Od čití k reprezentaci

Od čití k reprezentaci

#Některé základní pojmy

Je pád stromu v lese zdrojem zvuku, není-li poblíž nikdo, kdo by jej slyšel? Odpověď na tuto starou hádanku zjistíme, uvážíme-li ji v souvislosti s percepcí. Plodný rámec pro zkoumání percepce vymezil svou vlivnou (ačkoli kontorverzní) prací James Gibson (1966, 1979) zavedením pojmů distální (zevní) objekt, informační médium, proximální stimulace a percepční objekt.

Distální objekt (vzdálený) je objekt v zevním světě, v tomto případě padající strom. Tato událost nějakým způsobem uspořádá informační médium. Informační médium je odražené světlo, zvukové vlny (v tomto případě zvuk padajícího stromu), chemické molekuly nebo taktilní (hmatová) informace přicházející z prostředí. Z toho plyne, že předpoklady pro vnímání objektu zevního světa začínají dříve, než senzorická informace dopadne na naše smyslové receptory (neurony specializované pro rozlišování jednotlivých druhů senzorických informací). Jakmile informace vstoupí do kontaktu s příslušnými smyslovými receptory v očích, uších, nose, kůži nebo ústech, dojde k proximální stimulaci (proximální znamená blízký). Percepce vzniká v okamžiku, kdy objekt vnímání nějakým způsobem odráží vlastnosti zevního světa.

Tab. 4.1: Kontinuum percepce

Souhrn tohoto rámce popisujícího situaci percepce je v tabulce 4.1. Tabulka podává přehled různých vlastností distálních objektů, informačních médií, proximálních podnětů a objektů vnímání.

Abychom se vrátili k původní otázce: padne-li v lese strom a v okolí není, kdo by jej slyšel, strom je zdrojem zvuku, není zdrojem vnímaného zvuku. (Odpověď tedy zní ano i ne, podle toho, jak otázku chápeme.)

Otázka, kde je hranice mezi percepcí a kognicí, nebo dokonce mezi čitím a percepcí, je zdrojem rozsáhlých diskusí, souhlasu je však velmi málo. Namísto debat je produktivnější chápat čití, percepci a kognici jako součásti kontinua, v jehož systému běží informace. K řešení jednotlivých problémů v tomto systému slouží jednotlivé procesy. Otázky zaměřené na čití se soustředí na povahu (kvalitu) stimulace. Je tento odstín červené barvy jasnější než červené jablko? Je zvuk onoho padajícího stromu hlasitější než zvuk hromu? Do jaké míry lze porovnat pocity barev a zvuků jednoho člověka s pocity plynoucími ze stejných barev a zvuků u člověka jiného? Tatáž informace o barvě nebo zvuku odpovídá ve věci percepce na odlišné otázky, obvykle se ptá na identitu stejně jako na tvar, uspořádání a pohyb. Je ta červená věc jablko? Slyšel jsem, jak právě padl strom? Poznání koneckonců probíhá, jakmile jsou tyto informace užívány k dalším cílům. Dá se to jablko jíst? Mám jít z lesa ven?

Bez ohledu na druh otázek, které klademe svému prostředí, se musíme trvale vyrovnávat se základním atributem našeho vztahu ke světu - je jím inherentní proměnlivost proximálních podnětů. Zrak, sluch, chuť, pach nebo dotyk nikdy nepřinesou prožitek, jenž by byl totožný s množinou podnětů, které o stejném zdroji přinesly o chvíli dřív. Z toho plyne fundamentální otázka percepce: Jak docilujeme percepční stabilitu tváří v tvář čiré nestabilitě na úrovni senzorických receptorů? Přitom je proměnlivost podnětů s ohledem na povahu činnosti našich receptorů pro percepci nutná.

Na trvalý proud podnětů se buňky receptorů adaptují tím, že začnou vydávat vzruchy až při změně podnětů - tomuto jevu se říká senzorická adaptace. Prostřednictvím senzorické adaptace se může stát, že podnět přestaneme vnímat. Tento mechanismus zajišťuje, že se senzorická informace trvale mění. V důsledku senzorické adaptace sítnice (plocha, kde jsou v oku receptory) vykonávají naše oči trvalé nepatrné rychlé pohyby, sakády, které systematicky mění polohu projikovaného vyobrazení předmětu v oku. Vědci, kteří chtěli zkoumat zrakové vnímání bez sakád, objevili způsob, jak obrázek na sítnici stabilizovat - obrázky projikované na sítnici se nepohybují, protože sledují sakády. Užití této techniky potvrdilo hypotézu, podle níž setrvalá stimulace buněk sítnice způsobí, že projikovaný obrázek zdánlivě zmizí (Ditchburn, 1980; Riggs, Ratliff, Cornsweet a Cornsweet, 1953). Z toho plyne, že proměny podnětu jsou základním atributem percepce, jenž paradoxně její výklad ztěžuje.

#Percepční stálost (konstantnost vnímání)

Důležitým způsobem, jímž se systém percepce vyrovnává s proměnlivostí, je značně pozoruhodná analýza předmětů v percepčním poli. Představte si např., že kráčíte prostorami univerzity na seminář kognitivní psychologie. Dejme tomu, že před dveřmi stojí dva studenti, kteří si povídají. Úměrně tomu, jak se blížíte ke dveřím, se plocha, kterou na vašich sítnicích zabírají obrazy obou studentů, zvětšuje. Avšak bez ohledu na proximální senzorickou informaci, která vás zpravuje o tom, že velikost studentů roste, zůstává vjem jejich velikosti stejný. Proč?

Skutečnost, že vám připadá velikost vašich spolužáků stálá, je příkladem percepční stálosti (perceptual constancy). Percepční stálost (konstantnost vnímání) je pojem označující skutečnost, že je naše vnímání objektu identické bez ohledu na to, že se proximální čití vzdáleného předmětu mění. Fyzikální vlastnosti vzdáleného zevního objektu se pravděpodobně nemění a my musíme být s to efektivně se na zevní svět adaptovat, takže naše systémy percepce musí mít mechanismus, který se přizpůsobuje vnímání proximálního podnětu. Proto zůstává percepce stálá, i když se proximální čití mění. Z několika druhů percepční stálosti zde popíšeme dva: stálost velikosti a tvaru.

@Obr. 4.6 (Obr. 4.6): Ponzova iluze

Horní přímku a horní kmen vnímáme jako by byl delší, než je dolní přímka a kmen, přestože jsou jak přímky, tak kmeny stejně dlouhé. Vnímáme tímto způsobem proto, že ve skutečném trojrozměrném světě by byly horní přímka i kmen delší.@@

@Obr. 4.7 (Obr. 4.7): Müllerova-Lyerova iluze@@

I při této iluzi máme sklon vidět dvě stejně dlouhé úsečky, jako by jejich délka byla odlišná. Vertikály v části a) a c) vypadají, jako by byly kratší než v části b) a d), přestože je jejich délka stejná. Je nepříjemné, že dodnes s jistotou nevíme, proč k této jednoduché iluzi dochází. Někdy se iluze, kterou vidíme na abstraktních čarách (a, b), vysvětluje diagonálními liniemi na konci vertikálního segmentu. Tyto diagonály mohou být implicitním podnětem pro prostorovou hloubku, který se podobá podnětům, jež vidíme v průběhu percepce vnitřní a zevní části budovy (Coren a Girgus, 1978; Gregory, 1966). V části c), což je pohled na zevní část budovy, se stěny zdají ustupovat do dáli (diagonály úhlovitě směřují k linii vertikální části podobně jako v části a), zatímco v části d) - pohledu do vnitřní části budovy - se zdají strany směřovat směrem k nám (diagonály úhlovitě směřující od linie vertikální části, podobně jako v části b).

@Obr. 4.8 (Obr. 4.8): Iluze relativní velikosti

Odhadněte, který z prostředních kruhů (a, nebo b) je větší, poté změřte jejich průměr.@@

Stálost velikosti je vjem uchovávající konstantní velikost objektu bez ohledu na změny velikosti proximálního podnětu. Velikost projekce objektu na sítnici přímo závisí na vzdálenosti objektu od oka. Díváme-li se na stejný objekt ze dvou odlišných vzdáleností, jsou jeho projekce na sítnici odlišně velké. Jestliže oklameme své senzorické a percepční mechanismy právě tou informací, která nám obvykle pomáhá docílit stálost velikosti objektu, objeví se velmi nápadné zrakové iluze. Například na obrázku 4.6 je Ponzova iluze - dva předměty, jejichž velikost je stejná, vypadají, jako by byly různě velké. Tato iluze plyne ze stereoskopického podnětu daného konvergujícími (sbíhajícími se) přímkami: stejně velké projekce předmětů umístěných v různé prostorové hloubce obvykle vypovídají o předmětech, jejichž velikost je rozličná. Na obrázku 4.7 je Müllerova-Lyerova iluze. Velikost dvou stejně dlouhých úseček se z důvodů, jimž psychologové plně nerozumějí, zdá odlišná. A porovnejte středové kruhy, které jsou ve dvojici kruhových systémů na obrázku 4.8. Oba středové kruhy jsou ve skutečnosti totožné, nicméně středové kruhy ovlivňují vnímání své velikosti ve vztahu ke kruhům, jež je obklopují.

Stálost tvaru má stejně jako stálost velikosti vztah ke vnímání vzdálenosti, zpracování je však odlišné. Stálost velikosti se týká vzdálenosti předmětu vnímané pozorovatelem. Stálost tvaru se naproti tomu týká vzdálenosti jednotlivých částí předmětu percipované pozorovatelem. Obrázek 4.9 znázorňuje stálost tvaru. Tvar předmětu zůstává stálý bez ohledu na proměny jeho orientace, a tudíž bez ohledu na proměny velikosti jeho projekce na sítnici. Úměrně tomu, jak se mění tvar nakreslených dveří, se zdá, že jednotlivé části dveří, viděno od nás coby pozorovatelů, rozličně mění vzdálenost. Přesto se naše vnímání tvaru dveří nemění.

Pozn. překl.: Některé konstanty vnímání mohou být dány vrozenou, tj. evolučně a geneticky podmíněnou stavbou a činností příslušných funkčních systémů mozku. V této souvislosti se mluví o “privilegovaných hypotézách“, umožňujících nejmenším dětem snadnější orientaci v prostředí. Setkají-li se nejmenší děti s “nepřirozeným“ chováním objektů prostředí, např. vzájemným průnikem pevných objektů, upoutává to jejich pozornost déle, než sledují-li „přirozené“ chování předmětů prostředí.

@Obr. 4.9 (Obr. 4.9): Stálost tvaru

Na obrázku jsou pravoúhlé dveře a jejich rám. Dveře jsou jednak zavřené, jednak málo nebo značně pootevřené, nakonec zcela otevřené. Nezdá se však, že by dveře na jednotlivých obrázcích měnily tvar. Vskutku - bylo by zvláštní, kdybychom v průběhu jejich otevírání vnímali, že mění tvar. Přesto se však tvar dveří dopadající na sítnice vašich očí v průběhu otevírání dveří mění. Podíváte-li se na obrázky, zjistíte, že nakreslený tvar dveří je na každém obrázku odlišný.@@

#Vnímání prostorové hloubky

V průběhu pohybu prostředím se trvale díváme kolem sebe a při tom se zrakově orientujeme v trojrozměrném prostředí. Díváme-li se do dálky, sledujeme třetí prostorový rozměr, a to hloubku (což je vzdálenost od povrchu; referenční souřadnicí pro pojem prostorové hloubky je obvykle povrch vlastního těla). Při jakémkoli pohybu těla, např. saháte-li po nějakém předmětu nebo jím manipulujete, měníte svou polohu v trojrozměrném světě a musíte užít informace o prostorové hloubce. Užití prostorových informací často přesahuje oblast, kam jste s to dosáhnout. V průběhu řízení užíváte prostorovou hloubku při vyhodnocování vzdálenosti protijedoucího auta. Rozhodujete-li se, že zavoláte na kamaráda, jenž kráčí po ulici, určíte, jak hlasitě křiknout, což záleží na vašem odhadu přítelovy vzdálenosti. Jakým způsobem zvládáte percepci trojrozměrného (3-D) prostoru, jsou-li proximální podněty na vašich sítnicích jen dvourozměrným (2-D) zobrazením toho, co vidíte?

Vzpomeňte si na „věčné“ schodiště (obr. 4.4) a podívejte se na další, v praxi neuskutečnitelné konfigurace na obrázku 4.10. Jeden z jejich matoucích aspektů spočívá v kontradiktorických informacích o prostorové hloubce jednotlivých částí obrázku. Malé části těchto „nemožných“ obrázků vypadají reálně proto, že podněty informující o jejich prostorové hloubce jsou konzistentní (Hochberg, 1978). Jakmile se však snažíme pochopit obrázek jako celek, dostávají se podněty informující o prostorové hloubce jeho jednotlivých částí do sporu.

@Obr. 4.10 (Obr. 4.10): Objekty, které nejsou možné

Které podněty vás přimějí, abyste tyto ve skutečnosti nemožné tvary vnímali jako objekty, které mohou existovat?@@

Obecně řečeno jsou zrakové prostorové podněty buď monokulární (mon - jeden; ocular - ve vztahu k očím), nebo binokulární (bin - dvě, obě). Jeden ze způsobů určení prostorové hloubky je využití monokulárních hloubkových podnětů reprezentovaných dvourozměrně, pozorovaných pouze jedním okem. Obrázek 4.11 ilustruje většinu monokulárních podnětů o hloubce definovaných v tabulce 4.2, která popisuje uspořádání (texturu) povrchu, relativní velikost, interpozice (překrytí), lineární a vzdušnou perspektivu, umístění v rovině obrázku a pohybovou paralaxu. Než si o těchto podnětech v tabulce nebo komentáři k obrázku začnete číst, prohlédněte si obrázek a zkuste určit, kolik hloubkových podnětů objevíte jen pečlivým prohlížením obrázku.

@Obr. 4.11 (Obr. 4.11): Vodítka pro monokulární odhad prostorové hloubky@

Renesanční malíři mistrně užívali vodítek pro monokulární odhad prostorové hloubky. Relativní velikost a gradienty povrchové struktury: Dlaždice na zemi vypadají podobně jak v popředí, tak v pozadí, nicméně dlaždice v přední části terasy či dvora jsou větší a spáry mezi nimi jsou širší než v zadní části prostoru. Interpozice: Na horním obrazu některé postavy zakrývají zábradlí, jiné jsou jím zakrývány; na spodním obrazu stojící postava částečně překrývá sloup, podobně ruka bičujícího vojáka zakrývá další sloup. Lineární perspektiva: Zdá se, že se linie dlažby či stropu směrem do dvora sbíhají (konvergují). Umístění v rovině obrazu: Postavy v zadní části nádvoří či terasy jsou umístěny výše než postavy v přední části.

Horní obrázek: Alegorie očistce od Giovanniho Belliniho (výřez). Dolní obrázek: Bičování Krista od Piera della Francesca.

Tab. 4.2: Monokulární a binokulární vodítka vnímání prostorové hloubky

Tabulka 4.2 popisuje i pohybovou paralaxu, což je jediný monokulární hloubkový podnět, který v obrázku není. Pohybová paralaxa vyžaduje pohyb, nelze ji tudíž využít k úsudku o prostorové hloubce stacionárního vyobrazení, jakým uvedený obraz je. Jiný způsob určení prostorové hloubky užívá binokulární hloubkové podněty, které jsou dány příjmem senzorické informace z obou očí. Část monokulárních a binokulárních podnětů k určení prostorové hloubky je v tabulce 4.2.

Podstata binokulárních podnětů určujících hloubku je dána dostatečnou vzájemnou vzdáleností vašich očí. Oči z toho důvodu přivádějí do mozku dva druhy informace: binokulární disparitu a binokulární konvergenci. Na podněty informující o prostorové hloubce prostřednictvím binokulární disparity spoléháme soustavně: jakmile se k pozorovateli blíží předmět, vysílají pozorovatelovy oči do jeho mozku obrazy, jejichž rozdíl (disparita) roste úměrně přibližování. Mozek interpretuje míru disparity předmětu jako indikátor jeho vzdálenosti od pozorovatele. Kromě toho u předmětů, na něž se díváme z poměrně malé vzdálenosti, užíváme coby podnět určující prostorovou hloubku binokulární konvergenci. Při binokulární konvergenci se pozorovatelovy oči stáčejí dovnitř úměrně tomu, jak se k němu blíží předmět. Pozorovatelův mozek interpretuje pohyby očních svalů jako indikátor vzdálenosti předmětu. (Oba procesy jsou na obr. 4.12.)

@Obr. 4.12 (Obr. 4.12): Binokulární vodítka prostorové hloubky@@

a) Binokulární disparita: Čím blíže je k vám objekt, tím větší disparitu pociťujete ve svých očích. Můžete si tuto rozdílnost vyzkoušet tak, že podržíte prst asi dva až tři centimetry před špičkou svého nosu. Podívejte se na něj napřed jedním okem (druhé mějte zavřené), a pak zase druhým okem. Bude se vám zdát, že prst skáče sem a tam.Teď si zkuste totéž s objektem vzdáleným pět metrů, a pak ještě s objektem, který je asi sto metrů od vás. Zdánlivé skoky předmětu, které ukazují míru binokulární disparity, se s rostoucí vzdáleností objektu zmenšují. Váš mozek interpretuje informaci o disparitě jako vodítko prostorové hloubky.

b) Binokulární konvergence: Každé z obou očí se nachází na trochu jiném místě hlavy. Má-li obraz dopadat do centrální části oka, kde je vnímán s nejvyšší ostrostí, každé oko se musí při sledování téhož předmětu trochu stočit dovnitř. Čím je pozorovaný objekt blíže, tím musí být stočení větší. Příslušné svaly při tom vysílají do mozku informaci o míře stočení očí a mozek je interpretuje jako vodítko prostorové hloubky.

Praktické uplatnění kognitivní psychologie

Uvedená vodítka rozlišování prostorové hloubky výhodně využívají při fotografování herci a modelky. Například některé modelky dovolí, aby byly snímány z jen některých úhlů. Dlouhý nos vypadá kratší, jestliže se fotografuje pod střední čárou obličeje (prohlédněte si pozorně a z různých úhlů fotografie Barbry Streisandové) - kořen nosu totiž poněkud ustupuje do dálky. Lehký náklon dopředu znamená lehké zvětšení horní poloviny těla v porovnání s jeho dolní polovinou, opačné pravidlo platí pro lehký záklon. Posunete-li se vůči někomu o kousek zpět, budete na skupinovém obrázku vypadat menší, a naopak. Tvůrci dámských plavek vytvářejí plavky, které dokážou vytvářením optických iluzí udělat delší nohy, štíhlejší pas, zvýraznit nebo potlačit velikost prsů. Některé z těchto procesů měnících percepci jsou natolik základní, že řada živočichů má adaptivní prostředky, které je dělají větší (např. rozložený paví ocas), nebo je chrání před dravci. Uvažujte chvilku o tom, jakým způsobem byste mohli využít ke své výhodě percepční procesy.

#Gestalt jako výklad percepce tvarů

Zraková percepce znamená podstatně víc než pouhou stálost tvaru a prostorové hloubky - organizuje jednotlivé části zrakově pozorovaných objektů do soudržných skupin. Jedna z cest k porozumění, jak se to děje, vychází ze strukturalistického pohledu na psychologii. Ten byl založen na představě, podle níž jsou stavebními součástmi vnímaného tvaru jednoduché počitky. Strukturalistický pohled na problematiku je založen na dekompozici (viz kap. 1). Soustředil se tedy na rozkládání celků na jejich elementární složky. Tento pohled na problematiku pomíjí otázku, jakým způsobem vcházejí obrovské počty počitků do vzájemných interakcí - namísto toho zdůrazňuje individuální prvky. Strukturalistický přístup ani nenaznačuje, jak se, případně zda vůbec, odlišuje dynamický celek (např. známá melodie) od součtu svých částí (např. jednotlivých tónů). Reakcí proti krajnímu strukturalistickému pohledu byl vznik gestaltistické (doslovně tvarové) školy psychologie. Cílem gestaltistů byl popis celistvějších, holistických procesů týkajících se vnímání struktury prostředí.

@Obr. 4.13 (Obr. 4.13): Figura, nebo pozadí (ground)?

Zjistěte, co je na těchto dvou gestaltistických vyobrazeních objekt (figura) a co jeho pozadí.@@

Ikonoklastičtí psychologové, jako byli Kurt Koffka (1886-1941), Wolfgang Köhler (1888-1968) a Max Wertheimer (1880-1943), vytvořili gestaltistický pohled na percepci tvarů (z německého Gestalt - tvar) založený na názoru, podle něhož se celek liší od součtu částí, které jej tvoří (viz kap. 1). Gestaltistický pohled byl prokazatelně zvláště užitečný pro pochopení otázky, jak při vnímání dochází k tvorbě integrovaných celků na základě pozorování skupiny předmětů, nebo dokonce částí předmětů. Podle gestaltistického zákona pregnance zrakově vnímáme jakékoliv uspořádání objektů způsobem, jenž co nejjednodušeji organizuje vzájemně odlišné prvky do stabilní, souvislé formy. Změť nepochopitelných dezorganizovaných počitků nevzniká. Vnímáme např. klíčový objekt (figuru) obrazového sdělení, ostatní počitky přitom vnímáme jako pozadí objektu, na který jsme se soustředili.

Vstoupíme-li do známé místnosti, vnímáme některé věci, jako by vystupovaly z pozadí (např. tváře na fotografiích nebo plakátech), zatímco jiné věci v pozadí spíše mizí (např. stěny bez malby a podlaha). Objekt (figura) je jakýkoli předmět, který vnímáme, jako by byl osvětlen nebo byl v kontrastu vůči ustupujícímu, neosvětlenému pozadí. Pojem figura-pozadí je znázorněn na obrázku 4.13a. Pravděpodobně si nejprve všimnete světlých písmen tvořících slovo objekt (figure), které skutečně vnímáme jako světlý tvar proti tmavým písmenům slova pozadí (ground). Podobně na obrázku 4.13b spatříte buď bílou vázu proti černému pozadí, nebo dvě siluety tváří dívajících se jedna na druhou, opět proti světlému pozadí. Všimněte si však, že je prakticky nemožné spatřit oba typy objektů současně. Dokážete sice rychle „přepínat“ z vázy na tváře a zpět, spatřit vázu a tvář v jednom okamžiku však nedokážete.

Tab. 4.3: Gestaltistické principy zrakové percepce

@Obr. 4.14 (Obr. 4.14): Ilustrace gestaltistických principů vnímání

Gestaltistické principy vnímání tvarů zahrnují vnímání obrazu a pozadí, blízkosti, podobnosti, kontinuity, uzavírání a symetrie. Všechny tyto principy demonstruje fundamentální zákon pregnance, jenž tvrdí, že při percepci sjednocujeme odlišné zrakové podněty do koherentního a souvislého celku.@@

Jedno z navrhovaných vysvětlení, proč jsou oba tvary smyslupné, říká, že jak jeden, tak druhý odpovídají gestaltistickému principu symetrie, podle něhož se důležité rysy jeví jako rovnovážně rozložené kolem ústřední osy nebo bodu. Tabulka 4.3 a obrázek 4.14 shrnují několik gestaltistických principů percepce tvarů - princip vnímání figury a pozadí, blízkosti (proximity), podobnosti (similarity), dobré křivky či kontinuity (continuation, také continuity), „uzavírání“ (closure) a symetrie (symmetry). Všechny tyto principy jsou dokladem společně nadřazeného zákona pregnance (Prägnanz). Každý z nich ilustruje, že zrakové objekty vnímáme nejjednodušším možným způsobem, jenž organizuje vzájemně odlišné prvky do stabilního a koherentního tvaru. Zastavíte-li se na chvilku a rozhlédnete-li se ve svém prostředí, budete vnímat celkové a souvislé uspořádání objektů (figur) a pozadí. Díry v místech zakrývaných učebnicí nespatříte. I v případě, že vaše kniha překrývá okraj stolu, budete stůl vnímat jako souvislý celek, nikoli jako celek s dírou. Díváme-li se na své prostředí, vnímáme skupiny sousedících předmětů (blízkost), vzájemně podobných předmětů (podobnost), skupiny úplných předmětů spíše než jednotlivé části předmětů („uzavírání“), souvislé linie více než linie lomené (kontinuita), dále symetrické spíše než asymetrické obrazce.

Gestaltistický princip vnímání tvarů je pozoruhodně prostý, přesto charakterizuje většinu naší percepční organizace (viz S. Palmer, 1992). I když gestaltistické principy přinesly cenný popis vnímání tvarů a jejich uspořádání, nedokázaly je dobře vysvětlit. Chceme-li pochopit, jak a proč vnímáme tvary a jejich uspořádání, musíme se pustit do teorií, které percepci vysvětlují.