слова оказался выше, чем если бы вы не читали этот абзац. У людей постоянно отмечаются подобные явления, и, очевидно, можно собрать богатый эмпирический материал о данном феномене.


Всеобщее увлечение сознанием

Недавно я искал в Интернете ссылки на понятия «осознанный» и «сознание»; в результате я получил более 10 тыс. адресов. Наш жадный интерес к любым темам, связанным с сознанием, понятен, если учесть, что все наши действия или мысли так или иначе относятся к этой теме. В начале XXI столетия в Сети доступны 160 сайтов на эту тему. Лишь на одном из них (http://ling.ucsc.edu/-chalmers/mind.htm) имеется 671 статья, главным образом о научных исследованиях когнитивных процессов. Вы можете проверить это сами. Вот некоторые из популярных сайтов, посвященных теме сознания (рекомендуемые сайты отмечены звездочкой):

*Сознание

http://Iing.ucsc.edu/-chalmers/mind.htm/

Большой указатель онлайн-статей по сознанию и смежным темам. Статьи о сознании, а также дуализме и материализме.

*Сознание http://wvw.lycaeum.org/drugs/omer/brain/

Широкий диапазон статей и ссылок, охватывающих такие темы, как поведенческие и когнитивные науки и психология.

*Journal of Consciousness Studies http://Wvvw.zynet.co.uk/imprint/jcs.html Организация для специалистов по мифическому сознанию. *Центр изучения сознания http://www.consciousness.arizona.edu/ Исследовательская группы Аризонского университета, способствующая развитию науки о сознании. Информация о текущих и планируемых исследованиях.

Домашняя страничка Харе Кришна http://www.webcom.com/-ara

Описание 63 религий, Faith Groups & Ethical Systems

http://www.religioustolerance.org/var_rel.htm От колдовства до иудаизма, Консультативный центр Онтарио по религиозной терпимости предлагает эссе на темы происхождения, истории, верований и практик 63 различных религий.

Телеконференции по измененным состояниям сознания news.alt.consciousness Участниками телеконференции

alt.consciousness исследуются переживания людей, находившихся в состоянии клинической смерти, мистика и другие измененные состояния сознания. Поток сознания http://kzsu.stanford.edu/uwi/soc.html


Нейрокогнитивные исследования: сон и амнезия. Наиболее очевидно различия между бессознательным и сознательным состояниями проявляются в состояниях сна и бодрствования. Всесторонние исследования сна, большая часть которых проведена с помощью регистрации ЭЭГ людей в различных стадиях сна, позволили нам лучше узнать этот тип бессознательных состояний. Кроме того, было показано, что некоторые пациенты с потерей памяти, страдающие от неврологических поражений (например, травмы мозга), не могут сознательно вспомнить прошлые события и даже такую простую информацию, как свое имя, название родного города, школьную песню, лица своих детей и свой номер в службе социального обеспечения (приемлемо припоминание трех пунктов из пяти перечисленных). Но они могут изучить и вспомнить другие типы задач, например задачи на моторное научение. Поскольку сознательное припоминание связано с повреждением мозга, очевидно, что сознание имеет неврологическую основу.

Эксплицитная и имплицитная память

Эксплицитная память относится к сознательному припоминанию информации; этот тип памяти вы могли бы использовать при ответе на экзаменационные вопросы. Например, если вас попросят вспомнить американского президента, предшественника Билла Клинтона, вы ответите; «Джордж Буш»,. Вы сознательно устанавливаете связь между сигналом, или вопросом, и ответом. Мы используем эксплицитную память для того, чтобы ответить на прямые вопросы. Имплицитная память, с другой стороны, больше подходит к нашему обсуждению сознания, так как ее измеряют по изменениям в действиях, связанным с некоторым предыдущим опытом, как в случае экспериментов с предварительной подготовкой, обсужденных ранее.


Критические размышления: подъем уровня сознания

В повседневной жизни нам часто рекомендуют повышать наш «уровень сознания», обычно в связи с какой-нибудь рекламируемой общественной акцией. Давайте посмотрим, сможем ли мы повысить ваш уровень осознания следующего списка слов. Прочтите этот список и сформируйте впечатление от каждого слова:

КНИЖНЫЙ МАГАЗИН

ТЕЛЕЖУРНАЛИСТ

СОБАЧИЙ КОРМ

ПЛАЧУЩИЙ РЕБЕНОК

ДУХИ

СВЕТОФОР

СМЕШНАЯ ПРИЧЕСКА

В течение следующих нескольких дней обращайте внимание на то, как некоторые из этих слов странным образом Приходят вам на ум. Какое отношение имеет это упражнение по критическому мышлению к экспериментам с предварительной подготовкой? Почему эти понятия сами «лезут вам в голову»? Какова связь между памятью и сознанием? Удастся ли вам теперь полностью изменить этот процесс, чтобы эти и ассоциирующиеся с ними слова не могли вторгаться в ваше сознание? Как другие слова и действия могли бы поднять ваш уровень сознания?


Во многих случаях имплицитное запоминание обнаруживается, когда предыдущая информация облегчает выполнение задания и не требует сознательного припоминания прежних переживаний. Если вас попросили вспомнить столицу Франции, вы активно и сознательно ищете в памяти слово «Париж»; это пример эксплицитной памяти. Если вам покажут целый рисунок, а затем — очень фрагментарный и попросят идентифицировать его, вы сможете узнать изображение быстрее, чем в случае, если бы вам не показали подготавливающий стимул. Однако вы, вероятно, не осознаете влияния подготавливающего стимула. Или же попробуйте выполнить следующее задание: посмотрите на фрагментированное слово


p_y_h_d_l_c.


Что это за слово? Ответ сам возникает в вашем сознании (имплицитно)! Но если вы попросите решить эту задачу друга, который не был предварительно подготовлен к ней чтением слова «психоделик» несколько абзацев выше, вполне вероятно, что время решения будет значительно большим. Проверьте сами.

Использование подготавливающих стимулов, которые активизируют умственные ассоциации на подсознательном уровне, стало популярным в психологии 1980-х и 1990-х годов (см. превосходный обзор в книге: Roediger & McDermott, 1993). Казалось, что нельзя взять в руки журнал по экспериментальной психологии, не обнаружив в нем новой информации на эту тему. Теперь те, кто с увлечением засовывал голову человека в «магнит» (как нежно называют установку для ОМР), начинают замечать более изящную структуру разума — сознание[25].

Исследования с подготавливающими стимулами

Уже в 1970-е годы когнитивные психологи начали исследовать влияние кратковременно предъявленных слов на последующее узнавание других слов (Meyer & Schvaneveldt, 1971, 1976; Meyer, Schvaneveldt & Ruddy, 1974a) и при этом невольно затронули проблему, которая пока еще не вполне понятна. Экспериментальная парадигма этих ранних исследований была достаточно проста, она не претерпела существенных изменений и до сих пор. Испытуемому показывают слово, например КОЛЛЕДЖ, и затем показывается связанное с ним слово, например УНИВЕРСИТЕТ. После этого его просят как можно быстрее идентифицировать второе слово. Другому испытуемому показывают слово типа ЖЕЛЕ и затем просят идентифицировать слово УНИВЕРСИТЕТ. Если испытуемый предварительно подготовлен словом КОЛЛЕДЖ, он идентифицирует слово УНИВЕРСИТЕТ быстрее, чем при предварительной подготовке словом ЖЕЛЕ (если он не учится в Йельском университете или Университете Джелли-Бин).

Вопрос стал еще более сложным, когда Ричард Нисбетт и Ли Росс (Nisbett & Ross, 1980) из Мичиганского университета использовали другой тип подготавливающего стимула в социально-психологическом эксперименте, который включал предъявление испытуемым связанных друг с другом слов, например ОКЕАН и ЛУНА. Затем, когда их просили сообщить свободные ассоциации (термин, ставший популярным благодаря Зигмунду Фрейду и его ученикам), вызываемые этими словами, испытуемые не знали, почему они называли определенные слова. В нашем примере человек мог дать ответ «моющее средство» и так прокомментировать его: «Моя мама при стирке использует порошок "Тайд"[26]». Теперь становится ясно, что подготавливающие стимулы влияют на последующие действия, даже когда испытуемый не осознает этого. Подобные исследования навели на мысль о возможности подпороговой подготовки, то есть влияния подготавливающих стимулов ниже сенсорного порога, или уровня осознания. По этой теме были опубликованы результаты нескольких интересных экспериментов.

Рис. 5.1. Демонстрация подпорогового восприятия. Одной группе людей на короткое время предъявляют изображение мальчика (а). Второй группе на такое же время предъявляют другое изображение мальчика (б). Время предъявления настолько мало, что у испытуемых не остается никаких сознательных воспоминаний о содержании рисунков. Затем испытуемым показывают изображение мальчика (а), которое представляет собой нейтральный рисунок, и просят воспроизвести его и определить характер мальчика. Выявляется тенденция оценивать мальчика на рисунке В как обладающего либо плохим, либо хорошим характером в зависимости от того, какой подготавливающий стимул видел испытуемый. Хотя подобные результаты наблюдаются не всегда, есть достаточное количество доказательств влияния предварительной подготовки, когда испытуемые не осознавали характера подготавливающего стимула, и эти данные подтверждают идей подпорогового восприятия


Рисунок 5.1, иллюстрирующий подпороговую подготовку, основан на исследованиях, проведенных мною в Англии (см. следующий раздел) на студентах в аудитории. Одна половина аудитории смотрела на изображение 5.1, а, а другая половина — на изображение 5.1, б (картинки предъявлялись с помощью диапроектора приблизительно на 100 мс). Затем всем студентам показывали мальчика на рис. 5.1, в и просили их нарисовать его лицо и оценить характер мальчика. Студенты, которые видели рисунок а, даже предъявленный на мгновение, были склонны видеть и рисовать мальчика как обладающего плохим характером и использовали такие слова, как непослушный или вредный. Те, кто видел рисунок б, были склонны рисовать и описывать мальчика, используя такие слова, как ангельский или хороший. Удивительным было то, что студенты (как правило) не осознавали характера подготавливающего стимула. Когда им разрешали ознакомиться с содержанием подготавливающей картинки, они говорили: «Черт возьми, ребенок напоминает маленького дьявола с рожками» или: «Я не видел, насколько невинным выглядел этот парень». Очевидно, в этом примере предъявленный на подпороговом уровне (то есть ниже уровня осознания) подготавливающий стимул влияет на последующую оценку подобной картины. Ниже описан более строго контролируемый эксперимент.

Стандартный эксперимент по подпороговой подготовке был проведен в исследовании Тони Марселя из Кембриджского университета. На первом этапе эксперимента группе испытуемых на очень короткое время (20-110 мс) предъявлялось слово, за которым следовал визуальный маскирующий стимул (последовательность ХХХХХ), который блокировал послеобраз слова на сетчатке глаза, чтобы испытуемый видел продолжающуюся последовательность слов. Время предъявления было настолько коротким, что испытуемые не сообщали о том, что видели слова. Они предъявлялись с подпороговой скоростью, и испытуемые могли лишь случайно угадать предъявленное слово. Установив уровень предъявления, на котором испытуемые больше не могли идентифицировать слово, им предъявляли с подпороговой скоростью слово {хлеб), которое служило подготавливающим стимулом для другого слова, или слово, которое не было таким стимулом (рис. 5.2). Испытуемые должны были(решить, каким было второе слово (бутерброд), или стимул-мишень, — правильным или несуществующим. Эту задачу называют задачей на лексическое решение (ЗЛР), и мы обсудим ее далее в разделе, посвященном словам. Измерялось время принятия решения о том, образует ли последовательность букв слово. Результаты показали, что в случае, когда подготавливающий стимул ассоциировался со словом-мишенью, время реакции было меньше, чем в случае, когда такая ассоциация отсутствовала.

Рис. 5.2. Экспериментальная парадигма для тестирования подпорогового восприятия. Испытуемым показывают слово, предъявленное ниже уровня осознанного восприятия. В одном случае это слово («хлеб») ассоциируется со словом-мишенью («бутерброд»), а в другом случае — не ассоциируется («грузовик»). После предъявления маскирующего стимула (ХХХХХ) для торможения дальнейшей сенсорной обработки слова выполняется задача на лексическое решение (ЗЛР), в которой испытуемого попросят сообщить, образует ли последовательность букв во втором стимуле («бутерброд») слово. Предъявление подпорогового слова, которое ассоциировалось со словом-мишенью («хлеб»), влияло на время реакции при выполнении ЗЛР, а не ассоциирующееся слово («грузовик») не оказывало никакого влияния


Некоторые исследователи сообщали о схожих результатах. Однако у других эти эксперименты вызвали бурю протестов (см. Holender, 1986 для краткого обзора). Некоторые критики утверждают, что когда критерий для перцептивного порога установлен испытуемым, то есть когда испытуемый сообщает, что он может или не может «видеть» подготавливающий стимул, тогда эффект имеет место. С другой стороны, если пороговое время предъявления установлено путем объективных измерений, эффект подпороговой подготовки не наблюдается. Из этого и многих подобных экспериментов можно сделать несколько выводов:

* При определенных условиях имеет место подпороговая подготовка.

* Если подготавливающий стимул предъявляется ниже сенсорного порога (определенного как наименьшее количество энергии, необходимое для активизирования нервной реакции), подпороговая подготовка невозможна.

* В случаях, когда подпороговая подготовка была эффективной, вероятно, воспринимался некоторый фрагмент подготавливающего слова или изображения, но уровень субъективной уверенности был слишком низким, чтобы испытуемые могли сообщить о нем. Очевидно, нет оснований утверждать, что стимулы ниже сенсорного порога (то есть ниже уровня, начиная с которого внешние стимулы вызывают активность сенсорных нейронов) влияют на такие когнитивные явления, как улучшение припоминания или узнавание последующего стимула. Однако в нескольких экспериментах слабое обнаружение подготавливающего слова было достаточно сильным, чтобы улучшить обнаружение ассоциирующегося с ним слова. По-видимому, на низком уровне ощущения, когда испытуемый не сообщает об осознании ощущения, небольшая часть информации обнаруживается и сохраняется. Мы должны отделять то, что испытуемый фактически (физически) переживает, от переживаний, о которых он сообщает.

* Эта проблема поднимает важный философский и эмпирический вопрос: насколько надежны субъективные сообщения о неосознанных и осознанных переживаниях? Он может стать отдельной проблемой. Еще один вопрос состоит в том, каковы внутренние критерии наблюдателя, используемые для оценки интенсивности ощущений, необходимой, чтобы рассматривать их как «осознанные». Он связан с теорией обнаружения сигнала, и заинтересованный читатель может найти необходимую информацию в литературе на данную тему. С философской точки зрения исследования сознания включают вопросы реальности и иллюзий, которыми, как это ни прискорбно, мы не будем заниматься в этой книге.

* Наконец, изучение сознания, по-видимому, привлекает тех, кто пытается найти неэмпирические объяснения своим убеждениям. Легко найти людей, размышляющих о «психических силах», «космическом разуме», обучении во сне, экстрасенсорном восприятии, подпороговом восприятии (в данном случае восприятии стимулов ниже сенсорного порога) и даже реинкарнации, ясновидении, душе, свободной воле и коллективном бессознательном. Хотя такие Темы в когнитивной психологии не запрещены, а некоторые даже заслуживают тщательного эмпирического исследования, я полагаю, что экстраординарные теории сознания — самый яркий бриллиант в когнитивной диадеме — требуют экстраординарных доказательств, особенно в тех случаях, когда подобные представления требуют, чтобы фундаментальные законы когнитивной нейронауки, так же как наши знания о характере физической вселенной, были пересмотрены, если не отброшены вовсе.


Что если все вокруг — иллюзия и ничего не существует? В таком случае я определенно переплатил за мой ковер.

Вуди Аллен

Нейрокогнитивные исследования: сон и амнезия

Сон. Различие между сознательным и бессознательным состояниями наиболее очевидно, когда человек бодрствует или спит, поэтому исследователи сознания проводили множество экспериментов со спящими людьми. Предпочитаемым средством была электроэнцефалограмма, поскольку она довольно безобидна (если вы не возражаете, что вас опутают проводами, которые будут свисать с вашей головы как змеи с головы Медузы) и дает возможность быстро получить хорошие данные. К тому же с ее помощью можно регистрировать мозговые волны в период сна. В течение дня мы постоянно взаимодействуем с окружающими и находимся в состоянии сосредоточения — на что-то смотрим, слушаем чье-то сообщение или чувствуем новый аромат. Но во время сна механизмы внимания практически бездействуют и личное взаимодействие (не считая случаев, когда мы нечаянно толкаем спящего рядом человека) почти отсутствует. Зарегистрированы также заметные изменения в записи ЭЭГ, подтверждающие, что люди обычно проходят через различные стадии сна. На рис. 5.3 изображены пять характерных мозговых волн, показывающих электрическую активность людей в бодрствующем состоянии и во время четырех стадий сна.

Рис. 5.3. Пример ЭЭГ, сделанной во время перехода из состояния бодрствования в состояние глубокого сна. На первом уровне человек бодрствует и обнаруживает паттерн быстрой активности с низкой амплитудой, который переходит в медленный паттерн дельта-волн глубокого сна c большей амплитудой. В течение этой стадии сознание явно подавлено. Этот глубокий сон сменяется сном с быстрыми движениями глаз (REM), когда человек видит сны по мере того, как возвращается в сознательное состояние


На электроэнцефалограмме человека, находящегося в состоянии релаксации, бодрствующего с закрытыми глазами, обнаруживаются альфа-ритмы со стабильным электрическим потенциалом 8-12 циклов в секунду. Первая стадия сна — наиболее поверхностный сон — протекает, когда мы начинаем дремать. В течение этой стадии отмечаются короткие периоды тета-активности (4-7 Гц), указывающие на наличие сонливости. Вторая стадия сна характеризуется «веретенами» сна, представляющими собой ритмичные вспышки активности ЭЭГ с частотой 12-15 Гц. На третьей стадии сна появляются дельта-волны очень низкой частоты (1-4 Гц) в дополнение к паттерну веретен. На четвертой стадии записи ЭЭГ подобны таковым на предыдущей стадии, но отмечаются более обширные дельта-волны. Четвертая стадия сна является наиболее глубоким из состояний сна, в котором пробуждение наиболее затруднено. Поведенческие характеристики каждой стадии, а также указание стадии сна с быстрыми движениями глаз (REM — rapid eye movement), то есть сна, характеризующегося наличием быстрых движений глаз и сновидений, показаны на рис. 5.4.

Рис. 5.4. Цикл сна. Представлены поведенческие признаки и характеристики ЭЭГ различных стадий сна. На рисунке показан человек, переходящий из состояния бодрствования и дремоты (он шевелится и переворачивается) к спокойному, глубокому сну, к REM-сну и к более сознательной активности


При изучении сна можно увидеть переход от сознательного состояния к бессознательному и последующее возвращение к сознательному состоянию. Кроме того, с помощью регистрации ЭЭГ и использования другой аппаратуры мы можем связать уровни сознания с физиологическими измерениями активности мозга.

Амнезия. Второй важный фактор, способствовавший возвращению понятия «сознание» в область интересов психологии, связан с исследованиями гиппокампуса (часть лимбической системы, ответственная за научение и память). С помощью тестирования было обнаружено, что на определенные типы памяти значительно влияют поражения мозга; но, что более интересно, на другие типы памяти такие поражения не влияли. Таким образом, по-видимому, существуют по крайней мере два типа фундаментальных систем памяти.

Эти результаты помогли ученым лучше понять состояние пациентов, страдающих амнезией. Пациенты с глубокой амнезией не способны вспомнить практически ничего из своего прошлого или запомнить что-нибудь новое. Однако Бренда Милнер (Milner, 1966) обнаружила, что даже люди, страдающие глубокой амнезией, могли выработать сенсомоторные навыки — тип действий, которым человек может научиться, играя в «дарт» или упражняясь в рисовании с помощью зеркала. Кроме того, некоторые пациенты могли восстановить в памяти информацию о словах или картинах с помощью подсказок.

Связь этих результатов с исследованиями сознания состояла в том, что пациенты, по-видимому, не реагировали на подсказку, сознательно вспоминая картину или слово, а просто давали первый ответ, пришедший в голову после предъявления подсказки. При выполнении задачи на припоминание страдающие амнезией не сообщали об ощущении осведомленности (например: «Да, я помню, что подсказка была связана с моей реакцией»), а просто говорили первое, что приходило им на ум (например: «Я не знаю, почему я дал такой ответ. Он просто сам пришел мне в голову», — реакция, подобная наблюдавшейся у моих студентов, которым предъявлялся подготавливающий стимул в виде плохого-хорошего парня). Заканчивая этот раздел, мы можем отметить следующее: с точки зрения процедуры мы видим, что экспериментальные исследования структур мозга оказали непосредственное влияние на понимание состояния пациентов с амнезией. С психологической точки зрения мы получили дополнительные доказательства того, что существуют по крайней мере два типа памяти. Наконец, некоторые типы памяти, по-видимому, предполагают сознательное припоминание, тогда как другие этого не предполагают. Таким образом, ряд тщательно организованных исследований как в экспериментальной, так и в клинической психологии продемонстрировали, что роль сознания слишком важна, чтобы ее игнорировать.

Сознание как научный конструкт

Джордж Мандлер (Mandler, 1984) указал, что как ученые, имеющие дело с объективными фактами, мы наблюдаем только отчеты, которые дают люди о своем сознательном опыте. Из этого следует, что ваш субъективный отчет об осознаваемом явлении может не быть тем же самым, что и мой. (Когда вы говорите: «Я люблю смотреть телепередачу "В субботу вечером"», — я предполагаю, что ваша эмоциональная реакция на эту передачу отличается от той, которую вы описываете, говоря: «Я люблю заниматься сексом с моим партнером».) С другой стороны, мы действительно делаем заслуживающие доверия выводы о переживаниях человека, основываясь на таких сообщениях; иначе наш мир был бы еще более хаотичным и человеческое общение отличалось бы неопределенностью.

При изучении восприятии мы всегда рассматриваем вербальные сообщения как описания сознательного опыта. Мы знаем, что сообщения о восприятии соответствуют обостренной чувствительности к множеству физических стимулов. Целые области исследований зависят от этого метода. Заключения о подсознательных процессах также могут быть сделаны на основании объективных наблюдений, хотя люди не могут преднамеренно действовать в соответствии с ними. Самый простой пример — множество воспоминаний, которые в настоящее время не осознаваемы. Вы можете вспомнить сегодняшний завтрак. Но что происходило с этой информацией, прежде чем вы вспомнили о ней? Она все же была представлена в нервной системе, хотя и не осознавалась, в этом-то и состоит проблема. По какой команде мозга невидимое становится видимым? Например, подсознательные воспоминания могут влиять на другие процессы, хотя мы и не осознаем этого. Если сегодня на завтрак вы пили апельсиновый сок, завтра вы можете пить молоко, даже не вспомнив о сегодняшнем соке.

Мы можем собрать данные о подсознательных репрезентациях привычных стимулов, информации до и после воспоминания, автоматических навыках, имплицитном научении, правилах синтаксиса, воспринимаемой без участия внимания речи, предполагаемом знании, подсознательной обработке входящей инфомадии и многих других явлениях. Исследователи все еще спорят об отдельных деталях некоторых из них, но общепризнанно, что при наличии достаточного количества доказательств можно сделать заключение о неосознанных репрезентациях. Важно воспринимать и осознанные, и неосознанные репрезентации как гипотетические конструкты, поскольку лишь тогда мы сможем рассматривать сознание как некую переменную, чтобы говорить о сознании как таковом. Как в случае ньютоновского закона всемирного тяготения, мы можем сравнить состояние с его отсутствием. Это немного более абстрактно, чем знакомый экспериментальный метод, потому что мы сравниваем две гипотетические сущности, а не два прямых наблюдения. Но при этом сохраняется принцип рассмотрения сознания как переменной. В качестве первого шага в научном анализе этих явлений полезно сформировать определенную таксономию, в которой некоторые из них связаны с сознанием, а некоторые — с подсознанием. В табл. 5.1 психологические характеристики отнесены к сознательным или подсознательным явлениям, что может послужить основой для установления различий между ними, а также для начала эмпирических исследований.

Таблица 5.1. Некоторые хорошо изученные полярности сопоставимых феноменов сознания и подсознания

В создании концептуальной основы для научного изучения сознания могут помочь следующие три категории, выделенные в таксономии Пинкера.

* Сознание как чувствительность. Чувствительностью, или способностью ощущать, называется субъективный сознательный опыт или личное осознание. Вы можете рассматривать ее как «сырые чувства», или то, как мы воспринимаем происходящее с нами.

* Доступ к информации. Когда вас спрашивают: «О чем вы думаете?», вы можете рассказать о случайных мыслях данного момента, о планах на этот день или о том, что ваше левое колено совсем вас замучило.

* Самосознание. Можно рассматривать сознание как «сырые» ощущения, доступ к информации и способность строить внутреннюю репрезентацию мира, включающую понятие собственного «я». Каждый из нас имеет осознанное представление о том, что такое «я». Этот конструкт может быть так же оторван от реальности, как мечты Уолтера Митти в рассказе Джеймса Тербера о безнадежном мечтателе (забавно изображенном Дэнни Кэй на Бродвее и в фильме), который хотел стать то геройским летчиком, то известным хирургом. Наше сознание включает «я-концепцию».

Ограниченная пропускная способность

Многие психологи отметили ограниченную пропускную способность сознания при обработке информации. В каждый отдельный момент мы склонны осознавать только один объект, например сцену, намерение или мечту. В повседневной жизни мы знаем, что не можем делать два дела одновременно, например вести напряженный разговор и управлять автомобилем в центре города. Если одна задача не требует большого участия сознания, мы можем выполнять два действия одновременно, вероятно, быстро переключая внимание между этими двумя задачами. Количество одновременно удерживаемых и повторяемых в рабочей памяти объектов также ограниченно; традиционно мы удерживаем приблизительно о 7 + 2 слов или чисел в кратковременной памяти, но это число уменьшается до 3 или 4, когда мы не можем повторять информацию. Намеренные (управляемые) действия также могут выполняться только последовательно, по одному, тогда как автоматические процессы могут выполняться одновременно (LaBerge, 1980). В тщательно изученных ситуациях двойной задачи сознательно управляемые задачи мешают друг другу, вызывая ошибки и задержку. Но когда одна или обе задачи становятся автоматизированными в результате практики, взаимные помехи снижаются или же полностью исчезают.

Слишком много людей пытаются пройти через узкую дверь! Из потока сенсорных впечатлений, поступающих извне, лишь немногие могут обрабатываться одновременно

Метафора новизны

Согласно одному из подходов к изучению сознания, оно сосредоточено на новой информации — своего рода «антипривычка», в которой есть несоответствие между нашими ожиданиями и действительностью (Mandler, 1984). Получено достаточное количество доказательств того, что люди и животные ищут новую и информативную стимуляцию; сознание, по-видимому, предпочитает «новости». Повторные, предсказуемые, «старые» стимулы имеют тенденцию исчезать из сознания независимо от их сенсорной модальности, степени абстрактности или физической интенсивности. Новизна может быть определена как изменение в физическом окружении (изменение привычных обстоятельств), отсутствие подтверждения ожиданий (неожиданность) или нарушение привычной рутины (точка выбора в обычном потоке событий). Метафора новизны описывает одну из центральных функций сознания — его способность направить свои ресурсы для адаптации к новым и значимым событиям. На языке Пиаже, сознание включается при необходимости аккомодации к неожиданным ситуациям, а не тогда, когда мы с готовностью ассимилируем предсказуемые события.

Однако гипотеза новизны, очевидно, имеет недостатки. Мы можем осознавать обычную информацию, если она личностно или биологически важна, например периодическую потребность в еде, не привыкая к ней и не тяготясь ею.

Метафора прожектора

Во многих языках есть древняя идиома, описывающая сознание как нечто, направляющее свет на интересующие нас предметы, чтобы прояснить их понимание («Ах, я вижу!»). Образ луча света обсуждал еще Платон. Метафора прожектора — наш современный способ выразить эти идеи (см., например: Lindsay and Norman, 1977; Crick, 1984). Это привлекательная метафора, сочетающая в одном образе избирательную функцию сознания и поток сознательной информации из области памяти, восприятия, воображения, мышления и действий. Нейробиологическая версия Крика учитывает также то, что известно о таламокортикальном комплексе — в таламусе, подобно яйцу укрывшемуся в коконах полушарий, отображена каждая точка соответствующей области коры мозга. Прожектор внимания можно рассматривать как свет из таламуса, направленный на соответствующие области коры.

Метафора прожектора, описывающая избирательное внимание и сознание


Важно, что таламус имеет два ядра (ретикулярное и интраламинарное), поражение которых однозначно разрушает сознание. Корковые повреждения, с другой стороны, затрагивают только содержание сознания, но не само сознание. Таламокортикальный прожектор Крика — это хороший образ, который к тому же может оказаться верным.

И в психологических и в нейробиологических теориях прожектора остались без ответа два вопроса. Во-первых, как выбирается специфический фокус? То есть почему прожектор освещает это содержание (или область коры), а не другое? И, во-вторых, что происходит с информацией, когда она попадает в фокус сознания? Что означает для содержания быть осознаваемым? Передается ли оно к «я-системе», как предполагает метафора администратора? Или она поступает в моторную систему, чтобы подготовить ее к произвольным действиям? Или она поступает на семантическую обработку, где происходит кодировка значения события? Вообразите реальный прожектор, светящий в полной темноте так, что можно видеть свет и его цель, но не людей, которые наводят свет на цель, или аудиторию, которая смотрит на нее. Что происходит в этом темном пространстве? Без ответа на этот вопрос метафора в значительной мере теряет смысл. Ответить на него пытается метафора театра.

Метафора интеграции: театр в обществе разума

Метафора театра сравнивает сознательный опыт с ярко освещенной сценой в затемненном зале. Что бы ни происходило на сцене, это видно всем зрителям, а также директору, драматургу, художнику по костюмам и рабочим сцены. Эта метафора подчеркивает функцию гласности в ряду множества специализированных систем, составляющих аудиторию. События на сцене доступны всей аудитории.

Картезианский театр сознания


Деннетт и Кинзберн (Dennett & Kinsbourne, 1992) критиковали частную версию этой метафоры, которую они называют картезианским театром, — «единственное место в мозге, где «все объединяется», очень похожее на крошечную, расположенную в центре шишковидную железу в декартовом описании мозга. Однако это в какой-то мере отвлекающий маневр. Никакая современная модель не предполагает, что содержание сознания можно обнаружить в единственной, крошечной точке — особой финишной черте для конкурирующего потенциального содержания. Есть много других способов примирить многочисленные источники информации, например координируя множество перцептивных карт в нервной системе. Таламус, возможно, занимает идеальное для этого положение.

Современной метафоре театра удалось избежать этих декартовых парадоксов. Согласно последним предположениям, сознание не отождествляется с каким-либо единственным местоположением. Скорее, содержание сознания распределено по всему мозгу (Newman & Baars, 1993).

Объединение метафор в одну последовательную теорию. Мы можем объединить все метафоры в одну интегрированную «суперметафору». Театр можно визуализировать, чтобы включить полезные аспекты метафор прожектора, новизны и администратора. Поскольку такая суперметафора становится гораздо богаче, она постепенно может приобрести характер подлинной теории. Приведенные ниже теоретические предложения могут рассматриваться как шаги в этом направлении.

Если бы сознание получило научное признание и были проведены хорошо организованные физиологические и психологические эксперименты, настало бы время для создания модели, суммирующей все данные о сознании. Ниже мы рассмотрим некоторые из таких моделей.

Современные теории сознания

Мы ознакомимся с небольшой группой ранних теорий, созданных для объяснения различных аспектов сознательного опыта.

Модель отдельных взаимодействий и сознательного опыта Шактера

Возрастающее количество доказательств разобщенности нейропсихологической обработки и сознания, особенно касающихся имплицитной памяти и анозогнозии (неспособности осознать свои недостатки в когнитивной сфере), привело Шактера к созданию модели отдельных взаимодействий и сознательного опыта (Dissociable Interactions and Conscious Experience — DICE). «Основная идея модели DICE... состоит в том, что процессы, которые опосредствуют сознательную идентификацию и узнавание, то есть феноменальное осознание в различных областях, нужно строго отделять от модульных систем, работающих с лингвистической, перцептивной и другой информацией» (Schacter, 1990). На рис. 5.5 показаны основные компоненты модели DICE.

Рис. 5.5. Схематическое описание DICE-модели отдельных взаимодействий и сознательного опыта (Schacter, 1987)


В этой модели после обработки информации происходит смена систем или модулей и в результате остается перцептивный продукт — некая энграмма в нашем мозге. Шактер (Schacter, 1996) определяет энграммы как «кратковременные или долговременные изменения в мозге, являющиеся результатом кодирования и опыта» (р. 58). Нейроны мозга регистрируют событие, усиливая связи между группами нейронов, участвующих в кодировании этого события. Каждая часть мозга специализируется на отдельных видах сенсорных явлений. Например, затылочная доля ответственна за визуальные переживания; слуховая кора — за обработку звука и т. д., как описано в главе 2.

Каждый вид памяти связан с миллионами нервных клеток, активизируемых в тысячах энграмм мозга. Главным образом эти воспоминания и ассоциации, находящиеся в «спящем» состоянии, могут быть активизированы и перенесены в активное сознание за удивительно короткое время. Например, если вас спрашивают, какую одежду вы носили вчера, вы можете в течение секунд активизировать до этого скрытую энграмму. Этот неосознаваемый след в противном случае мог бы лежать бездействующим всю жизнь. Или если вас попросят вспомнить имя вашего преподавателя в пятом классе, через мгновение его имя появится в сознании. (Еще более удивительна вероятность того, что, даже если вы не можете вспомнить имя своего преподавателя, вы могли бы быстрее определить его, если бы вам просто задали этот вопрос!)

Модель DICE Шактера предполагает существование независимых модулей памяти и отсутствие сознательного доступа к деталям знаний о навыках и процедурах. Она создана прежде всего для того, чтобы объяснить диссоциации памяти в норме и при повреждениях мозга. За исключением пациентов в коме и ступоре, неспособность осознать свое состояние в случаях нейропсихологических проблем обычно ограничивается областью конкретного расстройства; как правило, не возникает трудностей в получении сознательного доступа к другим источникам знания. Пациенты с амнезией обычно не испытывают затруднений с чтением слов, в то время как пациенты с алексией не обязательно имеют проблемы с памятью. Однако во многих случаях демонстрировалась имплицитная (неосознанная) память на недоступные знания. Например, прозопагнозические пациенты (с агнозией на лица) легче узнают имена, когда имя сопровождается предъявлением соответствующего лица, — даже при том, что пациент осознанно не узнает лицо.

Известны многочисленные примеры имплицитного знания у нейропсихологических пациентов, которые не имеют произвольного, сознательного доступа к информации (Milner & Rugg, 1992). Эти данные предполагают наличие структуры, в которой различные источники знания функционируют до некоторой степени раздельно, так как они могут быть избирательно утрачены; эти источники знания недоступны для сознания, даже с учетом того, что они продолжают участвовать в формировании произвольных действий.

Предлагая модель DICE, Шактер поддержал идею пропускной способности сознания в системе различных источников знания, чтобы объяснить сохранение имплицитного знания у пациентов с повреждением мозга. Модель DICE не пытается объяснять ограниченную пропускную способность сознания или решить проблему отбора потенциальной входящей информации. Она предполагает, что основная роль сознания состоит в том, чтобы опосредствовать произвольные действия под контролем центрального «администратора». Однако детали этих способностей не до конца ясны, не описаны также и другие возможные функции сознания.

Теория общего рабочего пространства Баарса

Бернард Баарс. Создал всеобъемлющую теорию сознания


Метафора театра — лучший способ понять теорию общего рабочего пространства Баарса (Baars, 1983, 1988). Сознание связано с общей «радиовещательной системой», которая распространяет информацию по всему мозгу. Если это верно, то пределы пропускной способности сознания могут быть ценой, заплаченной за способность ради координации и контроля делать отдельные мгновенные сообщения доступными всей системе. Поскольку в любой момент есть только одна «целая система», глобальное средство распространения должно быть ограничено содержанием одного мгновения. (Есть доказательства того, что длительность каждого «момента» сознания может быть равна примерно 100 мс, то есть одной десятой доли секунды.) Баарс развивает эти идеи, используя семь детальных моделей архитектуры общего рабочего пространства (рис. 5.6), в которых множество бессознательных экспертов одновременно взаимодействуют через последовательное, осознаваемое и внутренне согласованное общее рабочее пространство (или его функциональный эквивалент).

Рис. 5.6. Общая теория рабочего пространства сознательных и подсознательных процессов


В теории общего рабочего пространства используются три теоретических конструкта: процессоры-эксперты, общее рабочее пространство и контексты. Первый конструкт — специализированный не осознающий процессор, или «эксперт». Мы знаем о сотнях типов «экспертов», работающих в мозге. Это могут быть отдельные клетки типа корковых детекторов свойств (цвета, ориентации линии или лиц), а также целые сети и системы нейронов, такие как корковые колонны, функциональные зоны Брока или Вернике, большие ядра, например голубоватое пятно, и т. д. Подобно экспертам-людям, бессознательные процессоры-эксперты иногда могут быть весьма необъективны. Они чрезвычайно эффективны в решении задач из ограниченной области, способны действовать независимо или объединившись друг с другом. Работая совместно, они избавлены от узких ограничений пропускной способности сознания. Они могут получать общие сообщения, а, мобилизовав коалицию других экспертов, будут способны управлять перцептивным процессором, который перенесет умственный образ, фразу внутренней речи или даже перцептивное содержание в сознание. Для решения обычных задач они могут работать автономно, без участия сознания, или же демонстрировать результаты своей деятельности в общем рабочем пространстве. Ответ на вопрос: «Какова девичья фамилия вашей матери?» требует участия специфической для этой задачи коалиции бессознательных экспертов, которые сообщают свой ответ сознанию.

Второй конструкт — само общее рабочее пространство.

Общее рабочее пространство — архитектурная способность к системной интеграции и распространению информации.

Общее рабочее пространство очень похоже на подиум на научном собрании. Группы экспертов могут взаимодействовать вокруг стола переговоров, но, чтобы осуществить изменение, каждый эксперт должен выдержать соперничество с другими, возможно, поддерживаемыми коллегами экспертами, встать на подиум, откуда можно обратиться ко всем присутствующим. Новые связи между экспертами становятся возможными благодаря общим взаимодействиям через подиум, после чего они могут превратиться в новые локальные процессоры. Подиум позволяет новым экспертам образовывать коалиции, работать над новыми или трудными проблемами, которые не могут быть решены существующими экспертами и комитетами. Пробные, предварительные решения проблем могут впоследствии распространяться, тщательно исследоваться и изменяться. Содержание схемы на рис. 5.6 становится понятным, если учесть предположение, что информация в общем рабочем пространстве соответствует содержанию сознания. Так как на сознательный опыт, очевидно, значительно влияет восприятие, логично допустить, что перцептивные процессоры — визуальный, слуховой или мультимодальный — могут конкурировать за доступ к мозговой версии общего рабочего пространства, но при этом перцептивные входные системы могут, в свою очередь, управляться коалициями других экспертов. Конечно, абстрактную архитектуру общего рабочего пространства в мозге можно представить множеством различных способов, и на данный момент мы не знаем, какие структуры мозга являются лучшими кандидатами на эту роль. Хотя мозговые корреляты пока неясны, существуют возможные нервные аналоги, включая ретикулярные и интраламинарные ядра таламуса, один или больше слоев коры или активную петлю между сенсорными проекционными областями коры и соответствующие ядра таламического реле. Подобно другим аспектам теории общего рабочего пространства эти нервные аналоги Позволяют выдвинуть гипотезы, проверяемые на практике (Newman & Baars, 1993).

Контекст, третий конструкт в теории общего рабочего пространства, — это силы, стоящие за сценой театра разума. Контексты являются коалициями процессоров-экспертов, выполняющих функции режиссера, драматурга и рабочих сцены театра разума. Их можно функционально определить как структуры, которые ограничивают сознательное содержание, не будучи сами осознаваемыми, так же как драматург определяет слова и действия актеров на сцене, не будучи видимым. Концептуально контексты определены как заранее установленные коалиции экспертов, которые могут вызывать, формулировать и направлять общие сообщения, не попадая в общее рабочее пространство.

Контексты могут касаться данного момента (например, когда значение первого слова в предложении влияет на интерпретацию последующего слова) или более длительных сроков (например, длящиеся всю жизнь ожидания, связанные с любовью, красотой, отношениями с людьми, судьбой, гордостью и всем, что может интересовать людей). Хотя влияние контекста формирует сознательный опыт, не будучи осознанным, контексты можно установить по осознанным явлениям. Слово tennis перед словом set[27] формирует его интерпретацию, даже если мы уже не осознаем слово tennis. Но первоначально слово tennis осознавалось, чтобы создать неосознаваемый контекст, который придаст смысл слову set. Таким образом, осознаваемые явления могут устанавливать неосознаваемые контексты. Представления читателя о сознании, сформировавшиеся годы назад, могут влиять на его восприятие этой главы, даже если воспоминания о мыслях в прошлом не осознаются снова. Прошлый опыт обычно влияет на текущие переживания как контекст, а не переносится в сознание. Считается, например, что на основе неприятного или травмирующего события в прошлом могут сформироваться в значительной степени неосознаваемые ожидания, которые могут определять последующие переживания.

Функции сознания

Уильям Джемс писал, что «подробности распределения сознания, насколько мы знаем, указывают на его эффективность» (James, 1890/1983). Если сознание — главное средство биологической адаптации, оно может иметь не одну, а несколько функций. Кровь доставляет кислород и глюкозу ко все клеткам тела, убирает ненужные продукты обмена веществ, обеспечивает канал для распространения гормонов, переносит лимфоциты, играет роль в регуляции температуры тела и т. д. Фундаментальное средство биологической адаптации обычно имеет множество функций. Данные указывают на существование по крайней мере нескольких функций осознанных переживаний. Ниже мы приводим некоторые из них.

Определение значения и контекста. Связывая общую входящую информацию с ее контекстом, система, лежащая в основе сознания, определяет значение стимула и устраняет двусмысленность его восприятия и понимания.

Адаптация и научение. Чем больше новой информации, к которой должна адаптироваться нервная система, тем большее участие сознания требуется для успешного научения и решения проблемы.

Контроль приоритетов и доступа к информации. Механизмы внимания осуществляют избирательный контроль над тем, что поступает в сознание. Сознательно связывая определенное явление с целями высшего уровня, мы можем поднять его приоритетность, делая его чаще осознаваемым и поэтому увеличивая вероятность успешной адаптации к нему. Убеждая курильщиков, что на первый взгляд безобидный акт прикуривания опасен для жизни в долгосрочной перспективе, медики заставили курильщиков более осознанно относиться к курению и создали возможность для более творческого решения проблемы.

Выбор и контроль умственных и физических действий. Сознательные цели могут активизировать подцели и моторные системы для организации и выполнения произвольных действий.

Принятие решений и исполнение. Хотя общее рабочее пространство — это не исполнительная система, доступ к общему рабочему пространству создает возможность для управления любой частью нервной системы, что подтверждается необыкновенным диапазоном популяций нейронов, которыми может управлять осознаваемая биологическая обратная связь. Когда автоматические системы не могут принять решение в каждой точке выбора в потоке действий, сознательный выбор помогает задействовать источники знания, способные помочь принять надлежащее решение. В случае колебаний мы можем сделать цель осознанной, чтобы привлечь широкий круг ресурсов сознания и подсознания, помогающих или препятствующих достижению цели.

Обнаружение ошибок и редактирование. Сознательные цели и планы контролируются подсознательными системами правил, обычно прерывающими действие при обнаружении ошибок. Хотя мы часто осознаем свои ошибки, детальное описание того, что делает ошибку ошибкой, почти всегда не осознаваемо.

Рефлексия и самоконтроль. Через сознательную внутреннюю речь и воображение мы можем размышлять над нашими осознанными и неосознанными действиями и до некоторой степени управлять ими.

Оптимизация баланса между организацией и гибкостью. Автоматизированные, «фиксированные» реакции весьма адаптивны в предсказуемых ситуациях. Однако при столкновении с непредсказуемыми ситуациями задействуется способность сознания привлекать источники специальных знаний.

Итак, сознание, очевидно, является основным способом, с помощью которого нервная система адаптируется к новым, сложным и информативным явлениям окружающего нас мира. Огромное количество веских доказательств объясняют роль сознания в нервной системе, по крайней мере в самых общих чертах. Сознательный опыт, по-видимому, позволяет получить доступ к многочисленным независимым источникам знания. Хотя организация восприятия и контроль над новыми, произвольными действиями, возможно, были первичны в филогенетическом развитии сознания, оно также приобретает другие функции, которые могут рассматриваться как участие в адаптации в сложном мире, например самоконтроль и рефлексия, символическая репрезентация опыта, контроль над новыми действиями и умственное повторение.

Резюме

1. Сознание — это осведомленность о внешних и внутренних когнитивных событиях.

2. Интерес человека к сознанию столь же стар, как само человечество, но научное исследование сознания ведется лишь около 100 лет.

3. Тема сознания связана с философскими темами, включающими проблему души и тела.

4. Сознание признано в качестве когнитивной темы благодаря двум направлениям научных исследований: изучение имплицитной памяти и физиологические исследования гиппокампуса и пациентов с амнезией.

5. В исследованиях сознания и подсознания можно выделить два класса тем. В связи с сознанием изучаются эксплицитное познание, непосредственная память, новые стимулы, декларативная память, запоминание, обработка сложной информации и т. д.; исследования подсознания включают такие темы, как имплицитное познание, долговременная память, процедурная память, подпороговая стимуляция, знание, автоматическая обработка, семантическая память и т. д.

6. Сознания можно рассматривать как научный конструкт, позволяющий нам проводить валидные эксперименты по этой теме.

7. Сознание за время его исследований рассматривалось в терминах порога активации, метафор новизны и прожектора, а также метафоры интеграции.

8. Одни из самых влиятельных современных моделей сознания — модель DICE Шактера и теория общего рабочего пространства Баарса.

9. Функции сознания включают определение значения информации, адаптацию, установление приоритетов информации, контроль действий, принятие решений, редактирование, самоконтроль, управление внутренней организацией и гибкостью.

Рекомендуемая литература

В банках данных на тему «сознание» имеется более 10 тыс. ссылок, так что заинтересованному читателю, вероятно, придется потратить всю жизнь, чтобы осилить эту литературу. Моя задача состоит в том, чтобы сузить число источников за счет исключения некоторых из них. Я рекомендую несколько общих работ, включая новую книгу Баарса «В театре сознания: рабочее пространство разума» (In the theatre of Consciousness: The Workspace of the Mind) и книгу Деннетта «Объясненное сознание» (Consciousness Explained). Также рекомендую более раннюю книгу Баарса «Когнитивная теория сознания» (A Cognitive Theory of Consciousness). К более специализированным источникам относится книга «Когнитивная нейронаука» (под общей редакцией Газзаниги) ( The cognitive Neurosciences), особенно раздел XI «Сознание», отредактированный Дэниелом Шактером. Лауреат Нобелевской премии Фрэнсис Крик написал книгу «Удивительная гипотеза: научный поиск души» (The Astonishing Hypothesis: The Scientific Search for the Soul), которая пробудит даже наиболее глубоко спящие клетки мозга. Можно упомянуть много хороших книг и статей выдающихся авторов, но я рекомендовал бы работы Кинзберна, Сирла (для ознакомления с противоположной точкой зрения), Поля и Патрисии Черчленд, Вайскранца, Московича, Сквайра и Шактера. Наконец, в книге под редакцией Солсо «Науки о разуме и мозге в XXI столетии» (Mind and Brain Sciences in the 21st Century) вы найдете собрание статей таких выдающихся мыслителей XX века, как Карл Саган, Эндель Тульвинг, Эдвард Смит, Карл Прибрам, Генри Редиджер, Майкл Газзанига, Бернард Баарс, Майкл Познер, Ричард Томпсон и др., центральной темой которых является сознание.

ГЛАВА 6. Мнемоника и эксперты

Наша цивилизация всегда отмечала исключительных людей, чьи достижения в спорте, искусстве и науке значительно превосходят показатели остальной части населения.

Эрикссон, Крампс и Теш-Ремер

Вы когда-либо придумывали или использовали мнемоническую систему (например, для запоминания названий линий на партитуре и интервалов между ними — EGBDF и FACE)? Что это была за система? Действительно ли она была эффективной? Почему, на ваш взгляд, она способствовала запоминанию?

Каковы некоторые из обычно используемых мнемонических систем

и почему они работают?

Приведите несколько примеров экстраординарной памяти.

Каковы характеристики экспертов?

Какие неврологические и психологические исследования были проведены с участием Н. О. в качестве испытуемого?

Каковы определяющие принципы хорошей памяти и как она связана с долговременной памятью?

Люди давно интересуются памятью и ищут средства ее улучшения, на что есть серьезные основания. Успех, как его обычно понимают в бизнесе, юриспруденции, медицине, педагогике, музыке, спорте и межличностных отношениях, в значительной мере зависит от способности вспоминать определенную информацию. Многие люди извлекают выгоду из интереса человека к памяти, продавая курсы по развитию памяти и книги, которые обещают улучшить память за несколько «несложных занятий». Мы рассмотрим некоторые из этих систем.

Король из Техаса в паре с королем Полом Баньяном из Миннесоты

Моя семья, подобно многим другим, собиралась после обеда, чтобы поиграть в настольную игру или еще как-нибудь развлечься — в те дни мы еще не были одержимы бессмысленными телепрограммами, Интернетом или футболом. Одна очень «низкотехнологичная» игра заключалась в нахождении парных карт из обычной колоды. Все карты раскладывались на столе рубашкой вверх. Игрок брал взятку, если находил две парные карты. Например, если вы брали короля и затем находили другого короля, вы забирали эти карты и продолжали выбирать пары, пока не попадалась несовпадающая карта.

С продолжением игры она становится более легкой, так как число оставшихся на столе карт уменьшается (что увеличивает статистическую вероятность успеха) и повышается осведомленность игрока о ранее открытых картах. Моя мать была специалистом в этой игре (как и во всех видах математических и вербальных игр), мои дети играли довольно хорошо, но я (человек, профессионально занимавшийся памятью!) обычно терпел досадные поражения. Однажды, став проигрывать слишком часто, я придумал схему, которая помогла мне подняться до уровня бронзового медалиста (эта уловка должна была улучшить мое материальное положение после того, как я переехал в Неваду, и была первой попыткой удачного использования теоретических знаний о памяти).

Мой прием, или «мнемоническая система», базировался на идее, что память на предметы, людей, варианты, элементы, числа, слова, даты, карты или другие неупорядоченные частицы информации можно улучшить, если систематически организовывать информацию в определенную осмысленную схему.

Я нуждался именно в осмысленной схеме, или удобной мнемонике. Система, которая работала по крайней мере лучше, чем механическое запоминание карт и их местоположения, состояла в визуализации карт как помещенных на карту Соединенных Штатов, географию которых я знаю хорошо, и сортировке отдельных карт по определенным классам. Фигуры — король, королева и валет — образовывали одну группу, отличающуюся картинками, рангом и мастью. Тузы составляли другую группу; потому что они выделялись из остальных карт, их особое положение служило меткой для памяти (явление, названное эффектом фон Ресторффа). «Пятерки» и «десятки» образовывали другую категорию; «семерки» были удачными картами; остальная же часть карт была грубо классифицирована на маленькие карты («двойки», «тройки», «четверки») и большие карты («шестерки», «восьмерки», «девятки»). Если «девятку» открывали в верхнем правом секторе, я представлял ее как «непослушную девятку из Нью-Йорка», а если другая «девятка» (nine) обнаруживалась слева, это был «золотоискатель (forty-niner) из Калифорнии». Туз (асе) в центре, из Небраски, был «первоклассной (асе) футбольной командой», а парная карта к ней из соседнего Канзаса была «другой первоклассной командой». Король из Миннесоты был «королем Полом Баньяном», и когда другой король обнаруживался в Техасе... ну, вы уже поняли. Насколько хорошо работала эта схема? Если бы она оказалась неудачной, вы бы сейчас о ней не читали. Была ли она совершенной? Нет, но, давая мне небольшое преимущество при опоре на географические ассоциации, она была лучше (для данного пользователя), чем механическое запоминание.

Эта «схема карточных шулеров» — лишь один пример того, как многие из нас используют приемы запоминания, чтобы улучшить память. Многие из этих организационных схем используются так быстро и естественно, что человек не осознает этого. Давайте рассмотрим некоторые из этих методов и когнитивные принципы, которые они иллюстрируют.


Мнемоника — это метод или способ, например рифма или образ, основанный на использовании знакомых ассоциаций для улучшения сохранения информации в памяти и ее припоминания.


В это определение включены три важные части: 1) использование знакомых ассоциаций; 2) хранение, или кодирование, информации; 3) припоминание сохраненной информации. Самые успешные методы помогают во всех трех отношениях. Сначала мы рассмотрим некоторые из обычных мнемонических приемов, затем обсудим интеллектуальные способности, участвующие в мнемонической деятельности, и, наконец, опишем некоторые случаи экстраординарной памяти. Глава заканчивается рассказом об экспертах — людях, имеющих выдающиеся способности в специальных областях.


Мнемозина — мать муз

В греческой мифологии Мнемозина (от имени которой и происходит слово «мнемоника») была матерью девяти муз искусств и наук. Память считали самым старым и наиболее уважаемым умственным навыком, из которого получены все другие. Считалось, что, если бы мы не имели памяти, у нас не было бы науки, искусства и логики.

Мнемонические системы

Существуют десятки систем, способствующих запоминанию, а в некоторых случаях и заменяющих память. Речи обычно читаются по бумажке, телевизионные ведущие полагаются на «телешпаргалки» или телесуфлеров, продавцы получают товар со склада при помощи наглядных индексов, терапевты сверяют симптомы со справочником, а студенты даже составляют шпаргалки. Ораторы Древней Греции и Рима использовали прием, называвшийся «метод размещения»; чтобы облегчить декламацию формальных молитв, верующие используют четки или молитвенные колеса; поколения американских индейцев, отправляя свои ритуалы и следуя своей философии, передавали истории, заученные наизусть, а устные народные сказания многих народов полны живых образов, способствующих запоминанию[28].

Таблица 6.1. Мнемонические методы[29][30]

Метод размещения

Из ранних мнемонических приемов метод размещения документирован лучше всего. Говорят, что греческие сенаторы использовали колонны зданий как напоминание о темах речи. Так, Деомонтик мог начать свою речь, посмотрев на левую колонну, на которой было «написано» ТЕАТР, что должно было напомнить ему о строящемся театре. На другой колонне было «написано» РЫБА, что служило подсказкой для начала разговора о необходимости увеличения вылова рыбы, в то время как на правой колонне можно было вообразить слово ВОЙНА, побуждавшее его поговорить на эту тему.

Возможно, вы использовали этот прием, чтобы вспомнить ответ на вопрос экзамена, пытаясь представить, в какой части доски писал его преподаватель. В произведении «Оратор» Цицерон описывает этот метод, рассказывая о греческом поэте Симониде. Симониду поручили написать лирическую поэму, восхваляющую некоторых римлян благородного происхождения, и продекламировать ее на многолюдном банкете. В рассказе говорится, что, когда он прочитал свою поэму, его зачем-то позвали наружу. Пока он находился снаружи, здание рухнуло и все праздновавшие погибли. Катастрофа была столь ужасной, что даже родственники не могли отличить изувеченные тела одно от другого. Однако Симонид пришел на руины и правильно опознал все тела по тому, где располагались слушатели в банкетном зале.

Метод размещения включает:

* идентификацию знакомых мест, расположенных последовательно;

* создание образов элементов, подлежащих воспроизведению (ПВ) и ассоциированных с местами;

* воспроизведение путем «посещения» мест, служащих признаками для ПВ-элементов.

Работает ли эта система? Как показывают многочисленные случаи и некоторые эмпирические свидетельства — да. Гордон Бауэр (Bower, 1970b, 1972) из Стенфордского университета проанализировал метод размещения и показал, как с его помощью можно запомнить список покупок.

Предположим, что у нас имеется следующий список покупок (левый столбик) и положений (правый столбик):


сосиски — подъездная аллея

еда для кошки — внутренность гаража

помидоры — передняя дверь

бананы — полка в платяном шкафу

виски — мойка на кухне


Части дома и участка размещены в знакомой последовательности, и мы легко можем представить перемещение вдоль нее. На следующем этапе необходимо придумать какие-нибудь необычные образы, чтобы связать эти положения со списком покупок. Бауэр проиллюстрировал это так: первый образ описывал, как «по подъездной аллее скатываются гигантские сосиски», второй — как «кошка шумно ест в гараже», третий — «переднюю дверь, забросанную спелыми помидорами», четвертый — «гроздья бананов, свисающие с полки шкафа», пятый — «бутылку виски, булькающую в мойке на кухне». В результате он воспроизводил список покупок при мысленном прохождении знакомых мест, подсказывающих элементы этого списка.

Система «слов-вешалок»

Мнемоническая система «слов-вешалок», или «списка вешалок», имеет несколько разновидностей, но основная ее идея состоит в том, что человек заучивает ряд слов, служащих ему в качестве «вешалок», на которые он «развешивает» запоминаемые элементы, — так же, как мы вешаем на крючки вешалки в прихожей шляпы, шарфы и пальто. В одной из версий этой системы человек заучивает ряд рифмующихся пар, например такой:


один — это булка

два — это башмак

три — это дерево

четыре — это дверь

пять — это улей

шесть — это палка

семь — это небо

восемь — это ворота

девять — это строчка

десять — это курица


После того как список «вешалок» заучен, на них нужно «развесить» подлежащие запоминанию/воспроизведению элементы. Сделать это можно, например, вообразив некоторую связь между словом-вешалкой и ПВ-словом. Если, скажем, первое из ПВ-слов — это «слон», то можно представить себе, что оно как-то связано с «булкой» (помним: «один — это булка») — и чем страннее будет эта связь, тем лучше будет эффект. В данном примере можно, например, вообразить «слонбургер», то есть большого слона, втиснутого между половинками булочки. Если следующий ПВ-элемент — это «лев», его можно связать со словом «башмак», вообразив льва в теннисных туфлях или представив себе огромные кошачьи лапы в ботинках. Пример использования системы слов-вешалок для запоминания списка покупок показан на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Запоминание слов при помощи метода «слов-вешалок». Источник: Bower, 1973a

Метод ключевых слов

Метод ключевых слов является слегка видоизмененным вариантом системы слов-вешалок. Его использовали Аткинсон и Роф (Atkinson, 1975; Atkinson & Raugh, 1975; Raugh & Atkinson, 1975) в процессе обучения второму языку. В качестве ключевого использовалось «английское слово, напоминавшее по звучанию какую-либо часть иностранного слова» (Atkinson, 1975). Испытуемые ассоциировали звучание иностранного слова с ключевым словом и формировали мысленный образ, связывающий ключевое слово с английским переводом. Так между иностранным словом и его английским переводом образовывалась цепочка, состоящая из ключевого слова, сходного по звучанию с иностранным словом, и воображаемой связи между этим ключевым словом и настоящим английским словом. Возьмем для примера испанское слово pato, означающее по-английски «утка» {duck). Pato по звучанию похоже на pot-o (pot — «горшок»). Используя слово pot в качестве ключевого, мы можем представить себе утку с горшком на голове. Или, например, русское слово zvonok означающее bell («колокольчик»). Слово zvonok звучит как zvahn-oak (oak — «дуб») — с ударением на последнем слоге. Используя слово oak в качестве ключевого, мы можем представить дуб, на котором вместо желудей висят колокольчики. Этот пример в поэтапном виде изображен на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Этапы заучивания русского слова zvonok по методу ключевых слов. Адаптировано из: Solso & Johnson, 1994


Насколько хорошо работает такая система? В проведенных экспериментах (Atkinson & Raugh, 1975) испытуемые заучивали 120 русских слов (по 40 слов в каждый из трех дней). Предварительно записанные русские слова предъявлялись через наушники; для экспериментальной группы ключевые слова и английский перевод предъявлялись зрительно, а для контрольной группы предъявлялся только английский перевод. Каждый день проводились три урока. Успехи группы, где использовались ключевые слова, были гораздо более значительными, чем успехи контрольной группы. Фактически испытуемые из экспериментальной группы, пользуясь методом ключевых слов, за два урока выучивали больше, чем испытуемые контрольной группы за три. Причем не просто их немедленные успехи были лучше, а и через шесть недель вероятность верного воспроизведения в экспериментальной группе составляла 0,43, а в контрольной группе — только 0,28.

Исследователи также обнаружили, что вообще лучше предлагать готовое ключевое слово, чем предоставлять испытуемым самим генерировать его.

Организующие схемы

Мало кто сомневается, что знания человека систематизированы. Как именно они структурируются — это вопрос, вызывающий серьезные споры, но мало кто сомневается, что какая-то структура существует. Все мнемонические системы основаны на структурировании информации так, чтобы ее легче было запомнить и воспроизвести. Основанием для таких организующих схем может быть место, время, орфография, звуки, образы и т. д. Весьма эффективный мнемонический прием — организация информации по семантическим категориям, которые затем можно использовать как признаки для воспроизведения.

Предположим, что в эксперименте по воспроизведению слов испытуемым предлагают за две минуты механически заучить наизусть следующий набор слов:

После заучивания испытуемые в течение 4 мин складывают колонки цифр. Затем они пытаются воспроизвести слова из списка.


Критические размышления: заучивание понятий, имен и слов

С каждым из следующих понятий когнитивной психологии свяжите по два или три имени главных исследователей, важных открытия и/или вывода. Используйте одну из описанных в этой главе мнемонических систем или их комбинацию, чтобы выучить Понятия, имена и связанные с ними слова.

Канонические репрезентации

Память

Семантическая память

Теория геонов

Ретроградная амнезия

PDP

Процедурная память

Уровни обработки

Схема

Иконическое хранение

Нейрофизиологические методы изучения ощущений

Исследования расщепленного мозга

Прототипы

Повысила ли организация материала с помощью мнемонических приемов эффективность запоминания? Какая техника помогла вам больше всего?


Трем другим группам даются те же самые слова, то же самое время для заучивания и та же отвлекающая задача (сложение цифр), но добавляются и некоторые другие условия: членам второй группы раздают контурные рисунки объектов, обозначенные каждым из этих слов, и просят представить их в уме. Третью группу просят запомнить те же самые слова, прочитав и перечитав следующий содержащий их рассказ:


Фантастическое путешествие

Вместо того чтобы быть в своей церкви, мальчик прятался на холме. У него были босые ноги, хотя няня и предупреждала его, что можно наступить на гвоздь. У него в руке было яблоко, которое он время от времени посыпал черным перцем.

Пока над его головой паук плел паутину, он мечтал убежать из дома. Представлял он это себе так. Он сядет на поезд и доедет на нем до побережья. А оттуда он полетит на далекую звезду, сев на волшебный ковер или потерев волшебное стекло.

После этого он женится на королеве, будет лежать на траве, никогда ни будет расчесывать свои волосы или есть овощи. Если ему станет скучно, он будет развлекаться охотой на тигра и смотреть на дым, идущий из его ружья после выстрела.

Но прежде чем он успел закончить свои грезы, он начал уставать. Когда он начал крошить хлеб и кормить находившуюся рядом птицу, он увидел овцу с мягкой шерстью. Он лег на нее и заснул.


И наконец, четвертой группе предлагают заучивать слова в семантически организованном виде, как это показано ниже. (Их также инструктируют, что категории будет легче запомнить, если заучить имя В. F. NAPP, составленное из первых букв названий категорий.)


Части тела (Body parts) — ноги, рука, волосы, ноготь.

Еда (Foods) — хлеб, перец, яблоко, овощи.

Природа (Nature) — холм, трава, дым, звезда, паутина.

Живые объекты (Animal life) — мальчик, няня, королева, птица, тигр.

Места (Places) — церковь, дом, поезд.

Искусственные объекты (Processed things) — стекло, шерсть, ковер.


Эти категории можно представить в виде «дерева», как показано на следующем рисунке.

Дополнительные системы. Есть несколько дополнительных систем, которыми вы, вероятно, когда-то уже пользовались. Одна из них основана на акронимах, или словах, образованных из первых букв слов фразы или группы слов. Например, LAN в сегодняшнем языке означает локальную сеть (Local Area Network). Если бы вам требовалось выучить следующий список фамилий известных когнитивных психологов — Shepard, Craik, Rumelhart, Anderson, Bower, Broadbent, Loftus, Estes, Posner, Luria, Atkinson, Yarbus, Erickson, Rayner, Vygotsky, Intons-Peterson, Piaget, Sternberg, — вы могли бы преобразовать анаграмму из первых букв в такой акроним: SCRABBLE PLAYER VIPS.

Другая, связанная с предыдущей, система состоит в образовании акростиха, то есть фразы или предложения, в котором первые буквы связаны с ПВ-словом. В вышеупомянутом примере вы могли бы придумать такое предложение: Some Cats Run Around Boston Bay Like English Priests Looking After Yoyos Entering religious Schools: Very Important People, Saints («Некоторые коты бегают вокруг бостонского залива подобно английским священникам, следящим за болванами, входящими в религиозные школы: очень важные люди, святые»). Ваши предложения могут быть так же причудливы и еще более лично значимы. Скоро мы увидим, как эти методы можно использовать на практике, в случае, когда необходимо запомнить имя нового знакомого или припомнить слова и понятия — будем надеяться, что мы изучаем этот материал вовремя, и он поможет вам при следующем знакомстве или на экзамене.

Какой мнемонический прием является «лучшим»? Дуглас Херрманн (Herrmann, 1987) обнаружил, что одни методы лучше работают с одним материалом, в то время как другие методы хорошо работают с материалами другого типа. Например, для заучивания парных ассоциаций лучше подходит созерцание образов; для свободного припоминания лучший метод — мнемонические истории; для запоминания последовательностей хорошо работает метод размещения. В другой оценке мнемонических методов Гарсиа и Динер (Garcia & Diener, 1993) обнаружили, что при проверке через неделю методы размещения, слов-вешалок и акростихи, как оказалось, были почти равны по эффективности.

Еще один важный компонент мнемонических методов — их эффективность в организации материала. Однако эффективность мнемоники также связана с другими темами, многие из которых рассматриваются в этой книге.

Воспроизведение имен

По мнению Лорейна и Лукаса (Lorayne & Lucas, 1974), авторов популярной «Книги о памяти» ( The Memory Book), заучивание имени в его ассоциации с лицом включает три этапа. Первый — «запоминание имени» — можно осуществить, обратив особое внимание на то, как это имя произносится, и затем образовав заменяющее его имя или фразу[31]. Например, труднопроизносимое имя Antesiewicz (Антесиевич), которое произносится примерно как Ante-sevage (буквально «Ставить на карту дикаря»), можно запомнить как Auntie-save-itch («Тетушка-избавь-от-чесотки»); имя Caruthers (Карадерс) — как Car with udders («Автомобиль с выменем»); Eberhardt (Эберхардт) — как Ever hard («Всегда упорный») и т. д. Подобная «замена» имен обладает богатым образным потенциалом. Таким способом легко составлять из имен образы — и порой довольно причудливые.

На втором этапе производится поиск особых примет в лице данного человека — высокий лоб, борода, необычные очки, нос с горбинкой, полные щеки, бородавки или ямочки.

И на последней стадии слово-заменитель имени ассоциируется с особой приметой человека. Так, если вас познакомили с начинающим лысеть человеком по имени Wally Kelly (Уолли Келли), у которого большой живот, то буква W, образуемая линией его волос, может послужить подсказкой для имени Wally, а его живот (belly) — для фамилии Kelly. Хотя, конечно, слегка перепутав код, вы можете назвать его Walter Stomach (stomach = живот, желудок)[32]. Или возьмем хоккеиста по фамилии Esposito (Эспозито). Эту фамилию можно представить как Expose a toe («выставь большой палец ноги»), и затем ассоциировать это с его носом, похожим на оттопыренный большой палец ноги. Или возьмем имя Топу Bennett (Тони Беннетт); эту фамилию можно изменить до bend net («гнуть сеть»), а эта фраза напоминает о форме моста «Золотые Ворота» в Сан-Франциско, который уже можно связать с песней I Left my Heart in San Francisco («Я оставил свое сердце в Сан-Франциско»), исполняемой Тони Беннеттом.

Если не обращать внимания на существенную информацию — в вышеприведенном случае это имя человека и его лицо, то даже самые лучшие мнемонические приемы окажутся бесполезными. Чтобы эффективно закодировать информацию, надо прежде всего сосредоточиться на той информации, которую мы хотим сохранить в памяти. Внимание важно и для запоминания других вещей — дат, слов, идей, мест, оно является ключевой стадией процесса запоминания, и если им пренебречь, то и самые лучшие мнемонические приемы не помогут.

Воспроизведение слов

Вот некоторые из наиболее известных мнемонических приемов, опирающихся на начальные буквы.

Названия черепных нервов заучиваются на уроках анатомии при помощи следующего стишка:

On Old Olympia's Towering Top
A Finn and German Vault and Hop
(На макушке старой башни Олимпии
финн и немец прыгают и скачут)

Названия нервов по первым буквам стишка: обонятельный (olfactory), зрительный (optic), блоковидный (trochlear), тройничный (trigeminal), отводной (abducens), лицевой (facial), слуховой (auditory), языкоглоточный (glossopharyngeal), блуждающий (vagus), придаточный (accessory), подъязычный (hypoglossal). (Конечно, переход от буквы G в слове German к названию языкоглоточного нерва — это уже совсем другое дело! ) Каждый, кто учился музыке, вероятно, учил фразу: Every Good Boy Does Fine («Каждый хороший мальчик поступает деликатно»), помогающую запомнить тональности, а также сочетание FAСЕ («лицо»), в котором закодированы музыкальные интервалы. Кто-то учился правильно писать слова arithmetic («арифметика») и geography («география»), заучивая соответственно фразы: A Rat in Tom's House Might Eat Tom's Ice Cream («Крыса в доме у Тома может съесть его мороженое») и «George Elliot's Old Grandfather Rode A Pig Home Yesterday» («Старый дедушка Джорджа Элиота вчера дома оседлал свинью»). Имена девяти муз можно выучить при помощи фразы: See, see, my Puttee («Смотри, смотри, моя Патти»), в которой заключен код CCMPUTTEE, расшифровываемый как Calliope (Каллиопа), Clio (Клио), Melpomene (Мельпомена), Polyhymnia (Полигимния), Urania (Урания), Thalia (Талия), Terpsichore (Терпсихора), Erato (Эрато) и Euterpe (Эвтерпа). Аббревиатура ROY G BIV (звучит как имя человека: Рой Джи Бив) составлена из первых букв названий основных цветов спектра: red (красный), orange (оранжевый), yellow (желтый), green (зеленый), blue (голубой), indigo (синий) и violet (фиолетовый)[33].

В этих примерах мнемонические приемы основаны на использовании первых буквы ПВ-слов. Очевидно, первая буква несет наибольшее количество информации, из чего можно заключить, что слова в ДВП кодируются по начальным буквам, подобно указателю в словаре. Второй по важности, видимо, является последняя буква слова (но это правило часто нарушается в случае изменения окончаний — такие буквы несут мало информации). Это явление хорошо знакомо любителям кроссвордов. Если первую букву подсказывает мнемонический прием, она наверняка является самым заметным из возможных буквенных признаков.

Влияние знакового потенциала начальных букв продемонстрировали Солсо и Бирсдорф (Solso & Biersdorff, 1975). Они просили испытуемых воспроизвести список слов. Если испытуемый не мог воспроизвести то или иное слово, ему предъявляли в качестве подсказки либо его первую букву, название предмета или явления, ассоциирующегося с этим словом в обычном опыте, или же слово, рифмующееся с ним. Если испытуемый все еще не мог вспомнить слово, ему предъявлялась сдвоенная подсказка, например первая буква плюс ассоциация. И рифма, и буква, и ассоциация помогали испытуемому вспомнить слово, но для настоящего обсуждения важно то, что в тех случаях, когда подсказки улучшали показатели воспроизведения, лучшим видом подсказки было предъявление первой буквы.


Критические размышления: мастерство и знание

Бедард и Чи (Bedard & Chi, 1993) утверждают, что «исследования (мастерства) показали, что обширные, организованные знания в определенной области — предпосылка мастерства». Что такое знание? Прежде, чем читать дальше, сформулируйте ваше собственное определение знания и свяжите его с мастерством.

Специалисты в области мастерства и знания полагают, что знание можно классифицировать в терминах его количества или структуры. Эксперты имеют большее количество специальных знаний, что очевидно (специалист в плотницком деле знает гораздо больше о своем ремесле, чем новичок). Однако более важно, как эксперты организовывают свои знания. Они организовывают знания так, чтобы сделать их более доступными, функциональными и эффективными. Использование мнемонических приемов может увеличить объем знаний человека (предпосылка для мастерства), но также важна организация знаний.

Выдающиеся мнемонисты

Людей с необычной или выдающейся памятью можно разделить на «профессиональных мнемонистов», сознательно использующих мнемонические приемы, и «спонтанных мнемонистов», чьи способности развились более или менее естественным путем, без сознательных усилий и без использования «приемов» или «трюков».

Существует множество анекдотических историй о людях с феноменальной памятью, подлинность которых очень трудно проверить. Однако есть также случаи, о которых известно многое, а также несколько тщательно изученных примеров. Некоторые из них мы приведем ниже.

Ш.: Лурия

Наиболее яркий пример выдающейся памяти (который также является одним из прекрасно документированных) — это случай Ш. (С. В. Шерешевского), чьи способности изучал выдающийся русский психолог А. Р. Лурия (Luria, 1960, 1968). Это полуклиническое исследование началось в середине 1920-х годов, когда Ш. работал газетным репортером. Он несколько раз менял работу пока, наконец не стал профессиональным мнемонистом.

Ш. мог безошибочно воспроизвести списки слов, возраставшие до 30,50 и 70 единиц, с тем же безупречным результатом. Как пишет Лурия, «чтобы запечатлеть в памяти таблицу, состоящую из 20 чисел, Ш. требовалось от 35 до 40 с... таблица из 50 чисел требовала несколько больше времени... от 21/2 до 3 мин» (Luria, 1968). Типичный эксперимент Лурия описан ниже.


[Ш.] потратил 3 мин на изучение таблицы, которую я нарисовал на листе бумаги, попеременно останавливаясь, чтобы перечитать то, что он представлял себе в уме.

Ему потребовалось 40 с, чтобы воспроизвести эту таблицу (то есть вызвать из памяти все числа в правильной последовательности). Он делал это в ритмичном темпе, едва останавливаясь между числами... За 35 с он прочитал числа, образующие диагонали (группы из четырех чисел, идущие зигзагом через таблицу), и за 50 с пробежался по числам, образующим горизонтальные ряды. Всего ему потребовалось 1 мин 30 с, чтобы преобразовать все 50 цифр в одно пятидесятизначное число и прочитать его без запинки.


Когда несколько месяцев спустя Лурия снова попросил Ш. воспроизвести эту таблицу, тот сделал это так же точно, как и в первый раз. Лурия пишет:


Единственное различие между этими двумя попытками состояло в том, что в более поздней ему потребовалось больше времени, чтобы «оживить» всю ситуацию, в которой проводился первоначальный эксперимент: «увидеть» комнату, в которой он сидел, «услышать» мой голос, «воспроизвести» образ самого себя, смотрящего на доску. Но самый процесс «чтения» таблицы занял у него едва ли больше времени, чем в предыдущем случае…


Лурия провел множество аналогичных экспериментов со сходными результатами. Ш. не забывал — даже бессмысленный материал — спустя дни, месяцы и даже годы!


Александр Лурия (1902-1977). Сделал фундаментальные открытия в нейропсихологии и написал книгу о Ш.


Лурия заметил, что феноменальная память Ш. сопровождалась необычайной синестезией — состоянием, при котором ощущения одной модальности (например, слуховые) вызывают ощущения другой модальности (например, зрительные). У большинства из нас бывают определенные синестезические переживания; например, люди склонны связывать звуки высокой тональности с ярким, «пронзительным» светом, а низкие тона — с темными, мрачными оттенками. Однако немногие обладают такой же способностью к синестезии, как Ш., который во время мысленного «прочтения» ряда элементов из памяти мог слышать шумы в зондируемой зоне памяти, как если бы это были «дуновения потока» или «всплески», вмешивающиеся в его «чтение» информации.

Когда ему предъявляли звук частотой 30 Гц с амплитудой 100 дБ, Ш. сообщал, что сначала он видел полоску цвета старого потускневшего серебра шириной 12-15 см; звук 50 Гц амплитудой 100 дБ вызывал у него ощущение коричневой полоски на темном фоне с красными, как язык, краями. Это переживание сопровождалось у него также ощущением вкуса «как у кисло-сладкого борща». При 500 Гц и 100 дБ Ш. видел «полоску молнии, разделившей небо пополам». При том же тоне уровня 74 дБ цвет менялся на насыщенный оранжевый и появлялось «ощущение, как будто спину покалывает». При повторении звуков появлялись те же самые ощущения.

Ш. также испытывал синестезические реакции на голоса, заметив однажды Лурия: «Какой у вас рассыпчатый желтый голос». На некоторые другие голоса его реакция была более лестной; так, один голос он описал как «пламя с волокнами, которые Тянутся от него ко мне», добавив: «Меня настолько заинтересовал его голос, что я не слышал, о чем он говорит».

Эти синестезические компоненты, по-видимому, были важны для Ш. в процессе воспроизведения, поскольку дни создавали фон для каждого воспроизводимого элемента. Ш. так описывает этот процесс:


...Я узнаю слово не только по тем образам, которые оно вызывает, но по целому комплексу ощущений, порождаемых этим словом. Это трудно выразить... тут дело не в зрении или слухе, а в каком-то общем моем ощущении. Обычно я ощущаю вкус или вес слова, и мне не нужно делать усилий, чтобы его вспомнить — оно как бы вспоминается само. Но это трудно описать. Я чувствую, как что-то жирное скользит по моей руке... или мне кажется, что масса крошечных легких точек щекочет мою левую руку. Когда это происходит, я просто вспоминаю, и мне не нужно напрягаться-Имеются данные, что


Ш. использовал мнемонический прием размещения. Когда ему предъявляли набор элементов для запоминания, он мысленно распределял их вдоль знакомой московской улицы начиная от Пушкинской площади и вниз по улице Горького, а затем воспроизводил эти элементы, совершая мысленную прогулку по этой же самой улице, используя знакомые ориентиры как зрительные признаки для воспроизведения этих элементов. Ошибки возникали из-за неудачной интроспекции, а не из-за забывания, поскольку иногда элемент не был «виден», будучи «размещен» в каком-то темном углу или потому, что был очень маленьким[34]. Яйцо, например, могло не вспомниться, если было «размещено» на белом фоне.


Е: случай фотографической памяти

Практически на каждом курсе по когнитивной психологии студент обязательно задаст подобный вопрос: «Что вы скажете о фотографической памяти? Сущёствуют ли люди, которые могут смотреть на страницу и сообщить вам дословно обо всем, что они видели?» Я не знаю, как мои коллеги отвечают на этот вопрос, но я обычно говорю: «Если вы знаете такого человека, приведите его в мою лабораторию. Мы очень долго ищем человека, обладающего такой редкой способностью». На своем опыте я убедился, что истории людей с «фотографической памятью» недостоверны. Психологическая литература предпочитает обходить стороной эту проблему, хотя приложения воскресных газет более многословны.

Об одном случае фотографической памяти сообщает Стромейер (Stromeyer, 1970). Испытуемая, Элизабет, — очень умная, образованная, профессиональная художница, преподаватель Гарварда. Она может мысленно проецировать точный образ картины на поверхность. Ее образ, по-видимому, является точной копией оригинала, и Элизабет может смотреть на образ и подробно описывать его. Психологи называют это эйдетическими образами (талант, иногда обнаруживаемый у детей), а не более модным термином фотографическая память. Способность Элизабет не ограничена визуальными образами; она может также визуализировать, скажем, стихотворение на иностранном языке, которое она читала несколькими годами ранее. Она может «копировать» строчку из начала или конца стихотворения одинаково хорошо, записывая его максимально быстро, — способность, которая может пригодиться на экзаменах а средней школе.

Действительно ли Элизабет уникальна? За два десятилетия, прошедшие со времени первого эксперимента, не сообщалось ни о каком другом подобном случае. Если есть другая Элизабет, ждущая, когда ее обнаружат, пожалуйста, сообщите мне об этом.


Живые образы Ш. также вмешиваются в его восприятие прозы, а восприятие абстрактной поэзии для него особенно затруднено[35]. Он рассказывал, что при слушании голоса каждое произнесенное слово вызывает образ, который иногда вступает в коллизии с другими образами. Во время чтения может происходить сходная интерференция образов; простое предложение «Работа стала осуществляться нормально» вызвало такую реакцию: «Насчет работы, я понимаю, что работа продолжается... но здесь это слово нормально, Я вижу большую краснощекую женщину, нормальную женщину... а потом это выражение стала осуществляться. Кем? О чем все это? Ну, есть промышленность... и эта нормальная женщина — но как это все свести вместе? Насколько я должен отстраниться от всего этого, чтобы извлечь простую идею из чего-либо!»

Видимо, выдающиеся способности Ш., как и долговечность хранения информации в его памяти, обязаны сочетанию факторов, включая образы, синестезию и мнемонику.

V. Р.: Хант и Лав

В 1971 году Хант и Лав (Hunt & Love, 1972) «открыли» человека (V. Р.), чья выдающаяся память соперничала с памятью Ш. Для когнитивных психологов случай с V. Р. особенно интересен по двум причинам: у V. Р. проявлялась необычно обширная память и, что еще важнее, его регулярно обследовала команда когнитивных психологов, которые применяли многие из исследовательских методов, описанных в этой книге.

По странному совпадению V. Р. родился в Латвии и провел ранние годы своей жизни в небольшом городе недалеко от того, где жил III. Он научился читать в 3,5 года, а к 5 годам запомнил карту улиц Риги. В 10 лет он знал на память 150 стихотворений. После Второй мировой войны и до 1950 года V. Р. жил в Германии в лагерях для перемещенных лиц. Поскольку снабжение книгами тогда было неважное, основной акцент делался на записи и механическое запоминание; однако V. Р. обладал необычной памятью, видимо, еще до этого.

В то время, когда Хант и Лав наблюдали V. Р., он работал клерком на складе, играл в шахматы на отборочных турнирах и иногда выигрывал. Его IQ, измеренный по Шкале интеллекта взрослых Векслера, составлял 136, причем высочайшие очки он набирал в задачах, связанных с запоминанием, а самые низкие — по способностям к механике. О своих способностях в этой последней сфере он говорил: «Мне было трудно даже вставить грифель в карандаш».

Хант и Лав попросили V. Р. дважды прочитать рассказ Бартлета «Война призраков» (Bartlett, 1932). Затем они предложили ему считать от 253 назад по 7 до 0, после чего проверяли его на воспроизведение отдельных фрагментов (спустя 1 мин, 5 мин, 30 мин и 45 мин) и весь рассказ целиком через 1 ч и через 6 недель. (Его не предупреждали о задании воспроизвести этот рассказ через 6 недель.) Воспроизведение рассказа через 6 недель было почти идентичным воспроизведению спустя 1 ч, и оба результата были лучше, чем самый лучший результат у 10 контрольных испытуемых.

В тесте, сходном с тестом Лурии, V. Р. просили выучить и воспроизвести список из 48 чисел. Он сделал это совершенно точно за 4 мин времени заучивания, а спустя 2 недели воспроизвел этот набор всего с одной ошибочной перестановкой. В отличие от Ш. V. Р. не полагался в этой задаче на необычную зрительную память; один из используемых им мнемонических приемов заключался в том, чтобы запомнить ряд чисел как дату и затем спросить себя, что он делал в тот день.

Результаты показывают, что V. Р. обладал действительно выдающейся ДВП. Чтобы испытать его КВП, Хант и Лав использовали парадигму Брауна-Петерсона (см. главу 7). Показатели V. Р. и 12 контрольных испытуемых изображены на рис. 6.3. Видно, что при более длительных периодах хранения информации показатели воспроизведения у V. Р. гораздо лучше, чем у контрольных испытуемых, из чего можно сделать вывод, что он способен удерживать в памяти бессмысленные трехбуквенные сочетания, несмотря на присутствие интерферирующих задач (которые, как полагают, препятствуют повторению). V. Р. объяснил, что благодаря знанию многих языков он может ассоциировать предъявляемые в эксперименте «бессмысленные» триграммы со значимым словом. Если это так, то прием Брауна-Петерсона выявляет его способность хранить значимую единицу информации в течение короткого периода.

Рис. 6.3. Результаты воспроизведения V. Р. и 12 контрольными испытуемыми сочетаний из трех согласных букв. Адаптировано из: Hunt & Love, 1972


Давая интроспективное описание своей феноменальной памяти, V. Р. подчеркивал важность «концентрации». Хант и Лав так комментируют этот фактор:


Выражаясь более формально, V. Р. гораздо лучше, чем большинство людей, мог создавать стимульные коды. Для этого требовались сознательные усилия. Информацию, которую ему предстоит запомнить, V. Р., если есть возможность, изучает дольше, чем средний человек, Когда мы наблюдали за ним при игре в шахматы вслепую, мы заметили, что, хотя он и проявляет значительное чутье, но работает очень напряженно. Во время обдумывания следующего хода он мог отпускать "небрежные" шутки, но вены на его лбу были напряжены. То, что он мог шутить, одновременно вычисляя ходы, указывает на наличие у него способности, которой большинство из нас лишены: он мог выполнять несколько мысленных операций одновременно. Возможно, этим объясняются его феноменальные успехи в решении задачи Брауна-Петерсона. В отличие от большинства испытуемых он, по-видимому, может повторять числа назад, одновременно обрабатывая информацию в памяти.

Другие примеры

В литературе описано несколько других случаев выдающейся памяти. Один из них изложен Хантером (Hunter, 1962), который документировал необычные математические способности А. К. Эткина, профессора математики из Эдинбургского университета[36]. В 1933 году для испытания памяти Эткина ему были предъявлены 25 не связанных по смыслу слов, которые он прочитал дважды. Когда его попросили воспроизвести этот список 27 лет спустя, он начал с нескольких слов и затем постепенно дополнял список, пока не воспроизвел правильно все 25. Ему также дали прочесть и запомнить отрывок из «Войны призраков», и 27 лет спустя он воспроизвел его почти точно. Его способность к запоминанию и воспроизведению была не менее поразительной, чем его математические способности. Услышав число 1961, Эткин тотчас представлял его как 37 х 53, а также 442 + 52 и 402 + 192.

Еще один случай выдающейся памяти приводят Колтхарт и Глик (Coltheart & Glick, 1974); он интересен тем, что связан с иконической памятью (см. главу 3). У их испытуемой Сью д'Оним[37] (или О.) была способность «говорить назад», то есть произносить задом наперед слова, предъявляемые обычным способом[38]. (При этом «майор» превращается в «ройам», «пластик» — в «китсалп», а «перец» — в «цереп».) Иконическая память «О., по-видимому, превосходила все мыслимые пределы. При предъявлении ряда из 8 букв в течение 100 мс она могла вспомнить в среднем 7,44 буквы по сравнению с 5 у контрольных испытуемых. Колтхарт (Coltheart, 1972b) объясняет эти результаты тем, что О. могла зрительно кодировать информацию примерно в четыре раза быстрее, чем нормальные испытуемые.

К сожалению, в литературе описано слишком мало случаев выдающейся памяти, чтобы можно было сделать о них более чем поверхностные обобщения. Действительно, в отношении вышеописанных случаев можно заметить, что у всех изученных индивидов особенности памяти были различны. Ш. и V. Р. использовали мнемоническую систему с менее жесткой структурой, чем другие, — в первом случае это были образы, а во втором — семантическое опосредование. Выдающаяся память Эткина в какой-то степени опиралась на использование образов и ритма, но все же отличалась от памяти других.

Эксперты и мастерство

Мы заканчиваем эту главу дискуссией об экспертах — людях, имеющих необычные когнитивные способности — и исследованиях исключительных способностей и навыков. Данный раздел состоит из двух частей: в первой приведены несколько наблюдений за экспертами и их развитием, а во второй предложена когнитивная интерпретация этих наблюдений.

Интерес к мастерству (выдающимся профессиональным способностям) порожден исследованиями искусственного интеллекта (ИИ) и потребностью в разработке эффективных компьютерных программ, которые могли бы моделировать работу экспертов[39]. Однако в последнее время когнитивные исследования мастерства развивались сами по себе. Первые компьютерные программы, иногда называемые экспертными системами, были разработаны, чтобы буквально воспроизводить то, что делают и знают эксперты-люди. Проблема состоит в том, что большая часть знаний эксперта не может быть формализована[40]. Тем не менее эти «тайны ремеcла» могут многое сказать о том, как структурирована информация в умах экспертов и новичков. Они также имеют некоторое практическое значение, например, при постановке медицинского диагноза «мыслящими компьютерами», которые моделируют диагностические процедуры, используемые квалифицированными врачами. Мы затрагивали эти темы в главе 4, когда исследовали способ восприятия шахматистами-гроссмейстерами расположения фигур на шахматной доске. Исследования мастеров шахмат обеспечили специалистов по искусственному интеллекту информацией, необходимой для создания интеллектуальных программ для игры в шахматы, и результаты были впечатляющими — современные компьютеры способны обыгрывать лучших игроков мира. Изучение мастерства, однако, не ограничено обслуживанием потребностей исследований искусственного интеллекта. Эта тема интересна и достойна внимания когнитивных психологов ввиду ее теоретической и практической важности. В конце концов, если мы хотим, чтобы из талантливых студентов выросли хорошие специалисты, мы должны иметь представление о когнитивных параметрах, отличающих эксперта от новичка.

Проанализировав большое количество исследований, проводившихся среди экспертов в той или иной области, Глейзер и Чи (Glaser & Chi, 1988) выявили следующие характеристики экспертов.

1. Эксперты превосходят других людей главным образом в своих собственных областях. Мастера умственных вычислений, например, вряд ли будут экспертами в медицинской диагностике, и наоборот.

2. Эксперты воспринимают основные значимые в своей области паттерны. Шахматные мастера, рентгенологи и архитекторы способны «видеть» больше значимых паттернов в своей области, чем неспециалисты.

3. Эксперты действуют быстрее. Опытные машинистки, шахматисты, компьютерные программисты, математики и т. д. работают в рамках своей специальности с большей скоростью, чем другие люди.

4. Эксперты, по-видимому, эффективно используют КВП и ДВП. Очевидно, эксперты обладают лучшей памятью, но, возможно, они просто лучше используют ее.

5. Эксперты видят и представляют проблему в своей области на более глубоком уровне, чем новички. Когда экспертов просят классифицировать и проанализировать проблемы, они склонны заниматься глубинными, а не поверхностными проблемами.

6. Эксперты тратят много времени, качественно анализируя проблему. Они склонны рассмотреть проблему с разных сторон, прежде чем начать ее решать.

7. Эксперты обладают навыками самоконтроля. Они, по-видимому, осознают свои ошибки и способны вносить коррективы по ходу дела.


Одна особенность отличает нас от других существ — наша способность приобретать сложные навыки. Все специфически занятия человека — например, математика, язык, шахматы, программирование на компьютере, скульптура — являются приобретенными навыками... Люди становятся экспертами в областях, возникновения которых в ходе нашей эволюции невозможно было предугадать, и сущность человеческого гения состоит именно в этой пластичности.

Джон Р. Андерсон

Исследования экспертов проводились в двух направлениях. Первое заключалось в поиске исключительно квалифицированных людей и исследовании их таланта. Примерами таких исследований являются следующие[41]:

* Актеры (Intons-Peterson & Smyth, 1987; Noice, 1991; Noice & Noice, 1993).

* Архитектура (Akin, 1982).

* Художники (Solso, 2001).

* Ревизоры (Bedard, 1989).

* Бейсбол (Chiesi, Spilich & Voss, 1979).

* Бридж (Charness, 1979).

* Шахматы (Chase & Саймон, 1973a, 1973b; среди детей см. Chi, 1978).

* Танцы (Solso et al., 1986; Solso, 1989; Solso & Dallob, 1995).

* Необыкновенная память (например, Ш. (Luria, 1974), V. P. (Hunt & Love, 1972), и/С (Ericsson & Poison, 1988a&b)).

* Гении (например, в музыке, шахматах, науке: Hayes, 1986).

* Го (Reitman, 1976).

* Математические способности (например, А. С. Эткин: Hunter, 1962).

* Медицинская диагностика (Clancey, 1988; Lesgold et al., 1988).

* Музыканты (Halpern, 1989).

* Физики (Chi, Glaser & Rees, 1982).

* Биржевые маклеры (Johnson, 1988).

* Официанты (Ericsson & Poison, 1988a, 1988b).

* Машинопись (Centner, 1988).

H. О.: исследование на примере художника — Солсо; Майалл и Чаленко

Одно из самых полных исследований с участием мастера-портретиста Хамфри Оушена (Н. О.) было проведено недавно Робертом Солсо в Стэнфорде и Неваде и Крисом Майаллом и Джоном Чаленко в Оксфорде. Исследование основывалось на представлении о том, что эксперты в любой области, будь то математика, музыка, легкая атлетика или искусство, демонстрируют нейрокогнитивные особенности и действия, которые заметно отличаются от таковых у обычных людей. С учетом этого исходного условия Солсо, Майалл и Чаленко провели всестороннее исследование, которое включало сканирование мозга и изучение зрительно-моторной координации движений рук опытного художника.

Н. О. — художник с более чем двадцатилетним опытом работы и один из наиболее выдающихся британских портретистов; его выставки проходили в Национальной портретной галерее (Лондон), колледже Вулфсона (Кембридж) и многих других галереях. Среди его самых известных картин — портрет бывшего участника квартета «Битлз» Пола Маккартни. Он получил множество наград и участвовал в многочисленных выставках. В дополнение к формальному художественному образованию Я. О. посвящал занятиям живописью от 3 до 5 часов каждый день и за всю жизнь провел у мольберта приблизительно 25 тыс. часов. На момент исследования это был сорокасемилетний мужчина, работавший правой рукой. Тот факт, что Я. О. специализировался на портретах, был важен, поскольку за распознавание лиц отвечает специальный отдел коры головного мозга человека. Я. О. согласился на участие в исследовании, проводимом сначала с помощью ОМР и затем посредством регистрации движений глаз и моторики, — эти данные были впервые получены при работе с опытным художником.

Н. О. и ОМР. В исследовании, проведенном Солсо (Solso, 2001), Н. О. рисовал шесть портретов, лежа на спине в ограниченном пространстве аппарата для ОМР. Эту задачу выполнял также контрольный испытуемый, чтобы обеспечить сравнение мозговой активности Н. О. и новичка. Результаты активности церебрального кровотока Н. О. и новичка показаны на рис. 6.4.

Как и ожидалось, большая активность была зарегистрирована в правом полушарии испытуемых, ответственном за восприятие и обработку геометрических форм. В восприятии лица прежде всего участвует заднетеменная область, как показано на рис. 6.4 в колонке а и до некоторой степени — б, и эксперт и новичок обнаружили значительную активность в этой области. Однако если вы внимательно рассмотрите различия между экспертом и новичком, то увидите, что у новичка отмечается более интенсивный кровоток к правой заднетеменной области (рис. 6.4, а). Почему у эксперта обнаруживается менее интенсивный кровоток при обработке лиц? Ответ может стать одним из ключевых элементов в нашем понимании особенностей памяти экспертов.

Рис. 6.4. ОМР-снимки Н. О. и контрольного испытуемого (нехудожника), отражающие активность в правой теменной области у обоих (см. колонку а). Эта область участвует в восприятии лица, но кажется, что нехудожнику требуется больше энергии для обработки лица, чем Н. О. В колонках в и г отмечается увеличение кровотока в правой лобной области художника, что указывает на абстракцию информации более высокого порядка (Solso, 2000, 2001)


Может показаться, что эксперты, в данном случае опытный портретист (который обрабатывал информацию о лицах в течение тысяч часов), настолько эффективны в восприятии и запоминании лиц, что они переносят внимание на «более глубокие» формы познания, предполагающие более тонкий анализ лиц. Этот глубинный уровень может включать уникальную форму восприятия лиц, известную как знание лиц[42]. Лучше понять более глубокую обработку помогут изображения в колонке С, свидетельствующие о большей активности в правой лобной области эксперта, чем новичка. Эта область, как считается, относится к аналитическим, ассоциативным областям коры, ответственным за абстрактное мышление. Таким образом, по-видимому, наш опытный художник Н. О. занят обдумыванием портрета столько же, сколько и его восприятием. Это исследование, первое в своем роде, открывает путь к дальнейшим исследованиям процесса решения экспертами их профессиональных задач. Где локализовано мышление у шахматных мастеров, астрофизиков, волейболистов, виолончелистов, психиатров, плотников? Мы сможем дать ответы на эти и многие другие вопросы.

Движения глаз и моторика Н. О. Вторая стадия исследования включала регистрацию точек фиксации взгляда и движений руки Н. О., когда он рисовал портрет модели. На этой стадии экспериментального анализа Майалл и Чаленко (Miall & Tchalenko, 2001) снабдили Н. О. камерой (рис. 6.5), которая записывала движения глаза и точки фиксации, камерой слежения, идентифицирующей визуальную сцену, и датчиком, который указывал движения руки художника. Эти приспособления не мешали Н. О. довольно свободно перемещать голову и руки. Таким образом, можно было отслеживать фиксацию глаза и движения рук Н. О., пока он писал портрет. Для исследователей не было неожиданностью, что конечный продукт, произведенный этим знаменитым художником, был намного более качественным, чем у любителей, которые также участвовали в эксперименте, но исследователи обнаружили также следующее факты.

Рис. 6.5. Техника, использованная для регистрации движений глаз Н. О., точек фиксации взгляда и движений руки при создании портрета (Miall & Tchalenko, 2001 )


* Фиксация Н. О. на модели отличалась от его «обычного» паттерна зрения, указывая но то, что он более интенсивно рассматривал модель, когда «надевал шляпу художника».

* По мере продвижения работы фиксации Н. О. переместились с модели на холст, указывая на то, что, будучи почти завершенной, картина сама служит стимулом для дальнейшей «отделки». В начале работы над картиной художник должен тратить больше времени на изучение модели, чтобы точно воспроизвести детали лица.

* Обычное время фиксации художника при рисовании эскизов занимало от 0,6 до 1,0 с, в то время как типичный период фиксации новичков был равен приблизительно половине этого времени (рис. 6.6). Эти результаты означают, что художник останавливал взгляд на одной позиции, детально изучая ее, в то время как неспециалисты фиксировали взгляд на двух позициях или больше, иногда пространственно несопоставимых. Последний паттерн взгляда не типичен для повседневных движений глаз и подобен фиксациям глаза Н. О., когда он не был «в шляпе художника».

Рис. 6.6. Продолжительность фиксаций глаза у Н. 0. и художников-новичков; эксперт тратил почта вдвое больше времени на каждую фиксацию взгляда на модели, чем новички (Miall & Tchalenko, 2001 )


* Способность H. О. фиксировать и воспроизводить визуальную информацию, по-видимому, базируется на детальном процессе, а не на целостном подходе. Художник, например, рисовал бы точка за точкой нос, затем ухо и т. д.

* Наконец, когда были зарегистрированы результаты движений руки Н. О., был получен образ, намного более похожий на заключительный эскиз, чем предполагалось (рис. 6.7). Подробный анализ движений руки и окончательного рисунка точно показал, как работал художник. Например, в то время, как детальная работа над правым глазом испытуемого требовала много моторной активности, рисунок края носа был сделан одним штрихом.

Рис. 6.7. Заключительный результат. Слева; движения руки Н. О. (не штрихи карандашом). Справа: законченный портрет (Miall & Tchalenko, 2001 )


Впервые работа очень терпеливого художника (который бескорыстно тратил свое время и силы) исследовалась с помощью ОМР, устройства для регистрации движений глаз и прибора для регистрации моторики рук. Такое исследование открывает путь для дальнейшего изучения экспертов и специалистов с помощью современной аппаратуры.

Возможно, что данные, собранные при работе с Я. О., индивидуальны и с другими художниками можно использовать иные стратегии. Конечно, пейзажисты и абстракционисты могут демонстрировать другие паттерны движений и фиксаций глаз и моторных реакций. Возможно, у них активизируются другие области коры и отмечаются другие паттерны движений глаз. Вполне вероятно, что Леонардо да Винчи, Рембрандт, Пикассо и Ван Гог обнаружили бы иные нейрокогнитивные склонности.

Структура знания и мастерство

До сих пор мы сосредоточивались на описании мастерства. Составными частями этого исследования являлись отбор испытуемых — экспертов, новичков и совсем неопытных людей, как в случае трех уровней мастерства в шахматах, описанных в главе 4 — и оценка их знаний и мастерства. В литературе периодически упоминаются две особенности эксперта (в противоположность новичку). Эксперт имеет проблемно-ориентированное, организованное знание и умеет использовать его эффективно и мудро. Например, установлено, что шахматный мастер хранит в памяти приблизительно 50 тыс. паттернов; хороший игрок — приблизительно 1000, а новичок лишь несколько десятков. Однако мастерство не состоит лишь в хранении пассивной информации по определенной теме. Важна также организация знаний. В одном важном исследовании организации информации Чи, Фелтович и Глейзер (Chi, Feltovich & Glaser, 1981) использовали задачу на сортировку карточек, чтобы выяснить, как эксперты и новички классифицировали проблемы. На каждой карточке были изображены схема и описание задачи из области физики. Новички сортировали проблемы на основе буквальных, поверхностных особенностей, например «проблема связана с блоками на наклонной плоскости»; эксперты были склонны сортировать проблемы на основе принципов решения проблемы, например сохранение энергии. Эта черта (поверхностный анализ в сравнении с анализом принципов) сохраняется у представителей различных специальностей, включая математику, компьютерное программирование и генетику. Сходные результаты были получены при классификации и анализе явлений реального мира, таких как изображения динозавров, типы фотоаппаратов и электронных схем. Эксперты обладают более глубокими и обширными знаниями, чем новички, и склонны организовывать знания по общим принципам, а не по внешним особенностям.

Теоретический анализ мастерства

Действительно ли сложно понять людей с экстраординарными когнитивными способностями с точки зрения традиционной когнитивной теории? Возьмем проблему КВП. В предыдущих главах мы узнали, что объем КВП ограничен определенным числом временно хранящихся единиц, однако умножение чисел, например 4,652 х 93, очевидно, требует хранения больше чем семи единиц и обработки, которая превышает возможности КВП. Либо эксперты, упомянутые в этой и других главах, имеют иную систему памяти, чем большинство из нас, либо они используют хранящиеся в ДВП знания, чтобы расширить емкость рабочей памяти.

Чейз и Эрикссон (Chase & Ericsson, 1982) объяснили экстраординарные операции памяти действием трех принципов, определяющих память экспертов, и использование ими ДВП для решения необычных задач:

1. Принцип мнемонического кодирования (организация) гласит, что эксперты кодируют информацию, опираясь на существующие обширные знания. При запоминании большого количества цифр один эксперт, бегун на дальние дистанции, использовал «удачные случаи» одномильного пробега, марафона, забега на 3 км и т. д., чтобы запомнить различные группы цифр. Действительно ли емкость его КВП больше? Это сомнительно. Более вероятно, что он использует существующие знания, чтобы группировать новую информацию. (См. Bower & Springston, 1970 и исследования FBI, PHD, IBM, TWA, описанные в главе 7.)

2. Принцип структуры извлечения (доступ) гласит, что эксперты используют знание предмета (например, машинописи, шахмат, бейсбола, выбора акций), чтобы развить абстрактные, высокоспециализированные механизмы систематического кодирования и извлечения значимых паттернов из ДВП. Эта способность позволяет экспертам быстро определять, какая информация нужна для решения знакомой задачи, и сохранять новую информацию в формате, который облегчит ее извлечение. 3. Принцип ускорения (скорость) гласит, что практика увеличивает скорость распознавания и кодирования паттернов. Кроме того, эксперты способны извлекать информацию из ДВП быстрее, чем новички. Если хранение информации и ее извлечение из ДВП с практикой улучшается, то ограничений на сложность обработки новой информации, по-видимому, не существует.

В нашем обсуждении памяти специалистов остался почти не замеченным один компонент — практика. Эта тема детально проанализирована Эрикссоном, Крампом и Теш-Ромером (Ericsson, Krampe & Tesch-Romer, 1993). Казалось бы, что в основе квалификации лежат многие часы упорной практики. Поговорка «повторение — мать учения» хотя и слишком проста, чтобы рассматривать ее как научный принцип, имеет большое значение в развитии навыков и мастерства[43]. Хотя простая, тупая, грубая практика, по-видимому, контрпродуктивиа, равномерно распределенная, «интеллектуальная» практика напрямую связана с мастерством.

Резюме

1. Мнемоника — это совокупность приемов, облегчающих хранение, кодирование и воспроизведение информации из памяти.

2. Разработано множество мнемонических приемов; некоторые из них опираются на образы и опосредование (например, метод размещения и система слов-вешалок), на фонематические и орфографические характеристики (например, системы воспроизведения слов и чисел), на фонематические подсказки-признаки и образное опосредование (например, метод ключевых слов или различные способы воспроизведения имен) и на семантическую организацию.

3. Способность мнемоники улучшать память объясняется тем, что она помогает организовывать информацию.

Изучение индивидов с выдающейся памятью показывает, что их способности могут опираться на сочетание нескольких мнемонических приемов: метод размещения, образы и видоизмененную систему слов-вешалок; метод размещения, образы и синестезию (например, Ш.) или опираться на семантическое опосредование (например, V. Р.).

4. Исследование опытного портретиста Н. О. показало, что часть его мозга, участвующая в ассоциативной обработке, была более активна, чем у новичка, тогда как новичок показал относительно большую активизацию при обработке области лица. Кроме того, изучение движений и фиксаций глаз и действий руки позволило выявить особенности, свойственные эксперту.

5. Исследования, проводившиеся среди экспертов, показывают, что они превосходят других людей в своей области, воспринимают значимые паттерны, быстры, хорошо используют ДВП и КВП, представляют проблему на глубоком уровне, качественно анализируют проблему и обладают навыками самоконтроля.

6. Некоторые обычные люди в результате тренировки могли выполнять сложные математические вычисления и запоминать длинные последовательности чисел. Они делали это, эффективно используя хранящиеся в ДВП знания.

7. Высоких результатов можно достичь с помощью организации материала, доступа к знаниям, высокой скорости кодирования паттернов и практики.

Рекомендуемая литература

К хорошим популярным книгам по мнемонике я бы отнес следующие: Сермак «Улучшение памяти» (Improving Your Memory); Лорейн и Лукас «Книга о памяти» (The Memory Book); Йейтс «Искусство памяти» (The Art of Memory); Янг и Гибсон «Как развить исключительную память» (How to Develop an Exceptional Memory); Хантер «Память: факты и заблуждения» (Memory: Fects and Fallacies); Лурия «Ум мнемониста». С. Б. Смит написал книгу о мнемонике «Большие умственные калькуляторы: психология, методы и биографии гениев счета прошлого и современности» ( The Great Mental Calculators: The Psychology, Methods and Lives of Calculating Prodigies, Past and Present). Также рекомендую следующие книги: Грюнберг, Моррис и Сайкс «Практические аспекты памяти» (Practical Aspects of Memory); Дж. Р. Андерсон «Когнитивная психология» (Cognitive Psychology) и «Когнитивные навыки и их приобретение» (Cognitive Skills and Their Acquisition); Соломон и др. (ред.) «Память: междисциплинарный подход» (Memory: Interdisciplinary Approaches). Особо рекомендую сборник под редакцией Чи, Глейзера и Фарра «Природа мастерства» (The Nature of Expertise). Жан Бедард и Мичелин Чи опубликовали статью под названием «Мастерство» в Current Directions in Psychological Science (1993), содержащую хорошее резюме. Эрикссон, Крамп и Теш-Ромер опубликовали в Psychological Review (1993) статью, которая является одной из лучших работ на тему эффективности экспертов. Упомянем также хорошую статью Эрикссона Чарнесса «Эффективность экспертов» в American Psychologist.

ГЛАВА 7. Память: структуры и процессы

Прожить жизнь можно, только глядя вперед, но, чтобы понять ее, нужно оглянуться назад.

Кьеркегор

Какие существуют типы памяти?

Какие эксперименты положили начало исследованиям в области памяти и подготовили когнитивную революцию?

Какое количество информации вы можете удерживать в КВП?

Что такое укрупнение, или процесс разделения информации на крупные блоки, и как он улучшает способность сохранять знания?

Как информация кодируется в КВП и извлекается из нее?

Как информация сохраняется и организовывается в ДВП?

Что исследования ДВП позволили узнать о ее постоянстве?

Что мы знаем об ошибках памяти, особенно в связи со свидетельскими показаниями при расследовании преступлений?

Никакая другая тема не изучалась когнитивными психологами более тщательно, чем память, именно исследования памяти определяли в первые дни когнитивной революции развитие когнитивной психологии. Тема памяти занимала важное место и в работах первых исследователей — Уильяма Джемса в Америке и Германа Эббингауза в Германии, но позже, когда американскую психологию охватил интерес к научению у животных и человека, она отошла на второй план. Исследования научения в первой половине XX века подняли вопрос о том, как сохраняется и преобразуется новая информация. На память обратили внимание экспериментальные психологи, которые сформулировали сложные теории умственных репрезентаций хранящейся информации. Одна из наиболее живучих моделей памяти была первоначально предложена Уильямом Джемсом, впоследствии она подверглась существенной доработке. Согласно этой модели, природа памяти дихотомична: одна часть воспринятой информации поступает в память и затем теряется, а другая часть остается в памяти навсегда. Так возникли понятия кратковременной памяти (КВП) и долговременной памяти (ДВП), обсуждающиеся в этой главе.

Перед тем как продолжить чтение, попытайтесь, не возвращаясь к прочитанному тексту, ответить на следующие вопросы.

* Кто был автором цитаты в начале этой главы?

* Назовите двух первых психологов, занимавшихся проблемой памяти.

* Каковы упомянутые выше два типа памяти?

Вероятно, вы сможете вспомнить часть информации и ответить на некоторые вопросы, но не на все. Почему? Отчасти это может объясняться тем, что некоторые факты остаются в долговременной памяти, в то время как другие временно обрабатываются в кратковременной памяти и забываются. Давайте проверим, какая часть материала этой главы сохранится в вашей памяти... по крайней мере до следующего экзамена.

Кратковременная память

Между рецепторами, реагирующими на бесчисленное множество стимулов нашего окружения, и обширным хранилищем информации и знаний, называемым долговременной памятью (ДВП), находится гипотетическая структура, которая называется кратковременной памятью (КВП). Очень небольшая по объему, но чрезвычайно важная, она в большей мере, чем какая-либо другая система памяти, участвует в первичной обработке стимулов, поступающих из внешней среды. Малый объем хранения соответствует ее ограниченной пропускной способности, поэтому некоторые исследователи считают, что объем хранения и пропускная способность находятся в состоянии постоянного компромисса.

Понятие первичной памяти, введенное Джемсом, и кривая забывания Эббингауза, полученная более 100 лет назад (см. главу 8), подготовили почву для одного удивительно простого и одновременно очень значительного открытия. В 1959 году Ллойд Петерсон и Маргарет Итоне-Петерсон доказали, что наша способность хранить информацию в банке временной памяти очень ограничена и мы можем забыть эту информацию, если у нас нет возможности ее повторять[44]. Их исследование оказалось поворотным пунктом в экспериментальных исследованиях кратковременного хранения и наряду с другими плодотворными экспериментами, книгами и исследованиями способствовало развитию так называемой когнитивной революции. До этого момента различия между КВП и ДВП проводили на основе нервных структур (Hebb, 1958) и психологических понятий (James, 1890).


Ллойд Петерсон и Маргарет Интонс-Петерсон. Определили продолжительность кратковременной памяти


В эксперименте Петерсонов испытуемым читали сочетания из трех букв и просили воспроизвести их через разные промежутки времени. В течение этих промежутков (между слушанием букв и их воспроизведением) испытуемые отсчитывали назад по три от трехзначного числа, предъявляемого сразу же после трехбуквенных сочетаний, как в этом примере:


Экспериментатор говорит: CHJ/506.

Испытуемый отвечает: 506, 503, 500, 497, 494 и т. д.


Так как время между предъявлением букв и воспроизведением было заполнено выполнением задачи на вычитание, повторение буквенной последовательности исключалось. Результаты наглядно представлены на рис. 7.1, где видно, как ухудшается воспроизведение вследствие отсутствия повторений.

Рис. 7.1. Зависимость воспроизведения от времени его начала при исключении повторений. Адаптировано из: Peterson & Peterson, 1959


Отсюда следует, что если в некоторой системе памяти хранится информация и эта информация не повторяется, она из памяти исчезает. Полученный результат свидетельствует о существовании некоторой промежуточной памяти (КВП), свойства которой резко отличаются от свойств постоянного хранилища информации (ДВП); эти свойства нам хорошо известны благодаря сотням экспериментов. В настоящей главе мы ознакомимся с некоторыми из отличительных особенностей КВП и с тем, как эта структура вписывается в общую теорию информационного подхода; мы коснемся также некоторых научных дискуссий, связанных с КВП.

В обобщенном виде соображения в пользу существования двух хранилищ памяти можно представить следующим образом.

* Интроспективно можно убедиться в том, что одни сведения запоминаются на короткое время, а другие — надолго.

* Физиологические исследования указывают на то, что кратковременное хранение может быть прервано, в то время как долговременные функции сохраняются.

* Как показывают психологические эксперименты, информация одного типа воспроизводится из кратковременного хранилища, а другого — из долговременного; об этом говорят, например, эффект первичности и эффект новизны.

Нейрокогнитология и КВП

Открытия в нейрофизиологии указывают на то, что каждое хранилище памяти может иметь определенную локализацию в человеческом мозге. Первые исследования этой темы проводились примерно в то же время, что и известный психологический эксперимент Петерсонов, но в качестве испытуемых привлекались клинические пациенты, имевшие физические травмы или поражения мозга. Самый известный случай, пример с испытуемым Н. М., был описан исследователем Брендой Милнер (Milner, 1966) из Канады (там вообще проводилось очень много работ по нейрокогнитологии[45]). Пациент страдал тяжелой формой эпилепсии, и после медицинского обследования было проведено двустороннее хирургическое удаление средней височной области с целью устранения симптомов заболевания. В ходе этой процедуры удалялась часть височной доли, включая гиппокампус. Хотя проявления эпилепсии уменьшились, развилась глубокая амнезия: казалось, что пациент не сохранял новую информацию в ДВП; однако его КВП не пострадала. Он мог вспоминать последовательности чисел после одного предъявления, но не мог сохранить эту информацию на длительные периоды. Информация, хранившаяся в долговременной памяти до операции, осталась доступной для извлечения, он даже демонстрировал хорошие результаты в стандартных тестах на интеллект, но пациент не мог запомнить имена или лица людей, с которыми он регулярно виделся. Он мог нормально разговаривать с Милнер, когда та посещала его, но был не в состоянии вспомнить ее предыдущие посещения. КВП Я. М. казалась неповрежденной, но у него отсутствовала способность сохранять новую информацию в ДВП. Поскольку повреждения имели место в височной доле и гиппокампусе, очевидно, что в этих участках мозга находятся важные для памяти структуры. По-видимому, гиппокампус — это промежуточное хранилище для долговременной памяти, в котором ранее полученная информация обрабатывается и затем передается в кору мозга для более длительного хранения. Затем Милнер сделала потрясающее открытие, изменившее наше понимание КВП и ДВП. Пациенты, подобные Н. М., имеющие повреждения теменной доли, могут выполнять задания на имплицитное научение, включая выработку перцептивных и моторных навыков. Кроме того, данные пациенты могут сохранять воспоминания об этих задачах в течение долгого времени. Н. М, например, мог научиться рисовать образ с помощью зеркала и сохранять этот навык в течение некоторого времени (рис. 7.2, а).

Рис. 7.2. а. В этом тесте задача испытуемого состоит в том, чтобы провести линию между двумя контурами звезды, видя свою руку в зеркале. Эффект зеркального отражения первоначально делает эту задачу трудной. Пересечение линии считается ошибкой. б. H. M. обнаруживает явное улучшение выполнения моторных задач в тексте со звездой, что связано с процедурной памятью. Источник. Blakemore, 1977


Существует ли кратковременная память?

Ответ на этот вопрос, конечно, должен быть утвердительным и учитывать два аспекта. Память на непродолжительные периоды времени. Прежде всего люди должны быть способны сохранять информацию на краткие периоды. Это не обсуждается как общепринятое положение...

Теория двойного следа Хебба. Хебб предположил, что, в случае, когда первоначальная активность продолжается определенное время... могут произойти структурные изменения в синоптических соединениях между клетками. Многие полагают, что эти структурные изменения могут соответствовать долговременной памяти, а первоначальную активность — реверберацию — можно отождествить с кратковременной памятью.

Роберт Краудер (Crowder, 1993)

Как показано на рис. 7.2, 6, научение Н. М. улучшалось с каждой попыткой, но он не знал о том, что выполнял задание. Таким образом, его процедурная память, по-видимому, функционировала нормально, но способность узнавать новую информацию отсутствовала.

Элизабет Уоррингтон и Том Шаллис (Warrington & Shallice, 1969) описали случай К. R., который действовал обратным образом: он с большим трудом заучивал последовательности цифр (мог уверенно вспомнить только одну цифру), но его ДВП и способность запоминать новый материал на длительное время, казалось, не подверглись изменениям. Этот пример вместе с исследованиями многих других пациентов с поражениями мозга (для дальнейшей информации см. Kandel, Schwartz & Jessell, 1991; Martin, 1993; Pinel, 1993; Shallice & Vallar, 1990; Squire, 1987) свидетельствует о существовании анатомических структур, ответственных за два типа памяти. Более важный вопрос, однако, касается хранения и обработки информации. В значительной мepe он все еще остается без ответа.

Рабочая память

Случай Н. М, описанный Милнер, и формулировка парадигмы Брауна-Петерсона закрепили представление о КВП как об особой системе памяти. КВП не только рассматривается как поведенчески отдельная от ДВП, у нее также имеется своя физиологическая основа, как показано неврологическими исследованиями пациентов с поражением мозга. Однако понятие об отчетливо дихотомичной системе памяти, согласно которому память просто делится на ДВП и КВП. вскоре было поставлено Аланом Баддели и его коллегами под сомнение (Baddeley & Hitch, 1974; Baddeley, 1986, 1990, 1992). Тип ранней памяти, предложенный Баддели» действительно включает специализированную часть ДВП, но также имеет и некоторые особенности КВП. Этот тип памяти называют рабочей памятью, определяемой как система, временно удерживающая и контролирующая информацию в процессе решения когнитивных задач. Так, когда вас просят умножить 53 на 78, вы можете начать, говоря себе: «Восемь умножить на три — получится двадцать четыре; держим четыре в уме и прибавляем два к результату умножения восьми на пять, то есть сорока, получится сорок два....» Или если я прошу вас запомнить несколько слов, например Альбукерке, Цинциннати и Сакраменто, вы могли бы мысленно сказать: «Аль бу кер ке, Цин цин ат и....» И, если бы я дал вам другой список, например Тусон, Фарго и Остин, вы сделали бы то же самое, но время, требующееся для произнесения слова Тусон в рабочей памяти, будет меньше, чем время на произнесение слова Альбукерке.

Рабочую память можно представить как своего рода рабочее место, в котором новая и старая информация постоянно преобразовываются, объединяются и снова преобразовываются. Концепция рабочей памяти расходится с представлением о том, что КВП — это просто другой «ящик» в голове — простая станция на пути либо к забыванию информации, либо к переводу ее в ДВП, в которой информация хранится пассивно. Согласно этой концепции, наша рабочая память активна.

Понятие рабочей памяти также противоречит идее о том, что объем КВП ограничен приблизительно семью единицами (см. следующий раздел). Баддели утверждает, что объем памяти определяется скоростью, с которой мы повторяем информацию. Он предполагал, что в случае вербального материала образуется артикуляционная петля, в которой мы можем удержать столько информации, сколько можем повторить за определенный промежуток времени. Рассмотрим следующий пример. Прочтите приведенные ниже пять слов и пробуйте повторить их, не перечитывая:


WIT, SUM, HARM, ВAY, TOP

(ум, сумма, вред, залив, вершина).


Как вам это удалось? Большинство людей очень хорошо выполняют эту задачу. Теперь попробуйте повторить следующие слова:


UNIVERSITY, OPPORTUNITY, ALUMINUM, CONSTITUTIONAL, AUDITORIUM

(университет, возможность, алюминий, конституционный, аудитория).


Здесь задача намного сложнее, и в среднем люди вспоминают только 2,6 слова. По мнению Баддели, важно то, что на произнесение слов последней группы требуется больше времени. Суть идеи состоит в том, что мы можем повторять в рабочей памяти лишь ограниченное количество информации, а определяющим фактором является время, требующееся на повторение слова в так называемой фонологической петле (рис. 7.3).

Рис. 7.3. Схема, иллюстрирующая модель рабочей памяти Баддели, согласно которой входящая информация обрабатывается центральной исполнительной системой, имеющей доступ к двум кратковременным «подчиненным» системам. Одна система, артикуляционная петля, обрабатывает вербальную информацию, а другая, зрительно-пространственный блокнот, обрабатывает зрительную и пространственную информацию. Центральный администратор также взаимодействует с долговременной памятью


Фонологическая петля — это цикл повторения, в котором внутренняя речь удерживается для вербального понимания. Существует также зрительно-пространственный блокнот, ответственный за повторение образов и их кратковременное удержание. Эти процессы регулируются центральным администратором, который координирует активность внимания и управляет реакциями. Центральный администратор в значительной мере действует как супервизор, который решает, какие проблемы заслуживают внимания, а какие будут проигнорированы.

Вскоре после разработки модели рабочей памяти ученые сосредоточились на. исследованиях фонологической петли, зрительно-пространственной рабочей памяти и природы центрального администратора с использованием традиционных психологических измерений. В последнее время в рамках этой модели с большим успехом применялись нейрокогнитивные методы. Кабеза и. Найберг (Cabeza & Nyberg, 1997) показали, что фонологическая петля, участвующая в удержании речевой информации, связана с двусторонней активацией лобных и теменной долей, измеренной методом ПЭТ. А в исследовании, проведенном Хоксби, Унгерлидером, Хорвицем, Рапопортом и Грейди (Haxby, Ungerleider, Horwitz, Rapoport & Grady, 1995), было установлено, что зрительно-пространственный блокнот активизирует различные области коры. Было обнаружено, что более короткие интервалы активизируют затылочную и правую лобную доли, в то время как более длинные — области теменной и левой лобной долей. Наблюдения с помощью методов сканирования мозга все чаще применяются в моделях памяти, и головоломка памяти становится нам все понятнее.

Объем КВП

Объем информации, хранимой в КВП, не идет ни в какое сравнение с обширными данными, хранящимися в ДВП. Самые ранние свидетельства ограниченного объема КВП (или «сиюминутной» памяти) предоставляет нам сэр Уильям Гамильтон, философ, живший В XIX веке и сделавший следующее наблюдение: «Если вы бросите на пол горсть гравия, вам будет трудно окинуть взглядом более шести, семи или максимум восьми камешков, не делая ошибок» (цит. по: Miller, 1956b). Мы не знаем, проделывал ли Гамильтон подобный эксперимент в действительности, но известно, что в 1887 году его проделал Джекобс (см.: Miller, 1956а); он читал испытуемым последовательность чисел без определенного порядка и сразу же после этого просил их записать столько чисел, сколько они могли вспомнить. Максимальное количество воспроизведенных чисел было 7.

Сэр Уильям Гамильтон Изучает объем кратковременной памяти


Подобные эксперименты проводились на протяжении века с применением самых разных мелких предметов, включая бобы, бессмысленные слоги, числа, слова и буквы, но результат был неизменен: объем непосредственной памяти, по всей видимости, не превышал семи элементов. КВП и укрупнение. То, что КВП удерживает семь единиц информации независимо of вида содержащихся в них данных, кажется парадоксальным. Очевидно, например, что последовательность из слов содержит больше информации, чем последовательность из букв. Например, из предъявленной последовательности Т, V, К, А, М, Q, В, R, J, L, Е, W вы, Скорее всего, сможете воспроизвести около семи букв, а после предъявления последовательности полотенце, музыка, начальство, цель, салат, церковь, деньги, гелий, сахар, попугай, курица вы сможете воспроизвести опять-таки около семи слов (в зависимости от скорости предъявления). При этом, если измерять количество воспроизведенной информации, например подсчитав количество букв, становится очевидно, что во втором случае было воспроизведено больше информации, чем в первом.


Джордж Миллер. Под влиянием его книги «Язык и коммуникация» (Miller, 1951) сформировалось целое направление психолингвистики и когнитивной психологии. В 1969 году был президентом Американской психологической ассоциации


Миллер (Miller, 1956b) дал свое объяснение кодировке элементов информации в КВП. Он предложил модель памяти, способной удерживать семь единиц информации. Отдельные буквы представляют собой отдельные «кусочки» информации, а каждая буква как таковая должна занимать одну ячейку. Однако когда буквы объединены в слово, они учитываются как одна единица хранения (слово), так что каждое из слов в нашем примере также занимает одну ячейку в КВП. Таким образом, возрастание объема КВП (если, конечно, измерять его в буквах) было достигнуто за счет кодирования буквенных последовательностей в виде отдельных слов. Поэтому, несмотря на то что объем нашей сиюминутной памяти ограничен семью единицами информации, ее фактический объем может значительно расширяться за счет «укрупнения» или разбиения на крупные блоки — кодирования отдельных единиц в более крупных единицах. По мнению Миллера, такое лингвистическое перекодирование есть «подлинный источник жизненной силы мыслительного процесса». Укрупнение единиц информации важно хотя бы потому, что оно объясняет, как такое большое количество информации может обрабатываться в КВП, которая, будь она действительно ограничена семью элементами, стала бы слабым звеном процесса обработки информации.

КВП, ДВП и укрупнение. Способность КВП справляться с большим количеством информации объясняется, таким образом, укрупнением единиц памяти. Но оно не может произойти, пока не будет активизирована некоторая информация из ДВП. Как только произошло сопоставление входящих элементов и их репрезентаций в ДВП, наши обширные знания помогают систематизировать кажущийся несвязным материал.

Связь между ДВП и укрупнением была продемонстрирована в экспериментах Бауэра и Спрингстона (Bower & Springston, 1970), когда испытуемым зачитывали последовательность букв, а затем просили воспроизвести эти буквы. В одной группе испытуемых (А) экспериментаторы читали буквы так, чтобы они не образовывали хорошо известных сочетаний (и следовательно, не контактировали с ДВП); другой группе (В) буквы читали так, что они образовывали хорошо известные сочетания, например:


Группа А: FB . . . IPH . . . DTW ... AIB ... M

Группа В: FBI . . . PHD . . . TWA . . . IBM[46]


He приходится сомневаться, что буквы, прочитанные второй группе, воспроизводились лучше, поскольку объединялись в аббревиатуры, знакомые каждому студенту. Действительно, паузы, сделанные после FBI, PHD и др., позволяли испытуемым «просматривать» свой мысленный лексикон и посредством этого объединять буквы в более крупные единицы, так же как и вы объединяете буквы на этой странице. Следовательно, хотя «объем» КВП и ограничен семью единицами, плотность информации в каждой такой единице может меняться в огромном диапазоне.

Кодирование информации в КВП

Слуховой код. КВП, очевидно, работает на основе слуховых кодов, даже если код обнаруженной информации — другой, например зрительный. Хотя есть данные, указывающие, что коды каким-то образом пересекаются, доминирующим информационным кодом КВП является слуховой.

Рассмотрим случай из повседневной жизни. Оператор справочной дает вам номер телефона, скажем 969-1391. Предположим, что этот номер должен удерживаться в КВП, пока вы не закончите набор цифр. Каким же образом вам удается его сохранять (если, конечно, вы не записали его на бумажке)? Скорее всего, вы повторяете его про себя или вслух «969-1391, 969-1391...» и т. д. Это и есть практический способ удержать слуховую репрезентацию номера телефона в КВП. Итак, логично предположить, что мы удерживаем информацию в КВП посредством слуховых повторений. Вы можете возразить, что источник информации (голос оператора) был звуковым, что соответствует форме хранения в КВП; на самом деле такое же слуховое повторение происходит, и когда вы находите нужный номер в справочнике, хотя в этом случае он является зрительным стимулом. В каком бы виде ни была предъявлена информация, хранение в КВП является слуховым.

Поскольку наука не без подозрения относится к выводам, полученным на основе только здравого смысла и логических выкладок, в лабораторных экспериментах широко изучались особенности хранения, позволяющие различить КВП и ДВП. Наиболее важные результаты суммированы в следующих разделах.

Р. Конрад в известном эксперименте (Conrad, 1963, 1964) обнаружил, что ошибки в КВП происходят на основе слуховых, а не зрительных признаков. Эксперимент Конрада проводился в два этапа: на первом он регистрировал ошибки воспроизведения набора букв, предъявленных зрительно, а на втором регистрировал ошибки, сделанные испытуемыми, которым этот же самый набор зачитывался на фоне «белого шума». Наборы первого этапа состояли из шести букв. Некоторые буквы звучали похоже, например — Си V; Ми N; S и F («си» и «ви», «эм» и «эн», «эс» и «эф»). Каждая буква предъявлялась в течение 0,75 с. Испытуемые должны были воспроизвести порядок элементов. Результаты показывают, что хотя буквы предъявлялись зрительно, сделанные ошибки были связаны с их звучанием. Например, вместо В («би») часто воспроизводилось Р («пи»), вместо V («ви») — Р («пи»), а вместо S («эс») — Х («экс»).

Несмотря на то что в нашем распоряжении имеются сильные доводы в пользу акустической природы КВП, существует несколько альтернативных теорий, придерживающихся другой позиции. Их рассмотрением мы и займемся в следующем разделе.

Зрительный код. Ряд экспериментов всерьез ставят под сомнение вывод, что информация кодируется в КВП только акустическим способом. Есть данные, указывающие на то, что КВП может кодировать информацию также в зрительном коде, а согласно другим данным, в КВП может кодироваться и семантическая информация.

Познер и его коллеги предположили (Posner, 1969; Posner et al., 1969; Posner & Keele, 1967), что как минимум часть времени информация в КВП кодируется зрительно. В их эксперименте испытуемым показывали две буквы, причем вторая предъявлялась правее первой и одновременно с ней или же немного позже. Испытуемые должны были ответить путем нажатия кнопки (так регистрировалось время реакции), одинаковы ли предъявленные буквы. Вторая буква могла бьггь: идентична первой по названию и написанию (A4); такой же по названию, но отличной по написанию (Аа); отличной по названию и/или по написанию (AB или Ab). Она предъявлялась одновременно с первой или с задержкой на 0,5, 1,0 или 1,5 с (схема эксперимента показана в табл. 7.1).


Таблица 7.1. Схема предъявления букв в эксперименте Познера и Киле (Posner & Keele, 1967)[47]

Во втором варианте предъявления (Аа) время реакции было больше, чем в первом (A4). Это различие можно объяснить тем, что идентичные буквы сопоставлялись по их внешним (или зрительным) характеристикам, тогда как буквы с одинаковым названием, но различными внешними характеристиками сравнивались по вербальным характеристикам; в последнем случае, как можно предположить, процесс занимал больше времени. Возвращаясь к дискуссии о кодировании в КВП, можно сделать важный вывод: сравнение букв с одинаковым названием и написанием, хотя бы частично, осуществляется на основе их внешнего (зрительного) кода. Но как видно из рис. 7.4, это преимущество существует только очень короткое время.

Рис. 7.4. Зависимость времени реакции от интервала при сопоставлении формы и названия букв в смешанных списках и сопоставлении формы букв в однородных списках. Оба эксперимента аналогичны, за исключением того, что в эксперименте 2 интервалы между стимулами были длиннее. Адаптировано из: Posneretal., 1969; Boies, Posner & Taylor, 1968


После того как было установлено, что кроме слуховых в КВП могут существовать также зрительные коды, Познер задался целью описать соответствующие этапы. Чтобы проверить гипотезу, согласно которой в КВП может происходить сначала зрительное, а затем слуховое кодирование информации, Познер с коллегами использовали вышеописанную методику измерения времени реакции (Posner et al., 1969; Boies, Posner & Taylor, 1968). Как мы помним, один из интервалов предъявления пар букв равнялся нулю. Объясняется это следующим: если сначала идут зрительные коды, то время реакции для внешне (зрительно) идентичных стимулов, предъявляемых одновременно, будет очень коротким. Если кодирование названия происходит немного позже зрительного кодирования, то время реакции для идентичных по названию, но различающихся внешне стимулов, предъявляемых одновременно, будет больше. Как показано на рис. 7.4, на самом раннем этапе обработки в КВП кодирование идентичных букв занимает гораздо меньше времени, чем кодирование букв с одинаковым названием, но этот эффект пропадает через 1-2 с, когда начинают преобладать коды названий. Однако не так давно Боулз (Boles, 1994) поставил под сомнение результаты этих экспериментов, предоставив данные, указывающие на то, что фонематические репрезентации букв играют лишь незначительную роль (или вообще не играют роли) на ранней стадии обработки букв.

Продолжительность обработки информации в КВП была продемонстрирована в эксперименте Солсо и Шорта (Solso & Short, 1979), близком по схеме вышеописанным экспериментам на время реакции. Они предположили, что вскоре после восприятия информация одновременно кодируется различными системами. Солсо и Шорт использовали физические цвета (зеленый, синий, красный, желтый, коричневый и пурпурный), поскольку эти стимулы особенно удобны для кодировки. Исследование основывалось на предположении, что представление цвета в кратковременной памяти должно опираться как минимум на три различных кода. Один код — физический (например, цвет красный); другой код — название этого цвета (например, «красный»); а третий — концептуальный (например, ассоциация красного цвета с кровью). Участников эксперимента просили нажать кнопку, если предъявляемый цвет соответствовал (физически, по названию или по ассоциации) цвету, названию цвета или ассоциации с цветом. Цвет, название и ассоциация предъявлялись одновременно с цветом или с задержкой 500 и 1500 мс.

Среднее время реакции показано на рис. 7.5. Как и следовало ожидать, при отсутствии задержки время реакции для сочетаний типа «цвет-цвет» было меньше, чем для сочетаний типа «цвет-название» или «цвет-ассоциация». Однако по мере возрастания задержки между стимулами различия между временем реакций уменьшались. Для сочетаний «цвет-цвет» время реакции становилось больше при возрастании задержки от 500 до 1500 мс (рис. 7.5). Из этих данных видно, что цветовой код возникает раньше кода названия и ассоциативного кода; код названия возникает примерно через 500 мс, а код ассоциации — через 1500 мс.

Рис. 7.5. Время реакции при сопоставлении цвета с цветом, названием цвета и ассоциацией на цвет. Источник. Solso & Short, 1979


По результатам этих экспериментов (Познер и др. и Солсо и Шорт) можно заключить, что в кратковременном хранилище обработка информации осуществляется параллельно (модель для цветовой обработки показана на рис. 7.6). Сначала воспринимаемые объекты (например, цвета) поступают от органов чувств в память для одновременного кодирования. В случае цветов и букв первым кодом, достигающим рабочей интенсивности (интенсивности, достаточной для надежной регистрации), является физический код: «цвет-цвет» или, «А-А». Этот код набирает полную силу в первые 500 мс после обнаружения стимула, а затем, возможно, немного затухает. Кодирование названия начинается параллельно и достигает полной силы примерно после 500 мс, а интенсивность первоначально слабого ассоциативного кода возрастает на протяжении как минимум 1500 мс. В этих экспериментах участники до появления второго стимула не знали, какой тип кодирования им потребуется для выработки реакции. Поэтому, если исходить из того, что активизироваться могут разные типы кодов, можно сказать, что проведенные эксперименты позволяют оценить, какое количество кодов может запускаться кратковременным предъявлением стимула. Отсюда следует, что начальная обработка информации обладает большими возможностями, чем предполагалось ранее.

Рис. 7.6. Формирование когнитивных кодов красного цвета. Источник: Solso & Short, 1979


Подводя итог, скажем, что, по всей видимости, информация представлена в КВП и в слуховой и в зрительной форме. Ниже мы рассмотрим возможное использование в КВП семантических кодов.

Семантический код. Семантические коды связаны со значением. Основной вопрос этого раздела — может ли семантическая (то есть осмысленная) информация быть представлена в КВП? Как показывают некоторые эксперименты — может. Первыми такие исследования провели Делос Викенс и его коллеги (Wickens, 1970, 1972; Wickens, Born & Allen, 1963; Wickens et al., 1968; Wickens &Engle, 1970). Они провели множество экспериментов, показав, что значения слов содержат различные атрибуты и поэтому они важны для понимания сложной семантической природы КВП; кроме того, они позволяют выяснить, как семантические коды влияют на КВП. Большинство из вышеупомянутых экспериментов Викенса построены по схеме процедуры, применяемой для изучения проактивного торможения (ПТ). ПТ означает, что в результате заучивания первых элементов некоторой последовательности способность к воспроизведению последующих элементов этой последовательности может снижаться. Например, если испытуемого просят заучить последовательность связанных слов, скажем названия пород собак, и после заучивания каждой группы из трех названий проверяют воспроизведение, то обычно лучше всего воспроизводится самая первая группа и с каждой последующей группой качество воспроизведения постепенно падает. Если после появления ПТ в первой серии (с собаками) ввести новую последовательность связанных элементов, скажем названия цветов, то их воспроизведение будет лучше, чем воспроизведение последней группы собак из первой последовательности. Викенс назвал это явление «освобождением от ПТ». Схема многих экспериментов по освобождению от ПТ является вариантом методики Брауна-Петерсона, в которой вслед за стимулом, состоящим, например, из трех букв KLZ, следует отвлекающая задача (например, обратный счет по три).

Конкретный план одного из экспериментов Викенса, посвященного освобождению от ПТ, показан на рис. 7.7. В первой попытке участнику показывают набор из трех связанных слов, дальше следует двадцатисекундная отвлекающая задача для исключения повторений, а затем он пытается вспомнить эти три слова. Вслед за воспроизведением предъявляется другой набор из трех элементов той же категории (вторая попытка), другая отвлекающая задача и снова воспроизведение. Всего в этой процедуре дается четыре набора, причем в экспериментальной группе в последней (четвертой) попытке используется набор слов из другой категории, а контрольная группа продолжает получать слова из первоначальной категории.

Рис. 7.7. Экспериментальная процедура по изучению «освобождения от ПТ»


Результаты множества экспериментов Викенса, проведенных с участием огромного числа людей, показывают, что новые категории слов воспроизводятся лучше, чем старые. Типичные результаты экспериментов по освобождению от ПТ представлены на рис. 7.8. В попытках 1-3 хорошо заметно формирование в контрольной группе ПТ. В четвертой попытке видно продолжение формирования ПТ в контрольной группе и освобождение от ПТ в экспериментальной группе. Очевидно, для хранения слов испытуемые используют некоторый тип семантической организации (например, названия цветов и собак). Если бы они его не использовали, действие ПТ продолжалось бы и после перехода к новому набору слов в четвертой попытке. Викенс использовал в своих экспериментах множество различных категорий (например, названия профессий, различных сортов мяса, цветов, овощей, слов и чисел, названия ощущений и женские/мужские признаки) и получал примерно одинаковые результаты.

Рис. 7.8. Результаты типичного исследования «освобождения от ПТ». Источник. Wickens, 1973


Некоторые исследователи критиковали эксперименты Викенса, обращая внимание на следующие моменты. Во-первых, для появления эффекта проактивной интерференции необходимо непосредственное участие ДВП испытуемого. Например, знание пород собак является необходимым условием развития ПТ при использовании названий собак, а участник этих экспериментов должен был быть осведомлен о понятии «собака», чтобы от него отталкиваться. Никто не предполагает, что КВП и ДВП работают в вакууме. Между двумя гипотетическими хранилищами памяти происходит постоянное взаимодействие, и большинство теоретиков признают наличие взаимодействия между ДВП и КВП. Все операции памяти, включая обработку информации в КВП, по-видимому, определяются долговременной памятью и целями. Второе возражение более проблематично. В типичном эксперименте на освобождение от ПТ участникам предоставляют информацию по группам (как три набора названий собак в предыдущем примере), прежде чем предъявляется «освобождающий» набор. Время, затраченное на эту процедуру, может доходить до нескольких минут, что выходит за рамки КВП. ПТ, его формирование и освобождение от него могут относиться к процессам ДВП, которые, хотя и интересны сами по себе, мало говорят нам о характере семантической обработки в КВП.

Однако в другом исследовании были получены убедительные доказательства того, что семантическая обработка действительно происходит в КВП. Одно исследование, проведенное Солсо, Хеком и Мернзом (Solso, Heck & Mearns, 1987), не только демонстрирует семантическую обработку в КВП, но также подводит нас к парадигме Стернберга, которая подробно обсуждается в следующем разделе. Для наших целей на данный момент достаточно знать, что парадигма Стернберга — это метод измерения средств, используемых для получения доступа к информации в КВП.

Рассмотрим задачу. Предположим, что следующие слова предъявляются вам по одному со скоростью 1,2 с каждое:


SPHERE (сфера)

MOON (луна)

PLANET (планета)

GLOBE (земной шар)


Затем по одному предъявляют следующие слова, при этом вас спрашивают, входили ли они в первоначальный набор:


MOON (луна)

STEEL (сталь)

EARTH (земля)


Как бы вы предсказали ответы участников при идентификации второго набора слов как компонентов предыдущего набора? Если вы предположили, что испытуемые правильно идентифицируют слово MOON как ранее виденное слово и правильно исключат слово STEEL, вы правы. Но как быть со словом EARTH? Это слово явно не входит в первоначальный набор, однако испытуемые часто реагируют на это слово «ложной тревогой». Они ошибочно идентифицируют его как присутствующее в первоначальном наборе. Эта ошибочная идентификация основана на семантических связях слова EARTH со словами из первоначального набора. Для нашего обсуждения КВП и семантических кодов наиболее важен факт, что весь процесс занимает приблизительно 12 с, что находится в пределах параметров КВП. Кроме того, что эти данные указывают на семантическую природу КВП, они свидетельствуют о том, что в КВП может иметь место определенная форма абстракции, или прототипного научения.

Воспроизведение информации из КВП

В этом разделе мы рассмотрим, как воспроизводится хранящаяся в памяти информация.

На современный информационный подход значительное влияние оказал экспериментальный метод, разработанный Солом Стернбергом (Sternberg, 1966, 1967, 1969) и носящий его имя. В этом методе испытуемому предлагается задача на последовательное сканирование, в рамках которой ему показывают ряд цифр по 1,2 с каждую. Предполагается, что эти цифры записываются в КВП испытуемого и их последовательность образует в памяти набор. После того как испытуемый убедится, что цифры записаны в память, он нажимает кнопку, и ему немедленно предъявляют пробную цифру, которая может быть компонентом набора в его памяти. Задача испытуемого — просто сигнализировать, совпадает ли пробная цифра с одной из цифр набора в его памяти. При каждой новой попытке в память записывается новый набор цифр. Величина такого набора варьируется экспериментатором в пределах от одного до шести элементов, что вполне укладывается в объем непосредственной памяти. Обычно испытуемые делают мало ошибок, и основные данные — это время между предъявлением пробного элемента и ответом испытуемого. Парадигма Стернберга представлена на рис. 7.9.

Рис. 7.9. Парадигма Стернберга


Время реакции отражает время, затрачиваемое на поиск элемента в наборе, хранящемся в памяти, и это дает возможность очертить структуру КВП и законы воспроизведения из нее информации. Нас не должно удивлять, что чем больше запоминаемый набор, тем больше время реакции: больший объем информации в КВП требует большего времени доступа. Однако примечательны два других момента. Во-первых, время реакции растет в прямой зависимости от количества элементов в наборе (рис. 7.10). На обработку каждого последующего элемента из заученного набора требуется фиксированное количество времени, и время обработки набора представляет собой сумму времени обработки всех элементов. В одном из экспериментов Стернберг установил, что количество времени, затрачиваемое на обработку элементов запомненного набора, составляет 38 мс на каждый элемент (Sternberg, 1966).

Рис. 7.10. Зависимость времени реакции от количества элементов в запоминаемом наборе. Адаптировано из: Sternberg, 1969


Во-вторых, здесь есть нечто весьма важное, относящееся к тому, как мы извлекаем информацию из КВП. Когда элемент присутствовал в заученном наборе и когда его там не было, время реакции было практически одинаковым. Однако если в качестве пробной цифры предъявлена «7», которая присутствует в заученном наборе и стоит в нем первой — как на рис. 7.9, и если информация в КВП обрабатывается по порядку, то очевидно, что в этом случае мы должны отвечать быстрее, чем если бы пробной цифрой была «8». В последнем случае нам пришлось бы сканировать весь набор, а не только первый элемент, чтобы принять решение. Кроме того, если бы пробная цифра была «8», то время последовательного сканирования набора в поисках соответствующего элемента должно было бы быть равно времени, необходимому для определения отсутствия элемента (так как «8» предшествуют все остальные элементы последовательности). Поскольку элементы были равномерно распределены по всем позициям набора, можно предположить, что средняя позиция соответствует середине набора. Поэтому, если бы испытуемые вели последовательный поиск в КВП, положительный ответ о наличии соответствия пробному элементу потребовал бы в среднем вдвое меньше времени, чем ответ отрицательный, поскольку в этом последнем случае требуется просканировать весь набор. И тогда зависимость времени реакции от величины набора должна бы иметь вдвое больший наклон для проб, которых нет в наборе.

Сходные результаты были получены и на другом стимульном материале, включая буквы, слова, цвета, лица и фонемы; при этом наклон ответной функции был немного большим или немного меньшим, но отношение крутизны кривых времени реакции для ответов «да» и «нет» оставалось без изменений. Состав группы испытуемых также мало влиял на основной результат. Он оставался таким же у детей, шизофреников, студентов, алкоголиков и лиц, потреблявших марихуану (хотя у последних кривая времени реакции была выше, чем в норме, она все же не была слишком крутой, что позволило одному шутнику заключить, что марихуана делает тебя не круче, а только выше...).

Эти впечатляющие демонстрации особенностей поиска информации в КВП позволяют заключить, что в пределах данной парадигмы поиск в КВП является исчерпывающим, а не самопрекращающимся.

Долговременная память

Если в кратковременной памяти мы «живем», то долговременная память хранит знания, придающие смысл нашей жизни и непосредственному опыту. Работа с тонким срезом сенсорных событий, составляющих наше настоящее в непрерывном временном континууме,- это основная функция переходной КВП, а способность обращаться к прошлому и находить там информацию, необходимую для понимания настоящего, — это функция ДВП. В некотором смысле ДВП позволяет нам жить в двух мирах одновременно — в прошлом и настоящем — и, таким образом, позволяет разобраться в нескончаемом потоке непосредственного опыта.

Наиболее отличительная черта ДВП — разнообразие ее кодов, абстрактных форм, структур, емкости и устойчивости; другие рассмотренные нами хранилища памяти относительно ограничены по этим параметрам. Итак, наше обсуждение ДВП начинается с противопоставления ее сенсорной памяти и КВП — двух систем памяти, сохраняющих информацию очень короткое время и не способных самостоятельно абстрагировать и хранить ее.

Объем ДВП, видимо, безграничен, и длительность хранения в ней информации фактически также не ограничена. Чтобы понять это, мы сначала рассмотрим нейроаспекты ДВП, затем типы информации, хранящейся в ДВП, и наконец ее общую архитектуру и строение.

Нейрокогнитология и ДВП

В течение столетий ученые знали о том, что мозг и память связаны; без мозга мы не могли бы ощущать, размышлять и помнить. Сложность состоит в том, чтобы определить, где локализована память и как мозг хранит информацию в долговременной памяти, — простые вопросы о самых сложных из известных людям явлениях. Однако решительно настроенные исследователи сделали важнейшие открытия, касающиеся обоих вопросов.

Дважды съесть один пирог. Ответ на первый вопрос (о локализации памяти) состоит в том, что память «локализована»[48] в специализированных областях и всюду по мозгу. Например, недавние исследования с помощью ПЭТ показывают, что лобная область мозга участвует в глубокой обработке информации, такой как определение, описывает ли слово живой или неживой объект (Kapur et al., 1994; Tulving et al., 1994); из этого может следовать, что данный тип операций памяти высокоспециализирован. Однако в этих процессах участвуют и другие области мозга, только в меньшей степени, и этот принцип специализации и генерализации, по-видимому, применим к другим типам операций памяти и систем хранения (Zola-Morgan & Squire, 1990).

Некоторые области мозга, очевидно, играют важную роль в формировании воспоминаний. Эти области включают гиппокампус с примыкающей к нему корой и таламус, на что указывают результаты исследований клинических пациентов с поражениями этих областей. Однако сам гиппокампус не отвечает за долговременную память; если бы это было так, то Н. М. (мы говорили о нем в первой части этой главы) не имел бы в ДВП старой информации. Большой объем постоянной информации, относящейся к долговременной памяти, по-видимому, сохраняется (и обрабатывается) в коре мозга. Точно установлено, что сенсорная информация передается в определенные области мозга. Информация от глаз и ушей, например, поступает к зрительной и слуховой коре соответственно. Вероятно, что долговременная память для данных типов сенсорного опыта также хранится в этих участках или около них. Однако одна из многих сложных проблем науки о мозге состоит в том, что сенсорные переживания представлены в мозге многообразно. Когда вы читали слова предыдущего предложения, информация от ваших глаз обрабатывалась в зрительной коре (вне всяких сомнений), но когда вы обдумываете значение слова «многообразно», вы используете другие части мозга, возможно, даже произнося это слово про себя или вслух и таким образом активизируя области мозга, связанные со слуховыми воспоминаниями.

Как работает мозг — простой и сладкий. Второй трудный простой вопрос — как мозг хранит информацию в ДВП. Даже при том, что мозг — самая сложная вещь во Вселенной, в результате лабораторных нейрокогнитивных исследований ученые постепенно подходят к разгадке его тайн. Одно из объяснений процесса формирования долговременных воспоминаний основано на ранней работе Дональда Хебба, о который мы уже не раз упоминали в этой книге. Упрощенная версия его представления о долговременной памяти такова: информация переводится из кратковременной памяти в ДВП, если она остается в КВП достаточно долго. Это происходит потому, что КВП представляет собой реверберирующий цикл нервной активности в мозге с самовозбуждающейся петлей нейронов. Если цикл остается активным в течение определенного периода (тип самостимуляции), происходит некоторое химическое и/или структурное изменение и информация переводится на постоянное хранение. Из литературы по когнитивным наукам мы знаем, что простое удержание информации в КВП не обеспечивает ее постоянства (см., например, исследование Крейка и Уоткинса, обсуждающееся в следующей главе). Однако если информация объединена с другими осмысленными воспоминаниями, то вероятность перевода информации в долговременную память возрастает.

Следующий раздел называется «засахаренные золотые воспоминания». Вы обнаружите, что он не имеет никакого отношения к любимым воспоминаниям старых чудаков (как вы могли подумать сначала); это просто мнемонический прием для обозначения глюкозы — сахара, который, как установлено, связан с улучшением запоминания. Теперь этот факт с большей вероятностью сохранится в вашей памяти, потому что он был связан с другим хорошо закрепившимся и, возможно, даже эмоциональным воспоминанием. А для чего в качестве мнемонического приема используется слово «золотой»?[49]

Засахаренные золотые воспоминания. Некоторые переживания запоминаются лучше, чем другие. Возбуждение, вовлечение эго и даже травмирующие переживания, очевидно, сохраняются в памяти лучше, чем, например, сложные политические теории. Исследования животных свидетельствуют о том, что, когда происходит возбуждающее событие, в надпочечниках увеличивается секреция адреналина, который, как теперь доказано, улучшает запоминание (McGaugh, 1990). Возможно, сам адреналин не стимулирует синапсы мозга (так как не может преодолеть гематоэнцефалический барьер), но он превращает запасенный гликоген в глюкозу (сахар), таким образом повышая в крови уровень глюкозы, питающей мозг. Некоторые экспериментальные исследования подтверждают, что инъекция глюкозы непосредственно после заучивания информации способствует ее воспроизведению в будущем (Gold, 1987; Hall & Gold, 1990). Этот небольшой экскурс в нейрокогнитологию ДВП — лишь прекрасный пример обилия литературы по данному вопросу. Конечно, в ближайшем будущем мы узнаем о новых успехах в изучении этой захватывающей темы.

ДВП: структура и хранение

Коды. Рассматривая КВП, мы отметили, что информация хранится в ней в акустическом, зрительном и семантическом виде, но все же тип используемого кода часто вызывает споры. Что же касается кодирующих механизмов ДВП, то по этому вопросу не возникает каких-либо существенных трудностей, хотя есть определенное расхождение, связанное с их относительной важностью. В ДВП информация, очевидно, кодируется и акустически, и визуально, и семантически. Многомерное кодирование информации в ДВП можно легко проиллюстрировать. К моему окну иногда прилетает черно-белая птица. Когда она издает звук или я сам ее замечаю, я вижу, что это сорока, и когда я читаю про сороку, эта информация ассоциируется у меня с другой семантической информацией о данной птице — существо с перьями, дикое и т. д.[50] Помимо «хорошо известных» акустических, зрительных и семантических кодов в ДВП имеется сложная система кодирования, о чем свидетельствуют многочисленные научные публикации. Вообще, ДВП можно представить себе как хранилище для всего того, что не используется в текущий момент, но потенциально может быть затребовано. Бауэр (Bower, 1975) предложил очень общий перечень некоторых видов информации, содержащейся в ДВП:

* Наша пространственная модель окружающего мира — символьные структуры, соответствующие образам нашего дома, города, страны и планеты, а также сведения о том, где на этой когнитивной карте расположены важные объекты.

* Наши знания о физических законах, космологии, о свойствах объектов.

* Наши убеждения и взгляды, касающиеся других людей, самих себя и того, как вести себя в различных социальных ситуациях.

* Наши ценности и преследуемые социальные цели.

* Наши моторные навыки, умение управлять машиной, охотничьим снаряжением, ездить на велосипеде и т. д. Наше умение решать задачи в различных областях. Построение планов для достижения различных целей.

* Наши перцептивные навыки понимания речи или интерпретации живописи или музыки.

Несмотря на все это разнообразие, в литературе основное внимание уделяется семантическому кодированию в ДВП, что нашло отражение и в этой книге.

Организация. Возможно, наиболее распространенное предположение, касающееся ДВП, заключается в том, что информация в ней определенным образом организована. Это положение настолько общепринято, что исследователи редко задаются вопросом: «А организована ли информация в ДВП?»; чаще их интересует: «Как организована информация в ДВП?» Оценить это предположение нам поможет небольшая интроспекция. Если вас просят вспомнить, что вы делали в определенный день, скажем 7 июля 1999 года, как вы будете отвечать? Скорее всего, вы будете искать некоторую легко идентифицируемую информацию, связанную с этим временем или близкую к нему, и будете двигаться от нее вперед (или назад) к 7 июля. Вероятно, события этого дня как-то связаны с другой информацией. Возможно, недалеко от искомой даты окажется чей-нибудь день рождения либо другая годовщина, или какой-нибудь национальный праздник; или вы попытаетесь вспомнить, что вы делали летом 1999 года; или вы определите, какой это был день недели; или вы вспомните, что в конце июля платили за аренду. Отобранная вами информация затем позволит выделить признак, позволяющий найти ответ на вопрос, что вы делали 7 июля. С другой стороны, вообразите, как бы вы отвечали на этот вопрос, если бы информация в вашей памяти не была систематически организована. Вам пришлось бы в случайном порядке отбирать информацию из ДВП, например так: Банк Чикаго, 3.14, список файлов, Моника Левински, озеро Тахо, 361-2849, экстрасенсорное восприятие, Мумбо-Юмбо, «Сникерс» и т. д. Конечно, эта каша из данных совершенно бессмысленна, но не менее бессмысленно воображать несистематизированную ДВП. Наиболее распространенный взгляд на ДВП предполагает, что внутри нее элементы связаны примерно так же, как и в сложной телефонной сети. Извлечение конкретной информации происходит посредством вхождения в сеть, способную вызывать другую относящуюся к делу информацию, пока не будет установлена связь с требуемой информацией. Эта сеть взаимосвязанной и ассоциированной информации гораздо более сложна, чем можно себе представить. Но в любом случае способ воспроизведения обычной информации предполагает ее организацию в ДВП.


Создание модульных воспоминаний

Продолжается раздел недвижимого имущества мозга. Три последних десятилетия неврологи были заняты разделением на части зрительной коры, где мозг начинает перерабатывать сигналы, поступающие от глаз, в маленькие, специализированные схемы. Некоторые из этих областей реагируют на цвет, некоторые — на форму, а некоторые — на движение. Но когда мы думаем об объектах, мы вспоминаем все эти качества, поэтому ученым показалось логичным предположить, что в высших отделах мозга эта несопоставимая информация объединяется в областях, где формируются воспоминания и протекают когнитивные процессы. Но теперь ученые из Йельского университета доказали, что подобное деление происходит даже в префронтальной коре, которая участвует в формировании временных, рабочих воспоминаний. Некоторые области в основном реагируют на то, «каков» объект, в то время как другие реагируют на то, «где» он расположен.

«Память является модульной; она не сосредоточена вся в одном устройстве, — говорит невролог Патрисия Голдман-Ракич. — Первое физиологическое тому свидетельство — выделение модулей». Она и ее коллеги Фрейзер А. Уилсон и Симас П. 0. Скаледх сообщают, что нейроны в двух областях в префронтальной коре обезьян реагируют на различные зрительные признаки. Нейроны в области, известной как нижняя выпуклость, сохраняют информацию о цвете и форме объекта в течение короткого периода после того, как объект исчез из вида. Нейроны в смежной области кодируют местоположение объекта.

По словам Джона Кааса, невролога из Университета Вандербильта в Нашвилле, Теннесси, «это действительно передняя линия» исследований памяти. Каас отмечает, что эти результаты -первое функциональное свидетельство того, что отдельные перцептивные пути ведут в префронтальную кору. И если дальнейшие исследования покажут, что рабочие центры памяти связаны с другими видами чувствительности, это, по мнению Кааса, указало бы на то, что воспоминания разделены по их качествам, подобно тому как качества образа, например движение и форма, разделены в других областях коры. «Но это лишь предположение», — говорит он.

Карты памяти. Области в префронтальной коре, по-видимому, ответственные за воспроизведение различных аспектов образа


Открытие специализации рабочей памяти по крайней мере двумя способами, по мнению других ученых, показывает, что такие воспоминания формируются параллельным способом и что нет никакого центрального администратора памяти, соединяющего все. «Можно предположить, что имеется следующий уровень [обработки], который объединит все, — говорит Джон Оллман, нейрофизиолог Калифорнийского технологического института. — Но для этого не хватает доказательств».

Роберт Ф. Сервис

Появляется все больше научных данных о том, что конкретная информация в ДВП хранится в хорошо структурированной и высоко практичной сети. Согласно этой концепции, вновь поступающая информация не требует синтезирования новой сети — это наносило бы ущерб эффективности организации, так как для каждого нового события потребовалась бы своя собственная система, и в результате возникло бы бесконечное количество малых организованных структур. Вместо этого новая информация записывается в существующую структуру. Множество исследований по семантической организации, описанных в главе 9, показывают, что эта сеть может быть крайне разветвленной.

Объем и длительность хранения. Трудно вообразить объем и длительность хранения информации в ДВП, но мы можем провести некоторые разумные оценки этих характеристик. Нам легко доступна самая скрытая информация. Я могу вспомнить и точно «увидеть» то место, где я уронил в ручей свой охотничий нож, номер лицензии машины моего отца, мелкие детали браслета, который я подарил своей подружке, местоположение банки с маслом, засунутой в дальний ящик в углу гаража, хотя все эти события запечатлелись в моем сознании более 30 лет назад. Даже в эпоху, когда информационные возможности компьютеров просто поражают, способность человеческого мозга хранить детальную информацию в течение долгого времени (и в столь небольшом физическом объеме) остается непревзойденной.

Как нам удается столько всего помнить? Исчерпывающий ответ на этот вопрос можно найти, проанализировав, как ученики заучивают имена своих преподавателей в четвертом классе школы и вспоминают, их уже будучи студентами. Вероятно, у каждого ребенка есть масса возможностей закодировать имя своего преподавателя, хотя большинство из них допускают, что им не придется вспоминать о нем годами. Вот некоторые из интроспекций о процессе воспроизведения.


Студент К. С.

1. Вспоминаю, в какую школу я ходил. В каком году я перешел в школу Лауэлла? Во втором или в третьем классе?

2. Положение классной комнаты.

3. Представляю себе учительницу — высокая и худая.

4. Та же учительница в третьем классе.

5. Мисс Белл?

6. Она дружила с моей учительницей шестого и седьмого классов.

7. Если я пришел в школу Лауэлла на третьем году, тогда классная комната находилась на восточной стороне. Если это была моя вторая классная комната в школе Лауэлла, то она была бы на западной стороне.

8. Да, мисс Белл.


Студентка Дж. К.

1. Первое, о чем я подумала, — была ли это светская учительница или монахиня: это была монахиня — сестра.

2. Во-вторых, я подумала об имени, которое обычно носят монахини, это почти прозвище — сестра Мэри.

3. В-третьих, я подумала о всех тех неприятностях, которые у меня с ней возникали в четвертом классе.

4. В-четвертых, я вспомнила, что ее имя начиналось с «А», и затем я вспомнила «Ал», и затем я подумала об Алвире — сестра Мэри Алвира.

5. Последнее имя неверно, вспомнила провинцию Канады — сестра Мэри Альберта.


На основе этих примеров, а также других, более серьезных экспериментов мы можем примерно оценить все то множество воспоминаний, которые мы с легкостью храним в течение долгого времени. Конечно, мы не можем помнить все события прошлого так, как если бы они произошли только вчера. Определенную потерю воспроизведения можно отнести на счет интерференции — вмешательства другой информации, в результате которого блокируется воспроизведение старых следов памяти, или на счет затухания — ослабления следа памяти вследствие его неиспользования.

Сверхдолговременная память (СДВП)

Получены некоторые интересные данные о работе сверхдолговременной памяти (СДВП), то есть воспоминаний, которым более чем три месяца.

Одноклассники в средней школе. Исследованиями СДВП впервые занялись Барик, Барик и Виттлингер (Bahrick, Bahrick & Wittlinger, 1975). Поставив перед собой цель проследить долговечность памяти, они проверяли у 392 выпускников средних школ память на имена и фотографии одноклассников, отобранные из альбомов прежних лет. Проверка проводилась для 9 интервалов сохранения информации в диапазоне от 3,3 месяца до почти 48 лет! Набор испытуемых был огромен (почти по 50 в каждой из девяти групп), была разработана соответствующая программа тестирования. Испытуемых просили вспоминать в свободном порядке или перечислять имена всех учеников их выпускного класса, кого они только могли вспомнить. Затем ставилась задача на картинное опознание, для которой отбирались фотографии из выпускного альбома испытуемого; фото предъявлялись для идентификации в случайном порядке вместе с некоторыми другими фотографиями. В третьей задаче (опознание имени) сходным образом идентифицировались имена. В четвертой и пятой задачах надо было сопоставить фотографии с именами и имена с фотографиями соответственно. Наконец, в шестой задаче, где фото использовались в качестве опорного признака, испытуемым предлагалось вспомнить имя одноклассника по его фотографии.

Общие результаты представлены на рис. 7.11. Примечательно, что уровень опознания лиц старых выпускников был поразительно высок — около 90% через 34 года, тогда как «опознание имен» и «сравнение имен» через 15 лет ухудшалось. Резкое ухудшение опознания и воспроизведения данных после 35 ле