Современные представления о механизмах зрительного внимания
Шрифт:
В то же время другая группа исследователей, изучая восходящую систему управления вниманием, предложила гипотезу о важности локального торможения связей внутри карты признаков, которое определяет заметность цели и ее последующие отношения с фокусом внимания (Itti, Koch, 2000). Похожие идеи были предложены Treisman (1988) и Huang, Pashler (2005). Когда многие нецелевые стимулы имеют сходные признаки, активность, которую они генерируют в соответствующей признаковой карте, подавляется из-за взаимного торможения. Такое торможение не может проявиться в отношении активности, генерируемой уникальным свойством целевого объекта, поскольку он не является одним из сети элементов, взаимно тормозящих друг друга. Активность во всех позициях стимулов затем суммируется, и внимание направляется к местоположению
Альтернативный механизм, объясняющий работу восходящих процессов управления вниманием, был предложен Sagi et al. (1986). Согласно утверждению этих авторов, механизмы, которые сравнивают признаки соседних элементов, затем направляют внимание к положению изменения признаков. Поскольку оба механизма восходящего управления вниманием основаны на обработке локальных признаков, они оба работают наиболее хорошо, когда расстояние между всеми стимулами минимальное. В тех случае, когда внимание должно быть направлено на неизвестный целевой стимул, время поиска должно зависеть от расстояния между стимулами.
Результаты, полученные в рассмотренных выше работах, позволили сделать ряд предположений. В частности, в задачах, требующих фокального внимания, в том случае, если испытуемый не знает, какими уникальными свойствами будет обладать целевой стимул, то время поиска такого стимула будет сокращаться с увеличением количества отвлекающих стимулов; напротив, если уникальное свойство целевого объекта известно, то время поиска не должно зависеть от количества отвлекающих стимулов. В задачах, требующих пространственного, или распределенного внимания, количество отвлекающих стимулов не влияет на скорость поиска, независимо от того, известны ли свойства целевого стимула; кроме того, расстояние между элементами может влиять на время поиска.
При проверке этих предположений необходимо учитывать, что большинство данных, касающихся работы нисходящих и восходящих процессов управления вниманием, было получено в экспериментах с абстрактными и примитивными стимулами, которые мало походили на естественные сцены, воспринимаемые человеком в обычных условиях. Эти результаты показали наличие динамики взаимодействия восходящих и нисходящих процессов. В ряде работ было обнаружено, что эти системы функционируют одновременно (Egeth, Yantis, 1997; Itti, Koch, 2001; Corbetta et al., 2008), в то время как в других обнаружено различие во времени активации обоих механизмов, по меньшей мере в коротких временных периодах: сразу после появления новых стимулов восходящий контроль доминирует до той поры, пока нисходящий контроль постепенно не станет более активным (Stigchel et al., 2009; Hickey et al., 2010). Есть также данные о том, что сразу же после появления стимулов влияние нисходящего контроля становится доминирующим (Einh"auser et al., 2008).
Backer, Mertsching (2003) в своей концептуальной модели рассматривают возможный двухступенчатый выбор фокуса внимания. Авторы разделили процесс селекции признаков на следующие этапы: сначала с учетом всей доступной информации составляются признаковые карты, и на их основе выбирается небольшое количество отдельных объектов; затем собирается информация об этих объектах; на второй стадии из этих объектов выбирается один, к которому и направляется фокус внимания. На первой стадии используется уже описанный выше подход Treisman (1998) к теории интеграции признаков, а также направленный поиск, схожий с тем, который описан в работах Wolfe (2006).
Модель Backer, Mertsching (2003) исходит из идеи о своеобразности и равнозначности нисходящих и восходящих процессов в работе селективного внимания. Вместе с тем авторы отмечают, что в текущем состоянии модель имеет ряд ограничений при анализе динамических сцен. В частности, торможение возврата к ранее осмотренным объектам свойственно только статическим частям сцены, но не подвижным; кроме того, извлеченная информация не может быть связана с подвижными объектами. При обработке статических изображений модель решает задачу выделения основных объектов, однако для проверки предположения об устройстве селективного внимания необходимо сравнение результатов ее работы с результатами осмотра изображений человеком.
Пока
Анализ психофизиологических показателей динамики этих взаимодействий проводился в короткие временные отрезки от сотен миллисекунд до нескольких секунд. При проведении исследований на поведенческом уровне с осмотром натуралистичных изображений было показано, что регионы с наибольшим скоплением признаков, явно выделяющихся из окружения, фиксируются взглядом раньше, чем регионы с меньшей плотностью и заметностью таких признаков, если не давалось никакой специфической инструкции (Underwood, Foulsham, 2006; Underwood et al., 2006). Авторы интерпретировали этот результат как подтверждение раннего доминирования восходящей активности, когда взор «захватывается» низкоуровневыми признаками в местах их наибольшей плотности. Такой захват внимания происходил с большим постоянством у разных испытуемых, в том числе при повторных экспериментах. Разница между испытуемыми возрастала на более поздних этапах осмотра и относилась к тому моменту, когда вследствие получения данных об изображении более активными становились нисходящие процессы управления фокусом внимания (Velichkovsky et al., 2002; Henderson, 2003).
Tatler et al. (2011) обсуждают проблемы, связанные с интерпретацией этих данных. С одной стороны, в процессе осмотра сцен реальной среды обнаружена тенденция к помещению объектов, наделенных большим количеством признаков, в центр поля зрения или близко к нему. С другой стороны, центральные объекты чаще фиксируются на ранних этапах осмотра сцен. Такая тенденция к фиксации центра может отражать общую стратегию наблюдателей к осмотру центральной части поля зрения, безотносительно плотности признаков в этой области, и это может не иметь, следовательно, отношения к восходящим процессам контроля внимания (Tatler et al., 2005).
Кроме положения взгляда, при большей длительности осмотра изменяется длительность фиксаций и амплитуда саккад. В течение двух секунд после начала предъявления изображения длительность фиксаций меньше, а амплитуда саккад больше, чем на более поздних этапах осмотра изображений (Unema et al., 2005; Pannasch et al., 2008; Podladchikova et al., 2010). Было показано, что прерывание нисходящих процессов управления вниманием при изменении содержания изображения уменьшает длительность последующих фиксаций и увеличивает амплитуду саккад (Foulsham et al., 2011).
Несмотря на широкое распространение трактовки нисходящего и восходящего контроля фокуса внимания как в чем-то противоположных процессов, некоторые авторы обращают внимание на данные, не вписывающиеся в эту концепцию или даже противоречащие ей (Awh et al., 2012; Belopolsky, 2015). Авторы отмечают два вида феноменов, подтверждающих эту точку зрения. Во-первых, это результаты исследований, которые показали, что предыдущие стимулы и история их поиска могут вызвать сохраняющиеся достаточно долго нарушения селективного внимания, которые не имеют отношения к решаемой задаче и физическим свойствам искомых стимулов в текущей фазе эксперимента. Во-вторых, тот факт, что зрительная селекция смещена в направлении объектов, ассоциирующихся с предыдущим поощрением, даже если история этого поощрения находится вне текущих целей и признаков стимула. Авторы (Awh et al., 2012; Belopolsky, 2015) предлагают подход, который объединяет многие факторы, влияющие на селективное внимание. Приоритет области изображения, по их мнению, определяется не только целенаправленным или стимульно-ведомым отбором признаков, но и затянутым эффектом предыдущих эпизодов селекции (например, поощрением и историей поиска). Подтверждением этого подхода могут служить результаты исследований Anderson et al. (2011) и Della Libera, Chelazzi (2009), которые показали, что внимание с большей вероятностью выделяет стимулы, обладающие теми свойствами, за нахождение которых раньше испытуемые получали поощрение даже в том случае, когда они знали, что текущая задача не связана с предыдущей.