Teorie percepce

Teorie percepce

Gestaltistické principy percepce se zamìøily na ty stránky podnìtù, které percepci ovlivòují. Øada dalších teoretických vysvìtlení percepce rovnìž zaèíná „odspodu“: nejprve uváží, jak je vnímána fyzikální povaha podnìtu - pozorovatelný tvar nebo jeho uspoøádání. Poté se propracovávají k vyšším úrovním kognitivních procesù, napø. k organizaèním principùm a pojmùm. Tyto teorie se souhrnnì nazývají odspodu vzhùru nebo vzestupné (bottom-up theories) nebo, nìkdy, teorie založené na datech (tj. podnìtech, stimulech). Øada teoretikù se však senzorickou povahou percepèního podnìtu nezabývá. Dávají pøednost teoriím shora dolù nebo sestupné (top-down theories). Soustøeïují se na kognitivní procesy vysoké úrovnì, existující znalosti, druhy oèekávání, které pøedem ovlivòují vnímání. Teprve poté se propracovávají dolù, k senzorickým datùm, jako jsou percepèní podnìty. Oba druhy pøístupu byly užity na prakticky všechny aspekty kognice. Takže existují i dvì základní teorie vysvìtlující percepci - jednu charakterizuje pøístup odspodu vzhùru, druhou pøístup opaèný. Obì teorie jsou obvykle pøednášeny jako protipóly, by do jisté míry popisují odlišné stránky téhož jevu. Nejprve zaèneme u dna.

#Pohled odspodu vzhùru: pøímá percepce

@Obr. 4.15 (Obr. 4.15): Co je tam napsáno?

Pøi ètení tìchto slov pravdìpodobnì bez obtíží odlišíte A od H. Na obì písmena se podívejte pozornìji. Co je odlišuje?@@

Jak poznáte písmeno A, podíváte-li se na nì? Snadná otázka, obtížná odpovìï. Samozøejmì je to A, vypadá totiž jako A. Z jakého dùvodu vypadá písmeno jako A, nikoli jako H? Jak je tato odpovìï obtížná, zjistíte, podíváte-li se na obrázek 4.15, kde je slovo THE CAT (koèka), nicménì H ve slovì THE je totožné s A ve slovì CAT. To, co subjektivnì vypadá jako jednoduchý proces rozpoznávání tvaru, je témìø jistì dosti složité. Jakým zpùsobem spojujeme to, co vnímáme, s tím, co jsme uložili ve svém vìdomí (mind)? Gestaltisté tento problém nazvali Hoffdingova funkce (Köhler, 1940), podle dánského psychologa z 19. století Haralda Hoffdinga, jenž pochyboval o tom, že je možné percepci redukovat na jednoduchou asociaci toho, co vidíme, s tím, co si pamatujeme. Vlivným a kontroverzním teoretikem, jenž rovnìž pochyboval o asocianismu, je James J. Gibson (1904-1980), jehož teorie pøímé percepce (direct perception) je èistým vymezením pøístupu odspodu vzhùru. Kromì teorie pøímé percepce existují ètyøi další hlavní teorie vnímání tvarù a jejich uspoøádání (pattern) založené na pøístupu odspodu vzhùru: teorie šablon (template theories), teorie prototypù (prototype theories), teorie znakù (feature theories) a strukturálnì deskriptivní teorie (structural-description theories).

Podle Gibsonovy teorie pøímé percepce je vše, co potøebujeme k tomu, abychom cokoli vnímali, souborem informací v našich senzorických receptorech, vèetnì senzorického kontextu tìchto informací. Jinak øeèeno - ke zprostøedkování mezi senzorickými zkušenostmi a vjemy nepotøebujeme vyšší kognitivní procesy ani cokoli dalšího. Existující pøedstavy o jevech nebo myšlenkové usuzovací procesy vyššího øádu pro percepci nejsou nutné.

Gibson byl pøesvìdèen, že v reálném svìtì obvykle existuje dostateèné množství informací o souvislostech. Takže tvrdil, že pøi vysvìtlení percepce není nutné odvolávat se na procesy vyššího øádu. Obrázek 4.16 napø. dokládá, že k rozlišení zdánlivých tvarù nepotøebujeme pøedchozí zkušenost s jednotlivými druhy tvarù. J. J. Gibson (1979) byl pøesvìdèen, že tuto kontextovou situaci užíváme pøímo - v podstatì jsme na ni biologicky „vyladìni“. Jakmile, podle Gibsona, pozorujeme podnìty informující o prostorové hloubce, napø. strukturu povrchu, pomáhají nám právì tyto podnìty pøímo vnímat relativní blízkost a vzdálenost pøedmìtù nebo jejich èástí. Naše pøímá percepce prostøedí je založena na analýze stabilních vztahù mezi znaky pøedmìtù a jejich vzájemného uspoøádání v reálném svìtì, a to bez pomoci složitých procesù myšlení (J. J. Gibson, 1950, 1954/1994; Mace, 1986).

@Obr. 4.16 (Obr. 4.15): Vnímání amorfních tvarù

Vnímání tìchto zøejmì amorfních tvarù odpovídá teorii pøímé percepce Jamese Gibsona, jenž pøedpokládá, že pro percepci staèí kontextová informace, a to bez dalších znalostí nebo pøemýšlení na vyšší úrovni. Pøedchozí znalost kontextu k vnímání trojúhelníku nebo hrušky nevede.@@

Kontrola tohoto druhu informací o souvislostech v laboratorním experimentu je nesnadná. Lépe se dosahuje pøi interakci s reálným svìtem. Gibsonùv model je s ohledem na jeho zájem o percepci v každodenním svìtì (ekologické prostøedí) spíše než v laboratorní situaci s menším množstvím informací o kontextu nìkdy nazýván ekologickým modelem. Ekologická omezení se netýkají jen poèáteèních vjemù, ale i koneèných mentálních reprezentací, které se z tìchto vjemù tvoøí (Hubbard, 1995; Shepard, 1984). Popisujeme je v poslední kapitole. Gibsonovu korouhev pøevzala Eleanor Gibsonová (1991, 1992). Zasloužila se o pøevratné výzkumné výsledky kojenecké percepce. Napøíklad si povšimla, jak se u kojencù (kteøí jistì nemají pøíliš mnoho apriorní zkušenosti a vìdomostí) rychle vyvíjí øada aspektù percepèního vìdomí (awareness), napø. vnímání prostorové hloubky.[1]

Inteligenci, jak je obvykle chápána, teorie pøímé percepce s percepèními procesy nespojuje. Podle teorie pøímé percepce je informace, kterou potøebujeme k pochopení toho, co vidíme, skryta v informaci podnìtu. Inteligence nicménì stále hraje roli v kognici, ale až po dokonèení dìjù percepce. Z toho plyne, že model pøímé percepce chápe percepci a inteligenci jako oddìlené, pravdìpodobnì sekvenèní procesy, zatímco konstruktivní teorie percepce pojímá oba procesy interaktivnì. Než pøejdeme k teoriím popisujícím percepci jako konstrukci, popíšeme v další èásti nìkteré negibsonovské teorie „odspodu vzhùru“.

#Teorie šablon

Teorie šablon tvrdí, že ve svém vìdomí ukládáme obrovský poèet šablon, což jsou vysoce podrobné modely jevù èi obrazcù, které mùžeme potenciálnì poznat. Jev poznáme tím, že jej porovnáme s množinou svých šablon a pak volíme šablonu pøesnì odpovídající tomu, co pozorujeme (Selfridge a Neisser, 1960). S pøíklady korelování šablon se potkáváme ve své každodennosti. Tímto zpùsobem se porovnávají otisky prstù. Na základì korelace s pøedlohou stroje rychle zpracovávají èíslovky vytištìné na šecích. Stále èastìji lze výrobky všeho druhu urèovat na základì jejich univerzálního kódu (UPC, universal product code, èárový kód). V okamžiku nákupu je kód prohlédnut a identifikován poèítaèem.

Ve všech tìchto výše zmínìných pøípadech dobøe vyhovuje úkolu pøesná korelace spjatá s vylouèením korelací nepøesných. Kdybyste ve své bance zjistili, že systém rozpoznávající èíselnou identifikaci dokladù pøipsal nìkomu jinému èástku, kterou jste si uložili na úèet, protože byl naprogramován tak, že pokud si pøi ètení èísla úètu psaného rukou nebyl jist, prostì doplnil mnohoznaèné písmeno na základì toho, co se zdálo nejlepším možným odhadem, znepokojilo by vás to. Pøi porovnávání šablon splní úlohu jen jeden pøesný korelát - což je pøesnì to, co oèekáváte od poèítaèe v bance. Kdybyste však vyžadovali pro každý podnìt, který máte poznat, pøesný korelát, pracoval by v každodennosti váš systém percepce jen stìží. Pøedstavte si napø., že by byla nutná mentální šablona každého možného vjemu tváøe nìkoho, koho milujete: všech výrazù tváøí, každého úhlu pohledu, každého užití nebo smytí kosmetických pøípravkù, každého druhu úèesu apod.

Písmena abecedy jsou jednodušší než tváøe a další složité podnìty. Teorie šablon však pøi vysvìtlování nìkterých aspektù percepce písmen také selhávají. Tyto teorie napø. nejsou s to dobøe vysvìtlit percepci písmen a slov na obrázku 4.15. Odlišná písmena (A a H) umíme urèit, pøestože na papíøe je dvakrát stejný obrazec. Hoffding (1891) si povšiml dalšího problému. Jsme schopni poznat A jako A bez ohledu na promìny velikosti, tvaru a podoby, v nichž je písmeno napsáno. Máme vìøit tomu, že jsme nositeli mentální šablony každé možné velikosti, orientace a tvaru tohoto písmene? Pamìové ukládání, organizace a vyvolávání takového množství šablon je tìžkopádné. Anticipace a vytvoøení šablon pro všechny pøedmìty vnímání, které si lze pøedstavit, nejsou možné.

#Teorie prototypù

@Obr. 4.17 (Obr. 4.17): Korelace prototypù - dokonce bez prototypù

a) Uspoøádání tìchto teèek se podobá obrazcùm, které užil Michal Posner a jeho kolegové (Posner, Goldsmith a Welton, 1967; Posner a Keele, 1968). b) Tyto vysoce zjednodušené nákresy tváøí se podobají nákresùm, které užil Stephen Rees (1972). c) Tyto tváøe jsou podobné tváøím vytvoøeným v experimentu Roberta Solsa a Johna McCarthyho (1981). d) Graf je ilustrací závìrù Solsovy a McCarthyho práce. Ukazuje èetnost, s níž pokusné osoby poznávaly jednotlivé tváøe vèetnì poznávání prototypické tváøe, kterou pokusné osoby nikdy nevidìly.@@

Tìžkopádnost a rigidita teorií šablon brzy vedla k odlišnému vysvìtlení vnímání tvarù: korelaci prototypù. Prototyp není rigidní, specifický, konkrétní model. Spíše jde o nejlepší možný odhad pøíkladu nìjaké tøídy pøedmìtù nebo tvarù integrující všechny nejcharakteristiètìjší (nejèastìji pozorované) znaky tvaru èi jeho uspoøádání. Prototyp je tedy ve vztahu k nìjakému tvaru nebo jeho uspoøádání vysoce reprezentativní, nicménì není chápán jako precizní, totožný korelát všech ostatních tvarù nebo jejich uspoøádání, jichž by byl modelem. Teorii prototypù dokládají výsledky dosti rozsáhlého výzkumu (napø. Franks a Bransford, 1971). Teorie prototypù se zdá vysvìtlovat percepci konfigurace teèek (napø. trojúhelníku, kosoètverce, písmen F a M nebo náhodného uspoøádání grafémù; Posner, Goldsmith a Welton, 1967; Posner a Keele, 1968); dále vysoce zjednodušené èárové kresby tváøí (S. Reed, 1972), a dokonce i dobøe definovaných tváøí vytváøených policejními identifikaèními obrázky užívanými pøi výslechu svìdkù (Solso a McCarthy, 1981; viz obr. 4.17).

@Obr. 4.18 (Obr. 4.18): Efekt globální precedence

Porovnejte èást a) (globální H tvoøeno lokálními H) s èástí b) (globální H tvoøeno lokálními S). Lokální písmena jsou umístìna tìsnì vedle sebe.@@

Øada vìdcù, kteøí zkoumali percepèní prototypy, ke svému pøekvapení zjistila, že jsme patrnì s to tvoøit prototypy i v pøípadì, že jsme pøíklad, jenž by byl pøesným korelátem prototypu, nikdy nevidìli. Takže prototypy, které tvoøíme, pravdìpodobnì integrují všechny nejcharakteristiètìjší rysy nìjakého obrazce èi uspoøádání jevù, dokonce i tehdy, kdy jsme nikdy nespatøili jediný pøípad souèasné integrace všech typických znakù (Neumann, 1977). Nìkteøí badatelé k ilustraci této úvahy vytvoøili rozmanité série obrazcù. Pøíkladem jsou od prototypu odvozené obrazce na obrázku 4.17a, c. Tito vìdci pøedvádìli probandùm série obrazcù, ale prototyp, od nìhož byly obrazce odvozeny, jim nepøedvedli. Pozdìji byly pokusným osobám znovu pøedvedeny série vytvoøených obrazcù, kromì nich nìkteré další obrazce vèetnì distraktorù a prototypù. Za tìchto okolností testované osoby sdìlovaly, že prototypy už jednou vidìly (napø. Posner a Keele, 1968), nadto vysoce hodnotily míru spolehlivosti tohoto svého výroku (Solso a McCarthy, 1981).

#Teorie korelace znakù

S dalším odlišným vysvìtlením toho, jak vnímáme tvary a jejich uspoøádání, se shledáváme pøi studiu teorií založených na korelaci znakù. Podle tìchto teorií nekorelujeme tvarové uspoøádání jako celek se šablonou nebo prototypem, ale snažíme se korelovat znaky (charakteristiky) tohoto uspoøádání se znaky uloženými v pamìti. Jeden z modelù založených na korelaci znakù byl pojmenován „pandemonium“. Oznaèení vzniklo na základì pøedstavy, že znaky podnìtu pøijímají a analyzují metaforiètí „démoni“ se specifickými povinnostmi (Selfridge, 1959) - démoni jsou na obrázku 4.18.

@Obr. 4.19 (Obr. 4.19): Pandemonium

Podle modelu Olivera Selfridga založeného na korelaci znakù rozpoznáváme znaky tvarového uspoøádání tak, že je srovnáváme se znaky uloženými v pamìti. Zvolíme tvarové uspoøádání, které má nejvìtší poèet korelujících znakù.@@

Model Olivera Selfridge popisuje „obrázkové démony“, kteøí pøedávají vyobrazení na sítnici „démonùm znakù“. Každý tento démon dá zvoláním vìdìt, jakmile se objeví korelace mezi podnìtem a daným znakem. Zvolání z tìchto korelací jsou urèena démonùm èinným na další, vyšší úrovni hierarchie, a to „kognitivním (myslícím) démonùm“, kteøí vykøiknou ty záznamy uložené v pamìti, jež odpovídají jednomu nebo více znakùm zaznamenaným démony znakù. Pokøiku neboli pandemoniu kognitivních démonù naslouchá „démon rozhodování“, jenž rozhodne, co jsme vidìli. Jeho rozhodnutí je založeno na tom, který kognitivní démon køièí nejèastìji (tj. na tom, co má nejvìtší poèet korelujících znakù).

Selfridgeùv model je sice jedním z nejznámìjších modelù, nicménì byly navrženy i další teorie znakù. Vìtšina tìchto modelù nerozlišuje jen rùzné znaky, ale také rozlièné druhy znakù, napø. globální a lokální. Lokální znaky jsou dány podrobnostmi daného uspoøádání jevu. Badatelé se sice neshodují v názoru, co pøesnì lokální znaky tvoøí, nicménì jsme obvykle s to tyto znaky odlišit od globálních znakù. Globální znaky dodávají jevu celkový tvar. Podívejte se napø. na podnìty, které jsou na obr. 4.19a, b. Jde o podnìty typu užívaného pøi výzkumu vnímání tvarového uspoøádání (Navon, 1977). Globálním podnìtem je v èásti a i v èásti b písmeno H. Lokální podnìty v èásti a (malá H) odpovídají globálnímu, zatímco podnìty v èásti b, kde byla užita malá lokální S, globálnímu podnìtu neodpovídají.

David Navon pokusné osoby požádal, aby identifikovaly podnìty buï na globální, nebo na lokální úrovni. Jakmile byla lokální písmena malá a umístìna tìsnì vedle sebe, urèovaly testované osoby globální podnìty rychleji než podnìty lokální. Jestliže se nadto od probandù vyžadovalo, aby urèili podnìty na globální úrovni, bylo lhostejné, zda lokální podnìty globálnímu podnìtu odpovídaly, nebo neodpovídaly. Pokusné osoby odpovídaly se stejnou rychlostí, a bylo globální H tvoøeno malými lokálními písmeny H, nebo S. Jakmile však byly testované osoby požádány, aby odpovídaly na lokální úrovni, odpovídaly rychleji v pøípadì, že globální znaky odpovídaly lokálním znakùm. Jinak øeèeno - jejich reakce byla pomalejší, pokud musely urèovat lokální S tvoøící globální H, než v pøípadì, kdy urèovaly lokální H tvoøící globální H. Tomuto typu výsledku se øíká efekt globální precedence (global precedence effect).

A naopak. Jakmile jsou mezi písmeny vìtší mezery, jako je tomu v èásti a, b obrázku 4.20, dochází k obratu a projevuje se efekt lokální precedence (local precedence effect). Pokusné osoby urèují rychleji lokální znaky jednotlivých písmen než jejich znaky globální. V pøípadech protikladných podnìtù interferují lokální znaky se znaky globálními (M. Martin, 1979). Percepci rovnìž ovlivòují i další omezení (napø. velikost podnìtù) a další typy znakù.

@Obr. 4.20 (Obr. 4.20): Efekt lokální precedence

Porovnejte èást a) a èást b), ve kterých jsou mezi lokálními písmeny vìtší mezery. Na kterém obrázku (4.19, nebo 4.20) mùžete vidìt efekt globální precedence a na kterém je zobrazen efekt lokální precedence@@

@Obr. 4.21 (Obr. 4.21): Hubelovy a Wieselovy detektory znakù

David Hubel a Torsten Wiesel objevili, že se neurony zrakové kùry aktivují jen tehdy, detekují-li poèitek èárky s urèitou orientací (takto reagují jen nìkteré neurony zrakové kùry, oznaèují se jako orientaènì selektivní - pozn. pøekl.).@@

Jistá míra podpory pro teorii korelace znakù vychází z neurofyziologického výzkumu. David Hubel a Torsten Wiesel (1963, 1968, 1979), nositelé Nobelovy ceny, v pokusech na zvíøatech užili techniku záznamù z jednotlivých nervových bunìk a peèlivì mìøili odpovìdi jednotlivých neuronù zrakové kùry. Uvedli do vztahu zrakové podnìty v jednotlivých èástech zrakového pole a èinnost tìchto neuronù (viz kap. 2). Jejich výzkum dokázal, že urèité neurony zrakové kùry odpovídají na rùzné podnìty prezentované rozlièným oblastem sítnice, které tìmto neuronùm odpovídají. Èinnost jednotlivých korových neuronù lze tudíž mapovat do jednotlivých receptivních polí sítnice. Zpracování podnìtù, jež pøicházejí z neuronù mapujících receptivní pole ve foveolární oblasti sítnice, je urèen disproporènì velký objem zrakové kùry.[2]

Je pøekvapující, že vìtšina neuronù zrakové kùry neodpovídá na bodové svìtlo, odpovídá spíše na „urèitým zpùsobem orientované segmenty èar“ (Hubel a Wiesel, 1979, s. 9). Tyto neurony jsou navíc ve vztahu ke složitosti zpracovávaného podnìtu, na který odpovídají, uspoøádány hierachicky. Obecné pravidlo øíká, že pøi cestì zrakovým systémem do vyšších úrovní zrakové kùry roste velikost receprivního pole a zároveò i složitost podnìtu, jenž je nutný k provokaci odpovìdi. Dùkazem existence této hierarchie jsou Hubelovy a Wieselovy dva druhy neuronù ve zrakové kùøe - „simplexní“ a “komplexní“ buòky (obr. 4.21).

Simplexní buòky dostávají vstupy z talamických neuronù (viz kap. 2). Odpovídají na podnìty tvoøené svìtelnými èárkami s nìjakým druhem polohy a prostorové orientace v receptivním poli (poloha: èárka jako celek je napø. vpravo/vlevo, orientace: èárka pootoèená o nìjaký poèet stupòù kolem svého myšleného støedu, jako ruèièka na hodinách). Rùzné, pøitom však sousedící neurony odpovídají na odlišné typy polohy a orientace podnìtu. Nìkterá buòka mùže rovnìž pøednostnì odpovídat na urèitý druh hranice svìtlo/tma, pøípadnì na jasné èáry na temném pozadí, nebo naopak. Zda neuron odpoví na podnìt, mùže být dáno dokonce i tlouškou èárky. Hubel a Wiesel pojmenovali rùzné druhy èar slovem „(pøí)znaky“ (feature), takže neurony, které tyto znaky urèují a odpovídají na nì, jsou „detektory (pøí)znakù“.

Hubel a Wiesel (1979) rovnìž pøedpokládali, že skupiny simplexních bunìk vysílají podnìty komplexním buòkám (obr. 4.22). Každá komplexní buòka svou aktivitou odpovídá na èárky s urèitým druhem orientace umístìné v kterémkoli místì receptivního pole skupiny simplexních bunìk, které tuto komplexní buòku zásobují. Komplexní buòky mohou dostávat vstupy z jednoho nebo z obou oèí (Hubel a Wiesel, 1979). Na charakter kontrastu svìtlo/tma svìtelné èárky komplexní buòky neberou zøetel, pokud má èárka „správnou“ orientaci (Carlson, 1992). Nìkteré komplexní buòky zaènou vydávat vzruchy pouze na základì podnìtu tvoøeného v receptivním poli èárkou s urèitou orientací a zároveò pøesnou délkou.

@Obr. 4.22 (Obr. 4.22): Hierarchická struktura detektorù (pøí)znakù

Proces zrakové percepce patrnì zahrnuje nejménì tøi úrovnì hierarchicky organizovaných neuronù - simplexní, komplexní a hyperkomplexní buòky.@@

Další vìdci, kteøí vyšli z Hubelovy a Wieselovy práce, našli detektory znakù odpovídající na rohy a úhly (DeValois a DeValois, 1980; Shapley a Lennie, 1985). V nìkterých oblastech mozkové kùry jsou vysoce specializované komplexní buòky (nìkdy se jim øíká hyperkomplexní), které vydávají vzruchy s nejvyšší frekvencí pouze tehdy, odpovídají-li na vysoce specifický podnìt (napø. na ruku nebo na tváø), bez ohledu na velikost tohoto podnìtu. Èím ménì se podnìt podobá optimálnímu tvaru, tím nižší je pravdìpodobnost, že tyto neurony zaènou vzruchy vydávat.

Další výzkum týkající se zrakové percepce našel v mozkové kùøe oddìlené nervové dráhy, které zpracovávají jednotlivé aspekty stejného druhu podnìtu (De Yoe a Van Essen, 1988; Köhler, Kapur, Moscovitch, Winocur a Houle, 1995). Uvedeným drahám se øíká „co?“ a “kde?“. Dráha „co?“ sestupuje na obou stranách z primární zrakové kùry v týlním laloku (viz kap. 2) smìrem do stejnostranného spánkového laloku. Odpovídá hlavnì za zpracování barvy, tvaru a identity zrakového podnìtu. Dráha „kde?“ vystupuje na každé stranì z týlního smìrem do temenního laloku a odpovídá za zpracování polohy a pohybu podnìtu. Z toho plyne, že se informace o zrakových znacích zpracovávají v pøinejmenším dvou odlišných systémech, které v prostøedí identifikují pøedmìty a události.

Badatelé, jako jsou Hubel a Wiesel, nám pomohli pochopit, jak vnímáme pøímky, které mají rozliènou délku a orientaci, stejnì jako složitìjší obrazce, a to na základì toho, jak mozek pracuje. Na druhé stranì ani tito, ani další autoøi nedokazují, že jejich pochopení detektorù (pøí)znakù je s to vysvìtlit bohatství a složitost zrakového vnímání. Jak lze integrovat jednotlivé znaky, které jsme analyzovali na základì jejich orientace, do podoby, kterou poznáváme jako konkrétní pøedmìt?

#Strukturálnì deskriptivní teorie

Irving Biederman (1987) vytvoøil hypotézu, podle níž jsme s to vytváøet stabilní trojrozmìrné mentální reprezentace pøedmìtù užíváním nìkolika jednoduchých geometrických tvarù. Biederman (1990/1993b) pøedpokládá existenci množiny trojrozmìrných geonù (z geometrical ions), napø. „kvádrù, válcù, klínù, kuželù a jejich analogù zakøivených podle osy“ (s. 314). Podle Biedermanovy teorie poznávání na základì složek (recognition-by-components, RBC) umíme rychle rozlišit okraje pøedmìtù, poté rozložit pøedmìt do geonù, které lze znovu uspoøádat do odlišných seskupení. Malé množství geonù je možné užít k výstavbì velkého poètu základních tvarù a poté obrovského poètu základních objektù podobnì, jako lze užitím malého množství písmen sestavit bezpoèet slov a vìt (obr. 4.23).

@Obr. 4.23 (Obr. 4.23): Biedermanovy geony@@

Irving Biederman rozvinul teorii porovnávání znakù. Pøedpokládá, že existuje množina elementárních složek tvarù, které vytvoøil jako variace trojrozmìrných tvarù odvozených od kužele a dalších geometrických tvarù.

Geony jsou jednoduché a ve vztahu k úhlu pohledu invariantní (jsou rozpoznatelné pøi rùzných úhlech pohledu). Objekty vytvoøené z geonù jsou proto snadno rozpoznatelné z øady úhlù pohledu a bez ohledu na vizuální šum. Biederman tvrdí (1993a), že jeho teorie RBC úspornì vysvìtluje dùvod, proè umíme rozpoznávat obecnou klasifikaci množství rùzných pøedmìtù rychle, automaticky a pøesnì - bez ohledu na zmìny úhlu pohledu - a v mnoha okolnostech, kdy je podnìt, tj. objekt, na který se díváme, nìjakým zpùsobem informaènì degradován. Biedermanova teorie lépe vysvìtluje poznávání židlí, lamp a tváøí obecnì než poznávání konkrétních židlí èi konkrétních tváøí (napø. vlastní tváøe nebo tváøe vašeho nejlepšího pøítele).

Biederman uznává, že nìkteré stránky jeho teorie vyžadují další práci. Sám øíká, že „popis vztahù mezi jednotlivými èástmi objektù je zatím otevøená otázka“ (Biederman, 1990/1993b, s. 16). Dalším problémem Biedermanovy teorie, podobnì jako všech teorií „odspodu vzhùru“, je vysvìtlení otázky vlivu pøedchozích oèekávání a kontextu prostøedí na nìkteré jevy související s vnímáním uspoøádaných tvarù.

#Teorie „shora dolù“: vnímání jako konstrukce

Teorie „shora dolù“ se v protikladu s teoriemi „odspodu vzhùru“ dívají na percepci konstruktivisticky. Kognitivní psychologové Jerome Bruner (1957), Richar Gregory (1980) a Irving Rock (1983) vycházejí ze starých prací Hermana von Helmholtze (1909/1962). Tento autor byl jedním z hlavních architektù konstruktivistického (pojmového) pøístupu k percepci. V prùbìhu konstruktivního vnímání tvoøí (konstruuje) vnímající jedinec kognitivní pochopení (vjem, percepci) podnìtu. Jako základ konstrukce užívá pøi výstavbì percepce senzorické informace, avšak zapojuje i další informaèní zdroje. Tento pohled na vìc je rovnìž znám pod oznaèením inteligentní percepce (intelligent perception), nebo tvrdí, že pøi vnímání hraje dùležitou roli myšlení vyššího øádu.

Pøedstavte si napø., že øídíte na silnici, kde jste ještì nikdy nejeli. Blížíte se k neoznaèené køižovatce. Spatøíte èervený osmiúhelník a na nìm bílá písmena „ST_P“ s dlouhým stvolem nìjakého plevele mezi písmeny T a P. Z tohoto poèitku pravdìpodobnì vytvoøíte silnièní znaèku STOP! a zachováte se podle toho. Konstruktivisté mají podobnì za to, že naše vjemy stálosti velikosti a tvaru dokazují, že se prùbìhu percepce úèastní konstruktivní procesy vyššího øádu. Ještì zøetelnìji ukazuje na konstrukci vjemu shora dolù další pøípad stálosti percepce, a to stálost barev (color constancy). Bez ohledu na zmìny osvìtlení mìnící barevný odstín pøedmìtu, vnímáme jeho barvu jako stálou. I v pøípadì osvìtlení tak malého, že prakticky znemožòuje vnímání barev, vnímáme banány jako žluté pøedmìty, slívy jako pøedmìty purpurové atd.

Podle konstruktivistù v prùbìhu percepce vytváøíme a ovìøujeme rozmanité hypotézy týkající se vjemù. Tyto hypotézy jsou založeny na našich poèitcích (senzorických datech), znalostech (uložených v pamìti) a usuzování (užití kognitivních procesù vyšší úrovnì). V prùbìhu percepce bereme v úvahu to, co oèekáváme (napø. oèekáváme, že spatøíme blížícího se pøítele, s nímž jsme si sjednali schùzku), dále kontext (napø. vlaky èasto jezdí po kolejích, zatímco automobily a letadla obvykle nikoli), pøípadnì to, na co lze rozumnì usuzovat úmìrnì senzorickým datùm, které jsou o jevu k dispozici, a pøimìøenì tomu, co o tìchto datech víme. Podle konstruktivistù obvykle svým zrakovým poèitkùm pøisuzujeme správné vlastnosti proto, že nevìdomì usuzujeme, což je proces, v jehož prùbìhu pro vytvoøení vjemu nevìdomì vstøebáváme informace ze znaèného poètu zdrojù. Jinak øeèeno - tím, že užíváme více než jeden informaèní zdroj, soudíme, aniž jsme si vìdomi, že tak èiníme.

V pøíkladu se silnièní znaèkou STOP je obsahem senzorické informace nesmyslné nakupení souhlásek, mezi nimiž jsou chybnì uspoøádané mezery. Pøedchozí uèení vám však øíká nìco dùležitého - znaèka tohoto tvaru a barvy, umístìná na køižovatce, obsahující tato tøi písmena v daném poøadí pravdìpodobnì øíká, že byste nemìli dumat o podivných písmenech, ale zaèít brzdit. Základním znakem konstruktivního vnímání je, že úspìšná percepce pøi kombinaci senzorické informace a znalosti získané pøedchozí zkušeností vyžaduje inteligenci a myšlení.

Jedním z dùvodù pro to, abychom dali pøednost konstruktivistickému pohledu, je, že teorie percepce odspodu vzhùru (založená na senzorických informacích) v úplnosti nevysvìtluje efekt souvislosti èili kontextu (context effect), což jsou vlivy okolního prostøedí na percepci, napø. na vnímání „THE CAT“ na obrázku 4.15. Experimentálnì lze doložit, že kontext má na vnímání dramatický vliv (napø. Biederman, 1972; Biederman, Glass a Stacy, 1973; Biederman, Rabinowitz, Glass a Stacy, 1974). V prùbìhu jednoho experimentu byly pokusné osoby požádány, aby identifikovaly rùzné pøedmìty, na které se dívaly jednak v pøimìøeném, jednak v nepatøièném prostøedí (S. E. Palmer, 1975). Testované osoby se kupø. dívaly na obrázek kuchynì, poté následovaly podnìty jako bochník chleba, poštovní schránka a buben. Pøedmìty, které do daného kontextu zapadaly, v tomto pøípadì napø. bochník chleba, byly poznávány rychleji než objekty, které do nìj nezapadaly.

@Obr. 4.24 (Obr. 4.24): Efekt konfiguraèní nadøazenosti

Pokusné osoby snadnìji vnímají rozdíly mezi integrovanými konfiguracemi tvoøenými vìtším poètem èar (c) než mezi jednotlivými úseèkami (a). Na tomto obrázku jsou k liniím z èásti a) pøidány linie z èásti b), èímž vzniknou tvary v èásti c). Obrazce v èásti c) jsou tedy složitìjší než v èásti a).@@

Ještì nápadnìjší než vliv souvislosti je efekt konfiguraèní nadøazenosti (configural-superiority effect; Pomerantz, 1981). Pøedstavte si, že probandovi ukážete ètyøi podnìty, všechny podnìty jsou šikmé úseèky. Tøi z nich bìží rovnobìžnì, ètvrtá ve smìru odlišném. Úkolem pokusné osoby je urèit podnìt, jenž se nepodobá ostatním podnìtùm (napø. obr. 4.24a). Poté pøedpokládejte, že testovaným osobám ukážete ètyøi podnìty, každý z nich je však tvoøen tøemi úseèkami (obr. 4.24c). Tøi podnìty mají tvar trojúhelníku, jeden nikoli. Ve všech pøípadech je podnìtem šikmá èára (obr. 4.24a) plus další èáry (obr. 4.24b). Podnìty v tomto druhém uspoøádání jsou složitìjší variace podnìtù z uspoøádání prvního. Probandi rychleji urèí, který z tìchto složitìjších obrázkù se liší od ostatních, než jsou s to urèit, která z èar se liší od ostatních.

Naomi Weissteinová a její spolupracovníci (Lanze, Weisstein a Harris, 1982; Weisstein a Harris, 1974) podobným zpùsobem doložili efekt nadøazenosti pøedmìtu. V tomto pøípadì pokusné osoby pøesnìji identifikují cílovou èáru, pøedstavující èást kresby trojrozmìrného pøedmìtu, než cíl, tvoøící èást nepropojeného dvourozmìrného obrazce. K podobným výsledkùm dospìly experimenty s poznáváním písmen a slov.

Pohled na percepci jako konstruktivní inteligentní proces poukazuje na ústøední vztah mezi percepcí a inteligencí. Podle tohoto názoru je inteligence integrální souèástí percepèního zpracovávání informace. „Jevy zevního svìta“ jen tak prostì nevnímáme - vnímáme je úmìrnì svému oèekávání a dalším kognitivním procesùm, jejichž prostøednictvím vstupujeme se zevním svìtem do interakcí. Podle tohoto názoru inteligence a percepèní procesy spolupracují pøi tvorbì pøedstav o jevech, s nimiž se ponejvíc setkáváme v prùbìhu svých každodenních kontaktù se zevním svìtem.

Krajní teoretické stanovisko „shora dolù“ drasticky podceòuje význam senzorických informací. Pokud bychom tak vnímali, snadno bychom v prùbìhu percepce podléhali hrubým nepøesnostem. Èasto bychom vytváøeli hypotézy a oèekávání, které by vyhodnocovaly dostupná smyslová data nepøimìøenì (napø. bychom oèekávali, že spatøíme pøítele, do zorného pole by však vstoupil nìkdo jiný, my bychom poté mohli nepøimìøenì vyhodnotit percepèní rozdíly mezi pøítelem a cizím èlovìkem). Krajní konstruktivistický pohled na percepci by tudíž byl znaènì neefektivní a zatížený chybami. Na druhé stranì krajní teoretické stanovisko „odspodu vzhùru“ by nepøipouštìlo, že by na percepci mohla mít vliv minulá zkušenost a znalost. Proè bychom ukládali vìdomosti, které by pro vnímající jedince nemìly význam? Ideální vysvìtlení percepce neposkytuje ani jedna z obou krajností. Plodnìjší je úvaha o tom, jakým zpùsobem se pøi tvorbì smysluplného vjemu dostávají do interakce procesy „shora dolù“ a “odspodu vzhùru“.

#Slouèení obou teoretických pøístupù

Empirické doklady byly sneseny ve prospìch obou výše popsaných teoretických pøístupù (cit. Cutting a Kozlowski, 1977, vs. S. E. Palmer, 1975) - jak by se tedy mezi nimi dalo rozhodnout? Na jedné úrovni se teorie percepce jako konstrukce, jež spadá do rámce teorií „shora dolù“, zdá v rozporu s teorií pøímého vnímání, která patøí do rámce teorií „odspodu vzhùru“. Konstruktivisté kladou dùraz na pøedchozí znalost a její kombinaci s pomìrnì jednoduchou a nejednoznaènou informací plynoucí ze smyslových receptorù. Teoretici zastávající pøímou percepci naproti tomu zdùrazòují, že informace je hotová již v samých receptorech, a dokazují, že percepce je pøímá a jednoduchá záležitost, vyžadující jen málo složitého zpracovávání informací.

Namísto toho, abychom chápali oba tyto pohledy jako nesluèitelné, dojdeme k hlubšímu pochopení problematiky percepce, zaèneme-li je chápat jako komplementární. Senzorické informace mohou nést vìtší množství informace a být pøi interpretaci zkušenosti ménì dvojznaèné, než se domnívají konstruktivisté, na druhé stranì však mohou nést ménì informace a být víceznaènìjší, než tvrdí zastánci teorie pøímé percepce. Percepèní procesy mohou být rovnìž složitìjší, než pøedpokládají zastánci Gibsonovy teorie, a to zvláštì v tìch podmínkách, kdy se senzorické podnìty objevují jen krátce nebo jsou degradované. Degradované podnìty jsou ménì informativní, a to z øady dùvodù. Mohou být napø. èásteènì pøekryté, oslabené špatným osvìtlením, neúplné nebo zkreslené iluzorními popudy nebo jiným druhem zrakového „šumu“ (tj. rozptylující zraková stimulace podobná akustickému šumu). Pøi vytváøení smyslu toho, co vnímáme, pravdìpodobnì užíváme kombinaci informací ze smyslových receptorù i své pøedchozí znalosti.

#Výpoèetní teorie percepce

David Marr (1982) vytvoøil teorii zrakové percepce, která bere v potaz bohatství senzorické informace, aniž by jakkoli zmenšovala hodnotu pøedchozích znalostí a zkušeností. Marr nemùže být chápán jako konstruktivista, nicménì plnì bere v úvahu složitost kognitivních procesù nutných pro tvorbu mentální reprezentace prostøedí založené na „surových“ informacích. Marrova teorie kromì toho zahrnuje nìkteré popisné principy percepce, napø. podnìty plynoucí z prostorové hloubky, percepèní stálost i gestaltistické principy percepce tvarù.

Marr se domnívá, že surová smyslová data plynoucí ze sítnic obou oèí jsou organizována na základì tøí druhù znakù: okrajù, kontur a oblastí podobnosti. Okraje (edges) tvoøí hranice mezi objekty i kolem objektù, jakož i kolem jejich èástí. Kontury (contours) odlišují jeden druh povrchu od jiného druhu povrchu. Napøíklad na mapì vymezují urèité kontury vzájemnì odlišná pásma nadmoøské výšky. Rozmanité druhy kontur podobným zpùsobem zajišují rùzné druhy informace i v sítnici. Jeden druh kontury napø. reprezentuje konvexní (vypouklý) povrch, jaký je na hlinìné kouli, jiný druh kontury reprezentuje povrch konkávní (dovnitø prohnutý), který bychom spatøili v hlinìné kouli, do níž by nìkdo vymáèkl dùlek (obr. 4.25). Oblasti podobnosti (regions of similarity) jsou oblasti, uvnitø kterých žádné znaky ukazující na odlišnost nenacházíme.

@Obr. 4.25 (Obr. 4.25): Vnímání kontur

Jsou tyto útvary konkávní, nebo konvexní? Otoète si tuto stránku vzhùru nohama a øeknìte, zda jsou konkávní, nebo konvexní. Výpoèetní model percepce vytvoøený Davidem Marrem zdùrazòuje naši citlivost na vnímání kontur.@@

Marr ukázal, že percepci lze s dostateènou pøesností simulovat v poèítaèi, proto se jeho pøístup k problematice percepce považuje za výpoèetní model. Podle Marra (1982) užívá mozek k výpoètu trojrozmìrného vjemu z toho, co vidíme, tøi kroky. Nejprve mozek ze smyslové informace, která se dostala do oèí, vytvoøí primární, dvourozmìrný pøehled nebo náèrtek. Tento pøehled reprezentuje pøedmìt, napø. židli, pouze ve dvou rozmìrech. Poté mozek vytvoøí dvouapùlrozmìrný pøehled, jehož souèástí se stanou informace o prostorové hloubce a orientaci. Vjem židle v tuto chvíli zahrnuje nìkteré aspekty prostorové hloubky, nikoliv aspekty další, proto je ve vztahu k prostorové hloubce daný pøehled neúplný. Tento pøehled rovnìž ukazuje orientaci židle k rovinì vyobrazení (napø. pravá strana židle smìøuje vzhùru, nebo dokonce dozadu). Trojrozmìrný model, reprezentující trojrozmìrné objekty a prostorové vztahy mezi objekty, vytvoøí mozek nakonec. Nyní popíšeme tyto úvahy podrobnìji.

Senzorické receptory sítnice nejprve vyšlou informaci do zrakových oblastí mozku, které mapují dvourozmìrný prvotní pøehled (2-D primal sketch) toho, co bylo pozorováno. Tento pøehled shrnuje senzorická data týkající se promìn svìtelného toku, mapuje okraje, kontury a oblasti podobnosti èistì na základì pozorovatelových poèitkù plynoucích z daného úhlu pohledu. Napøíklad mísa s ovocem na stole mùže být naèrtnuta jako útvar tvoøený okraji jednotlivých kusù ovoce, vzájemnými vztahy kusù ovoce, hranicí mísy a stolu, hranicí stolu a pozadí. Kontury mùžeme pozorovat v konvexitách okrouhlých plodù, jako jsou pomeranèe, grepy nebo broskve. Oblasti podobnosti lze urèit v pozadí, na ploše stolu, která obkružuje mísu, apod.

V druhém kroku mozek promìní prvotní pøehled do toho, èemu Marr øíká dvouapùlrozmìrný pøehled (2,5-D sketch), jenž zmnožuje informaci pøedchozího náèrtku tím, že pøidá pozorovatelùv pohled na orientaci povrchu, informace o prostorové hloubce - o stínování i gradientech povrchového uspoøádání, o pohybu a binokulárních podnìtech. Kupøíkladu stínování a další informace o prostorové hloubce urèují, které plody i které nohy stolu jsou k pozorovateli blíže a které jsou vzdálenìjší.

Ve tøetím kroku mozek dále propracuje dvouapùlrozmìrný pøehled a vytvoøí trojrozmìrný model, jenž plnì reprezentuje tvary pøedmìtù i prostorové vztahy mezi vnímanými pøedmìty ve tøech rozmìrech. Tento trojrozmìrný model zahrnuje pozorovatelùv prostorový vztah k pøedmìtùm, nicménì na pozorovatelovì úhlu pohledu závislý není. Napøíklad každý plod je reprezentován jako trojrozmìrný objekt vymezený vùèi prostoru, pøestože pozorovatel vidí jen jeden jeho povrch. I objekty, které jsou ve smìru pohledu zakryté, napø. plody v zadní èásti mísy a ètvrtá noha stolu, jsou reprezentovány v tomto trojrozmìrném modelu. Pøedchozí pozorovatelovy znalosti a zkušenosti mohou pùsobit na percepci právì v prùbìhu tvorby trojrozmìrného modelu (napø. povìdomí o tom, že stùl má patrnì ètyøi nohy, by je jedna noha zakrytá). Marr však nespecifikoval, jak k takovému ovlivnìní dochází.

#Teorie tvorby èasoprostorové hranice

Phillip Kellman a Thomas Shipley (1991; Shipley a Kellman, 1994) vytvoøili teorii tvorby èasoprostorové hranice (spatiotemporal boundary-formation theory), což je model popisující, jak vnímáme pøedmìty a hranice mezi nimi, založený na prostorové informaci a èasových promìnách v prostøedí. Podle tìchto badatelù proces, jenž je podkladem pro vnímání iluzorních obrysù (jako jsou na obr. 4.3 a 4.25), rovnìž umožòuje vnímání souvislé jednoty objektù a jejich povrchù, a to i v pøípadì, že jsou èásteènì zakryty pøedmìty, jež jsou pøed nimi. Prostorovou (statickou) informaci užíváme, díváme-li se na statické objekty ze stacionárního úhlu pohledu. Èasovou („kinematickou“) informaci užíváme, pozorujeme-li objekty, které se pohybují, nebo díváme-li se na objekty z úhlu pohledu, jenž se mìní, protože se sami pohybujeme. Chcete-li si pøedstavit, jak užíváme prostorovou a èasovou informaci, vyzkoušejte si následující experiment.

Postavte knihu spodním okrajem na desku stolu. Uchopte dvì tužky a držte je tak, aby èást každé tužky byla za stojící knihou, pøièemž èást jedné tužky bude vyènívat vlevo a èást druhé tužky za pravým okrajem knihy. Pohybujte obìma tužkami jednak v myšlené linii, která je propojuje, jednak mimo ni a všimnìte si, jak zmìny tohoto uspoøádání zpùsobí, že budete obì tužky vnímat jako tužku jednu, nebo jako tužky dvì.

Poté polohu jedné tužky nemìòte, zatímco druhou tužkou budete pohybovat podél boku knihy. Pohyb jedné tužky, nikoli však tužky druhé, rovnìž zpùsobí, že budete obì tužky vnímat jako jeden souvislý pøedmìt, nebo jako dva odlišné pøedmìty. Odložte jednu tužku a druhou podržte horizontálnì, vpravo od knihy tak, abyste ji vidìli celou. Postupnì ji zasunujte do prostoru za knihou a pozorujte zmìny toho, jak tužku vidíte. Nakonec dejte tužku pøed knihu a nechte ji klouzat po její pøední stranì. Shipley a Kellman mají za to, že jakmile interponující objekt (napø. tužka) vytváøí konkávní zlom jiného povrchu (napø. knihy), vnímáme jednak kontinuitu povrchu okludovaného pøedmìtu, jednak prostorové vztahy (prostorovou hloubku) obou pøedmìtù.

Dosud jsme probírali teorie popisující, jakým zpùsobem mentálnì zpracováváme poèitky, jejichž zdrojem je naše prostøedí, tak, aby nám to pomáhalo mentálnì reprezentovat trojrozmìrné pøedmìty a prostor. Kromì toho, že umíme nìjakým zpùsobem v trojrozmìrném prostoru manipulovat rùznými pøedmìty, dokážeme poznávat zvláštní druhy jejich uspoøádání, napø. písmena na stránce nebo tváø èlovìka, kterého milujeme.

Souhrnnì øeèeno: Teorie, které se zabývají zpùsoby, jimiž vnímáme pøedmìty a jejich uspoøádání, vysvìtlují jen nìkteré, nikoli všechny fenomény, s nimiž se setkáváme pøi studiu percepce tvarù a uspoøádání jevù. Uvìdomíme-li si složitost vnímání, pak je pùsobivé, že rozumíme problematice do té míry, ve které jí rozumíme. Souèasnì je však zøejmé, že úplná teorie percepce je teprve pøed námi. Taková teorie musí plnì vysvìtlit všechny druhy vlivù souvislostí, jež jsou zde popsány. Pozornost kognitivních psychologù pøitahuje zvláštní druh vnímání obrazcù - zpùsob, jakým vnímáme slova i delší èásti textu.