Неосознаваемое восприятие автостереографических изображений

Настоящая статья посвящена исследованию возможностей применения автостереографических изображений для изучения процессов неосознанного восприятия. На материале задач лексического решения, простых арифметических задач, а также анаграмм продемонстрировано влияние неосознанного восприятия содержания автостереографического изображения на процесс решения задачи. Результаты исследований показали, что для решения задачи не важно, происходит восприятие монокулярно или бинокулярно, что свидетельствует не столько о неосознанном восприятии автостереографического изображения, сколько о неосознаваемой обработке плоского двухмерного изображения, несущего подсказку. В данном контексте можно рассматривать автостереограмму лишь как способ зашумления целевого объекта. Осуществлена полосовая пространственно-частотная фильтрация изображений гауссовым размытием, а также с использованием пакета вейвлетной фильтрации и элементов Габора. Показано, что низкочастотная фильтрация позволяет выделить сигнал в автостереографическом изображении без построения стереообраза. Выдвинуто предположение, что неосознанное восприятие осуществляется за счет информации, содержащейся в плоском двухмерном изображении и неосознанно выделяемой наблюдателем.

Исследования неосознанного восприятия являются одними из наиболее интересных в психологии. В этих исследованиях удается наблюдать как ситуации, где осознание спо­собствует деятельности человека, так и те, в которых оно либо не играет решающей роли в достижении эффективного результата, либо нарушает процесс восприятия (Neisser, 1976 и др.). Существующие методы создания условий для неосознанного восприятия можно раз­делить на две основные группы:

1. Методы, в которых стимул для восприятия предъявляется на подпороговом уровне – «субсенсорная область» (Гершуни, 1947).
2. Методы, в которых стимул предъявляется выше порогового уровня, но наблюда­тель его не осознает из-за отвлечения внимания специальными приемами. Например, так называемое предвнимание – preattentive vision (Найссер,1981)

Оба приема имеют свои достоинства и недостатки. При подпороговом предъявлении существуют проблемы практического характера, связанные с определением индивидуаль­ной чувствительности к подпороговому восприятию и ограниченной возможностью приме­нения (Гершуни, 1947; Bargh, 2000). Вторую группу методов характеризуют как восприятие без осознания значимости стимула; основные проблемы в данном случае связаны с невоз­можностью гарантировать, что испытуемый действительно сочтет стимул незначимым.

Мы предлагаем использовать для исследования неосознанного восприятия иной под­ход, в определенной степени объединяющий в себе два описанных выше метода. Предлагае­мый метод основан на применении случайно-точечных автостереограмм (СТАСГ) или 

SIRDS – Single-Image Random-Dot Stereograms (Julesz, 1995; Burt, 1980). СТАСГ – специаль­ным образом создаваемые изображения, на первый взгляд состоящие из случайного набора точек. В пространственном распределении точек скрыта информация о двух изображениях, отличающихся диспаратностью. Когда глаза удается сфокусировать не на поверхности изо­бражения, а за ним или перед ним, можно добиться фузии, и тогда наблюдатель в закодирован­ном пространственном распределении точек вместо двух изображений видит одно трехмер­ное изображение. Принципы создания случайно-точечных стереограмм описал в 1979 году К. Тайлер (по другим данным, авторами идеи являются Burt и Julesz). В них использует­ся случайно-точечная текстура, которая многократно повторяется, а затем в определенных местах сдвигается (согласно принципам геометрической оптики для диспаратного построе­ния изображений обоих глаз) в соответствии с тем, какое изображение необходимо создать. Важной чертой этого метода является спонтанность, неожиданность появления стереоизо­бражения в плоскостном распределении точек на поверхности (Bear, 2006).

Скрытое изображение в стереограммах наблюдатель до момента фузии не осознает. Поэтому мы решили создать такую экспериментальную ситуацию, в которой фузия будет затруднена как по причине сокращения времени предъявления, так и по причине отвлече­ния внимания наблюдателя. Таким образом, в предлагаемом исследовательском подходе сочетаются преимущества подпорогового метода ввода неосознанной информации и мето­да ввода такой информации за счет отвлечения внимания.
В качестве метода исследования неосознанного восприятия при СТАСГ предполага­ется использование нескольких задач:

1. Задача лексического решения. В данном случае на результаты может оказать вли­яние не только само стереоизображение, но и значение, которое в нем заключено.
2. Решение простых арифметических задач.
3. Решение анаграмм.

Целью нашей работы является изучение возможности применения автостереографи­ческих изображений для исследования процессов неосознанного восприятия при решении задач разной степени сложности.

Методика исследования

Испытуемые – мужчины и женщины в количестве 200 человек, возраст – 17–46 лет, с нормальной остротой зрения, способные к восприятию автостереографического изобра­жения. Исследования проводил Четвериков Андрей, научный руководитель – Карпин­ская В. Ю.

1. Задача лексического решения

Исследование 1. Выполнение задания лексического решения на фоне стереоизображе­ния (в исследовании приняли участие 75 человек).
Стереоизображения имели три градации:
а) стереоизображение, содержащее изображение заварочного чайника;
б) стереоизображение, содержащее изображение слова «чайник»;
в) «пустое» стереоизображение, не содержащее никакого изображения.

Было проведено измерение времени реакции в задаче лексического решения на слова­-стимулы, ассоциативно связанные со словом «чайник» (например «чашка», «заварка»), и на слова-стимулы, ассоциативно со словом «чайник» не связанные (например «улица», «дерево»).

Процедура: всего испытуемым предъявлялось 32 слова: 8 слов, ассоциативно свя­занных со словом «чайник», 8 слов, не связанных со словом «чайник», и 16 псевдослов. Слова были сбалансированы по длине, в среднем по 5 букв в каждом слове. Испытуемым сообщалось, что цель исследования – изучение скорости процессов опознания слов на фоне бессмысленных изображений. Стереоизображение было черно-белым, размером 635 х 330 пикселей и находилось в центре экрана; слова-стимулы отображались заглавными буквами черным шрифтом на белом фоне также в центре экрана; время предъявления – 5000 мс. После предъявления слова на 1000 мс выводили точку фиксации (три символа * в центре экрана) и количество уже опознанных слов по отношению к общему количеству слов, далее, после задержки от 1000 до 1500 мс предъявляли следующее слово. Испытуемый должен был нажимать на клавиатуре клавишу со стрелкой «влево», если предъявляемое слово являлось псевдословом, или со стрелкой «вправо», если предъявляемое слово действительно было настоящим словом. Перед началом исследования испытуемым предлагалось выполнить 8 тренировочных заданий, где вместо точки фиксации предъявлялись слова «правильно!», «ошибка!» в зависимости от того, являлось ли слово-стимул настоящим или псевдословом. После проведения тестирования испытуемых спрашивали, заметили ли они что-либо осо­бенное при прохождении исследования, и если «да», то что именно.
Инструкция испытуемым: «На экране монитора, в самом центре, через небольшие интервалы времени будут предъявляться слова, и Вы должны как можно быстрее решить, является ли каждое из них настоящим словом или нет. Например, слово «круглый» явля­ется настоящим словом, а слово «трамлый» – нет. Если слово-стимул является настоящим словом, Вы должны нажать клавишу со стрелкой «вправо», если нет – нажмите клавишу со стрелкой «влево». Перед началом основной части исследования Вам будет дано несколько тренировочных заданий. Теперь располагайтесь перед компьютером как Вам удобно и, ког­да будете готовы, нажмите клавишу со стрелкой «влево» для начала исследования».

После проведения тренировочных заданий испытуемые получают дополнительную инструкцию: «Вы прошли тренировочные задания. В тестовом задании вместо ответов «правильно» – «неправильно» будут отображаться три звездочки (***). Итак, если предъ­явленное слово является настоящим словом, нажмите на клавиатуре клавишу со стрелкой «вправо», если нет, нажмите клавишу со стрелкой «влево». Чтобы приступить к тестирова­нию, нажмите клавишу со стрелкой «влево».

Исследование 2. Процедура проведения исследования 2 соответствует исследованию 1 с тем отличием, что слова для опознания испытуемому предъявляются не на фоне изобра­жения, а над ним; кроме того, добавляется четвертый тип – стереоизображение шара (в ис­следовании приняли участие 77 человек).

2. Решение арифметических задач

В исследовании испытуемым предлагали решить простые арифметические задачи на сложение и вычитание и выбрать правильный ответ (например: 5–3=…).
На листе формата А4 был представлен пример, а ниже предложены шесть вариантов ответов, зашифрованных в автостереограммах; одна автостереограмма не содержала ника­ких цифр. Испытуемый должен был выбрать один из шести ответов. Время решения огра­ничивалось 5–7 секундами. Задача различения реального изображения на автостереограм­ме не ставилась. В инструкции отмечалось, что в данной модели теста проверяется интуи­ция и следует выбрать тот вариант, который кажется верным. Всего каждому испытуемому предлагалось 15 задач.

Через две недели проводили вторую серию исследований. Задачи были те же, из­менились порядок их предъявления и расположение ответов на странице. Конфигурация автостереограмм с ответами в первой серии напоминала прямоугольник, а во второй – треугольник (в исследованиях участвовали 17 человек с нормальным зрением, возраст – 17–25 лет).

3. Решение анаграмм

Для проведения данного исследования была создана специальная компьютерная программа. На экране предъявляли четырехбуквенные анаграммы, отобранные в предва­рительном исследовании и соответствующие среднему времени решения. Всего было ис­пользовано пять вариантов предъявления:
1-й вариант – пять анаграмм;
2-й вариант – решение анаграммы предъявляется на 80 мс, далее следует сама ана­грамма;
3-й вариант – решение анаграммы предъявляется на 100 мс, далее следует сама ана­грамма;
4-й вариант – стереограмма с решением анаграммы – анаграмма;
5-й вариант – стереограмма без какого-либо изображения – анаграмма.

В каждом варианте предъявлялось по пять анаграмм в разном порядке для разных испытуемых.

Сокращенная инструкция: «В этом тесте Вам предлагается решить анаграмму, т.е. из слов, в которых буквы перемешаны, составить «нормальные» слова. Например, из слова «акдуб» сделать слово «будка», из слова «сохияпило» слово «психология». Анаграммы будут появляться в центре экрана, под ними будет форма для ввода составленного слова. После выполнения задания нажмите клавишу «Enter», и появится следующая анаграмма. Слова можно вводить и прописными, и строчными буквами. Все слова представляют собой нарицательные существительные (т. е. среди них не встречаются имена собственные или названия), состоящие из четырех букв. Сейчас располагайтесь перед монитором как Вам удобно и, когда будете готовы, введите слово из анаграммы «вест» в поле ввода ниже и на­жмите «Enter» (всего в исследовании приняли участие 33 человека).

Результаты

Результаты всех трех исследований продемонстрировали влияние неосознанного вос­приятия автостереографического изображения на процесс решения задачи.
1. В первом исследовании ни один из испытуемых не сообщил, что он заметил что­либо необычное в ходе решения задач.

Для каждого испытуемого было подсчитано среднее время реакции по каждому из двух типов слов: если время реакции превышало 1200 мс либо было менее 300 мс, результат отбрасывался. Если у испытуемого более 1/3 реакций были отбракованы, он исключался из дальнейшего анализа. Таким образом, к анализу были допущены данные 62 испытуемых. Эти данные были подвергнуты двухфакторному дисперсионному анализу (ANOVA) в про­грамме SPSS.

Результаты показали наличие статистически достоверного влияния автостереограм­мы (F=3,475, df=2, Sig.=0,038) на скорость реакции испытуемых на слова, ассоциативно связанные со скрытым изображением. Двухфакторный дисперсионный анализ для слов, ассоциативно не связанных со стереоизображением, аналогично показал наличие статисти­чески достоверного влияния изображения на скорость работы с данным типом слов в за­дачах лексического решения (F=4,539, df=2, Sig.=0,015).

С целью дополнительной проверки результатов первого исследования было прове­дено второе, где, во-первых, было добавлено еще одно стереоизображение – «шар», точнее, полусфера, – не несущее никакой смысловой нагрузки, и, во-вторых, слова предъявлялись не на фоне автостереограммы, а над ней. Как и в первом случае, ни один из испытуемых не сообщил, что он заметил что-либо необычное в ходе исследования.

Были получены следующие результаты: выявлено статистически достоверное влия­ние типа стереоизображения на ассоциативно связанные (F=3,004, df=2, Sig=0,036) и не связанные с ним слова (F=4,964, df=2, Sig=0,005). Скрытое изображение оказало влияние на скорость реакции на все слова в задаче лексического решения, а не только на ассоциа­тивно связанные с ним. Обнаружено негативное влияние скрытого стереоизображения на скорость лексического решения, т. е. наличие любого изображения, скрытого в автостерео­грамме, увеличивало время реакции в задаче лексического решения.

2. Во втором исследовании всего было предъявлено 255 задач в первой и 255 задач во второй серии. Количество выборов автостереограмм с правильным ответом: в первой се­рии – 68 (27% всех ответов), во второй серии – 53 (21% всех ответов). Количество повторов ранее выбранной автостереограммы во второй серии – 89 (35% всех ответов первой серии сохраняется).

Таким образом, и количество правильных ответов, и количество повторений ответа значимо выше (по биноминальному критерию с заданными пропорциями вероятностей), чем было бы при случайном выборе.

3. Результаты третьего исследования:

1 – предъявлена анаграмма (а) – время решения 4726, 48мс;
2 – решение анаграммы (80мс) (b) + анаграмма – 3418, 85мс;
3 – решение анаграммы (100мс) (c)* + анаграмма – 4262, 36мс;
4 – «пустая» стереограмма + анаграмма (d)** – 5336, 97мс;
5 – стереограмма с решением анаграммы (a,c) – 4395, 51мс.

Типы прайминга, не имеющие в скобках одинаковых букв, различаются по t-критерию Стьюдента на уровне p<0,01, * – тип 3 отличается от типа 1 только на уровне статистиче­ской тенденции (p<0,1), ** – тип 4 отличается от типа 1 на уровне p<0,05. Данные были обработаны с использованием попарного сравнения по t-критерию Стьюдента.

4. Сравнение результатов исследований влияния точечных стереограмм при моноку­лярном и при бинокулярном предъявлении.

Одним из последних исследований стало изучение возможности не только перцеп­тивной, но и семантической обработки предъявленного в автостереограмме материала. Исследования проводили Красильщиков Дмитрий, Чеснокова Вера, научный руководи­тель – Карпинская В. Ю.

Основная задача заключалась в определении наличия семантической обработки нео­сознаваемой информации, предъявленной в виде автостереограммы, а также в выяснении вопроса, сохранится ли эффект неосознаваемого восприятия при монокулярном рассмо­трении автостереограммы.

Была создана специальная компьютерная программа: в качестве стимульного матери­ала использовались автостереограммы, которые содержали анаграмму четырехбуквенного слова; под стереограммой были помещены два слова: одно из них являлось правильным ответом на анаграмму, другое – контрольным.

Испытуемым была предложена следующая инструкция: «Вам будет предъявлена сте­реограмма, на которую нужно смотреть, НЕ расфокусируя взгляд, т. е. Вы не должны видеть трехмерное изображение, зашифрованное в стереограмме. Под стереограммой находятся два слова. Ваша задача состоит в выборе того слова, которое, как Вам интуитивно кажется, зашифровано в стереограмме; нажмите соответствующую кнопку. Пожалуйста, не задумы­вайтесь надолго, отвечайте первое, что придет Вам в голову». Каждому испытуемому было предъявлено 20 анаграмм, 10 из них – бинокулярно, 10 – монокулярно, причем последова­тельность просмотра у разных испытуемых различалась для исключения эффекта слияния.

Контрольной группе предъявлялись стереограммы с изображением шара. Инструкция и предлагаемые слова были аналогичны. В исследовании приняли участие 59 человек, муж­чины и женщины, студенты 1-го и 2-го курсов: 31 человек – экспериментальная группа, 28 – контрольная.

Количество правильных ответов в экспериментальной группе: 71% – монокуляр­но, 60% – бинокулярно; количество неправильных ответов – 29 и 40% соответственно. Полученные данные для группы выше, чем случайное распределение.

Количество правильных ответов в контрольной группе: 49% – монокулярно и 54% – бинокулярно; количество неправильных ответов – 51 и 46% соответственно. Количество правильных и неправильных ответов соответствует случайному угадыванию.

Далее полученное распределение частот правильных и неправильных ответов в каж­дой группе сравнивалось со случайным распределением по критерию Хи-квадрат. Было обнаружено, что в контрольной группе распределение частот статистически значимо не отличается от случайного. В экспериментальной группе количество правильных ответов было значимо выше случайного (p<0,01). Таким образом, полученные результаты свиде­тельствуют о неосознанном восприятии семантической информации, скрытой в автосте­реограммах.

Обсуждение результатов

Результаты наших исследований свидетельствуют о влиянии скрытого (неосознан­ного) изображения объекта (символа) даже в тех случаях, когда испытуемые заняты совер­шенно другой задачей и просто не имеют возможности специально увидеть стереоизобра­жение. Так как для восприятия скрытого компонента в автостереограмме необходимо осу­ществить ряд операций, связанных с разделением процессов аккомодации и конвергенции глаз, выполнение этих подготовительных процессов требует времени, а без них невозможен процесс выявления стереоизображения и использования этой информации для принятия решений.

Нами показано, что скрытое изображение объекта-символа в стереограмме оказывает влияние на эффективность работы испытуемых. Этот символ может в отдельных задачах выполнять роль прайминга. Эффективность использования неосознаваемого восприятия автостереографического изображения различна в различных экспериментальных ситуаци­ях. Так, в задачах лексического решения неосознаваемая информация способна снижать эф­фективность решения простых задач. При решении простых арифметических задач вероят­ность выбора правильного ответа среди автостереограмм, содержащих как правильные, так и неправильные ответы, оказывается выше случайного выбора. В задаче решения анаграмм результаты демонстрируют типичный позитивный прайминг-эффект: предъявление ответа в виде автостереограммы, без возможности осознания, ускоряет выполнение анаграмм.

Полученные данные свидетельствуют о возможности воспринимать содержащееся в автостереограмме изображение без осознанной деятельности по смене фокуса глаз. Точно так же, как и другие типы прайминга-без-осознания, предъявление автостереограммы, со­держащей ответ, приводит к ускорению решения задачи.

На сегодняшний день основным вопросом является определение механизма и уровня неосознанной обработки автостереограммы. Обнаруженный эффект может иметь два объяс­нения. Во-первых, можно говорить о кратковременной неосознаваемой самим испытуемым фузии, когда фокусировка глаз на короткое время при перемещении, моргании соответству­ет восприятию трехмерного изображения. Во-вторых, можно предположить, что стереограм­ма имеет побочные для распознавания признаки; побочные в том смысле, что благодаря им скрытое изображение может быть выделено и без построения стереоизображения.

Вся проблема сводится к отношению сигнала и шума, и именно это отношение опреде­ляет как сам порог, так и осознание сигнала, если он превышает порог. Этот подход, в осно­ве которого лежит теория статистических решений (Котельников, 1933), получил широкое распространение на Западе после работ Светса, Таннера и Бэрдсала, а в отечественной экс­периментальной психологии – после работ Н. Н. Красильникова (Swets, 1964; Swets et al., 1961; Красильников, 1958; Красильников и др., 1999 а, б). Неосознанный ввод информации в мозг может быть осуществлен и при малом отношении сигнал /шум.

Например, можно предположить, что сигнал – скрытое изображение символа – мо­жет быть выделен на основе пространственно-частотной фильтрации. Точки стереограм­мы – широкополосная, преимущественно высокочастотная помеха. Скрытое, неосознавае­мое изображение символа кодируется изменением локальной плотности точек, образующих стереограмму. Мы предполагаем, что выделение сигнала можно осуществить простейшим образом благодаря неосознанной низкочастотной фильтрации. На основе статистической оценки распределения отдельных точек по пространству в зрительной системе строится огибающая. Процесс восприятия скрытого в автостереограмме изображения может быть рассмотрен с точки зрения выделения сигнала на фоне шума. Проверка данной гипотезы была осуществлена в процессе дополнительных исследований при монокулярном и бино­кулярном наблюдении: бинокулярное наблюдение не улучшает восприятия неосознанных стимулов в точечных стереограммах.

Полученные данные по восприятию стимульного материала монокулярно и бино­кулярно весьма интересны. Что удивительно, эффект более выражен в случае монокуляр­ного просмотра. Такой результат свидетельствует не столько о неосознанном восприятии автостереографического изображения, сколько о возможностях неосознаваемой обработки плоского двухмерного изображения и выделения в кажущемся случайном распределении точек определенной статистической закономерности. В данном случае можно рассматри­вать автостереограмму как способ зашумления целевого объекта, тогда бинокулярное вос­приятие не имеет существенного значения.

Кроме того, были проведены дополнительные модельные исследования, в которых была осуществлена пространственно-частотная фильтрация двухмерных изображений, со­держащих автостереограмму, двумя разными способами – с помощью стандартного пакета программ, гауссовым размытием, и с помощью пакета вейвлетной фильтрации с помощью элементов Габора.

Рис. 1. Результаты модельного исcледования

Представленные на рис. 1 результаты модельного исследования наглядно демонстри­руют саму возможность выделения двухмерного сигнала с помощью фильтрации. Тем са­мым нами было показано, что низкочастотная фильтрация позволяет выделить сигнал в стереограмме без построения стереообраза.
 В заключение следует отметить, что ситуация в предложенной нами эксперименталь­ной парадигме не столь проста. Оказалось, что разные испытуемые по- разному могут ис­пользовать скрытый сигнал в автостереограмме. Особый интерес представляет собой факт повтора испытуемыми ранее выбранного ответа, а именно ответы испытуемых в экспери­менте по решению простых арифметических задач повторялись во второй серии, проводи­мой после первой через две недели (в 35 % случаев), что значимо выше (по биноминальному критерию с заданными пропорциями вероятностей), чем было бы при случайном выборе. Эта особенность может быть интерпретирована в рамках теории В. М. Аллахвердова (1993) как тенденция механизма сознания сохранять ранее выбранную гипотезу.

1. Аллахвердов В. М. Опыт теоретической психологии. СПб.: «Печатный двор», 1993.
2. Гершуни Г. В. Изучение субсенсорных реакций при деятельности органов чувств // Физиологический журнал СССР. 1947. Т. XXXIII. № 4. С. 393–412.
3. Карпинская В. Ю., Четвериков А. А. Влияние автостереограмм на скорость лексического решения // Психологические исследования: Сборник научных трудов / Под ред. А. Ю. Агафонова, В. В. Шпунтовой. Вып. 7. Самара: 2009. С. 91–97.
4. Котельников В. А. О пропускной способности эфира и проволоки в электросвязи //Материалы к I Всесоюзному съезду по вопросам технической реконструкции дела связи и развития слаботочной промышленности. М.: Всесоюзный энергетический комитет. 1933.
5. Красильников Н. Н. Влияние шумов на контрастную чувствительность и разрешающую способность //Техника телевидения. 1958. Вып. 25. С. 26–43.
6. Красильников Н. Н. Теория передачи и восприятия изображения. М.: Радио и связь. 1986.
7. Красильников Н. Н., Шелепин Ю. Е., Красильникова О. И. Фильтрация в зрительной системе человека в условиях порогового наблюдения // Оптический журнал. 1999 а. Т. 66. № 1. С. 5–14.
8. Красильников Н. Н., Ю. Е. Шелепин Ю. Е., Красильникова О. И. Применение принципов оптимального наблюдателя при моделировании зрительной системы человека //Оптический журнал. 1999 б. Т. 66. № 9. С. 17–24.
9. Найссер У. Познание и реальность. М.: Прогресс. 1981.
10. Bargh, J. A., Chartrand T. L. The mind in the middle: A practical guide to priming and automaticity research / H. T. Reis & C. M. Judd (Eds.) //Handbook of research methods in social and personality psychology. New York: Cambridge University Press. 2000.
11. Burt P. Modification of the classical notion of Panum’s fusional area // Perception. 1980. № 9. С. 671–682.
12. Bear M. F. Neuroscience: Exploring the Brain. Baltimore: Lippincott Williams & Wilkins, 2006. Julesz B. Dialogues on Perception. Cambridge, MA: MIT Press. 1995.