Б.М. Величковский. От уровней обработки к стратификации познания : Psychology OnLine.Net

Б.М. Величковский. От уровней обработки к стратификации познания

Б.М. Величковский. От уровней обработки к стратификации познания
Добавлено
1.02.2008

ВВЕДЕНИЕ

В этой статье анализируется возможность существования нескольких иерархически организованных уровней познавательных процессов. Непосредственное отношение к заявленной теме имеет концепция уровней обработки, введенная в современные исследования памяти канадскими психологами Ф. Крэйком и Р. Локхартом в 1972 г. [18], [32]. Первая публикация этих авторов стала одной из наиболее влиятельных работ в современной когнитивной психологии. Ф. Крэйк и Р. Локхарт предложили новый методический подход к изучению памяти и сформулировали два теоретических постулата. Их метод предполагал варьирование способов кодирования материала в ситуации имплицитного обучения. Почти во всех случаях это было либо перцептивное кодирование (которое задавалось инструкцией обращать внимание на физические признаки материала), либо семантическое кодирование, направленное на категоризацию этого же материала. В соответствии с первым теоретическим постулатом существует континуум уровней переработки, где более "глубокое" (или семантическое) кодирование материала приводит к лучшему запоминанию, чем более "поверхностное" (перцептивное, или физическое) кодирование. Лучшее запоминание в результате более глубокой, семантической обработки получило название "эффекта уровня переработки". В соответствии со вторым постулатом запоминание является побочным продуктом подобной перцептивно-когнитивной переработки, идущей в направлении от более поверхностных к более глубоким репрезентациям материала.

Суммарный индекс цитирования теории уровней переработки к началу 90-х гг. достиг 2000 [37]. Однако ссылки на эту теорию не всегда предполагали позитивное отношение к ней. Теоретические возражения вызывает понятие "глубины", в частности, тот факт, что в качестве критерия "глубины" переработки рассматривается эффективность запоминания, и затем обоснование этого критерия ищется в тех же исследованиях памяти (например, [6]). Другое направление критики связано с теориями адекватной переносу обработки когнитивных процессов и специфичности областей (domain-specificity). Согласно им, не существует единого континуума высших и низших уровней, но, возможно, есть несколько (или даже весьма много) качественно различных форм переработки, которые протекают параллельно и в этом смысле эквивалентны. Следуя этой логике, запоминание при "поверхностном" кодировании может быть более эффективным, чем при "глубокой" переработке, если используемый способ тестирования инициирует при воспроизведении материала те же ("адекватные") процессы, что и при кодировании. Существует несколько работ, которые демонстрируют этот феномен. Однако надо отметить, что и при соответствии тестирования типу кодирования объем запоминания оказывается меньше при "поверхностном" кодировании, чем при "глубоком" как в случае свободного воспроизведения, так и в случае узнавания [24].

Наиболее часто несовпадение эмпирических данных с теорией уровней переработки наблюдалось при использовании имплицитных, или непрямых, тестов на запоминание. Как правило, в этих случаях демонстрируется слабое влияние (или полное его отсутствие) способов кодирования на соответствующие показатели сохранения (например, [38]). Аналогичные результаты были получены не только для слов английского и немецкого языков, но и для японских иероглифов (Kanji) [13], а также для невербального материала, такого как лица или ландшафты [33]. Даже когда в post-hoc мета-аналитических исследованиях [15] демонстрируется тенденция к усилению эффекта преднастройки (прайминга) в ситуации семантического кодирования, влияние уровня переработки проявляется довольно слабо и менее систематически, чем при прямом тестировании памяти. Наиболее простое объяснение этой закономерности может заключаться в том, что в некоторых случаях испытуемые догадываются об истинных целях имплицитного тестирования. В любом случае это дифференцированное влияние уровня переработки в ситуации эксплицитного и имплицитного тестирования должно стать предметом дальнейшего анализа.

В этой статье мы остановимся на анализе причин столь широкого использования такого неопределенного понятия, как "глубина переработки". Мы рассмотрим самые последние работы из трех различных областей, в которых были обнаружены новые подтверждения уровневых эффектов: мультивариативные исследования памяти, картирование мозга и эксперименты по регистрации движений глаз. Эти данные имеют отношение к проблеме стратификации когнитивных процессов, т.е. к выделению в них иерархически взаимосвязанных компонентов, имеющих различное фило- и, возможно, онтогенетическое происхождение. Они также проливают некоторый свет на разнообразие форм осознания ситуаций и роль сознательных интенций в переструктурировании когнитивных механизмов, включенных в процесс решения задач.

ИССЛЕДОВАНИЯ ПАМЯТИ С УЛУЧШЕННЫМ ПЛАНИРОВАНИЕМ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

Сначала мы остановимся на современных исследованиях памяти. Все большее число авторов начинает осознавать недостатки наиболее распространенной здесь экспериментальной парадигмы - планов с 2x2 независимыми переменными. Использование дихотомических объяснительных схем в некоторой степени традиционно для психологии. Это проявляется в интенсивных поисках двойных диссоциаций и в особенности в теории модулярности когнитивной архитектуры [17], которая в последние 15 лет стала доминирующей теоретической базой когнитологии. Проблема, однако, заключается в невозможности прямого сравнения результатов отдельных экспериментов между собой. Так, в некоторых работах изучалось влияние иных факторов, чем семантическое и перцептивное кодирование. Но результаты этих исследований были практически несопоставимы с данными более ранних экспериментов, хотя и создавалось впечатление, что, например, личностно-отнесенное (т.е. соотносимое с субъективным опытом, своим и чужим) кодирование приводило к лучшему запоминанию в эксплицитных тестах, даже по сравнению с семантической переработкой [11]. В целом можно сказать, что и мета-анализ при сравнении данных, полученных в подобных локальных экспериментах, это хотя и возможный, но весьма грубый и, следовательно, неоптимальный способ обработки эмпирических данных [34].

Т. Блэкстон [9] впервые объединила большую группу тестов на запоминание в одном эксперименте. В частности, она показала, что не существуют серьезных различий между эксплицитными и имплицитными методиками в тех случаях, когда явно дифференцируются влияния перцептивной и концептуальной (семантической) обработки. Различия, проявляющиеся в перцептивных и концептуальных имплицитных тестах, были продемонстрированы и в более поздних исследованиях [13], [27], [46]. Хотя эти результаты напрямую соотносятся с исследованиями в русле теории уровней переработки, Т. Блэкстон, к сожалению, не меняла условия кодирования в соответствии с предписаниями этой теории. Если было бы возможно в одном и том же эксперименте изменять - систематически и в широком диапазоне - как условия кодирования, так и тесты на запоминание, тогда было бы намного легче решить спор в пользу одной из двух конкурирующих концепций, а именно модулярной или иерархической организации когнитивных процессов.

С этой целью мы провели несколько экспериментов (см. [16], [52]). В этих экспериментах изучалось влияние пяти различных условий кодирования (плюс одно контрольное условие) зрительно предъявляемых списков слов в 13 тестах на запоминание. Выбор самих тестов определялся основными теоретическими посылками, в которых перцептивные процессы противопоставляют концептуальным, а имплицитные условия извлечения из памяти - эксплицитным. Такое разнообразие условий кодирования и воспроизведения позволило сделать несколько предположений о существовании определенной зависимости между особенностями кодирования и условиями воспроизведения в духе гипотезы адекватной переносу обработки. При этом предположения, основанные на различных глобальных теориях когнитивной архитектуры, отличаются друг от друга. С позиций строго модулярного подхода можно ожидать существования нескольких более или менее эквивалентных кластеров взаимодействий между условиями кодирования и извлечения информации из памяти. Например, перцептивное кодирование могло бы взаимодействовать с перцептивными тестами, а семантическое кодирование - с концептуальными тестами на запоминание. Можно было ожидать существования и некоторых других кластеров взаимодействий, но без какой-либо внутренней связи между ними. С точки зрения иерархического подхода, естественно предположить, что кластеры взаимодействий будут более асимметричными из-за существования некоторого градиентного перехода от слабых к сильновыраженным эффектам памяти.

Полученные нами данные соотносимы с этим последним предположением. Как показано на рис. 1, если условия кодирования расположить в последовательности от перцептивного (подсчет букв, отличающихся по форме) к фонологическому (подсчет слогов), семантическому (категоризация по принципу "живое/неживое"), и метакогнитивному (оценка личностной значимости), то результирующее взаимодействие - эффект уровня переработки - систематически и градиентно возрастает по крайней мере для эксплицитных тестов. Эффекты интенционального обучения лежат между результатами семантического и мета-когнитивного кодирования за одним исключением: в случае свободного воспроизведения эффект интенционального обучения выражен сильнее, чем эффект метакогнитивного кодирования. На первый взгляд зависимость запоминания от уровня переработки при имплицитном тестировании (к которому относятся дополнение фрагментов слов и тест на общие знания) проявляется совершенно по-другому: функция имеет намного более плоский вид и иногда даже создается впечатление полного отсутствия эффекта. Некоторое сходство имплицитных и эксплицитных тестов может быть установлено в том случае, если обратить внимание на положение точки начала влияния условий кодирования на запоминание. Для теста на общее знание такой стартовой точкой является семантическое кодирование. В тесте на завершение фрагментов слов эффект предварительной обработки (прайминг-эффект) присутствует при всех условиях кодирования. Можно допустить, что здесь условия кодирования влияют на запоминание уже на стадии перцептивного кодирования и что этот эффект сохраняется и на более высоких уровнях.

Эти результаты не могут быть объяснены, исходя из строго модулярного подхода. Скорее они соответствуют иерархическому взгляду на когнитивные механизмы и тем самым подтверждают существование множественных уровней переработки. Мы подчеркиваем слово "множественные" в этом контексте, поскольку существует тенденция рассматривать только два возможных уровня, соотносимые с обработкой физических признаков материала и семантической информации. Интерпретация наших данных с позиций дихотомического подхода предполагала бы, что различные условия кодирования вовлекают для дальнейшего воспроизведения разный объем семантической информации. Этот объем возрастает при переходе от перцептивного к метакогнитивному кодированию. Представление о том, что степень вовлечения семантической информации может быть различной (см. [19]), получило достаточно широкое распространение. Однако при таком объяснении остается неясным, почему кодирование слогов требует большей семантической активности, чем подсчет букв; или почему суждения о личностной значимости того или иного объекта вызывают больше семантических ассоциаций, чем семантическая категоризация. Однозначное отнесение уровневых эффектов исключительно к семантической обработке вызывает сомнение и по другим причинам. Например, свободное воспроизведение и узнавание по-разному зависят от экспериментальных условий. Кажется очевидным, что при свободном воспроизведении концептуальная информация используется в большей степени, но оказывается, именно при узнавании мы наблюдаем резкое улучшение результатов в зависимости от уровня обработки. Кроме этого, эффективность узнавания превышает базовый уровень запоминания даже при перцептивном (буквенном) кодировании, хотя семантическая обработка при этом практически полностью отсутствует.

В то время как экспериментальные данные подтверждают идею иерархической организации уровней, степень вертикальной интеграции, т.е. интеграции между уровнями, по-видимому, зависит от типа задачи. Эта интеграция выражена сильнее в эксплицитных тестах, когда происходит накопление информации, поступающей с различных уровней. В имплицитных тестах она проявляется довольно слабо: в этом случае в действие вступают узко специализированные механизмы, которые могут находиться и на относительно низких уровнях процессов переработки, а вмешательство "сверху" отсутствует. Для описания такой гибкой функциональной архитектуры более подходящим термином является понятие "гетерархия", которое ввели М. Турвей, Р. Шоу и У. Мэйс [47].

Такая интерпретация результатов, полученных в эмплицитных и имплицитных тестах на запоминание, нашла подтверждение в одном из наших исследований ([16], эксперимент 3). Если типичная форма кривой (ступенчатая или плоская), отображающей эффекты уровня переработки в имплицитных тестах, связана с активацией относительно узких механизмов, то можно надеяться получить аналогичную зависимость и в эксплицитных тестах, если строго сформулировать критерии воспроизведения и ограничить используемые когнитивные механизмы лишь одним уровнем переработки. В эксперименте испытуемым предлагалось изучить список слов при тех же пяти условиях кодирования, которые были описаны выше. В тестовой серии предъявлялись слова, которые в 50% случаев были графически и в 50 % - семантически схожи с предъявленными для запоминания. Испытуемые должны были обнаружить те слова, которые графически, фонологически или семантически были похожи на предъявленные ранее. Хотя эти тесты и были явно эксплицитными, результаты, представленные на рис. 2, демонстрируют весь набор зависимостей опознания от уровня переработки, которые в предыдущих исследованиях были характерны для имплицитных тестов. Вновь было показано, что именно условия кодирования определяют положение точки начала отклонения от базового уровня - это положение не совпадало для тестов на графическую, фонологическую и семантическую идентичность и сдвигалось по направлению к более высоким уровням кодирования.

Эти примеры показывают, что в области исследований памяти уровневый подход позволяет получить результаты, которые удивительным образом согласуются между собой, что в психологических исследованиях само по себе бывает довольно редко. Такая согласованность не позволяет сводить эффекты уровней переработки только лишь к феноменам адекватной переносу обработки. Несмотря на столь впечатляющие результаты, вопрос о независимых (от результатов воспроизведения) критериях "глубины" переработки остается открытым. Ответа именно на этот вопрос требуют наиболее строгие критики уровневого подхода. Чтобы приблизиться к пониманию этой проблемы, мы предлагаем рассмотреть нейрофизиологические механизмы, в контексте которых был обнаружен градиентный переход от перцептивного к мета-когнитивному кодированию.

КАРТИРОВАНИЕ МОЗГА И АНАЛИЗ ВЫЗВАННЫХ КОГЕРЕНТНОСТЕЙ ЭЭГ

Анализ экспериментальных данных, полученных в области памяти и познания, с позиций нейропсихологической перспективы не такая уж безнадежная затея, как это казалось еще пару десятилетий назад. С точки зрения критических замечаний по поводу замкнутого круга в определении уровней, существовало несколько попыток найти независимые критерии или корреляты эффектов уровней переработки в психофизиологических данных, таких как вызванные потенциалы [41] или реакции сердечно-сосудистой системы [57]. В этом смысле интересными и информативными являются недавние исследования памяти, в которых используются методы функционального картирования мозга.

Поскольку результаты являются достаточно похожими, мы ограничимся рассмотрением одного из последних исследований по нейропсихологическому картированию - исследованию мозгового кровотока с помощью позитронно-эмиссионного томографического сканирования (ПЭТ-сканирования) при выполнения четырех тестов на запоминание, использованных Т. Блэкстон и ее коллегами. Задачи для запоминания были выбраны таким образом, что они содержали в себе оба теоретически важных измерения: перцептивная обработка противопоставлялась концептуальной, а имплицитное тестирование - эксплицитному. Более существенные изменения в топографии включенности мозговых функций обнаружились при противопоставлении перцептивных и концептуальных задач. Эффекты запоминания как для эксплицитного, так и для имплицитного вариантов теста завершения перцептивных фрагментов были локализованы в задних отделах головного мозга, включая затылочную кору с некоторой правосторонней асимметрией. Напротив, анализ концептуальных тестов семантически опосредованного воспроизведения из памяти и ассоциации слов обнаружили метаболические изменения в левой средней и верхней височных зонах, а также в левой фронтальной области коры головного мозга. Поскольку эти нейроанатомические различия были обнаружены для локализации процессов извлечения информации из памяти, было бы интересно сравнить их с результатами наших исследований, в которых использовался психофизиологический метод анализа вызванных когерентностей ЭЭГ. Этот более дешевый метод является достаточно хорошей альтернативой ПЭТ-сканированию и обеспечивает, при меньшем пространственном разрешении, значительно более высокую скорость анализа (см. [54]).

В серии экспериментов по изучению уровневой переработки мы исследовали воспроизведение зрительно и аудио- представленных слов в зависимости от трех условий кодирования: перцептивного, семантического и метакогнитивного (личностно-отнесенного). Хотя структура данных по анализу вызванных когерентностей существенно отличается от данных ПЭТ-сканирования, локусы глобальных инкогерентностей для задач, ориентированных на перцептивное и семантическое кодирование, были найдены приблизительно в тех же областях, в каких Т. Блэкстон и ее сотрудники [10] обнаружили значимое изменение метаболизма для соответствующих тестов на запоминание. Эти изменения представлены на рис. 3. При перцептивном (ориентированном на форму) кодировании зрительно предъявленных слов большинство инкогерентностей было локализовано в затылочной и правой затылочно-височной областях. При семантическом кодировании инкогерентности распространяются на передние области, включая левую височную и левую фронтальные области (см. также данные из других исследований нейроанатомических коррелятов эффектов уровневой переработки: например, [29]. При третьем экспериментальном условии - метакогнитивном кодировании - обнаруживается еще большая вовлеченность обеих фронтальных и правой префронтальной лобных долей.

Эти нейроанатомические изменения неудивительны с точки зрения классических нейрофизиологических и нейропсихологических исследований (см., например, [4]). В частности, градиентный подход к локализации высших корковых функций, разработанный Э. Голдбергом [25], по-видимому, хорошо согласуется с описанными выше данными. Экспериментальные результаты подтверждают, что чисто функциональная интерпретация эффектов уровневой переработки недостаточна и требует пересмотра. С нашей точки зрения теоретически важным является не нейроанатомические изменения как таковые, но скорее их направленность, поскольку распределение по оси задние/передние отделы мозга соответствует основному направлению эволюционного развития коры (см. также [20]). Чем "глубже" определенный уровень переработки (оцененный на основе тестирования памяти, о котором шла речь в первой части этой статьи), тем больше степень включенности филогенетически более новых механизмов коры в решение задачи.

Предложенное соответствие функционального и структурного механизмов может быть принято только как эвристическое правило - идеи о перцептивной или метакогнитивной обработке оказываются настолько же неясными, насколько фрагментарными являются наши знания о функциональном развитии мозга. Однако это правило срабатывает и в некоторых других случаях. Попробуем показать это еще на одном примере. До сих пор мы обсуждали градиент включенности передних отделов мозга. Существуют и другие линии эволюционного развития мозга. Одна из них отражает различия субкортикальных и кортикальных механизмов (анализ моторного контроля у человека в этом контексте представлен в классических работах Н.А. Бернштейна (см. [1]). Специфической особенностью человеческой коры является так называемое "смещение Яковлева"1 (подробности и новые данные, относящиеся к индивидуальным различиям, см. в [26]), которая относится, в частности, к достаточно сильно развитой правой префронтальной лобной доле. Роль этих структур в автобиографическом и эпизодическом запоминании достаточно хорошо изучена [14], [45]. Однако ее значение не может быть сведено только к высшим формам памяти. Эти же области, по всей видимости, вовлечены в процессы контроля за осуществлением вербальных коммуникаций, пониманием "свежих" (еще не ставших шаблонными) метафор, иронии и юмора. Они соотносятся также с некоторыми аспектами рефлексивного социального поведения, которое известно как проявление "теории психического" [8], [21], [50]. Перечисление всех этих психологических феноменов выходит далеко за рамки особенностей запоминания и скорее имеет отношение к тому, что можно было бы действительно назвать "уровнем мета-когнитивной координации".

Необходимо отметить, что уровни обработки могут быть выделены и через временныґе параметры их функционирования. Это неоднократно демонстрировалось как в отношении различения двух уровней перцептивной обработки - локализации и идентификации (см. [48]), так и в отношении различения перцептивной (ориентированной на форму) обработки и семантической категоризации одного и того же материала [35]. В нейрофизиологии особую значимость приобретают данные об избирательной зависимости ранних и поздних компонентов вызванных потенциалов от соответственно сенсорных и семантических характеристик стимуляции [31], [39]. Наши данные, полученные при анализе вызванных когерентностей ЭЭГ в соотношении с разными условиями кодирования, также показали, что "глубина" обработки может зависеть от функциональной вовлеченности передних областей коры и проявляется в медленных компонентах ЭЭГ, в частности дельта-ритме. Напротив, зрительное и акустическое перцептивное кодирование соотносится с более быстрыми компонентами ЭЭГ, такими как альфа- и тета-ритмы [54]. Совершенно новые дополнения к этим нейрофизиологическим данным могут быть найдены при анализе временныґх параметров движений глаз.

УРОВНИ ПРОЯВЛЯЮТСЯ В ПАРАМЕТРАХ ДВИЖЕНИЙ ГЛАЗ

Быстрый технический прогресс в области видеослежения (см. [53]) позволяет анализировать движения глаз в самых разнообразных ситуациях. Этот ведет к пересмотру наших представлений о механизмах движений глаз и их связях с процессом решения задач различного уровня сложности. Оказалось, что функционирование человеческого глаза - результат работы нескольких иерархически соотнесенных механизмов. Это касается не только известных фактов по нейроанатомии контроля за движениями глаз, который распределяется между, по крайней мере, четырьмя различными уровнями мозговой организации (от среднего мозга до фронтальной коры - см. [3], [30]). Здесь мы имеем в виду, скорее, функциональные проявления этой структурной организации во временных параметрах движений глаз при решении тех или иных задач.

Два параметра движений глаз - длительность фиксации и время удержания взгляда на стимуле - действительно, по всей видимости, находятся под избирательным контролем таких иерархических механизмов. Это можно проиллюстрировать некоторыми результатами из исследований зрительного поиска [36], [51]. На рис. 4 представлен типичный паттерн поисковых движений глаз в задаче обнаружения различий между левой и правой частями дисплея. В процессе решения таких задач обычно выделяют две фазы. Первая, относительно продолжительная фаза, связана с поисковыми операциями как таковыми. На второй, более короткой фазе, происходит генерация гипотезы, ее проверка и принятие окончательного решения. В первой фазе длительность фиксации зависит главным образом от пространственной плотности объектов в данной части зрительного поля и не зависит от их формы. Что касается времени удержания взгляда на стимуле, то оно кроме всего прочего зависит от разнообразия (энтропии) формы объектов. Среднее время фиксации составляет примерно 150-250 мс, и зигзагообразный паттерн поисковых саккад является хорошей иллюстрацией психологического решения классической задачи коммивояжера. Один из возможных нейрофизиологических механизмов, влияющих на паттерн движения глаз, проявляется в так называемом феномене "торможения возвращения" (см. [28]), при котором подавляются следующие сразу за фиксацией саккады, направленные к той же самой пространственной локализации.

Время фиксации и характер сканирования находятся однако под контролем актуальной стадии решения задачи. На второй стадии, когда различие уже практически найдено, длительность фиксации возрастает до 500 мс и больше. Повторяющиеся обращения к той же самой локализации также становятся возможными, как если бы перестало работать правило "торможения возвращения". Очевидно, заключительная фаза зрительного поиска может быть отнесена к более высокому уровню когнитивной обработки, который завершается процессом принятия сознательного решения.

В другом эксперименте мы получили похожее возрастание доли таких очень длительных фиксаций [51], [55]. Эксперименты были направлены на исследование природной способности учитывать направления взгляда другого человека в процессе коммуникации при совместном решении задачи. Очень рано в процессе развития непосредственного взаимодействия с другими людьми мы научаемся координировать ресурсы нашего внимания с когнитивными ресурсами других людей, так чтобы можно было достичь состояния "объединенного внимания". Во время общения внимание партнеров направлено на один и тот же объект и, тем самым, снимается проблема многозначности естественного языка. Предлагаемая испытуемым задача состояла в совместном решении графических головоломок (puzzles). Один из двух испытуемых был экспертом, многократно решавшим конкретную задачу раньше; другой был новичком, который видел головоломку впервые и должен был найти решение в ходе эксперимента. Мы регистрировали речевое взаимодействие между партнерами и движения глаз в нескольких режимах коммуникации. Например, существовал режим "голос и взгляд", когда испытуемые могли вербально взаимодействовать друг с другом, и при этом в реальном режиме времени на мониторе показывалось положение фиксаций глаз партнера (эксперта или новичка). Нас особенно интересовали движения глаз экспертов. Эксплицитная тенденция поддержать вербальную инструкцию взглядом приводила к значимому возрастанию доли сверхдлительных фиксаций - около 500 мс и больше. Существовала также и негативная корреляция числа таких фиксаций у экспертов и общего времени решения задачи у новичков. Другими словами, длительные фиксации могли действительно использоваться в процессе коммуникации (т.е. играть мета-когнитивную роль) как источник информации.

Полученные в эксперименте результаты позволяют предположить, что высшие уровни кодирования (при которых на первый план выступают процессы, определяемые как мета-когнитивные, коммуникативные или включенные в принятие осознанных решений) могут быть соотнесены с высокой степенью представленности длительных зрительных фиксаций. Интересно, что до настоящего времени не анализировались движения глаз в ходе выполнения задач, связанных с уровнями обработки материала, хотя такие исследования являются обязательными для любого детального анализа процессов кодирования. Что происходит, к примеру, когда люди пытаются посчитать или проанализировать зрительно предъявленные стимулы в зависимости от их физических или семантических признаков? Чтобы найти ответ на этот вопрос, мы провели серию экспериментов с вербальным и невербальным зрительным материалом.

В первом эксперименте испытуемые должны были изучать короткие биографические заметки, подсчитывая либо все слова, либо только прилагательные, либо те прилагательные, которые имели к ним непосредственное отношение. Введение инструкций, соответствующих трем типам кодирования, приводило к появлению ожидаемых эффектов уровня обработки, т.е. к соответственному возрастанию (от первого к третьему условию кодирования) числа воспроизводимых слов при последующем свободном воспроизведении. Что касается данных о движениях глаз, то, на первый взгляд, они не соответствовали нашей рабочей гипотезе. Наибольшее среднее время фиксации было получено для задачи общего подсчета слов, затем следовали личностно-опосредствованное кодирование и задача синтаксической категоризации. Одно из возможных объяснений этого результата состоит в предположении, что эти данные отражают различную включенность скрытых операций подсчета. Когда мы пытаемся пронумеровать похожие объекты в однородной среде, двигаясь по ним взглядом, наши глаза играют роль указательного пальца - они продолжают фиксировать объект до тех пор, пока соответствующие единицы внутренней речи не поступят в оперативную память (в нашем эксперименте испытуемые могли бы говорить про себя что-нибудь вроде "sieben-und-zwanzig"). Действительно, когда в контрольной серии вместо слов мы предъявили для подсчета размещенные похожим образом однородные серые полоски, среднее время фиксации возросло - очевидно, это произошло потому, что напряженное отслеживание однородных частей стало единственным средством установления правильного порядка нумерации.

Мы обнаружили, однако, что по крайней мере два параметра движений глаз изменялись в соответствии с направлением эффектов кодирования на эффективность запоминания (см. рис. 5). Первый параметр - возрастание положительной асимметрии распределения времени фиксации: оно увеличивалось от ситуации подсчета всех слов к ситуации подсчета прилагательных и становилось еще боґльшим при подсчете личностно-значимых прилагательных. Другими словами, более "глубокое" кодирование приводит к увеличению доли относительно длинных фиксаций, несмотря на то, что сдвиг среднего времени фиксации зависит от особенностей процедуры подсчета. Второй параметр - количество фиксаций или коррелирующее с ним общее время удержания взгляда на стимуле (dwell time), т.е. общее время, потраченное на одно слово в целом (рис. 5 б). Время удержания взгляда на стимуле возрастает при переходе к более "глубоким" условиям кодирования, но только при подсчете прилагательных. Выявленное различие между асимметрией распределения времени фиксации и количеством фиксаций (или временем удержания взгляда на стимуле) может быть теоретически объяснено как отображение различий между уровнем обработки в качестве внутренней установки (она задается инструкцией даже при отсутствии соответствующего материала, более того, усиливается в случае нецелевых элементов), и уровнем обработки, в качестве активного движения в материале как таковом (см. [19]).

В связи с теми помехами, которые привносятся в получаемые результаты особенностями операции подсчета, невозможно точно указать, в какие моменты фиксации происходят изменения в асимметрии распределения, т.е. когда начинается перераспределение сегментов времени фиксации в зависимости от кодирующей инструкции. Для того чтобы лучше оценить изменения, присущие собственно операциям кодирования, мы использовали зрительную невербальную задачу на запоминание, предполагающую кодирование на различных уровнях. В качестве стимулов использовались создаваемые компьютером варианты лиц из теста Муни (см. [44]). Испытуемые должны были оценивать соотношение белых и черных частей (перцептивное кодирование), решать, является ли изображенное лицо женским или мужским (категоризация) или оценивать, является ли это лицо приятным (личностно-отнесенное кодирование). Один из тестов, следующих за кодированием, был тест на эксплицитное узнавание. Результаты показали, что узнавание в обеих ситуациях "глубокого" кодирования было лучше, чем в ситуации "поверхностной" перцептивной обработки.

В этом эксперименте не было обнаружено значимых различий между семантическим и личностно-отнесенным кодированием. Это могло произойти из-за того, что стимульный материал был для испытуемых достаточно искусственным и/или незнакомым.

Результаты выполнения задачи регистрировались и анализировались параллельно с параметрами распределения времени фиксации. В рассматриваемом эксперименте все распределения изменялись строго определенным образом. Распределения длительностей фиксаций для семантического и личностно-отнесенного кодирования были практически идентичны, но отличались от распределения при перцептивном кодировании в двух временныґх сегментах: от 120 до 250 мс (большее число таких фиксаций возникало при "поверхностном" кодировании), и от 250 до 450 мс (большее число таких фиксаций регистрировалась в условиях "глубоких" вариантов кодирования). Эти различия проявлялись систематически и стабильно, хотя при глобальном сравнении распределений они не достигали значимых величин. Статистическую значимость выявленных различий было, однако, легко показать, если сравнение осуществлялось на соответствующих сегментах распределений (похожим образом проводится стандартный анализ N100 и других компонентов вызванных потенциалов в электрофизиологии). Конечно, необходимо серьезно аргументировать рассмотрение отдельных сегментов длительности фиксаций как относящихся к качественно различным механизмам. Один из наиболее значимых аргументов в поддержку такого предположения состоит в том, что эти распределения не являются унимодальными - кроме хорошо известного значимого модального значения в области 180 мс высокое временноґе разрешение нашей методики регистрации движений глаз позволяет выделить вторую моду в области очень коротких длительностей фиксаций - меньше 100 мс. Мы будем называть такие фиксации "экспресс-фиксациями" (см. [56]). Это означает, что распределения фиксаций могут продуцироваться во времени по крайней мере с помощью двух различных генераторов или даже с помощью большего числа генераторов - хотя в последнем случае часть из них должна продуцировать данные, значительным образом перекрывающиеся друг с другом6.

Поскольку вопрос о том, являются ли экспресс-фиксации полноправными окуломоторными событиями или артефактами, остается открытым, необходимо обсудить некоторые другие, отличные от нашего объяснения их появления. Можно допустить, что такие очень короткие фиксации в действительности являются фрагментами нормальных фиксаций, разделенных случайными морганиями. Чтобы избежать возможных искажений, фиксации, оказавшиеся в непосредственной близости с моментами моргания, были удалены - без какого-либо значимого ущерба для формы распределения. Другое возможное объяснение состоит в том, что экспресс-фиксации - это короткие паузы перед корректирующими саккадами (см. [5]). С таким объяснением не согласуется тот факт, что направление саккад, следующих за экспресс-фиксациями, может совершенно отличаться от направления предшествующих саккад, и их амплитуда может быть даже большей, чем средняя амплитуда всех других саккад. Анализируя индивидуальные различия, мы обратили внимание на то, что в небольшой подгруппе испытуемых доля экспересс-фиксаций была слишком большой, особенно при условии личностно-отнесенного кодирования. Результаты этих испытуемых были исключены из дальнейшего рассмотрения.

Найти ключ к загадке экспресс-фиксаций можно, если мы будем рассматривать их как события, синхронизированные с предъявлением стимуляции, т.е. если эта подгруппа данных представляется в зависимости от временноґй развертки зрительного события, практически так же, как это делается в исследованиях вызванных потенциалов. При таком рассмотрении экспресс-фиксации сразу же проявляют себя как маркеры быстрого "ON-OFF"8 механизма, реагирующие на любые изменения в зрительном поле (см. рис. 6 а). Поскольку больше всего экспресс-фиксаций регистрируется в момент предъявления стимула, их можно рассматривать как компонент ориентировочной реакции на изменения в зрительном поле. Их крайне короткое время реакции (150 мс и меньше) тем более предполагает очень низкий, возможно субкортикальный, уровень соответствующих регуляторных процессов. В ряде отношений экспресс-фиксации имеют много общего с описанными недавно "экспресс-саккадами" (см. [23]).

Иной, частично даже реципрокный тип проявления можно наблюдать в случае сверхдлительных фиксаций (от 500 до 1000 мс). Прежде всего, создается впечатление, что они подавляются на протяжении всего времени предъявления изображения, поскольку частота их появления в течение интерстимульного интервала намного выше. Во-вторых, доля этих сверхдлительных фиксаций устойчиво нарастает к концу каждого периода эксперимента: и к концу интерстимульного интервала, и к концу предъявления лица. Возможно, мы имеем дело с эффектом ожидания, поскольку развертка событий во времени была легко предсказуема. Если эффект ожидания будет подтвержден в последующих исследованиях, тогда различия между короткими и сверхдлительными фиксациями могли бы быть сформулированы очень просто: в то время как короткие фиксации реагируют на изменения, сверхдлительные фиксации предвосхищают эти изменения.

Совершенно другая картина имеет место, если похожим образом представить результаты двух других групп фиксаций со средней длительностью 120-250 и 300-450 мс (см. рис. 6 б). Поскольку доля этих фиксаций определяется перцептивной и семантической инструкциями, их можно было бы назвать соответственно "перцептивными" и "семантическими" фиксациями. Легко можно видеть, что в обоих случаях предъявление изображения инициирует обработку. Действительно, относительная частота этих фиксаций намного выше во время предъявления лица, и она медленно уменьшается в ходе его показа. Два видимых различия между "перцептивными" и "семантическими" фиксациями состоят в следующем: во-первых, "перцептивные" фиксации запускаются быстрее и, во-вторых, они более выражены в начальной фазе обработки. По-видимому, это происходит даже за счет "семантических" фиксаций, которые подавляются в течение первых 200-300 мс после предъявления. В остальном оба графика демонстрируют очень похожую динамику.

Каково значение этих новых результатов в исследуемой области? Длительность фиксаций - удобное средство, позволяющее нам совместить данные по градиентным эффектам уровней переработки, полученные в таких хорошо известных областях, как исследования запоминания и картирование мозга, с микрогенетическим анализом актуальной динамики процесса переработки. В частности, существует несколько возможных параллелей между окуломоторным поведением и фазами вызванных потенциалов, а также другими известными данными о микрогенезе процессов зрительной обработки информации. Например, быстрый автоматический ответ на изменение стимуляции, который выражается как в экспресс-фиксациях, так и в экспресс-саккадах, сопоставим с ранним компонентом (N100) вызванных потенциалов.

Хотя, возможно, это только цифровое совпадение, но различия между нашими "перцептивными" и "семантическими" фиксациями соотносятся с хорошо известными параметрами вызванных потенциалов: семантические эффекты и эффекты категоризации обычно проявляются в таких компонентах, как P300 и N400 (см. [31]). Наконец, после 500 мс процессы обработки связаны скорее не со стимуляцией как таковой, но с нашими ожиданиями, субъективными оценками и коммуникативными интенциями [39], [51], [55]. Итак, учитывая все эти результаты, мы можем сделать вывод, что человеческий глаз является не только анатомической, но и функциональной частью мозга.

Функциональные аспекты движений глаз в свою очередь подтверждают идею о градиентном переходе между несколькими уровнями переработки. В данном случае данные о параметрах движений глаз обеспечивают доказательства существования некоторого дополнительного, раннего уровня переработки, который предшествует "физическому" (т.е. ориентированному на форму, перцептивному) кодированию в традиционных исследованиях эффектов уровня переработки. Их функция может быть отнесена к детекции изменений стимуляции. Хотя об этом известно не так много, но такая ранняя переработка может быть также связана с пространственной локализацией зрительных событий, например, в духе одного из подходов последних десятилетий, рассматривающего две зрительные системы [43], [49]. В любом случае ее необычно высокая скорость и заметный пик в обычно сравнительно равномерном распределении длительностей фиксации говорит в пользу возможной субкортикальной локализации соответствующих механизмов, похожих на те, которые имеются в виду, когда обсуждается подуровень экспресс-саккад (см. [23]). На кортикальных уровнях (от перцептивного до мета-когнитивного кодирования) простейшее объяснение увеличения доли длительных фиксаций связано, конечно, с усилением подавления саккад значительным вовлечением фронтальных механизмов. Это объяснение, однако, игнорирует качественные аспекты процесса обработки на различных уровнях и должно рассматриваться только как предварительная гипотеза для последующих исследований.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе интеграции данных, полученных в прежде изолированных друг от друга областях исследований, но объединенных в нашей статье, мы можем сделать вывод о том, что в своей классической работе Ф. Крэйк и Р. Локхарт [18] раньше, чем другие авторы, обнаружили, что существует некоторое фундаментальное измерение "глубины" переработки. С позиций сегодняшнего дня таким гипотетическим измерением могут быть градиенты эволюционного развития основных нейрофизиологических механизмов. Эти фило- и онтогенетические градиенты определяют функциональную организацию когнитивных процессов у человека и, таким образом, организацию нашей памяти. Следовательно, верно и второе предположение Ф. Крэйка и Р. Локхарта о том, что воспроизведение из памяти (по крайней мере довольно часто) является побочным продуктом перцептивного и когнитивного кодирования материала.

В ближайшем будущем необходимо попытаться стратифицировать когнитивные механизмы, принимая во внимание качественные различия форм обработки на различных уровнях с учетом их функциональных, структурных и временных параметров. Упростить решение этой стратегической задачи можно было бы, добавив к использованию метода картирования мозга анализ зрительных фиксаций. Стратификация познания могла бы способствовать пониманию и функциональной организации сознания, которое традиционно описывалось по дихотомическому принципу "или-или". В самом деле, феномены сознания охватывают несколько различных состояний (от простого бодрствования до самосознания), каждое из которых, по-видимому, связано с активностью определенных кортикальных и субкортикальных структур. При этом совсем не очевидно, что обработка на низших уровнях обязательно протекает автоматически, т.е. без какого-либо сознательного контроля [49]. Мы смогли убедиться, что даже в эксплицитных тестах на запоминание проявляются особенности перцептивной обработки, если инструкция задает жесткий критерий воспроизведения, "понятный" для соответствующего уровня. Другими словами, если инструкция достаточно определенна, то даже считающиеся автоматическими процессы, такие как восприятие формы, могут проявляться в эксплицитных (прямых) тестах на запоминание. Недавно было показано, что классический эффект Струпа исчезает, если инструкция предписывает обрабатывать информацию на уровне перцептивных характеристик отдельных букв, но не слова как целостной лексической единицы [7].

Подобная гибкость вертикальной интеграции в процессе перцептивно-когнитивной обработки и ее переплетение с различными формами осознания и сознательного контроля, конечно же, не была известна 25 лет назад, когда Ф. Крэйк и Р. Локхарт сформулировали новый подход к исследованиям памяти. Однако и сегодня такие аспекты познания и сознания человека редко попадают в фокус внимания исследователей. Это происходит потому, что в науке все еще доминирует тенденция проводить исследования в узко специфичных областях и использовать дихотомические объяснительные принципы, предполагающие существование изолированных модулей обработки информации.

1. Бернштейн Н.А. Биомеханика и физиология движений // Избр. психол. труды. М.; Воронеж, 1997.

2. Величковский Б.М. Современная когнитивная психология. М.: Изд-во МГУ, 1982.

3. Гиппенрейтер Ю.Б. Движения человеческого глаза. М.: Изд-во МГУ, 1978.

4. Лурия А.Р. Лобные доли и регуляция психических процессов // Нейропсихологические исследования. М.: Изд-во МГУ, 1966.

5. Ярбус А.Л. Роль движений глаз в процессе зрения. М.: Наука, 1965.

6. Baddaley A.D. The trouble with levels: A re-examination of Craik and Lockhart's framework for memory research // Psychol. Rev. 1978. N 85. P. 139-152.

7. Besner D., Stoltz J.A., Boutilier C. The Stroop effect and the myth of automacity // Psychonomic Bull. and Rev. 1997. N 4 (2). P. 221-225.

8. Bihle A.M. et al. Comprehension of humorous and non-humorous materials by left and right brain damaged patients // Brain and Cognit. 1986. N 5. P. 399-411.

9. Blaxton T.A. Investigating dissociations among memory measures // J. Exp. Psychol.: Learn., Memory and Cognit. 1989. N 15. P. 657-668.

10. Blaxton T.A. et al. Functional mapping of human memory using PET: Comparisons of conceptual and perceptual tests // Canad. J. Exp. Psychol. 1996. N 50 (1). P. 42-56.

11. Bower H., Gilligan S.G. Remembering information related to one's self // J. Research in Person. 1989. N 13. P. 420-432.

12. Bridgeman B., Van der Heijden A.H.C., Velichkovsky B.M. Saccadic suppression and space constancy // Behav. and Brain Sci. 1996. N 19 (3). P. 551-554.

13. Cabeza R., Ohta N. Dissociating conceptual priming, perceptual priming and explicit memory // Europ. J. Cognit. Psychol. 1993. N 5. P. 35-53.

14. Cimino C.R. et al. Autobiographical memory: Influence of right hemisphere damage on emotionality and specificity // Brain and Cognit. 1991. N 15. P. 106-118.

15. Challis B.H., Brodbeck D.R. Level of processing affects priming in ford fragment completion // J. Exp. Psychol.: Learning, Memory and Cognit. 1992, N 18. P. 595-607.

16. Challis B.H., Velichkovsky B.M., Craik F.I.M. Levels-of-processing effects on a variety of memory tasks: New findings and theoretical implications // Consciousness and Cognit. 1996. N 5 (1/2). P. 142-164.

17. Cosmides L. et al. Biology and psychology // P. Weingart et al. (eds). Human by nature. Mahwah, NJ: LEA, 1997.

18. Craik F.I.M., Lockhart R. Levels of processing: A framework for memory research // J. Verbal Learn. and Verbal Behav. 1972. N 11. P. 671-684.

19. Craik F.I.M., Tulving E. Depth of processing and the retention of words in episodic memory // J. Exp. Psychol.: General. 1975. N 104. P. 268-294.

20. Deacon T.W. Prefrontal cortex and symbolic learning: Why a brain capable of language evolved only once // B.M. Velichkovsky, D.M. Rumbaugh (eds). Communicating meaning: The evolution and development of language. Mahwah, NJ: LEA, 1996.

21. Deacon T.W. Symbolic species: The brain language coevolution. N.Y.: Norton, 1997.

22. Dempster F.N. The rise and fall of inhibitory mechanism: Toward a unified theory of cognitive development and aging // Devel. Rev. 1992. N 12. P. 45-75.

23. Fischer B., Weber H. Express saccades and visual attention // Behav. and Brain Sci. 1993. N 16. P. 553-610.

24. Fisher R.P., Craik F.I.M. The interaction between encoding and retrieval operations in cued recall // J. Exp. Psychol.: Hum. Learn. and Memory. 1977. N 3. P. 153-171.

25. Goldberg E. Higher cortical functions in humans: The gradiental approach // E. Goldberg (ed.). Contemporary neuropsychology and legacy of Luria. Hills-dale, NJ: LEA, 1991.

26. Goldberg E., Podell K. Lateralization in the frontal lobes // H.H. Jasper, S. Riggio, P.S. Goldman-Rakic (eds). Epilepsy and the functional anatomy of the frontal lobe. N.Y.: Raven Press, 1995.

27. Hamann S.B. Level-of-processing effects in conceptually driven implicit tasks // J. Exp. Psychol.: Learn., Memory and Cognit. 1990. N 16. P. 970-977.

28. Hoffman J.E. Attention and eye movements // H. Pashler (ed.). Attention. L.: Univ. College London Press, 1997.

29. Kapur S. et al. Neuroanatomical correlates of encoding in episodic memory: Levels of processing effect // Proceedings of the Nation. Acad. of Sci. USA. 1994. N 91. P. 2008-2011.

30. Kennard C. Hierarchical aspects of eye movement disorders // C. Kennard, M. Swash (eds). Hierarchies in neurology: A reappraisal of a Jacksonian concept. L.: Springer-Verl., 1989.

31. Kutas M., King J.W. The potentials for basic sentence processing: Differentiating integrative processes // I. Toshio, J.L. McClelland (eds). Attention and performance XVI. Cambridge, MA: MIT Press, 1996.

32. Lockhart R., Craik F.I.M. Levels of processing: A Retrospective commentary on a framework for memory research // Canad. J. Psychol. 1990. N 44. P. 87-112.

33. Loftus E.F., Green E., Smith K.H. How deep is meaning of life // Bull. Psychon. Soc. 1980. N 15. P. 282-284.

34. Nyberg L., Tulving E. Classifying human longterm memory: Evidence from converging dissociations // Europ. J. Cognit. Psychol. 1996. N 8 (2). P. 163-184.

35. Posner M. Chronometric exploration of the mind. Hillsdale, NJ: LEA, 1978.

36. Pomplun M. Analysis and models of comparative visual search: Doct. Thesis. Bielefeld: Bielefeld Univ. Press, 1998.

37. Roediger H.L. Learning and memory: Progress and challenge // D. Meyer, S. Kornblum (eds). Attention and performance XIV. Cambridge, MA: MIT Press, 1992.

38. Roediger H.L. et al. Direct comparison of two implicit memory tests // J. Exp. Psychol.: Learn., Memory and Cognit. 1992. N 18. P. 1251-1269.

39. Rugg M.D., Coles M.G.H. Electrophysiology of mind: Event related brain potentials and cognition. N.Y.: Oxford Univ. Press, 1995.

40. Sanders A.F. On the output of a visual fixation // A.D. Baddeley, L. Weiskrantz (eds). Attention: Selection, awareness and control. Oxford, UK: Claredon Press, 1993.

41. Sanquist T.F. et al. Electrocortical signs of levels of processing: Perceptual analysis and recognition memory // Psychophysiol. 1980. N 17. P. 568-576.

42. Seung H.S. How the brain keeps the eye still // Proceedings of the Nation. Acad. of Sci. USA. 1996. N 93. P. 13339-13344.

43. Trevarthen C. Two visual systems in primates // Psychol. Forschung. 1968. N 31. P. 321-337.

44. Tulving E. How many memory systems are there? // Am. Psychologist. 1985. N 40. P. 385-398.

45. Tulving E. et al. Hemispheric encoding/retrieval asymmetry in episodic memory // Proceedings of the Nation. Acad. of Sci. USA. 1994. N 91. P. 2016-2020.

46. Tulving E., Schacter D.L. Priming and human memory systems // Sci. 1990. N 247. P. 301-305.

47. Turvey M.T., Shaw R.E., Mace W. Issues in the theory of action // J. Requin (ed.). Attention and performance VII. Hillsdale, NJ: LEA, 1978.

48. Velichkovsky B.M. Visual cognition and its spatial-temporal context // F. Klix, J. Hoffmann, E.Van der Meer (eds). Cognitive research in psychology. Amsterdam: North Holland, 1982.

49. Velichkovsky B.M. The vertical dimension of mental functioning // Psychol.l Res. 1990. N 52. P. 282-289.

50. Velichkovsky B. M. The levels endeavour in psychology and cognitive science // P. Bertelson, P. Eelen, G. d'Ydewalle (eds). International perspectives in psychological sciences: Leading themes. Howe, UK: LEA, 1994.

51. Velichkovsky B.M. Communicating attention: Gaze position transfer in cooperative problem solving // Pragmatics and Cognit. 1995. N 3 (2). P. 199-222.

52. Velichkovsky B.M., Challis B.H., Pomplun M. Arbeits-gedächtnis und Arbeit mit dem Gedächtnis: Visuell-räumliche und weitere Komponenten der Verarbeitung // Ztschr. fuЁr exp. Psychol. 1995. N 42 (4). S. 672-701.

53. Velichkovsky B.M., Hansen J.P. New technological windows into mind // CHI-96: Human factors in computing systems. NY: ACM Press, 1996.

54. Velichkovsky B.M. et al. Evozierte Kohärenz des EEG II: Kommunikation der Hirnareale und Verarbeitung-tiefe // Ztschr. für EEG-EMG. 1996. N 27. S. 111-119.

55. Velichkovsky B.M., Pomplun M., Rieser H. Attention and communication: Eye-movement-based paradigms // W.H. Zangemeister, S. Stiel, C. Freksa (eds). Visual attention and cognition. Amsterdam; N.Y.: Elsevier, 1996.

56. Velichkovsky B.M., Sprenger A., Unema P. Collecting solutions of the "Midas touch problem" // S. Howard, J. Hammond, G. Lindgaard (eds). Human-Com-puter Interaction: INTERACT'97 (Sydney, July 14-18th). L.: Chapman & Hall, 1997.

57. Vincent A., Craik F.I.M., Furedy J.J. Sensitivity of heart rate and T-wave amplitude to effort and processing level in a memory task // J. Psychophysiol. 1993. N 7 (3). P. 202-208.




Описание В этой статье анализируется возможность существования нескольких иерархически организованных уровней познавательных процессов. [Вопросы психологии. 1999. № 1]
Рейтинг
0/5 на основе 0 голосов. Медианный рейтинг 0.
Просмотры 6270 просмотров. В среднем 1 просмотров в день.
Похожие статьи