Роджер Шепард. Исследования мысленного вращения привели к созданию теорий мысленных образов
Шепард. Исследователи мысленных образов оживились, когда Шепард и его коллеги продемонстрировали мысленное вращение образов и дали ему свою интерпретацию. Используя визуальные признаки, Шепард изучал мысленное вращение зрительных стимулов в памяти. В ходе экспериментов испытуемых просили определить, идентичен ли (не считая вращения) второй стимул (подобный представленному справа на рис. 10.1) исходному (слева на рисунке). В некоторых случаях второй паттерн был зеркальным отражением первого и поэтому не «тем же самым», что первоначальный стимул, тогда как в других случаях паттерн был идентичен оригиналу, но повернутым. Угол вращения находился в пределах от 0 до 180°.
Рис 10.1. Типичные зрительные формы, используемые Шепардом и Метцлером. Форма справа — это форма слева, повернутая на 90° против часовой стрелки. Адаптировано из: Shepard & Metzler, 1971
Зависимой переменной было время, требующееся для вынесения суждения. Результаты этих экспериментов указывают на то, что время реакции было линейной функцией угла вращения (рис. 10.2). То есть при маленьком угле вращения второго стимула оценка давалась быстро, в то время как при большом угле вращения она требовала большего количества времени. Согласно этим данным, для внутренней репрезентации образов испытуемым требовалась приблизительно 1 с на каждые 50° вращения. Результаты экспериментов Шепарда имеют большое значение для когнитивной теории, но для нашего обсуждения такое отношение между требуемым временем и углом вращения говорит о том, что этот внутренний процесс -функция количества требующихся преобразований. Таким образом, по-видимому, существует тесная связь между временем, требующимся для определенного мысленного вращения, и фактическим углом вращения. Если мы рассмотрим оба типа вращения по двум показателям — времени, требующемуся для мысленного вращения, и степени вращения, — соответствие станет очевидным.
Рис. 10.2. Время реакции как функция угла вращения формы. Адаптировано из: Shepard & Metzler, 1971
В дополнение к данным о времени реакции, полученным в ходе экспериментов Шепарда, некоторые исследователи представили нейронаучные доказательства мысленного вращения. Одно из этих исследований, проведенное Георгопулосом и его коллегами (Georgopoulos et al., 1989), особенно интересно. Они исследовали электрическую активность мозга макаки-резус, когда та решала задачу на мысленное вращение. Обезьяну обучали перемещать ручку на похожем на часы аппарате в ответ на местоположение источника света. Когда свет появлялся в определенном месте, животное перемещало ручку соответствующим образом. Однако исследователей прежде всего интересовали процессы, протекающие в коре головного мозга обезьяны (интерпретируемые экспериментатором как мысленное вращение) до перемещения ручки. В течение нескольких миллисекунд до реакции животное предвосхищало движение. Георгопулос измерял электрическую активность в моторной коре обезьяны в течение этого критического периода и с помощью компьютерной графики показал, что отдельные клетки предпочитают те или иные направления. Наиболее часто в течение мысленного вращения реагировали клетки, которые обнаружили предпочтение, скажем, движению против часовой стрелки. Эти результаты явились прямым нейрофизиологическим доказательством мысленного вращения, они указывают на то, что использование регистрации нервной активности «единственной клетки» могло бы быть полезным дополнением к поведенческим данным при выявлении когнитивных операций.
Для обозначения отношения между внешними объектами и их внутренними репрезентациями Шепард и Чипман (Shepard, 1968; Shepard & Chipman, 1970) ввели термин «изоморфизм второго порядка». Он означает, что если между объектами в памяти существует такое же отношение, что и между этими объектами в реальном мире, то эти события изоморфны по второму роду. Различие между изоморфизмом первого и второго рода тонкое, но важное: во втором случае объекты представлены в нашем сознании не непосредственно или структурно, но организация внутренних связей находится в близком подобии с организацией внешних связей.
Из результатов исследований группы Шепарда можно сделать вывод о существовании в сознании образов, которые если не структурно идентичны объектам реального мира, то по крайней мере функционально связаны с ними.
Стивен Косслин. Способствовал развитию темы мысленных образов и нейрокогнитологии
