Микроструктура внимания в процессе опознания

 в раздел Оглавление

«Когнитивная и прикладная психология»

Раздел 2
ОПОЗНАНИЕ И ПОЗНАНИЕ

Структурно - функциональная характеристика процесса опознания

5. Микроструктура внимания в процессе опознания

Использование микроструктурного подхода к исследованию познавательных процессов позволило достичь значительных успехов в решении многих теоретических и прикладных задач. Однако некоторые виды обнаруженных микроструктурными методами процессов продолжают оставаться предметом дискуссий. К числу таковых относится феномен селекции. По словам Нейссера [90], одним из наиболее важных понятий в современных исследованиях познавательной деятельности является понятие селективности. Действительно, в ряде работ, считающихся основополагающими для микроструктурного подхода, так или иначе ставилась проблема селективности. Спорными в этой проблеме являются вопросы об эффективности фильтрации несущественной информации, о месте расположения фильтров информации, о влиянии инструкции на фильтрацию информации и т.п.

При исследовании роли внимания в перцепции возможны две различные процедуры: 1) испытуемому предлагается распределять свое внимание между несколькими свойствами стимула или несколькими стимулами, предъявляемыми одновременно. При этом выясняется, насколько успешно субъект может управлять несколькими сенсорными входами, решать две задачи одновременно; 2) испытуемому предлагается концентрировать внимание на одном стимуле или свойстве стимула, игнорируя иррелевантные стимулы или свойства стимулов. При этом эффективность фильтрации иррелевантной информации определяется по показателям точности и времени реакции на выбранный стимул.

При исследовании проблемы локализации избирательности перцептивного внимания были предложены две гипотезы:

  1. о возможности селекции информации на уровне ее сенсорного анализа (гипотеза «входа»);
  2. о том, что селекция информации осуществляется на уровне кратковременной памяти (гипотеза «выхода»).

Для проверки того, что селективная инструкция действительно влияет на Восприятие, используется методика варьирования места инструкции, даваемой испытуемому. В случае правомерности гипотезы «входа» инструкция, предшествующая экспозиции стимулов, должна привести к более успешному воспроизведению критической информации, чем инструкция, подаваемая немедленно после стимуляции, так как последняя уже не может вызвать избирательного улучшения восприятия критического стимула. В случае правомерности гипотезы селективности в кратковременной памяти место инструкции не должно влиять на успешность воспроизведения критических стимулов.

Результаты ряда исследований свидетельствуют в пользу гипотезы «входа». Еще Э.Б. Титченер [31] отождествлял внимание с сенсорной ясностью. Это означает перцептивное подчеркивание важных аспектов поля зрения и затормаживание игнорируемых аспектов. Этому предположению созвучна точка зрения Дж. Гибсона [91], считающего внимание частью чувствительности. По Гибсону, каждая чувствующая система суть система внимания. Автор рассматривает внимание не как промежуточный процесс, а как процесс, начинающийся с периферии. В пользу этого утверждения свидетельствуют и эксперименты Нейссера, показавшие [92], что испытуемый, наблюдая за происходящими на экране событиями, не замечает других событий, происходящих одновременно со значимыми.

Дж. Мортон и М. Чемберс высказывают предположение [93] о возможности селекции информации на уровне ее сенсорного анализа. Эксперименты Эриксена и Коллинза [94] также доказывают, что селективность свойственна уже процессам формирования иконического образа. У. Нейссер [20] называет эти процессы предвниманием и предполагает функционирование по крайней мере двух типов процессов предвнимания. Первый из них необходим для разделения сенсорного входа на те части, на которые затем будет направлено внимание (в зрительной системе это процессы выделения фигуры и фона). Второй тип - это предшествующие вниманию процессы бдительности, действующие независимо от внимания и одновременно с ним.

Однако следует иметь в виду, что предварительная инструкция может не влиять на Восприятие, а просто содействовать более эффективному закреплению мнемических следов (при послестимульной инструкции мнемические следы являются менее «свежими» ввиду наличия интервала между предъявлением тест-объекта и инструкцией).

В работе Лоуренса с соавторами [95] была сделана попытка доказать правомерность гипотезы «выхода». Испытуемым предъявлялись многомерные зрительные стимулы и в предынструкции назывался релевантный признак. Оказалось, что этот признак воспроизводится более успешно, чем иррелевантные признаки. В другом опыте испытуемым предлагалось обращать равное внимание на все признаки. Было установлено, что разница между точностью опознания признака, называемого в первую очередь, и средней точностью опознания остальных равняется разнице между точностью опознания критических и иррелевантных признаков в опытах с предынструкцией. Исходя из этих результатов, авторы полагают, что все эффекты селективной преднастройки можно приписать влиянию очереди воспроизведения: в то время, когда испытуемый дает первый ответ, информация о других свойствах стимула стирается из памяти.

Иные данные приводят Харрис и Хейбер: точность опознания критических стимулов выше, чем некритических, даже в тех случаях, когда некритические стимулы воспроизводятся в первую очередь [96]. Авторы объясняют селективность восприятия очередью кодирования информации из иконической памяти в вербальную кратковременную память.

Приведенные данные и результаты исследований других авторов позволяют заключить, что предварительная инструкция может влиять на переработку информации различными способами: путем определенной организации материала, путем определения очередности кодирования информации из иконической памяти, с помощью избирательного сохранения информации в кратковременной памяти. Таким образом, по вопросу о локализации селективности не найдено однозначного ответа.

Нам представляется позитивной модель перцептивного внимания, предлагаемая Т.К. Бахманом. Автор [97, 98] рассматривает явления внимания не как нерасчлененный унитарный процесс или состояние, а как феномен, в основе которого лежит множество принципов селективности, функционирующих на разных уровнях микроструктуры преобразования информации и предполагающих обратные связи от высших функциональных блоков к более элементарным.

Одним из дискуссионных вопросов в проблеме перцептивного внимания является вопрос о механизмах селекции информации. Необходима ли некоторая позитивная блокировка или редукция отфильтрованных сенсорных данных, или мы просто выбираем релевантную информацию, не анализируя иррелевантную инфомацию? По мнению Дж. Брунера, феномены внимания требуют для своего объяснения механизма блокировки. Автор высказывает предположение о том, что в нервной системе имеются механизмы, «перекрывающие» входы и ослабляющие импульсы, достигающие высших центров [99]. В качестве примера блокировки входов Брунер рассматривает бинокулярное соревнование: во время бинокулярного соревнования недоминантный глаз дает менее выраженный зрачковый рефлекс, чем доминантный. В пользу гипотезы блокировки свидетельствуют и результаты нейрофизиологических исследований, указывающие на общее свойство, нервной системы - программировать подавление потенциальных раздражителей, способных помешать организму осуществить какую-то деятельность или отвлечь его от этой деятельности.

Другой точки зрения придерживается У. Нейссер, рассматривая процессы внимания только как позитивные: человек осуществляет активную переработку определенной части предъявленной информации, а не оставшихся частей. «Если человек берет один бутерброд из множества других, предложенных ему на подносе, мы обычно не говорим, что он блокировал, отфильтровывал или исключал из поля внимания все другие бутерброды; мы говорим, что он просто не взял их» [20. С. 287]. В задачу нашего исследования входило:

  1. Экспериментально проверить возможность путем предварительной селективной настройки наблюдателя оказывать влияние на сенсорные уровни обработки информации, увеличивая тем самым эффективность обработки релевантной информации в процессе опознания.
  2. Исследовать эффективность блокировки иррелевантной информации на различных уровнях ее обработки. Предметом исследования явилось изучение процессов обработки зрительной информации в задачах опознания, классификации и зрительного поиска. Выполнение подобных задач предполагает селекцию информации и выделение информативных признаков. В этой связи возникает вопрос, осуществляется ли при этом обработка всех признаков визуального стимула или имеют место фильтрация информации и блокировка иррелевантных параметров.

Для исследования возможностей функционирования селективных фильтров испытуемым предлагалось решать различные задачи в условиях предъявления, наряду с информацией, релевантной задаче, информации иррелевантной, или конфликтной, т.е. испытуемые должны были обрабатывать информацию по одному перцептивному параметру, игнорируя иррелевантные, или соперничающие, параметры.

Эксперимент 1. Опознание одномерных и многомерных стимулов

Целью данного эксперимента было исследование влияния релевантного и иррелевантного параметров объекта на эффективность опознания, а также возможностей фильтрации иррелевантной информации в процессе опознания многомерных визуальных стимулов. В качестве тестового материала использовались многомерные зрительные стимулы, различающиеся по параметрам формы (треугольник, квадрат, пяти- и шестиугольник), размера (I, II, III и IV), цвета (красный, синий, зеленый и желтый) и ориентации (А, В, С и D). Длина алфавита для каждого из параметров была равна 4. Испытуемые выполняли задачу опознания стимулов, предъявляемых на экране тахистоскопа в условиях проходящего света при времени экспозиции 50 мс, по заданному инструкцией одному или нескольким параметрам. В ходе эксперимента регистрировались ответы испытуемых, латентный период сенсоречевой реакции и длительность пауз при опознании многомерных стимулов. В опыте участвовали 13 испытуемых.

Полученные данные свидетельствуют о невозможности полной блокировки иррелевантных для данной задачи признаков в процессе обработки многомерных визуальных стимулов. В субъективных отчетах о структуре признаков стимула испытуемые с различной степенью уверенности и точности называли значения иррелевантных параметров. При этом более точно определялись цвет стимула и его форма, менее точно - пространственная ориентация; размер стимула характеризовался лишь самыми общими названиями: большой, маленький, средний. При анализе объективных показателей эффективности опознания не обнаружено влияния иррелевантных параметров на опознание формы, цвета и в определенной мере пространственной ориентации. Однако для опознания размера стимула оказалась важна вся структура его признаков, что с наибольшей убедительностью проявилось в показателях точности опознания (табл.14). Так, при опознании двумерных стимулов по признакам размера и ориентации оба иррелевантных параметра - форма и цвет - оказывают влияние на точность опознания релевантных задаче признаков.

Таблица 14. Зависимость эффективности опознания по параметру размера от характера иррелевантных признаков (формы, цвета и ориентации стимулов).

Характер иррелевантного параметра Точность, % Латентный период реакции, с
треугольник квадрат пятиугольник шестиугольник треугольник квадрат пятиугольник шестиугольник
Форма 65,9 69,8 74,1 80,0 0,99 0,93 0,94 0,97
Цвет красный синий зеленый желтый красный синий зеленый желтый
74,4 72,6 73,2 69,4 0,99 0,97 0,98 0,95
Ориентация А В С Д А В С Д
74,1 69,3 71,8 74,5 0,95 0,92 0,99 0,96

Таким образом, результаты эксперимента 1 показывают, что эффективность опознания определяется характером не только релевантных, но и иррелевантных для данной задачи параметров, и не позволяют принять предположение о возможности селекции информации на уровне ее сенсорного анализа при опознании многомерных зрительных стимулов. Результаты исследований, представленные в разделе 4 настоящей главы, показали, что точность опознания одномерных и многомерных визуальных стимулов по признакам формы, размера, цвета и ориентации не зависит от числа параметров, которые опознает испытуемый. Это свидетельствует о высокой эффективности распределения сенсорного внимания при опознании многомерных зрительных стимулов.

Эксперимент 2. Классификация одномерных и многомерных зрительных стимулов

Целью данного эксперимента было выявление возможностей фильтрации и блокировки иррелевантной информации в процессе классификации. Тест-объектами служили одномерные и двумерные зрительные стимулы, переменными параметрами которых были форма и цвет.

В эксперименте использовалось пять наборов объектов: хроматические круги, хроматические контурные фигуры, хроматические силуэтные фигуры, ахроматические (серые) контурные фигуры, ахроматические силуэтные фигуры. В случае классификации по параметру цвета форма являлась иррелевантным признаком, и наоборот. В эксперименте 2, как и в последующих экспериментах 3 и 4, участвовали 20 испытуемых.

Результаты классификации многомерных стимулов сравнивались с результатами классификации одномерных стимулов по параметрам цвета и формы. Показателями эффективности выполнения операции классификации служили точность и время решения задачи (табл. 15, 16).

Таблица 15. Влияние формы на эффективность классификации по параметру цвета

Объекты классификации Точность, % Время, с Коэффициент вариации, %
Хроматические силуэтные фигуры 100 24,0 17,0
Хроматические контурные фигуры 100 25,4 23,0
Хроматические круги 100 21,3 17,0

Таблица 16. Влияние цвета на эффективность классификации о параметру формы

Объекты классификации Количество ошибок Время, с Коэффициент вариации, %
Хроматические силуэтные фигуры 10 31,6 16,0
Хроматические контурные фигуры 7 34,0 18,0
Ахроматические силуэтные фигуры 3 26,8 8,0

Сравнительный анализ результатов классификации одномерных и двумерных стимулов позволил установить следующее:

  • скорость классификации одномерных стимулов по признаку цвета существенно превышает скорость классификации по признаку формы (табл. 15 и 16, рис.18);
  • время классификации увеличивается с введением в стимульный материал второго, иррелевантного параметра;
  • влияние цвета на классификацию объектов по форме оказалось более значимым (по критерию Манна — Уитнея, уровень достоверности p≤0,01), чем влияние формы на время классификации по цвету (p≤0,05);
  • введение иррелевантного параметра цвета приводит к возрастанию числа ошибок при классификации по признаку формы (табл.15). Появление ошибок вызвано тем, что испытуемые непроизвольно пытаются перейти от классификации по признаку формы к классификации по цвету.

Зависимость времени классификации от мерности стимулов  и характера релевантного и иррелевантного параметров
Рис.18 Зависимость времени классификации от мерности стимулов и характера релевантного и иррелевантного параметров.

Таким образом, результаты эксперимента 2 показали, что блокировка иррелевантного признака формы при данном способе обработки информации осуществляется более успешно, чем блокировка иррелевантного признака цвета. В своих словесных отчетах испытуемые также отмечали, что им легче абстргироваться от формы объектов, чем от их цвета. Объяснение полученных данных, с нашей точки зрения, кроется в различных скоростях обработки информации по параметрам цвета и формы. Блокировка признака, имеющего более высокую скорость обработки, а именно цвета, - затруднена, поскольку информация об иррелевантном признаке раньше поступает из блока анализа в одноканальный процессор, где интерферирует с кодом релевантного признака. Подтверждением справедливости данной гипотезы являются полученные в эксперименте 2 факты, свидетельствующие о более значимом эффекте интерференции со стороны иррелевантного признака цвета по сравнению с признаком формы, скорость обработки которого при выполнении операции классификации многомерных стимулов меньше.

Эксперимент 3. Классификация зрительных стимулов в условиях предъявления конфликтной информации

Данное исследование было посвящено изучению вопросов о месте интерференции в общем процессе обработки информации и о возможности снятия эффекта интерференции путем блокировки иррелевантной информации на сенсорном уровне. В описанных выше экспериментах 1 и 2 в качестве показателя эффективности фильтрации иррелевантной информации использовались точность и время реакции на релевантный параметр стимула. Однако в этом случае отсутствие значимых различий в точности и скорости обработки информации при наличии и при отсутствии иррелевантных параметров может служить показателем не только концентрации сенсорного внимания на заданном параметре сигнала, но и параллельной обработки нескольких параметров, т.е. эффективности распределения внимания на сенсорном уровне.

Для исследования функционирования внутримодальных фильтров информации более адекватной является методика предъявления конфликтной информации, при которой испытуемому предлагается обрабатывать информацию по одному перцептивному параметру, игнорируя конфликтные параметры. В этом случае показателем эффективности блокировки конфликтной информации является отсутствие эффекта интерференции на уровне ответа испытуемого.

С целью исследования возможностей концентрации сенсорного внимания нами использовалась модифицированная методика Струпа [100]. Тест-объектами служили сложные зрительные стимулы, одним компонентом которых являлся сенсорный раздражитель (цвет), а другим - вербальный (название цвета). Для создания конфликтной ситуации использовалось вербальное обозначение признака цвета, не тождественное цветовой характеристике стимула. Например, на фоне красного треугольника писали слово «зеленый» или, в другой экспериментальной ситуации, красным цветом писали слово «синий». Испытуемые должны были классифицировать объекты либо по цвету, либо по словесному обозначению.

В исследовании Струпа испытуемым предлагались задачи называния цветов и чтения слов. Данная методика позволяла изучать эффект интерференции со стороны конфликтной информации на уровне формирования ответной реакции испытуемого. Полученные в эксперименте данные показали, что иррелевантные значения слов значительно меньше мешают задаче называния цветов, чем наоборот. Автор предлагает следующее объяснение открытого им феномена: более привычный и чаще встречающийся в практике ответ - чтение - конфликтует с менее привычным ответом - называнием цвета.

Исследованию и объяснению феномена Струпа был посвящен ряд экспериментальных работ [89, 101, 102]. В ходе этих исследований были созданы обобщенные модели опознания слов и вербального поведения. В рамках этих моделей рассматривались различные уровни, на которых может осуществляться сравнение двух стимулов. Так, Трейсман видит объяснение феномена Струпа в своеобразном сочетании характеристик стимула и ответа: интерференция возрастает в том случае, когда иррелевантные характеристики стимулов относятся к тому же классу, что и ответ.

Поскольку задачей нашего исследования было изучение эффекта интерференции и возможности его снятия путем блокировки конфликтной информации на уровне сенсорного анализа стимулов, необходимо было модифицировать методику Струпа. В нашем эксперименте была исключена ответная вербальная реакция испытуемых, им предлагались задачи классификации стимулов и зрительного поиска по заданному эталону.

Экспериментальные данные показали следующее.

При отсутствии конфликтной информации испытуемые в процессе классификации более успешно оперируют цветом по сравнению с вербальным обозначением (рис.18). При этом в обоих случаях операция классификации выполняется безошибочно.

При классификации в конфликтных условиях значимость интерферирующего влияния цвета на время классификации (p≤0,01) оказалась выше, чем влияние слова (p≤0,05). Этот результат подтверждает выдвинутую ранее гипотезу о том, что эффект интерференции определяется относительной скоростью обработки иррелевантной и релевантной информации.

При классификации по параметру цвета хроматических геометрических фигур конфликтное вербальное обозначение цвета не вызывает эффекта интерференции: точность решения задачи составляет 99,3% при отсутствии ошибок типа «ложной тревоги», время классификации возрастает незначимо. Это можно объяснить тем, что обработка вербальной информации на уровне сенсорного анализа заканчивается позже обработки информации по цвету. Поэтому прежде чем будет выработан внутренний семантический код слова, заканчивается обработка информации по параметру цвета и начинает функционировать соответствующий механизм фильтрации, который блокирует конфликтный вербальный компонент, не снижая значимо эффективности классификации по релевантному признаку.

Если иррелевантным признаком является цвет, то в силу высокой скорости обработки цветовых характеристик интерферирующий эффект проявляется на уровне взаимодействия блоков анализа стимулов, так как механизм фильтрации не может функционировать на этом уровне, пока не выработан код на релевантный вербальный признак. Соответствующий фильтрующий механизм может быть установлен лишь на более высоких уровнях обработки информации. Поэтому исключение конфликтной информации возможно лишь за счет значительного сокращения эффективности классификации: точность решения задачи составляет 94,3%, зарегистрировано 8 ошибок типа «ложной тревоги», время решения задачи значимо возрастает (p≤0,01).

Зависимость времени классификации  от характера релевантного и конфликтного параметров
Рис.19 Зависимость времени классификации от характера релевантного и конфликтного параметров.

При классификации вербальных стимулов по параметру цвета интерферирующий эффект слова проявляется более явно (рис.19). Блокировка иррелевантного слова в этом случае осуществляется менее эффективно: точность решения задачи - 95,7%, допущено 5 ошибок «ложной тревоги». Это можно объяснить тем, что конфликтная информация и объект классификации совмещены в одном стимуле, что затрудняет выработку адекватной «защитной стратегии», направленной на ослабление интерференции.

Наименее эффективно выполняется задача классификации вербальных обозначений цветов при наличии конкурирующего сенсорного параметра цвета (рис.19). При этом отмечается наименьшая точность решения задачи - 87% правильных ответов при 17 ошибках «ложной тревоги».

Таким образом, результаты исследования операции классификации в конфликтных условиях позволяют высказать предположение о возможности блокировки иррелевантной информации на уровне сенсорного анализа стимулов в случае высокой скорости обработки релевантной информации. Наиболее неблагоприятные условия для блокировки конфликтной информации создаются в случае совмещения релевантного и конфликтного параметров в одном стимуле, так как при этом, очевидно, невозможно функционирование механизма фильтрации на уровне сенсорного анализа стимулов, аналогично тому, как это отмечалось по результатам эксперимента 1.

Эксперимент 4. Зрительный поиск в условиях предъявления иррелевантной и конфликтной информации

Целью данного исследования было изучение возможностей функционирования механизма фильтрации информации в условиях представленности всех объектов в зрительном поле. Известно, что характер признака, которым оперирует испытуемый в процессе выполнения поисковых задач, определяет объем оперативного поля зрения и, соответственно, число шагов поиска при решении задачи. Можно предположить, что последние характеристики могут определяться и наличием иррелевантных признаков или конфликтной стимульной информации.

Для проверки этого предположения было предпринято исследование зрительного поиска, стимульный материал в котором аналогичен использованному в эксперименте 3. Число одновременно предъявляемых стимулов равнялось 28. Испытуемые в процессе выполнения поисковой задачи должны были оперировать либо заданной цветовой характеристикой, либо заданным вербальным обозначением.

Результаты исследования показали, что время поиска по эталонному вербальному признаку превышает время поиска по признаку цвета (рис.20). Очевидно, объем оперативного поля зрения для цвета больше, чем для слова. С увеличением мерности стимула за счет включения в него иррелевантных параметров эффективность выполнения поисковых задач снижается незначимо.

Оценивания относительную выраженность эффекта интерференции со стороны конфликтного параметра, вербального или сенсорного, следует отметить, что, как и в предыдущих экспериментах, интерферирующее влияние цвета при обработке вербальной информации больше, чем влияние словесного обозначения при обработке сенсорной информации, а эффективность блокировки признака цвета меньше, о чем свидетельствует динамика времени и точности решения задачи в разных экспериментальных условиях (рис.20). Так, при наличии конфликтного вербального обозначения точность решения поисковой задачи составила в среднем 98,1%, а при наличии конфликтной сенсорной информации - 93,3%. Можно предположить, что в случае иррелевантного словесного обозначения успешная блокировка осуществляется за счет большей скорости обработки и опознания цвета (по сравнению со словом) и функционирования механизма фильтрации на уровне сенсорного анализа стимулов.

Зависимость времени поиска от характера эталона  и иррелевантного параметра
Рис.20 Зависимость времени поиска от характера эталона и иррелевантного параметра.

Итак, проведенные исследования позволяют высказать предположение о том, что надежность и успешность блокировки иррелевантной информации является обратно пропорциональной функцией от скорости обработки иррелевантного признака. В общем процессе обработки информации интерференция проявляется более явно в том случае, когда иррелевантный признак является конфликтным, т.е. содержит в себе информацию, противоречащую релевантной информации. Эффект интерференции зависит и от структуры стимульной информации: при совмещении релевантной и конфликтной информации в одном стимуле затрудняется выработка подходящей «защитной» стратегии, направленной на ослабление интерференции, и степень интерферирующего влияния возрастает. Полученные в исследовании данные позволяют уточнить современные представления о микроструктуре внимания в процессе опознания. Показана возможность снятия эффекта интерференции путем блокировки иррелевантной информации на разных уровнях процесса ее обработки. Наиболее успешно блокировка осуществляется в тех случаях, когда механизмы фильтрации функционируют на уровне сенсорного анализа стимулов.