Свет, поступающий в глаз, проецируется в виде изображения на сетчатку глаза. Пока мы имеем дело только с физической природой электромагнитных волн, проходящих через оптическую призму (хрусталик глаза), имеющую свойства двояковыпуклой линзы с трансфокусированием. Отсутствие этой естественной линзы не позволило бы получить на сетчатке глаза изображения, и свет оставался бы для нас в виде ощущений, которые при адекватной работе сетчатки давали бы диффузные световые или цветовые поля ощущений и более ничего. Чтобы изображение сфокусировалось, лучи света должны изменить направление так, чтобы сойтись в центральной ямке сетчатки глаза. Чем ближе предмет к глазу, тем сильнее свет должен отклониться от исходного направления, чтобы изображение оставалось отчетливым. У роговицы, водянистой влаги и стекловидного тела — у каждого своя преломляющая способность (т. е. способность отклонять лучи света), а хрусталик может еще и аккомодировать — кривизна его передней и задней поверхностей изменяется так, что он трансфокусирует. Что позволяет хрусталику аккомодировать?
В середине XIX в. немецкий физик Г. Гельмгольц в «Трактате по физиологической оптике» обратил внимание, что хрусталик подвешен на нитях, выходящих из так называемой цилиарной мышцы (мышцы ресничного, или цилиарного, тела), которая окружает экватор хрусталика наподобие воротника, но не соприкасается с ним непосредственно. Эти неэластичные нити, называемые цинновыми связками, как теперь известно, образуют вокруг хрусталика три кольца из похожих на волоски «спиц»: одно кольцо прикреплено к экватору, а два других — несколько спереди и сзади него. Гельмгольц предположил, что когда глаз сфокусирован на бесконечность (для человека она начинается с расстояния около 6 м), подобная сфинктеру цилиарная мышца расслабляется и потому расширяется; диаметр этой кольцевой мышцы достигает максимума. Расширяясь, мышца натягивает цинновые связки, заставляя их, в свою очередь, растягивать хрусталик. Натяжение уплощает переднюю и заднюю поверхности хрусталика и увеличивает диаметр его экватора. В этом состоянии, называемом неаккомодированным, способность хрусталика отклонять лучи света минимальна.
Совокупное преломление света, обеспечиваемое роговицей, водянистой влагой, неаккомодированным хрусталиком и стекловидным телом, как раз таково, что изображение далекого предмета фокусируется в центральной ямке. Когда глаз стремится сфокусироваться на точке ближе 6 м, цилиарная мышца сокращается, в результате диаметр ее отверстия уменьшается, а сама мышца слегка сдвигается вперед. Оба эти изменения уменьшают натяжение связок и тем самым вызываемое ими натяжение хрусталика. Затем хрусталик эластично восстанавливается. По мере того как хрусталик фокусируется на все более близких предметах, он становится толще спереди назад, его поверхности резче искривляются, а диаметр экватора уменьшается. Этот процесс ослабления напряжения строго регулируется для обеспечения точного уровня дополнительного преломления, нужного для фокусировки на предметах, расположенных ближе 6 м.
Таким образом, хрусталик не аккомодирован — он наиболее плоский и обладает наименьшей преломляющей способностью, когда испытывает максимальное натяжение, т. е. когда глаз сфокусирован на бесконечность и цилиарная мышца полностью расслаблена. Хрусталик максимально аккомодирован (резче всего изогнут и обладает наибольшей преломляющей способностью), когда он испытывает наименьшее натяжение, т. е. когда глаз сфокусирован на ближайшем различимом предмете и цилиарная мышца полностью сокращена.
Гельмгольц представлял себе хрусталик как легко формируемый мешочек с жидкостью. На самом же деле вещество в «мешочке» состоит из длинных, подобных лентам волокон, которые сцеплены друг с другом, а также лежат одно на другом, как чешуя на луковице. Сам мешочек состоит из волокон другого рода, ориентированных параллельно поверхности хрусталика.
Но то, что мы видим, не есть видение свойств электромагнитных волн, а исключительно результат их взаимодействия с особым веществом сетчатки глаза — зрительным пурпуром. Однако это вещество способно лишь превращать световую энергию в нервную, передаваемую, в свою очередь, в сложнейшую систему нервных клеток, из которых состоит внутренняя часть сетчатки. Многослойная структура сетчатки глаза, как и многослойная структура коры головного мозга, включает в себя нервные элементы различного типа. К ним относятся биполярные клетки, способные улавливать возбуждения, возникающие в отдельных светочувствительных элементах, и переводить их в более глубокие слои, дендриты которых расположены в горизонтальной плоскости и способны объединять возбуждение, возникающее в группе светочувствительных элементов. Далее эстафету перехватывают ганглионарные клетки, расположенные во внутреннем слое сетчатки и способные собирать возбуждение и передавать его на зрительный нерв, являющийся началом проводниковой части зрительной системы.
Но это не все. Особое место в сетчатке занимают «амакринные клетки», отличающиеся тем, что расположение дендритов и аксоном в них более образное, чем у всех перечисленных клеток. Их дендриты расположены по направлению к внутренней, а аксоны — по направлению к внешней (т. е. светочувствительной) части сетчатки. В настоящее время доказано, что они представляют собой афферентный аппарат сетчатки, обеспечивающий доведение до светочувствительного слоя тех возбуждений, которые возникли в коре, и т. о. позволяющий регулировать чувствительность рецепторных приборов соответственно внутренним (центральным) условиям субъекта.
Рисунок 21
Одна из гипотетических моделей построения зрительного образа на основе «нейронных» и «пространственно-временных» связей, отражающих оптико-механическую модель проецируемого на сетчатку глаза изображения. Модель оказалась полезной для разработки принципов механического распознавания образов с последующим переводом изображения в цифровую систему обработки сигнала.
Таким образом, основываясь на современных знаниях о сложнейших процессах зрительного восприятия, можно заключить, что формированию зрительного образа предшествует сложнейшая программа переработки исходного сигнала в субъективно переживаемое «пространство зрительного восприятия». До настоящего времени описание этого «пространства» остается гипотетическим. Существует несколько моделей описания, но ни одна из них не заслужила полного научного подтверждения. Некоторые из них представляют интерес для разработчиков искусственных систем оптико-механического распознавания сигналов. Другие — для описания нейрофизиологических процессов в коре головного мозга. Третьи — для анализа сравнительных процессов зрительного восприятия человека и некоторых животных (кошки, кролика, лошади и др.). Но не существует такой модели, с помощью которой можно описать картину того, что мы переживаем при зрительном восприятии, почему именно такая переработка информации вызывает это переживание.
Согласно современным взглядам, восприятие представляет собой сложную совокупность процессов, обеспечивающих субъективное и пристрастное отражение действительности. В этом скрывается глубокий смысл именно человеческого способа видения мира, соответствующего занимаемой им экологической нише. Представьте картину мира, поставив себя на место муравья, и сразу все образы восприятия станут символизировать совершенно иное мироощущение. То, что было кучей песка, станет горой с осыпающимися полупрозрачными глыбами, а ручей станет непреодолимой рекой. Попробуйте сменить пространство нашего обитания на водное, и новая экологическая ниша глобально изменит воздействие всей внешней среды, сделав наше эволюционно-адаптивное приспособление к привычной для нас среде бессмысленным.
Восприятие — психический процесс отражения предметов и явлений действительности в определенно значимой для человека совокупности их различных свойств и частей, связанных с переживанием и пониманием целостности отражаемого. Результат восприятия — всегда целостный образ предмета в системе значимых для человека свойств. Поэтому, в отличие от ощущений, которые отражают только отдельные свойства и качества предметов, восприятие всегда целостно и предметно. Оно интегрирует много ощущений, идущих от различных анализаторов, но не является прямым результатом такой интеграции. При этом процессе огромную роль играет апперцепция, или прошлый опыт человека. Поэтому восприятия могут быть полными и неполными, глубокими и поверхностными, точными и ошибочными (или иллюзорными), быстрыми и медленными. Все это зависит не только от чувствительности органов ощущения, но и от предшествующего опыта и знаний; внимательности наблюдения; способностей воспринимающего и его умственного развития; от умения последовательно воспринимать и оценивать различные стороны и свойства объектов восприятия.
Важная особенность индивидуальных различий между людьми — скорость восприятия, т. е. время действия раздражителя, вызывающего практически точное его восприятие. Чем сложнее раздражитель, тем больше времени надо на его восприятие (см. рис. 18). Скорость восприятия повышается под влиянием упражнений и тренировки, понижается от утомления, заболеваний и напряженности. Скорость переработки информации при восприятии напрямую связана со скоростью протекания психических процессов.
Зависит восприятие и от направленности интересов. Радость, вызванная неожиданной встречей долгожданного человека, обостряет восприятие, и наоборот, чем менее интересно для нас событие, тем более оно ослабляется. При полном безразличии к объекту он вообще может не восприниматься и оставаться незамеченным. К примеру, когда мы ищем знакомого человека в толпе, то в первую очередь обращаем внимание на тех, кто наиболее похож на разыскиваемого, и практически не замечаем остальных.
Восприятие всегда константно (т. е. постоянно). В нем непосредственное познание дополняется прошлым опытом, поэтому оно осмысленно и более или менее полно выражается словами. Примером константности зрительного восприятия могут служить следующие объекты (рис. 22 и 23).
Рисунок 22
Кольцо, будучи повернутым вокруг горизонтальной оси, не воспринимается нами как эллипс, хотя в проекции на плоскость мы его наблюдаем именно таким. Свет и тени делают восприятие константным как по величине, так и по форме.
Рисунок 23
Еще более убедительным примером константности восприятия является рисунок уходящей вдаль рельсовой дороги. Шпалы кажутся равными исключительно из-за готовности воспринимать их равными по длине и ширине (в перспективе).
Второй рисунок демонстрирует избирательность восприятия, т. е. более нужные детали целого всегда воспринимаются отчетливее. Это зависит как от объективных свойств предметов, которые воспринимаются, так и от субъективной установки, в частности, от апперцепции. Апперцепция — это зависимость восприятия от общего содержания психической жизни человека, от его опыта, интересов, направленности.
Особую роль играют сложные по своей психологической структуре восприятия времени, пространства и движения. Восприятие времени обобщает ряд ощущений, сигнализирующих о длительности, последовательности и скорости течения явлений внешнего мира, а также о внутренних ритмах жизнедеятельности организма, характере их взаимосвязи с внешними событиями и нашими чувствами.
Часы, дни и недели, заполненные значительными, интересными событиями, кажутся быстротекущими, короткими, а отрезки времени, в течение которых не произошло ничего особенного и все было обыденно, привычно, однообразно, представляются особенно длинными. Время переживаемого удовольствия, радости обычно недооценивается. Промежутки времени, насыщенные в прошлом интересными, запомнившимися в деталях разнообразными событиями, воспринимаются как более длинные, чем периоды, о которых и вспомнить нечего.
В восприятии пространства основу составляют зрительные, вестибулярные, двигательные и кожные ощущения. В комплексе они позволяют судить об отношении собственного тела к вертикали, о пространственном положении и расстоянии до других объектов. Казалось бы, что общего между слухом, чувством равновесия, способностью ощущать перемещения, воспринимать время? На самом деле эти биологические феномены очень близки друг другу. Все они реализуются благодаря одним и тем же рецепторам, которые называются волосковыми клетками. Пучки волосков клеток внутреннего уха обеспечивают чувствительность к механическим раздражениям. Своим названием эти клетки обязаны особым волоскам — тончайшим отросткам, пучком отходящим от поверхности клетки. Это сверхчувствительный механико-электрический передатчик, преобразующий механическое раздражение волосков в электрические сигналы, идущие в мозг. Каждая волосковая клетка чувствительна к раздражению лишь в определенных пределах. Поэтому для получения информации о всем разнообразии внешней среды и собственных сложных перемещениях в пространстве организму необходимы тысячи рецепторов с различными диапазонами чувствительности. Такой комплекс волосковых клеток размещен в нескольких миниатюрных образованиях, из которых состоит внутреннее ухо.
У человека во внутреннем ухе шесть образований, в каждом несколько тысяч волосковых клеток с несколько разливающейся чувствительностью. Совместная деятельность рецепторов внутреннего уха дает исчерпывающую информацию о линейном ускорении в любом направлении, об угловом ускорении вокруг трех взаимно перпендикулярных осей, а также о звуках в широком диапазоне частот. Длительность звука, пространственные перемещения, объемность звучания дают представление о времени. Запись активности изолированных волосковых клеток показала, что для каждой есть какое-то одно направление пучка волосков, когда рецептор максимально чувствителен. Если пучок волосков перемещают в различных направлениях, клетка реагирует только на ту составляющую движения, направление которой совпадает с направлением максимальной чувствительности.
Во время развития человеческого зародыша клетки, из которых в дальнейшем формируется внутреннее ухо, вначале закладываются в виде двух утолщенных пластинок — плакод. Эти плакоды располагаются на наружной поверхности эмбриона по бокам от развивающегося нервного ствола. По мере увеличения в размерах они врастают внутрь эмбриона и утрачивают контакт с поверхностью. Начиная с этого момента, их называют ушными пузырьками. Ушной пузырек представляет собой маленький мешочек эпителиальной ткани, наполненный жидкостью. Ушной пузырек развивается довольно сложно, он растет, образуются изгибы, отдельные части сливаются. В результате получаются шесть рецепторных образований, населенных волосковыми клетками. Три полукружных канала — они воспринимают угловое ускорение — имеют вид трубок тороидальной формы (похожи на баранки). Каналы соединены друг с другом таким образом, что когда голова человека находится в обычном положении, они лежат в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Линейное ускорение воспринимается двумя другими образованиями: эллиптическим (маточкой) и сферическим (мешочком). Собственно орган слуха — улитка — имеет спиральную форму, что и отражено в его названии.
Полностью сформировавшееся внутреннее ухо, с геометрической точки зрения, называют лабиринтом. Шесть его частей построены по плану, в котором угадываются черты исходного ушного пузырька зародыша. Все они состоят из непрерывающегося слоя эпителиальной выстилки и подлежащей соединительной ткани. Эпителий окружает замкнутую полость, наполненную жидкостью — эндолимфой. Пространство снаружи перепончатого лабиринта также заполнено жидкостью, но другой, отличной по составу от эндолимфы; там, где она скапливается, ее называют перилимфой. Вся конструкция покоится в хрящевом футляре, а поверх него еще и в костном.
Рисунок 24
Строение уха человека имеет сложную конфигурацию не только для того чтобы «хорошо слышать», но и чтобы правильно воспринимать пространственное положение, ускорение движения и многое другое.
Итак, слой эпителия разделяет две различные тканевые жидкости. Волосковые клетки эпителия контактируют как с эндолимфой, так и с перилимфой. Апикальная поверхность клетки соприкасается с эндолимфой внутри органа, а ее базальная часть, основание, омывается перилимфой. Эти две жидкости очень важны для функций волосковых клеток. Чтобы постигнуть сущность функционирования волосковой клетки, необходимо представлять механизм работы всех частей лабиринта. Маточка и мешочек расположены так, что положение этих органов в двух ушах обеспечивает чувствительность к линейному ускорению в любом направлении.
Еще важнее, что парные слуховые пузырьки постоянно следят за ускорениями, обусловленными силой тяжести. Благодаря этому они играют ключевую роль в контроле осанки, походки и равновесия. Ощущение направления этими двумя органами происходит по весьма сложной системе сигналов, но для простоты можно считать, что маточка воспринимает горизонтальное ускорение, а мешочек — вертикальное. Волосковые клетки маточки и мешочка расположены в так называемых слуховых пятнах — эпителиальных образованиях серповидной формы, имеющих примерно 1 мм в поперечнике. Такое пятно, более или менее плоское, включает несколько тысяч волосковых клеток. В мешочке слой эпителия расположен в основном вертикально, а в маточке — горизонтально.
Параллельно эпителию в непосредственной близости от него лежит отолитовая мембрана; она представляет собой густую сеть белковых молекул. В углубления отолитовой мембраны погружено множество мельчайших известковых кристаллов — отолитов. Отолиты состоят из карбоната кальция, обычно в форме кальцита, обызвествляющего органический остов образования. Плотность отолитов во много раз больше, чем плотность эндолимфы в маточке и мешочке. Поэтому при ускорении отолиты вследствие инерции отстают от движения эндолимфы. Их давление на отолитовую мембрану передается пучкам волосков. Волосковая клетка при этом механически раздражается: верхушка пучка волосков смещается в сторону, противоположную направлению ускорения.
В полукружных каналах механическое раздражение передается на верхушку пучка волосков иным способом. Каждый полукружный канал представляет собой округло изогнутую трубку диаметром примерно 6 мм. В одном месте сечение канала несколько больше, чем в остальной его части; расширение называется ампулой. В ампуле поперек канала располагается слой ткани — гребешок, покрытый студенистым внеклеточным веществом — купулой. Волосковые клетки размещаются в гребешке, а пучки волосков торчат наружу, окутанные студенистым веществом купулы. При угловом ускорении, например если быстро повернуть голову, эндолимфа смещается, и мы воспринимаем сложное движение.
Рисунок 25
Волосковые клетки внутреннего уха обеспечивают чувствительность к механическим колебаниям не только в звуковом диапазоне частот (20-20 000 Гц). Они отвечают за восприятие положения тела в пространстве, за перемещение, повороты и ускорение тела, которые испытывает человек при движении, за равновесие.
Таким образом, рассматривая восприятие как активный процесс, мы должны заключить, что полное восприятие предмета является результатом сложной аналитико-синтетической деятельности различных систем, а не результатом работы какой-либо системы одной модальности — зрительной, слуховой и т. д. Одним из важнейших компонентов восприятия является движение. Причем к распознаванию движения относятся как контактные, так и дистантные рецепторы. А. Н. Леонтьев полагал, что восприятие есть система перцептивных действий и овладение ими идет через обучение и практику. При этом зрение и слух человека являются одновременно и дифференциальными, и интегральными восприятиями.
Иллюзии восприятия
В результате различных форм «разлада» между источниками информации, поступающей по зрительным, слуховым и прочим каналам взаимодействия человека с внешним миром, возникает ряд иллюзий восприятия. Наши иллюзии — это искажения отражения действительности. Они могут вызываться физическими, физиологическими и психологическими причинами.
Примером иллюзии физического происхождения является мираж. Искусственно созданная физическая иллюзия — голограмма. Многие иллюзии мы стремимся создать искусственно — для расширения впечатлений за счет построения т.н. компьютерного, виртуального мира, в котором стереозвучание усиливает и практически приравнивает наши переживания к восприятию переживаний реального мира.
К иллюзиям физиологического происхождения относятся, например, такие, которые возникают из-за изменения работы органов восприятия. Если надавить сбоку на глазное яблоко, то предмет, на который мы смотрим, раздвоится.
Примером психологической причины иллюзии являются искажения, возникающие вследствие контраста: серый предмет на белом фоне кажется более темным, чем на черном.
Особо следует отметить психологическую иллюзию, механизм которой до настоящего времени недостаточно выяснен. Например, переоценка длины вертикальных линий, по сравнению с горизонтальными, имеет большое практическое значение в построении рисунка одежды, при создании архитектурных сооружений и т. п. (рис. 26).
Рисунок 26
Восприятие вертикального размера цилиндра шляпы кажется человеку «длиннее» восприятия горизонтального размера ее полей. Этот эффект можно усилить, если дополнить цилиндр вертикальными линиями, а поля нижнего диска — горизонтальными. На самом деле высота цилиндра и диаметр равны между собой.
Одним из наиболее ярких примеров иллюзии восприятия является хорошо ощутимое «нарушение параллельности линий при их пересечении взаимно перпендикулярными или расходящимися под углом линиями».
Рисунок 27
Искажения параллельных линий в зависимости от характера фона.
Бывают иллюзии (как и особенности) не только восприятия, но и памяти, мышления, вообще многих форм мироощущения. Но все же иллюзии восприятия чаще других могут стать причинами ошибок в определении размеров, параллельности и удаленности предметов, поэтому их принято выделять особо. Иллюзии следует отличать от галлюцинаций. Последние возникают без каких-либо предметов внешней действительности, воздействующих на органы чувств. Зрительные и слуховые иллюзии разнообразны по своему характеру и по причинам, лежащим в основе их происхождения.
Иллюзии «геометрической перспективы» прекрасно иллюстрируют, когда одинаковые по размеру предметы кажутся по мере Удаления от нас больше своей реально видимой величины, а близкие — меньше в своих кажущихся человеку величинах.
Восприятие движения
Восприятие движения представляет собой построение образов пространственно-временного перемещения, и оценка движения зависит от восприятия интервалов времени. Всякое движение в пространстве характеризуется скоростью, направлением и ускорением. При этом различные стороны движения воспринимаются дифференцированно. Однако они не могут быть зрительно замечены и правильно оценены. Весьма медленные движения, например часовой стрелки, непосредственно зрением не воспринимаются. Очень быстрые движения «сливаются» в нашем зрительном восприятии. Так, быстрое вращение пропеллера вызывает зрительный эффект полупрозрачного сплошного круга.
В зависимости от того, в какой степени восприятие опосредовано нашими намерениями и волей, оно может быть непроизвольным и произвольным. Произвольное как форма деятельности тесно связано с преднамеренной ориентировкой, т. е. получением достаточно верного представления о чем-либо, умением разбираться в окружающей обстановке. Процесс ориентировки как формы восприятия взаимосвязан с пониманием цели. При целевом восприятии проявляется такое качество, как наблюдательность, или постоянная готовность к восприятию именно того, что нужно для определенной цели.
