Экспериментальное подтверждение 1 страница

Бинокулярная диспаратность и фантомные образы

Бинокулярная диспаратность и двойное видение могут быть использованы для создания удивительных эффектов, в чем вы сами можете легко убедиться, если выполните следующие инструкции. Расположите указательные пальцы перед лицом на уровне глаз на расстоянии, равном примерно 12 дюймам (око­ло 30 см), таким образом, чтобы пальцы «смотрели» друг на друга и чтобы расстояние между ними было равно примерно 1 дюйму (2,54 см) (рис. 23, А). Зафиксируйте взгляд прямо перед собой на точке, расположенной за пальца­ми, на стене или какой-либо иной удаленной поверхности (на рисунке точка фиксации обозначена буквой X ), Между пальцами появится фантомный пла­вающий предмет, по форме напоминающий сосиску (В). Стоит вам немного по­тренироваться, и вы, слегка смещая пальцы то вверх, то вниз, сможете наблю­дать причудливые пространственные эффекты. Кроме того, немного прибли­зившись к поверхности, на которой зафиксирован ваш взгляд, вы увидите, что «сосиска» сморщивается.

«Сосиска» — результат слияния левого и правого ретинальных изображе­ний кончиков обоих пальцев. Это утверждение можно легко проверить. Для этого нужно попеременно моргнуть каждым глазом. При этом будет преобла­дать монокулярное зрение, и «сосиска» исчезнет. Но когда открыты оба гла­за, два монокулярных образа сливаются, «сосиска» вскоре появляется снова¹.

Puc . 23. Бинокулярная диспаратность и фантомные образы

Итак, обобщая все вышесказанное, можно повторить, что до тех пор, пока взгляд наблюдателя зафиксирован на какой-либо точке данно­го гороптера, все пространственные точки, расположенные на таком же

¹ См.: Sharp W.L, The floating-finger illusion // Psychological Review. 1928. 35. P. 171-173.

170                    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

расстоянии от наблюдателя, проецируются на корреспондирующие точ­ки обеих сетчаток и поэтому воспринимаются как сингулярные. Объек­ты, расположенные ближе или дальше гороптера (объекты, лежащие вне ФЗП данного гороптера), проецируются на некорреспондирующие точки сетчаток. Поэтому их образы не сливаются и они воспринимаются в двой­ном виде. Двойственные изображения объектов, лежащих перед гороп-тером, — перекрестные, а двойственные изображения объектов, лежащих за гороптером, — неперекрестные.

Хотя паттерн двойственных изображений непосредственно зависит от положения объектов относительно гороптера, двойственные изображе­ния объектов, на которых взгляд не фиксируется, как правило, подав­ляются и остаются незамеченными, исключение составляют лишь неко­торые особые ситуации. Описанный ниже эксперимент с «фантомными образами» иллюстрирует эту мысль.

Бинокулярная диспаратность и стереопсис

Диспаратность образов, проецируемых на сетчатки обоих глаз, ле­жит в основе уникального явления, связанного с особым восприятием глубины и объема и называемого стереоскопическим зрением, или сте-реопсисом (от греческого слов stereos — твердый, объемный, простран­ственный и opsis — зрение). Одним из наиболее впечатляющих приме­ров стереоскопического зрения является восприятие эффекта глубины при просмотре слайдов с помощью такого знакомого многим оптическо­го прибора, как стереоскоп, например стереоскопа марки View - Master . Первый стереоскоп был создан в 1838 г. английским физиком Чарльзом Уитстоуном (Wheatstone), который доказал, что при предъявлении каж­дому глазу отличающихся друг от друга незначительными деталями плос­костных изображений одной и той же сцены, называемых стереограмма-ми (стереопарами, или стереополуполями), возникает иллюзия объема. Популярный в середине и во второй половине XIX в. стереоскоп викто­рианского типа представлен на рис. 24, А, а примеры стереограмм — на рис. 24, Б и В.

Итак, стереограммы — это парные картины, на одной из которых изображено то, что видит левый глаз, а на другой то, что видит правый. Когда слегка диспаратные картины, объединенные в пары надлежащим образом, рассматриваются через стереоскоп, сцена приобретает стереоско­пическую глубину, т.е. создается полное впечатление единого объемного изображения,

Принцип действия общеизвестного стереопроектора View - Master аналогичен принципу действия стереоскопа; с его помощью зрителю предъявляются два разных изображения одной и той же сцены, сделан­ных стереофотоаппаратом, т.е. фотоаппаратом, имеющим два объектива,

Шиффман X . Восприятие пространства…

171

Рис. 24. А — типичный переносной стереоскоп, с помощью которого глазам предъявлялись разные изображения. Это стереоскоп, созданный Оливером Уэнделлом Холмсом-старшим, отцом знаменитого члена Верховного суда; Б — три простые контурные стереограммы. Элементы парных фигур подобраны таким об­разом, что при их просмотре через стереоскоп и слиянии изображений виден один трехмерный объект. Фигуры на каждой стереограмме — изображения, кото­рые были бы восприняты левым и правым глазами при их просмотре без стерео­скопа; В — ранняя фотографическая стереограмма. При просмотре через стерео­скоп левое и правое изображения проецируются соответственно на левый и пра­вый глаза. При слиянии изображений воспринимается объемное изображение пейзажа, названное «Поэмой деревьев». Хотя оба изображения и кажутся иден­тичными, при внимательном осмотре обнаруживаются их незначительные разли­чия. Стереограмма состоит из двух слегка отличающихся друг от друга фотогра­фий одного и того же пейзажа, сделанных с позиций каждого глаза. Так, пейзаж, представленный слева, — это то, что видит левый глаз, а пейзаж, представлен­ный справа, — то, что видит правый глаз. Незначительные отличия двух образов приводят к бинокулярной диспаратности, и когда они предъявляются с помощью стереоскопа отдельно каждому глазу, пейзаж приобретает объемность и глубину

172

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

расстояние между которыми равно расстоянию между глазами. Две фо­тографии, сделанные с помощью такого фотоаппарата, отличаются друг от друга настолько, насколько отличаются друг от друга левое и правое ретинальные изображения фотографируемой сцены. После того, как эти фотографии проявлены и каждая из них предъявлена с помощью стерео­проектора соответствующему глазу (левый глаз должен видеть только фотографию, сделанную левым объективом, а правый — только фотогра­фию, сделанную правым объективом), изображения сливаются и возни­кает поразительный стереоскопический эффект.

В известных пределах впечатление объемности, или трехмерной глубины, зависит от диспаратности двух изображений, предъявленных с помощью стереоскопа или стереопроектора, и оно тем сильнее, чем боль­ше диспаратность. Это позволяет высказать принципиальное соображе­ние, касающееся зависимости стереоскопичности зрения от расстояния между объектом и наблюдателем, пользующимся бинокулярным зрени­ем. Как правило, зрительное восприятие близлежащих объектов требует большей конвергенции обоих глаз и приводит к большей диспаратности. Следовательно, чем ближе к наблюдателю расположен объект, тем силь­нее проявляется стереоскопический эффект глубины. Например, если поднести ладонь совсем близко к лицу и начать рассматривать ее, то впечатление объемности будет очень сильным. В подобной ситуации бла­годаря бинокулярному зрению округлость пальцев и то, что они вплот­ную примыкают друг к другу, а также все выпуклости и впадины ладо­ни предстанут перед вами в виде объемного изображения (однако стоит лишь на мгновение прикрыть один глаз, и стереоскопический эффект исчезнет!). Напротив, на удаленном объекте глаза практически не конвергируют и изображения на двух сетчатках практически идентичны, вследствие чего бинокулярная диспаратность либо вовсе отсутствует, либо выражена очень слабо. Следовательно, чем больше расстояние от наблю­дателя до объекта, тем меньше бинокулярная диспаратность и тем менее объемными кажутся объекты.

Перцептивные эффекты бинокулярной диспаратности могут иметь важные практические последствия. Благодаря чрезвычайной чувствитель­ности зрительной системы даже к незначительной информации о бино­кулярной диспаратности стереоскопическое зрение позволяет нам обна­руживать мельчайшие отличия между изображениями, которые на пер­вый взгляд кажутся идентичными. Например, стереоскопическое зрение может быть использовано для выявления фальшивых купюр. Если каж­дый глаз видит настоящую купюру, между двумя ретинальными изобра­жениями нет никакой диспаратности и происходит их слияние. Но если один глаз видит фальшивую купюру (пусть даже мастерски изготовлен­ную), а второй — подлинную, диспаратность двух образов немедленно выявит и незначительное различие, поскольку полного совпадения визу­альных элементов двух купюр не будет. Точно так же, стереоскопичес-

Шиффман X . Восприятие пространства…

173

ки, эксперты-баллистики изучают увеличенные фотографии разных пуль, когда им нужно определить, были ли произведены выстрелы из одного оружия¹. Если образы пуль на сетчатках идентичны (т.е. если отсутству­ет диспаратность), значит, обе пули были выпущены из одного и того же оружия.

Анаглифы. Вполне возможно, что самый знакомый (и удобный) способ испытать эффект стереоскопического зрения — воспользоваться стереоскопом или стереопроектором. Сильное стереоскопическое впечат­ление может быть также получено и с помощью анаглифа (от греческого anaglyptics — рельефный) стереограммы. Анаглиф представляет собой особую стереограмму, для получения которой одна картина из стереопа­ры печатается поверх другой, причем эти картины окрашены в разные цвета, как правило, красный и зеленый. Если рассматривать анаглиф без соответствующего прибора, два цвета, из которых один нанесен поверх другого, сливаются и изображение выглядит размытым. Но если рассмат­ривать его через специальные очки с цветными стеклами (стекла долж­ны быть разного цвета, красного и зеленого), каждый глаз «отбирает» соответствующее ему единственное изображение (глаз с красным фильт­ром видит только зеленое изображение, а глаз с зеленым — только крас­ное) и анаглиф воспринимается стереоскопически, как объемное изобра­жение. Создание большинства З-Б-фильмов (стереофильмов) основано на методе цветных анаглифов, именно поэтому, чтобы почувствовать сте­реоскопический эффект, их нужно смотреть в красно-зеленых очках.

Бинокулярное соперничество

Выше уже отмечалось, что слияние ретинальных изображений ле­вого и правого глаз происходит только тогда, когда эти образы практи­чески идентичны. В результате эволюции мозг и зрительная система приобрели способность воспринимать и обрабатывать только такую визу­альную информацию, которая приводит к образованию двух практичес­ки идентичных ретинальных изображений. В тех же случаях, когда эти изображения весьма значительно отличаются друг от друга, наблюдается необычное явление, называемое бинокулярным соперничеством. Обще­признано, что бинокулярное соперничество — результат искусственно создаваемых условий видения, редко встречающихся за пределами иссле­довательских лабораторий. Однако понимание того, как зрительная сис­тема «справляется» с условиями, при которых возникает бинокулярное соперничество, может помочь понять фундаментальные перцептивные процессы, лежащие в основе восприятия зрительной системой визуально двойственных ситуаций. Более того, эта проблема имеет непосредствен­ное отношение и к медицине: перцептивные эффекты бинокулярного со-

¹ См.: Bloomer CM. Principles of visual perception. N. Y.: Van Nostrand Reinhold, 1976.

174                    Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

перничества тесно связаны с перцептивными эффектами некоторых рас­стройств зрения, таких, например, как амблиопия и страбизм (косогла­зие) <...>, которые снижают эффективность бинокулярного зрения или полностью исключают его.

Перцептивные последствия бинокулярного соперничества, созданно­го определенными условиями видения, различны. Значительно отличаю­щиеся друг от друга правое и левое ретинальные изображения могут либо слиться, образовав некий хрупкий и неустойчивый композитный образ, либо один образ может подавить другой, т.е. в какой-то момент может доминировать один из двух образов, а второй в это же самое время ока­жется подавленным. Более того, доминирующий и подавленный образы могут спонтанно меняться местами, т.е. возможна флуктуация до­минирования от одного глаза к другому^1,2.

Одним из дискуссионных вопросов бинокулярного соперничества является вопрос о том, какой отдел зрительной системы участвует в его возникновении и разрешении. Участвует ли в его возникновении пери­ферия зрительной системы, т.е. является ли оно последствием подавле­ния монокулярного образа на одной из сетчаток? Или кратковременное преобладание какого-либо одного восприятия является продуктом когни­тивной обработки информации с участием центральных механизмов моз­га, «пытающегося» разрешить проблему визуальной двойственности и создать осмысленное, единственное восприятие на основе конфликтую­щих монокулярных стимулов?

Не вдаваясь в детали нейронных процессов, лежащих в основе бино­кулярного соперничества, скажем только, что есть доказательства измене­ний нейронной активности определенных участков коры головного мозга, которые точно соответствуют перцептивным изменениям, типичным для бинокулярного соперничества. Составить представление о направлении современных исследований в этой области можно на основании двух реп­резентативных публикаций. В первой из них³ изложены результаты изу­чения кортикальных процессов, лежащих в основе эффектов доминирова­ния и подавления в бинокулярном соперничестве, с помощью ФМРТ. Ав­торы показали, что участки человеческого мозга, непосредственно участвующие в решении таких визуальных задач, которые требуют пере­ключения внимания с одной точки пространства на другую и интерпрета-

¹ См. фундаментальный обзор литературы, посвященной бинокулярному соперничеству в:
О' Shea R . P . Ongoing URL for bibliography on binocular rivalry (2000): http://psy.otago.ac.nz:
800/r_oshea/br_bibliography.htm.

² См. анализ и оценку теорий бинокулярного соперничества в: Papathomas T . V ., Kovacs
L , Feher A ., Julesz В. Visual dilemmas: Competition between eyes and between percepts in
binocular rivalry // E. LePore, Z. Pylshyn (Eds.). Rutgers University Lectures on Cognitive
Science. Basil Blackwell, 1999.

³ См.: Lumer E.D., Friston K.J., Rees G, Neural correlates of perceptual rivalry in the
human brain // Science. 1998. 280. P. 1930-1934.

Шиффман X . Восприятие пространства…

175

ции стимула, а именно лобная и теменная доли, в ситуациях, связанных с бинокулярным соперничеством, одинаково важны. По данным второй ра­боты¹, также полученным с помощью ФМРТ, нейронная активность опре­деленных участков мозга непосредственно зависит от содержания стиму­лов, благодаря которым возникает бинокулярное соперничество. Авторы создавали условия для возникновения бинокулярного соперничества, одно­временно предъявляя одному глазу испытуемого изображение лица, а вто­рому — изображение дома таким образом, что каждый глаз попеременно видел то лицо, то дом, и промежуток времени между предъявлениями этих изображений не превышал нескольких секунд. Когда доминировало вос­приятие лица, исключительно активным был участок мозга, избирательно реагирующий именно на лица, а не на дома. Когда же доминировало вос­приятие дома, повышенную активность демонстрировал тот участок моз­га, который избирательно реагирует на дома (но не на лица). Короче гово­ря, когда глазам предъявляются разные стимулы, об осознанном восприя­тии человеком одного из них свидетельствует повышенная активность тех участков мозга, которые связаны с обработкой информации от определен­ных видов конкурирующих стимулов. Следовательно, в каждой восприня­той наблюдателем смене доминанты, имеющей место в ходе бинокулярно­го соперничества, участвует специфический участок коры головного моз­га. Эти данные свидетельствуют в пользу представлений о центральном происхождении механизма, лежащего в основе бинокулярного соперниче­ства. Очевидно, что этот механизм более сложен, нежели простое подав­ление монокулярных образов².

Циклопическое восприятие

Термин циклопическое восприятие предложен Белой Джулезом для обозначения стереоэффекта, возникающего при просмотре созданных им стереограмм совершенно нового типа, образованных кажущимся случай­ным набором черных и белых элементов (рис. 25, А)³.

Происхождение названия «циклопическое восприятие» связано с тем, что стереоизображение определенного вида, проецируемое по отдель­ности на каждый глаз, само по себе кажется хаотичным набором различ-

¹ См.: Tong F„ Nakayama К ., Vaughan J. Т ., Kanwisher N. Binocular rivalry and visual
awareness in human extra-striate cortex // Neuron, 1998. 21. P. 753-759.

² См.: Lee S.H., Blake R. Rival ideas about binocular rivalry // Vision Research. 1999.
39. P. 1447-1454.

³ См.: Julesz B. Binocular depth perception without familiarity cues // Science. 1964.
145. P. 356-362; Julesz B. Texture and visual perception // Scientific American. 1965. 212.
P. 38-48; Julesz B. Foundations of cyclopean perception. Chicago: University of Chicago
Press, 1971; Julesz B. Global stereopsis: Cooperative phenomena in stereoscopic depth
perception // R. Held., H.W. Leibowitz, H.L. Teuber (Eds.). Handbook of sensory physiology.
Vol. VIII: Perception. Berlin: Springer-Verlag, 1978.

176

Тема 17. Экспериментальные исследования восприятия

Рис. 25. Стереограммы, образованные случайными конфигурациями точек: А — при монокулярном просмотре эти изображения воспринимаются как лишенные глубины однородно скомпонованные случайные элементы. Но при стереоскопическом слиянии в центре виден квадрат, «парящий» над фоном, и создается вполне отчетливое впечатление глубины; Б — аналогичная кар­тина — «парящий» над фоном квадрат — наблюдается и при просмотре анаглифа этой стереограммы в правильно подобранных по цвету очках¹

ных элементов. Осмысленное восприятие глубины из этих стереограмм возможно только после того, как два изображения совмещаются в некой центральной зрительной зоне. Предоставим слово самому Джулезу:

Мифические циклопы воспринимали мир одним-единственяым глазом, расположенным в центре лба. В известном смысле мы тоже воспринимаем мир единственным глазом, который находится в центре головы. Однако наш цик­лопический глаз «сидит» не во лбу, а на некотором расстоянии от него, в тех участках мозга, которые причастны к зрительному восприятию².

Стереограммы, с помощью которых Джулез в свое время демонст­рировал циклопическое восприятие, действительно необычны³. Восполь­зовавшись компьютерной программой, он создал два практически одина-

¹ См.: Julesz B. Foundation of cyclopean perception. Chicago: University of Chicago
Press, 1971. P. 21.

---

Дата добавления: 2020-01-07; просмотров: 126; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!