Борис Ломов
Психическая регуляция деятельности. Избранные труды
Структура бимануального осязательного поля
Наблюдения за процессом бимануального ощупывания предметов и анализ киносъемок экспериментов позволили установить, что бимануальное осязательное поле резко разграничено на две части. Каждая из рук ощупывает только соответствующую ей сторону: левая рука ощупывает только «левую» сторону предмета, правая – только «правую». Очень редко правая рука в своем движении заходит на «левую» сторону и наоборот, причем диапазон действия правой руки несколько больший, чем левой, что связано с преобладанием правой руки по кинестезии. Предмет в процессе ощупывания как бы рассекается на две половины по вертикальной плоскости. Осязательные сигналы, поступающие от каждой одной руки, позволяют отразить лишь половину предмета. Между тем результатом всего процесса ощупывания являются не два образа двух половин предмета, а единый целостный образ. Целостность образа, возникающего при бимануальном осязании, лишний раз доказывает, что, несмотря на парность рецепторов, осязательный анализатор – один. Конечно, синтез осязательных сигналов от обеих рук осуществляется в центральном звене осязательного анализатора, но условием и исходным моментом такого синтеза является взаимодействие парных рецепторов. В бимануальном осязательном поле выделяются два важных пункта. Это – пункт расхождения и пункт схождения рук. Начальным пунктом движения обеих рук является какая-либо крайняя верхняя часть предмета. От этого пункта руки расходятся в своем движении в разные стороны: правая – вправо и вниз, левая – влево и вниз. В какой-то крайней нижней точке руки вновь сходятся. В обеих этих точках руки непосредственно соприкасаются не только с предметом, но и друг с другом. Сигналы от непосредственного соприкосновения рук в пунктах их расхождения и схождения имеют, по-видимому, решающее значение для синтеза всех остальных сигналов, возникающих при движении каждой руки. Это – сигналы замкнутости контура предмета. Прямая, соединяющая пункты расхождения и схождения рук, расположена почти параллельно вентральной оси тела (с некоторым наклоном в левую сторону)[18]. Другими важными пунктами бимануального осязательного поля являются крайние правая и левая точки, а также крайние ближняя и дальняя относительно тела субъекта точки предмета.
Как правило, в процессе ощупывания обе руки задерживаются на этих точках, фиксируя их взаимное расположение. Если правая рука достигает крайней правой точки раньше, чем левая – крайней левой точки, то она фиксирует эту точку до тех пор, пока левая рука не достигает левой точки, и наоборот. Только после одновременной фиксации крайних точек предмета обе руки совершают все последующие ощупывающие движения. Одновременная фиксация крайних точек необходима для оценки габаритов и общих пропорций предмета, а также для различения его основных координат. До фиксации крайних точек руки передвигаются по верхним частям предметов в противоположных направлениях, после фиксации они передвигаются по нижним частям предмета и идут на сближение. Изменение направления движений рук обеспечивает различение верхних и нижних частей воспринимаемого предмета.
Процесс бимануального ощупывания
Для исследования процесса бимануального ощупывания плоских фигур была применена киносъемка. Покадровый анализ изображений выполнен Ломовым на специальном станке, сконструированном сотрудником кинолаборатории ЛГОЛУ Щелковым.
Шифровальный станок для покадрового анализа кинопленки состоит из проектора, покадрового мотора к нему, экрана и направляющих для передвижения проектора. Передвижение пленки в проекторе производится покадровым мотором, соединенным с осью обтюратора (один оборот равен одному кадру). Мотор дает возможность покадрового перемещения пленки с неограниченной остановкой или беспрерывного перемещения с частотой примерно один кадр в секунду. Присоединение к мотору счетчика оборотов обеспечивает точную нумерацию кадров. Проекция ведется на просвет. Экраном служит калька или миллиметровка. Основанием экрана является зеркальное стекло, расположенное перпендикулярно к оптической оси проектора. Работа на шифровальном станке производится следующим образом: сначала предварительно просматривается (с частотой около одного кадра в секунду) кинодокумент всего эксперимента. Это позволяет сориентироваться в материале и наметить пути анализа. Затем производится хронометраж отдельных кусков кинопленки. Это позволяет анализировать время, в течение которого совершается то или иное осязательное движение. На основе подсчета количества кадров составляется хронограмма движений.
Для анализа взаимодействия пальцев рук в процессе ощупывания составляется кинограмма. Принцип составления кинограмм следующий: при многократном просматривании кинодокументов выбираются узловые пункты движения (переход с одной линии или грани предмета на другую, ощупывание углов и т. д.) и печатаются их фотографии. Ряд этих фотографий, представленных одновременно, т. е. кинограмма, позволяет судить об изменениях взаиморасположения пальцев на разных этапах процесса ощупывания.
Для более полного суждения о траектории и скорости движения каждого пальца составляется циклограмма. Чтобы составить циклограмму, экспериментатор просматривает кинопленку на шифровальном станке кадр за кадром и точкой отмечает положение пальца в каждую 1/24 секунды. Соединение этих точек дает траекторию движения пальцев. В некоторых случаях на траектории контуром изображается положение пальца. На основе циклограмм составляется график скорости движения каждого пальца руки.
Такой анализ позволяет получить достаточно полную характеристику осязательных движений.
Анализ киносъемок позволил выявить, что процесс бимануального ощупывания складывается из трех основных фаз:
1) Ориентировочные (или установочные) движения рук.
2) Первичное ощупывание (первичный последовательный охват контура предмета).
3) Повторное ощупывание (вторичный последовательный охват либо всего контура, либо наиболее сложных его частей)[19].
В опытах по исследованию бимануального осязания испытуемые получали следующую инструкцию: «Перед вами за экраном находится фигура. Вы должны ощупать ее и – как только станет ясным, что это за фигура, – зарисовать».
Первые движения рук испытуемого – это ориентировочные движения в пространстве осязательного поля. Обе руки одновременно движутся в воздухе или по поверхности стола вдоль саггитальной оси тела, то сближаясь, то удаляясь друг от друга, до соприкосновения с объектами. Коснувшись объекта, руки легко скользят по его поверхности вверх до крайней верхней точки. Легкие ориентировочные движения рук по поверхности объекта регулируются тактильными ощущениями, поступающими главным образом от средних пальцев (средние пальцы идут впереди всех остальных). Достигнув крайней верхней точки объекта, средние и указательные пальцы касаются друг друга, совершая массу мельчайших движений. Затем обе руки принимают положение, наиболее удобное для ощупывающих движений, и в течение некоторого времени (от 0,2 до 1,5 сек.) фиксируют крайнюю верхнюю точку объекта, служащую началом отсчета, т. е. точкой расхождения рук. Посредством ориентировочных движений испытуемый определяет местоположение объекта в осязательном поле относительно своего собственного тела. Все последующие ощупывающие движения направлены на анализ формы (или контура) объекта.
Наблюдения и анализ исследовательского фильма показывают, что почти любой объект (за исключением самых простых) ощупывается дважды, а иногда – трижды. Время повторного ощупывания в 1,5–2,5 раза меньше времени первичного ощупывания. В повторном ощупывании участвует меньшее количество пальцев, почти полностью отсутствуют возвратные движения (об особенностях возвратных движении будет сказано ниже). Часто направление движений при повторном ощупывании противоположно тому, которое характерно для первичного ощупывания.
Чтобы выяснить роль повторного ощупывания, экспериментатор в некоторых опытах прерывал процесс осязательного восприятия, предлагая испытуемым нарисовать объект после первичного ощупывания. Судя по рисункам, образ объекта в этом случае оказался неустойчивым и нечетким (рисунок 1.39).
Рис. 1.39. Рисунки испытуемого после первичного и повторного ощупывания объекта: а – объект; б – рисунки испытуемого
Контур предмета при первичном ощупывании отражается в общем относительно правильно, но отдельные его детали и, главное, соотношения между ними искажаются. Часто предмет изображается как бы несколько вытянутым по вертикальной оси. Любопытно, что после первичного ощупывания испытуемые изображают детали предмета в той же последовательности, в которой их ощупывали. Предложение экспериментатора изменить последовательность изобразительных движений приводит испытуемых к затруднениям. Это свидетельствует о влиянии последовательности осязательных сигналов на осязательный образ контура, о недостаточно полном их синтезе. По-видимому, при первичном ощупывании основной задачей является анализ деталей контура, расчленение его на составные части. Синтез осязательных сигналов на этой фазе процесса ощупывания является неполным, имеет парциальный характер; более или менее четко отражается соотношение лишь тех частей контура, которые лежат в зонах точки расхождения и точки схождения рук.
При повторном ощупывании, напротив, на первый план выдвигается задача синтеза осязательных сигналов. Анализ играет здесь второстепенную роль, обеспечивая уточнение некоторых элементов контура. Направление повторных движений рук в большинстве случаев противоположно тому, которое имеет место при первичном ощупывании. С изменением направления движений рук изменяется и последовательность поступления осязательных сигналов от одних и тех же частей предмета[20]. Это, по-видимому, создает наиболее благоприятные условия для переключения временно-пространственных компонентов осязательного восприятия в целостный пространственный образ предметов, т. е. для синтеза осязательных сигналов. Как правило, испытуемые после повторного ощупывания могут изображать детали контура в любой последовательности. Очевидно, изменения направления повторных ощупывающих движений нивелируют влияние последовательности осязательных сигналов на образ предмета.
Функцией повторного ощупывания является также контроль, проверка результатов первичного ощупывания.
В процессе ощупывания предметов мозг человека получает массу осязательных сигналов. Чем сложнее предмет, тем этих сигналов больше по количеству и тем они разнообразнее.
Условием различения и синтеза осязательных сигналов являются движения рук по поверхности или контуру предмета.
Покадровый анализ исследовательских кинофильмов показал сложность движений рук, совершаемых в процессе ощупывания.
Прежде всего явственно выделяются те движения, посредством которых осуществляется последовательный охват предмета – собственно ощупывающие движения. Их величина и траектория определяются величиной и формой объекта. Наряду с ними (а точнее, внутри этих движений) можно отметить множество микродвижений, совершаемых каждым пальцем.
Анализ изображений, полученных на кинопленке, позволил установить, что в процессе ощупывания точки касания каждого пальца с контуром предмета циклически изменяются. Следовательно, в процесс ощупывания включаются то одни, то другие участки кожного рецептора. Величина смещений точек касания незначительна и обычно не превышает 1–2 мм. Но роль смещений, по-видимому, очень велика. Известно, что при длительном раздражении одних и тех же участков кожного рецептора резко снижается их чувствительность. Постоянная смена точек касания, очевидно, является условием сохранения определенного уровня, а может быть, и сенсибилизации, кожной чувствительности.
Микродвижения пальцев в процессе ощупывания имеют приспособительный характер, обеспечивая смену точек касания, а тем самым сохранение кожной чувствительности на определенном уровне[21]. По-видимому, эти движения, создавая дополнительное трение (наряду с трением, возникающим при последовательном охвате контура), обеспечивают также дробный анализ фактуры ощупываемого предмета.
Несмотря на всю важность микродвижений пальцев, они играют в процессе осязательного восприятия вспомогательную роль, обслуживая тактильную чувствительность. Основное значение в отражении контура предмета принадлежит движениям последовательного охвата. Как же осуществляется анализ контура в процессе бимануального восприятия? В общем, можно сказать, что в отражении контура основную роль играет кинестетический анализ траектории движения каждой руки. При условии непрерывного контакта с предметом траектория движений рук точно соответствует контуру ощупываемого предмета. Однако, как показывают исследования, далеко не при всяком последовательном обведении контура формируется его адекватный образ. При слишком быстрых, а также при слишком медленных движениях рук возникает, как правило, искаженный образ контура. Следовательно, для правильного осязательного отражения контура предмета необходимо, чтобы ощупывающие движения рук имели какую-то оптимальную скорость. Оптимальная скорость, по данным анализа киносъемок, равна в среднем 5–10 см в секунду[22].
Далее, исследования показывают, что ощупывающие движения рук не являются плавными и непрерывными. Единое движение каждой руки по контуру четко разбивается на ряд кусков (по числу элементов контура). При анализе изображения на кинопленке явственно обнаруживаются паузы в движениях рук. Паузы приходятся на те участки контура (главным образом вершины углов), на которых происходит изменение направлений движений рук (рисунок 1.40).
Последовательное чередование движений и пауз является необходимым для расчленения элементов контура. Каждая пауза в данном случае означает конец одной и начало другой линии и дает возможность дифференцировать каждое последующее движение руки от каждого предыдущего. Длительность пауз в движении каждой руки зависит от движений другой руки. Если какая-либо рука достигает конца ощупываемой линии раньше, чем другая, то она останавливается и «ждет», пока вторая рука не достигнет конца «своей» ощупываемой линии. Некоторое время (0,2–0,3 сек.) длится общая пауза рук, и только затем начинается их последующее движение. Одновременность остановок, очевидно, важна для оценки пропорций контура и величин его линий.
Такая картина четко обнаруживается при анализе процесса ощупывания контура или частей контуров, состоящих из прямых линий, где явствен переход от линии к линии.
Рис. 1.40. В верхней части рисунка изображены графики скорости движений указательного и среднего пальцев правой руки и указательного пальца левой руки. Перерывы в движениях обозначены в графиках белыми линиями, возвратные движения отложены вниз от оси абсцисс. Места перерывов в движении рук на контуре ощупываемой фигуры обозначены кружками
Несколько иначе протекает процесс при ощупывании сопряжений, для которых, как известно, характерен плавный переход линии в линию. В этом случае четких пауз при переходе руки от линии к линии нет, но зато в точках сопряжения обнаруживаются более или менее резкие изменения скорости движения рук: с увеличением кривизны увеличивается и скорость ощупывающего движения (рисунок 1.41).
Рис. 1.41. Циклограмма и график скорости движения правой руки при ощупывании элемента контура (сопряжения).
В циклограмме точками обозначены кадры: по линии ab точки расположены гуще (следовательно, скорость движения меньше), чем по линии bc. Стрелкой указано направление движения. В графике на оси абсцисс отложено время, по оси ординат – скорость движения руки. Очевидно, изменение скорости движения руки способствует различению кривизны линий и точек их сопряжения
Анализ взаимодействия рук в процессе бимануального ощупывания обнаруживает, что временная характеристика их движений зависит от особенностей контура предмета.
Процесс взаимодействия рук протекает по-разному, в зависимости от того, симметричную или асимметричную (относительно вертикальной оси) фигуру они ощупывают.
При ощупывании симметричных фигур движения и паузы между движениями рук синхронны. В каждый момент восприятия руки помещаются на симметричных точках контура. Синхронность движений рук, очевидно, обеспечивает распознавание тождества правой и левой половин контура предмета. Длина, положение и форма линий обеих половин контура оцениваются относительно оси симметрии контура. Синхронность движений характерна для ощупывания только таких фигур, ось симметрии которых расположена вертикально, т. е. параллельно вентральной оси тела. Стоит изменить положение фигуры (например, так, чтобы ось симметрии располагалась горизонтально), как динамика процесса ощупывания резко изменяется: движения рук становятся асинхронными. Этот факт может быть понят лишь в связи со структурными особенностями бимануального осязательного поля, которое, как уже говорилось, резко разделено на правую и левую половины по вертикальной линии, проходящей через точки расхождения и схождения рук.
В процессе ощупывания асимметричных фигур то одна, то другая рука задерживается, принимая на себя функцию передвигающейся точки начала отсчета, т. е. движения рук асинхронны. Постоянная смена движений и остановок каждой из рук обеспечивает возможность определения соотношения частей контура асимметричной фигуры. Положение, длина и форма линий, ощупываемых одной рукой, оцениваются относительно тех точек, которые фиксируются другой рукой. Попытка синхронных движений рук по контуру асимметричной фигуры приводит к затруднениям в формировании целостного образа. О характере затруднений подробно говорится ниже.
При ощупывании сложных контуров, состоящих из симметричных и асимметричных элементов (относительно вертикальной оси), временная характеристика сопряженных движений рук постоянно изменяется: симметричные элементы ощупываются синхронно, асимметричные – асинхронно (рисунок 1.42).
В процессе бимануального ощупывания фигур осязательный анализатор выполняет двоякую задачу: различение последовательно поступающих осязательных сигналов от каждой руки (1) и различение одновременно поступающей пары сигналов от обеих рук (2).
Для того чтобы сформировался адекватный образ симметричных элементов фигуры, руки в каждый момент восприятия должны, в соответствии с требованиями геометрии, располагаться по разные стороны от оси симметрии, на одном перпендикуляре к этой оси и на равных расстояниях от основания перпендикуляра. А это возможно только в том случае, если движения рук синхронны. Осязательные сигналы, поступающие одновременно от правой и левой рук, в этом случае тождественны (или точнее: сигнал от одной руки является зеркальной копией сигнала от другой руки). Тождество одновременных осязательных сигналов и обеспечивает правильное отражение правой и левой сторон симметричных фигур.
Рис. 1.42. Циклограмма движений рук при ощупывании сложного контура. Сплошными линиями обозначены синхронные движении рук; пунктиром – асинхронные. Линия АВ разделяет правую и левую половины осязательного поля, зоны действий правой и левой рук. Штрихпунктирные линии cd; c1d1; c2d2 – оси симметрии отдельных элементов контура. Стрелками обозначено направление движений рук
По существу в этом случае задача различения одновременно поступающих сигналов снимается. При синхронном ощупывании основной задачей осязательного анализатора является различение последовательно поступающих сигналов, которые, как правило, не тождественны. При ощупывании асимметричных фигур осуществляется различение не только последовательно поступающих, но и одновременных осязательных сигналов. Сложностью задачи, стоящей перед осязательным анализатором, в этом случае и объясняется сложность динамики сопряженных движений обеих рук. Если паузы (остановки) в движении каждой руки необходимы для различения последовательно поступающих сигналов, то остановки одной руки при движении другой необходимы для различения сигналов, поступающих одновременно. Асинхронность движений, таким образом, является условием различения повременных осязательных сигналов. Анализ данных киносъемок показал, что при ощупывании сложных контуров руки часто совершают возвратные движения. Направление этих движений противоположно тому, которое характерно для движений последовательного охвата контура в целом. Их скорость несколько больше средней скорости (рисунок 1.43).
Рис. 1.43. а – траектория движения правой руки при ощупывании части контура; б – график скорости того же движения. Штриховой линией изображена скорость возвратных движений
Возвратные движения обязательны при ощупывании тех линий контура, которые незначительно отличаются от предшествующих. Так, на рисунке 1.43 линия АВ – прямая, линия ВЕ – с незначительной кривизной.
Как правило, чем меньше различие между предшествующими и последующими линиями контура (по ходу их ощупывания), тем чаще совершаются возвратные движения. При прямом движении происходит лишь очень грубая дифференцировка последовательно поступающих сигналов. Сравнительно точно различается направление движений, а следовательно, положение линий контура относительно вертикальной оси, их длина и форма различаются менее точно. Возвратные движения обеспечивают формирование более тонкого различения всех особенностей ощупываемых линий.
Те части контура, которым соответствуют возвратные движения, по существу ощупываются трижды, а если возвратные движения повторяются, и пять раз: сначала – прямое движение, затем – возвратное и опять прямое. Благодаря этому ассоциации между осязательными сигналами становятся более прочными.
Таким образом, возвратные движения в сочетании с прямыми обеспечивают и более тонкий анализ, и более прочный синтез осязательных сигналов.
Скорость возвратного движения, как уже отмечалось, больше чем скорость первого прямого движения, а скорость повторного прямого движения больше чем скорость возвратного. Очевидно, в постепенном наращивании скорости и выражается факт упрочения ассоциаций между осязательными сигналами.
Изменение направления возвратных движений (по сравнению с прямыми), точно так же как изменение направления повторных ощупывающих движений, приводит к изменению последовательности поступления одних и тех же осязательных сигналов. Изменение же последовательности сигналов создает наиболее благоприятные условия для их синтеза, т. е. для переключения временно-пространственных компонентов восприятия в пространственный образ того или иного элемента контура.
При ощупывании симметричных элементов контура возвратные движения, так же как и прямые, совершаются обеими руками одновременно. Иначе обстоит дело при ощупывании асимметричных элементов контура. В этом случае возвратному движению одной руки соответствует полная и длительная, ярко выраженная остановка другой руки.
Динамика ощупывания определяется особенностями воспринимаемого контура и его положением в бимануальном осязательном поле относительно точек расхождения и схождения рук. В процессе ощупывания при переходе от одной линии контура к другой явственно обнаруживаются паузы, перерывы в движениях рук. Эти паузы являются условием, необходимым для различения последовательно поступающих осязательных сигналов. Чем меньше разница между предшествующей и последующей линиями контура (по ходу ощупывания), тем большее количество движений и пауз необходимо для их различения. При ощупывании малоразличающихся линий совершаются возвратные движения, благодаря которым достигается тонкая дифференцировка (и в то же время формируются прочные ассоциации) между последовательно поступающими осязательными сигналами. Если считать, что каждому движению руки соответствует возбуждение мозгового конца кинестетического анализатора, а ее остановке (паузе) – торможение, то следует признать, что в процессе ощупывания развертывается сложнейшая нейродинамическая картина. Фазы возбуждения кинестетического анализатора постоянно сменяются фазами торможения, причем частота и последовательность этих фаз в конечном счете определяются пространственными особенностями ощупываемой фигуры. Та к как пауза в ощупывающих движениях необходима для различения последовательно поступающих осязательных сигналов, то можно считать, что соответствующее паузе торможение является дифференцировочным.
При ощупывании симметричных фигур процессы возбуждения и торможения в обоих полушариях головного мозга возникают и сменяют друг друга синхронно, поскольку движения и остановки правая и левая руки совершают одновременно. Очевидно, в этом случае динамика нервных процессов определяется действием, главным образом, закона иррадиации. Иной характер имеет взаимодействие полушарий при ощупывании асимметричных фигур. В этом случае обычно движению одной руки соответствует остановка другой. Сочетание движений и остановок необходимо для различения одновременных осязательных сигналов, причем чем тоньше должно быть различение сигналов от одной руки, тем более четко выражена остановка другой. При ощупывании асимметричных фигур фазы иррадиации нервных процессов во взаимодействии полушарий постоянно сменяются фазами их взаимной индукции и наоборот. Таким образом, взаимодействие между полушариями головного мозга является динамическим и формируется условно-рефлекторно. В конечном счете динамика взаимодействия полушарий определяется пространственными условиями процесса бимануального восприятия (пространственными особенностями самой фигуры и ее положением в осязательном поле).