Натуральные способы моделирования

В круг исследований обозначенной проблемы входит изучение «сложной цепи событий, связывающей преобразование раздражений с возникновением нервного импульса»^[35], или с изучением процесса перехода стимула в нервную активность^[36].

В контексте работ о рецепторных механизмах и интеграции сенсорной информации в сетчатке глаза часто обсуждается вопрос о выделении контура глазом без специального научения. Неоднократно этот вопрос служил предметом экспериментальных исследований, на основании которых многие авторы пришли к выводу о том, что благодаря явлению физиологического контраста и микродвижениям глаза происходит выделение контуров и участков изображений, несущих существенную информацию об объекте. В.Д. Глезер и И.Я. Цуккерман^[37] считают, что такими участками изображения являются контур и мелкие детали. На основании анализа работ Сазерленда, Юнга, Додуэлла, Дойча, Хьюбела и др., Глезер и Цуккерман допускают наличие наследственных механизмов выделения простых форм. Таким механизмом является кодирование формы величиной возбуждения или распределением возбуждений по вертикальному и горизонтальному направлениям. Х. Хартлайн описывает механизм тормозного взаимодействия элементов рецепторной мозаики, который усиливает контраст: тормозное влияние ярко освещенных элементов на слабо освещенные сильнее, чем последних на первые^[38]. Контрастность оказывается наибольшей в участках с очень большими градиентами освещенности, и соответственно края и границы изображения на сетчатке оказываются подчеркнутыми.

Хартлайн приводит также данные Бекеши^[39], который обнаружил эффекты «контраста» при тактильном раздражении кожи, позволяющие предполагать тормозное взаимодействие между участками поверхности тела, находящимися на значительных расстояниях друг от друга.

Следует отметить, что Гибсон^[40] еще до появления работы указанных авторов писал, что наиболее элементарными впечатлениями от видимого пространства являются ощущения поверхности и границы. Эти ощущения Гибсон назвал кандидатами в состав восприятия. Число фактов кодирования нервной системой простейших конфигураций увеличивается. В лаборатории В.Д. Глезера получены данные о том, что изолированная сетчатка лягушки отвечает разными пакетами импульсов на предъявление разных геометрических фигур. А.Л. Бызов^[41] писал, что уже в сетчатке осуществляется выделение движущегося изображения, подчеркивание его контуров, выделение таких элементов зрительных образов, как углы и т. д.

Указанные формы преобразования осуществляются рецепторами, имеющими известную морфологическую специализацию. При этом далеко не все биологические преобразователи сенсорной информации известны и довольно часто появляются сообщения о физиологической идентификации новых типов рецепторов. Можно привести еще некоторые примеры морфологической специализации рецепторов. Так, по данным Грея^[42], амплитуда и другие свойства рецепторных потенциалов, зарегистрированные на тельцах Фатера – Пачини, связаны со свойствами стимула. Например, с увеличением силы сжатия рецептора амплитуда рецепторного потенциала увеличивается до тех пор, пока не достигнет максимального значения. Грей обнаружил также зависимость амплитуды рецепторного потенциала от скорости сжатия рецептора и волокна, отличающиеся по скорости реагирования на воздействующие раздражители.

По данным А.Л. Бызова, знак реакций в колбочках карпа зависит от длины волны света: на синий – гиперполяризация, на красный – деполяризация. По-видимому, каждый рецептор обеспечивает преобразование какого-либо одного измерения стимулов, воздействующих на него. В общем виде это положение выражено Смитом^[43], который пишет, что нервная система организована не по принципу непосредственного линейного проведения, а по принципу дифференциального детектирования. Затем воздействия на вход рецептора преобразуются в некоторые универсальные для всей нервной системы сигналы. По своему характеру этот «нервный код» является частотно-импульсным.

Группы рецепторов внутри одного анализатора, так же как группы в разных анализаторах, обеспечивают преобразование многомерных стимулов. Создание моделей многомерных стимулов происходит благодаря интеграции данных, поступающих как от отдельных рецепторов, так и от групп рецепторов или рецепторных полей.

Цикл этих исследований связан не столько с традиционным изучением процессов восприятия, сколько с классическим направлением физиологии Н.Е. Введенского и А.А. Ухтомского, с той лишь разницей, что предметом исследования вместо нервно-мышечного препарата стали афферентные системы.

Эти процессы сенсорного кодирования обеспечивают врожденные преобразования стимулов, которые мы в дальнейшем будем называть натуральным моделированием стимулов, чтобы отличить его от других форм моделирования. Для целей нашего изложения более детальное описание натурального моделирования не является необходимым. Характерной его чертой является то, что для него не требуется специальное научение. Оно соответствует, по-видимому, наиболее элементарным формам чувствительности, которые являются предпосылкой формирования процессов восприятия. Другой вопрос, что сами эти формы преобразования должны рассматриваться как результат адаптивной эволюции. Правда, существуют данные, которые позволяют рассматривать и натуральные формы моделирования как результат прижизненно складывающихся (включая эмбрионегез) способов преобразования стимулов. Имеется в виду цикл работ И.А. Аршавского, в которых он доказывает, что в пренатальном периоде рецепторы не ждут того критического момента в жизни новорожденного, когда он впервые сталкивается с огромным разнообразием внешних факторов, а являются на каждом этапе онтогенеза зрелыми в той мере, в какой они обеспечивают соответствующую форму адаптации к тем специфическим условиям среды, с которыми организм взаимодействует в каждом возрастном периоде^[44]. Однако если не принимать во внимание эмбриогенез, можно предположить, что натуральные формы преобразования являются врожденными и не требуют научения.

Их приспособительная роль изучена очень мало. Можно предположить, что они имеют непосредственный выход лишь в инстинктивное поведение, обеспечивая различение стимулов, выполняющих роль пусковых сигналов, и имеют очень ограниченные возможности регуляции активного поискового поведения.

Когда же мы рассматриваем взаимоотношения натуральных и прижизненно складывающихся форм моделирования стимулов в развитых актах восприятия, то первые, по-видимому, маскируются более сложными формами и, как правило, не могут выполнять своей адаптивной, ориентирующей роли самостоятельно. Наличие естественных, врожденных механизмов для выделения тех или иных свойств окружающего мира вовсе не означает, что в развитых процессах восприятия эти свойства выделяются только с их помощью. Правда, не исключается возможность того, что эти формы моделирования стимулов регулируют простые формы поведения, не обязательно связанные с участием высших уровней нервной системы (так называемые рефлексы с коротким латентным периодом, например, мигание, которое происходит через 35–40 мс после громкого щелчка). Возможно также, что за счет этих форм моделирования осуществляется различение частоты и интенсивности звуков животными, у которых удалена слуховая кора. Интересно, что по поводу этих фактов У. Розенблит^[45] замечает, что нервная система животных обладает гибкостью, достаточной для осуществления некоторых элементарных актов различения разными способами.

Для дальнейшего нам важно подчеркнуть, что эти формы моделирования осуществляют пусковую функцию врожденных форм поведения, имеющего минимум разнообразия (или минимум степеней свободы).

Именно на этом основании выше уже выражалось сомнение в правомерности сопоставления данных, полученных на изолированной сетчатке, с данными, полученными в тахистоскопических экспериментах с людьми^[46]. Аналогичное сомнение вызывает и сопоставление механизма подчеркивания контуров глазом мечехвоста с явлением, известным в литературе под названием «полосы Маха» (светлые и темные полосы, окаймляющие область полутени). По поводу этих аналогий уместно вспомнить замечание Хебба^[47] о том, что большой мозг, как и большое государство, не может просто делать простые вещи. Разумеется, заманчиво ограничить проблемы восприятия лишь изучением натуральных форм моделирования, но для развитого восприятия они оказываются действительно «сырым материалом», своего рода готовностью к восприятию, но еще не самим восприятием. В этом смысле представители гештальтпсихологии справедливо указывают на необходимость организации. Однако вопрос состоит не в том, нужна или не нужна организация, а какова природа этой организации. Гештальтпсихология настаивала на физической природе организации. С нашей точки зрения, следует говорить о деятельности субъекта как о том, что «организует стимулы».

Таким образом, натуральные формы моделирования могут служить лишь предпосылкой возникновения перцептивных процессов. Можно предположить, что именно они являются теми исходными предпосылками восприятия, которые стремились найти исследователи, говорившие о чистой стимуляции, ощущении, визуальном поле, с той лишь оговоркой, что их вряд ли можно назвать ощущениями, поскольку они непосредственно не осуществляют регуляцию поведения. Эти формы преобразования или моделирования стимулов не требуют и сенсорного обучения.

В дальнейшем под перцептивными процессами или процессами восприятия мы будем понимать такие формы преобразования стимулов, которые возникают в результате сенсорного обучения.

Сенсорное обучение

Концепция сенсорного обучения, то есть концепция формируемости перцептивных действий, получила в последние годы новую аргументацию. В качестве примера приведем рассуждение Платта о предадресованных и неадресованных мозаичных рецепторах: «В предадресованной системе у каждого рецепторного элемента есть совершенно определенный и пространственный, и сетевой адреса. Ее элемент однозначно и постоянно соединен с решающей сетью, причем эта связь возникает еще до того, как сеть начинает функционировать. В неадресованной системе может оказаться необходимым определение пространственного или сетевого адреса элемента, или обоих адресов вместе уже после начала процесса. Это, вероятно, и определяет различие между глазом насекомого и человека»^[48].

Далее автор пишет, что существование неслучайной биохимической системы из 10⁸ элементов, распределенных на нескольких квадратных сантиметрах сетчатки с отклонениями от требуемого положения, не превышающими 1 ммк, кажется совершенно невероятным. Во всяком случае, задание этой схемы хромосомами совершенно невозможно. На этом основании Платт считает, что сетчатка глаза человека представляет собой генетически неадресованную систему, и предполагает процесс прижизненного установления адресов, иными словами, процесс сенсорного обучения или прижизненного формирования перцептивных действий.

Рассуждения Платта можно рассматривать как одно из возможных оснований необходимости сенсорного обучения. Существуют также и другие доказательства.

Ограниченность приспособительной роли натуральных форм моделирования обнаруживается в том, что в процессе индивидуального развития очень быстро на их основе надстраиваются перцептивные операции, о которых речь будет идти ниже.

Несколько упрощая, можно поставить вопрос так. Если уже сетчатка может выделять простейшие конфигурации, то почему для усвоения, различения, опознания и воспроизведения этих конфигураций требуется процесс сенсорного научения, специальная работа зрительной системы, да и не только ее одной?

Поскольку далеко не все исследователи придерживаются взгляда на восприятие как на развивающийся процесс, следует хотя бы кратко остановиться на системе фактов, доказывающих необходимость сенсорного обучения и развития. Проблема сенсорного обучения непосредственно связана с рассмотренным вопросом об исходных стадиях в развитии восприятия. При анализе исследований, посвященных сенсорному обучению, может оказаться, что некоторые виды восприятия, которые интроспективно кажутся врожденными или исходными, в действительности являются результатом обучения. Прежде чем излагать относящиеся к этой проблеме исследования, нужно сказать следующее. Сенсорное обучение необходимо, с нашей точки зрения, в той мере, в какой необходимы приобретенные, а не врожденные формы поведения. Ведь нелепо предполагать, что исполнительные механизмы или акты поведения усваиваются, а ориентиры этих актов даны заранее. Перцептивные процессы прочерчивают маршрут будущих исполнительных актов, и их формирование является неотъемлемой частью формирования движений, действий, навыков. Это положение непосредственно вытекает из исследований А.В. Запорожца о развитии произвольных движений и формировании двигательных навыков^[49]. В работах Запорожца и его сотрудников предметом тщательного изучения стала ориентировочно-исследовательская деятельность субъекта, предваряющая его исполнительскую деятельность. Внутри этих работ были подготовлены и начали развиваться взгляды на восприятие как на особое перцептивное действие. Однако на первых порах из этого цикла исследований выпал вопрос о существовании врожденных форм перцепции и их взаимоотношениях с прижизненно складывающимися перцептивными действиями. Не подвергался обсуждению этот вопрос и в работах А.Н. Леонтьева^[50], который настаивает на том, что механизмы чувственного отражения являются результатом усвоения, прижизненного формирования функциональных систем или органов.

В ряде исследований было показано, что как животные, так и люди приобретают перцептивный опыт. Например, Ризен^[51] показал, что у шимпанзе, лишенных зрительной стимуляции в течение шести месяцев после рождения, длительное время после этого наблюдались трудности в прослеживании движущихся объектов, в бинокулярной фиксации, а соответственно, в выработке дифференцировок форм. Известны сходные с этими факты о зрении слепорожденных, которым в зрелом возрасте удалена катаракта. Первое время эти люди живут как бы в бесструктурной, неоформленной среде.

Эти факты достаточно хорошо известны. Однако современные представители гештальтпсихологии ссылаются на возможность их двухсмысленной интерпретации, т. е. как в пользу сенсорного обучения, так и против него. Этому, в частности, способствует методическая небрежность, с которой проводил опыты наиболее часто цитируемый М. Зенден^[52].

К фактам сенсорного обучения относится развитие профессиональных видов чувствительности, развитие восприятия у детей, исчезновение эффекта искажения видимого мира после адаптации к искажающим очкам, равно как и ухудшение восприятия, возникающее в результате сенсорной изоляции. Однако эти факты не получали должной теоретической оценки. Так, Хебб, в концепции которого сенсорное обучение является едва ли не центральным понятием, принимает тезис гештальтпсихологии о том, что имеется врожденный механизм выделения фигуры из фона, а также врожденные акты простейшей категоризации.

В качестве аргумента в пользу сенсорного обучения можно привести следующее рассуждение В.Д. Глезера и И.И. Цуккермана.

Если допустить, что зрительная система не извлекает информацию из изображений, а лишь переносит их из одного места в другое и записывает на каком-либо накопителе, то через зрительную систему будет доставляться в этом случае около 1 млн отсчетов яркости элементов изображения за время порядка 0,1 с. Уже через несколько минут число таких отсчетов достигло бы величины нескольких миллиардов и превысило бы число нейронов в коре больших полушарий головного мозга^[53]. Следовательно, необученная сенсорная система, получая огромное количество информации, остается слепой, так как она не имеет критериев выделения полезных сигналов из шума. Прижизненно складывающиеся перцептивные действия представляют собой ни что иное, как способы преобразования информации, направленные на выделение той ее части, которая адекватна жизненным задачам организма.

Возникает вопрос, каким образом происходит научение или определение адресов? Рассмотрим это на примере восприятия формы. Естественно, что тип преобразований, которые необходимо произвести с материалом, в значительной степени определяется особенностями последнего.

Наиболее информативным признаком, который нужно выделить при ознакомлении с формой, является контур^[54].

Выше уже шла речь о том, что благодаря микродвижениям и явлению физиологического контраста глаз может выделять границы объектов (контур и мелкие детали). Если предположить, что необученная зрительная система хаотически пересекает контур объекта по всем направлениям с целью его запоминания, то даже если она сделает бесконечное число пересечений, запоминания формы не произойдет. Поэтому такая зрительная система должна быть способна не только выделять границы между «объектом» и «фоном», она должна научиться выделять границу и следовать по ней. Это осуществляется посредством движений глаз, которые как бы вторично выделяют контур и являются необходимым условием создания внутренней модели, образа формы предмета. Без движений глаз невозможно и возникновение целостности восприятия формы. При этом контур объекта является наиболее информативным признаком, соответствующим задаче.