В психологии восприятия сенсорный сигнал — это статистический показатель или сигнал, который может быть извлечен воспринимающим из сенсорного ввода и который указывает на состояние некоторого свойства мира, которое воспринимающий заинтересован в восприятии.
Сигнал — это некоторая организация данных, присутствующих в сигнале, которая позволяет проводить осмысленную экстраполяцию. Например, сенсорные сигналы включают визуальные сигналы, слуховые сигналы, тактильные сигналы, обонятельные сигналы и сигналы окружающей среды . Сенсорные сигналы являются фундаментальной частью теорий восприятия , особенно теорий внешнего вида (как выглядят вещи).
Существуют два основных набора теорий, используемых для описания роли сенсорных сигналов в восприятии. Один набор теорий основан на конструктивистской теории восприятия, в то время как другие основаны на экологической теории.
Основываясь на своих взглядах на конструктивистской теории восприятия, Гельмгольц (1821–1894) считал, что зрительная система конструирует визуальные восприятия посредством процесса бессознательного вывода , в котором сигналы используются для создания вероятностных выводов о состоянии мира. Эти выводы основаны на предшествующем опыте, предполагая, что наиболее правильная интерпретация сигнала будет продолжать оставаться верной. [1] Зрительное восприятие является конечным проявлением этого процесса. Брунсвик (1903–1955) позже формализовал эти концепции с помощью модели линзы , которая разбивает использование системой сигнала на две части: экологическую обоснованность сигнала, которая представляет собой вероятность его корреляции со свойством мира, и использование сигнала системой . [2] В этих теориях для правильного восприятия необходимо как наличие сигналов с достаточно высокой экологической валидностью, чтобы сделать вывод возможным, так и то, что система фактически использует эти сигналы соответствующим образом во время построения восприятия.
Второй набор теорий был выдвинут Гибсоном (1904-1979) на основе экологической теории восприятия. Эти теории утверждали, что для достижения точного восприятия не требуется никаких выводов. Напротив, зрительная система способна воспринимать достаточно сигналов, связанных с объектами и их окружением. Это означает, что может быть сделано однозначное сопоставление между входящими сигналами и средой, которую они представляют. Эти сопоставления будут сформированы определенными вычислительными ограничениями; черты, которые, как известно, распространены в среде организма. [3] Конечный результат тот же: визуальный предписанный принцип проявляется в процессе.
Комбинация сигналов — это активная область исследований восприятия, которая стремится понять, как информация из нескольких источников объединяется мозгом для создания единого перцептивного опыта или реакции. Недавние эксперименты по набору сигналов показали, что зрительная система взрослого человека может научиться использовать новые сигналы посредством классического (Павловского) обусловливания .
Визуальные сигналы — это сенсорные сигналы, получаемые глазом в виде света и обрабатываемые зрительной системой во время зрительного восприятия . Поскольку зрительная система является доминирующей у многих видов, особенно у людей, зрительные сигналы являются большим источником информации о том, как воспринимается мир . [ 4]
Способность воспринимать мир в трех измерениях и оценивать размер и расстояние до объекта в значительной степени зависит от глубинных признаков. Два основных глубинных признака, стереопсис и параллакс движения, оба основаны на параллаксе , который является разницей между воспринимаемым положением объекта с двух разных точек зрения. В стереопсисе расстояние между глазами является источником двух разных точек зрения, что приводит к бинокулярному неравенству . Параллакс движения основан на движении головы и тела для создания необходимых точек зрения. [5]
Зрительная система может обнаруживать движение как с помощью простого механизма, основанного на информации из нескольких кластеров нейронов, так и путем объединения посредством интеграции нескольких сигналов, включая контраст, форму и текстуру. Одним из основных источников визуальной информации при определении собственного движения является оптический поток . Оптический поток не только указывает, движется ли агент, но и в каком направлении и с какой относительной скоростью.
Люди, в частности, развили особенно острую способность определять, генерируется ли движение биологическими источниками, даже с помощью точечных световых дисплеев , где точки представляют суставы животного. [6] Недавние исследования показывают, что этот механизм также может выявлять пол, эмоциональное состояние и действие данной модели человеческой световой точки. [7]
Способность различать цвета позволяет организму быстро и легко распознавать опасность, поскольку многие ярко окрашенные растения и животные представляют собой определенную угрозу , обычно содержащую какой-либо токсин. Цвет также служит выводным сигналом, который может запустить как двигательное действие [8] , так и интерпретацию убедительного сообщения. [9]
Контрастность, или разница в яркости и/или цвете, которая помогает сделать объект различимым, важна для обнаружения краев и служит сигналом.
Слуховой сигнал — это звуковой сигнал, представляющий собой входящий сигнал, полученный через уши, заставляющий мозг слышать. Результаты получения и обработки этих сигналов в совокупности известны как чувство слуха и являются предметом исследований в области психологии , когнитивной науки и нейробиологии .
Слуховая система людей и животных позволяет людям усваивать информацию из окружающей среды, представленную в виде звуковых волн. Звуковые волны сначала проходят через ушную раковину и слуховой проход, части уха, которые составляют наружное ухо. Затем звук достигает барабанной перепонки в среднем ухе (также известной как барабанная перепонка). Барабанная перепонка заставляет молоточек , наковальню и стремечко вибрировать. Стремечко передает эти вибрации во внутреннее ухо , надавливая на мембрану, покрывающую овальное окно , которое разделяет среднее и внутреннее ухо. Внутреннее ухо содержит улитку , заполненную жидкостью структуру, содержащую волосковые клетки. Эти клетки служат для преобразования входящей вибрации в электрические сигналы, которые затем могут передаваться в мозг. Слуховой нерв переносит сигнал, генерируемый волосковыми клетками, от внутреннего уха к слуховой воспринимающей области в коре головного мозга. Затем сигнал проходит по волокнам к нескольким подкорковым структурам и далее к первичной слуховой воспринимающей области в височной доле. [10]
Люди используют несколько сигналов для определения местоположения данного стимула, в основном используя разницу во времени между ушами. Эти сигналы позволяют людям определять как возвышение, высоту стимула относительно человека, так и азимут или угол звука относительно направления, в котором смотрит человек.
Если звук не находится прямо перед или позади человека, звуковые стимулы будут проходить немного разное расстояние, чтобы достичь каждого уха. Эта разница в расстоянии вызывает небольшую задержку во времени восприятия сигнала каждым ухом. Величина интерауральной разницы во времени тем больше, чем больше сигнал поступает со стороны головы. Таким образом, эта задержка во времени позволяет людям точно предсказывать местоположение входящих звуковых сигналов. Интерауральная разница в уровне вызвана разницей в уровне звукового давления, достигающего двух ушей. Это происходит потому, что голова блокирует звуковые волны для дальнего уха, заставляя менее интенсивный звук достигать его. Эта разница в уровне между двумя ушами позволяет людям точно предсказывать азимут слухового сигнала. Этот эффект возникает только для звуков высокой частоты. [11]
Спектральный сигнал — это моноуральный (одно ухо) сигнал для определения местоположения входящих звуков на основе распределения входящего сигнала. Различия в распределении (или спектре) звуковых волн вызваны взаимодействием звуков с головой и наружным ухом перед входом в ушной канал. [12]
Слуховая система использует несколько эвристик для понимания входящих сигналов, основываясь на свойствах слуховых стимулов, которые обычно встречаются в окружающей среде. Группировка сигналов относится к тому, как люди естественным образом воспринимают входящие стимулы в виде организованных шаблонов, основанных на определенных правилах.
Если два звука начинаются в разное время, они, скорее всего, происходят из разных источников. Звуки, которые происходят одновременно, скорее всего, происходят из одного и того же источника.
Сигналы, возникающие в одних и тех же или медленно меняющихся положениях, обычно имеют один и тот же источник. Когда два звука разделены в пространстве, сигнал местоположения (см. локализацию звука ) помогает человеку разделить их перцептивно. Если звук движется, он будет двигаться непрерывно. Беспорядочно прыгающий звук вряд ли будет исходить из одного и того же источника.
Тембр — это качество тона или тональный характер звука, не зависящий от высоты тона. Это помогает нам различать музыкальные инструменты, играющие одни и те же ноты. При прослушивании нескольких звуков тембр каждого звука будет неизменным (независимо от высоты тона), и, таким образом, мы можем различать звуки из разных источников с течением времени. [13]
Высота звука относится к частоте звуковой волны, достигающей нас. Хотя один объект может производить различные высоты звука с течением времени, более вероятно, что он будет производить звуки в похожем диапазоне. [14] Нерегулярные изменения высоты звука с большей вероятностью будут восприниматься как происходящие из разных источников.
Подобно принципу гештальта хорошего продолжения (см.: принципы группировки ), звуки, которые плавно изменяются или остаются постоянными, часто производятся одним и тем же источником. Звук с одинаковой частотой, даже прерываемый другим шумом, воспринимается как непрерывный. Высокоизменчивый звук, который прерывается, воспринимается как отдельный. [15]
Когда один звук предъявляется в течение длительного интервала перед введением второго, исходящего из другого места, люди будут слышать их как два отдельных звука, каждый из которых исходит из правильного места. Однако, когда задержка между началом первого и второго звука сокращается, слушатели не могут различить два звука. Вместо этого они воспринимают их как оба исходящие из места расположения ведущего звука. Этот эффект нейтрализует небольшое различие между восприятием звука, вызванное разницей в расстоянии между каждым ухом и источником слуховых стимулов. [16]
Между визуальными и слуховыми стимулами существует сильное взаимодействие. Поскольку и слуховые, и визуальные сигналы предоставляют точный источник информации о местоположении объекта, в большинстве случаев между ними будет минимальное расхождение. Однако возможно наличие расхождения в информации, предоставляемой двумя наборами сигналов. Примером визуального захвата является эффект чревовещания , который возникает, когда зрительная система человека определяет источник слухового стимула в другом месте, чем то, в котором его определяет слуховая система. Когда это происходит, визуальные сигналы переопределяют слуховые. Человек будет воспринимать звук как исходящий из того места, где виден объект. Слух также может влиять на зрительное восприятие. Исследования продемонстрировали этот эффект, показав два объекта на экране, один из которых двигался по диагонали из верхнего правого угла в нижний левый, а другой — из верхнего левого угла в нижний правый, пересекаясь посередине. Пути этих идентичных объектов можно было бы интерпретировать как пересекающиеся друг с другом или как отскакивающие друг от друга. Без какого-либо слухового сигнала подавляющее большинство испытуемых видели, как объекты пересекали пути и продолжали движение по своей первоначальной траектории. Но с добавлением небольшого звука «щелчка» большинство испытуемых воспринимали объекты как отскакивающие друг от друга. В этом случае слуховые сигналы помогают интерпретировать визуальные сигналы. [17]
Тактильный сигнал — это либо тактильное ощущение, представляющее собой входящий сигнал, полученный соматической системой, либо взаимосвязь между тактильными ощущениями, которая может быть использована для вывода более высокого уровня информации. [18] Результаты получения и обработки этих сигналов в совокупности известны как чувство осязания и являются предметом исследований в области психологии , когнитивной науки и нейробиологии .
Слово «гаптический» может явно относиться к активному исследованию окружающей среды (особенно в экспериментальной психологии и физиологии), но часто оно используется для обозначения всего соместетического опыта. [19]
Соматосенсорная система усваивает много видов информации из окружающей среды: температуру, текстуру, давление, проприоцепцию и боль. Сигналы различаются для каждого из этих восприятий, и рецепторные системы отражают это: терморецепторы , механорецепторы , ноцицепторы и хеморецепторы .
В дополнение к взаимодействию тактильной коммуникации и невербальной коммуникации , тактильные сигналы в качестве праймеров рассматривались как средство сокращения времени реакции для идентификации визуального стимула. [20] Испытуемые были помещены в кресло, оснащенное спинкой, которая обеспечивала тактильные сигналы, указывающие, где стимул появится на экране. Действительные тактильные сигналы значительно сокращали время реакции, в то время как недействительные сигналы увеличивали время реакции. [20]
Тактильные сигналы часто используются, чтобы позволить людям с ослабленным зрением иметь доступ к большему объему информации. Брайль — это тактильный письменный язык, который читается с помощью прикосновения, проводя пальцами по выпуклым узорам. Технология Брайля — это попытка распространить Брайль на цифровые медиа и разработка новых инструментов для помощи в чтении веб-страниц и других электронных устройств, часто включающая комбинацию тактильных и слуховых сигналов. [21]
Основная проблема, которую пытаются преодолеть различные технологии в этой области, — это сенсорная перегрузка. Количество информации, которую можно быстро связать с помощью прикосновения, меньше, чем через зрение, и ограничено современными технологиями. В результате мультимодальные подходы, преобразующие визуальную информацию как в тактильные, так и в слуховые выходы, часто дают наилучшие результаты. Например, электронная ручка может быть проведена по планшету, отображенному на экране, и производить различные вибрации и звуки в зависимости от того, что находится в этом месте. [21]
Обонятельный сигнал — это химический сигнал, получаемый обонятельной системой, который представляет собой входящий сигнал, полученный через нос. Это позволяет людям и животным чувствовать запах химического сигнала, испускаемого физическим объектом. Обонятельные сигналы чрезвычайно важны для полового размножения, поскольку они запускают брачное поведение у многих видов, а также материнскую связь и методы выживания, такие как обнаружение испорченной пищи. Результаты получения и обработки этой информации известны как обоняние.
Процесс обоняния начинается, когда химические молекулы попадают в нос и достигают обонятельной слизистой оболочки , области размером с монету в десять центов, расположенной в носовой полости, которая содержит обонятельные рецепторные нейроны . Существует 350 типов обонятельных рецепторов, каждый из которых чувствителен к узкому диапазону запахов. Эти нейроны посылают сигналы в клубочки внутри обонятельной луковицы . Каждый клубочек собирает информацию от определенного обонятельного рецепторного нейрона. Затем обонятельный сигнал проводится в грушевидную кору и миндалевидное тело , а затем в орбитофронтальную кору , где происходит более высокая обработка запаха.
Обонятельная память — это воспоминание о данном запахе. Исследования показали, что обонятельная память очень стойкая и имеет высокую устойчивость к помехам, то есть эти воспоминания остаются у человека надолго, несмотря на возможное вмешательство других обонятельных воспоминаний. Эти воспоминания в основном явные , хотя неявные формы обонятельной памяти действительно дают некоторое понимание памяти. Обонятельные сигналы млекопитающих играют важную роль в координации связи мать-младенец и последующем нормальном развитии потомства. Обонятельная память особенно важна для материнского поведения. Исследования показали, что плод знакомится с обонятельными сигналами в матке. Это демонстрируется исследованиями, которые предполагают, что новорожденные положительно реагируют на запах собственной амниотической жидкости, то есть плод учится на этих сигналах в утробе матери. [22]
Экологические сигналы — это все сенсорные сигналы, которые существуют в окружающей среде.
При направленном внимании внешний сигнал становится воспринимаемым сигналом. [18] Однако большинство внешних сигналов усваиваются подсознательно, как при визуальном контекстном восприятии .
Сигналы окружающей среды служат основным контекстом, который формирует восприятие мира, и как таковые они могут подготавливать предыдущий опыт для влияния на воспоминания [23] и принятие решений. [24] Это нашло применение в маркетинге , поскольку есть доказательства того, что атмосфера и планировка магазина могут влиять на поведение покупателей. [25]
Экологические сигналы играют прямую роль в опосредовании поведения как растений [26] , так и животных. Например, экологические сигналы, такие как изменение температуры или доступность пищи, влияют на нерестовое поведение рыб. В дополнение к сигналам, генерируемым самой средой, сигналы, генерируемые другими агентами, такими как следы феромонов муравьев, могут влиять на поведение , косвенно координируя действия между этими агентами .
В исследовании восприятия внешние сигналы играют большую роль в экспериментальном дизайне, поскольку эти механизмы развивались в естественной среде [27] , что порождает статистику сцены и желание создать естественную сцену. Если экспериментальная среда слишком искусственна, это может повредить внешней валидности в идеальном эксперименте с наблюдателем, который использует естественную статистику сцены.
Среди многих проблем, связанных с болезнью Паркинсона, есть нарушения походки или проблемы, связанные с ходьбой. Одним из примеров этого является застывание походки, когда человек с болезнью Паркинсона резко останавливается и борется с невозможностью идти вперед в течение короткого периода. Исследования показали, что слуховые сигналы, связанные с ходьбой, такие как звук шагов по гравию, могут улучшить условия, касающиеся нарушений походки у людей с болезнью Паркинсона. В частности, два аспекта непрерывности сигнала (темп) и релевантности действия (звуки, обычно связанные с ходьбой) вместе могут помочь снизить изменчивость походки. [28]
Использование сенсорных сигналов также помогло улучшить двигательные функции у людей с болезнью Паркинсона. Исследования показали, что сенсорные сигналы полезны для помощи людям с болезнью Паркинсона в выполнении их ADL (повседневных действий). Хотя исследования показали, что эти люди все еще не соответствовали стандартным ожиданиям относительно двигательных функций, а последующие оценки выявили небольшой рецидив двигательных нарушений, общие результаты подтверждают, что сенсорные сигналы являются полезным ресурсом в физиотерапии и улучшении двигательного развития в борьбе с симптомами болезни Паркинсона. [29]
{{cite book}}: |first=имеет общее название ( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: |first=имеет общее название ( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{cite book}}: |first=имеет общее название ( помощь )CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )