До сих пор психологи рассматривали мысленные образы весьма поверхностно, опираясь в основном на интроспекцию и интуицию. Неудивительно поэтому, что за последние годы множество усилий было потрачено на попытки понять, что же это такое. Однако мысленные образы — это нечто мимолетное и бесплотное. Каким же образом мы можем определить их, стремясь к объяснению и того, как они отображают информацию об окружающем мире, и того, как «умственные» образы относятся к мозговому субстрату?
Мозг — это орган тела, и, как любой другой телесный орган, его можно рассматривать на разных уровнях анализа. Мы можем отнести все эти многочисленные уровни к одному из двух основных классов: физическому или функциональному. Так, желудок может быть описан в терминах типов клеток, ферментов и т. п., а может — через указание на роль, выполняемую им в процессе пищеварения. Аналогично мозг может быть описан в терминах его физического устройства — клеток, связей, нейротрансмитте-ров и т. п., а может — на языке функций этих частей. Основной функцией мозга является хранение и переработка информации. «Мысленная репрезентация» — это описание на функциональном уровне анализа того, как мозг хранит информацию.
Дискуссия о природе «образных мысленных репрезентаций» вышла на новый виток в начале 1970-х. Никто не спорит, что люди способны «видеть умственным взором». Однако налицо противоречие между подобным опытом и тем, как именно представлена в мозге соответствующая ему информация. Высказывались два предположения о способах репрезентации мысленных образов. Согласно первому образы имеют особый статус, согласно второму—ничем не отличаются от репрезентации языковых значений.
Эти два способа получили название наглядной и пропозициональной репрезентаций. Это два различных формата, два типа кодов. Они различаются, в частности, специфическим синтаксисом. Синтаксис характеризуется: (1) наличием элементарных, или «базовых», символов, (2) набором правил сочетания символов. Сами символы обычно принадлежат к различным «установленным классам» («существительное», «глагол» и т.д.), а правила сочетания формулируются в терминах этих классов, что позволяет распространить их на бесконечное число различных символов.
Формат характеризуется также семантикой кода. Семантика определяется тем, как именно отдельные символы и комбинации символов выражают значение. Например, символ «А» может интерпретироваться как элемент речи, если мы читаем слово, или как расположение птиц в полете, если рассматривать его как картинку. В обоих форматах используются одни и те же знаки, но значения из них складываются по-разному. Семантические правила наделяют конкретный символ значением (иногда даже несколькими значениями, если символ многозначный).
Напротив, содержание репрезентации — это конкретная информация, которая в ней передается. Одно и то же содержание может быть передано множеством различных форматов. Например, информация, которую содержит это предложение, может передаваться произнесением его вслух (тогда символы будут представлены звуковыми волнами) или с помощью азбуки Морзе (тогда символами будут точки и тире) и т. д.
Теперь мы подробнее остановимся на характеристиках пропозициональной и наглядной репрезентаций, чтобы понять, как их можно различить экспериментально.
Пропозициональные репрезентации
Рассмотрим пропозициональную репрезентацию простой ситуации: мяч находится на коробке. Мы можем записать репрезентацию, используя систему обозначений «НА (МЯЧ, КОРОБКА)». Этот способ близок к репрезентации высказываний в компьютере, и по нему легко понять, что речь идет не о предложениях естественного языка (скажем, английского). Пропозициональный формат может быть охарактеризован следующим образом:
С точки зрения синтаксиса:
- Символы принадлежат разнообразным установленным классам, связанным: с отношениями («НА»), объектами («МЯЧ», «КОРОБКА»), качествами («КРАСНЫЙ», «НОВЫЙ») и логическими отношениями («ЕСЛИ», «НЕТ», «НЕКОТОРЫЕ»).
- Правила сочетания символов подразумевают, что любая пропозициональная репрезентация должна содержать по крайней мере одно отношение ( (МЯЧ, КОРОБКА) не означает ничего).
- Каждому отношению свойственны требования к количеству и типу символов, которые должны быть использованы совместно (НА (МЯЧ)) неприемлемо, поскольку «НА» соотносит один объект с другим и, следовательно, должно быть как минимум два объекта.
С точки зрения семантики:
- Значения отдельных символов установлены произвольно и подразумевают наличие словаря (точно так же, как для слов естественного языка, чьи значения можно найти в словаре).
- Для пропозициональной репрезентации характерна однозначность, в отличие от слов и предложений естественного языка. Для каждого из смыслов многозначных слов используется отдельный пропозициональный символ.
- Пропозициональная репрезентация абстрактна. Это означает, что она (а) может указывать на отвлеченные категории, такие, как «сентиментальность», (б) может указывать на классы, а не на единичные объекты (такие, как «коробка вообще»), (в) не привязана ни к какой конкретной модальности (может содержать и зрительную, и языковую, и обонятельную информацию и т. д.).
- Некоторые авторы добавляют к свойствам пропозициональной семантики еще одну характеристику: она либо истинна, либо ложна (см. Anderson & Bower, 1973). Мне представляется все же, что это свойство относится не к репрезентации как таковой, а к отношениям между ней и какой-то реальной ситуацией (см. Palmer, 1978).
Наглядные репрезентации
Теперь нарисуем ту же самую ситуацию: мяч на коробке. Рисунок — пример наглядной репрезентации. Наглядные репрезентации отличаются от пропозициональных почти по всем пунктам. В них нет символов, обозначающих отношения («НА» не представлено отдельно, а появляется только как непосредственное соседство символов, соответствующих мячу и коробке). Правила сочетания не определяются установленными классами (эти правила вообще очень нестроги); любая точка может находиться в любых отношениях с любой точкой. Наглядные репрезентации нельзя наделять значением произвольно. Кроме того, так как изображения опознаются благодаря тому, что похожи на изображаемые объекты, они неоднозначны (ведь рисунок может быть похож одновременно на несколько объектов). Изображения не абстрактны: они не могут прямо указывать на отвлеченные категории, они отображают единичные объекты (а не классы) и по природе своей они зрительны.
Таким образом, изображения — это не пропозиции. Но тогда что это? Мы можем охарактеризовать наглядные репрезентации следующим образом:
С точки зрения синтаксиса:
- Все символы относятся к одному из двух установленных классов: элементы и пустое место.
- Элементы могут быть расположены настолько тесно, что образуют единство, или напротив, так рассредоточены, что воспринимаются раздельно.
- Правила сочетания символов требуют лишь, чтобы элементы находились в пространственных отношениях друг к другу.
С точки зрения семантики:
Связь между репрезентацией и тем, что она обозначает, не произвольна: скорее, изображение «похоже» на отображаемый объект или объекты. Это означает, что (а) каждая часть изображения должна соответствовать видимой части объекта или объектов и (б) «расстояния» между частями репрезентации должны соответствовать расстояниям между соответствующими частями реальных объектов. Так, картинка на мониторе может считаться наглядной репрезентацией: точкам на поверхности объекта соответствуют точки на экране, а расстоянию между точками объекта — количество точек (светящихся или темных) между точками на экране. Сходным образом в мозге для существования наглядной репрезентации не обязательно должна присутствовать реальная картинка: необходимо лишь «функциональное пространство», в котором расстояние определяется по аналогии с представляемыми объектами.
Но в мозге могут существовать и физические наглядные репрезентации: в зрительной коре находятся многочисленные «карты», на которых паттерн возбуждения сетчатки физически воспроизводится в коре. Некоторые из этих «карт» могут быть задействованы в процессе воображения; в этом случае можно буквально говорить о «картинках в голове». Однако не требуется никого, кто рассматривал бы эти картинки: они, как и собственно зрительная информация, передаются по нервным каналам в другие зоны мозга, проходя дальнейшую побработку вплоть до интерпретации.
Дискуссия об образах
В дискуссии о мысленных образах можно выделить два этапа. Первый начался в 1973 г. с публикации работы Пылишина «О чем наши глаза говорят нашему мозгу: критика мысленных образов» и книги Андерсона и Бауэра «Ассоциативная память человека». Пылишин обратил внимание на то, что сама идея образной репрезентации парадоксальна (Кто смотрит на образы?) и запутанна (В каком смысле образы подобны картинам? Почему мы не можем разглядеть количество полос на шкуре тигра?). Основной пафос его работы заключался в том, что, когда мы представляем себе мысленные образы, в мозге не возникает наглядных репрезентаций, а все формы познания, включая воображение, обеспечиваются пропозициями. Интроспективно наблюдаемая наглядная сторона образов оказывается просто «эпифеноменом». Наглядные характеристики не влияют на решаемые с помощью репрезентаций задачи точно так же, как свет, исходящий от монитора компьютера, не влияет на вычисления (монитор можно выключить, а компьютер продолжит работать как ни в чем не бывало).
Сканирование зрительных мысленных образов
Изображения включают в себя пространство (вспомним, что «расстояние» — неотъемлемая часть такой репрезентации). Следовательно, если в основе «образного» опыта лежит наглядная репрезентация, то ее пространственная составляющая должна влиять на функционирование образов. Если же основой является пропозициональная репрезентация, то расстояние не будет влиять на время переработки информации (поскольку описание внешнего вида объекта будет храниться в виде списка или некой сети, как при хранении в языковой форме).
Различные механизмы? Первый этап обсуждения
В этом разделе мы обсудим серию экспериментов, проведенных в основном моими коллегами и мной; их можно рассматривать в качестве своеобразного «исследования частного случая», демонстрирующего, как можно конкретизировать абстрактные идеи. Мы нашли единственный способ определить, включено ли в образ пространство: проверить, будет ли время, требующееся на переключение внимания между двумя частями представляе-мого объекта, увеличиваться при увеличении расстояния между ними. Если сканирование большего расстояния занимает больше времени, это означает, что расстояние действительно включено в репрезентацию.
Первый эксперимент начинался с того, что испытуемых просили запомнить набор изображений (Kosslyn, 1973). Половина этих изображений имела вертикальную направленность, а половина горизонтальную, как показано на рисунке 1. После того как испытуемые запоминали изображения, они закрывали глаза. Далее, услышав название одного из объектов (скажем, «катер»), испы-туемые должны были себе его представить. Затем их просили мысленно сфокусировать внимание на одном из краев объекта («разглядеть» его «умственным взором»). Далее испытуемые слышали название некой предполагаемой части этого объекта (например, «мотор»). При этом в половине проб называлась часть, действительно присутствующая в объекте, а в половине нет. Испытуемым предлагалось найти названную часть у объекта, который они себе представили.
Важно то, что предлагавшиеся части могли находиться как с краю изображения, так и в середине. Испытуемым сообщалось, что исследуется время, требующееся, чтобы «увидеть» определенный элемент воображаемого объекта (термин «сканирование» в инструкции не использовался). Испытуемые нажимали кнопку «да» только после того, как «видели» названный элемент, и кнопку «нет» только после безрезультатного «поиска». Мы предполагали, что если в образных репрезентациях информация представлена наглядно, то на поиск деталей, более удаленных от точки начальной фокусировки, уйдет больше времени. Именно такой результат и был получен.
Поначалу нам казалось, что результаты данного эксперимента доказывают, что при воображении используются наглядные репрезентации. Однако вскоре стало ясно, что можно легко объяснить полученные данные и с точки зрения пропозициональных репрезентаций. Боброу в личной беседе предположил, что внешний вид объекта хранится в пропозициональной структуре (см. рис. 2). Эта репрезентация состоит из группы иерархически организованных пропозиций, причем каждая ступень иерархии соответствует части объекта. Теперь мы можем обозначить пропозиции в рамках этого примера как ВНИЗУ (ВИНТ, МОТОР), СЗАДИ (МОТОР, ЗАДНЯЯ ПАЛУБА) и т.д. Каждая такая связь представляет собой отношение, объединяющее символы из двух узлов в пропозицию.
Согласно идее Боброу, люди автоматически (и неосознанно) конструируют такого рода пропозиции всякий раз, когда их просят припомнить рисунок. Когда испытуемых просят сфокусироваться на одном краю рисунка, активируется одна из частей репрезентации (для катера, например, это будет узел, соответствующий мотору). Затем в ответ на вопрос о наличии некой части объекта испытуемые будут искать это название в репрезентирующей сети. Например, после фокусировки на «моторе катера» нахождение «якоря» займет больше времени, чем отыскание «иллюминатора», поскольку путь от «мотора» к «якорю» включает в себя четыре отношения, а от «мотора» к «иллюминатору» — только три. Таким образом, эффект «расстояния» может не иметь никакого отношения к расстоянию, заключенному в наглядной репрезентации, а просто быть отражением структуры пропозициональной репрезентации. А сознательное переживание сканирования картины может вызываться самим процессом работы сети, и тогда интроспективно наблюдаемая изобразительная сторона репрезентации — просто эпифеномен.
Теперь становится ясным, почему нам было нужно детально охарактеризовать различия между типами репрезентаций. Для планирования различающих экспериментов требуется их очень точное описание. Согласно приведенной выше характеристике, пропозициональные репрезентации могут отражать пространственную информацию, но не являются изображениями. Напомним, что наглядные репрезентации, в отличие от пропозициональных, отображают очертания пустого места так же, как и очертания заполненного, и в них нет явного обозначения отношений (например, СЗАДИ). Следующий эксперимент мы провели с целью устранить проблемы, возникшие в предыдущем. Мы независимо варьировали расстояние, которое следовало просканировать глазами, и количество объектов, которое оно включало. Результаты были однозначны: на время сканирования влияло как расстояние, так и количество просмотренных элементов. Время возрастало в линейной зависимости от расстояния, даже когда количество просмотренных элементов не изменялось (подробнее см. в Kosslyn, Ball, Reiser, 1978). Это соответствует предположению о наглядной природе образных репрезентаций.
Такое их понимание позволяет выдвинуть гипотезу, что расстояния представлены в них по крайней мере двумя измерениями.
Для проверки этой гипотезы мы предложили испытуемым запомнить карту, изображенную на рис. 3. На этой карте изображены семь объектов, которые в результате попарной группировки могут образовать 21 пару. Объекты расположены так, что расстояния между ними в каждой из пар различно. Испытуемые учились представлять местоположение каждого из объектов на мысленной карте.
Как видно из рис. 4, время сканирования линейно возрастает с увеличением расстояния между объектами. Эти результаты свидетельствуют о том, что в образных репрезентациях информация представлена наглядно. Однако даже в этом случае можно предложить «пропозициональное» объяснение. Пусть сеть содержит «иллюзорные узлы», которые фиксируют расстояние. Эти узлы не передают никакой информации, только фиксируют определенный (скажем, 5 см) «прирост» расстояния между двумя объектами. Тогда чем дальше расположены объекты друг от друга на карте, тем больше будет таких скрытых узлов между представляющими их узлами. Добавив достаточное количество скрытых узлов в сеть, можно построить модель, ожидаемые результаты которой совпадут с тем, что наблюдалось в нашем эксперименте.
Чтобы исключить возможность и такого «пропозиционального» объяснения, мы провели контрольный эксперимент с другой задачей на сканирование. Испытуемые снова представляли карту и фокусировали внимание на ее определенной части. Но теперь они должны были просто решить как можно быстрее, присутствует ли на карте названный объект. Мы рассудили, что если «пропозициональное» объяснение верно, то мы и в этом случае обнаружим эффект расстояния; в конце концов мы просили испытуемых сформировать образ (что для «пропозиционального» объяснения означает — обратиться к соответствующей сети). Однако расстояние от места фокусировки до объекта не оказывало никакого влияния на скорость ответов.
В других экспериментах подвергался изменениям размер представляемого и сканируемого объекта. Испытуемым предлагалось отрегулировать определенным образом размер образа объекта уже после того, как они его запомнили. Мы выяснили, что с увеличением сканируемого расстояния увеличивалось и время сканирования, при этом сканирование больших образов вообще занимало больше времени. Факт влияния размера на время сканирования позволяет отбросить другие ненаглядные объяснения влияния расстояния на время ответов. Можно было бы также предположить, что чем ближе друг к другу две части образа или рисунка, тем вероятнее они будут объединены в один перцептивный «чанк» и храниться как один узел. Следовательно, в дальнейшем их будет легче обнаружить. Но поскольку размер образа изменялся, только когда объект уже покидал поле зрения, такое объяснение не работает.
Выводы из экспериментов с мысленным «сканированием»
Наиболее простое объяснение результатов всех экспериментов с мысленным сканированием состоит в том, что образные репрезентации представляют информацию наглядно и поэтому для прослеживания некоторого маршрута на воображаемом объекте требуется тем больше времени, чем длиннее этот маршрут. Хотя в каждом конкретном случае возможно и иное объяснение полученных данных, эти объяснения не охватывают всего множества эффектов (влияние и масштаба, и удаленности, и количества сканируемых объектов на время сканирования). Напротив, теория наглядных репрезентаций проста и годится для объяснения всех результатов. Наши эксперименты — пример того, как благодаря поведенческим данным становится возможен выбор между различными теориями о природе мысленных образов. Подобные исследования кумулятивны: установив однажды, что сканирование отражает процесс функционирования репрезентаций, в дальнейшем мы можем использовать сканирование для исследования смежных проблем.
Мы уже упоминали о том, что теории переработки информации могут способствовать пониманию того, как познавательные процессы представлены в мозге. Осознание того факта, что воображение не является отдельной сущностью, было принципиальным на пути к пониманию его мозгового субстрата (Farah, 1984): пока исследователи не пришли к идее о том, что это многокомпонентный процесс, непонятно было, какие функции приписывать одной-единственной зоне мозга.
Изучение воображения интересно тем, что является мостиком между изучением восприятия и умственной деятельности. По сути, эта наша познавательная способность наиболее «приближена к неврологии», ведь сейчас так много известно о нейронных механизмах восприятия. Если учесть долгую историю исследований, кажется вполне вероятным, что она завершится одним из первых исследований, показывающих нам, как мозг творит психику.
