О координации функциональных систем, реализующих процесс опознания

 в раздел Оглавление

«Когнитивная и прикладная психология»

Раздел 2
ОПОЗНАНИЕ И ПОЗНАНИЕ

Структурно - функциональная характеристика процесса опознания

3. О координации функциональных систем, реализующих процесс опознания

Использование микроструктурного подхода позволило «развернуть» процесс опознания и представить его в виде сложной иерархической системы функциональных блоков. Однако методы микроструктурного анализа не позволяют зафиксировать переход от одного уровня переработки информации к другому, не отражают уровня, на котором развертывается опознавательная деятельность, и типа отображения, которым оперирует субъект, решающий ту или иную задачу.

Процесс опознания имеет сложное строение и требует привлечения комплекса показателей, которые позволили бы одновременно учитывать функциональное состояние отдельных звеньев различных систем, их взаимосвязь.

При изучении функционального строения познавательной деятельности большую роль играет принцип системной локализации психических функций в коре головного мозга, выдвинутый И.П. Павловым и А.А. Ухтомским. Согласно этому принципу, средством реализации той или иной деятельности являются определенные «динамические системы», или «функциональные органы нервной системы», звенья которых представляют собой различным образом взаимосвязанные реакции. Еще Л.С. Выготский рассматривал проблему локализации психической функции как проблему отношений структурных и функциональных единиц в деятельности и подчеркивал значение изменчивости функциональных связей, а также возможность образования сложных динамических систем, которые интегрируют целый ряд элементарных функций и определяют конкретную форму деятельности. При исследовании проблемы локализации психических функций Выготский предлагает коренным образом изменить метод психологического эксперимента. «Это изменение сводится к двум основным моментам:

  1. Замене анализа, разлагающего сложное психологическое целое на составные элементы и вследствие этого теряющего в процессе разложения целого на элементы подлежащие объяснению свойства, присущие целому как целому, анализом, расчленяющим сложное целое на далее неразложимые единицы, сохраняющие в наипростейшем виде свойства, присущие целому как известному единству.
  2. Замене структурного и функционального анализа, не способного охватить деятельность в целом, межфункциональным или системным анализом, основанным на вычленении межфункциональных связей и отношений, определяющих каждую данную форму деятельности» [71. С. 392].

А.Н. Леонтьев [72], анализируя многочисленные исследования формирования отдельных познавательных действий, отмечал, что они складываются прижизненно и что их первоначально развернутые эффекторные звенья редуцируются и в сформированном виде представляют единый интрацентральный мозговой процесс. С тех пор появились значительно более тонкие и чувствительные методы регистрации эффекторных компонентов познавательных процессов, в частности, процесса восприятия. В современной психофизиологии разработаны методы, дающие возможность выделить отдельные функциональные структуры, реализующие те или иные виды познавательной деятельности. Функциональная структура определяется [73, 74, 75] как закон связи между функциональными компонентами исследуемого объекта. Под компонентами понимаются локализованные в пространстве и времени активности (направленные действия или фазы процесса деятельности).

Психофизиологические показатели могут использоваться для оценки функционального состояния зрительной системы. Работа зрительной системы в процессе приема информации обеспечивается определенными уровнями активности ее функциональных звеньев. С этой активностью связаны энергетические затраты, состояние напряженности и работоспособность зрительной системы.

В качестве показателей функционального уровня деятельности периферического отдела зрительной системы используются характеристики глазодвигательных реакций. Функциональное состояние центрального отдела зрительной системы исследуется по изменениям электроэнцефалографической активности затылочной области коры головного мозга. В ряде исследований были получены данные о роли различных областей коры мозга в реализации определенных видов психической деятельности и о принципах взаимодействия больших областей мозга при реализации психической деятельности.

Роль затылочной области коры в анализе и синтезе зрительных раздражений подробно описана во многих работах. Установлена связь ЭЭГ-активности с функциональным состоянием зрительной системы, в частности, с ее чувствительностью, со зрительно-афферентированными движениями глаз, с элементарными зрительными ощущениями и с такой сложной по характеру деятельностью, как предметное Восприятие, актуализация зрительных образов и симультанный синтез сигналов.

Н.П. Бехтерева [76], считает, что ЭЭГ-активность, по-видимому, не только (и не столько) отражает происходящее в мозгу, но и служит поддержанию определенного функционального состояния структур мозга, возможно, управляет этим состоянием. В таком случае изменения ЭЭГ при психологической пробе отражают количественно измеренный сдвиг, характеризующий оптимизацию системы мозга применительно к созданным условиям.

Отмечается, что в изменениях активности биотоков мозга значительную роль играет фактор концентрации внимания. Так, процесс восприятия сигналов характеризуется как «акт сенсорного внимания», при котором создается очаг повышенной возбудимости в зрительной области коры головного мозга и увеличивается чувствительность зрительного анализатора [77]. Этому состоянию противопоставляется режим свободного рассматривания, при котором подобных сдвигов в активности не наблюдается. Показатели десинхронизации ЭЭГ позволяют судить об уровне активности и состоянии напряженности зрительной системы при «оперативном покое» или повышенном внимании.

Итак, результаты ряда исследований дают основания для использования ЭЭГ-характеристик реакций центральных отделов зрительной системы в качестве индикаторов включения соответствующих физиологических функциональных систем приема и переработки информации.

Таблица 7. Длительность процессов идентификации и опознания и их составляющих, с.

Периоды Ф Р П ФП РП ФР ФПР
ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп.
 Общий период решения 1,23 1,58 1,82 2,11 1,14 1,55 1,21 1,82 1,42 2,28 1,49 2,14 1,28 2,49
 Латентный период ВР-реакции 0,72 0,78 1,22 1,25 0,66 0,90 0,71 0,96 0,92 1,14 0,9 1,14 0,75 1,17
 Период ВР-реакции 0,51 0,82 0,60 0,86 0,48 0,65 0,50 0,86 0,50 1,14 0,59 1,00 0,53 1,32

Показателем скрытого проговаривания и внутриречевых реакций, непосредственно включенных в структуру познавательной деятельности, может служить электроактивностью речевой мускулатуры. Возникновение сильных речедвигательных импульсов скрытой артикуляции связано с вербальным фиксированием заданий, с логическими операциями над ними, с удерживанием промежуточных результатов этих операций, с планированием деятельности и формулировкой ответа в уме [78].

Показатели функционального объединения реакций различных отделов нервной системы и их структурной организации могут использоваться в качестве объективной характеристики того или иного вида деятельности, действия или операции. Чтобы прочесть «физиологическое иносказание» (по А.Н. Леонтьеву) даже сравнительно элементарных форм психической деятельности, нужно преодолеть огромные методологические и методические трудности. Поэтому, проводя анализ деятельности на психофизиологическом уровне, в качестве объекта исследования предпочтительно избирать познавательные действия, достаточно хорошо изученные психологическими методами. Нами совместо с В.М. Гордон и О.А. Чудесенко [79] было предпринято исследование обработки визуальной информации в процессах идентификации и опознания одномерных и многомерных визуальных стимулов. В тест-объектах варьировались параметры формы (Ф), размера (Р) и пространственной ориентации (П). Испытуемые выполняли задачи идентификации по эталону памяти и опознания стимула - по одному или нескольким заданным параметрам. Длительность экспозиции стимулов не ограничивалась. Наряду со стандартными показателями (время и точность выполнения задачи) в эксперименте использовались также показатели состояния периферического и центрального отделов зрительной системы и работы речевого аппарата. Соответственно регистрировались электроокулограмма (ЭОГ) движений глаз в вертикальном и горизонтальном направлениях, альфа-ритм, выделенный из электроэнцефалограммы затылочной области коры (при биполярном отведении), и электромиограмма (ЭМГ) мышц нижней губы. Регистрация производилась с помощью комплекса венгерской аппаратуры фирмы «Орион».

Таблица 8. Длительность составляющих периода перцептивных действий при идентификации и опознании одномерных и многомерных стимулов.

Периоды перцептивных действий Признаки
Ф Р П ФП РП ФР ФПР
ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп. ид. оп.
 Латентный период движений глаз, с 0,46 0,47 0,44 0,39 0,48 0,44 0,51 0,44 0,50 0,44 0,46 0,44 0,47 0,43
 Латентный период движений глах, % 64,0 60,5 36,0 31,2 73,0 50,0 72,0 47,0 54,2 43,0 51,3 39,5 62,8 36,8
 Период глазодвигательных реакций, с 0,26 0,31 0,78 0,86 0,18 0,44 0,20 0,51 0,42 0,65 0,44 0,69 0,28 0,73

Результаты исследований процессов идентификации и опознания (см. раздел 2) показали, что они имеют различную структуру, связанную с функциональными особенностями различения и сличения предъявленной информации, выбором эталона и классификацией признаков, т.е. с разными способами перцептивной переработки и формирования ответа.

Цель нашего исследования состояла в том, чтобы дать объективную характеристику структуры процессов идентификации и опознания, т.е. в выделении их составляющих и отношений между ними. В качестве основных составляющих этих процессов были выделены период перцептивных действий - от начала предъявления стимула до начала речедвигательного возбуждения (увеличение амплитуды ЭМГ нижней губы относительно тонического уровня) - и период формирования ответа или классификации признаков, т.е. период внутриречевой (ВР) реакции (табл.7). Составляющие этапа перцептивных действий: латентный период движений глаз и период глазодвигательных реакций (ГД-реакций) - выделялись по показателю глазодвигательных реакций (ЭОГ). Наряду с указанными показателями перцептивных действий для их характеристики использовался также показатель депрессии альфа-ритма.

Длительность латентного периода ГД-реакции при идентификации была всегда меньше, в среднем на 0,1с, чем при опознании (но в том и другом случае не зависела ни от характера признака, ни от мерности алфавита, см. табл.8). Вместе с тем она колебалась от 0,4 до 0,5с, т.е. была значительно больше латентного периода простой реакции, и в процессах идентификации составляла в среднем от 60 до 70% (за исключением случаев оценки размера) от времени этапа перцептивных действий (рис.10). У отдельных испытуемых этот период составлял 90-100%, т.е. за ним сразу следовала фаза формирования ответа.

При опознании удельный вес латентного периода ГД-реакций значительно меньше и составляет от 37 до 50% от длительности этапа перцептивных действий (лишь при оценке формы увеличиваясь до 60%, рис.10). Основное время в процессе опознания занимает период ГД-реакций. Если при идентификации длительность этого периода не превышала в среднем 0,2-0,4 с, т.е. была не более, а в случае оценки формы, положения и формы + положение менее латентного периода ГД-реакции, то при опознании длительность периода ГД-реакции составляла в среднем от 0,4 до 0,8 с (табл.8, рис.11). В целом период ГД-реакции оказался «чувствительным» к типу задачи, к характеру признака и мерности алфавита. В результате при сравнении изменения длительности периода перцептивных действий с изменением общего времени решения задач становится очевидным, что особенности способов перцептивных действий определяют характер колебаний длительности процесса решения задач идентификации и опознания (рис.12).

Изменение удельного веса латентного периода  движений глаз на этапе перцептивных действий в процессах  опознания и идентификации
Рис.10 Изменение удельного веса латентного периода движений глаз на этапе перцептивных действий в процессах опознания (сплошная линия) и идентификации (пунктирная).

Изменение длительности периодов ГД-реакций в процессах идентификации и опознания Изменение длительности этапа перцептивных действий в процессах идентификации и опознания
Рис.11 Изменение длительности периодов ГД-реакций в процессах идентификации и опознания. Обозначения те же, что на рис.10. Рис.12 Изменение длительности этапа перцептивных действий в процессах идентификации и опознания. Обозначения те же, что на рис.10.
Распределения длительностей зрительных фиксаций в процессах идентификации и опознания Изменение длительности периода ВР-реакции в процессах идентификации и опознания
Рис.13 Распределения длительностей зрительных фиксаций в процессах идентификации и опознания. Обозначения те же, что на рис.10. Рис.14 Изменение длительности периода ВР-реакции в процессах идентификации и опознания. Обозначения те же, что на рис.10.

Анализ распределения длительностей зрительных фиксаций в период ГД-реакций показывает, что наибольший удельный вес имеют фиксации длительностью до 0,4 и 0,6 с. Не отмечается специфических особенностей в распределениях длительностей зрительных фиксаций в зависимости от выполняемой задачи - идентификации или опознания стимулов (рис.13).

Длительность периода ВР-реакции значительно меньше зависела от характера признаков (рис.14). Можно предположить поэтому, что классификация признаков происходила до формирования ответного действия. При идентификации на величину ВР-реакции не влияла также и мерность алфавита. В процессе же опознания с возрастанием последней увеличивалось и число признаков, которые испытуемые должны были назвать при ответе. В этом случае соответственно мерности увеличивался и период ВР-реакции; некоторое влияние оказывал характер признаков (табл.7). Так, период ВР-реакции особенно увеличивался при оценке размера как для одномерных, так и для многомерных стимулов.

Анализ индивидуальных данных позволил выявить различную динамику изменения длительности периода ВР-реакции с увеличением мерности алфавита. У всех испытуемых, принимавших участие в эксперименте, величина данного периода больше при опознании, чем при идентификации, и в последнем случае не зависит от мерности стимула. В то же время в процессе опознания у отдельных испытуемых (например, у исп. 1) длительность периода ВР-реакции резко возрастала с увеличением мерности стимула, у других (исп. 2) - эта тенденция была выражена значительно менее отчетливо (рис. 15). Эти данные согласуются с известным положением о том, что включение скрытой артикуляции, ее сила и продолжительность могут зависеть не только от особенностей анализируемого материала, но и от индивидуальных особенностей человека [78].

Изменение длительности периода ВР-реакции в процессах идентификации и опознания   Изменение длительности периода ВР-реакции в процессах идентификации и опознания
Рис.15 Изменение длительности периода ВР-реакции в процессах идентификации и опознания по данным исп. 1 (А) и исп. 2 (Б).
Обозначения те же, что и на рис. 10.

Данные по изменению уровня депрессии альфа-ритма (в процентном отношении к фоновому состоянию) в процессе перцептивных действий показывают, что как при идентификации, так и при опознании основной удельный вес (от 30 до 60%) приходится на периоды депрессии альфа-ритма. И в этом интервале нет существенных различий по данному показателю. Однако значительно отличался характер распределения максимальных уровней депрессии. Так, при идентификации одномерных стимулов этот уровень доходил до 110%, а при задаче опознания - до 160% (максимальное значение). С повышением мерности алфавита максимум подавления альфа-ритма снижался до 90% при трехмерном алфавите для идентификации и до 120% для опознания. Иными словами, данные об изменении активации центрального отдела зрительной системы в период перцептивных действий свидетельствуют о положительном взаимодействии признаков в многомерных алфавитах. Это приводит к снижению активации функциональных систем, ответственных за их оценку. Вместе с тем при опознании, когда функция выбора эталона препятствует параллельной оценке признаков, положительная роль взаимодействия признаков выражена в значительно меньшей степени.

Средняя величина общего периода и составляющих  процессов идентификации и опознания
Рис.16 Средняя величина общего периода и составляющих процессов идентификации (1) и опознания (2) в зависимости от характера признаков и мерности стимула.

Таким образом, установленные соотношения временных показателей процессов идентификации и опознания показывают, что основная задача оценки и классификации признаков решалась на этапе перцептивных действий.

Латентный период движений глаз (для всех экспериментальных условий) больше при идентификации, чем при опознании (рис.16). Эти данные, а также большой удельный вес латентного периода движений глаз в периоде перцептивных действий при идентификации могут служить основанием для предположения о том, что при идентификации в латентный период не только сличается предъявленный стимул с заданным эталоном, но и принимается решение об их тождестве или различии.

Удельный вес периода перцептивных действий составляет в среднем 50-70% от общего времени решения. Очевидно, что время решения задач определялось процессами перцептивной переработки информации во время латентного периода внутренней речи. При этом латентный период внутренней речи практически не зависит от числа параметров стимула, которыми оперирует испытуемый. Для двумерных и трехмерных стимулов латентный период внутренней речи не превышает латентного периода для одномерных стимулов при оперировании «наихудшим» параметром - размером. Эта закономерность наблюдается как при идентификации, так и при опознании. Следовательно, обработка отдельных признаков в зрительной системе осуществляется по параллельным каналам.

Некоторое возрастание времени опознания с увеличением числа опознаваемых параметров происходит за счет включения операции выбора эталона и роста длительности внутриречевой реакции. Время внутриречевой реакции при идентификации в несколько раз меньше, чем при опознании, и не зависит от мерности стимула. При опознании время внутриречевой реакции возрастает с увеличением мерности стимулов.

Таким образом, результаты проведенного исследования позволили не только уточнить структурно-функциональную характеристику процессов идентификации и опознания, но и сделать заключение о способах обработки многомерных зрительных сигналов. Полученные данные свидетельствуют в пользу предположения о параллельной обработке информации в зрительной системе и последовательной - при выборе эталона и подготовке ответа. Вопрос о соотношении последовательных и параллельных компонентов в процессе опознания подробнее будет обсуждаться в следующем параграфе.