Психическая регуляция деятельности. Избранные труды - Борис Ломов

Механизм элементарных движений глаз как следящая система

В изучении механизма движений глаз наибольшее распространение получили гипотезы, трактующие его как устройство, работающее по программе. Предполагается, что, прежде чем глаз совершит то или иное движение, в управляющем центре должна сформироваться программа, которая и определит характеристики этого движения. Утверждается, что принцип программирования пронизывает все уровни глазодвигательной системы. Ему подчиняется работа не только тех уровней, которые определяют последовательность перемещения взгляда, маршрут осмотра объектов, но и тех, которые регулируют элементарные движения. Например, считается, что до того, как глаз совершит скачок от одной точки фиксации к другой, должна быть сформирована программа, задающая направление, амплитуду и скорость этого сигнала. Формирование такой программы является содержанием латентного периода, предшествующего скачку.

Видимо, нет оснований сомневаться в том, что высшие уровни регуляции движений глаз (в особенности произвольные движения) связаны с формированием программы. Принцип программирования отчетливо обнаруживается в том случае, когда человек осуществляет целенаправленную сознательную деятельность наблюдения. Наблюдающий заранее намечает последовательность осмотра объектов, стратегию поисков, которые определяют маршрут движений глаз[2]. Но даже и в этом случае программа вряд ли выступает в качестве детального предписания всех элементов маршрута осмотра объектов, находящихся в поле зрения: направления, амплитуды и изменений скорости каждого скачка и длительности каждой фиксации[3].

Разумеется, можно предполагать, что детальная программа движений глаз формируется на неосознаваемом уровне. Однако вряд ли такой способ управления движениями глаз (управление по программе) является наиболее эффективным и надежным. По грубому расчету глаз в течение суток (за время бодрствования) совершает около 100 000 скачков. Добавив к этому другие виды движений, мы получим астрономическую величину. Если бы каждое элементарное движение осуществлялось по программе, которая должна детально учитывать многие особенности внешней и внутренней стимуляции, то легко представить, насколько огромной была бы работа управляющей системы по программированию (и насколько громоздкой должна была бы быть эта система). Имея в виду общие законы эволюции, логичнее предположить, что управление элементарными движениями глаза осуществляется по более простому и более универсальному принципу.

Исследования показывают, что элементарные движения глаз не осознаются и произвольно не регулируются. Их характеристики определяются не столько заранее сформированной внутренней программой (сознаваемой или несознаваемой), сколько условиями наличной зрительной стимуляции [9, 10].

Детерминанты элементарных движений глаз

Как известно, в условиях свободного рассматривания неподвижных объектов перевод взгляда с одной точки на другую осуществляется скачкообразным движением. В естественных условиях величина скачка обычно не превышает 20°, причем минимальные скачки составляют 2–5 угл. мин. В процессе скачка скорость движения плавно нарастает, достигает некоторого максимума, а затем плавно убывает до нуля, при этом время нарастания скорости и время ее падения примерно равны. Типичная прямая скачка представлена на рис. 1.1. Максимальная достигаемая скорость зависит от величины скачка, определяемой расстоянием между точками фиксации. Исследования показывают, что человек не в состоянии произвольно изменять продолжительность, скорость и характер скачка [119].

При объяснении механизмов скачка выдвигается предположение, что он осуществляется по некоторой «двигательной» программе, формирующейся до начала скачка на основе зрительной информации о расстоянии между его начальной и конечной точками [96, 119]. Такая предваряющая скачок программа кажется необходимой, поскольку, как утверждают многие исследователи, [96,100, 119], глаз в процессе скачка не получает зрительной; информации и, следовательно, исключена возможность коррекции движения в ходе его выполнения. Утверждается также, что контроль скачкообразного движения осуществляется проприоцептивно [80].

Рис. 1.1. Скачок глаза при произвольной смене точек фиксации

С целью проверки гипотезы программированного скачка нами были проведены эксперименты, в которых сравнивались движения глаз при свободном рассматривании и в условиях стабилизации стимула относительно сетчатки. Предполагалось, что если гипотеза программированного движения справедлива, то в обеих ситуациях при равенстве расстояния между стимулами, а следовательно, и тождественности формирующихся двигательных программ характер движения будет одинаков.

Методика экспериментов. Поскольку задачей экспериментов являлось сравнение движений глаз при восприятии точечных стимулов в условиях свободного рассматривания и при стабилизации стимулов относительно сетчатки, необходимо было исключить влияние предварительной настройки испытуемого на каждый из упомянутых режимов. Иначе говоря, надо было обеспечить тождественность постановки эксперимента и для условий свободного рассматривания, и для условий стабилизации, чтобы испытуемый не знал, какой из стимулов (стабилизированный или нет) предъявляется ему в каждой данной пробе.

Эксперименты проводились на установке, схема которой показана на рисунке 1.2. В установке имеются два осветителя. Один, глазной, размещен на присоске, укрепленной на глазном яблоке испытуемого, другой является внешним, не связанным с глазом. Луч от каждого осветителя проецируется на расположенный перед испытуемым белый экран и создает световое пятно (точечный стимул). При повороте глаза осветитель, укрепленный на присоске, поворачивается на тот же угол и в том же направлении, что и глаз, и это создает соответствующее перемещение светового пятна. Как видно из схемы, угол между зрительной осью глаза и лучом осветителя будет неизменным при любых поворотах глаза, и поэтому положение светового пятна окажется стабилизированным относительно сетчатки, т. е. при любых поворотах глаза местоположение проекции пятна на сетчатке не будет изменяться (световое пятно, создаваемое глазным осветителем, как бы привязано к глазу).

Световое пятно, создаваемое внешним осветителем, проецируется на экран в то же место, что и световое пятно от глазного осветителя, когда глаз занимает исходную позицию. Но оно не стабилизировано относительно сетчатки, и при движении глаза его проекция на сетчатке будет изменяться соответственно этому движению. Яркость и размер световых пятен подобраны с таким расчетом, чтобы испытуемый не мог получить информацию о том, какой из осветителей (внешний или глазной) включен в данный момент. Тем самым обеспечиваются условия, при которых вся информация об изменении положения стимула относительно глаза будет поступать в зрительную систему только после начала движения глаза.

Рис. 1.2. Схема экспериментальной установки для измерения характеристик движений глаз в условиях стабилизации

1 – присоска; 2 – глазной осветитель; 3 – внешний осветитель; 4 —переключатель осветителей; 5 – датчик; 6 – приемные антенны; 7 – регистрирующий осциллограф; a – угол рассогласования

В ходе эксперимента включение внешнего и глазного осветителей чередовалось в случайном порядке. Для регистрации движений глаз использовалась электромагнитная установка, описанная нами ранее [11].

В экспериментах первой серии стимульной переменной был угол между зрительной осью глаза и лучом от глазного осветителя, который устанавливался в начале опыта. В дальнейшем будем называть его углом рассогласования. Соответственно изменению величины этого угла изменилась дистанция между исходной точкой фиксации взгляда и предъявляемым стимулом.

Эксперименты проводились в затемненной комнате, так что испытуемый видел перед собой только два световых пятна, высвечиваемых на экране: центральную фиксационную точку, расположенную в месте проекции зрительной оси на экран, и одну из стимульных точек, находящихся на периферии. Чтобы центральная фиксационная точка не вносила каких-либо искажений и не отвлекала испытуемого от основной задачи, в момент появления стимульной точки она исчезала (проецирующий ее осветитель выключался).

Последовательность проведения эксперимента была следующей.

После установки присоски на глаз испытуемому предлагалось смотреть на фиксационную точку, высвечиваемую на экране. Включался глазной осветитель, и экспериментатор замерял линейную величину смещения точки относительно центральной фиксационной. Угол рассогласования определялся по формуле