Мозг человека очень часто называют самым сложным биологическим компьютером в мире. Ученые со всего мира продолжают изучать этот невероятно загадочный орган, открывая все новые и новые его свойства, функции, возможности и прочее. Как мы знаем, многие науки, а следовательно и их исследования, связаны друг с другом. Посему изучение мозга человека позволяет совершенствовать и технологии не связанные с его анатомией. Сегодня мы рассмотрим новое исследование мозга, в котором ученые испытывают новые способы его обмана. Мы воспринимаем окружающий нас мир за счет информации, обрабатываемой мозгом. Все, что мы видим, слышим, обоняем, пробуем на вкус и осязаем состоит из определенного набора сигналов, которые наши органы чувств воспринимают, а мозг обрабатывает. Но что если эти сигналы будут ложными, а точнее их не будет вообще, а мозг будет уверен в том, что они есть? Именно об этом и пойдет речь в сегодняшнем исследовании. Поехали.
Основа исследования
Все мы знакомы с понятием оптическая иллюзия. Это явление может быть связано как с физическими явлениями (преломление света: ложка в стакане с водой), так и с ошибками восприятия информации нашим мозгом. Физику оставим в сторонке, хотя она присутствует везде и всегда (как в фильме ДМБ: «Видишь суслика? И я не вижу, а он есть»). Ошибочное восприятие данных окружающего мира бывает разных форм и видов. Чаще всего, конечно, мы слышим и читаем именно про зрительные иллюзии. Исследователи уверяют, что одной из основных причин большей части иллюзий является такое понятие как ретропрогнозирование, когда мозг предсказывает прошлое, так сказать. Звучит немного странно — предсказать то, что уже произошло. Но тут на свет выходит нейробиология и все нам поясняет. В относительно недалеком 2000 году Дэвид Иглман, нейробиолог из Стэнфордского университета, и Терри Сейновски, нейробиолог из институт биологических исследований Солка, высказали теорию о том, что порой мозг человека собирает информацию после произошедшего события, а потом делает вывод о том, что конкретно произошло.
Чуть проще понять это явление можно на примере иллюзии со вспышкой, которую вы видите внизу.
Еще один вариант той же иллюзии, но уже на видео
Внимательно посмотрите на анимацию. Не торопитесь. Что вы видите? Точнее, где вы видите? Зеленый квадрат появляется параллельно красному или немного отклонившись от него? Если вы видите оба квадрата параллельными друг другу в момент появления зеленого, поздравляю, вы с планеты Криптон.
Иглман и Сейновски утверждают, что восприятие (перцепция, кто любит более вычурные термины) происходит не до события (появления зеленого квадрата) и не во время события, а спустя 80 мс после события. Мозг должен воспринять в данном случае два «сигнала»: положение красного квадрата и положение появляющегося зеленого. Теория обратной маскировки гласит, что восприятие визуального стимула ухудшается за счет маскирующего стимула, который появляется сразу же после основного. То есть, появление зеленого квадрата мешает нашему мозгу полноценного определить положение красного, за счет чего и получается, что они не параллельны друг другу. Данная теория подтверждает явление ретропрогнозирования.
Данные иллюзии основаны, как мы уже поняли, исключительно на ошибках восприятия нашим мозгом зрительной информации. В обсуждаемом нами сегодня исследовании ученые решили добавить помимо визуальных стимулов еще и звуковые, дабы понять можно ли применить обратную маскировку, когда основной и маскировочный стимулы не относятся к общей категории.
Подготовка к исследованию
В ходе исследования было проведено два типа экспериментов. Первый тип это иллюзия визуального стимула, а второй — подавление визуального стимула.
Изображение №1
На изображениях выше показано схематическое отображение входящих стимулов (слева) и воспринятых испытуемыми (справа). Серые прямоугольники это световые вспышки, которые возникают одновременно с неким звуковым сигналом.
Вариант А это первый тип эксперимента. Как вы видите, существует 2 вспышки и 3 звуковых сигнала, но испытуемые видят 3 вспышки.
Вариант В это второй тип эксперимента. Тут имеется 3 вспышки и только 2 звуковых сигнала, а испытуемые видят только 2 вспышки.
В качестве подопытных кроликов (простите за цинизм) выступило 13 человек: 4 мужчины и 9 женщин. Исследователи отмечают, что не сообщали испытуемым все детали экспериментов, а только попросили сосчитать сколько вспышек они видят. Таким образом ученые хотели увеличить степень объективности и точности результатов.
Установка эксперимента была довольно проста. Испытуемые садились перед монитором с частотой обновления 60 Гц на расстоянии 57 см. Их голова располагалась на подставке для подбородка, дабы обеспечить относительно одинаковое положение перед монитором. Освещение в помещении было приглушенное, что также сопутствовало более эффективному восприятию визуальных стимулов, возникающих на мониторе во время опытов.
Схема установки экспериментов
Разница между фоном экрана и визуальными стимулами (вспышками серых прямоугольников) заключается в яркости: фон — 30%, а прямоугольники — 80%. Каждая из визуальных вспышек появлялась на экране ровно на 17 мс.
Звуковые стимулы воспроизводились посредством двух колонок по бокам монитора. Продолжительность звуковых сигналов (800 Гц) составляла 7 мс.
Между звуковыми сигналами и визуальными был установлен промежуток в 23 секунды, дабы нивелировать возможную разницу в скорости восприятия у разных испытуемых.
В своем докладе исследователи представляют каждый эксперимент в виде NbMf, где Nb — число звуковых сигналов, а Mf — число вспышек. То есть, 2b4f это 2 звуковых сигнала и 4 вспышки.
Опыты с испытуемыми были разбиты на несколько основных этапов:
Этап I: подсчет вспышек.
Участие принимали 7 испытуемых, которым предоставили 6 вариантов опыта:
- 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
- 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
- 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;
- 0b3f — вспышка слева, вспышка по центру, вспышка справа;
- 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
- 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.
Каждый из вариантов опыта был проведен 25 раз. Испытуемые должны были записать количество вспышек, которые они увидели в каждом из опытов.
Этап II: определение положения иллюзорной вспышки.
Всего 8 участников и 4 варианта опытов:
- 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
- 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
- 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;
- 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.
В случайном порядке было проведено суммарно 100 таких опытов. Испытуемые также записывали число вспышек, а также указывали положение каждой из воспринятых ими вспышек на мониторе. Таким образом можно было определить восприятие испытуемыми несуществующих (иллюзорных) вспышек.
Этап III: предварительные знания расположения стимулов и их направления. Также было выбрано случайным образом 8 участников, а вариантов опытов было опять шесть
(три в направлении слева направо и наоборот, справа налево):
- 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
- 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
- 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;
На данном этапе было проведено по 15 опытов для каждого из направлений, при этом первая вспышка всегда была в центре экрана, а вот остальные проявлялись либо справа, либо слева в случайном порядке. Испытуемые опять же записывали число вспышек и их направление.
Этап IV: эксцентриситет. Участие принимали 5 испытуемых.
Вариаций эксперимента было 6:
- 0b2f — вспышка слева, пауза, вспышка справа;
- 2b2f — вспышка слева + звук, пауза, вспышка справа + звук;
- 3b2f — вспышка слева + звук, звук, вспышка справа + звук;
- 0b3f — вспышка слева, вспышка по центру, вспышка справа;
- 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
- 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.
Каждый из вышеуказанных вариантов прогонялся по 25 раз, при этом был разный угол эксцентриситета (угол от центра глаза): 4°, 10° и 16°. Изменение этого параметра позволяет определить зависимость возникновения иллюзии от угла обзора испытуемого.
Этап V: степень уверенности. На данном этапе было 8 участников и 6 вариантов опыта (смотри выше). Испытуемые помимо записи числа увиденных ими вспышек должны были выбрать один из 4 вариантов степени уверенности в своем ответе. Таким образом можно было определить влияние когнитивного искажения на эксперимент. Это явление можно приравнять к понятию субъективизм, когда человек делает выбор или дает ответ в зависимости от собственных убеждений, эмоционального или физического состояния и т.д. Другими словами, вы помните как многие тесты, связанные с психоанализом, в начале просят вас не обдумывать вопрос и свой ответ, а говорить первое, что приходит на ум. Это примерно и есть нивелирование когнитивного искажения.
Этап VI: ретропрогнозирование.
8 участников и три варианта опытов:
- 1b2f — вспышка слева + звук, вспышка по центру;
- 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
- 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа.
Как мы видим, второй и третий варианты одинаковы по числу звуковых сигналов и вспышек — 2b3f, но разнятся по их положению. Все варианты испытывались по 25 раз каждый. Данный этап нацелен на определение степени важности ретропрогнозирования в процессе восприятия информации.
Этап VII: подавление.
Проходили этот этап 8 участников, а вариантов опыта было 4:
- 0b3f — вспышка слева, вспышка по центру, вспышка справа;
- 2b2f — вспышка слева + звук, вспышка справа + звук;
- 2b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру, вспышка справа + звук;
- 3b3f — вспышка слева + звук, вспышка по центру + звук, вспышка справа + звук.
В случайном порядке было проведено суммарно 100 экспериментов на данном этапе. Участники испытания записывали сколько они увидели вспышек и указывали на их положения. Этот этап необходим для того, чтобы понять скрывается ли одна из вспышек или же она сливается с соседней.
Демонстрация иллюзорного аудио-визуального сигнала (для удобства добавил субтитры).
Демонстрация подавленного (скрытого) аудио-визуального сигнала (для удобства добавил субтитры).
Результаты экспериментов
Графики результатов экспериментов иллюзорного аудио-визуального сигнала.
На графике А мы можем увидеть сколько вспышек восприняли участники экспериментов, относящихся к этапу I. Когда была использована модель 3b2f (3 звуковых сигнала и 2 вспышки), большая часть испытуемых увидела больше вспышек, чем при использовании модели 2b2f (2 звуковых сигнала и только 2 реальные вспышки). Это говорит о том, что дополнительный звуковой сигнал подтолкнул испытуемых к тому, что якобы есть 3 вспышки, когда в реальности их было всего лишь 2.
Исследователи также отмечают, что это результат никак не зависит от числа проводимых испытаний. То есть результаты испытуемых в первые 50 заходов и в последние 50 заходов практически не отличались. Следовательно, они не приспосабливались к условиям проведения тестов, сколько бы раз они не повторялись.
График В показывает степень уверенности в своих ответах среди испытуемых. Как мы видим, вне зависимости от исходных данных (числа вспышек и звуковых сигналов, а также вариации их комбинирования), степень уверенности во всех случаях примерно одинакова.
И наконец, график С. Тут продемонстрировано как испытуемые распределили вспышки, то есть где они появлялись по их мнению (справа или слева). Результаты говорят, что восприятие вспышек зависит и от того, с какой стороны они появляются (слева направо или справа налево). Когда испытуемые видели три вспышки, большая их часть указывала на то, что первая и третья находятся далеко друг от друга, а вторая расположена относительно по центру. Хотя, естественно, второй вспышки в реальности не было вообще. А расстояние между реальными не менялось в течение экспериментов. То есть, наличие иллюзорной вспышки отодвигало две реальные дальше друг от друга.
Графики результатов экспериментов скрытого (подавленного) аудио-визуального сигнала.
Выше представлены графики результатов обратного эксперимента, когда испытуемые не воспринимали реальную вспышку. В случае модели 2b3f (2 звуковых сигнала и 3 вспышки) подавляющее большинство испытуемых видели только 2 вспышки, тогда как при модели 0b3f — все три вспышки. Это говорит о том, что звуковой сигнал, как маскировочный стимул перекрывает одну из вспышек, что предотвращает ее нормальное восприятие мозгом. Тогда как при отсутствии звуковых сигналов ничто не отвлекает мозг полноценно воспринять все реальные вспышки. Как видно из графика А, результаты испытуемых для моделей 2b3f, 3b3f и 0b3f практически одинаковы.
А график В говорит еще и о довольно высокой степени уверенности в своих ответах среди испытуемых.
Анализ результатов модели 2b3f (2 звуковых сигнала и 3 вспышки) среди испытуемых, увидевших только 2 вспышки (вместо реальных трех) показал, что большинство участников увидели первую и третью вспышки там, где они в реальности были (график С).
Получается, что наличие несуществующей вспышки отодвигает в противоположные стороны реальные вспышки от их реальных позиций. В случае же подавления восприятия второй вспышки, воспринятое положение вспышек не отличается от их реального положения.
Для более подробного ознакомления с исследованием, в частности со статистическими данными опытов, рекомендую ознакомиться с докладом исследовательской группы, доступном по ссылке.
Эпилог
Данное исследование показало, что звуковые сигналы могут служить маскировочными стимулами, которые перекрывают восприятие реального стимула. В то же время, применение звуковых сигналов может привести к восприятию иллюзорных визуальных стимулов, которые отсутствуют в реальности.
Мозг человека хранит и обрабатывает огромный объем данных. Все действия (от взмаха руки до рождения новой клетки), все что мы видим, слышим, обоняем и осязаем это информация, которую нужно обработать прежде, чем отреагировать. Порой мозг можно обмануть. И сегодня исследователи показали новый метод, чтобы этого достичь. Подобные исследования, несмотря на свою забавность на первый взгляд, весьма важны для расширения границ познания человеком самого себя. Ибо мозг и по сей день остается очень мало изученным «объектом», на ряду с глубинами океанов и просторами Вселенной.
Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас оформив заказ или порекомендовав знакомым, 30% скидка для пользователей Хабра на уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас: Вся правда о VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps от $20 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).
VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps до декабря бесплатно при оплате на срок от полугода, заказать можно тут.
Dell R730xd в 2 раза дешевле? Только у нас 2 х Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $249 в Нидерландах и США! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?
