Восприятие свойства образа восприятия: Восприятие, его виды и свойства

Содержание

Д3. Свойства восприятия – Эффективная работа в MS Office

Информационный дизайн ‒ художественно-техническое оформление и представление информации. Информационный дизайн включает в себя:

Функциональные возможности представления информации
Психологические критерии восприятия информации человеком
Эстетика визуальных форм представления информации.

90 % информации человек получает с помощью зрения

Это знают все

Свойства восприятия информации человеком

Не раз я становилась свидетелем спора: что и кто определяет качество обучения. Преподаватель, а точнее квалификация преподавателя, или наглядные материалы, в частности презентации? Для меня подобный спор беспредметен – в обучении нет мелочей. Что касается наглядных материалов, то этот спор давно решён самой природой – 90 % информации мы получаем через глаза.

Рассказывать или показывать? Почти гамлетовский вопрос.

Обратимся к официальным данным. Что остаётся в головах у обучаемых после занятия?

Вид занятия	Усвоенная информация
Вид занятия	После 3 часов	После 3 дней
Только рассказ	70 %	10 %
Только показ	72 %	20 %
Рассказ и показ	85 %	65 %

По окончании урока вы сможете:

Дать определение понятию «Восприятие»
Перечислить свойства восприятия и дать им краткую характеристику

Перечислить свойства хороших учебных материалов

1. Восприятие окружающего мира

Мы воспринимаем окружающий мир, благодаря пяти органам чувств:

глаза (орган зрения),
уши (орган слуха),
нос (орган обоняния),
кожа (орган осязания),
язык (орган вкуса).

Восприятием называется процесс, в ходе которого происходит:

отражение человеком предметов и явлений объективной действительности в ходе их непосредственного воздействия на органы чувств;
создание чувственного образа предмета или явления, возникающего в процессе такого отражения.

Восприятие – процесс, имеющий две связанные между собой стороны:

отражение в сознании внешних предметов и явлений,
«встречную» деятельность сознания, в ходе которой создаётся некий образ. Последнее означает, что эффективное и полноценное восприятие всегда должно быть активным, и это необходимо учитывать при создании презентации и любого другого наглядного материала.

Восприятие является одним из этапов воздействия любой учебной информации на людей и занимает первое место в цепочке:

Следовательно, если эффективного восприятия объекта не произойдёт, то снизится или даже будет равна нулю эффективность процесса «

Восприятие ⇒ Запоминание ⇒ Вовлечение».

Для нас важно понять особенности зрительного восприятия потому, что оно обеспечивает человеку до 90 % всей получаемой информации.

Главные причины, по которым зрительная информация так важна:

зрительные образы по большей части (хотя далеко не все) «интернациональны», они позволяют преодолевать языковой барьер;
зрительная информация более выразительна, сильнее привлекает внимание, поэтому она легче и быстрее воспринимается;
зрительная информация лучше запоминается, чем любая другая – нередко даже словесная информация откладывается в памяти в виде визуальных образов (с помощью иллюстраций учат иностранные слова, а в начальной школе – и слова родного языка).

Более подробно об этом можно почитать в любой работе по психологии, посвящённой свойствам восприятия.

Существуют объективные закономерности зрительного восприятия. Об этих закономерностях знают рекламщики и маркетологи. Воздействуя на наше восприятие, нас заставляют совершать зачастую не нужные нам покупки, запоминать не нужную нам информацию. Так почему мы не можем воспользоваться объективными закономерностями в благородных целях? А наша цель – создать красивые интересные запоминающиеся учебно-методические материалы и в конечном итоге поспособствовать успеху обучения.

Рассмотрим психологические критерии зрительного восприятия информации человеком или Свойства восприятия, так как нам важно понять, почему свойства зрительного восприятия следует учитывать при создании слайдов, да и вообще при любой визуализации информации.

Итак, перечислю по порядку свойства восприятия:

Последовательность
Избирательность
Соотносительность
Константность
Целостность
Иллюзорность
Ассоциативность
Запоминаемость
Реакция на движение

2.

Свойства восприятия

1. Свойство восприятия «Последовательность»

Любое изображение или объект – в общем, то, что находится у нас перед глазами, – состоит из деталей. По данным физиологов, при рассматривании объектов зрачок все время движется по сложным траекториям. Глаз устроен так, что за один раз позволяет распознать только один образ, затем переходит к следующему и т. д., то есть, человек смотрит

последовательно. При знакомстве с объектом он как бы ощупывает его взглядом.

Посмотрите, как хаотично движется зрачок при рассматривании профиля Нефертити:В зрительной памяти «застревают» характерные признаки, движение глаз отражает работу мысли. Глаз не обводит контуры предметов, а перескакивает от одной части изображения к другой, иногда несколько раз повторяя один и тот же путь. Элементы изображения, по которым человек чаще всего скользит взглядом, являются смысловыми центрами.

Смысловыми центрами называются элементы изображения, на которых человек фиксирует взгляд чаще всего. Последовательность зрительного восприятия – это последовательность восприятия смысловых центров.

При визуализации учебной информации необходимо заботиться о том, чтобы смысловыми центрами были не второстепенные элементы, а элементы, несущие непосредственную учебную нагрузку.

Пример:

Выводы, которые я делаю при рассмотрении этой схемы

ЗГИ (1) имеет крайне отдалённое отношение к Начальнику управления по модернизации и ПСЭ (2).
Начальники отделов (3) имеют различный «вес» на производстве,
Группа контроллинга (4) стоит на ступеньку ниже Начальника управления по модернизации и ПСЭ (2), но выше других начальников.
Связь между группой контроллинга (4) и Контролем выполнения заданий, соблюдения норм и правил (5) более весома и направлена чётко от одного к другому, тогда как связь между остальными объектами выражена соединительными линиями. (Кстати, а почему группа контроллинга с маленькой буквы?)
Элемент Контроль выполнения заданий (5) обозначен международным символом «база данных». Это база данных документов по контролю?
Связи (6) между начальниками отделов (3) и группами (7) имеют различные «коленца»
Группы (7) различаются не понятно по какому признаку: то ли по количеству сотрудников, то ли по важности выполняемых задач.

А теперь окончательный вывод по этой схеме. Смысловые центры расположены по схеме хаотично, не определены вес и значимость каждого смыслового центра. Обилие ломанных линий даёт иллюзию обилия связей, в которых тяжело разобраться. Глаза обучаемых при рассмотрении этой схемы наверняка будут двигаться хаотично, чтобы собрать эту схему в единое целое. Понять такую схему тяжело, а запомнить практически невозможно.

При анализе этой структурной схемы следует:

Выделить главные и второстепенные смысловые центры.
Определить связи между центрами и расположением подчеркнуть уровень связей.

При оформлении структурный схемы следует:

Делать скруглённые углы у фигур.
Использовать серую обводку для «смягчения» и размытия фигуру (приём смягчения фигур позволяет тексту не потеряться, а остаться в зоне внимания).

Использовать различные оттенки одного цвета для заливки фигур, чтобы подчеркнуть различные уровни.

Обратите внимание на элемент «Контроль выполнения заданий, соблюдения норм и правил». Этот элемент отличается от других по своему смыслу (он раскрывает функционал группы контроллинга), поэтому и оформление должно отличаться от остальных.

Элементы, обозначающие функционал групп, подчиняющихся начальникам отделов, оформлен в одном ключе с элементом «Контроль выполнения заданий, соблюдения норм и правил» – прямоугольная форма элемента, курсивное начертание текста. Но граница окрашена в тон элементу «Группа…»

Вывод: к свойству восприятия «Последовательность» мы обращаемся тогда, когда структурируем информацию.

2. Свойство восприятия «Избирательность»

Человек воспринимает зрительные объекты избирательно, и одним элементам уделяет больше внимания, а другим меньше, то есть для нас существуют более и менее значимые элементы изображения. Точки, в которых при рассматривании изображения зрачок останавливается и меняет направление, называются точками максимальной кривизны (или точками излома) данного участка контура (иногда они бывают точками максимального контраста, как, например, глаза). Эти точки наиболее важны для распознавания визуальной информации. Повышенное внимание к таким точкам выработано эволюцией. Эти точки, то есть характер излома линий, служит первостепенным признаком для быстрого определения объектов, которые могут нести опасность.

Резкие изломы линий часто используются художниками для достижения большей выразительности, для стилизации изображений. Перед вами стилизованное изображение бегущего человечка. На изображении кружками выделены точки излома:Когда нам полезно вспомнить об этом свойстве восприятия? Когда идёт сплошной текст (а это часто встречается в учебных презентациях), сдвиньте блоки текста относительно друг друга, добавьте картинку-перебивку, которая по смыслу подходит к тексту. А в таблице полезно сделать чередующие цветовые строки, разумеется, не злоупотребляя цветовым контрастом.

Пример. Сплошной текст:При анализе этого текстового блока можно выделить различные объекты (см статью Технология работы с текстом):

Заголовки
Подзаголовки
Поясняющий текст.

Заголовки и подзаголовки будут главными объектами, а поясняющий текст ‒ второстепенным объектом. При оформлении этого блока текста акцентируем цветом, размером и расположением различные уровни этих объектов (как это делалось в структурной схеме). В результате получаем точки излома в тексте:

3. Свойство восприятия «Соотносительность»

Соотносительность ‒ особенность восприятия, которая выражает следующее: свойства одних предметов воспринимаются в сравнении с теми же свойствами других предметов.

Если на картинке изображён только один объект, вы, скорее всего, не сможете сказать, большой он или маленький.

Следует поместить его в какую-то среду, сопоставить габариты с известными размерами других предметов.

Посмотрите, как меняется наше представление о размере автомобиля в зависимости от того, чьё изображение мы поместим рядом с автомобилем. В первом случае мы видим дорогой кабриолет, который собирается ремонтировать механик, а во втором случае мы видим большую красивую машинку, которую любящие родители слишком рано подарили своему малышу:

Глаз воспринимает линию как длинную, если для сравнения перед ним находится другая, более короткая. Но та же линия будет казаться короткой, если рядом расположена линия большей длины.

Эмоциональное восприятие одного и того же объекта зависит от его окружения:Принцип соотносительности восприятия справедлив не только для размера. Это свойство зрения позволяет усилить восприятие цветности изображения: тёмное на светлом фоне кажется более темным и наоборот; контраст цветов усиливает их «звучание». Посмотрите на картинку. Внутренние прямоугольники одинаковые, они залиты одной и той же градиентной заливкой. Первый внешний прямоугольник залит сплошным цветом, а второй – градиентом обратного направления. Во втором случае контраст цветов заметнее

Подсознательное стремление человека сравнивать объекты иногда приводит к глазомерным ошибкам и иллюзиям. Поместите рядом с объектом предмет, размеры которого заведомо известны (спичечный коробок, мобильный телефон известной марки, взрослого человека), и размеры этого объекта станут узнаваемыми:

4. Свойство восприятия «Константность»

Константность (предметность), или постоянство восприятия величины и формы, – это относительное постоянство некоторых свойств предметов при изменении условий их восприятия.

Увиденный предмет по ряду признаков мгновенно сопоставляется с имеющейся в памяти абстракцией и приобщается к нужному классу:

раскрытая ладонь и кулак объединяются понятием «рука»,
собака, рассматриваемая с разных точек зрения, в разных проекциях, выглядит по-разному, более того, собаки бывают разных пород – но увидев изображение любой собаки, человек непременно идентифицирует ее именно как таковую.
все мыслимые изображения деревьев – в понятие «дерево»:

Постоянство восприятия объектов, которые различаются между собой, но принадлежат к одному классу – свойство не врождённое, а приобретённое. Оно формируется у человека на основе накопленного опыта. В течение жизни в нашем сознании накапливается множество обобщённых образов, необходимых для опознания тех или иных предметов. И как только человек в очередной раз видит предмет этого класса, в его сознании всплывает обобщённый образ.

Для иллюстрации данного утверждения приведу старинную детскую загадку:

Ответ:

Вы никогда не видели человека в сомбреро на велосипеде сверху? Я – нет. У меня нет опыта в распознавании сомбреро вид сверху

С учётом свойства «Константность» мы можем добиться того, чтобы обучаемые смогли соотнести новый материал с накопленным ранее опытом. Содержательная и изобразительная составляющие наших учебных пособий и презентаций должны быть узнаваемы.

5. Свойство восприятия «Целостность»

Человек способен воспринимать как отдельные части, так и все изображение одновременно.

Информация о форме, цвете, яркости и других характеристиках объекта сливается воедино, формируя определённый образ:

Несколько произвольных кривых линий, воспринимаемые как единое целое, могут неожиданно породить новое изображение, причём человек подсознательно пытается наделить такое изображение смыслом.

Пример:

На этой картинке заголовок настолько доминирует над всей остальной информацией, что взгляд постоянно будет обращаться к этому заголовку, а остальная информация будет ускользать от внимания. Когда вы сделаете усилие и начнёте изучать слайд, то пляшущие строчки не дадут вам целостной картины. Взгляд постоянно будет сбиваться. Хорошо, если в презентации один такой слайд, а если несколько? Ничего, кроме утомления, такой слайд не вызывает

А на этой картинке заголовок акцентирован размером шрифта и неяркой подложкой. Текст является естественным продолжением заголовка. Благодаря использованию табуляторов смысловые части создают иллюзию вертикальных линий. Текст легко читается и воспринимается:

6. Свойство восприятия «Запоминаемость»

Существенной характеристикой зрительного восприятия является запоминаемость. Из множества элементов рассматриваемого изображения или другого объекта человек может одновременно воспринять и запомнить лишь ограниченное их число, а именно 7 плюс-минус 2 (так называемое число Миллера). По отношению к учебным пособиям это означает, что их нельзя перегружать лишними деталями, в которых человек не сможет разобраться с первого взгляда.

Посмотрите в течение нескольких секунд на иллюстрацию, закройте глаза и попробуйте мысленно воспроизвести элементы сцены. Наверняка их будет не больше девяти:

При создании сложных композиционных произведений, плакатов и экспозиций, не забывайте это свойство восприятия, не перегружайте свою работу избыточным количеством деталей.

Но в практике нам приходится в качестве иллюстрации давать сложную схему с большим количеством элементов. Попробуйте выделить в схеме функциональные блока, то есть группу элементов, отвечающих за один процесс. Разделите эти блоки интервалами (расстояниями). Для однотиповых элементов задайте определённый цвет:

На этой картинке выделены функциональные блоки, которые расстоянием отделены друг от друга и воспринимаются отдельными большими объектами. В результате мы имеем схему из четырёх объектов. Схема намного легче читается.

7. Свойство восприятия «Реакция на движение»

Зрительный аппарат устроен так, что когда в поле зрения появляется движущийся объект, взгляд почти мгновенно, через 150–170 миллисекунд, захватывает объект центральным зрением и отслеживает движение. Вот появилось пульсирующее сердечко – и ваш взгляд метнулся к нему и отвлёкся от текста.

Существует версия, что причина этого механизма кроется в истории эволюции человечества. Для первобытного человека движущийся объект часто представлял опасность. Это мог быть хищник, падающее дерево, летящий камень, лавина и т. д. Человек должен был быстро отреагировать на постороннее движение и принять меры предосторожности. Возможно, выжили те, чья реакция была лучше, и это свойство закрепилось на генетическом уровне.

Реакция на движение широко используется профессиональными дизайнерами: неизменно привлекают внимание анимационная презентация, рекламные ролики, бегущая текстовая строка, движущаяся инсталляция.

Очень осторожно применяйте анимацию в учебных презентациях. После анимации, особенно, экзотической, взгляду трудно перейти к статике, то есть к элементарному чтению текста, схемы, таблицы. Ничего, кроме раздражения, презентации, перегруженные анимацией, не вызывают.

Анимация должна быть только там, где это необходимо. Анимация, которая не утомляет глаза ‒ это должно стать всеобщим правилом

8. Свойство восприятия «Иллюзорность»

Иллюзорность – это обманчивость зрительного восприятия, когда наше сознание даёт нам неверную информацию о видимых объектах. Так происходит потому, что зрительное восприятие часто сопровождается глазомерной оценкой. В ходе этой оценки некоторые выводы человек делает подсознательно и при этом ошибается, когда определяет размеры отрезков, равенство или неравенство фигур. Глазомерные оценки порой бывают ошибочны, и эта ошибочность носит весьма устойчивый характер. Например, светлые предметы на темном фоне кажутся больше и значительнее, чем они есть на самом деле, этот эффект называется иррадиацией (от лат. «сиять», «сияние»):

9. Свойство восприятие «Ассоциативность»

Ассоциативность – свойство восприятия, в силу которого человек устанавливает связи между, изображениями и возникающими при их восприятии зрительными образами с одной стороны, и идеями, понятиями, представлениями – с другой стороны.

Разные ассоциации может вызывать и восприятие разных линий и фигур:

Ассоциативность и особенно образность восприятия в большой степени зависит от национально-культурной принадлежности человека, от его образованности и информированности. Поэтому, используя те или иные образы и рассчитывая на те или иные ассоциации, необходимо учитывать, на какую аудиторию нацелена реклама – для того, чтобы закодированная в ней информация была правильно интерпретирована.

Учет особенностей зрительного восприятия является значительным резервом повышения выразительности.

3. Характеристика хороших учебных материалов

Квалифицированный преподаватель, показывающий хорошо сделанную презентацию, добьётся наибольших успехов:

Хорошо сделанные учебные материалы показывают уважение к аудитории, серьёзное отношение к информации и к мероприятию, работают на имидж компании и на личный имидж преподавателя.

Учебные материалы, в том числе и презентации, должны:

отвечать поставленным задачам занятия,
позволять организовывать учебный процесс (вопросы, задания, проверка гипотез),
отвечать выбранным педагогическим технологиям и формам работы во время занятия,
учитывать особенности восприятия информации,
быть вариативным по способам представления учебной информации (рисунки, таблицы, модели, анимации, видеофрагменты).

Теперь вы сможете:

Дать определение понятию «Восприятие»
Перечислить свойства восприятия и дать им краткую характеристику
Перечислить свойства хороших учебных материалов

Восприятие

ВОСПРИЯТИЕ — психический процесс отражения предметов и явлений в действительности в совокупности их различных свойств и частей, связанный с пониманием целостности отражаемого. Возникает в результате непосредственного воздействия физических раздражителей на рецепторные поверхности анализаторов. Вместе с процессами ощущения обеспечивает непосредственно-чувственную ориентировку в окружающем мире. В отличие от ощущений, которые отражают только отдельные свойства и качества предметов, восприятие целостно и предметно. Результат восприятия — образ предмета.
Исходная форма познания — ощущение. Восприятие выступает как синтез ощущений, формирующийся в процессе активного отражения объективно существующего целостного предмета.
Поскольку любой предмет как раздражитель является сложным, обладает рядом свойств, то в формировании его образа участвуют обычно несколько анализаторов. Таким образом, восприятие формируется на основе ощущений разных модальностей.
В зависимости от того, какой из анализаторов является ведущим в данном акте восприятия, различают зрительное, слуховое, осязательное. Вкусовое и обонятельное восприятие. Важную роль во всех видах восприятия играют двигательные (кинестетические) ощущения, хотя последние не всегда отчетливо осознаются. Так, зрительное восприятие помимо собственно зрительных ощущений включает также кинестетические ощущения, возникающие при перемещении глаза. Особенно велика роль кинестезических ощущений в осязательном восприятии. В процессе слухового восприятия активное участие могут принимать слабые движения артикуляционного аппарата. Движения, включенные в акт восприятия, имеют значение в процессах анализа раздражителей, уточнении ощущений, их синтезе в целостный образ предмета и его пространственно-временной локализации.
Являясь необходимым этапом познания, восприятие всегда в большей или меньшей степени связано с мышлением, памятью, вниманием, направляется мотивацией и имеет определенную эмоциональную окраску. У человека, владеющего речью, последняя опосредует восприятие, обеспечивая его осмысленность. Участие речи в восприятии создает возможность абстракции и обобщения свойств предметов и явлений путем их словесного обозначения.
Основными свойствами восприятия являются предметность, целостность, константность и категориальность.
Предметность восприятия — отнесенность всех получаемых с помощью органов чувств сведений о внешнем мире к самим предметам, а, например, не к раздражаемым рецепторным поверхностям или структурам мозга, участвующим вобработке сенсорной информации. Результаты современных экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что младенцы самого раннего возраста воспринимают предметы не как постоянно меняющиеся состояния своих органов чувств, а как нечто независимо от них существующее и противостоящее им во внешнем окружении. Формирование предметности восприятия связано с первыми практическими действиями ребенка, которые имеют предметный характер, направлены на внешние объекты и приспособлены к их особенностям, местоположению и форме. В дальнейшем, когда восприятие выделяется в относительно самостоятельную систему перцептивных действий, практическая деятельности продолжает ставить перед ним те или иные перцептивные задачи и неизбежно требует адекватного, следовательно, -предметного отражения действительности.

Целостность — свойство восприятия, состоящее в том, чтo всякий объект, а тем более пространственная предметная ситуация воспринимаются как устойчивое системное целое, даже если некоторые части этого целого в данный момент не могут быть наблюдаемы. Целостность восприятия рассматривается в психологии как отражение целостности, объективно присущей воспринимаемому миру.

Константность восприятия — относительное постоянство некоторых воспринимаемых свойств предметов при сравнительно широком диапазоне изменений условий восприятия. Например, величина удаляющегося или приближающегося объекта воспринимается вместе с расстоянием между объектом и субъектом; поэтому восприятие его величины неразрывно связано с восприятием удаленности или наоборот.
Категориальность восприятия — свойственная высшим формам восприятия расчлененность и обобщенность. Примером может служить речевой слух, основанный, в частности, на выделении фонематических признаков звуков и их отнесении к тем или иным фонетическим категориям.
Важной особенностью восприятия является его зависимость от прошлого опыта, знаний, содержания и задач выполняемой деятельности, индивидуально-психологических различий людей (потребностей, склонностей, интересов, мотивов, эмоционального состояния и др.). Под влиянием этих факторов создается характерная для каждого человека апперцепция, обуславливающая значительные различия при восприятии одних и тех же предметов разными людьми или одним и тем же человеком в разное время.
Восприятие человека — результат длительного филогенетического (исторического) и онтогенетического (индивидуального) развития. Оно формируется в процессе жизнедеятельности человека, его активных взаимоотношений с предметами и явлениями окружающей действительности. Элементарные формы восприятия начинают появляться в первые месяцы жизни. На втором месяце возникают ориентировочные реакции на определенные внешние раздражители: младенец прислушивается к звукам и задерживает взгляд на предметах. В результате неоднократного сочетания определенных раздражителей и их положительного подкрепления у ребенка вырабатываются реакции на комплексные раздражители, формируется восприятие и узнавание окружающих предметов. Например, в момент кормления младенец останавливает взгляд на лице матери, прислушивается к звуку ее голоса, чувствует тепло ее рук; при этом насыщение выступает положительным подкреплением реакции. Все эти раздражители связываются в единый образ матери, который ребенок начинает распознавать и по отдельным проявлениям, например — узнает мать по голосу.
В основе развития восприятия в младенческом и раннем возрасте лежат движения и предметные действия ребенка. Видя какой-либо предмет, ребенок тянется к нему, стремится его ощупать и переместить. Манипулируя таким образом, ребенок взглядом прослеживает контур предмета. Впоследствии зрительные стимулы постепенно отделяются от предметных действий, превращаясь в самостоятельные зрительные образы. При этом ощущения от движений рук заменяются ощущениями от движений глаз по контуру предмета.
Для восприятия в дошкольном возрасте характерны ограниченность и неполнота, а также значительная эмоциональная обусловленность: ребенок в первую очередь выделяет все то, что более активно вызывает эмоциональные и ориентировочные реакции, — яркие, блестящие и движущиеся предметы, необычные звуки и запахи; при этом менее эмоционально значимые предметы остаются незамеченными. Вследствие недостаточного опыта ребенок затрудняется подразделить в своем восприятии существенные и второстепенные свойства предметов, не может правильно оценить величину, форму, удаленность и другие пространственные свойства. Вплоть до семилетнего возраста очень неточным остается восприятие времени.
На формирование образов восприятия большое влияние оказывает речевое общение со взрослыми. Знакомя детей с окружающими предметами, взрослые помогают выделять в них существенные свойства, вследствие чего восприятие у детей становится все более целенаправленным, точным и полным. Для развития восприятия большое значение имеют игра, рисование, различные виды конструктивной деятельности, создающие благоприятные условия для формирования различительной чувствительности и все более тонкой дифференциации свойств предметов. При нормально организованном воспитании ребенок к концу дошкольного возраста умеет достаточно правильно ориентироваться в окружающих предметах и целенаправленно использовать действия восприятия в соответствии со своими потребностями и задачами.

Восприятие, основные виды и свойства восприятия, законы восприятия » СтудИзба

Способность ощущать дана нам и всем живым существам, обладающим нервной системой, с рождения. Способностью же воспринимать мир в виде образов наделены только человек и высшие животные, она у них складывается и совершенствуется в жизненном опыте.

Ощущения находятся в нас самих, воспринимаемые же свойства предметов, их образы локализованы в пространстве. Этот процесс, характерный для восприятия в его отличии от ощущений, называется объективацией.

Еще одно отличие состоит в том, что итогом возникновения ощущения является некоторое чувство (например, ощущения яркости, громкости, соленого, высоты звука, равновесия и т.п.), в то время как в результате восприятия складывается образ, включающий комплекс различных взаимосвязанных ощущений, приписываемых человеческим сознанием предмету, явлению, процессу. Для того, чтобы некоторый предмет был воспринят, необходимо совершать в отношении его какую-либо встречную активность, направленную на его исследование, построение и уточнение образа. Для появления ощущения этого, как правило, не требуется.

Выделяют зрительное, слуховое, осязательное восприятие. Четыре анализатора – зрительный, слуховой, кожный или мышечный – чаще всего выступают как ведущие в процессе восприятия. Восприятие, таким образом, выступает как осмысленный (включающий принятие решения) и означенный (связанный с речью) синтез разнообразных ощущений, получаемых от целостный предметов, и сложных, воспринимаемых как целое явлений. Этот синтез выступает в виде образа данного предмета или явления, который складывается в ходе активного из отражения.

Предметность, целостность, константность и категориальность (осмысленность и означенность) – это основные свойства образа, складывающиеся в процессе и результате восприятия. Предметность – это способность человека воспринимать мир не в виде набора не связанных друг с другом ощущений, а в форме отделенных друг от друга предметов, обладающих свойствами, вызывающими данные ощущения.

Целостность восприятия выражается в том, что образ воспринимаемых предметов не дан в полностью готовом виде со всеми необходимыми элементами, а как бы мысленно достраивается до некоторой целостной формы на основе небольшого набора элементов. Это происходит и в том случае, если некоторые детали предмета человеком непосредственно в данный момент времени не воспринимаются.

Константность определяется, как способность воспринимать предметы относительно постоянными по форме, цвету и величине, ряду других параметров независимо от меняющихся физических условий восприятия.

Категориальность человеческого восприятия проявляется в том, что оно носит обобщенный характер, и каждый воспринимаемый предмет мы обозначаем словом-понятием, относим к определенному классу. В соответствии с этим классом нами в воспринимаемом предмете ищутся и видятся признаки, свойственные всем предметам данного класса и выраженные в объеме и содержании этого понятия.

Описанные свойства предметности, целостности, константности и категориальности восприятия с рождения человеку не присущи; они постепенно складываются в жизненном опыте, частично являясь естественным следствием работы анализаторов, синтетической деятельности мозга.

Чаще и больше всего свойства восприятия изучались на примере зрения – ведущего органа чувств у человека. Существенный вклад в понимание того, как из отдельных зрительно воспринимаемых деталей предметов складывается их целостная картина – образ, внесли представители гештальтпсихологии – направления научных исследований, сложившегося в начале ХХ в. в Германии. Одним из первых классификацию факторов, влияющих на организацию зрительных ощущений в образы в русле гештальтпсихологии предложил М.Вертгеймер. Выделенные им факторы следующие:

1. Близость друг к другу элементов зрительного поля, вызвавших соответствующие ощущения. Чем ближе друг к другу пространственно в зрительном поле располагаются соответствующие элементы, тем с большей вероятностью они объединяются друг с другом и создают единый образ.

2. Сходство элементов друг с другом. Это свойство проявляется в том, что похожие элементы обнаруживают тенденцию к объединению.

3. Фактор «естественного продолжения». Он проявляется в том, что элементы, выступающие как части знакомых нам фигур, контуров и форм, с большей вероятностью в нашем сознании объединяются именно в эти фигуры, форму и контуры, чем в другие.

4. Замкнутость. Данное свойство зрительного восприятия выступает как стремление элементов зрительного поля создавать целостные, замкнутые изображения.

Восприятие величины предметов зависит от того, каковы параметры их изображения на сетчатке глаза. Если человек в состоянии правильно оценить расстояние до предметов, то те из них, которые на самом деле находятся далеко и, следовательно, образуют на сетчатке небольшие изображения, воспринимаются человеком как маленькие, хотя на самом деле могут быть достаточно большими. Те объекты, изображения которых на сетчатке глаза увеличиваются, также субъективно воспринимаются как возрастающие, хотя в действительности увеличения из размера может не происходить.

Движения мышц также участвуют в восприятии глубины. Кроме них, зрительно правильной оценке глубины способствуют аккомодация и конвергенция глаз. Аккомодация – это изменение кривизны хрусталика при настройке глаза на четкое восприятие близких и отдаленных объектов и их деталей (фокусировка изображений на сетчатке). Конвергенция – это сближение или расхождение осей глаз, которое происходит при восприятии соответственно приближающихся или удаляющихся от человека объектов. Между зрительными осями обычно образуется некоторый угол. Он и несет в себе информацию о расстоянии до объектов.

Восприятие и оценка движения также основаны на последовательном использовании информации, исходящей из нескольких различных источников. Одни из них позволяют установить сам факт движения, другие – оценить его направленность и скорость. Наличие или отсутствие движения в поле зрения констатируется нейронами-детекторами движения или новизны, входящими в нейрофизиологический аппарат ориентировочной реакции (рефлекса). Эти нейроны обладают генетически заданной способностью генерировать импульсы при возникновении движения какого-либо объекта в поле зрения.

Законы восприятия.

Восприятие человека, в задачу которого входит формирование правильных образов окружающей действительности, подчиняется определенным законам.

Скорость сокращения мышц, связанных с органами слежения за предметом, вид сокращаемых мышц могут передавать информацию о характере движений самого объекта. Следовательно, первый и основной закон восприятия состоит в его непосредственной связанности с работой мышц, с разного рода движениями, несущими в себе многостороннюю информацию о воспринимаемых объектах.

Другой важный закон восприятия состоит в относительной устойчивости уже сформировавшихся образов, в особенности тогда, когда их функционирование связано с мышлением. Для того, чтобы восприятие было правильным, необходимы постоянные упражнения и непрерывный приток в центральную нервную систему информации, корректирующей неверно складывающийся образ.

Если образы зрительного восприятия, относящиеся к внешним объектам, обнаруживают свою устойчивость или неустойчивость в зависимости от постоянного притока информации, подтверждающей их правильность или ошибочность, то устойчивость образов внутренних состояний, связанных с телесными ощущениями, объясняется постоянством действующих глубинных структур в механизме мозга. Об этом говорит известный факт, называемый фантомом конечности.

Вопрос о том, какое влияние на наше восприятие оказывает внешний мир и внутренний опыт, давно обсуждается учеными, но окончательного ответа на него пока не получено.

Психология органов чувств до настоящего времени не способна объяснить до конца, каким образом вся информация, в том числе и абстрактные знания (к примеру, схемы мышления, интуиция, гештальтструктуры восприятия и т.п.), которыми мы располагаем, могут поступать через рецепторы. Рассмотренные факторы свидетельствуют о том, что, по меньшей мере, часть того, что входит в содержание наших образов, напрямую с действительностью не связана. Это требует создания такой теории восприятия, которая бы учитывала и удовлетворительно объясняла множество имеющихся факторов.

Со времени английского философа и психолога Дж.Локка, который одним из первых заинтересовался данной проблемой, было предложено много концепций восприятия. Одна из них получила название нативистской (от слова «натура» — природа). Согласно ей восприятие выводится из якобы существующих у человека от природы «способностей ума». Другая теория утверждает, что формирование образов является результатом научения, мышления и опыта. Наш мозг постепенно накапливает информацию о мире в виде следов памяти, в форме умственных установок, общих идей, понятий. Они непосредственно влияют на восприятие, определяя содержание, смысл и характер складывающихся образов.

Восприятие надо рассматривать как интеллектуальный процесс, связанный с активным поиском признаков, необходимых и достаточных для формирования образа и принятия решений. Последовательность актов, включенных в этот процесс, можно представить себе следующим образом:

Первичное выделение комплекса стимулов из потока информации и принятие решения о том, что они относятся к одному и тому же определенному объекту.

Поиск в памяти аналогичного или близкого по составу ощущений комплекса признаков, сравнение с которыми воспринятого позволяет судить о том, что это за объект.

Отнесение воспринимаемого объекта к определенной категории с последующим поиском дополнительных признаков, подтверждающих или опровергающих правильность принятого гипотетического решения.

Окончательный вывод о том, что это за объект, с приписыванием ему еще не воспринятых свойств, характерных для объектов одного с ними класса.

Следовательно, восприятие изменяется под влиянием условий жизни человека, т.е. развивается.

Восприятие. Общее представление о восприятии

Восприятие — целостное отражение предметов, ситуаций и событий, возникающее при непосредственном воздействии физических раздражителей на рецепторные поверхности органов чувств. Вместе с процессами ощущения В. обеспечивает непосредственно-чувственную ориентировку в окружающем мире. Будучи необходимым этапом познания, оно всегда в большей или меньшей степени связано с мышлением, памятью, вниманием, направляется мотивацией и имеет определенную аффективно-эмоциональную окраску. Следует различать В., адекватное реальности, и иллюзии. Решающее значение для проверки и коррекции перцептивного образа (от лат. perceptio — восприятие) является включенность В. в процессы практической деятельности, общения и научного исследования. Возникновение первых гипотез о природе В. относится к античности. В целом ранние теории В. соответствовали положениям традиционной ассоциативной психологии. Решающий шаг в преодолении ассоцианизма в трактовке В. был сделан, с одной стороны, благодаря развитию И.М. Сеченовым рефлекторной концепции психики, а с другой — благодаря работам представителей гештальтпсихологии, показавших обусловленность наиболее важных феноменов В. (таких, как константность) неизменными отношениями между компонентами перцептивного образа. Изучение рефлекторного строения В. привело к созданию теоретических моделей В., в которых важная роль отводится эфферентным (центробежным), в т.ч. двигательным, процессам, подстраивающим работу перцептивной системы к характеристикам объекта (А.В. Запорожец, А.Н. Леонтьев). Примерами могут служить движения руки, ощупывающей предмет, движения глаз, прослеживающих видимый контур, напряжение мышц гортани, воспроизводящих слышимый звук. Динамика процесса опознания в большинстве случаев адекватно описывается т. н. «законом перцепции» (Н.Н. Ланге): первоначально выделяется лишь общее и диффузное представление о предмете, которое затем сменяется более определенным и детальным В. Происходящее на основе выделения обобщенных, иногда социально фиксированных, систем признаков опознание осуществляется за значительно более короткое время (порядка долей секунды), чем процессы первоначального перцептивного научения, на которые в отдельных случаях могут уходить месяцы и годы (например, формирование навыков чтения). Осуществляемая при опознании благодаря взаимодействию В. и памяти

категоризация предметов, событий и ситуаций близка, а иногда идентична понятийной категоризации. С процессами мышления В. сближает также возможность трансформации образа с целью приведения его к виду, пригодному для принятия решения. Подобные преобразования, часто неосознаваемые, могут способствовать решению стоящих перед субъектом задач. Т. о., В. — не пассивное копирование мгновенного воздействия, а живой, творческий процесс познания.

Восприятие — процесс формирования при помощи активных действий субъективного образа целостного предмета, непосредственно воздействующего на анализаторы. В отличии от ощущений, отражающих лишь отдельные свойства предметов, в образе восприятия в качестве единицы взаимодействия представлен весь предмет, в совокупности его инвариантных свойств.

Образ восприятия выступает как результат синтеза ощущений, возможность которого, по мнению А.Н. Леонтьева, возникла в филогенезе в связи с переходом живых существ от гомогенной, предметно неоформленной среды к среде, предметно оформленной. В зависимости от биологической значимости в воспринимаемом предмете ведущим может оказаться либо одно, либо другое качество, от чего зависит, информация от какого анализатора будет признана приоритетной.

В соответствии с этим различают зрительное, слуховое, осязательное, вкусовое и обонятельное восприятие. При этом особенно важную роль во всех видах восприятия, играют двигательные, или кинестезические ощущения, которые регулируют по принципу обратной связи реальные взаимоотношения субъекта с предметом. В частности, в зрительном восприятии вместе с собственно зрительными ощущениями (цвета, света) интегрируются также и кинестезические ощущения, сопровождающие движения глаза (аккомодация, конвергенция и дивергенция, слежение).

Также в процессе слухового восприятия активную роль играют слабые движения артикуляционного аппарата. Для человека характерно, что образы его восприятия интегрируют в себе использование речи. За счет словесного обозначения возникает возможность абстрагирования и обобщения свойств предметов.

Основными свойствами восприятия являются предметность, целостность, константность, категориальность, апперцепция.

Микрогенез образа восприятия включает в себя ряд фаз, связанных с решаемыми перцептивными задачами: от недифференцированного восприятия к формированию целостного образа предмета, на основании которого можно строить адекватную деятельность.

27. Свойства восприятия, их характеристика » Шпоры для студентов

Предметность – это способность отражать объекты и явления реального мира не в виде набора не связанных друг с другом ощущений, а в форме отдельных предметов. Предметность не является врожденным свойством восприятия. Наиболее ярко данное свойство проявляется в феномене выделения фигуры (предмета или объекта восприятия) из фона.

Следующим свойством восприятия является Константность. Это относительная независимость образа от физических условий восприятия, проявляющаяся в его неизменности. Форма, цвет и размер предметов воспринимаются нами как постоянные, несмотря на то, что сигналы, поступающие от этих предметов в органы чувств, непрерывно меняются. Значение константности очень велико. Не будь этого свойства, при всяком нашем движении, при каждом изменении расстояния до предмета, при малейшем повороте головы или перемене освещения практически непрерывно изменялись бы все основные признаки, по которым человек узнает предмет. Мир перестал бы служить средством познания объективной действительности.

Следующим свойством восприятия является его Осмысленность. Хотя восприятие возникает при непосредственном действии раздражителя на органы чувств, перцептивные образы всегда имеют определенное смысловое значение. Восприятие человека теснейшим образом связано с мышлением. Связь мышления и восприятия прежде всего выражается в том, что сознательно воспринимать предмет – это значит мысленно назвать его, т. е. отнести к определенной группе, классу, связать его с определенным словом.

Восприятие зависит не только от характера раздражения, но и от самого субъекта. Воспринимают не глаз и ухо, а конкретный живой человек. Поэтому в восприятии всегда сказываются особенности личности человека. Зависимость восприятия от общего содержания нашей психической жизни называется Апперцепцией.

Огромную роль в апперцепции играют знания человека, его предшествующий опыт, его прошлая практика. Содержание восприятия определяется и поставленной перед человеком задачей, и мотивами его деятельности, его интересами и направленностью. Существенное место в апперцепции, также, занимают установки и эмоции, которые могут изменять содержание восприятия.

Еще одно, не менее существенное свойство восприятия как психического процесса – это активность (или Избирательность). Оно заключается в том, что в любой момент времени мы воспринимаем только один предмет или конкретную группу предметов, в то время как остальные объекты реального мира являются фоном нашего восприятия, т. е. не отражаются в нашем сознании.

Другая особенность восприятия — его Целостность. В отличие от ощущения, отражающего отдельные свойства предмета, воздействующего на орган чувств, восприятие есть целостный образ предмета. Разумеется, этот целостный образ складывается на основе обобщения знаний об отдельных свойствах и качествах предмета, получаемых в виде различных ощущений.

Иллюзии. Иногда, например, при повороте головы, либо изменении скорости перемещения тела в пространстве проявляется несоответствие сигналов, поступающих в мозг со стороны вестибулярного, двигательного и кожного анализаторов, с одной стороны, и зрительного — с другой. В результате разлада между этими источниками информации пространственного положения возникает ряд пространственных иллюзий.

Иллюзии вызываются физическими, физиологическими и психологическими причинами. Примером физической иллюзии может служить восприятие стоящей палки в сосуде с водой, она кажется изломанной. Или, если надавить сбоку на глазное яблоко, то предмет, на который мы смотрим, раздвоится. Это физиологическая иллюзия.

Восприятие, его виды и свойства

Восприятие — это целостное отражение предметов и явлений объективного мира при их непосредственном воздействии в данный момент на органы чувств. Вместе с процессами ощущения восприятие обеспечивает непосредственно чувственную ориентировку в окружающем мире. Восприятие — результат деятельности системы анализаторов; оно предполагает выделение из комплекса воздействующих признаков основных и наиболее существенных, с одновременным отвлечением от несущественных. Восприятие делает возможным создание интегральной картины действительности в отличие от ощущений, отражающих отдельные качества реальности.

Поскольку восприятие требует объединения основных существенных признаков и сопоставления воспринятого с прошлым опытом, возникает явление стереотипизации. Стереотип — определенное, устойчивое на данный отрезок времени, представление о предмете или явлении.

Восприятие субъективно, так как одну и ту же информацию люди воспринимают по-разному, в зависимости от интересов, потребностей, способностей и т.п. Зависимость восприятия от прошлого опыта, от общего содержания психической деятельности человека и его индивидуальных особенностей называется апперцепцией.

Целостность — внутренняя органическая взаимосвязь частей и целого в образе. Это свойство проявляется в двух аспектах: а) объединение разных элементов в целом; б) независимость образованного целого от качества составляющих его элементов.

Предметность — объект воспринимается нами как обособленное в пространстве и времени отдельное физическое тело. Наиболее ярко это свойство проявляется во взаимообособлении фигуры и фона.

Обобщенность — отнесение каждого образа к некоторому классу объектов.

Константность — относительное постоянство восприятия образа. Наше восприятие в определенных пределах сохраняет за параметрами их размеры, форму и цвет независимо от условий восприятия (расстояния до воспринимаемого предмета, условий освещенности, угла восприятия).

Осмысленность — связь с пониманием сущности предметов и явлений через процесс мышления.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Избирательность— преимущественное выделение одних объектов перед другими в процессе восприятия.

Восприятие подразделяется на следующие виды: восприятие предметов и явлений окружающего мира; восприятие человека человеком; восприятие времени; восприятие движений; восприятие пространства; восприятие вида деятельности.

Восприятия времени, движений и пространства — это сложные формы восприятий, имеющие многочисленные характеристики: продолжительный — краткосрочный, большой — маленький, высокий — низкий, далекий — близкий, быстрый — медленный. Восприятие деятельности подразделяется по видам: художественное, техническое, музыкальное и т.д.

Восприятия бывают внешненаправленными (восприятие предметов и явлений внешнего мира), и внутренненаправленными (восприятие собственных мыслей и чувств).

По времени возникновения восприятия бывают актуальными и неактуальными.

Восприятие может быть ошибочным (иллюзорным). Иллюзия — это искаженное восприятие реально существующей действительности. Иллюзии обнаруживаются в деятельности различных анализаторов. В наибольшей степени известны зрительные иллюзии, которые имеют самые различные причины: практический опыт, особенности анализаторов, изменение привычных условий. Например, вследствие того, что движение глаз по вертикали требует больших усилий, чем движение по горизонтали, возникает иллюзия восприятия прямых одной длины, расположенных по-разному: нам кажется, что вертикальные линии длиннее, чем горизонтальные.

Восприятие может быть не только ошибочным, но и неэффективным. Опытным путем можно убедиться в том, что уровень восприятия текста при его чтении путем проговаривания вслух гораздо ниже, чем при чтении про себя. Дело в том, что пропускная способность слуха ниже, чем пропускная способность зрения.

Ощущение и восприятие — процессы, остроту которых можно развивать, работая над собой и выполняя серии специальных упражнений. Для того чтобы натренировать глазомер, рекомендуется в течение нескольких дней упражняться, разделяя на чистом (нелинованном) листе бумаги прямую линию пополам. Ежедневно следует осуществлять по 10 упражнений и фиксировать величину отклонений.

Для того чтобы повысить скорость чтения и избавиться от привычки проговаривать то, что вы читаете, можно использовать следующее упражнение: в течение нескольких дней по три минуты читать про себя художественный текст, проговаривая вслух следующее: «раз, два, три». Это необходимо для того, чтобы воспрепятствовать произнесению текста.

Развитие восприятия имеет большое значение для учебной деятельности. Развитое восприятие помогает усваивать больший объем Информации с меньшей степенью энергетических затрат.

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Восприятие, его виды и свойства

ВОСПРИЯТИЕ, ЕГО ВИДЫ И СВОЙСТВА

Внешние явления, воздействуй на наши органы чувств, вызывают субъективный эффект в виде ощущений без какой бы то ни было встречной активности субъекта по отношению к воспринимаемому воздействию. Способность ощущать дана нам и всем живым существам, обладающим нервной системой, с рождения. Способностью же воспринимать мир в виде образов наделены только человек и высшие животные, она у них складывается и совершенствуется в жизненном опыте.

В отличие от ощущений, которые не воспринимаются как свойства предметов, конкретных явлений или процессов, происходящих вне и независимо от нас, восприятие всегда выступает как субъективно соотносимое с оформленной в виде предметов, вне нас существующей действительностью, причем даже в том случае, когда мы имеем дело с иллюзиями или когда воспринимаемое свойство сравнительно элементарно, вызывает простое ощущение (в данном случае это ощущение обязательно относится к какому-либо явлению или объекту, ассоциируется с ним).

Ощущения находятся в нас самих, воспринимаемые же свойств-а предметов, их образы локализованы в пространстве. Этот процесс, характерный для восприятия в’ его отличии от ощущений, называется объективацией.

Еще одно отличие восприятия в его развитых формах от ощущений состоит в том, что итогом возникновения ощущения является некоторое чувство (например, ощущения яркости, громкости, соленого, высоты звука, равновесия и т.п.), в то время как в результате восприятия складывается образ, включающий комплекс различных взаимосвязанных ощущений, приписываемых человечку ским сознанием предмету, явлению, процессу. Для того чтобы некоторый предмет был воспринят, необходимо совершить в отношении его какую-либо встречную активность, направленную на его исследование, построение и уточнение образа. Для появления ощущения этого, как правило, не требуется.

Отдельные ощущения как бы «привязаны» к специфическим анализаторам, и достаточно бывает воздействия стимула на их периферические органы — рецепторы, чтобы ощущение возникло. Образ, складывающийся в результате процесса восприятия, предполагает взаимодействие, скоординированную работу сразу нескольких анализаторов. В зависимости от того, какой из них работает

активнее, перерабатывает больше информации, получает наиболее значимые признаки, свидетельствующие о свойствах воспринимаемого объекта, различают и виды восприятия. Соответственно выделяют зрительное, слуховое, осязательное восприятие. Четыре анализатора — зрительный, слуховой, кожный и мышечный — чаще всего выступают как ведущие в процессе восприятия.

Восприятие, таким образом, выступает как осмысленный (включающий принятие решения) и означенный (связанный с речью) синтез разнообразных ощущений, получаемых от целостных предметов или сложных, воспринимаемых как целое явлений. Этот синтез выступает в виде образа данного предмета или явления, который складывается в ходе активного их отражения.

Предметность, целостность, константность и категориальность (осмысленность и означенность) — это основные свойства образа, складывающиеся в процессе и результате восприятия. Предметность — это способность человека воспринимать мир не в виде набора не связанных друг с другом ощущений, а в форме отделенных друг от друга предметов, обладающих свойствами, вызывающими данные ощущения. Целостность восприятия выражается в том, что образ воспринимаемых предметов не дан в полностью готовом виде со всеми необходимыми элементами, а как бы мысленно достраивается до некоторой целостной формы на основе небольшого набора элементов. Это происходит и в том случае, если некоторые детали предмета человеком непосредственно в данный момент времени не воспринимаются. Константность определяется как способность воспринимать предметы относительно постоянными по форме, цвету и величине, ряду других параметров независимо от меняющихся физических условий восприятия. Категориальность человеческого восприятия проявляется в том, что оно носит обобщенный характер, и каждый воспринимаемый предмет мы обозначаем словом-понятием, относим к определенному классу. В соответствии с этим классом нами в воспринимаемом предмете ищутся и видятся признаки, свойственные всем предметам данного класса и выраженные в объеме и содержании этого понятия.

Чаще и больше всего свойства восприятия изучались на примере зрения — ведущего органа чувств у человека. Существенный вклад в понимание того, как из отдельных зрительно воспринимаемых деталей предметов складывается их целостная картина — образ, внесли представители гештальтпсихологии — направления научных исследований, сложившегося в начале XX в. в Германии. Одним из первых классификацию факторов, влияющих на организацию зрительных ощущений в образы в русле гештальтпсихологии предложил М. Вертгеймер. Выделенные им факторы следующие:

Принципы перцептивной организации зрительного восприятия иллюстрируются рис. 36. Ближе друг к другу расположенные линии в ряду А скорее объединяются друг с другом в нашем восприятии, чем далеко расставленные. Добавление горизонтальных, разно-направленных отрезков к отдельным, стоящим далеко друг от друга вертикальным линиям в ряду Б побуждает нас, напротив, видеть целостные фигуры в них, а не в близко расположенных линиях. В данном случае это квадраты. Соответствующее впечатление усиливается еще больше (ряд В), становится необратимым, если контуры оказываются замкнутыми.

Выяснилось, что восприятие человеком более сложных, осмысленных изображений происходит по-иному. Здесь в первую очередь срабатывает механизм влияния прошлого опыта и мышления, выделяющий в воспринимаемом изображении наиболее информативные места, на основе которых, соотнеся полученную информацию с памятью, можно о нем составить целостное представление. Анализ записей движений глаз, проведенный А. Л. Ярбусом’, показал, что элементы плоскостных изображений, привлекающих внимание человека, содержат участки, несущие в себе наиболее интересную и полезную для воспринимающего информацию. При внимательном изучении таких элементов, на которых более всего останавливается взор в процессе рассматривания картин, обнаруживается, что движения глаз фактически отражают процесс человеческого мышления. Установлено, что при рассматривании человеческого лица наблюдатель больше всего внимания уделяет глазам, губам и носу (рис. 37, 38). Глаза и губы человека действительно являются наиболее выразительными и подвижными элементами лица, по характеру и движениям которых мы судим о психологии человека и его состоянии. Они многое могут сказать наблюдателю о настроении человека, о его характере, отношении к окружающим людям и многом другом.

Нередко при восприятии контурных и штрихованных изображений, а также соответствующих элементов реальных предметов у человека могут возникать зрительные иллюзии. Таких иллюзий известно множество. Две из них для примера показаны на рис. 39. Это — иллюзии, связанные с искажением контура окружности, представленной на фоне веерообразно расходящихся линий (А), и искажение изображения квадрата на фоне концентрических окружностей (Б).

Наличием иллюзий в сфере восприятия, которые могут быть вызваны самыми различными причинами, зависящими как от состояния воспринимающей системы, так и от особенностей организации воспринимаемого материала, объясняются многие ошибки, в том числе «видения» так называемых неопознанных летающих объектов (НЛО), о которых в последние годы немало писалось в прессе.

Остановимся кратко на механизмах восприятия пространства, времени и движения, которые совместно со способами восприятия контуров и содержания осмысленных фигур плоскостного типа образуют черно-белую перцептивную динамическую картину обстановки, окружающей повседневно человека. Восприятие пространства содержит оценки формы, величины, расстояния до предметов, расстояния между предметами.

В восприятии формы предметов принимают участие три основные группы факторов:

1. Врожденная способность нервных клеток коры головного мозга избирательно реагировать на элементы изображений, имеющие определенную насыщенность, ориентацию, конфигурацию и длину. Такие клетки называются клетками-детекторами. Благодаря свойствам своих рецептивных полей, они выделяют в зрительном поле вполне определенные элементы, например световые линии конкретной длины, ширины и наклона, острые углы, контрасты, изломы на контурных изображениях.

2. Законы образования фигур, форм и контуров, выделенные гештальтпсихологами и описанные выше.

3. Жизненный опыт, получаемый за счет движений руки по контуру и поверхности объектов, перемещения человека и частей его тела в пространстве.

Восприятие величины предметов зависит от того, каковы параметры их изображения на сетчатке глаза. Если человек не в состоянии правильно оценить расстояние до предметов, то те из них, которые на самом деле находятся далеко и, следовательно, образуют на сетчатке небольшие изображения, воспринимаются человеком как маленькие, хотя на самом деле могут быть достаточно большими. Те объекты, изображения которых на сетчатке глаза увеличиваются, также субъективно воспринимаются как возрастающие, хотя в действительности увеличения их размера может не происходить. Однако если человек в состоянии правильно оце-нить расстояние до объекта, то в действие вступает закон константности, в соответствии с которым видимая величина объекта мало меняется при не очень больших изменениях расстояния до него или не меняется совсем. То же самое происходит в том случае, если человеку известно, что сам объект мало меняется, а варьируется только величина его изображения на сетчатке.

В восприятии величины предметов принимают участие мышцы глаз и руки (в том случае, когда с ее помощью человек ощупывает предмет), ряда других частей тела. Чем больше сокращается или расслабляется мышца, прослеживающая предмет по его контуру или поверхности, тем большим кажется человеку и сам предмет. Следовательно, восприятие величины коррелирует со степенью сокращения следящих за ним мышц. В этом, в частности, проявляется роль деятельности в восприятии.

Движения мышц также участвуют в восприятии глубины. Кроме них зрительно правильной оценке глубины способствуют аккомодация и конвергенция глаз. Аккомодация — это изменение кривизны хрусталика при настройке глаза на четкое восприятие близких и отдаленных объектов или их деталей (фокусировка изображения на сетчатке). Конвергенция — это сближение или расхождение осей глаз, которое происходит при восприятии соответственно приближающихся или удаляющихся от человека объектов. Между зрительными осями обычно образуется некоторый угол. Он и несет в себе информацию о расстоянии до объектов.

Однако с помощью аккомодации и конвергенции невозможно полностью объяснить восприятие и оценку расстояния до объектов, так как эти процессы «работают» в ограниченных пределах расстояний: 5—6 метров для аккомодации и до 450 метров для конвергенции. В то же самое время человек способен различать удаленность объектов от себя на гораздо большие расстояния, до 2,5 км. При оценке больших расстояний им, вероятнее всего, используется информация о взаимном расположении объектов на сетчатке правого и левого глаз.

Восприятие и оценка движения также основаны на последовательном использовании информации, исходящей из нескольких различных источников. Одни из них позволяют установить сам факт движения, другие оценить его направленность и скорость. Наличие или отсутствие движения в поле зрения констатируется нейронами-детекторами движения или новизны, входящими в нейро-физиологический аппарат ориентировочной реакции (рефлекса). Эти нейройы обладают генетически заданной способностью генерировать импульсы при возникновении движения какого-либо объекта в поле зрения.

Направленность движения может оцениваться по направлению перемещения отражаемого объекта на поверхности сетчатки, а также отмечаться последовательностью сокращения-расслабления определенной группы мышц глаз, головы, туловища при выполнении прослеживающих движений за объектом.

То обстоятельство, что восприятие движения и его направления физиологически связано, в частности, с перемещением изображения на сетчатке, доказывается существованием иллюзии движения, обычно возникающей в том случае, когда в поле зрения один за другим с небольшими интервалами времени зажигаются два светящихся точечных объекта, находящихся друг от друга на сравнительно небольшом расстоянии. Если интервал времени между зажиганием первого и второго объектов становится меньше 0,1 с, то возникает иллюзия перемещения светового источника из одного положения в другое, с первого места на второе, причем зрительно-иллюзорно субъектом даже прослеживается траектория соответствующего «движения». Это явление получило название «фи-феномен».

Еще одним аргументом в пользу того же самого вывода о психофизиологическом механизме восприятия движения может служить так называемый автокинетический эффект. Это явление представляет собой кажущееся, иллюзорное движение в темноте неподвижной светящейся точки. На нем, в частности, был основан эксперимент с группой людей, который рассматривался в третьей главе учебника. Автокинетический эффект возникает у многих людей в том случае, если неподвижная точка в зрительном поле является единственным видимым объектом, т. е. если ее положение невозможно идентифицировать в пространстве, сравнить и оценить относительно какого-либо другого видимого объекта.

Скорость движения, по-видимому, оценивается по скорости перемещения изображения предмета на сетчатке, а также по быстроте сокращения мышц, участвующих в следящих движениях.

Механизм восприятия человеком времени часто связывают с так называемыми «биологическими часами» — определенной последовательностью и ритмикой биологических обменных процессов, происходящих в организме человека. В качестве наиболее вероятных кандидатов на роль биологических часов называют ритм сердечной деятельности и метаболизм (обменные процессы) тела. Последнее частично подтверждается тем, что при воздействии медикаментов, влияющих на скорость обменных процессов, восприятие времени может меняться. Например, хинин и алкоголь чаще всего замедляют субъективно воспринимаемый ход времени, а кофеин ускоряет его.

Субъективная продолжительность времени частично зависит от того, чем оно заполнено. Более короткой по времени кажется нам интересная и осмысленная деятельность. Гораздо дольше для нашего восприятия продолжается та, которая заполнена бессмысленными и неинтересными занятиями. В одном эксперименте человек провел в изоляции четыре дня, находясь в звуконепроницаемой комнате и занимаясь в это время чем хотел. Через определенные интервалы времени ему звонил экспериментатор и интересовался, который час (у самого испытуемого часов не было). Оказалось, что в течение первого дня пребывания в этих условиях, когда испытуемый еще находил для себя интересные занятия, его субъективное время шло с ускорением и убежало вперед почти на четыре часа. Затем его «внутренние часы» начали постепенно отставать и к концу четвертого дня пребывания в изоляции уже ошибались по сравнению с реальным временем примерно на сорок минут.

Существуют большие индивидуальные, в частности возрастные, различия в восприятии хода времени. Кроме того, у одного и того же человека оценки времени могут варьировать в широких пределах в зависимости от его душевного и физического состояния. При хорошем настроении время идет чуть быстрее, чем обычно, а в состоянии фрустрации или подавленности оно течет медленнее.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.shpori4all.narod.ru/

Дата добавления: 19.06.2003

Frontiers | Статистика изображений и представление свойств материалов в Visual Cortex

Введение

Восприятие свойств материала и поверхности имеет решающее значение для многих аспектов нашего взаимодействия с окружающей средой, но до сих пор у нас есть лишь ограниченное представление о том, как это достигается. Например, еще не совсем понятно, как мозг может быстро и успешно различать гладкий, скользкий предмет и грубый, который обеспечит хороший захват.Поскольку нейронные процессы, лежащие в основе таких суждений, в значительной степени неизвестны, мы решили исследовать вопрос, как материальные свойства представлены в зрительной системе мозга. В частности, мы исследовали, на какие функции изображения мозг может полагаться при обработке свойств материала и где в мозге можно декодировать информацию о свойствах материала.

В психофизических исследованиях материальное восприятие привлекает все большее внимание в последние годы. Было указано, что визуальная система, вероятно, полагается на наборы статистических данных инвариантных изображений или реплик для оценки свойств объекта и материала вместо выполнения дорогостоящих вычислений для определения физики визуальной сцены (Нисида и Шинья, 1998; Motoyoshi et al., 2007; Fleming et al., 2011; Марлоу и др., 2011, 2012; Гизель и Заиди, 2013; для обзора см. Fleming, 2014). Например, было показано, что информация о пространственной частоте (Giesel and Zaidi, 2013) или асимметрия гистограммы яркости (Motoyoshi et al., 2007) влияют на восприятие свойств материала. Однако неясно, как эта статистика изображений действует на нейрональную основу. Предыдущие исследования с помощью фМРТ по восприятию текстуры и материала показали, что задачи, связанные с восприятием визуального материала, такие как различение текстуры или категоризация материала, приводят к усилению активации в медиальных областях вентральной экстрастриарной коры у людей-наблюдателей (Newman et al., 2005; Кант и Гудейл, 2007, 2011; Cant et al., 2009; Jacobs et al., 2014). Было проведено очень мало работ по нейронной обработке отдельных свойств материала, кроме блеска (обезьяны: Nishio et al., 2012, люди: Sun et al., 2015). Совсем недавно Sun et al., 2016) показали, что зрительные стимулы с разными поверхностными свойствами (например, грубая или глянцевая) приводят к разной активности как в соматосенсорной коре, так и в ранних зрительных областях.

Hiramatsu et al. (2011) провели эксперимент фМРТ, чтобы исследовать категориальное представление визуально представленных материалов в человеческом мозге.С помощью анализа мультивоксельного паттерна они смогли показать, что во всем вентральном потоке можно декодировать информацию о категориях материалов. Важно отметить, что они могли показать, что представление материалов в ранних областях сильно основано на статистике изображения низкого уровня, такой как контраст, пространственная частота и информация о цвете. В более высоких визуальных областях представление материалов, как было замечено, основано на перцептивном сходстве, то есть отражало суждения участников о свойствах материала.Эти результаты были недавно воспроизведены на макаках (Goda et al., 2014). Несмотря на то, что информация о категории уже присутствует в V1, они пришли к выводу, что семантическое или категориальное различие между материалами не возникает перед веретенообразной извилиной / боковой бороздой. Несколько исследований показали, что перцептивные представления материалов организованы осмысленным и последовательным образом (Rao and Lohse, 1996; Baumgartner et al., 2013; Fleming et al., 2013). Fleming et al. (2013), например, показали, что свойства визуального материала четко определены и тесно связаны с членством в категории, а Baumgartner et al.(2013) смогли показать, что визуальное и тактильное восприятие материала устойчиво и тесно связано.

Хотя исследование Хирамацу и др. (2011) убедительно продемонстрировало существование различных уровней представления в материальном восприятии, остается неясным, как восприятие различных свойств материала возникает и распространяется в зрительной коре головного мозга человека и на какой информации основано это восприятие. на. Нас интересовало, где и как рано в визуальной системе представлены свойства материала, и, что немаловажно, какие статистические данные изображения используются визуальной системой во время восприятия материалов.Мы провели это исследование, чтобы ответить на эти фундаментальные вопросы о восприятии материальных свойств. Наша цель состояла в том, чтобы связать воспринимаемые материальные свойства изображений, их статистические свойства и вызванную ими активацию мозга. Эти три неразрывно связаны друг с другом, поэтому мы применили хорошо зарекомендовавшие себя методы, которые использовались для решения нескольких схожих проблем в науке о зрении (Britten et al., 1996; Stone and Krauzlis, 2003), чтобы исследовать, как они соотносятся с друг друга.

Материалы и методы

Участников

Пятнадцать участников завершили эксперимент со свойствами материала, 11 из них дополнительно завершили сканирование ретинотопии. Однако только 9 из этих 11 участников смогли получить надежные карты. Девять из наших участников были женщинами, шесть мужчин. Средний возраст составил 24,1 года. Все были студентами Гиссенского университета и были правшами согласно Эдинбургской инвентаризации рук (Oldfield, 1971). Исследование было одобрено местным этическим комитетом, и все участники подписали форму согласия в соответствии с Хельсинкской декларацией.

Стимулы

В нашем эксперименте мы использовали набор из 84 изображений материальных поверхностей в качестве стимулов. Эти материальные поверхности были собраны для психофизических исследований визуального и тактильного восприятия материала слепыми и зрячими наблюдателями (Baumgartner et al., 2013, 2015). Фактические образцы были собраны из разных источников, помещены на плитку и сфотографированы с помощью зеркальной фотокамеры Nikon D70 (Nikon, Токио, Япония). В качестве стимулов использовались плоские участки размером 14 см × 14 см из различных образцов следующих категорий материалов: пластик, бумага, ткань, кожа, мех, камень, металл и дерево.За дополнительной информацией обращаемся к Baumgartner et al. (2013), где подробно описана база данных стимулов. Мы сфотографировали стимулы в условиях экспериментальной установки нашего предыдущего исследования с точки зрения участника, с окном позади участника / фотографа и точечным источником света над установкой. Часть фотографий также была использована в исследовании статистики изображений Wiebel et al. (2015). Затем фотографии были обрезаны до размера 768 × 768 пикселей, так что осталась только поверхность материала (см. Рисунок 1).Яркость фона при предъявлении стимулов на проекторе в экспериментальной установке составляла 176 кд / м ², средняя яркость стимула составляла 189 кд / м ². Изображения доступны для скачивания

РИСУНОК 1. Фотографии материалов, использованных в эксперименте фМРТ.

Рейтинг и свойства материала

Процедура

Мы попросили 6 из 15 участников указать свои оценки трех свойств материала — шероховатости, текстуры и твердости по 7-балльной шкале Лайкерта для каждого стимула.В отличие от восприятия формы, материальное восприятие по своей сути мультимодально, поэтому мы хотели использовать визуальное, тактильное и бимодальное свойство материала. Баумгартнер и др. (2013) обнаружили, что визуальные и тактильные представления тесно связаны. Скорее всего, это результат процесса обучения (Goda et al., 2016). Поэтому трудно приписать определенные свойства одному из органов чувств, но из наших более ранних работ кажется, что текстуру можно более надежно оценить в визуальном смысле, в то время как шероховатость — это свойство, которое легко и надежно доступно для обоих органов чувств из материала объекта. поверхность.Твердость, напротив, даже если она может быть получена в некоторой степени с использованием визуальной информации (Baumgartner et al., 2013), в основном воспринимается через осязание и, следовательно, служит аналогом визуально доступных свойств. Фотографии были представлены на экране компьютера в полностью рандомизированном порядке. Участники оценивали каждое свойство по очереди, т. Е. Оценивали одно свойство по всем стимулам, делали небольшой перерыв, а затем оценивали следующее свойство по всем стимулам. Порядок свойств также был рандомизирован.Участникам разрешалось смотреть на каждый стимул столько, сколько они хотели. В начале каждого имущественного блока участнику давалось письменное определение собственности:

Шероховатость

Насколько грубым или гладким кажется вам материал? Низкие значения указывают на то, что поверхность кажется гладкой; высокие значения указывают на грубость.

Текстура

Насколько текстурированной / узорчатой или однородной / однородной является поверхность материала? Низкие значения указывают на то, что поверхность однородна, высокие значения указывают на то, что материал имеет узор или текстуру.

Твердость

Насколько твердым или мягким кажется материал? Какая сила потребуется, чтобы изменить форму материала? Низкие значения указывают на мягкость поверхности; для изменения формы материала требуется небольшое усилие. Высокие значения указывают на то, что он твердый и не поддается деформации.

Группы изображений

Для каждого свойства материала сформированы группы изображений с высоким и низким рейтингом. Мы сделали это, упорядочив изображения в соответствии с рейтингами, а затем выбрав 25% процентов изображений с наивысшими рейтингами свойств для группы с высокими рейтингами и 25% процентов изображений с самыми низкими рейтингами свойств для группы с низким рейтингом. (21 изображение в каждой группе).Это привело к получению двух групп изображений для каждого свойства материала с относительно низким и относительно высоким значениями соответствующего свойства, например, группа грубых изображений по сравнению с группой гладких изображений (для шероховатости).

Статистика изображения

Чтобы получить информацию о наших материальных изображениях, мы проанализировали их в соответствии со статистикой изображений Симончелли и Портилла (1998) и Портилла и Симончелли (1999, 2000). Хотя алгоритм был расширен для работы с цветными изображениями, мы работали с начальной версией, в которой используются изображения в градациях серого, чтобы сохранить количество статистических данных изображения на управляемом уровне.Изображения были преобразованы в яркость путем умножения R, G и B на относительную яркость соответствующего канала устройства отображения. Модель текстуры Портиллы и Симончелли представляет собой сложную модель, разработанную в первую очередь для синтеза текстуры. Сначала алгоритм извлекает из фотографий большой набор статистических данных об изображении. Эти статистические данные изображения позже используются для итеративной процедуры синтеза изображений. Однако здесь мы использовали параметры, вычисленные моделью, для описания наших материальных образов.Мы проанализировали три типа статистики, которые алгоритм предоставляет отдельно.

Статистика пикселей

Первоначально алгоритм анализа текстуры вычисляет предельную статистику распределения уровней серого текстуры (количество пикселей на уровень серого). Эти статистические данные представляют собой среднее значение, дисперсию, перекос, эксцесс и диапазон (минимум и максимум) распределения. Эту статистику мы впоследствии будем называть «пиксельной статистикой».

Статистика фильтра

Затем алгоритм разбивает изображение на ориентированные линейные фильтры в разных масштабах с помощью управляемой пирамиды (Simoncelli et al., 1992) и вычисляет статистику для описания этих выходных данных фильтра, а также отношений между ними. Несмотря на то, что модель основана на ответах фильтра в V1, параметры не обязательно соответствуют конкретной статистике ответов нейронов V1 и V2. Непространственная суммарная статистика этих ответов, которые реализованы в модели, может быть вычислена на более позднем этапе, предположительно в V2 (Freeman and Simoncelli, 2011; Freeman et al., 2013).

В нашем случае мы использовали управляемую пирамиду с четырьмя масштабами и четырьмя ориентациями.Во-первых, алгоритм вычисляет локальную автокорреляцию низкочастотных изображений, которые управляемая пирамида вычисляет на каждом уровне. Эти автокорреляции фиксируют регулярность (периодические особенности) текстур и характерных пространственных частот. Во-вторых, вычисляется совместная статистика коэффициентов амплитуды поддиапазонов. В частности, на этом этапе используются соотношения соседей в пространстве, ориентации и масштабе. Эти захватывающие структуры (например, края) в изображениях, а также «текстуры второго порядка». В-третьих, алгоритм вычисляет кросс-масштабную фазовую статистику.Таким образом, вычисляется локальная относительная фаза между коэффициентами поддиапазона и их соседями в следующем более крупном масштабе. Эти коэффициенты фиксируют градиенты в текстурах и могут различать края и линии. В нашем случае анализ изображения дал 877 параметров изображения.

Параметры пространственной частоты

Ранее было описано, что пространственная частота напрямую влияет на воспринимаемые свойства материала (Giesel and Zaidi, 2013). Управляемая пирамида модели Портиллы и Симончелли уже в определенной степени улавливает содержание пространственной частоты.Однако для того, чтобы исчерпывающе исследовать пространственно-частотный состав наших изображений, мы изменили управляемую пирамиду с большим количеством фильтров, то есть построили другую управляемую пирамиду с двенадцатью ориентациями и шестью масштабами. 74 коэффициента (12 × 6 + невязки верхних и нижних частот), полученные в результате разложения с помощью управляемой пирамиды, составляют нашу третью группу статистических данных изображения.

Эксперимент FMRI

Мы показали каждому участнику 84 стимула в случайном порядке. Между испытаниями (т.например, изображения), у нас были интервалы не менее 14 с (плюс джиттер 0–2,5 с), чтобы поддерживать ЖИВОЕ загрязнение соседних во времени изображений на минимальном уровне. Каждый стимул предъявлялся в течение 5 с. После 25% процентов испытаний участнику был задан рейтинговый вопрос. Участника попросили оценить одно из трех свойств материала для стимула, который он или она только что увидел. Испытания, после которых был представлен рейтинговый вопрос, были рандомизированы таким образом, что участники не могли предсказать, придется ли им отвечать на вопрос позже, когда они смотрели на каждое материальное изображение.Для каждого рейтинга мы случайным образом выбирали материальное свойство, которое мы просили участника оценить, чтобы участники не имели в виду определенное материальное свойство, глядя на стимулы. Мы сделали это для того, чтобы участники обратили пристальное внимание на каждый стимул. Участники должны были оценить свойство стимула по 3-балльной шкале Лайкерта. Они указали свои ответы, нажав одну из трех кнопок ответа. Экспериментальные данные были собраны за один функциональный цикл, который длился примерно 35 минут.Обратите внимание, что каждое изображение материала было просмотрено каждым участником только один раз.

Презентация стимула

стимулов проецировали с помощью проекционного экрана XGA-Projector (Epson, модель 7250, разрешение: 1024 × 768) (460 × 350 мм) за отверстием сканера. Зрительную стимуляцию можно было увидеть с помощью двойного зеркала, прикрепленного к катушке для головы (поле зрения 18 ° по горизонтали и 16 ° по вертикали, прямоугольная апертура). Наши стимулы занимали примерно 14 ° × 14 ° экрана.Мы использовали программное обеспечение Presentation (версия 16, Neurobehavioral Systems TM, Олбани, Калифорния, США) для представления стимулов и регистрации ответов.

Параметры сканирования

Данные были собраны с помощью системы визуализации SIEMENS Symphony 1.5 Tesla MR с системой квантовых градиентов. Анатомическое сканирование было собрано на 160 T1-взвешенных сагиттальных изображениях с помощью последовательности MP-RAGE. Толщина среза составляла 1 мм. После этого была сделана сканированная карта поля для измерения неоднородностей магнитного поля.Функциональные данные были собраны с использованием одноразовой последовательности T2 ^*-взвешенной градиентно-эхо-планарной визуализации (EPI) с 25 срезами, покрывающими весь мозг, полученными в порядке убывания (толщина срезов 5 мм; промежуток 1 мм; TA = 2,4 с; TR = 2,5 с; TE = 55 мс; угол поворота 90 °; поле зрения 192 мм × 192 мм; размер матрицы 64 × 64; размер вокселя 3 мм × 3 мм × 5 мм.) .

Предварительная обработка и анализ данных

DICOM-файла были преобразованы в NIFTI-файлы с помощью MRI Convert (версия 2.0; Центр нейровизуализации Льюиса, Орегон). SPM8 (Статистическое параметрическое картирование; Wellcome Department of Cognitive Neurology, Лондон, Великобритания) использовался для предварительной обработки данных. Предварительная обработка состояла из устранения деформации, выравнивания, совмещения и сглаживания (FWHM 6 мм). Перед процедурой анализа с помощью прожектора анатомические и функциональные данные были дополнительно нормализованы по шаблону мозга MNI.

Ретинотопия

Ретинотопические стимулы состояли из вращающегося клина и расширяющегося круга с высококонтрастным (черно-белым) шахматным рисунком, который менял фазу с частотой 4 Гц.И клин, и круг были представлены одновременно, при этом клин-стимул завершил 5 циклов за цикл (80 с / цикл), а кольцо завершило восемь циклов за цикл (50 с / цикл). Участники должны были зафиксировать серую точку фиксации в центре экрана, и их попросили нажимать кнопку всякий раз, когда они замечали изменение цвета точки фиксации. Участники выполнили 3 или 4 цикла ретинотопии.

Данные ретинотопии были собраны в отдельном (втором) сеансе. Параметры предъявления стимулов и сканирования были идентичны параметрам основного эксперимента.Данные ретинотопии не искажались, совместно регистрировались и сглаживались (6 мм FWHM). Мы очертили ретинотопные области V1-V3 с помощью метода ретинотопного картирования с фазовым кодированием. К временным рядам каждого вокселя применялось быстрое преобразование Фурье, чтобы идентифицировать активацию, которая соответствовала частотам клина и кольцевого стимула. Фазовые запаздывания (т.е. полученные карты полярного угла и эксцентриситета) затем накладывались на реконструированную, раздутую кортикальную поверхность (полученную через FreeSurfer, Центр биомедицинской визуализации Мартиноса, Бостон, Массачусетс, США).Затем мы определили границы V1 – V3 как развороты на карте полярных углов. Полученные маски служили областями интереса (ROI) для дальнейшего анализа.

Классификация

Классификатор статистики изображений

Для оценки того, сколько информации о рассматриваемом свойстве материала содержится в статистике изображения, мы применили классификатор к статистике изображения. Для каждого наблюдения (т. Е. Изображения) мы построили вектор признаков (т. Е. z- оцененных статистических параметров изображения).Затем мы обучили классификатор на нашем наборе изображений и попытались предсказать для каждого изображения, принадлежит ли оно к группе с высоким или низким рейтингом, то есть имеет ли оно высокий или низкий балл по рассматриваемому свойству. Обратите внимание, что мы делали это для каждого свойства отдельно, поэтому мы всегда проводили двухстороннюю классификацию изображений с высоким и низким рейтингом свойств, например, «гладкие» и «грубые». Поскольку мы построили группы из одного пула из 84 изображений материалов, несколько изображений оказались в нескольких группах.Все анализы классификации были выполнены с использованием кода, который использовал линейный дискриминантный анализ, реализованный в функции классификации набора статистических инструментов для MATLAB (версии R2012a и R2013a). Функция использовалась с опцией «диаглинеарная», которая подбирает многомерную нормальную плотность для каждой группы и оценивает ковариационную матрицу на основе диагонали. Ради интереса мы также провели анализ классификации с помощью машины опорных векторов (SVM), реализованной в MATLAB (Statistics Toolbox).Это дало результаты, очень похожие на результаты, полученные с помощью дискриминантного анализа. Поэтому в данной рукописи мы остановимся только на результатах дискриминантного анализа.

Анализ структуры мультивокселей (MVPA)

Анализ мультивоксельных паттернов, в отличие от «традиционных» методов анализа фМРТ, позволяет анализировать, сколько информации об определенной функции содержится в определенной области мозга, даже если эта функция не приводит к средней разнице в активации, например потому что нейроны, кодирующие два разных состояния, перемешаны.В MVPA классификатор применяется к шаблонам вокселей так же, как мы это делали с нашими наборами статистики изображений.

Для расшифровки оценок свойств на основе паттернов активности мозга мы сначала настраиваем общую линейную модель (GLM) в SPM для каждого участника. В GLM мы включили отдельный регрессор для каждого из 84 стимулов. Затем мы замаскировали полученные карты β – (по одной для каждого изображения) с нашими областями интереса. Значения вокселей в каждой области интереса были векторизованы и использованы в качестве векторов признаков в процедуре классификации.Мы снова создали двусторонний классификатор для каждого свойства материала, чтобы различать изображения с высокими и низкими оценками.

Тесты перекрестной проверки и перестановки без исключения

Точность работы классификации может быть сильно переоценена, если классификатор тестируется на том же наборе данных, на котором он обучается. Поэтому мы использовали перекрестную проверку с исключением по одному. В этой процедуре классификатор итеративно обучается по всем наблюдениям, кроме одного, а затем проверяется по оставшимся наблюдениям.В частности, каждый классификатор запускался 42 раза, каждое изображение использовалось один раз в качестве тестового наблюдения. Это гарантирует, что наборы для обучения и тестирования остаются независимыми на протяжении всей процедуры классификации.

Односторонние тесты t- были использованы для сравнения средней точности по каждому предмету со случайной производительностью (50%). Для более строгой проверки значимости классификатора статистики изображений и MVPA мы дополнительно использовали процедуру начальной загрузки. Мы запускали каждый классификатор несколько раз, каждый раз случайным образом меняя метки групп наблюдений.На основе этих переставленных классификаций мы оценили вероятностные распределения наших классификаторов.

Анализ прожектором

Для того, чтобы исчерпывающе исследовать мозг в поисках информации о свойствах материала, мы применили поисковый анализ в дополнение к анализу ROI (Kriegeskorte et al., 2006). В этом анализе сферический прожектор помещается во все возможные места в мозге. Затем в каждой сфере прожектора был проведен MVPA, чтобы выяснить, где в мозгу содержится информация о свойствах материала.Для этого мы замаскировали β-карты каждого участника маской серого вещества участника. На каждом вокселе по очереди центрировали прожектор в форме сферы с радиусом 4 вокселя (например, Bannert and Bartels, 2013; de Haas et al., 2013). Этот прожектор действовал как маска. Мы построили вектор признаков на основе значений вокселей в маске и использовали классификатор исключения по одному, чтобы различать изображения с высоким и низким рейтингом. Для каждого прожектора точность классификатора записывалась обратно в центральный воксель.Следовательно, для каждого участника и материальной собственности мы получили карту точности прожектора. Из них мы вычли уровень вероятности классификаторов (50%) и объединили карты точности отдельных участников в анализе второго уровня в SPM для обнаружения групповых эффектов.

Результаты

Рейтинг изображений

Группы с высоким и низким рейтингом основывались на рейтингах участников. На рисунке 2 показано распределение рейтингов для каждого объекта недвижимости.

РИСУНОК 2. Распределения оценок (средние оценки шести наблюдателей) для всех 84 изображений для каждого из трех свойств материала (A) и изображений-примеров (B) . Вертикальные красные линии обозначают 25-й и 75-й процентиль оценок. Изображения с рейтингом ниже 25-го процентиля составляли изображения с низким рейтингом для этого свойства, а изображения выше 75-го процентиля составляли изображения с высоким рейтингом. Отсечка составляла 2,3 и 4,2 для шероховатости, 2,5 и 4,7 для текстуры и 2.5 и 5,7 по твердости.

Чтобы оценить количество информации о группах свойств материала, содержащихся в моделях мозговой активности наших участников, когда они наблюдали за нашими материальными стимулами, мы запустили классификатор по β-весам, извлеченным из областей V1, V2 и V3 в подмножестве участников, завершивших ретинотопию (рис. 3). Картина результатов очень похожа на ту, которая наблюдается с визуально реагирующими вокселями, с лучшими характеристиками классификации для шероховатости и текстуры.

РИСУНОК 3. Точность классификации дискриминантного анализа в ретинотопически определенных визуальных областях V1-V3 (девять участников). Опять же, горизонтальная линия указывает уровень вероятности (0,5). Заштрихованная область указывает на порог p , полученный в результате теста перестановки ( p <0,05, односторонний тест). Пороговое значение было усреднено по всем участникам.

Статистика изображения

Чтобы увидеть, сколько информации о наших группах изображений содержится в различных наборах статистики изображений, мы применили классификатор к статистике, полученной с помощью алгоритма Портиллы и Симончелли.На рисунке 4 показаны результаты классификатора статистики изображений. Результаты представлены для следующих групп статистики изображений: (1) предельная статистика пиксельного распределения яркости, (2) параметры пространственной частоты, (3) параметры фильтра. Вся статистика Портиллы и Симончелли показала хорошие результаты при классификации высокой и низкой шероховатости и текстуры. Интересно, что даже «простая» пространственная частота и статистика пикселей также приводят к относительно хорошей классификации; они превосходят фильтры Портиллы и Симончелли и статистику пикселей.

РИСУНОК 4. Точность классификатора статистики изображений. Заштрихованная область указывает порог p , полученный в результате теста на перестановку ( p <0,05, односторонний критерий, 500 перестановок).

Шероховатость может быть хорошо классифицирована по параметрам Портилла и Симончелли, которые, конечно, отражают важные низкоуровневые аспекты (например, контраст), а также критический внешний вид текстуры (например, зернистость, отсутствие направленности).Однако информация о пространственной частоте работает даже лучше при прогнозировании высокой и низкой шероховатости.

Что касается текстуры, то все статистические данные изображения работают так же, как и для шероховатости, что указывает на то, что аналогичные функции могут использоваться для различения высокой и низкой текстурированности и шероховатости. Это может быть связано с тем фактом, что хотя шероховатость и фактура являются разными понятиями, по крайней мере изображения, получившие низкую оценку по обоим свойствам, очень похожи, а именно гладкие поверхности без текстуры.

Твердость не была выше случайной. Это имеет смысл, потому что твердость сама по себе не имеет надлежащего визуального соотношения. Вместо этого факторы более высокого уровня, такие как восприятие категорий и обучение, вступают в игру в визуальном восприятии твердости.

Увидев, что одна пространственная частота достаточно хорошо работает для свойств визуального материала, мы хотели изучить, какие ориентированные поддиапазоны пространственной частоты лучше всего различают изображения с высокими и низкими оценками. Поэтому мы провели t -тесты для сравнения групп с высоким и низким рейтингом в отношении энергии, содержащейся в каждом поддиапазоне управляемой пирамиды.Результаты этого анализа показаны на рисунке 5. Очевидно, что для шероховатости и текстуры элементы разрешения от средних до высоких частот содержат больше энергии, чем элементы с низким уровнем частот.

РИСУНОК 5. Сравнение поддиапазонов управляемой пирамиды между изображениями с высоким и низким рейтингом. Управляемая пирамида — это набор многомасштабных полосовых фильтров с разной ориентацией, охватывающих примерно одну октаву в полосе пропускания на каждой шкале. Пространственная частота увеличивается снизу вверх. Пространственная частота увеличивается снизу вверх, примерно от 0.От 07 до 4,6 циклов в сутки с логарифмическим шагом. Ориентация представляет собой ориентацию компонентов в спектре Фурье. Положительные значения t означают, что изображения с высоким рейтингом имеют больше энергии в этом поддиапазоне. Слева и справа от графика показаны примеры изображений, которые были правильно классифицированы на группы с низким и высоким рейтингом соответственно. В качестве примеров мы выбрали те изображения с наибольшей вероятностью принадлежности к их соответствующей группе по оценке классификатора. Поскольку классификатор работает случайно для изображений с высоким и низким рейтингом твердости, изображения материалов здесь не отображаются.

Чтобы поверхности выглядели шероховатыми, они должны иметь более высокую мощность на средних и высоких пространственных частотах, в то время как появление текстурности требует энергии на низких и средних пространственных частотах. Однако, за исключением очень низких пространственных частот, изображения с высокими уровнями обоих свойств показывают более высокую мощность почти на всех частотах, кроме очень низких. Это имеет смысл, учитывая, что для обоих свойств изображения, получившие низкие оценки, были изображениями гладких, однородных поверхностей, как показано в примерах изображений.

Очевидно, что различия в твердости очень малы и поэтому не могут быть учтены нашим классификатором.

Согласованность между MVPA и классификатором статистики изображений

Показав, что мы можем классифицировать свойства материалов, используя статистику изображений и паттерны активации мозга, главный вопрос, конечно, заключается в том, действительно ли особенности, извлеченные нами при анализе изображений, используются зрительной корой головного мозга. Поэтому мы сравнили согласованность между классификатором статистики изображений и классификатором фМРТ с степенью согласованности, которую мы ожидаем от случайности, исходя из точности двух классификаторов.В частности, мы проверили, совпадают ли метки, которые два классификатора присвоили каждому отдельному изображению (высокий или низкий) чаще, чем ожидалось, и в предположении независимости между двумя классификаторами. Эта процедура похожа на подход вероятности выбора (Britten et al., 1996), который использовался для изучения взаимосвязи между активностью клеток и поведением, и вдохновлен им. Его, например, также применили Стоун и Краузлис (2003) для изучения того, управляются ли восприятие движения и глазодвигательные сигналы общими нейрональными субстратами.Оба этих подхода ищут общую дисперсию двух показателей, чтобы определить степень связи этих двух показателей. Мы использовали его, потому что нас интересовала связь между статистикой изображения и нейронным откликом.

Согласие между статистикой изображений и активацией мозга, конечно же, объясняется тем фактом, что и то, и другое стремятся классифицировать перцептивное суждение. Чтобы избежать этой проблемы, мы рассмотрели два полюса каждого свойства отдельно. Мы взяли, например, 21 изображение, на котором были обнаружены шероховатые поверхности, и подсчитали, сколько из них были классифицированы как грубые, используя статистику фильтров Портиллы и Симончелли или активацию мозга, в данном случае 14 и 16.2 (усредненных по 15 участникам) изображения. Основываясь на этих числах, мы затем вычислили (для каждого участника) согласованность, которую мы ожидали бы, если бы два классификатора были независимыми (в среднем по 15 участникам: 59%), и сравнили это с фактической согласованностью двух классификаторов (в среднем по участникам: 67%). %). Мы проделали такой же анализ для изображений с низким рейтингом, в данном случае сглаженных изображений. По сути, мы сравнили фактическое согласие с вероятностью, рассчитанной на основе точности классификации.Если согласие значительно выше, чем уровень вероятности, который мы вычислили, это означает, что оба могут быть обусловлены одними и теми же основными факторами.

Обобщенные совпадения для каждой группы статистических данных изображений (столбцы показывают средние результаты для изображений с высоким и низким рейтингом) показаны на рисунке 6. Статистика фильтров Портиллы и Симончелли, а также статистика пространственной частоты показывают большую согласованность с MVPA, чем мы. ожидать от случая. Это указывает на то, что статистика изображений тесно связана с различиями в активации мозга, которые могут быть уловлены MVPA.Оба показывают значительную согласованность шероховатости и текстуры, но не твердости. Это, однако, ожидаемо, так как MVPA случайно показал твердость. Что касается текстурности, классификатор со статистикой пикселей показывает большее совпадение с метками, заданными MVPA, чем мы могли бы ожидать от случая. Это говорит о том, что информация о пространственной частоте и статистика фильтров, а также статистика пикселей в градациях серого частично управляют паттернами дифференциального отклика для изображений с высоким и низким рейтингом в ранней зрительной коре.Мы проанализировали всю статистику пикселей отдельно и обнаружили, что минимум и максимум способствуют классификации.

РИСУНОК 6. Сводка фактического и ожидаемого совпадения двух классификаторов (статистики изображений и MVPA) для трех различных групп статистики изображений. Планки погрешностей указывают стандартные отклонения; звездочки указывают на статистическую значимость ( p <0,05).

Анализ прожектором

Поскольку классификация паттернов в визуально реагирующих вокселях и V1, V2 и V3 показала довольно похожие результаты, мы хотели более детально изучить, где информация о свойствах материала содержится в ЖИРНЫХ паттернах по всему мозгу.Результаты, полученные с помощью прожектора, приведены на Рисунке 7 и в Таблице 1. Результаты анализа с помощью прожектора подтверждают результаты анализа маски, показывая, что наилучшее различение может быть достигнуто по шероховатости и текстуре, особенно в областях раннего зрения. За пределами раннего вентрального потока мы не могли наблюдать значительную выше случайную точность классификации в зрительной системе. Очевидно, что высокие и низкие оценки собственности лучше всего можно расшифровать из ранних визуальных областей. Что касается твердости, мы не обнаружили значительной точности классификации в ранних визуальных областях.Вместо этого мы обнаружили вышеупомянутую случайную точность классификации в правой язычной извилине (полный список результатов маркировки см. В Таблице 1).

РИСУНОК 7. Результаты процедуры классификации прожектора целиком для различных свойств [ t (14) = 3,79, p <0,001]. Поперечные срезы на z = 7, 0, -7 и -14.

ТАБЛИЦА 1. Обзор значимых кластеров ( k > 5), идентифицированных с помощью прожектора.

Обсуждение

Наши результаты показывают, что информация о свойствах материала в значительной степени содержится в статистике изображений низкого уровня, и что эта статистика изображений может также отражаться в моделях активности мозга, вызванных изображениями материала.

Статистика изображения

Анализ классификации изображений по статистике показал, что высокие и низкие уровни шероховатости и текстуры могут быть очень хорошо декодированы с помощью функций модели текстуры Портилья и Симончелли.Модель дает впечатляющие результаты синтеза и, кажется, содержит набор функций, важных для восприятия (Balas, 2006). Он направлен на описание текстур с точки зрения непространственной сводной статистики и, как было показано, имитирует ответы фильтра в V1 и вычисления, выполненные с этими ответами фильтра на более позднем этапе в ранней визуальной системе, предположительно в V2 (Freeman and Simoncelli , 2011; Freeman et al., 2013). Поэтому неудивительно, что он может улавливать аспекты восприятия свойств материала, даже если это ранее не было показано.

Что еще более удивительно, шероховатость и текстуру можно еще лучше классифицировать с помощью параметров пространственной частоты. Нойман и Гегенфуртнер (2006) смогли показать в своем исследовании, что статистика пространственной частоты может достаточно хорошо предсказать воспринимаемое сходство естественных изображений, а Балас (2008) смог показать, что группировку естественных текстур участников можно даже лучше предсказать с помощью простого модели частотного спектра мощности, чем в модели Портиллы и Симончелли. Это явно соответствует нашим результатам и особенно впечатляет, если учесть, что большинство изображений в наших группах с высоким и низким рейтингом не были крайними примерами соответствующего спектра свойств.Очевидно, что пространственно-частотным характеристикам недостает сложности, чтобы исчерпывающе объяснить вычисления, выполняемые визуальной системой при извлечении материальной информации. Однако тот факт, что эти функции работают достаточно хорошо, указывает на то, что визуальная система может в некоторой степени полагаться на них, чтобы получить информацию о свойствах материала.

В последние годы было отмечено, что визуальная система, вероятно, полагается на наборы статистических данных инвариантного изображения или реплики, чтобы оценить свойства объекта и материала, вместо выполнения дорогостоящих вычислений для разработки физики визуальной сцены. (обзор см. в Fleming, 2014).Например, Ho et al. (2006, 2007) обнаружили, что угол освещения поверхности влияет на воспринимаемую шероховатость. Они объяснили это с помощью модели, согласно которой угол освещения поверхности влияет на яркость и контраст, что затем приводит к изменению восприятия шероховатости, даже если участники наблюдали за стимулами стереоскопически и, следовательно, имели доступную истинную трехмерную информацию. В своей модели они определили признаки яркости и шероховатости, которые наблюдатели могли использовать для оценки шероховатости.Они пришли к выводу, что визуальная система в принципе может полагаться на такую простую статистику, как контраст, для оценки шероховатости материала. Точно так же пространственная частота была предложена в качестве еще одного возможного сигнала для восприятия свойств материала. Гизель и Заиди (2013) обнаружили, что восприятие волнистости, толщины и шероховатости трехмерных свойств материала можно систематически изменять, увеличивая или уменьшая энергию определенных пространственных частотных диапазонов фотографии материала. Точные подсказки на основе изображений, используемые зрительной системой, неизвестны, но из более ранних результатов и из результатов, представленных в этом исследовании, ясно, что мозг может полагаться на статистику, такую как моменты яркости и цветового распределения или пространственное распределение. частотная информация.Это похоже на эффективную эвристику.

Жесткость не может быть надежно декодирована с помощью нашей статистики изображений. В предыдущем исследовании мы могли показать, что наблюдатели могут делать точные суждения о твердости на основе визуальной информации (Baumgartner et al., 2013). Однако нет простой и понятной статистики, которая могла бы это объяснить. Оценка твердости без прикосновения может зависеть от сочетания восприятия, памяти и познания. Следовательно, описанная статистика изображений мало помогает при расшифровке жесткости.

Представление свойств материала в мозге

В настоящем исследовании мы решили представить каждое изображение стимула только один раз. Мы сделали это из-за того, что у нас относительно большой пул изображений, а также потому, что мы хотели обеспечить, чтобы ЖИРНЫЙ ответ на предыдущее испытание существенно уменьшился до начала нового испытания. Kay et al. (2008) показали, что идентификация изображения возможна на основе единичных испытаний. Поэтому мы считаем наш подход верным. Мы даже считаем сильной стороной настоящего исследования то, что нам удалось расшифровать информацию об изображениях из отдельных испытаний.

Результаты ретинотопически определенных масок, а также те, которые получены при использовании прожекторного подхода, предполагают, что имеется много информации о свойствах материала в ранних визуальных областях. Как показывают результаты анализа классификации статистики изображений, очень простая статистика изображений, в частности информация о яркости и пространственной частоте, а также параметры фильтра, определенные Портиллой и Симончелли, могут быть весьма информативными для определенных типов свойств материала.Их участие может быть движущей силой результатов классификатора в ранних визуальных областях. Это мнение подтверждается сравнением меток, присвоенных классификатором статистики изображений и MVPA. Эффект от этого анализа кажется умеренным, что, однако, ожидаемо, учитывая зашумленность данных фМРТ и тот факт, что каждое материальное изображение было видно только один раз каждым участником. В целом, наши результаты свидетельствуют в пользу участия статистики изображений низкого уровня в восприятии материала.Это хорошо согласуется с Hiramatsu et al. (2011), которые обнаружили самую высокую точность классификации категорий материалов в V1 и V2. Несколько исследований, в которых изучалась нейронная основа восприятия поверхности / материала, показали, что задачи, связанные с восприятием визуального материала, приводят к увеличению активации в медиальных областях вентральной экстрастриарной коры, особенно в коллатеральной борозде и парагиппокампальной извилине (Newman et al. , 2005; Cant, Goodale, 2007, 2011; Cant et al., 2009; Cavina-Pratesi et al., 2010). Напротив, восприятие формы, как известно, связано с боковыми частями брюшного потока (Malach et al., 1995). Хотя эти исследования внесли существенный вклад в наше понимание корковых процессов во время восприятия различных визуальных характеристик, также совершенно очевидно, что задача понимания восприятия свойств материала является сложной и требует детального рассмотрения. Nishio et al. (2012) в исследовании одноклеточной записи смогли показать, что воспринимаемый уровень глянца, независимо от формы, материала или источника света, кодируется нейронами в нижней височной доле — другими словами, в области относительно высоко в иерархия визуальной обработки.Однако в недавнем исследовании фМРТ, в котором также изучали восприятие блеска у обезьян, Okazawa et al. (2012) обнаружили более высокие BOLD-сигналы во всем вентральном потоке (от V1 до нижней височной доли) в ответ на глянцевые объекты (по сравнению с матовыми или зашифрованными объектами).

Это расхождение в результатах двух исследований еще раз демонстрирует, что важно не только смотреть на восприятие материалов, но и принимать во внимание информацию, основанную на изображениях, и ее распространение через зрительную систему.Однако до сих пор ни одно исследование мозга не рассматривало дифференцированную обработку индивидуальных свойств материала и особенно основанных на изображениях функций, на которые опирается мозг. В настоящем исследовании мы смогли показать тесное соответствие между низкоуровневой статистикой изображений, активностью мозга в ранних визуальных областях и восприятием. Наши результаты показывают, что статистика изображений низкого уровня отражается в моделях активности мозга, вызванных изображениями материалов. Это подтверждает и расширяет результаты Hiramatsu et al. (2011), которые умно продемонстрировали, что представление визуализированных поверхностей материала меняется от представления, основанного на статистике изображений в ранних визуальных областях, до такого, которое подчеркивает сходство восприятия между материалами в более высоких областях вентральный путь.

Кроме того, высокая точность классификации, которая может быть достигнута с помощью некоторых из наших низкоуровневых статистических данных по изображениям, предполагает, что они могут непосредственно способствовать восприятию материалов. В принципе, визуальная система могла бы полагаться на эту статистику изображения, чтобы получить первое представление о визуальном входе, аналогично «сути», которая была предложена для управления обработкой сцены (Oliva and Schyns, 2000; Torralba and Oliva, 2003). Например, было показано, что статистика изображений влияет на восприятие глянца (Motoyoshi et al., 2007; Wiebel et al., 2015), но в то же время они по-прежнему оставляют открытые вклады в аспекты стимулов более высокого уровня (Kim and Anderson, 2010; Kim et al., 2011; Marlow et al., 2011).

Результаты для наших двух «визуальных» свойств, шероховатости и текстуры, очень похожи как с точки зрения классификатора статистики изображений, так и классификатора MVPA. Когда мы обучили классификатор MVPA по шероховатости, он также мог декодировать текстуру выше случайности, и наоборот. Очевидно, что на этом низком уровне невозможно различить два свойства.Учитывая результаты классификатора статистики изображений, который работает одинаково для двух свойств, это неудивительно. Очевидно, что необходимы более сложные вычисления, которые позже позволят более детально оценивать материалы, выполняемые в более высоких визуальных областях. Такие вычисления могут, например, учитывать трехмерную информацию для определения шероховатости поверхности или доступа к тактильным представлениям поверхности (Goda et al., 2016). Таким образом, даже если статистика низкого уровня, а именно статистика пикселей, параметры фильтра и информация о пространственной частоте, кажется, играют роль в восприятии материала, области среднего и высокого уровня визуальной системы должны участвовать в восприятии свойств материала.Так почему же мы наблюдали вышеупомянутую точность классификации в ранних визуальных областях? Все более сложная обработка и большие размеры рецептивного поля и, следовательно, размытая ретинотопия в областях выше вентрального потока может сделать эти узоры менее надежными для декодирования свойств материала. Хотя Hiramatsu et al. (2011) обнаружили, что представление материалов лучше соответствует воспринимаемому сходству изображений, они также обнаружили наивысшую точность классификации в самых ранних областях.Кроме того, в нашем случае довольно сложно сказать, что участники на самом деле делали в сканере при просмотре материалов, поэтому обработка выше в визуальном потоке могла быть предметом некоторых различий между участниками и испытаниями. Но обратите внимание, что анализ твердости с помощью прожектора дал выше случайной точности в передней язычной извилине. Было высказано предположение, что вентромедиальные области зрительной системы имеют решающее значение для восприятия текстуры и материала (Cant and Goodale, 2007, 2011; Jacobs et al., 2014), поэтому мы считаем вероятным, что этот результат отражает более сложные вычисления, связанные с материалами.

Ограничения и перспективы

Мы осознаем, что с существующими корреляционными данными мы не можем в конечном итоге сделать вывод, что наша статистика изображений вызывает восприятие свойств материала или что восприятие определенных свойств материала является причиной исключительной точности классификации. Однако наши данные обеспечивают прочную связь между простой статистикой изображений и активностью мозга в ответ на материальные изображения.Низкоуровневые аспекты изображений содержат информацию, которая зависит от оценок свойств материала.

Есть также несколько дополнительных ограничений нашего исследования, которые вызваны его исследовательским характером. И набор стимулов, и набор свойств, конечно, ограничены. Наш выбор был в основном мотивирован идеей связать эти эксперименты с нашими предыдущими исследованиями с использованием тех же стимулов. Изначально мы выбрали свойство «текстура», потому что стремились к чисто визуальному свойству.Однако есть различие между визуальной текстурой и текстурой поверхности (Bergen and Landy, 1991), которое наши участники, похоже, не сделали в своих оценках. Об этом свидетельствует и общая высокая корреляция между результатами по текстуре и шероховатости. Вероятно, это также вызвано нашим ограниченным набором стимулов, который не содержал много текстурированных, то есть узорчатых поверхностей.

Наш набор стимулов также ограничен в отношении плоского монтажа наших материалов. Мы специально выбрали плоские стимулы, потому что хотели устранить вариативность из-за формы и ограничиться поверхностными сигналами.В будущих исследованиях с этим можно было бы справиться по-другому.

Кроме того, рейтинговая задача, которую мы выбрали для наших участников в сканере, немного проблематична в отношении вариаций, которые она, вероятно, вызывала у наших участников. Им было поручено обратить внимание на материалы и свойства материалов. Мы не применяли задачу фиксации, потому что мы также хотели изучить возможные эффекты высокоуровневой обработки материала.

В будущем эта работа должна быть продолжена с параметрически модулированными стимулами, чтобы преодолеть ограничения нашего коррелятивного подхода и найти доказательства причинной связи между статистикой изображений низкого уровня и восприятием материала.

Заключение

Чтобы мы могли воспринимать материалы со всеми их свойствами, в мозгу должно происходить взаимодействие различных сложных вычислений. Как мы могли показать здесь, довольно простая статистика изображения и низкоуровневые функции изображения содержат много информации о различных свойствах материала и, по-видимому, способствуют их нейронной обработке.

Авторские взносы

EB и KG разработали эксперимент и написали рукопись, EB собрал и проанализировал данные.

Заявление о конфликте интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Работа поддержана грантом КГ DFG 879/9. Мы благодарны Кате Дёршнер и Хусейину Боячи за комментарии к более ранней версии этой рукописи и Бенджамину де Хаасу за советы по ретинотопии.

Сноски

http: // www.allpsych.uni-giessen.de/MID/.
http://www.cns.nyu.edu/∼lcv/texture/
http://www.mathworks.com

Список литературы

Балас Б. (2008). Внимательное сходство текстур как задача категоризации: сравнение моделей синтеза текстур. Распознавание образов. 41, 972–982. DOI: 10.1016 / j.patcog.2007.08.007