Раздел I
Методы и технологии регистрации окуломоторной активности человека

Окуломоторная активность человека как предмет и метод психологического исследования^[1]
В. А. Барабанщиков

Окуломоторная активность является необходимым компонентом психических процессов, связанных с получением, преобразованием и использованием зрительной информации, а также состояний, деятельности и общения человека. Поэтому, регистрируя и анализируя движения глаз, исследователь получает доступ к скрытым (внутренним) формам активности, которые обычно протекают в свернутой форме, исключительно быстро и неосознанно. Как показывают исследования, по характеру движений глаз можно определить:

– направленность взора и динамику оперативного поля зрения воспринимающего;

– стратегии прослеживания движущихся объектов и маршруты сканирования воспринимаемых сцен;

– информационную сложность объекта и точность фиксации его элементов;

– зоны поиска и «проигрывания» вариантов решения наглядно-действенных задач;

– структурные единицы деятельности и уровень сформированности познавательных действий;

– состояния сознания;

– уровень развития зрительных функций на разных стадиях онтогенеза;

– эффективность решения оперативных задач и/или исполнения отдельных этапов практической деятельности;

– деструкции познавательных процессов человека и др.

В отличие от самоотчета или внешнего наблюдения за движениями глаз, окулография – регистрация окуломоторной активности – дает не только непрерывную, достоверную, детализированную, но и качественно иную информацию об изучаемых явлениях. Это один из наиболее чувствительных индикаторов динамики познавательных процессов, функциональных состояний и форм взаимодействия человека с окружающим миром.

Несмотря на кажущуюся простоту и однозначность, связь психических явлений с окуломоторной активностью является исключительно сложной, многократно опосредствованной и изменчивой. Ее содержание составляет самостоятельную проблему исследования, которая выступает как комплексная, объединяющая представителей разных специальностей (психологов, физиологов, инженеров, программистов, оптиков, медиков и искусствоведов), а ее разработка поддерживается не только потребностями фундаментального знания, но и запросами практики: эргономики, офтальмологии, психиатрии, радиологии, инженерной психологии, маркетинга, рекламы и др. По своему научно-практическому потенциалу это «точка роста» нового знания и исследовательских технологий.

Современное состояние проблемы характеризуется многообразием изучаемых явлений (их сторон, планов, измерений) и неравномерностью их проработки. Большое внимание уделяется анализу движений глаз в процессах поиска, обнаружения, опознания и прослеживания значимого элемента среды, рассматривания сюжетных изображений, выполнения сложных зрительных и интеллектуальных задач. Наиболее частым предметом исследования оказываются макросаккады и дрейф либо прослеживающие движения – они исследованы достаточно полно; хуже изучены тремор, вергентные и торзионные движения. В качестве контролируемых параметров обычно выступают относительная позиция глаза в орбите, последовательность (маршруты) и продолжительность зрительных фиксаций; амплитуда, частота и латентный период саккад; векторная скорость и амплитуда дрейфа и плавных прослеживаний; частота, амплитуда и направление различных форм нистагма, причем в каждом отдельном исследовании оценивается не более двух-трех параметров. Многомерное, или «объемное», описание окуломоторной активности, включающее все или большинство видов движений глаз, остается недостижимой мечтой. Наконец, фрагментарен контингент испытуемых, который составляют нормальные взрослые (в основном от 18 до 60 лет), дети (от двухнедельного возраста), а также больные с нарушением окуломоторной активности различного анамнеза.

Функциональная организация окуломоторной активности несет отпечаток многообразия ее связей и отношений и в зависимости от контекста исследования становится индикатором разных аспектов психических процессов, состояний, деятельности либо общения. В плане субъект-объектного взаимодействия, например, стратегия и тактика решения наглядно-действенных задач, выработка или восстановление перцептивного навыка; в плане внутренних условий – структура взаимодействия мотивационного, диспозиционного, когнитивного и исполнительного компонентов познавательного процесса; в плане зрительного образа – динамика стадий и фаз его осуществления. Соответственно, эффективность метода регистрации движений глаз как индикатора психических явлений зависит от того, насколько полно в конкретном исследовании учитывается вся совокупность их связей и опосредствовании.

Окуломоторные структуры

Длительное время окуломоторная активность изучалась поэлементно, на уровне отдельно взятых движений (саккад, плавных прослеживаний и т. п.). Каждое движение рассматривалось как ответ на простейший стимул (локализацию точечного элемента в зрительном поле, его перемещение относительно наблюдателя и т. п.), связывалось с наличием самостоятельного исполнительного механизма и непосредственно соотносилось с процессами познания, прежде всего зрительного восприятия, внимания и деятельности. Предполагалось, что знание закономерностей элементарных движений глаз достаточно для интерпретации сложных или составных форм окуломоторной активности.

На первых порах подобные представления оправдывались, стимулируя быстрое накопление эмпирических знаний. За сравнительно короткий срок были описаны простейшие виды окуломоторной активности и их детерминанты (Ярбус, 1965; Леушина, 1971; Alpern, 1972; Ditchburn, 1973), высказаны гипотезы о механизмах регуляции элементарных движений глаз (Шахнович, 1965; Robinson, 1964,1965), исследовано развитие окуломоторики в фило- и онтогенезе (Гатев, 1973; Walls, 1962), получены важные сведения о характере движений глаз в процессах поиска, обнаружения, опознания и оценки объектов (Леушина, 1966; Зинченко, 1967; Гиппенрейтер, 1978); выявлен ряд окуломоторных феноменов зрительного восприятия (Festinger, Canon, 1965; Festinger, Easton, 1974), прослежены связи элементарных движений глаз с перемещениями головы, рук, локомоциями (Bizzi, 1974; Ebenholtz, Shebilske, 1975; Gauthier, Hofferer, 1976) и др.

Co временем темпы разработки проблемы замедлились, обнажив ограниченность используемых представлений там, где основным предметом исследования оказывается конкретный познавательный процесс, деятельность либо общение человека. Принимаемые допущения выглядят здесь излишне упрощенными и порой неадекватными. Так, нередко малоамплитудный дрейф отождествляется с устойчивой фиксацией, обеспечивающей съем полезной зрительной информации, а саккада – с поворотом глаз, меняющим предмет восприятия. «Спроецировав» окулограмму на поверхность воспринимаемого объекта (напр., приборную панель или текстовый материал), казалось бы, без труда можно определить, что выделяет наблюдатель (что его интересует), в течение какого времени и в какой последовательности. Однако результат подобного анализа далеко не всегда соответствует действительности.

Фиксационный поворот глаз может состоять не из одной, а из нескольких макросаккад, число которых зависит от локализации предмета восприятия (Гуревич, 1971). Возможно появление экспресс-саккады, которая не связана с глубокими (предметно-смысловыми) слоями переработки зрительной информации (Fischer, 1987). Наряду с обслуживанием когнитивных функций, саккады способны корректировать направление глаз, достигнутое в результате предшествующей фиксации (Becker, Jurgens, 1979), возвращать его в позицию покоя (Bender, 1955), «дробить» непрерывный поток зрительных афферентаций на отдельные порции (Филин, 1975) и т. п. Наконец, как макро-, так и микродвижения глаз поддаются произвольному контролю и могут не только инициироваться, но и подавляться наблюдателем (Steinman, 1976). Не меньше вопросов порождает и малоамплитудный дрейфа, который сам по себе не указывает на действительный предмет восприятия. В силу многоканальности зрительного «входа», обеспечивающего симультанное отображение элементов среды разных угловых размеров в различных частях зрительного поля, направленность взора чаще всего оказывается многозначной, а ее отношение к потенциальным предметам восприятия требует дополнительных подтверждений.

Альтернативный путь разработки проблемы связан с изучением целостных окуломоторных образований (структур), выражающих более высокий уровень организации движений глаз. Влияние этого уровня (он исследован в значительно меньшей степени) обнаруживается, например, в программировании паттернов сканирования (Zingale, Kowler, 1985), которые не сводятся к сумме отдельных дрейфов и саккад; каждое из выполняемых движений может быть понято лишь в рамках всего паттерна в целом. Не случайно, несмотря на большой разброс отдельных значений, суммарная длительность фиксаций, сопровождающих чтение слов, остается примерно одинаковой (O'Regan, 1986). В отличие от элементарных движений глаз окуломоторные структуры содержательно включены в процесс зрительного восприятия и имеют собственные закономерности организации (Барабанщиков, 1997; Stark, Ellis, 1981).

В рамках данного подхода окуломоторный акт выражает не просто ответ на проксимальный стимул. Это активность субъекта восприятия, которая направляется как прошлым и настоящим, так и будущим: определенными намерениями, целями, планами или программами. За направленностью взора скрывается уникальная позиция наблюдателя, благодаря которой целенаправленный поворот оказывается столь же пристрастным, сколь пристрастно самое чувственное восприятие действительности. Через отношение к субъекту глазодвигательная активность становится предметом психологического исследования, а ее регистрация – методом изучения психических процессов, состояний, деятельности и общения людей. Отмечаемые в литературе функции движений глаз, такие как гностическая, исполнительная, измерительная, контролирующая и др. (Запорожец и др., 1967; Зинченко, Вергилес, 1969), являются характеристиками субъекта восприятия (содержанием того, что он делает в данный отрезок времени), перенесенными на средства его взаимодействия с объектом; с точки зрения механизма выполнения окуломоторного акта они, конечно, искусственны (Андреева и др., 1975; Гиппенрейтер, 1978).

Методический смысл отнесенности движений глаз к субъекту восприятия состоит в возможности расчленять поток окуломоторной активности на целостные, относительно самостоятельные единицы и внутренне сопоставлять их с динамикой познавательных процессов, состояний человека, форм его деятельности и общения. Через отнесенность к субъекту раскрывается механизм произвольного контроля движений глаз и управления взором наблюдателя, а также индивидуально-психологическая стилистика познавательных процессов.

Окуломоторное целое (структура) обеспечивается интеграцией (прилаженностью друг к другу) эфферентных и афферентных процессов, развертывающихся в центральной нервной системе. Хотя двигательная цель или намерение реализуются в виде последовательности окуломоторных команд, сами по себе они недостаточны: слишком разнообразен и непредсказуем расклад сил, действующих на глазное яблоко. Решающая роль в построении окуломоторного акта принадлежит обратной афферентации (зрительной, проприоцептивной, вестибулярной), которая информирует заинтересованные инстанции ЦНС об эффективности выполняемых движений: отношение прогнозируемой и актуальной направленности глаз. За тем или иным окуломоторным феноменом всегда стоят особенности управления, или способ функционирования глазодвигательной системы.

Информационное содержание афферентации, задействованных в осуществлении окуломоторных структур, весьма разнообразно. Оно включает совокупность пространственно-временных характеристик среды, текущее положение глаз в глазнице, наклоны головы, положение или перемещение наблюдателя и многое другое. Нетрудно допустить, что афферентные потоки, организующие окуломоторную активность и питающие зрительные впечатления, в значительной степени совпадают или, по крайней мере, тесно взаимосвязаны. Есть основания полагать, что информация о пространственно-временных отношениях среды, заключенная в двигательных командах, входит в содержание зрительного образа (Festinger, Canon, 1965; Coren, 1986). Влияние на зрительный процесс проприоцепции экстраокулярных мышц не раз демонстрировалось экспериментально (Shebilske, 1978; Steinbach, 1987). Однако до сих пор и вопросы о роли движений глаз в зрительном восприятии (познавательных процессах вообще), и о перцептивной (когнитивной) регуляции самих движений остаются открытыми. В конечном счете они упираются в знание принципов зрительно-окуломоторной интеграции, которые пока сформулированы в самом общем виде.

Наконец, целенаправленная окуломоторная активность открывается исследователю как конфигурация (паттерн), образованная на основе элементарных генетически заданных движений – саккад и дрейфов. Типичными примерами могут служить оптокинетический нистагм (Курашвили, Бабияк, 1975), п-образные движения во время фиксации точечного источника света (Карпов и др., 1982), синусоидальные колебания глаз у пациентов с локальными нарушениями центральной нервной системы (Dell'Osso et al., 1974), регулярные паттерны движений глаз, сопровождающие процессы чтения и рассматривания сложных изображений (Ярбус, 1965; Нотон, Старк, 1974; Rayner, 1992, 1998). Несмотря на широкую вариативность двигательных элементов (изменения амплитуды, направления, латентного периода саккад, скорости, ускорения, амплитуды и направления дрейфа или прослеживающих движений), характер их отношений остается неизменным, а окуломоторное целое несводимо к сумме своих частей.

Способы включения глазодвигательной активности в процесс взаимодействия наблюдателя (субъекта восприятия) со средой (объектом), механизмы зрительно-окуломоторной интеграции, которая складывается для выполнения конкретной зрительной или двигательной задачи, и соответствующая ей устойчивая конфигурация (паттерн) собственно движений глаз характеризуют разные уровни организации и функционирования окуломоторных структур, без анализа которых окулография сама по себе оказывается малоэффективной.