В этой главе мы рассмотрим вопрос о движения глаз или динамическое видение. Мы видели механизмы видения движения и теперь увидим, как обрабатывается вся информация, поступающая к нам из внешнего мира, из постоянно меняющегося сценария.
виды движений глаз
Удивительно, что когда мы анализируем движения глаз, большую часть времени мы не фиксируем непрерывно объект или не следим за ним. На самом деле то, что делают глаза, это «прыгает» от одной точки сцены к другой, пока, в конце концов, мы не фиксируем свой взгляд на чем-то и не удерживаем фокус, следуя за движением объекта или подстраивая его под наше движение, если что нас не остановить.
В целом мы делим движения на три категории:
- Изъятые.
- Медленное отслеживание.
- фиксация.
К которому следует добавить вергенции как движение, отличное от предыдущих.
саккады
Саккады — это самые быстрые движения глаз, которые перенаправляют взгляд на новую точку окружающей нас сцены.
Во время саккады мозг слеп, он не обрабатывает зрительную информацию, он делает это только тогда, когда мы фиксируем объект. Для этого система зрительного восприятия использует два механизма, первый из которых связан со способностью разрешать сетчаткатолько портить обладает высокой разрешающей способностью, позволяющей посылать в мозг подробную информацию, таким образом, пока объект не зафиксирован, пока он не фовеолирован, информация, посылаемая периферической сетчаткой, имеет низкое качество, в 10 раз ниже, чем только 20º ее .
Движения глаз в движущихся объектах
Когда мы фиксируем объект, независимо от того, движемся мы или стоим на месте, но с движущейся головой, чтобы стабилизировать объект и окружающую среду вокруг нас, у нас есть два очень мощных механизма: окуло-вестибулярный рефлекс (ВОР) и оптокинетический рефлекс. ОКР).
С помощью этих систем мы можем стабилизировать окружающую среду и объекты и установить медленное и контролируемое движение следования за этим объектом, независимо от того, движется ли он, или мы, или и то, и другое (в определенных пределах).
Частота движений глаз
Признано, что мы делаем в среднем от 1 до 4 мешков в секунду, 4 — максимальное число, например, когда мы читаем. Саккада занимает 30 мс, а время, в течение которого мы поддерживаем фиксацию, составляет около 300 мс, а это означает, что если мы не видим во время саккады, это эквивалентно тому, что мы слепы в течение 1.5 часов в день.
Саккады двусторонние и симметричные, что-то меняется только в том случае, если это вергентное движение глаз.
Саккады имеют очень похожие характеристики у всех людей. Его скорость не постоянна и меняется в зависимости от ampдлина его пути, быстрее и долговечнее, поскольку он увеличивает ampвысота, с начальной фазой подъема и последующим насыщением. Они запускаются после поступления внешних раздражителей, таких как движение чего-либо в зрительной сцене, появление нового объекта, но в целом саккады генерируются непроизвольно и постоянно, когда мы делаем что-то, что требует визуальной информации, но без необходимости. поиск любого конкретного объекта. Например, когда мы идем, глаза двигаются саккадами, сканируя сцену перед нами, обрабатывая информацию минимального качества, но достаточную для того, чтобы направлять нас и не спотыкаться, это саккады несколько медленнее предыдущих, 130 мсек.
функция движения глаз
В большинстве случаев саккады чередуют положение, направление взгляда, с одной стороны на другую, под действием мышечных групп (если активируются правая медиальная прямая мышца и левая латеральная прямая мышца, глядя влево, будет совершаться следующая саккада). , вправо, активируя правую сторону и среднюю левую. Движения с вертикальными направлениями встречаются реже.
В реальной жизни сканирование окружающей среды происходит с ampвысоты 30 градусов, из которых 20 градусов соответствуют глазам, саккадам и 10 градусов движению головы.
Контроль движений глаз
Контроль движений глаз осуществляется на трех уровнях:
- Кора головного мозга, отвечающая за произвольные движения.
- Структуры среднего мозга, особенно верхнее двухолмие, ответственность за снятие средств.
- Ствол мозга, отвечающий за двигательную систему, непосредственно контролирует глазные мышцы.
Глазные мышцы получают иннервацию от ядер ствола мозга, которые, в свою очередь, получают иннервацию от премоторных ядер, также находящихся в стволе, расположенных выше первых. Премоторные ядра получают иннервацию от ретикулярной формации парамедианного моста, отвечающей за саккады (взрывные единицы) и за сохранение положения глаз при фиксации объекта (тонические единицы). На этом уровне также находятся ретикулярные ядра покрышки моста, ответственные за точные следящие движения.
Иннервация от вестибулярного ядра поступает также на премоторные ядра, отвечающие за стабилизацию зрения при движениях головы. Паттерны иннервации, ответственные за различные движения глаз, организованы в премоторных ядрах.
визуальная ориентация
На более высоком уровне находится верхний холмик, отвечающий за зрительную ориентацию не только глаз, но и головы и туловища. Он отвечает за саккады и движения головы, связанные с саккадами. Зрительные сигналы поступают в его поверхностную область, а слуховые и соматосенсорные сигналы поступают в его более глубокие слои. Колликул получает иннервацию от коры, от зрительно-лобных областей (лобные поля глаз, FEF), от латеральной интратеменной области (LIP) и от V1. Области FEF и LIP каждого полушария будут связаны между собой через таламус.
Похоже, что саккады активируются непосредственно из зрительных лобных областей или верхних двухолмий, хотя FEF представляет собой более высокий уровень контроля глазодвигательной системы. FEF также будет отвечать за точную фиксацию и отслеживание объектов.
Роль латеральной внутритеменной области не столь ясна. Представляется, что это больше связано с двигательными функциями, координацией движений рук, головы и т. д. от зрительных раздражителей.
Движения глаз и движения головы
Стимулы из дорсолатеральной префронтальной коры поступали в зрительно-лобные области, область, связанную с выработкой планов действий и взаимоотношениями с окружающим миром.
При движении головы происходит компенсаторное движение глаз, противоположное направлению головы, для стабилизации изображения. Это явление достигается системами VOR и OKR.
система VOR
Система VOR через полукружные каналы уха определяет скорость головы и посылает компенсаторный сигнал к ядрам, которые контролируют экстраокулярные мышцы, через глазодвигательные ядра.
Компенсационный рефлекс практически такой же, как у головы, с усилением, равным 1, очень быстро, примерно 15 мсек. Если стимул вращения продолжается, например, когда мы находимся перед вращающимся барабаном, когда ampЕсли угол движения глаз превышает 50º, происходит саккада, когда глаза возвращаются в исходное положение, начиная новое следящее движение, похожее на нистагм.
система OKR
Когда скорость поворота головы не такая высокая, вместо ВОР включается ОКР.
Он работает в зависимости от скорости, с которой изображение скользит по сетчатке, вызывая компенсаторное движение глаз в противоположном направлении за счет стимуляции сетчатки. экстраокулярные мышцы.
В отличие от VOR, движение глаз регулируется с помощью механизма обратной связи, который пытается удерживать изображение на сетчатке, в макуле. VOR не имеет сброса, и OKR пытается стабилизировать сцену, чтобы инициировать точное отслеживание объектов.
Обобщая, можно сказать, что OKR работает на стабилизацию сцены, через области ampля его, в то время как для тонких движений требуется маленькая цель. Точные движения могут работать до скоростей, не превышающих 15º с, и если она превышает эту скорость, запускается саккада, которая пытается исправить положение и перезапустить точное движение слежения.
При превышении 100º с начинается постоянное саккадическое движение. При постоянном точном отслеживании получается коэффициент усиления 0.9, что означает, что если объект движется со скоростью 10° с, глаза следуют за ним со скоростью 9° с ошибкой смещения на сетчатке в 1° с. Этим объясняется невозможность фиксации предмета именно в том месте, которое ему соответствует, и объясняются конфликтные ситуации, такие как ошибка судей при свистке офсайда.
вергенции
Когда дело доходит до настройки зрения на разных расстояниях, в дело вступает вергенция.
Вергенции — это медленные и тонкие движения с задержкой около 120 мс. Они активируются после ретинальной (макулярной) диспаратности и могут сопровождаться стимулами аккомодации, перефокусировкой изображения.
Движения глаз в повседневной жизни
Один из наиболее важных вопросов зрительного восприятия касается паттернов сканирования и фиксации сцены и сходства этих паттернов у большинства людей.
точки фиксации глаз
Для изучения первой точки, паттернов сканирования и фиксации, одним из наиболее часто используемых примеров является чтение и осмотр кадра.
Первые исследования показали, что существует большое несоответствие между точками фиксации обоих глаз и их траекторией на сцене. Благодаря новым системам айтрекинга (регистрация движений глаз) было доказано обратное, несмотря на определенные несоответствия между двумя глазами, в большинстве случаев наблюдается большой параллелизм, что делает закон Геринга хорошим.
Относительно схемы осмотра сцены также была обнаружена определенная конкордантность, имела место фиксация на наиболее актуальных точках сцены, лицах, фигурах и т. Если сцена анализируется разными наблюдателями, то различия в картине осмотра больше, но опять же наблюдается определенное сходство, фиксация лиц, фигур и других примечательных элементов сцены.
Другой интересный аспект заключается в том, что глаза совершают несколько саккад в секунду, то есть наблюдатель тратит очень короткое время на фиксацию определенной точки сцены, несколько раз прыгая и возвращаясь к этой точке.
Движения глаз в сцене
Есть две школы мысли, которые пытаются объяснить схему осмотра сцены.
- Снизу вверх (снизу вверх): в котором глаза двигаются в соответствии со стимулами, исходящими от сцены, которые достигают сетчатки, почти без вмешательства когнитивных аспектов.
- сверху вниз: Где движения являются результатом не столько свойств сцены, сколько психических явлений, таких как цель поиска определенного объекта или выполнения определенного действия, явно познавательного характера.
В настоящее время существует тенденция думать о смешанном механизме, в котором сочетаются исходящие стимулы (снизу вверх) и когнитивные аспекты (сверху вниз).
В этом направлении исследований мы стремились узнать, что делает стимул «исходящим». Первый состоит в том, чтобы предположить, что что-то будет заметным или важным, когда это потребует нашего внимания. Мы должны различать то, что привлекает наше внимание и идентифицируется в какой-то части нашей периферической сетчатки, но не вызывает саккаду, чтобы зафиксировать ее с помощью макулы, и стимул, который вызывает фовеолизацию с помощью саккады.
Какие раздражители вызывают движения глаз, а какие нет?
Первый наиболее часто встречается в повседневной жизни и действует по другому механизму, чем второй.
В первом случае мы бы говорили о преаттентивном процессе, а во втором — о полностью внимательном. Разница между обоими процессами становится ясной, когда мы экспериментируем с обнаружением основных стимулов в сцене с дистракторами. В большинстве случаев люди быстро обнаруживают дифференциальный элемент менее чем за 10 мс, что меньше времени, необходимого для выполнения движения фовеализации, это автоматический механизм «выскакивания», описанный Treisman в 1988 году.
Если число отвлекающих факторов увеличивается, но время реакции, т. е. обнаружения, остается постоянным, то это чистый периферический восходящий процесс, и, если количество отвлекающих факторов подразумевает увеличение времени реакции, расхода внимания, это означает, что когнитивные механизмы приходят в негодность. в игру, и мы сталкиваемся с процессом сверху вниз.
В настоящее время предполагается, что в реальной жизни мы функционируем с помощью механизма всплывающего окна (параллельно) и только при определенных обстоятельствах мы продолжаем фовеализировать что-то посредством последовательного изучения пост-внимания.
как мы видим мир
Механизм предварительного внимания работает параллельно, то есть на сетчатку одновременно поступают различные низкоуровневые стимулы со сцены, включая цвет, яркость, ориентацию и т. д. Каждый из этих стимулов создает карту характеристик, и каждая карта комбинируется с другими аддитивным образом, пока не образуется единая исходящая карта с несколькими горячими точками, которые могут привлечь внимание и вызвать саккадическое движение, чтобы перейти к фовеолизации одной из них. баллов (Итти и Кох, 2000). Одна из проблем, поставленных этой теорией, заключается в том, что если есть какие-то явно «горячие» точки, привлекающие внимание, мы всегда будем обращаться к этим точкам и не будем ценить остальную часть сцены. Предполагается, что для решения этой проблемы существует механизм временного торможения горячих точек, так что глаза могут свободно перемещаться по сцене, фиксируя слабые, невыдающиеся стимулы.
Не похоже, что это полностью так, но это правда, что когда мы анализируем сцену, мы склонны фокусироваться на определенных точках, более или менее рекурсивно (горячих точках), даже если порядок движений глаз каждый раз разный. времени или при сравнении разных людей (Tatler and Vincent, 2008, 2009).
Расположение объектов вызывает движения глаз
Другим важным аспектом обнаружения значимых стимулов является их расположение на сцене.
Мы знаем, что при их расположении в центральных областях уровень обнаружения выше, чем при их расположении на периферии, поэтому идея о наличии системы определенного торможения или фильтрации наиболее сильных исходящих раздражителей приобретает большее содержание, чтобы позволить глазам совершать инспекционные саккады на протяжении всей сцены. Эти движения также следуют определенным «правилам», они обычно ampвысота не очень большая и чаще по горизонтальной оси (реже по вертикали и реже по наклонной).
В противоположность восходящей концепции значимых стимулов находится гипотеза «сверху вниз», которая подтверждается исследованиями, показывающими, что движение глаз меняется при переходе от простого наблюдения за чем-то к тому, когда мы просим наблюдателя искать что-то определенное. на сцене. В этот момент айтрекер показывает совершенно другую картину движений, которая показывает, что эти движения определяются нисходящим психическим процессом.
Движения глаз, поиск или наблюдение
Наиболее обобщенное представление состоит в том, что в ситуациях, когда нет сильного воздействия разума (поиск чего-либо и т. п.), преобладают восходящие механизмы, а при запуске психического процесса — нисходящие.
Один из моментов, который до сих пор вызывает сомнения, — это то, как мы распознаем определенный объект, когда мы фиксируем какие-то его существенные аспекты на периферии сетчатки или когда возникает фовеолизующая его саккада.
Движения глаз в повседневной жизни
Кажется, что в ситуациях, когда нет четкого мысленного ориентира, зрение будет следовать механизму мастер-карты, сформированному низкоуровневыми картами, возникающими в результате исходящих стимулов, которые начинаются с периферии сетчатки. Создается карта среднего качества, достаточная для того, чтобы у нас было видение, которое направляет нас в сцене, сводя к минимуму движения глаз для фовеолизации (Винсент, 2007).
Фовеолизация проявляется в конкретных задачах, направляемых идеей или мыслительным процессом, обычно ищут что-то и обусловлены предыдущим когнитивным опытом (Torralva and Oliva, 2003 и 2006). Если мы будем искать кувшин с водой на фото кухни, то сначала осмотрим прилавок перед полом, он скорее всего находится в той зоне кухни на фото.
я хочу кое-что увидеть
Роль мысли, разума, в управлении движениями глаз становится все более актуальной. Есть опыт, полученный с помощью устройства отслеживания взгляда в сцене, где исходящие стимулы были отфильтрованы, например, завуалированные лица и т. д., и наблюдается отсутствие уменьшения фиксации горячих точек, таких как глаза, нос и т. Д. рот, хотя оцените правильно. Эти результаты согласуются с тем фактом, что большинство этих характерных точек, таких как глаза на лице, имеют некоторую когнитивную основу.
Что касается лиц, то у человека и только у этого они определяются по всплывающим паттернам, <10 мс, даже в сценах с ampгруппа дистракторов (Hershler, 2005).
Время фиксации взгляда в сценах
Еще одним интересным моментом является движение глаз по отношению к тому времени, когда мы смотрим или осматриваем сцену.
Неясно, что на начальных фазах распознавания восходящие механизмы, основанные на исходящих стимулах, «посылают» и что со временем они теряют эффект. Что кажется более приемлемым, так это время, в течение которого мы сохраняем фиксацию в какой-то точке сцены. В начальных фазах оно будет около 250 мс, а затем удлинится, пока не достигнет 350 или 400 мс. Это как если бы мы сначала провели беглый общий осмотр, а затем более подробно разобрали некоторые из изученных моментов.
Каким мы видим окружающий мир
Если мы спросим любого человека, как мы видим, он обязательно ответит, что мы видим непрерывно и полностью, то есть, как когда смотрим фильм. Реальность совсем другая.
Процесс зрения субъективен, неполный и прерывистый. Изображение, которое мы обрабатываем, в большинстве случаев исходит не от макулярной фиксации, а от периферической сетчатки или, в лучшем случае, от парамакулярного, т. реально мы воспринимаем детали внешнего мира и это занимает минимальное время при глобальном исчислении периода зрения в течение суток. С другой стороны, в трети случаев при саккадических движениях наше зрение слепо и, наконец, образ внешнего мира, который мы формируем в нашей психике, находится под сильным влиянием когнитивных и эмоциональных аспектов, что предполагает понятие субъективное видение, а не объективное, где то, что человек «видит» или как он это видит, будет отличаться от того, как это видит другой человек.
прерывистое видение
То, что видение прерывистое, мы видим в том факте, что человек не осознает или не может воспринимать саккадические движения глаз. Если мы находимся перед зеркалом, мы не можем видеть этот тип движений глаз, однако это становится очевидным, когда мы проверяем его в регистре, сделанном айтрекером. Непрерывность видения — это просто иллюзия.
неполное видение
Неполное видение - это то, что не признавалось до девяностых годов, до этого считалось, что видение предполагает анализ сцены по методу "точка за точкой", детальный анализ каждого пространства и что его добавление позволяет реконструировать сцену как если бы это была картина, это то, что известно как «картинка в уме».
Исследования нескольких авторов, в том числе O'Regan (2000), показали, что если мы смотрим на сцену, картину или фотографию, если во время слепой фазы саккады мы что-то меняем в этой сцене, даже если это весьма существенно. , в большинстве случаев мы этого не оценим, будем продолжать воспринимать сцену как в ее начале.
Один из возможных выводов из этого факта состоит в том, что мы не видим через внутреннее представление окружающего нас мира. По О'Регану, происходит то, что мы формируем представление об окружающей нас среде на низком уровне только для того, чтобы сориентироваться, и только при определенных обстоятельствах мы обнаруживаем детали части этой среды. когда мы интересуемся чем-то конкретным и фовеолируем его.
зрение и уровень внимания
Степень внимания, которую мы уделяем в каждый момент, является фундаментальным фактором, когда дело доходит до объяснения того, что мы видим.. Детали, которые мы запомним, если идем по тропе прогуливаясь, сильно отличаются от того, если бы мы шли по неизвестной тропе, пытаясь вспомнить, куда мы идем, если мы знаем, что должны повторить это в другой день в качестве гидов.
Для Rensink, 2000, как показано на исходном рисунке его работы, мы строим не коробочное изображение (в двух измерениях), а виртуальное 3D-представление с очень переменными уровнями детализации, только самые важные для каждого. цель (ориентировочная, художественная, по грибы и т.д.).
Движения глаз, связанные с языком
Виртуальное представление Ренсинка будет напрямую связано с идеей интегрированного представления Альтмана и Камиде, 2007, которые указывают на связь между визуальной информацией и языком. Если мы оставим наблюдателя в одной комнате, а затем перенесем его в другую, где ничего нет, если в первой было окно, то когда мы говорим об окне или об окне вообще, то обнаруживается, что в большинстве случаев он делает движение глаз к положению, где было окно в первой комнате, как если бы мы искали его в виртуальной конструкции в нашем воображении, где пространство и видение сочетаются.
Эта идея интеграции языка и зрения находится больше в динамической концепции визуального восприятия, отходя от статической изобразительной концепции прошлых лет. Устная информация и пространственное представление создают гораздо более эффективную виртуальную среду.
Представьте себе пространства и глаза
Виртуальное пространство может быть двух типов:
Эгоцентричный: Мы представляем то, что мы увидели бы перед собой, например, когда мы ищем определенный объект в комнате, мы смотрим на объекты меньшего размера, чем наше тело.
аллоцентрический: виртуальное пространство больше, вся комната или квартира, в которой мы находимся, как правило, представляет собой представление больше, чем мы сами (Hayhoe, 2008).
Другим важным аспектом является то, как мы сохраняем или насколько мы сохраняем информацию, которую мы используем из окружающей среды в данный момент времени.
Когда мы делаем что-то, что требует визуальной информации, мы говорили, что склонны строить виртуальное представление об окружающей среде и о том, что у нас есть перед нами, объекте, которым мы манипулируем, этот виртуальный сценарий не состоит из всех деталей. реальности, только те аспекты, которые полезны нам для выполнения этой конкретной задачи.
Визуальное время удержания
Теперь возникает проблема не только в том, какие элементы входят в мысленное представление, но и в том, как они появляются и исчезают, поскольку мы сказали, что виртуальное представление является динамическим, а не статическим изобразительным. Tatler, 2001, обнаружил, что если человеку, выполняющему определенный тип задания, например, подавать кофе, в середине задания говорят включить свет (нажать выключатель на стене), а в конце В этом действии его просят описать то, что он помнит, он расскажет много подробностей о стене, но очень мало о первоначальной задаче быть кафе, которая всего несколько секунд назад занимала его основное внимание.
Сделанный вывод состоит в том, что мы используем только информацию из окружающей среды, информацию, которая минимально необходима для выполнения задач, которые мы выполняем в конкретный момент, и что эта информация быстро меняется. То, что мы используем, мгновенно, только пока оно нам полезно, поэтому, когда мы меняем на что-то другое, эти данные удаляются из рабочей памяти, их как бы неинтересно сохранять, они уже не нужны в памяти. виртуальное представление и его сохранение может мешать новым поступающим точкам и приводить к ошибкам, помимо энергозатрат на поддержание большего количества данных, чем необходимо.
Визуальные движения в запланированных задачах
Когда мы переходим к предыдущему представлению о виртуальном представлении, как о чем-то динамичном, оно достигает своего апогея, когда речь идет о задачах со значительной двигательной активностью, таких как игра в теннис.
Во всех двигательных действиях можно выделить два уровня:
- Спецификация задачи.
- Выполнение задачи.
Дела по расписанию
Спецификация задачи включает в себя все, что связано с планированием задачи, перечень действий, необходимых для достижения предполагаемой цели.
Важно различать рутинные задачи и те, которые не являются таковыми.
В ежедневные работы детальный контроль не нужен, обычно мы делаем их полуавтоматически, и вырабатывается соревновательный процесс схем, который быстро и с небольшими энергозатратами направляет нашу деятельность в разработке задачи.
В нестандартные задачи возникают механизмы последовательных схем, которые требуют больше времени и характерны для нерутинных задач. В последнем случае задачи помечаются системой контроля внимания, которая включает в себя осознание шагов, которые необходимо выполнить в задаче. Эта система расположена в дорсальной префронтальной коре, а планирование задач осуществляется в премоторной коре и базальных ганглиях.
