О сохранении и интерференции следов в процессе опознания

 в раздел Оглавление

«Когнитивная и прикладная психология»

Раздел 2
ОПОЗНАНИЕ И ПОЗНАНИЕ

Структурно - функциональная характеристика процесса опознания

6. О сохранении и интерференции следов в процессе опознания

Опознание как полисистемный процесс включает в себя и мнемические компоненты, так как кодирование и сохранение информации имеют место на каждой стадии ее обработки. При изучении мнемических компонентов процесса опознания возникает вопрос о том, в каком виде сохраняется в памяти предъявленный материал. По данным Е.Н. Соколова [11], М.С. Шехтера [33] и других авторов, в высших отделах центральной нервной системы в результате предшествующего действия сигнала вырабатывается определенный следовой процесс, который представляет определенный его образ. При наличии большого числа дифференцируемых раздражений в центральной нервной системе должно выработаться соответствующее количество следовых процессов (образов).

Несмотря на многочисленные описания общих закономерностей запечатления, хранения и воспроизведения информации, у различных исследователей нет единого мнения по вопросу о механизмах памяти. Так, полагают, что в основе кратковременной памяти лежат нейродинамические процессы, а в основе долговременной памяти - структурные изменения нервной ткани. С точки зрения других авторов, память есть единый процесс, который описывается по-разному при исследовании его с помощью различных экспериментальных приемов. Наконец, в последние годы развивается когнитивная теория памяти, рассматривающая различные виды памяти - сенсорную, иконическую, кратковременную и долговременную - не как структурные компоненты системы памяти, а как уровни переработки информации.

Сенсорная память выполняет функцию отражения и запечатления объекта во всей полноте его признаков, доступных воспринимающей системе. Длительность хранения в сенсорной памяти невелика, так как за время одной зрительной фиксации, т.е. за 250-300мс, она должна наполниться и освободиться для приема новой порции информации.

По данным ряда авторов, содержание сенсорной памяти через 30-50 мс попадает в центральную часть зрительной системы в виде следа стимула, его «иконы» (образа). Время хранения информации в иконической памяти может достигать 1000мс. Предполагалось, что по содержанию сенсорная и иконическая память не различаются: после небольшой задержки (от 30 до 100 мс) все содержание сенсорной памяти переходит в иконическую.

На основании результатов исследования процесса идентификации двухградационных схем, предъявляемых последовательно в различных временных режимах, В. Филлипсом [103] были выявлены различия в характеристиках сенсорной и иконической памяти. Сенсорная память, по данным Филлипса, характеризуется большим объемом хранения, зависимостью от пространственного положения стимулов, большой чувствительностью к маскировке, временем хранения 100мс, одновременной и независимой обработкой элементов в зрительном поле. Для иконической памяти характерны ограниченный объем, отсутствие связи хранения информации с ее пространственным положением, необязательная чувствительность к маскировке, время хранения 600 мс, неодновременная обработка информации. Интерпретируя данные Филлипса, В.П. Зинченко [104] высказывает предположение, что в сенсорной памяти в течение короткого времени хранится вся предъявленная Информация, независимо от того, организована она или не организована осмыслена или бессмысленна. В отличие от нее, иконическая память представляет собой хранилище, куда поступает лишь организованная Информация, которая потенциально может быть передана в кратковременную, т.е. словесно-акустическую, память.

В ряде экспериментальных исследований было показано существование слуховой перцептивной памяти [11, 27]. При отсутствии маскировки Информация в слуховой перцептивной памяти может храниться в течение 10-15с. Многие авторы утверждают, что сохранение следов после нескольких долей секунды или после нескольких секунд должно поддерживаться активным процессом повторения [80, 106].

Следующий уровень обработки информации - кратковременная память - содержит ограниченную информацию, извлекаемую из иконического образа, и, по Дж. Сперлингу [80], существует благодаря повторению. Повторение увеличивает и вероятность перевода информации в долговременную память.

Один из дискуссионных вопросов в когнитивной теории памяти связан с особенностями кодирования информации на различных уровнях ее обработки. В современной психологической литературе распространено мнение о том, что принятая Информация хранится в иконической памяти в виде зрительных кодов, в кратковременной - акустических и в долговременной памяти - в виде семантических кодов. Однако имеются данные [107], свидетельствующие в пользу возможности хранения зрительных кодов и оперирования ими не только в иконической, но и в кратковременной и, более того, в долговременной памяти. Предположение о существовании зрительной долговременной памяти экспериментально подтверждается Б.М. Величковским и К.Д. Шмидтом [108.]

Вопрос о возможности сохранения в кратковременной и долговременной памяти алфавитов трудновербализуемых графических изображений представляется важным в контексте решения проблемы психологических механизмов опознания. В связи с этим нами была предпринята попытка рассмотреть некоторые аспекты кодирования информации на уровне сенсорной, иконической, кратковременной и долговременной памяти. Исследовалось влияние информационных, структурных и временных характеристик зрительной стимуляции на обработку информации в различных системах памяти.

Примеры симметричных (а) и ассиметричных (б)  тест-объектов
Рис.21 Примеры симметричных (а) и ассиметричных (б) тест-объектов.

В качестве стимульного материала, представляющего известные трудности для его вербализации, использовались алфавиты двухградационных (черно-белых) матриц различного объема: 2Ч3, 3Ч3 и 4Ч5 ячеек (рис.21). Каждый алфавит состоял из матриц, структурированных случайным образом и симметричных. Варьировалась вероятность появления белых элементов в матрице. Соответственно объему и информационной нагрузке матрицы были условно разделены на три уровня сложности.

Эксперимент 1. Исследование особенностей кодирования информации в сенсорной и иконической памяти

В эксперименте использовался метод идентификации двух одновременно или последовательно предъявляемых тест-объектов. Матрицы могли отличаться одна от другой только на одну ячейку. Использовались два варианта времени экспозиции матриц - 50 и 300мс. Длительность межстимульного интервала (МСИ) варьировалась в следующих пределах: 0, 100, 1000 и 5000 мс. Задача испытуемых состояла в установлении идентичности предъявленных матриц (ответ «да») или их различия (ответ «нет»). В опыте регистрировались ответы испытуемого и латентный период сенсоречевой реакции. Результаты исследования показали следующее. Точность идентификации зависит от информационной нагрузки тест-объектов и величины МСИ: число ошибок растет с увеличением сложности матриц и снижается при МСИ=1000 и 5000мс. Этот эффект четко прослеживается для асимметричных матриц (рис.22). Для симметричных схем I и II уровня сложности нет существенных различий в точности решения задачи и менее выражена зависимость от величины МСИ. Однако точность идентификации симметричных схем снижается при переходе к III уровню их сложности. Очевидно, структурные особенности симметричных схем позволяют на уровне сенсорной и иконической памяти оперировать целостным зрительным эталоном, но только до определенного уровня сложности тест-объекта. С увеличением времени экспозиции матриц отмечается снижение числа ошибочных ответов, что можно отнести за счет снятия эффекта метаконтраста, вызванного предъявлением второго стимула. Максимум ошибок наблюдается при МСИ=100 мс, где влияние эффекта метаконтраста выражено наиболее отчетливо.

Латентный период реакции испытуемых растет с увеличением уровня сложности матриц, хотя статистически значимых различий в значениях времени реакции для матриц различного уровня сложности не обнаружено. Латентный период реакции выше для асимметричных схем и снижается с увеличением времени экспозиции (рис.23). Таким образом, задача оперирования зрительным кодом для симметричных схем требует меньшего времени, чем для асимметричных. При этом увеличение времени экспозиции ведет к формированию более адекватного зрительного эталона и сокращению длительности латентного периода реакции испытуемых. Наконец, время реакции испытуемых сокращается с увеличением МСИ до 1000 мс. Эти данные свидетельствуют в пользу предположения о возможности параллельной обработки информации на различных уровнях: во время обработки первого тест-объекта начинается процесс обработки второго.

Какова возможная интерпретация этих данных? При временном режиме предъявления тест-объектов, обеспечивающем возможность хранения информации в иконической памяти (т.е. при МСИ, не превышающем 1000мс), испытуемый в процессе решения задачи оперирует зрительным кодом тест-объектов. Оперирование вербальным описанием при данном временном режиме невозможно. (В эксперименте Филлипса для словесного описания схемы объемом 5Ч5 ячеек испытуемым потребовалось в среднем 116 слов и 224 секунды). Результаты исследования показывают высокую точность оперирования зрительным кодом при условии формирования адекватного эталона в иконической памяти (т.е. при t=300 мс и МСИ=1000 мс).

Зависимость числа ошибочных идентификаций  ассиметричных матриц от уровня их сложности и величины МСИ
Рис.22 Зависимость числа ошибочных идентификаций ассиметричных матриц от уровня их сложности и величины МСИ.

Зависимость ЛПР от уровня сложности симметричных  (обозначено точками) и ассиметричных (обозначено крестиками)  матриц при времени экспозиции 50 мс (сплошная линия)  и 300 мс (пунктирная)
Рис.23 Зависимость ЛПР от уровня сложности симметричных (обозначено точками) и ассиметричных (обозначено крестиками) матриц при времени экспозиции 50мс (сплошная линия) и 300мс (пунктирная).

Позволяют ли полученные данные утверждать, что существуют различия в кодировании информации на уровне сенсорной и иконической памяти? На существование таких различий указывает В. Филлипс, отмечая, что сенсорная память имеет практически безграничный объем и не зависит от структурных особенностей тест-объектов. Полученные в нашем исследовании данные расходятся с результатами работы Филлипса. Именно сенсорная память, по нашим данным, оказывается наиболее чувствительной к таким характеристикам зрительной стимуляции, как ее информационное содержание и структурные особенности.

При обработке информации на уровне кратковременной памяти (т.е. при МСИ=5000 мс) испытуемые пытаются перейти от оперирования зрительным кодом к вербальному описанию тест-объекта. Однако для данного тестового материала такой способ кодирования оказался неадекватным. Если бы предположение о возможности вербализации при данной величине МСИ было справедливо, следовало бы ожидать более существенного возрастания времени реакции испытуемых.

Таким образом, результаты эксперимента 1 показали, что на всех исследуемых уровнях обработки информации - сенсорном, иконическом и уровне кратковременной памяти - испытуемые оперируют зрительным кодом. Высокая эффективность оперирования зрительными кодами обеспечивается при условии четкой структурной организации тест-объектов и уровне сложности, не превосходящем некоторого критического.

Эксперимент 2. Исследование сохранения и интерференции следов в иконической и кратковременной памяти

В эксперименте использовался метод воспроизведения в условиях прямой и обратной маскировки. Задача испытуемого состояла в воспроизведении одной из двух предъявлявшихся последовательно матриц. Время экспозиции матриц составляло 50 и 300мс, длительность МСИ=100, 1000 и 5000мс.

Анализ полученных в эксперименте данных показывает, что с увеличением сложности схем наблюдается линейный рост числа ошибочных воспроизведений в условиях как прямой, так и обратной маскировки (рис.24). Для асимметричных матриц точность воспроизведения значительно ниже, чем для симметричных схем. Для симметричных матриц I и II уровня сложности практически нет различий в точности решения задач. Однако положительное влияние структурной организации нивелируется при переходе к II уровню сложности. Здесь точность решения задачи снижается, хотя и остается более высокой, чем при воспроизведении асимметричных схем.

Зависимость числа ошибочных воспроизведений симметричных и ассиметричных матриц от уровня их  сложности и времени экспозиции
Рис.24 Зависимость числа ошибочных воспроизведений симметричных и ассиметричных матриц от уровня их сложности и времени экспозиции.
Слева - прямая маскировка, справа - обратная, остальные обозначения те же, что на рис.23
Зависимость числа ошибочных воспроизведений симметричных и ассиметричных матриц от длительности  МСИ и времени экспозиции
Рис.25 Зависимость числа ошибочных воспроизведений симметричных и ассиметричных матриц от длительности МСИ и времени экспозиции.
Слева - прямая маскировка, справа - обратная, остальные обозначения те же, что на рис.23

Длительность межстимульного интервала практически не влияет на точность воспроизведения. Можно отметить лишь незначительное возрастание точности с увеличением МСИ от 100 до 1000мс. При дальнейшем увеличении МСИ показатели точности воспроизведения стабилизируются (рис.25).

Интерпретируя эти данные, следует отметить сохранение зрительного кода, несмотря на наличие маскирующего сигнала. Факт снятия эффекта маскировки свидетельствует о возможности активной блокировки маскирующего стимула при наличии четкой инструкции. Особый интерес представляет то, что возможность активной блокировки иррелевантного сигнала отмечается уже на уровне сенсорной памяти. Этот вывод согласуется с гипотезой Дж. Брунера [99] о существовании процессов регуляции чувствительности, блокирующих входные сигналы до того, как они достигнут коры головного мозга. Брунер считает, что степень «открытости» или «закрытости» для сенсорной информации на различных фазах выделения признаков определяется некоторой фильтрующей или защитной системой, способствующей избирательной регуляции чувствительности.

Эксперимент 3. Исследование хранения зрительного эталона в оперативной и долговременной памяти

Эксперимент состоял из двух опытов. В первом опыте использовалась методика зрительного поиска. Время экспозиции эталонной матрицы составляло 50 и 300мс. Задача испытуемого состояла в нахождении матрицы, идентичной эталонной, в таблице, содержащей 10 изображений матриц. Регистрировались ответы испытуемых и время поиска. Второй опыт проводился по методике отсроченного опознания спустя 72 часа после проведения первого опыта.

Результаты первого опыта выявили зависимость точности выполнения поисковой задачи от структурной организации тест-объекта. Количество ошибок увеличивается с ростом уровня сложности матриц, но лишь для случайным образом структурированных схем. Для симметричных матриц наблюдается обратная зависимость, т.е. с увеличением информационной сложности успешность решения задачи возрастает (рис.26). Этот факт можно объяснить тем, что при четкой структурной организации тест-объекта увеличение его информационного содержания ведет к повышению надежности оперирования зрительным эталоном. Очевидно, чем более информационно насыщенным является зрительный эталон, тем выше его помехоустойчивость.

Время выполнения поисковых задач растет с увеличением информационной сложности тест-объектов и сокращается с увеличением длительности экспозиции эталона до 300мс. В целом время поиска для симметрично структурированных схем статистически значимо (P≤0,01) меньше, чем для схем, структурированных случайным образом.

Рассматривая результаты второго опыта - отсроченного опознания тест-объектов, можно отметить достаточно высокие показатели успешности опознания как симметричных, так и асимметричных схем, что позволяет сделать вывод о возможности сохранения зрительного кода не только на уровне зрительной кратковременной и оперативной памяти, но и в долговременной памяти (рис.27). При этом четкая структурная организация тест-объекта является фактором, повышающим эффективность опознания: показатели успешности опознания выше для симметричных схем. При возрастании уровня сложности асимметричных схем точность опознания снижается. Для симметричных матриц, напротив, наиболее высокий показатель точности опознания отмечается для схем III уровня сложности.

Гистограмма распределения ошибочных ответов
Рис.26 Гистограмма распределения ошибочных ответов при выполнении операции поиска
симметричных (обозначено штриховкой) и асимметричных матриц разного уровня сложности.

Гистограмма распределения количества опознанных  симметричных (обозначено штриховкой) и асимметричных  матриц разного уровня сложности
Рис.27 Гистограмма распределения количества опознанных
симметричных (обозначено штриховкой) и асимметричных матриц разного уровня сложности.

В целом результаты проведенного исследования выявили возможность эффективного оперирования зрительным кодом (при условии формирования адекватного эталона) не только в сенсорной, иконической и кратковременной памяти, но и на более высоких уровнях обработки информации - в оперативной и долговременной памяти. Формирование адекватного зрительного эталона обеспечивается при четкой структурной организации стимулов: во всех экспериментах обнаружены более высокие показатели успешности решения задач при предъявлении симметрично структурированных схем по сравнению с асимметричными.

Помимо структурной организации тест-объекта, факторами, влияющими на формирование адекватного зрительного эталона, являются время экспозиции и уровень информационной насыщенности тест-объектов. Во всех экспериментах отмечалось повышение точности решения задач и сокращение латентного периода реакции испытуемых при длительности экспозиции, равной 300 мс. Увеличение уровня информационной насыщенности стимулов приводит к снижению показателей эффективности решения задач. Однако представляет интерес факт увеличения точности оперирования зрительным эталоном в оперативной и долговременной памяти при повышении уровня сложности симметрично структурированных схем. Эти данные позволяют считать увеличение информационной емкости и четкую структурную организацию стимула факторами, препятствующими интерференции и повышающими помехоустойчивость зрительного эталона.

При исследовании опознания слуховых сигналов также возникает проблема определения длительности хранений эталона в слуховой перцептивной памяти и выявления свойств эталона, обеспечивающих высокую эффективность обработки слуховой информации. Целесообразно различать хранение информации в слуховой перцептивной памяти (где Информация хранится в том виде, в каком она поступила на вход слухового анализатора) и в кратковременной памяти, куда Информация поступает после ее обработки, перекодирования.

В процессе идентификации при коротких межстимульных интервалах мы имеем дело со сличением слуховых образов. При увеличении межстимульного интервала возможен переход к оперированию вторичными признаками, полученными в результате перекодирования.

Задачей нашего исследования явилось определение длительности хранения эталона в слуховой перцептивной памяти при выполнении операции идентификации в зависимости от мерности стимула и сочетаний признаков в структуре многомерного стимула. Испытуемому в эксперименте последовательно предъявлялись два слуховых сигнала, различающихся по параметрам интенсивности, частоты и длительности. Мерность сигнала варьировалась от одномерного до трехмерного. Использовалось несколько вариантов межстимульных интервалов: 5, 10, 15 и 30 с. Длительность интервала варьировалась в случайном порядке. В опыте регистрировались ответы испытуемых и латентный период сенсомоторной реакции.

Анализ зависимости эффективности идентификации от длительности межстимульных интервалов показал, что с увеличением МСИ точность идентификации значимо не изменяется (табл.17). Латентный период реакции испытуемых в среднем меньше при интервале в 5с, чем при других интервалах, однако указанные различия оказались статистически недостоверными. Коэффициент вариации значений латентного периода реакции сокращается с увеличением межстимульного интервала. Стабилизация показателей и увеличение точности идентификации с увеличением длительности МСИ может рассматриваться как проявление эффекта консолидации мнемического следа. Значит, в использованном временном интервале обнаруживается не затухание мнемического следа, а его упрочение. При этом, согласно показателям эффективности идентификации, возрастание мерности слухового сигнала сопровождается увеличением прочности мнемического следа.

Сравнительный анализ эффективности выполнения операции идентификации при МСИ от 5 до 15 и 30с показал, что для одномерных стимулов точность идентификации не зависит от длительности МСИ. Точность отрицательной идентификации двумерных стимулов уменьшается с увеличением МСИ до 30с, а трехмерных - увеличивается. Наибольшие различия в точности идентификации наблюдаются при меньшей различимости стимулов (один меняющийся параметр в двумерном стимуле и один - в трехмерном, различия значимы на уровне 0,95 по F-критерию). Точность положительной идентификации для стимулов любой мерности уменьшается с увеличением интервала между стимулами до 30с (различия значимы на уровне 0,999 по F-критерию).

Таблица 17. Зависимость эффективности идентификации от мерности стимулов и длительности МСИ

Длительность МСИ, с Частота правильных ответов Латентный период реакции, с
1 2 3 М 1 2 3 М
5 0,80 0,91 0,94 0,88 1,40 1,17 1,08 1,22
10 0,87 0,90 0,92 0,90 1,83 1,15 1,22 1,40
15 0,86 0,91 0,93 0,90 1,67 1,13 1,30 1,36

Латентный период реакции отрицательной идентификации двумерных стимулов меньше при МСИ до 15с, чем при 30с. При отрицательной идентификации трехмерных стимулов, напротив, латентный период реакции испытуемых сокращается с увеличением МСИ до 30с (рис.28). Для положительной идентификации длительность латентного периода реакции возрастает с увеличением МСИ независимо от числа изменяющихся параметров стимула.

Зависимость от латентного периода реакции положительной  (пунктирная линия) и отрицательной (сплошная) идентификации
Рис.28 Зависимость от латентного периода реакции положительной (пунктирная линия) и отрицательной (сплошная) идентификации
от мерности слуховых стимулов при МСИ, равном 5-15 и 30с.

Эти данные можно интерпретировать следующим образом. При длительности МСИ, равной 5-15с, след слухового стимула хранится в перцептивной памяти в виде целостного эталона, с которым и сравнивается поступивший сигнал. В данном временном интервале имеет место консолидация, упрочение следа в слуховой памяти. Динамика показателей эффективности идентификации с увеличением МСИ до 30с позволяет предположить, что и при интервале в 30с испытуемые оперируют слуховым образом стимула. Об этом свидетельствует тот факт, что максимальная эффективность идентификации при интервале в 30с отмечается для трехмерных стимулов, отличающихся от эталона по всем трем параметрам. В случаях менее отчетливо выраженного отличия стимула от эталона операция сличения затрудняется и возрастает латентный период реакции идентификации (рис.28). Наконец, при МСИ = 30с резко снижается эффективность выполнения операции положительной идентификации. Иначе говоря, операция, которая была для испытуемых наиболее сложной при МСИ от 5 до 15с, вызывает еще большие затруднения при увеличении интервала до 30с. Это связано, очевидно, с процессами стирания следа в слуховой перцептивной памяти. Все эти факты не позволяют принять допущение о том, что с увеличением МСИ до 30с испытуемые переходят к оперированию вторичными, вербальными признаками стимула, полученными в результате перекодирования. В последнем случае следовало бы ожидать, кроме того, резкого возрастания латентного периода реакции испытуемых, связанного с дополнительными затратами времени на перекодирование предъявленного стимула с целью сличения его признаков с признаками эталона.

Таким образом, полученные данные показывают, что при МСИ, равном 30с, еще возможно хранение следа в слуховой перцептивной памяти. Однако в связи с начинающимися процессами разрушения следа эталон становится менее отчетливым, что затрудняет выполнение операции сличения в случае неявно выраженного отличия стимула от эталона. При этом наиболее резко снижается эффективность выполнения операции установления тождества стимула с эталоном. Следовательно, интервал в 30 с в нашем эксперименте можно рассматривать как предельное время хранения слухового образа в перцептивной памяти.

В целом результаты выполненных исследований показали высокую эффективность сохранения и оперирования перцептивными эталонами как в зрительной, так и в слуховой памяти. Следует, однако, отметить существенно большие возможности хранения зрительной информации по сравнению со слуховой. При этом увеличение информационной насыщенности зрительного стимула и более полное описание слухового сигнала способствуют увеличению длительности хранения эталона и его помехоустойчивости.