авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Геометрические зрительные иллюзии и константность восприятия размера у детей и взрослых

На правах рукописи

ОГНИВОВ ВАСИЛИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗРИТЕЛЬНЫЕ ИЛЛЮЗИИ И КОНСТАНТНОСТЬ ВОСПРИЯТИЯ РАЗМЕРА У ДЕТЕЙ И ВЗРОСЛЫХ 05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва - 2008 2

Работа выполнена в лаборатории обработки сенсорной информации Института проблем передачи информации им. А.А. Харкевича РАН

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор Г. И. Рожкова Научный консультант:

кандидат физико-математических наук, с.н.с. М. В.Уфимцев

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, кандидат физико-математических наук А. Е. Белозеров место работы: главный специалист Астроинформ СПЕ доктор биологических наук, профессор В. Д. Проценко место работы: заведующий кафедрой медицинской информации Российского университета дружбы народов

Ведущая организация:

ГОУ ВПО Тульский государственный университет

Защита состоится “ 2008 года в часов на заседании диссертационного совета “ Д 212.203.06 по присуждению ученой степени кандидата биологических наук при Российском университете дружбы народов.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Российского университета дружбы народов по адресу: 117198, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д.8.

Автореферат диссертации разослан “ 2008 года “

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор Дроздова Г.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Термин «зрительные иллюзии» объединяет широкий круг феноменов, касающихся различных аспектов зрительного восприятия и отражающих явные ошибки в оценке зрительной системой человека каких-нибудь свойств или пространственных параметров рассматриваемых объектов - цвета, формы, размеров, положения в пространстве, характера движения и т.д. К геометрическим зрительным иллюзиям относят систематические отклонения геометрии воспринимаемого образа от объективных параметров рассматриваемой геометрической конфигурации.

Эти отклонения, или искажения, могут касаться размеров (ошибки в оценке длины или площади), наклона или кривизны (искаженное восприятие ориентации, кажущееся искривление прямых линий), взаимного расположения деталей (кажущееся смещение) и пропорций (Толанский, 1967;

Артамонов, 1969;

Грегори, 1972;

Кликс, 1965;

Block, Yuker, 1984;

Gregory, 1990, 1997 а, b;

Ninio, 1998 и др.).

В принципе, некоторые ошибки присутствуют в зрительном восприятии постоянно, так как работе зрительных механизмов мешают внутренние и внешние шумы, а также неопределенность, связанная с неоднозначностью сетчаточных изображений. Зрительная система человека обладает способностью быстрого «исправления» многих ошибок с помощью различных приемов, в частности, с помощью движений глаз и головы. Отличием иллюзий от обычных ошибок является их сравнительно большая величина, устойчивость, неподвластность усилиям избавиться от них, что является свидетельством их связи с самыми базовыми механизмами зрительного восприятия. Таким образом, невозможно разобраться в основных принципах зрительного восприятия, не поняв механизмы иллюзий.

Важность решения вопроса о механизмах геометрических иллюзий понимали еще в позапрошлом веке: казалось, что иллюзии опровергают законы психофизики, и это требовало объяснений. Однако исследования в данном направлении опирались на слабую методическую и техническую базу (Oppel-Kundt, 1854;

Zllner, 1860;

Thiery, 1895).

В начале XX века популярной стала мысль о том, что зрительные геометрические иллюзии могут быть неодинаковыми в условиях различных культур, что эти иллюзии не обязательно являются результатом элементарных законов физиологии восприятия. Однако, экспериментальных работ, свидетельствующих в пользу этой гипотезы, к настоящему времени в литературе накопилось сравнительно немного, так как они требуют большого объёма данных.

Впервые предположение о зависимости зрительных иллюзий от условий жизни и культуры было высказано Риверсом (1901), указавшим, что у исследованных им африканцев племени Тода зрительные геометрические иллюзии значительно слабее выражены, чем у европейцев. Этот же автор предположил, что существуют разные классы иллюзий, из которых одни больше зависят от уровня культуры, а другие — меньше.

В 30-е годы XX века А.Р. Лурия организовал экспедицию в Среднюю Азию для исследования зрительных геометрических иллюзий у разных групп населения. Полученные результаты показали, что уровень культурного развития оказывает сильное влияние на восприятие зрительных конфигураций.

Несколько десятилетий спустя аналогичные данные были получены на зулусах (Allport, Pettigrew, 1957;

Segall et. al., 1966).

В своей фундаментальной работе Ф. Кликс дал обобщение накопленного в мировой науке обширного экспериментального материала по проблеме зрительного восприятия пространственных отношений и зрительным геометрическим иллюзиям (Кликс, 1965). Кликс подчёркивал важность применения математических методов в исследовании геометрических иллюзий и перспективность подхода Тьери к их объяснению. Тьери считал, что многие рисунки, вызывающие геометрические иллюзии, соответствуют перспективным преобразованиям, которые объективно порождаются различием в расстоянии и должны быть учтены при восприятии размера. Хорошо известно, что мы строим наше суждение об абсолютной величине предметов, принимая во внимание не только их угловые размеры, но предполагаемое удаление. Это является основой фундаментального свойства зрительного восприятия – константности воспринимаемой величины объекта, независимо от расстояния наблюдения (Декарт, 1637).



Для объяснения зрительных иллюзий выдвигались гипотезы, связанные с особенностями переработки зрительной информации как на низших, так и на высших уровнях зрительной системы.

Разные авторы в качестве причин иллюзий рассматривали особенности пространственно-частотной фильтрации сетчаточных изображений (Булатов и др., 1995), вклад движений глаз (Кравков, 1950), влияние обучения, учёт жизненного опыта (Dinuovo, 1984;

Biven, Slotnik, 2000) и т.д. В 70-е годы прошлого века Р. Грегори вслед за Тьерри развивал гипотезу об обусловленности некоторых геометрических иллюзий деятельностью механизмов константности (Грегори, 1972).

До последнего времени возможности изучения зрительных иллюзий и анализа полученных данных были ограничены необходимостью изготовления печатных изображений, что вынуждало исследователей проводить эксперименты на небольшом числе испытуемых и варьировать ограниченное число факторов, влияющих на величину иллюзии. Не было получено обширного массива экспериментальных данных с использованием единой методики. В настоящее время развитие компьютерных технологий позволяет более основательно подойти к исследованию этих сложных феноменов.

Повышенный интерес к изучению геометрических иллюзий в данный момент обусловливается тем, что новые компьютерные методы организации эксперимента позволяют заново детально исследовать, переосмыслить и модифицировать представления о механизмах возникновения искажённого восприятия пространственных отношений.

Таким образом, изучение геометрических иллюзий представляет собой актуальную задачу современной физиологии сенсорных систем, имеющую как общетеоретическое значение в плане более глубокого понимания общих принципов переработки зрительной информации, так и практическое значение в плане разработки различных методов для диагностики развития зрительных механизмов и выявления аномалий зрительного восприятия.

Цель исследования. Цель работы - оценить возможность использования геометрических иллюзий для изучения зрительных механизмов и их возрастной динамики.

Основные задачи работы:

произвести точную оценку остроты зрения в возрастных экспериментальных группах - у детей 5- лет и студентов;

количественно оценить глазомер и силу геометрических иллюзий разного типа у детей 5-7 лет и студентов;

оценить корреляцию между показателями глазомера и иллюзорных эффектов;

сравнить возрастную динамику иллюзий разного типа, в частности, связанных и не связанных с механизмами константности восприятия величины;

составить схему обработки зрительной информации, объясняющую совокупность полученных данных.

Научная новизна.

Показано, что корреляция между показателями глазомера и силой геометрических иллюзий близка к нулю, т.е. сила геометрических зрительных иллюзий не зависит от индивидуальной точности глазомера.

Установлено, что с возрастом геометрические зрительные иллюзии, связанные с механизмами константности восприятия размера, уменьшаются, тогда как не связанные с механизмами константности могут оставаться неизменными, либо увеличиваться.

Установлено, что геометрические зрительные иллюзии, связанные с механизмами константности восприятия размера, демонстрируют увеличенную вариабельность в сравнении с глазомером.

Совокупность экспериментальных данных по иллюзии Мюллера-Лайера указывает на множественность ее механизмов, которые обуславливают повышенную вариабельность оценок длины.

Теоретическое и практическое значение работы.

В работе получены новые данные по возрастной динамике силы зрительных геометрических иллюзий и глазомера. Предложен новый подход к объяснению некоторых зрительных геометрических иллюзий, основанный на существовании нескольких параллельных механизмов анализа сетчаточных изображений. Результаты проведённого исследования могут быть использованы в курсах лекций по зрительному восприятию.

Положения, выносимые на защиту.

1. Корреляция между данными по глазомеру и силе иллюзии, полученными у всех испытуемых в идентичных условиях тестирования, отсутствует или очень слаба.

2. Вариабельность данных, получаемых при оценке силы иллюзии Мюллера-Лайера, существенно превосходит вариабельность данных, получаемых при оценке глазомера в идентичных условиях.

Геометрические зрительные иллюзии, связанные с механизмами константности, у детей 3.

выражены сильнее, чем у взрослых, а иллюзии других типов – в той же мере или слабее.





4. Средняя величина иллюзии Мюллера-Лайера не является константой или простой функцией параметров тестового изображения: незначительные изменения пропорций тестового образца или позиции данного образца в предъявляемой последовательности тестов могут приводить к изменению средней силы иллюзии в два-три раза.

5. При наблюдении иллюзии Мюллера-Лайера параллельно вовлекаются в работу разные механизмы оценки длины, что и порождает повышенную вариабельность.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертации докладывались и обсуждались на XIX Съезде Физиологического общества им. И.П.Павлова (Екатеринбург, 2004);

Международной научной конференции «Физиология развития человека» (Институт Возрастной физиологии РАО, Москва, 2004);

научных семинарах ИППИ РАН (2004, 2005, 2006);

конференции молодых учёных МПГУ (2005);

Европейской конференция по зрительному восприятию (С-Петербург, 2006);

Международной научной конференции «Психофизика сегодня», посвящённой 100-летнему юбилею С.С. Стивенса (Москва, 2006).

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ:

журнальные статьи на русском языке – статья в сборнике - тезисы международных конференций – 3.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава 1), описания методики и результатов проделанных экспериментов (главы 2-4), обсуждения полученных результатов, выводов и списка литературы. Диссертация изложена на ** страницах основного текста, содержит 32 рисунка, 20 таблиц. Список литературы содержит ** наименования, ** которых из иностранных источников.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Общая характеристика испытуемых.

Всего в ходе экспериментов было протестировано более 600 испытуемых. Так как одной из задач работы было выяснение возрастной динамики, основную массу испытуемых на всех этапах исследования составляли две возрастные группы: дети 6-7 лет - учащиеся первых классов, и молодые взрослые – студенты 17- 25 лет. Кроме того, в предварительных экспериментах принимали участие испытуемые широкого возрастного диапазона: от 6 до 70 лет. Работа была проведена в три этапа с использованием трёх разных методов тестирования.

На первом этапе, с использованием печатных образцов и индивидуального тестирования, было исследовано 103 младших школьника (из них 48 мальчиков) и 102 студента (из них 34 юноши) художественно-графического факультета МПГУ.

На втором этапе, с использованием индивидуального компьютерного тестирования, было протестировано 59 школьников 6 - 7 лет (из них 29 мальчиков) – учащихся первых классов средних общеобразовательных школ, и 52 молодых взрослых – студентов (из них 10 юношей). В лонгитюдных исследованиях для оценки индивидуальной вариабельности результатов на протяжении относительно большого срока (несколько недель или месяцев) приняло участие пять сотрудников лаборатории в возрасте 25-65 лет.

На третьем этапе, с использованием модифицированных печатных образцов и фронтального тестирования, было исследовано 64 школьника 6 - 7 лет – учащихся первых классов средних общеобразовательных школ и 107 студентов дефектологического, физкультурного и художественно графического факультетов МПГУ. Для оценки воспроизводимости результатов на этом этапе было проведено повторное тестирование (ретест) испытуемых, в котором приняло участие 63 младших школьника и 100 студентов.

Точная оценка остроты зрения Некорригированную бинокулярную и монокулярную остроту зрения детей и взрослых испытуемых определяли стандартным способом, но с использованием таблиц повышенной точности для расстояний 0.5 - 5.0 м. Таблицы были разработаны в ИППИ РАН. Оптотипами служили стандартные знаки Снеллена (Ш) в 4-х ориентациях. Верхний предел измеряемых значений остроты зрения для наименьшего расстояния 0.5 м составлял 2.0, а для 5 м – 4,0, что соответствовало минимальному углу разрешения 0.25. Шаг изменения размера знаков от строки к строке соответствовал 0.1 в диапазоне 0.1-1.0 и 0.2 в диапазоне 1.0-4.0.

Экспериментальные парадигмы Для количественной оценки величины иллюзий, использовали 3 разные схемы экспериментов.

Основу всех трёх подходов составлял метод обращения, или нейтрализации, иллюзий.

Парадигма вынужденного выбора В первой серии экспериментов оценку производили в ситуации вынужденного выбора одного образца из семи готовых вариантов, расположенных на одном тестовом листе. Параметры изображений были подобраны таким образом, чтобы объективно неравные или непараллельные линии могли субъективно восприниматься как равные и параллельные.

Парадигма уравнивания Во второй серии экспериментов для исключения ситуации вынужденного выбора, метод обращения иллюзий был реализован в компьютерном варианте. Испытуемый мог самостоятельно изменять параметры тестового изображения, генерируемого на компьютерном мониторе, в интерактивном режиме. Ограничения по времени и диапазону вариации параметров тестового изображения отсутствовали.

Парадигма неизменных стимулов В третьей серии экспериментов, в целях получения большого массива данных для статистической обработки, испытуемым ставилась облегчённая задача. Сравнивая пары тестовых и референтных отрезков (ТО и РО), испытуемый должен был зарегистрировать своё впечатление о длине ТО относительно РО (ТОРО, ТО=РО, ТОРО) при разных соотношениях длин. Тестирование проводили фронтально в учебных аудиториях, раздавая испытуемым конверты с тестовыми карточками (по 10 карточек на тест), которые они просматривали последовательно. Данная методика позволила провести повторное тестирование многих испытуемых для оценки воспроизводимости результатов.

Тестовый материал Объектом исследования были геометрические иллюзии, связанные и не связанные с механизмами константности восприятия величины: иллюзия перспективы, иллюзия Цельнера-Геринга, иллюзия Вундта-Фика, иллюзия Мюллера-Лайера и другие. Четыре иллюзии (Рис. 1) были исследованы более детально. В первой серии опытов для оценки каждой иллюзии и глазомера испытуемым предъявляли на листах формата А4 семь тестовых изображений с разным соотношением длин сравниваемых отрезков. Все тестовые изображения предъявлялись в четырёх ориентациях, с поворотом исходного образца на 90, 180 и 2700. В качестве контроля способности испытуемых достаточно точно оценивать размер изображений, т.е. глазомера, были использованы тесты «деление пополам» и «уравнивание линий в отсутствие дистракторов».

Рис. Примерные 1.

тестовые изображения.

а - иллюзия Мюллера-Лайера;

б иллюзия Геринга;

в - иллюзия перспективы;

г – иллюзия Вундта- Фика (вертикаль/горизонталь);

д – тест для глазомера: деление отрезка пополам.

Для того, чтобы получить точные оценки величины иллюзий и глазомера, была проведена вторая серия экспериментов - с компьютерным генерированием стимулов. На основании результатов бумажного тестирования была разработана интерактивная компьютерная программа для генерирования тестовых изображений и изменения их параметров, что позволило оценить иллюзии в отсутствии ограничений и измерить глазомер и иллюзии в сопоставимых условиях. Во всех экспериментах перед испытуемым ставилась задача: самостоятельно сделать длину тестового отрезка (ТО) равной длине референтного отрезка (РО) на экране дисплея, используя клавиатуру компьютера.

Тестовые темные фигуры выводились на экран ноутбука на светлом фоне (яркость фона 255 кд/м2).

Для проведения исследования в монокулярных условиях между испытуемым и дисплеем ставилась матовая перегородка с отверстием (диаметром 40 мм), чтобы испытуемый мог смотреть через отверстие на экран только одним глазом. Отверстие располагалось напротив центра экрана на расстоянии 50 см.

На третьем этапе для оценки порогов различения длины использовали печатные стимулы, представленные на рис 2. Тестовые материал раздавали в виде набора карточек каждому испытуемому в группе. Каждый испытуемый отмечал на всех своих карточках, каким ему кажется тестовый отрезок в сравнении с референтным (, или =).

Рис. 2. Виды тестовых карточек в серии экспериментов «глазомер» (а) и «иллюзия» (б). РО – референтный отрезок. ТО – тестовый отрезок.

Статистическая обработка данных Для статистического анализа данных применяли дисперсионный анализ ANOVA с различным набором факторов. Статистическая значимость для всех типов анализа была установлена на уровне 0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Точные значения остроты зрения На предварительном этапе исследования, для оценки возможного влияния остроты зрения на величину иллюзий, была проведена оценка некорригированной остроты зрения для разных расстояний наблюдения у детей 6-7 лет и студентов. Было обнаружено, что средние значения остроты зрения детей (средний возраст 6,2) и молодых взрослых (средний возраст 21,0) при расстоянии наблюдения 0,5 м практически равны и составляют 1,4 (Рис. 3). Таким образом, по остроте зрения на расстоянии наблюдения тестовых образцов выбранные возрастные группы не различались.

Рис. 3. Кривые зависимости средних значений остроты зрения от расстояния для детей 6- лет и молодых взрослых Возрастная динамика глазомера и геометрических иллюзий в сравнении с данными по развитию механизмов константности восприятия размера Результаты оценки силы геометрических иллюзий с помощью парадигмы вынужденного выбора представлены в табл. 1 и на рис. 4. Из табл. 1 видно, что статистически достоверные различия между детьми и взрослыми имеются по всем иллюзиям, кроме иллюзии Вундта-Фика, не имеющей отношения к механизмам константности. В случае иллюзий Геринга, Мюллера-Лайера и перспективы у детей средние ошибки восприятия оказались достоверно больше, чем у взрослых, во всех условиях тестирования. В отличие от этого, в случае иллюзии Вундта-Фика средние ошибки в оценке длины отрезков у детей и взрослых различались мало. При ориентациях I и III они оказались немного больше у взрослых, чем у детей, но различие оказалось недостоверным.

Таблица Средние значения ошибок восприятия и стандартных отклонений оценок у детей и взрослых (в % от оцениваемой величины) при двух ориентациях тестового листа Оцениваем Ориентаци Средне Вид Испытуемые ый я тестового е теста показатель листа измене ние с возраст I III ом Средняя Дети 14.1 13. ошибка N= 5.3 6. Средняя -14. Взрослые 11.8 11. ошибка % N= 4.3 4. Достоверность 0.0 0. различия (p) 02 Средняя Дети 26.6 25. ошибка N= 10.2 12. Средняя -19. Взрослые 20.2 21. ошибка % N= 10.7 9. Достоверность 0.0 0. различия (p) 01 Средняя Дети 8.4 7. ошибка N= 6.1 6. Средняя -43. Взрослые 5.6 3. ошибка % N= 5.1 3. Достоверность 0.0 0. различия (p) 2 Средняя Дети 15.2 15. ошибка N= 9.8 9. Средняя +7. Взрослые 16.5 16. ошибка % N= 7.8 7. Достоверность 0.1 0. различия (p) Можно думать, что иллюзии, связанные с учетом статистики зрительных сцен и развитием когнитивных способностей, которые являются результатом накопления жизненного опыта, и должны демонстрировать противоположную возрастную динамику, так как это вторичные искажения, «рациональные» с точки зрения опытного наблюдения. Трудность анализа конкретных иллюзий состоит в том, что при рассматривании тестовых стимулов у испытуемых координированно функционируют зрительные механизмы разных уровней – и базовые, и когнитивные, и ассоциативные, взаимодействия которых, к тому же, весьма индивидуальны. Об этом, в частности, свидетельствует большой разброс данных, получаемых при исследовании иллюзий любым методом. Как показало наше исследование, сила иллюзий во всех случаях варьирует в очень широких пределах. Это можно объяснить тем, что в процессе оценки исследуемой величины в зрительной системе с некоторыми весами используются выходные сигналы целого ряда параллельных механизмов, и у каждого испытуемого весовые коэффициенты контролируются в соответствии с индивидуальным опытом.

На рис. 4 представлены гистограммы ошибок в оценке длины, полученные в одинаковых условиях для взрослых испытуемых и детей при исследовании глазомера и иллюзии Мюллера-Лайера.

Чтобы наглядно показать принципиальное различие между зрительными механизмами, определяющими восприятие длины в этих двух случаях, все гистограммы представлены в одном масштабе. Середины столбиков, соответствующих отсутствию ошибки (0), помещены на одной вертикальной линии. При исследовании глазомера ошибки не превосходили 7.5%, так что выбранный диапазон 0-9% оказался более чем достаточным. В то же время, в случае иллюзии Мюллера-Лайера полученный в эксперименте диапазон ошибок растянулся до 40%, причём пик гистограммы пришёлся на максимальные величины. Поскольку в обоих случаях диапазон ошибок подразделялся на одинаковое число интервалов (7), столбики на гистограммах ошибок глазомера получились существенно уже, чем на гистограммах силы иллюзии. При этом у детей иллюзия оказалась выраженной, в среднем, сильнее: как видно из рис.4, пик ответов у взрослых приходится на 16%, а у детей - на 32%.

По полученным нами данным (табл. 1), среднее ослабление иллюзорных эффектов, связанных с механизмами константности восприятия величины, на интервале от 6-7 до 20-30 лет для разных иллюзий составляет от 15 до 44%.

Рис. 4. Гистограммы ошибок в оценке длины, полученные для взрослых испытуемых (а, б) и для детей с хорошим глазомером (в, г) при исследовании глазомера и иллюзии Мюллера Лайера.

По горизонтали – величина ошибки в %;

высота вертикальных столбиков отражает процент испытуемых с соответствующими ошибками Полученные результаты хорошо согласуются с литературными данными по другим иллюзиям, предположительно имеющим перспективные признаки глубины (Шошина, 2004). В свое время развитие константности восприятия формы и размеров в процессе онтогенеза интенсивно исследовалось психологами (Ананьев и др., 1968;

Beyrl, 1926;

Brunswik, 1929;

Frank, 1928;

Klimpfinger, и др.). В работах Э. Франк, Ф. Бейрля, Э. Брунсвика и С. Климпфингер были получены количественные характеристики константности восприятия величины, цвета и формы у детей разного возраста. Вычисленные на основании полученных данных индексы константности величины увеличивались с возрастом от 78.9 в два года до 93.8 в семь лет (для 10 лет приведено значение индекса константности 94.9). Быстрое созревание механизмов константности зрительного восприятия не удивительно, так как это механизмы первостепенной важности, без которых невозможна ориентация во внешнем мире. С возрастом должно происходить лишь совершенствование этих механизмов, а также общей системы координации всех механизмов, участвующих в оценке величины объектов. Соответственно, гипотеза о том, что связанные с этими механизмами иллюзии также должны проявляться в раннем возрасте, а по мере взросления должны уменьшаться, представляется вполне естественной.

Точная оценка силы иллюзии с помощью процедуры уравнивания отрезков в условиях компьютерного тестирования Результаты компьютерного тестирования, в целом, подтвердили выводы, сделанные при использовании бумажных образцов, и позволили провести более детальный анализ. На рис. представлены распределения оценок длины ТО в группах детей и взрослых, полученные при исследовании глазомера и иллюзии Мюллера-Лайера, а в табл. 2 – средние результаты по каждой серии экспериментов. Чтобы не осложнять рисунок, мы включили в него только гистограммы для одной ориентации стимулов (I), так как аналогичные гистограммы для других ориентаций не дают ничего принципиально нового.

О количественных различиях между данными, полученными в различных условиях, в том числе и при ориентациях II, III и IV можно судить по табл. 2.

Из рис. 5 видно, что все гистограммы, построенные для глазомера и иллюзии, имеют колоколообразную форму, т.е. распределения близки к нормальным. Гистограммы для глазомера во всех случаях сильно отличаются от гистограмм для иллюзии как по положению пиков, так и по ширине (стандартному отклонению ). Пики гистограмм для глазомера и у школьников, и у студентов приходятся на отметки, близкие к 0%, где ТО=РО по длине, что говорит об отсутствии значительных систематических ошибок при оценке длины. Сдвиг средних значений от точки равенства для различных условий колебался в пределах от -2.7 до -0.1% у школьников и от -3,1 до +0,4% у студентов.

Рис. 5. Гистограммы ошибок уравнивания ТО с РО, полученных для взрослых испытуемых и детей в условиях исследования глазомера и иллюзии Мюллера-Лайера.

Что же касается ширины гистограмм, у детей стандартное отклонение было несколько больше, чем у молодых взрослых: 6.0-7.1% против 5.0-6.2%. Средние по всем сериям измерений (разные ориентации стимула, разные условия наблюдения) показатели глазомера у школьников и студентов составили -1. и -1.55% соответственно, а стандартные отклонения – 6.7 и 5.6%.

В случае иллюзии для гистограмм был характерен систематический сдвиг пика от точки ТО=РО (ошибка 0%) к значениям ТО, превышающим РО на 20-40%. Пики гистограмм у детей приходились на ошибки в 36-42%, а у взрослых – на 18-24%, т. е. у детей иллюзия была выражена значительно сильнее.

Стандартные отклонения в случае иллюзии были в пределах: 13.2-15.1% у школьников и 10.2-12.9% - у студентов, т. е., как и в случае глазомера, у школьников были несколько больше. Средние по всем сериям измерений показатели силы иллюзии составили 36.45% у детей и 23.57% у взрослых, а стандартные отклонения – 13.9 и 11.6% соответственно. По этим данным достоверность различия между силой иллюзии у младших школьников и молодых взрослых очень высока (р 0.0001).

Таблица Средние показатели глазомера и иллюзии Мюллера-Лайера в группах школьников и студентов (ошибки уравнивания тестового отрезка с референтным отрезком в % по отношению к длине референтного отрезка) Глазомер Иллюзия наблюдения испытуемы Условия Группа Ориентация Ориентация Показатель х I II III IV I II III IV Среднее Правый -2.7 -0.1 -1 -1.6 34.5 36.6 37.8 38. Школьники N = значение глаз 6 7.1 6.8 6.9 13.6 13.9 13.8 15. Среднее -1 -1.8 -0.4 -2 33.8 35.2 36.8 38. Левый значение глаз 6.4 7.1 6.7 6.6 14.0 13.5 13.2 14. Среднее Правый -3.1 -0.3 -1 -1.9 23.2 24.6 27.2 25. значение глаз Студенты 5 5.5 5.3 5.6 11.2 12.9 12.5 11. N = Среднее -2.5 0.4 -1.6 -2.2 20.3 20.3 23.8 23. Левый значение глаз 5.3 6 5.8 6.2 10.3 10.6 11.6 11. Гистограммы для правого и левого глаза в обеих возрастных группах различались мало. Как у школьников, так и у студентов при любой ориентации тестовых изображений иллюзия оказалась несколько большей в случае наблюдения правым глазом. У школьников различия между глазами были очень невелики - в пределах 1.5%;

у студентов они были выражены более явно и составляли 2.5-4.3%, но даже в этой возрастной группе различия оказались на грани достоверности (р 0.1). Для более глубокого исследования этого вопроса надо было бы определять у испытуемых ведущий глаз и регистрировать тип мануальной асимметрии.

Для демонстрации индивидуальной вариабельности ответов испытуемых в процессе одного сеанса тестирования (20 измерений глазомера и 20 измерений силы иллюзии) на рис. 6 в качестве примера графически представлены результаты, полученные на двух испытуемых (студентах), выбранных случайным образом из всей группы.

На рисунке видно, что как для иллюзии, так и для глазомера индивидуальный разброс текущих ошибок в оценке длины довольно велик. В отдельных измерениях ошибки могут далеко выходить за пределы значений, типичных для глазомера человека (например, 9% у испытуемого В.Ю.). Устойчивой тенденции к снижению или нарастанию ошибок на протяжении сеанса не наблюдается: отклонения длины ТО от длины РО весьма нерегулярно меняются как по величине, так и по знаку.

Не было выявлено устойчивой тенденции для одного испытуемого (В.В.) в разные дни (рис.7, 8).

Из рис. 7 видно, что и у одного испытуемого имеется значительное различие в оценках, полученных в идентичных условиях тестирования в разные дни в случае иллюзии, а для глазомера характерен значительно меньший разброс оценок. В отношении зависимости силы иллюзии от длины РО и номера попытки здесь просматривается та же закономерность, что и в данных по группам:

величина иллюзии увеличивается с уменьшением длины РО, а данные, полученные при одной и той же длине РО в первой и пятой попытках, не совпадают.

Вариабельность результатов испытуемого В.В. на протяжении всего периода измерений ( сеансов за 3 месяца тестирования), иллюстрирует рис. 8. Верхняя кривая отражает динамику средних ошибок каждого сеанса для иллюзии, нижняя – для глазомера. Диапазон колебаний этого показателя для глазомера от -3,4% до 6,4%, для иллюзии – от 8,6% до 22,56%.

Рис. 6. Текущие результаты, полученные Рис 7. Текущие результаты, полученные в в процессе одного сеанса тестирования у процессе двух сеансов тестирования одного испытуемых в условиях оценки испытуемого (В.В.) в условиях оценки 2-х глазомера (пунктир) и иллюзии Мюллера- глазомера (пунктир) и иллюзии Мюллера Лайера (сплошные линии) для четырёх Лайера (сплошные линии) для четырёх ориентаций тестового изображения (I, II, ориентаций тестового изображения (I, II, II, II, IV). IV).

По горизонтали – номер попытки и По горизонтали номер попытки и – ориентация;

по вертикали – величина ориентация;

по вертикали величина – ошибки в %. ошибки в %.

Устойчивой тенденции изменения средних ошибок не прослеживается. Аналогичная картина была получена и в опытах с длительным тестированием других испытуемых. Таким образом, наши результаты согласуются с данными авторов, которые не наблюдали систематических изменений средней величины иллюзии Мюллера-Лайера при повторных и длительных измерениях (Eysenck, 1958;

Pollack, 1964). Имеющиеся в литературе противоположные свидетельства (Judd, 1902, 1905;

Lewis, могут объясняться личностными особенностями немногих испытуемых, 1908;

Day, 1962), принимавших участие в экспериментах. Общее количество длительно наблюдавшихся испытуемых, по-видимому, еще слишком мало для того, чтобы можно было делать окончательные выводы относительно возможного влияния многократного повторения на силу иллюзии Мюллера-Лайера.

Рис. 8. Средние ошибки, полученные в каждом из 50 сеансов тестирования одного испытуемого (В.В.) для глазомера и иллюзии Мюллера-Лайера при одной ориентации тестовых изображений (ориентация I).

Индивидуальная вариабельность глазомера и геометрических зрительных иллюзий На следующем этапе работы тестирование проводилось с целью определения вариабельности оценок для глазомера и иллюзий. Для определения дифференциальных порогов различения длины испытуемым (100 чел.) предлагали отмечать субъективное равенство/неравенство тестового и референтного отрезков при предъявлении набора образцов для наблюдения иллюзии Мюллера-Лайера с варьирующей длиной тестового отрезка. В контрольных экспериментах использовали те же отрезки без дополнительных линий, порождающих иллюзию. Анализ полученных результатов (рис. 9) показал, в случае конфигураций, вызывающих иллюзию Мюллера-Лайера, отношение Вебера в три раза больше, чем в контрольных экспериментах с такими же отрезками. Таким образом, в условиях наблюдения данной иллюзии имеет место не только субъективное искажение размеров, приводящее к систематическому сдвигу оценок длины, но и возрастание вариабельности оценок. Возможно, это связано с тем, что в условиях возникновения иллюзий возрастает уровень шума в основном механизме, ответственном за оценку длины, или с тем, что к оценке длины подключаются параллельные механизмы, добавляющие свои шумы.

Рис. 9. Распределения ответов “ТО=РО”, построенные по результатам двух циклов экспериментов (”тест” и “ретест”) для серий “глазомер” и “иллюзия” у студентов. По оси абсцисс - разность между длиной ТО и РО в % по отношению к длине РО.

Принципиальная неустойчивость видимых образов в случае иллюзий, связанных с механизмами константности По нашему мнению, объяснение повышенной вариабельности состоит в том, что в условиях наблюдения иллюзии Мюллера-Лайера параллельно работают разные механизмы оценки длины («обычный» и «константный», т.е. трактующий добавочные линии как указание на различное расположение сравниваемых отрезков по глубине). По этой причине зрительная система не выдает стабильного решения: видимый образ соответствует взвешенной сумме частных решений, причем даже у конкретных наблюдателей веса постоянно меняются: как при наблюдении куба Неккера, зрительная система отдает предпочтение то одному, то другому «решению» - интерпретации. Наше объяснение, с одной стороны, находится в русле идеологии Грегори (Грегори, 1972), который рассматривает зрительное восприятие как визуализацию различных гипотез об окружении, а с другой стороны, согласуется с современными данными нейрофизиологии и психофизики зрения, свидетельствующими о наличии в зрительной системе многих параллельных механизмов и их сложном взаимодействии (Рис. 10).

Рис. 10. Предлагаемая схема объяснения полученных результатов.

Чисто физиологическое объяснение иллюзии Мюллера-Лайера особенностями работы первых отделов зрительной системы, (Ананьев и др., 1968;

Бертулис и др., 1995), по-видимому, является слишком упрощенным. В соответствии с изложенной выше гипотезой, увеличенный разброс данных при сравнении и уравнивании отрезков в случае иллюзии Мюллера-Лайера нам представляется связанным с особенностями функционирования механизма выработки общего решения в сложной ситуации, когда несколько параллельных механизмов выдают существенно различающиеся суждения о параметрах видимых объектов.

ВЫВОДЫ 1.Корреляция между показателями глазомера и геометрических иллюзий близка к нулю, что свидетельствует о независимости силы иллюзии от глазомера.

2.Геометрические зрительные иллюзии, связанные с механизмами константности восприятия размера, с возрастом уменьшаются, тогда как не связанные с механизмами константности могут оставаться неизменными, либо увеличиваться.

3.Вариабельность оценок длины в случае иллюзии Мюллера-Лайера в 1,5-2 раза больше, чем в случае глазомера, как при использовании печатных тест-объектов, так и при компьютерном тестировании.

4.Результаты оценки силы иллюзий, полученные с использованием печатных изображений, хорошо согласуются с данными компьютерного тестирования.

5.При многократном длительном тестировании не наблюдается устойчивой тенденции к снижению средней силы и вариабельности иллюзии Мюллера-Лайера вследствие многократного повторения.

6.Большая величина сильных геометрических иллюзий и их высокая вариабельность, по видимому, объясняются участием нескольких принципиально разных механизмов.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Рожкова Г. И., Токарева В. С., Огнивов В. В., Николаев Д.П. Основные типы зависимости остроты зрения от расстояния у человека в разном возрасте по результатам дискриминантного анализа // Сенсорные системы. 2004. Т.18. № 4. С.330-338.

Рожкова Г. И., Токарева В. С., Огнивов В. В., Бастаков В. А. Геометрические зрительные иллюзии и механизмы константности восприятия размера у детей // Сенсорные системы. 2005. Т. 19. № 1. С. 26 36.

Огнивов В.В., Рожкова Г.И., Токарева В.С., Бастаков В.А. Средняя величина и вариабельность иллюзии Мюллера-Лайера в сравнении с глазомером у детей и взрослых // Сенсорные системы. 2006.

Т. 20. № 4. С. 288-299.

Огнивов В. В., Рожкова Г. И., Токарева В. С., Бастаков В. А. Геометрические иллюзии и точность глазомера у детей и взрослых // XIX Съезд физиологического общества им. И.П. Павлова. тезисы докладов т.1. c. 330 Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова т.90. № 8. ч.1. С. 330.

Огнивов В. В., Рожкова Г. И., Токарева В. С., Бастаков В. А. Системный подход к оценке развития зрительных функций // Международная научная конференция «Физиология развития человека», Новые исследования (альманах). Ин-т возрастной физиологии РАО. М.: Вердана. 2004. № 1-2. С. 285-286.

Рожкова Г. И., Огнивов В. В., Уфимцев М. В. Дифференциальные пороги различения длины в условиях возникновения геометрических иллюзий // Труды конференции «Психофизика сегодня», посвящённой 100-летнему юбилею С.С. Стивенса и 35-летию Института психологии РАН. Москва, 9 10 ноября 2006 года С. 288-297.

Ognivov V. V., Tokareva V. S. Variability of Mller-Lyer illusion assessed by means of printed and computer generated test images // Perception. 2006. V.35. Supl. P. 97.

Огнивов Василий Валерьевич ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗРИТЕЛЬНЫЕ ИЛЛЮЗИИ И КОНСТАНТНОСТЬ ВОСПРИЯТИЯ РАЗМЕРА У ДЕТЕЙ И ВЗРОСЛЫХ Исследовали возможность использовать количественные характеристики геометрических иллюзий для изучения фундаментальных зрительных механизмов и их возрастной динамики. Показано, что корреляция между показателями глазомера и величиной иллюзорных эффектов близка к нулю, что свидетельствует о независимости силы иллюзий от глазомера. Согласно полученным результатам, геометрические иллюзии, связанные с механизмами константности восприятия размера, более сильно выражены у детей, чем у взрослых, тогда как иллюзии, не имеющие отношения к механизмам константности, могут оставаться неизменными либо увеличиваться с возрастом.

Количественные результаты, полученные с использованием печатных образцов и интерактивной компьютерной программы, оказались хорошо согласующимися друг с другом. Экспериментальные данные, полученные с использованием этих двух подходов, показали, что в случае иллюзии Мюллера Лайера вариабельность оценок длины в 1.5-2 раза больше, чем в случае глазомера, т. е. оценок в отсутствие дистракторов. Длительное многократное тестирование не выявило заметной тенденции к снижению средней силы и вариабельности иллюзии Мюллера-Лайера. Сделано предположение, что большая величина и высокая вариабельность силы геометрических иллюзий, по-видимому, объясняются участием нескольких принципиально различных механизмов.

Ognivov Vasily Valerjevich GEOMETRICAL VISUAL ILLUSIONS AND CONSTANCY MECHANISMS IN CHILDREN AND ADULTS Quantitative characteristics of geometrical visual illusions have been studied in order to elucidate some basic visual mechanisms and their age dynamics. It has been shown that correlation between the scores of estimation by sight and the illusory effects is close to zero thus indicating independence of the illusory effects of the subject capability to measure by sight. According to the results obtained, geometrical visual illusions related to the constancy mechanisms of size perception are more significantly expressed in children than in adults whereas the illusions not related to the constancy mechanisms may remain invariant or increase with age. It has been found that quantitative results obtained by means of printed test cards and by means of interactive computer program are in good agreement. The experimental data obtained by means of both approaches have shown that, in the case of Mueller-Lyer illusion, the variability of length estimation is 1.5-2 times greater than in the case of usual length estimation by sight in the absence of distractors. Longitudinal repeatable estimation of Mueller-Lyer illusion has not revealed a noticeable tendency for the mean illusory effect and its variability to decrease. It has been suggested that, in the case of geometrical illusions, large illusory effects and high variability of data are probably due to the contributions of several principally different mechanisms.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.