Элементы теории биологических анализаторов - Позин Н.В.
Скачать (прямая ссылка):
Самые общие соображения о процессе переработки сенсорной информации позволяют заключить, что при извлечении некоторых сведений остальная часть информации может быть потеряна (например, при выделении контуров в полутоновом изображении может быть утеряна информация о детальном распределении яркости по изображению). Поэтому можно ожидать, что в зрительной системе уже на ранних стадиях анализа одновременно (по двум или большему числу каналов) совершаются информационные преобразования с сохранением исходной детальной информации и преобразования по извлечению существенной информации (и с потерей части исходной информации). В § 2 этой главы приводятся физиологические данные ,в обоснование возможности выполнения таких двух типов преобразований па самых ранних стадиях восприятия.
Одной из основных операций предварительного анализа является выделение в изображении областей, однородных по яркости,
цвету или текстуре. В § 3 данной главы предложена модель выделе . лия областей, отличающихся только текстурой.
Мы считаем, что процесс предварительного анализа заканчивается выделением некоторого объекта или части объекта (фрагмента) из окружающего фона. Такому выделению способствует текстурный анализ (§ 3). Однако, как оказалось, в процессе бинокулярного слияния, также относящемся к предварительному анализу, создаются условия, позволяющие зрительной системе выделять объекты из фриа по их разной удаленности от глаз (но глубине). Моделированию бинокулярного слияния посвящен последний § 4 данной главы.
§ 1. Этапы предварительного анализа
Во Введении к этой части был перечислен ряд возможных операций по обработке зрительной информации, безусловно относящихся к ранней стадии зрительного восприятия — к стадии предварительного анализа. Однако неизвестно, какие именно операции и в какой последовательности выполняются и существует ли некоторая обязательная последовательность операций. Между тем, порядок операций по переработке зрительной информации знать необходимо, чтобы правильно моделировать весь процесс. От того, какая информация получена на предыдущем этапе, зависит, какио дополнительные операции должны быть проделаны в дальнейшем. Не зная последовательности основных зрительных операций с входным изображением, трудно выявить истинный механизм каждого небольшого этана переработки информации. В атом параграфе сделана попытка выявить последовательность ряда основных операций по начальной переработке информации в зрении.
1. Физиологические данные о начальных этапах зрительного восприятия. Рассмотрим четыре группы данных, позволяющих судить о том, какого рода переработка информации происходит до начала этапа собственно узнавания.
Д а иные о характере и е р е д а ч и прост р а н-с т в е н п ы х частот изображения на верхние уровни обработки в интервале одной фиксации глаза. Известно, что при очень кратковременной (менее 10 —15 мс) экспозиции изображения некоторого объекта (при условии его маскировки [296, 297J) испытуемый вместо объекта видит неясное пятно [297—300]. При увеличении экспозиции испытуемый начинает видеть некоторые крупные фрагменты и общие очертания объекта. Однако мелкие детали изображения испытуемый начинает различать только при увеличении длительности экспозиции до 150—200 мс.
В последние годы ноявились новые электрофизиологические данные, которые объясняют эту особенность тахистосконического
восприятия. В работе [301] показано, что диаметр зоны суммации рецептивных полей (РП) наружного коленчатого тела (НКТ) кошки меняется и ходе действия светового стимула (рис. 118). Это изменение происходит в первые 100 мс после предъявления стимула. Размер зоны суммации сужается от 5—10° до 10—15'. Авторы интерпретируют ото изменение следующим образом. В первый момент после подачи стимула (или в первый момент после скачка
Рис. 118. Перестройка рецептивных полей во времени, а) Схема расчета изменений диаметра аоны суммации (</)во времени; С) изменении (/во времени для ганглиозных клеток сетчатки (крестики) и плеток НКТ (кружочки) (но [296]).
глаза) диаметр зоны суммации P1I максимален, а, следовательно, система РП имеет частотную характеристику фильтра низких пространственных частот. Процесс изменения диаметра зоны суммации, т. е. перестройка фильтра, идет непрерывно до 50—70 мс. К концу интервала в кору передается информация и о высоких пространственных частотах.
Данные о выборе отдельного участка с ц е-н ы для дальнейшего а н а л и з а. Область ясного видения (2—3°) составляет малую долю всего воспринимаемого глазом поля зрения (до 170° по горизонтали). Естественно предположить поэтому, что осмотр сцепы должен проходить по некоторому «плану», учитывающему «шпересность» различных областей зрительной картины. И в самом деле, Потоп и Старк [302,303] обнаружили, что еще до момента узнавания осмотр конкретного изображения (несколько первых точек фиксации) происходит по вполне определенной траектории (рис. 119), зависящий от характера изображения. Оказалось, что характерная для данного изображения траектория осмотра (но крайней мере 2—3 первые фиксации) наблюдается уже при первом показе незнакомого изображения. Эти траектории для одного и того же изображения были разными у разных испытуемых. Однако у каждого испытуемого характерные траектории повторялись при повторных показах того же изображения. Этот факт можно
