CC BY
164
ВЕСТНИК ТГГПУ. 2008. №1(12)
ПСИХОЛОГИЯ
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ЭФФЕКТА Э.МАХА
© А.Ф.Корниенко
Статья посвящена интерпретации механизмов известного в психологии эффекта появления в субъективном зрительном восприятии человека так называемых "полос Маха". В отличие от традиционного подхода к объяснению данного эффекта, основанного на рассмотрении процессов латерального торможения в рецепторной системе, автор предлагает объяснение на основе рассмотрения нейрофизиологических механизмов психики и саккадических движений глаз.
Эффект Э.Маха представляет собой особый зрительный эффект, который возникает в психике человека при восприятии неравномерно освещенной поверхности. Исследуя субъективные явления зрительного восприятия, Э.Маха использовал вращающийся цилиндр, поверхность которого представляла собой полосу, состоящую из чередующихся белых и черных секторов особой конфигурации (см. рис.1):
название "полосы Маха": одна более светлая в области а и другая более темная в области р.
В современных условиях воспроизведение эффекта Маха достигается путем предъявления испытуемому картинки с необходимым распределением яркости непосредственно на экране компьютерного монитора (см. рис.З):
в в
Рис.1. Конфигурация белых и черных секторов на поверхности вращающегося цилиндра, использованного Э.Махом при исследовании субъективных эффектов зрительного восприятия [1, с.196]
При быстром вращении цилиндра в поле зрения человека образуется неподвижная картинка, яркость которой увеличивается от В к А в соответствии с конфигурацией светлых и, соответственно, черных секторов. С точки зрения объективных физических закономерностей, распределение средних значений яркости (I) соответствующих участков картинки должно выглядеть следующим образом (см. рис.2):
В
более темная ^ полоса /
в
\
А
более светлая полоса________
Рис.2. Объективное распределение яркости картинки, образующейся в поле зрения человека при исследовании эффекта Маха
Однако Э.Мах обнаружил, что в субъективном отражении человека образуются две дополнительные полосы, впоследствии получивших
Рис.3. Проявление эффекта Маха (появление более темной и более светлой полос) в субъективном восприятии картинки с неравномерной яркостью
Для объяснения механизма появления полос Маха обычно привлекают концепцию латерального торможения между соседними нейронами в сетчатке, которая была разработана и получила эмпирическое подтверждение при изучении эффектов усиления контраста [2]. Однако в работе Р.КаШй!, К.Мйкшап, К.Яеппей [3, р.4554-4558] указывается на то, что явления усиления контраста и появления полос Маха - это разные явления и в их основе лежат разные механизмы.
Предлагаемое нами объяснение эффекта Маха непосредственно основывается на механизмах психики как свойства мозга, обеспечивающего субъективное отражение ближайшего будущего объективной действительности.
Как было показано нами ранее [4, с.186-194], для процессов ощущения как элементарной формы психики соответствующее свойство мозга описывается соотношением
Убл.буд. - /наст. + А/ (1)
ПСИХОЛОГИЯ
где А/ (/наст. - /бл.пр.Х а /наст^ /бл^р^ /бл.буд. - частоты
возникающих в мозге нейронных импульсаций, в которых отражаются интенсивности воздействия, соответственно, в настоящем, ближайшем прошлом и ближайшем будущем.
Учитывая, что в первом приближении частота нервных импульсов, вызванных наличием внешнего воздействия, пропорциональна логарифму интенсивности внешнего воздействия [2, 5], можно записать:
/ - а^^ 3 + Ъ (2)
где: / - частота нервных импульсов на выходе отдельного /-го элемента нервной системы;
3 - интенсивность внешнего воздействия;
а1 и Ъ1 - некоторые константы, численные значения которых определяются индивидуальными особенностями нервной системы отдельного организма.
Используя соотношения (2), соотношение (1) можно записать следующим образом:
!°В 3бЛ.буд. = !°В 3ност. +(!°В 3ност- 1оВ 3 ближ.пр. ) (3)
или
1+-
AJ
(4)
log Jбл.буд.= log Jнаст + log
ближ.пр. J
Вместе с тем мы знаем, что, согласно закону Фехнера, интенсивность ощущения S в первом приближении пропорциональна логарифму интенсивности воздействия J , то есть
S « к ■ log J (5)
где: к - некоторый коэффициент пропорциональности.
Учитывая данное обстоятельство, из соотношения (4) нетрудно получить выражение для ощущения, в котором будет учитываться наличие изменений в интенсивности воздействия
( » г А
S = SHacm+ к *log
1 + -
AJ
J,
(6)
ближ.пр. у
Если интенсивность внешнего воздействия постоянна, то А3—0, и ^—^Наст.. Однако при наличии изменений в интенсивности воздействия интенсивность ощущения, как следует из соотношения (6), будет отличаться от ^наст. на некоторую величину А^, определяемую соотношением
( » г А
AS = к *log
1+-
AJ
Jб
(7)
ближ.пр. у
Если допустить, что интенсивность воздействия увеличивается со скоростью V, соотношение (7) можно преобразовать к виду:
AS = к * log
1 +
V ■At
\
J.
бл.пр.
(8)
Соотношение (8) позволяет сделать вывод, что интенсивность ощущения, возникающего при на-
личии внешнего воздействия с изменяющейся интенсивностью, оказывается зависящим от скорости изменения интенсивности этого воздействия. Чем больше скорость, тем больше интенсивность ощущения по сравнению с ощущением, возникающим в ответ на воздействие такой же интенсивности, но не изменяющейся во времени.
При наличии воздействия с изменяющейся интенсивностью в нервной системе в каждый момент времени А( в силу наличия психики образуются нейронные импульсации /бл.буд., частота которых определяется выражением (1). В момент времени ^ — ¿ст., когда интенсивность воздействия достигает величины 3стат., частота импульсаций /ш.буд. составляет /бл.буд. — /стат. + А/, то есть превышает значение /стат. на величину А/ Очевидно, что превышение частоты импульсаций /бл.буд. стационарного значения /стат. больше в случае более быстрого изменения интенсивности воздействия. Это означает, что субъективное отражение интенсивности внешнего воздействия в ощущении зависит от того, насколько быстро значение интенсивности достигает стационарного значения.
В случае эффект Маха (см. рис.3) мы имеем ситуацию с изменяющейся интенсивностью воздействия (в зоне "в-а" ) и с двумя стационарными уровнями интенсивности (в зонах "Б-Р" и "а-А"). Есть, правда, одно очень важное обстоятельство: картинка с различным распределением интенсивности света во всех трех зонах предъявляется испытуемым в стационарном режиме, то есть без изменения интенсивности света во времени. Именно это, на наш взгляд, и вынуждало исследователей при объяснении эффекта Маха прибегать к концепции латерального торможения.
Однако наличие механизма саккадических движений глаз, обнаруженного в окулографиче-ских исследованиях [6, р.953-978], позволяет рассматривать процесс зрительного восприятия картинки как процесс ее непрерывного сканирования слева направо и обратно. В результате сканирования пространственное распределение интенсивности света отдельных зон картинки преобразуется во временное распределение на фоторецепторах зрительной системы.
Динамика в изменениях частот нейронных им-пульсаций в зрительной системе при сканировании плоскости в направлениях слева направо и справа налево представлена на рис.4 линиями (о) и (Ъ) соответственно. Появление нейронных импульсаций с более низкой и более высокой частотой соответствует на субъективном психическом уровне (на уровне ощущений) более слабой и более сильной освещенности. В результате многократного сканирования картинки в обоих направлениях происходит усреднение частот нейронных импульсаций и
А.Ф.КОРНИЕНКО
появление на уровне субъективного восприятия более темной и более светлой полос:
саккадические движения глаз Рис.4. Механизм появления более темной (темн.) и более светлой (свет.) полос в эффекте Маха (пояснения в тексте)
Существование эффекта Маха можно рассматривать в качестве одного из проявлений механизма психики как особого свойства нейрофи-
зиологических процессов обеспечивать получение знаний о ближайшем будущем отдельных
параметров объективной действительности.
1. Мах Э. Анализ ощущений и отношение физического к психическому. М., 2005.
2. Гранит Р. Электрофизиологическое исследование рецепции / Пер. с англ. М., 1957.
3. Ratliff F., Milkman N., Rennert N. Attenuation of Mach bands by adjacent stimuli // Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1983. Vol.80.
4. Корниенко А.Ф. Чувствительность организма и "зачаточная форма психики" // Вестник КГПУ, 2006. №5.
5. Сомьен Дж. Кодирование сенсорной информации в нервной системе млекопитающих / Пер. с англ. М., 1975.
6. Hikosaka O., Takikawa Y., Kawagoe R. Role of the basal ganglia in the control of purposive saccadic eye movements // Physiol. Rev. 2000. Vol.80.
PSYCHOLOGICAL PROCESS OF E.MACH EFFECT
A.F.Kornienko
The article considers the interpretating of the well-known in psychology effect of subjective visual perception so-called "Mach Bands". Unlike the traditional approach to given effect neurophysiological mechanisms of psychics and the saccadic eye movements.
