2.13 Восприятие движения. Системы восприятия реального движения: изображение-сетчатка и глаз-голова. Экологический подход к восприятию движения. Иллюзии восприятия движения.

Когда некий объект реально перемещается в пространстве, существуют три принципиальных объяснения, почему мы видим его движение.

1. При неподвижных глазах происходит перемещение проекционного изображения объекта по сетчатке.

2. В случае слежения за движущимся объектом (движутся наши глаза и голова), его проекция на сетчатке не изменяется, но зато это движение может отображаться в поворотах глаз и головы.

3. Вне зависимости от движений глаз проекционное изображение объекта изменяет свое положение на сетчатке относительно других объектов в поле зрения.

Две основные системы детекции движения: изображения — сетчатка и глаз — голова. Система изображение — сетчатка кодирует перемещение движущегося объекта перемещением его изображения по сетчатке. Если глаз относительно неподвижен, по сетчатке «пробегает» ряд изображений, вызванных движущимся стимулом. Регистрируемое таким образом движение — результат последовательной активности рецепторов сетчатки, через которые «пробегает» образ предмета. Система глаз — голова кодирует поворот глаз относительно головы. Когда мы следим глазами за движущимся объектом (глаза совершают при этом следящие движения), изображение объекта на определенном участке сетчатки (центральной ямке) остается более или менее неподвижным. В этом случае движение глаз компенсирует движение объекта, но это не мешает нам воспринимать его. Если объект, за которым ведется наблюдение, передвигается на фоне неподвижной текстурированной поверхности, например если речь идет о наблюдении за катящимся по полу мячом, изображение объекта на сетчатке остается неподвижным, а изображение текстурированной поверхности будет скользить по ней. Однако для восприятия движения объекта восприятие стимуляции поверхностью не обязательно. Например, движение светящейся точки в темной комнате дает достаточно информации для восприятия движения, хотя в то время, когда мы следим за ней, нет никакой стимуляции сетчатки фоном.

Экологический подход

Основная идея: стимульная информация о движении заключена в изменении самого паттерна оптического строя. Поэтому как при движении объектов внешнего мира, так и при движениях самого наблюдателя можно обнаружить закономерные паттерны трансформации оптического строя, несущие исчерпывающую и однозначную информацию для восприятия движения. Эти паттерны или инварианты оптического строя несут достоверную информацию о движениях самого наблюдателя и перемещениях объектов в пространстве. Зрительной системе нет необходимости использовать информацию о движении глаз для разделения движений, вызванных перемещением глаз и головы, и движений, обусловленных перемещением самого объекта. Необходимая информация имеет исключительно оптическую природу, ее несут так называемые инварианты объемлющего оптического строя: те трансформации, которые происходят в нем при движении глаз, отличаются от тех, которые возникают при реальном движении объекта.

Иллюзии движения

1. Аутокинетический феномен

Если в течение минуты наблюдать за неподвижным точечным источником света в темной комнате, то можно отчетливо увидеть, что эта световая точка совершает хаотичные движения в пространстве. К иллюзиям нужно подходить как к ненормальной работе органов чувств: можно ожидать появления иллюзий движения, если работа определенных механизмов зрительного анализатора нарушается. Причина аутокинетического движения - это сбой в системе глаз — голова, корректирующие сигналы, предотвращающие движение глаз вследствие утомления мышц при фиксации взора.

2. Эффекты последействия движения

Адаптационные сдвиги в системе изображения-сетчатка являются причиной целого класса иллюзий движения, названных «эффектом водопада» и связанных с последействием движения. Если с моста долго смотреть вниз на течение реки, стараясь не двигать глазами, то переведя глаза на берег, мы увидим его движущимся в направлении, противоположном движению воды. Исследования «иллюзии водопада» показали, что она не возникает в том случае, если движущийся объект закрывает все поле зрения и движется в виде сплошного поля, т.е. его проекция заполняет всю поверхность сетчатки. Эффект выражен только при относительном движении, когда изображение движется по одной части сетчатки, смещаясь относительно других ее частей. По-видимому, адаптация касается нейронной системы, фиксирующей относительные перемещения, т.е. детекторов скорости движения, а не детекторов положения. Современные данные позволяют предположить, что адаптация может происходить как на уровне первичных детекторов движения сетчатки, так и на уровне кортикальных нейронных структур.

3. Кажущееся движение

Ряд перцептивных феноменов связан с инерцией нашего зрения, т.е. с его ограниченной способностью отображать быстрые изменения в оптической стимуляции. Один из самых известных феноменов состоит в том, что если на некотором расстоянии друг от друга последовательно предъявлять два световых пятна (например, одно - слева, а другое - справа), то при определенном межстимульном интервале мы увидим, что один стимул движется в сторону другого. Этот перцептивный эффект получил разные названия: кажущегося движения, стробоскопического движения, бета-движения или фи-феномена. Другой пример инерционности нашего зрительного восприятия - это эффект кинематографа и телевидения, когда вместо последовательности дискретных кадров мы видим на экране непрерывное движение. Таким образом, наше зрительное восприятие способно преобразовывать ряд дискретных событий в непрерывное видимое движение, иначе говоря, создавать иллюзию движения.

Ряд принципиальных различий между реальным и кажущимся (стробоскопическим) движением:

1. При кажущемся движении нет перемещения по сетчатке.

2. Кажущееся движение происходит в меньшем диапазоне скоростей (15-25 град./с против 0,5 —25 у реального), оно более медленное.

3. Реальное движение размыто при больших скоростях, кажущееся - при малых (фи-движение).

4. Реальное и кажущееся движение имеют разные нервные механизмы.

4. Индуцированное движение

На иллюзорное движение объекта решающее влияние оказывает именно его непосредственное окружение. В экспериментах Г.Уоллаха осуществлялось индуцирующее движение двух рамок - круглой и прямоугольной. Скорости обоих движений были подобраны так, что они были ниже порога восприятия углового смещения. Реально круг движется вниз, а прямоугольник - вправо, это приводит к тому, что прямоугольник смещается вверх и вправо относительно круга. Индуцированное движение, воспринимаемое наблюдателем, полностью соответствует ожидаемым результатам - реальным и феноменальным перемещениям рамок: испытуемому кажется, что прямоугольник движется по диагонали - вверх и вправо, а точка движется по горизонтали влево. Результат: феноменальное движение точки обусловлено движением ее непосредственно окружения — прямоугольника, а не круга. В свою очередь воспринимаемое движение круга есть сумма его реального движения вправо и наведенного феноменального движения вверх.