Психическая регуляция деятельности. Избранные труды - Борис Ломов

При попытках измерения длины линий и обведения контура фигур движения глаз, как уже отмечалось, имеют скачкообразный характер. При этом их амплитуда достаточно жестко связана с величиной «узкого поля» зрения и составляет 0,5–0,6 его диаметра (расстояние от центра до края «узкого поля»).

Рис. 1.24. Траекторные записи движений глаз (а) при восприятии текстового изображения (б), составленного из чередующихся по контрасту точек

Оценивая работу глазодвигательной системы в терминах теории автоматического регулирования, можно показать, что величина ограничения поля зрения в случаях предельных отклонений глаз будет выступать в виде величины позиционной ошибки. Действительно, в линейной статической системе позиционная ошибка пропорциональна величине входного сигнала, откуда любой стимульный сигнал будет вызывать отклонение глаза на пропорциональную величину. В том случае, если половина диаметра «узкого поля» оказывается меньше, т. е. за пределами «узкого поля» зрения стимул перестает восприниматься и не вызывает соответствующей глазодвигательной реакции. Таким образом, при ограничении поля зрения, т. е. при заданной величине, максимальный угол поворота глаза должен оказаться величиной постоянной.

При отсутствии сигнала рассогласования, воспринимаемого зрительно, глаз как бы «прилипает» к точке, находящейся в «узком поле». Фиксация точки, поиск и пересчет объектов, а также восприятие и опознание изображений, образованных черными и белыми точками, в этом случае невозможны. Время фиксации здесь значительно возрастает по сравнению с тем, которое характеризует свободное рассматривание объектов (без ограничения поля зрения). Зависимость скорости прослеживающих движений глаза от величины «узкого поля» зрения (в условиях слежения за световым пятном) также указывает на то, что фиксацию управления ими осуществляет зрительный сигнал.

Отсутствие зрительной стимуляции порождает дрейфовые движения (фиксация безориентирного поля, визуальное измерение длины линий, поиск и пересчет объектов, восприятие и опознание контурных и силуэтных изображений). Можно предполагать, что дрейфовые движения в этом случае обусловлены внутренними «шумами», возникающими в зрительной и, вероятно, в кинестетической системах.

Движения такого же типа характерны и для условий стабилизации объекта (изображения) относительно сетчатки. В этом случае наблюдаются плавные движения (скорость 5–10 град/сек), переходящие в дрейф (скорость 1–2 град/сек). Скачки возникают редко и имеют незначительную амплитуду.

На рисунке 1.25 приведены записи движений глаз при восприятии пустого поля (а) и изображения, стабилизированного относительно сетчатки (б). Как видно из рисунка, в обоих этих случаях движения глаз по характеру сходны. Это – дрейф[9]. Зона дрейфа и его скорость в этих условиях больше по сравнению с дрейфом, наблюдаемым во время фиксации (в последнем случае его зона не превышает 30 угл. мин., а скорость – 5–6 угл. мин/сек).

По-видимому, дрейф возникает тогда, когда визуальная стимуляция (т. е. сигналы, поступающие в сенсорный канал зрительной системы) однообразна. При этом чем более она однообразна, тем интенсивнее дрейфовые движения.

В условиях стабилизации изображения относительно сетчатки движение глаза не приводит к изменению зрительной стимуляции и вместо саккадических движений (которые бы следовало ожидать, если бы глазодвигательная система работала по принципу программированного устройства) возникают дрейфовые.

Рис. 1.25. Траекторные записи движений глаз при восприятии пустого поля (а) и «стабилизированных» изображений (б)

При предъявлении точечного сигнала, стабилизированного относительно сетчатки, также наблюдается не скачок, а скользящее движение. Его амплитуда превышает расстояние до сигнала. Скользящее движение по своим характеристикам близко к направленному дрейфу.

Такой характер движения обусловлен, видимо, выключением обратной связи. Если в результате движения зрительная стимуляция изменяется (зрительный сигнал обратной связи), оно завершается фиксацией. Если же такого изменения нет (нет сигнала обратной связи), движение приобретает характер дрейфа.

В регулировании движений глаз по положению сигнал обратной связи является зрительным, а не кинестетическим. Как известно, точность отражения положения глаза в кинестетических ощущениях невелика и не превышает 1° [150]. Между тем ошибка, допускаемая при выполнении скачка на новую точку фиксации, составляет не более 6–10 угл. мин. [80, 141] и сопоставима с величиной «зоны нечувствительности» (и соответственно рецептивного поля).

Таким образом, ведущая роль в цепи обратной связи (так же как и в цепи прямой связи) принадлежит зрительным сигналам. Именно они осуществляют регуляцию глазодвигательной системы по положению. Что же касается кинестетических сигналов, то их роль, по-видимому, состоит в торможении движения и регулирования по производной, т. е. по скорости.

Следящая система и программирование движений глаз

Согласно выдвинутой гипотезе, глазодвигательный аппарат работает как следящая система с замкнутым контуром регулирования. Это показано при исследовании элементарных движений глаз. Однако вряд ли можно распространять принцип следящей системы на сложные движения. Несомненно, выбор точек фиксации в поле зрения (если в нем находится более двух точек), последовательность осмотра сложных объектов, определение маршрута движений глаз, глазомерные операции осуществляются по определенным программам. Программа формируется на основе той или иной задачи (и для ее реализации) и определяет качественное поведение глазодвигательной системы.

Таким образом, в механизме регулирования глазодвигательной системы можно видеть два основных уровня. Первый, исходный, уровень подчиняется наиболее простым и универсальным принципам – принципам следящей системы. Второй уровень – это уровень программированных движений. Между ними нет, конечно, непроходимой границы. Второй уровень формируется на основе первого, когда в управляющую систему вводятся дополнительные условия и ограничения[10]. Программа определяет последовательность элементарных движений (скачков), но динамические характеристики каждого из них подчиняются принципам следящей системы.

Весьма иллюстративным материалом могут быть записи движений глаз при выполнении задач рассматривания картин (рисунке 1.26а). Изменение смысловой оценки ситуации приводит к качественному изменению последовательности движений глаз. На рисунке 1.26б показано, как смещается центр фиксации глаза в зависимости от решаемой задачи. Однако динамические характеристики элементарных движений не изменяются ни произвольно, ни непроизвольно. На рисунке 1.26в показано движение глаз (скачки) при решении задач (временная развертка).

Рис. 1.26. Траекторная запись движений глаз и запись при временной развертке в зависимости от смысловой оценки тестового изображения

Таким образом, глазодвигательную систему можно представить как многоконтурную. Ее исходный контур регулирования (уровень) реализуется в соответствии с принципами следящей системы (апериодическое звено второго порядка), а цель регулирования и маршрут движений задаются более высокими уровнями. Как показали эксперименты, описанные в предыдущем разделе статьи, весьма важным условием формирования программы является достаточно широкое поле зрения. В условиях «узкого поля» программа не формируется.

Вопрос о соотношении указанных уровней регуляции весьма сложен. Его исследование требует разработки и специальных методических приемов, позволяющих разделить разные уровни регуляции. Эти приемы должны снять непроизвольные движения глаз, не связанные с решением задачи, предлагаемой испытуемому, и вместе с тем обеспечить возможность регистрации активности, характеризующей деятельность наблюдения при решении сложных зрительных задач (поиска, оценки, расстояний, опознания и т. д.).

Одним из подходов может быть методика стабилизации изображения, которая позволяла бы непрерывно воспринимать тестовое изображение и одновременно регистрировать перемещения внимания испытуемого.

Рис. 1.27. Схема установки для оптической стабилизации изображения реальных объектов

1 – глазное яблоко; 2 – присоска; 3 – отрицательная линза; 4 – положительная линза; F, f – фокусное расстояние линз

В лаборатории проблем зрительного восприятия Института психологии АН СССР была отработана и реализована методика стабилизации оптических изображений [119] применительно к задачам зрительного восприятия.