Teorie percepce

Teorie percepce

Gestaltistické principy percepce se zaměřily na ty stránky podnětů, které percepci ovlivňují. Řada dalších teoretických vysvětlení percepce rovněž začíná „odspodu“: nejprve uváží, jak je vnímána fyzikální povaha podnětu - pozorovatelný tvar nebo jeho uspořádání. Poté se propracovávají k vyšším úrovním kognitivních procesů, např. k organizačním principům a pojmům. Tyto teorie se souhrnně nazývají odspodu vzhůru nebo vzestupné (bottom-up theories) nebo, někdy, teorie založené na datech (tj. podnětech, stimulech). Řada teoretiků se však senzorickou povahou percepčního podnětu nezabývá. Dávají přednost teoriím shora dolů nebo sestupné (top-down theories). Soustřeďují se na kognitivní procesy vysoké úrovně, existující znalosti, druhy očekávání, které předem ovlivňují vnímání. Teprve poté se propracovávají dolů, k senzorickým datům, jako jsou percepční podněty. Oba druhy přístupu byly užity na prakticky všechny aspekty kognice. Takže existují i dvě základní teorie vysvětlující percepci - jednu charakterizuje přístup odspodu vzhůru, druhou přístup opačný. Obě teorie jsou obvykle přednášeny jako protipóly, byť do jisté míry popisují odlišné stránky téhož jevu. Nejprve začneme u dna.

#Pohled odspodu vzhůru: přímá percepce

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

Při čtení těchto slov pravděpodobně bez obtíží odlišíte A od H. Na obě písmena se podívejte pozorněji. Co je odlišuje?@@

Jak poznáte písmeno A, podíváte-li se na ně? Snadná otázka, obtížná odpověď. Samozřejmě je to A, vypadá totiž jako A. Z jakého důvodu vypadá písmeno jako A, nikoli jako H? Jak je tato odpověď obtížná, zjistíte, podíváte-li se na obrázek 4.15, kde je slovo THE CAT (kočka), nicméně H ve slově THE je totožné s A ve slově CAT. To, co subjektivně vypadá jako jednoduchý proces rozpoznávání tvaru, je téměř jistě dosti složité. Jakým způsobem spojujeme to, co vnímáme, s tím, co jsme uložili ve svém vědomí (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 rovněž pochyboval o asocianismu, je James J. Gibson (1904-1980), jehož teorie přímé percepce (direct perception) je čistým vymezením přístupu odspodu vzhůru. Kromě teorie přímé percepce existují čtyři další hlavní teorie vnímání tvarů a jejich uspořádání (pattern) založené na přístupu odspodu vzhůru: teorie šablon (template theories), teorie prototypů (prototype theories), teorie znaků (feature theories) a strukturálně deskriptivní teorie (structural-description theories).

Podle Gibsonovy teorie přímé percepce je vše, co potřebujeme k tomu, abychom cokoli vnímali, souborem informací v našich senzorických receptorech, včetně senzorického kontextu těchto informací. Jinak řečeno - ke zprostředkování mezi senzorickými zkušenostmi a vjemy nepotřebujeme vyšší kognitivní procesy ani cokoli dalšího. Existující představy o jevech nebo myšlenkové usuzovací procesy vyššího řádu pro percepci nejsou nutné.

Gibson byl přesvědčen, že v reálném světě obvykle existuje dostatečné množství informací o souvislostech. Takže tvrdil, že při vysvětlení percepce není nutné odvolávat se na procesy vyššího řádu. Obrázek 4.16 např. dokládá, že k rozlišení zdánlivých tvarů nepotřebujeme předchozí zkušenost s jednotlivými druhy tvarů. J. J. Gibson (1979) byl přesvědčen, že tuto kontextovou situaci užíváme přímo - v podstatě jsme na ni biologicky „vyladěni“. Jakmile, podle Gibsona, pozorujeme podněty informující o prostorové hloubce, např. strukturu povrchu, pomáhají nám právě tyto podněty přímo vnímat relativní blízkost a vzdálenost předmětů nebo jejich částí. Naše přímá percepce prostředí je založena na analýze stabilních vztahů mezi znaky předmětů a jejich vzájemného uspořádání v reálném světě, a to bez pomoci složitých procesů myšlení (J. J. Gibson, 1950, 1954/1994; Mace, 1986).

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

Vnímání těchto zřejmě amorfních tvarů odpovídá teorii přímé percepce Jamese Gibsona, jenž předpokládá, že pro percepci stačí kontextová informace, a to bez dalších znalostí nebo přemýšlení na vyšší úrovni. Předchozí znalost kontextu k vnímání trojúhelníku nebo hrušky nevede.@@

Kontrola tohoto druhu informací o souvislostech v laboratorním experimentu je nesnadná. Lépe se dosahuje při interakci s reálným světem. Gibsonův model je s ohledem na jeho zájem o percepci v každodenním světě (ekologické prostředí) spíše než v laboratorní situaci s menším množstvím informací o kontextu někdy nazýván ekologickým modelem. Ekologická omezení se netýkají jen počátečních vjemů, ale i konečných mentálních reprezentací, které se z těchto vjemů tvoří (Hubbard, 1995; Shepard, 1984). Popisujeme je v poslední kapitole. Gibsonovu korouhev převzala Eleanor Gibsonová (1991, 1992). Zasloužila se o převratné výzkumné výsledky kojenecké percepce. Například si povšimla, jak se u kojenců (kteří jistě nemají příliš mnoho apriorní zkušenosti a vědomostí) rychle vyvíjí řada aspektů percepčního vědomí (awareness), např. vnímání prostorové hloubky.[1]

Inteligenci, jak je obvykle chápána, teorie přímé percepce s percepčními procesy nespojuje. Podle teorie přímé percepce je informace, kterou potřebujeme k pochopení toho, co vidíme, skryta v informaci podnětu. Inteligence nicméně stále hraje roli v kognici, ale až po dokončení dějů percepce. Z toho plyne, že model přímé percepce chápe percepci a inteligenci jako oddělené, pravděpodobně sekvenční procesy, zatímco konstruktivní teorie percepce pojímá oba procesy interaktivně. Než přejdeme k teoriím popisujícím percepci jako konstrukci, popíšeme v další části některé negibsonovské teorie „odspodu vzhůru“.

#Teorie šablon

Teorie šablon tvrdí, že ve svém vědomí ukládáme obrovský počet šablon, což jsou vysoce podrobné modely jevů či obrazců, které můžeme potenciálně poznat. Jev poznáme tím, že jej porovnáme s množinou svých šablon a pak volíme šablonu přesně odpovídající tomu, co pozorujeme (Selfridge a Neisser, 1960). S příklady korelování šablon se potkáváme ve své každodennosti. Tímto způsobem se porovnávají otisky prstů. Na základě korelace s předlohou stroje rychle zpracovávají číslovky vytištěné na šecích. Stále častěji lze výrobky všeho druhu určovat na základě jejich univerzálního kódu (UPC, universal product code, čárový kód). V okamžiku nákupu je kód prohlédnut a identifikován počítačem.

Ve všech těchto výše zmíněných případech dobře vyhovuje úkolu přesná korelace spjatá s vyloučením korelací nepřesných. Kdybyste ve své bance zjistili, že systém rozpoznávající číselnou identifikaci dokladů připsal někomu jinému částku, kterou jste si uložili na účet, protože byl naprogramován tak, že pokud si při čtení čísla účtu psaného rukou nebyl jist, prostě doplnil mnohoznačné písmeno na základě toho, co se zdálo nejlepším možným odhadem, znepokojilo by vás to. Při porovnávání šablon splní úlohu jen jeden přesný korelát - což je přesně to, co očekáváte od počítače v bance. Kdybyste však vyžadovali pro každý podnět, který máte poznat, přesný korelát, pracoval by v každodennosti váš systém percepce jen stěží. Představte si např., že by byla nutná mentální šablona každého možného vjemu tváře někoho, koho milujete: všech výrazů tváří, každého úhlu pohledu, každého užití nebo smytí kosmetických přípravků, každého druhu účesu apod.

Písmena abecedy jsou jednodušší než tváře a další složité podněty. Teorie šablon však při vysvětlování některých aspektů percepce písmen také selhávají. Tyto teorie např. nejsou s to dobře vysvětlit percepci písmen a slov na obrázku 4.15. Odlišná písmena (A a H) umíme určit, přestože na papíře je dvakrát stejný obrazec. Hoffding (1891) si povšiml dalšího problému. Jsme schopni poznat A jako A bez ohledu na proměny velikosti, tvaru a podoby, v nichž je písmeno napsáno. Máme věřit tomu, že jsme nositeli mentální šablony každé možné velikosti, orientace a tvaru tohoto písmene? Paměťové ukládání, organizace a vyvolávání takového množství šablon je těžkopádné. Anticipace a vytvoření šablon pro všechny předměty vnímání, které si lze představit, nejsou možné.

#Teorie prototypů

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

a) Uspořádání těchto teček se podobá obrazcům, které užil Michal Posner a jeho kolegové (Posner, Goldsmith a Welton, 1967; Posner a Keele, 1968). b) Tyto vysoce zjednodušené nákresy tváří se podobají nákresům, které užil Stephen Rees (1972). c) Tyto tváře jsou podobné tvářím vytvořeným v experimentu Roberta Solsa a Johna McCarthyho (1981). d) Graf je ilustrací závěrů Solsovy a McCarthyho práce. Ukazuje četnost, s níž pokusné osoby poznávaly jednotlivé tváře včetně poznávání prototypické tváře, kterou pokusné osoby nikdy neviděly.@@

Těžkopádnost a rigidita teorií šablon brzy vedla k odlišnému vysvětlení vnímání tvarů: korelaci prototypů. Prototyp není rigidní, specifický, konkrétní model. Spíše jde o nejlepší možný odhad příkladu nějaké třídy předmětů nebo tvarů integrující všechny nejcharakterističtější (nejčastěji pozorované) znaky tvaru či jeho uspořádání. Prototyp je tedy ve vztahu k nějakému tvaru nebo jeho uspořádání vysoce reprezentativní, nicméně není chápán jako precizní, totožný korelát všech ostatních tvarů nebo jejich uspořádání, jichž by byl modelem. Teorii prototypů dokládají výsledky dosti rozsáhlého výzkumu (např. Franks a Bransford, 1971). Teorie prototypů se zdá vysvětlovat percepci konfigurace teček (např. trojúhelníku, kosočtverce, písmen F a M nebo náhodného uspořádání grafémů; Posner, Goldsmith a Welton, 1967; Posner a Keele, 1968); dále vysoce zjednodušené čárové kresby tváří (S. Reed, 1972), a dokonce i dobře definovaných tváří vytvářených policejními identifikačními obrázky užívanými při výslechu svědků (Solso a McCarthy, 1981; viz obr. 4.17).

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

Porovnejte část a) (globální H tvořeno lokálními H) s částí b) (globální H tvořeno lokálními S). Lokální písmena jsou umístěna těsně vedle sebe.@@

Řada vědců, kteří zkoumali percepční prototypy, ke svému překvapení zjistila, že jsme patrně s to tvořit prototypy i v případě, že jsme příklad, jenž by byl přesným korelátem prototypu, nikdy neviděli. Takže prototypy, které tvoříme, pravděpodobně integrují všechny nejcharakterističtější rysy nějakého obrazce či uspořádání jevů, dokonce i tehdy, kdy jsme nikdy nespatřili jediný případ současné integrace všech typických znaků (Neumann, 1977). Někteří badatelé k ilustraci této úvahy vytvořili rozmanité série obrazců. Příkladem jsou od prototypu odvozené obrazce na obrázku 4.17a, c. Tito vědci předváděli probandům série obrazců, ale prototyp, od něhož byly obrazce odvozeny, jim nepředvedli. Později byly pokusným osobám znovu předvedeny série vytvořených obrazců, kromě nich některé další obrazce včetně distraktorů a prototypů. Za těchto okolností testované osoby sdělovaly, že prototypy už jednou viděly (např. Posner a Keele, 1968), nadto vysoce hodnotily míru spolehlivosti tohoto svého výroku (Solso a McCarthy, 1981).

#Teorie korelace znaků

S dalším odlišným vysvětlením toho, jak vnímáme tvary a jejich uspořádání, se shledáváme při studiu teorií založených na korelaci znaků. Podle těchto teorií nekorelujeme tvarové uspořádání jako celek se šablonou nebo prototypem, ale snažíme se korelovat znaky (charakteristiky) tohoto uspořádání se znaky uloženými v paměti. Jeden z modelů založených na korelaci znaků byl pojmenován „pandemonium“. Označení vzniklo na základě představy, že znaky podnětu přijímají a analyzují metaforičtí „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 znaků rozpoznáváme znaky tvarového uspořádání tak, že je srovnáváme se znaky uloženými v paměti. Zvolíme tvarové uspořádání, které má největší počet korelujících znaků.@@

Model Olivera Selfridge popisuje „obrázkové démony“, kteří předávají vyobrazení na sítnici „démonům znaků“. Každý tento démon dá zvoláním vědět, jakmile se objeví korelace mezi podnětem a daným znakem. Zvolání z těchto korelací jsou určena démonům činným na další, vyšší úrovni hierarchie, a to „kognitivním (myslícím) démonům“, kteří vykřiknou ty záznamy uložené v paměti, jež odpovídají jednomu nebo více znakům zaznamenaným démony znaků. Pokřiku neboli pandemoniu kognitivních démonů naslouchá „démon rozhodování“, jenž rozhodne, co jsme viděli. Jeho rozhodnutí je založeno na tom, který kognitivní démon křičí nejčastěji (tj. na tom, co má největší počet korelujících znaků).

Selfridgeův model je sice jedním z nejznámějších modelů, nicméně byly navrženy i další teorie znaků. Většina těchto modelů nerozlišuje jen různé znaky, ale také rozličné druhy znaků, např. globální a lokální. Lokální znaky jsou dány podrobnostmi daného uspořádání jevu. Badatelé se sice neshodují v názoru, co přesně lokální znaky tvoří, nicméně jsme obvykle s to tyto znaky odlišit od globálních znaků. Globální znaky dodávají jevu celkový tvar. Podívejte se např. na podněty, které jsou na obr. 4.19a, b. Jde o podněty typu užívaného při výzkumu vnímání tvarového uspořádání (Navon, 1977). Globálním podnětem je v části a i v části b písmeno H. Lokální podněty v části a (malá H) odpovídají globálnímu, zatímco podněty v části b, kde byla užita malá lokální S, globálnímu podnětu neodpovídají.

David Navon pokusné osoby požádal, aby identifikovaly podněty buď na globální, nebo na lokální úrovni. Jakmile byla lokální písmena malá a umístěna těsně vedle sebe, určovaly testované osoby globální podněty rychleji než podněty lokální. Jestliže se nadto od probandů vyžadovalo, aby určili podněty na globální úrovni, bylo lhostejné, zda lokální podněty globálnímu podnětu odpovídaly, nebo neodpovídaly. Pokusné osoby odpovídaly se stejnou rychlostí, ať bylo globální H tvořeno malými lokálními písmeny H, nebo S. Jakmile však byly testované osoby požádány, aby odpovídaly na lokální úrovni, odpovídaly rychleji v případě, že globální znaky odpovídaly lokálním znakům. Jinak řečeno - jejich reakce byla pomalejší, pokud musely určovat lokální S tvořící globální H, než v případě, kdy určovaly lokální H tvořící globální H. Tomuto typu výsledku se říká efekt globální precedence (global precedence effect).

A naopak. Jakmile jsou mezi písmeny větší mezery, jako je tomu v části a, b obrázku 4.20, dochází k obratu a projevuje se efekt lokální precedence (local precedence effect). Pokusné osoby určují rychleji lokální znaky jednotlivých písmen než jejich znaky globální. V případech protikladných podnětů interferují lokální znaky se znaky globálními (M. Martin, 1979). Percepci rovněž ovlivňují i další omezení (např. velikost podnětů) a další typy znaků.

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

Porovnejte část a) a část b), ve kterých jsou mezi lokálními písmeny větší mezery. Na kterém obrázku (4.19, nebo 4.20) můžete vidět efekt globální precedence a na kterém je zobrazen efekt lokální precedence@@

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

David Hubel a Torsten Wiesel objevili, že se neurony zrakové kůry aktivují jen tehdy, detekují-li počitek čárky s určitou orientací (takto reagují jen některé neurony zrakové kůry, označují se jako orientačně selektivní - pozn. překl.).@@

Jistá míra podpory pro teorii korelace znaků vychází z neurofyziologického výzkumu. David Hubel a Torsten Wiesel (1963, 1968, 1979), nositelé Nobelovy ceny, v pokusech na zvířatech užili techniku záznamů z jednotlivých nervových buněk a pečlivě měřili odpovědi jednotlivých neuronů zrakové kůry. Uvedli do vztahu zrakové podněty v jednotlivých částech zrakového pole a činnost těchto neuronů (viz kap. 2). Jejich výzkum dokázal, že určité neurony zrakové kůry odpovídají na různé podněty prezentované rozličným oblastem sítnice, které těmto neuronům odpovídají. Činnost jednotlivých korových neuronů lze tudíž mapovat do jednotlivých receptivních polí sítnice. Zpracování podnětů, jež přicházejí z neuronů mapujících receptivní pole ve foveolární oblasti sítnice, je určen disproporčně velký objem zrakové kůry.[2]

Je překvapující, že většina neuronů zrakové kůry neodpovídá na bodové světlo, odpovídá spíše na „určitým způsobem orientované segmenty čar“ (Hubel a Wiesel, 1979, s. 9). Tyto neurony jsou navíc ve vztahu ke složitosti zpracovávaného podnětu, na který odpovídají, uspořádány hierachicky. Obecné pravidlo říká, že při cestě zrakovým systémem do vyšších úrovní zrakové kůry roste velikost receprivního pole a zároveň i složitost podnětu, jenž je nutný k provokaci odpovědi. Důkazem existence této hierarchie jsou Hubelovy a Wieselovy dva druhy neuronů ve zrakové kůře - „simplexní“ a “komplexní“ buňky (obr. 4.21).

Simplexní buňky dostávají vstupy z talamických neuronů (viz kap. 2). Odpovídají na podněty tvořené světelnými čárkami s nějakým druhem polohy a prostorové orientace v receptivním poli (poloha: čárka jako celek je např. vpravo/vlevo, orientace: čárka pootočená o nějaký počet stupňů kolem svého myšleného středu, jako ručička na hodinách). Různé, přitom však sousedící neurony odpovídají na odlišné typy polohy a orientace podnětu. Některá buňka může rovněž přednostně odpovídat na určitý druh hranice světlo/tma, případně na jasné čáry na temném pozadí, nebo naopak. Zda neuron odpoví na podnět, může být dáno dokonce i tloušťkou čárky. Hubel a Wiesel pojmenovali různé druhy čar slovem „(pří)znaky“ (feature), takže neurony, které tyto znaky určují a odpovídají na ně, jsou „detektory (pří)znaků“.

Hubel a Wiesel (1979) rovněž předpokládali, že skupiny simplexních buněk vysílají podněty komplexním buňkám (obr. 4.22). Každá komplexní buňka svou aktivitou odpovídá na čárky s určitým druhem orientace umístěné v kterémkoli místě receptivního pole skupiny simplexních buněk, které tuto komplexní buňku zásobují. Komplexní buňky mohou dostávat vstupy z jednoho nebo z obou očí (Hubel a Wiesel, 1979). Na charakter kontrastu světlo/tma světelné čárky komplexní buňky neberou zřetel, pokud má čárka „správnou“ orientaci (Carlson, 1992). Některé komplexní buňky začnou vydávat vzruchy pouze na základě podnětu tvořeného v receptivním poli čárkou s určitou orientací a zároveň přesnou délkou.

@Obr. 4.22 (Obr. 4.22): Hierarchická struktura detektorů (pří)znaků

Proces zrakové percepce patrně zahrnuje nejméně tři úrovně hierarchicky organizovaných neuronů - simplexní, komplexní a hyperkomplexní buňky.@@

Další vědci, kteří vyšli z Hubelovy a Wieselovy práce, našli detektory znaků odpovídající na rohy a úhly (DeValois a DeValois, 1980; Shapley a Lennie, 1985). V některých oblastech mozkové kůry jsou vysoce specializované komplexní buňky (někdy se jim říká hyperkomplexní), které vydávají vzruchy s nejvyšší frekvencí pouze tehdy, odpovídají-li na vysoce specifický podnět (např. na ruku nebo na tvář), bez ohledu na velikost tohoto podnětu. Čím méně se podnět podobá optimálnímu tvaru, tím nižší je pravděpodobnost, že tyto neurony začnou vzruchy vydávat.

Další výzkum týkající se zrakové percepce našel v mozkové kůře oddělené nervové dráhy, které zpracovávají jednotlivé aspekty stejného druhu podnětu (De Yoe a Van Essen, 1988; Köhler, Kapur, Moscovitch, Winocur a Houle, 1995). Uvedeným drahám se říká „co?“ a “kde?“. Dráha „co?“ sestupuje na obou stranách z primární zrakové kůry v týlním laloku (viz kap. 2) směrem do stejnostranného spánkového laloku. Odpovídá hlavně za zpracování barvy, tvaru a identity zrakového podnětu. Dráha „kde?“ vystupuje na každé straně z týlního směrem do temenního laloku a odpovídá za zpracování polohy a pohybu podnětu. Z toho plyne, že se informace o zrakových znacích zpracovávají v přinejmenším dvou odlišných systémech, které v prostředí identifikují předměty a události.

Badatelé, jako jsou Hubel a Wiesel, nám pomohli pochopit, jak vnímáme přímky, které mají rozličnou délku a orientaci, stejně jako složitější obrazce, a to na základě toho, jak mozek pracuje. Na druhé straně ani tito, ani další autoři nedokazují, že jejich pochopení detektorů (pří)znaků je s to vysvětlit bohatství a složitost zrakového vnímání. Jak lze integrovat jednotlivé znaky, které jsme analyzovali na základě jejich orientace, do podoby, kterou poznáváme jako konkrétní předmět?

#Strukturálně deskriptivní teorie

Irving Biederman (1987) vytvořil hypotézu, podle níž jsme s to vytvářet stabilní trojrozměrné mentální reprezentace předmětů užíváním několika jednoduchých geometrických tvarů. Biederman (1990/1993b) předpokládá existenci množiny trojrozměrných geonů (z geometrical ions), např. „kvádrů, válců, klínů, kuželů a jejich analogů zakřivených podle osy“ (s. 314). Podle Biedermanovy teorie poznávání na základě složek (recognition-by-components, RBC) umíme rychle rozlišit okraje předmětů, poté rozložit předmět do geonů, které lze znovu uspořádat do odlišných seskupení. Malé množství geonů je možné užít k výstavbě velkého počtu základních tvarů a poté obrovského počtu základních objektů podobně, jako lze užitím malého množství písmen sestavit bezpočet slov a vět (obr. 4.23).

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

Irving Biederman rozvinul teorii porovnávání znaků. Předpokládá, že existuje množina elementárních složek tvarů, které vytvořil jako variace trojrozměrných tvarů odvozených od kužele a dalších geometrických tvarů.

Geony jsou jednoduché a ve vztahu k úhlu pohledu invariantní (jsou rozpoznatelné při různých úhlech pohledu). Objekty vytvořené z geonů jsou proto snadno rozpoznatelné z řady úhlů pohledu a bez ohledu na vizuální šum. Biederman tvrdí (1993a), že jeho teorie RBC úsporně vysvětluje důvod, proč umíme rozpoznávat obecnou klasifikaci množství různých předmětů rychle, automaticky a přesně - bez ohledu na změny úhlu pohledu - a v mnoha okolnostech, kdy je podnět, tj. objekt, na který se díváme, nějakým způsobem informačně degradován. Biedermanova teorie lépe vysvětluje poznávání židlí, lamp a tváří obecně než poznávání konkrétních židlí či konkrétních tváří (např. vlastní tváře nebo tváře vašeho nejlepšího přítele).

Biederman uznává, že některé stránky jeho teorie vyžadují další práci. Sám říká, že „popis vztahů mezi jednotlivými částmi objektů je zatím otevřená otázka“ (Biederman, 1990/1993b, s. 16). Dalším problémem Biedermanovy teorie, podobně jako všech teorií „odspodu vzhůru“, je vysvětlení otázky vlivu předchozích očekávání a kontextu prostředí na některé jevy související s vnímáním uspořádaných tvarů.

#Teorie „shora dolů“: vnímání jako konstrukce

Teorie „shora dolů“ se v protikladu s teoriemi „odspodu vzhůru“ 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 architektů konstruktivistického (pojmového) přístupu k percepci. V průběhu konstruktivního vnímání tvoří (konstruuje) vnímající jedinec kognitivní pochopení (vjem, percepci) podnětu. Jako základ konstrukce užívá při výstavbě percepce senzorické informace, avšak zapojuje i další informační zdroje. Tento pohled na věc je rovněž znám pod označením inteligentní percepce (intelligent perception), neboť tvrdí, že při vnímání hraje důležitou roli myšlení vyššího řádu.

Představte si např., že řídíte na silnici, kde jste ještě nikdy nejeli. Blížíte se k neoznačené křižovatce. Spatříte červený osmiúhelník a na něm bílá písmena „ST_P“ s dlouhým stvolem nějakého plevele mezi písmeny T a P. Z tohoto počitku pravděpodobně vytvoříte silniční značku STOP! a zachováte se podle toho. Konstruktivisté mají podobně za to, že naše vjemy stálosti velikosti a tvaru dokazují, že se průběhu percepce účastní konstruktivní procesy vyššího řádu. Ještě zřetelněji ukazuje na konstrukci vjemu shora dolů další případ stálosti percepce, a to stálost barev (color constancy). Bez ohledu na změny osvětlení měnící barevný odstín předmětu, vnímáme jeho barvu jako stálou. I v případě osvětlení tak malého, že prakticky znemožňuje vnímání barev, vnímáme banány jako žluté předměty, slívy jako předměty purpurové atd.

Podle konstruktivistů v průběhu percepce vytváříme a ověřujeme rozmanité hypotézy týkající se vjemů. Tyto hypotézy jsou založeny na našich počitcích (senzorických datech), znalostech (uložených v paměti) a usuzování (užití kognitivních procesů vyšší úrovně). V průběhu percepce bereme v úvahu to, co očekáváme (např. očekáváme, že spatříme blížícího se přítele, s nímž jsme si sjednali schůzku), dále kontext (např. vlaky často jezdí po kolejích, zatímco automobily a letadla obvykle nikoli), případně to, na co lze rozumně usuzovat úměrně senzorickým datům, které jsou o jevu k dispozici, a přiměřeně tomu, co o těchto datech víme. Podle konstruktivistů obvykle svým zrakovým počitkům přisuzujeme správné vlastnosti proto, že nevědomě usuzujeme, což je proces, v jehož průběhu pro vytvoření vjemu nevědomě vstřebáváme informace ze značného počtu zdrojů. Jinak řečeno - tím, že užíváme více než jeden informační zdroj, soudíme, aniž jsme si vědomi, že tak činíme.

V příkladu se silniční značkou STOP je obsahem senzorické informace nesmyslné nakupení souhlásek, mezi nimiž jsou chybně uspořádané mezery. Předchozí učení vám však říká něco důležitého - značka tohoto tvaru a barvy, umístěná na křižovatce, obsahující tato tři písmena v daném pořadí pravděpodobně říká, že byste neměli dumat o podivných písmenech, ale začít brzdit. Základním znakem konstruktivního vnímání je, že úspěšná percepce při kombinaci senzorické informace a znalosti získané předchozí zkušeností vyžaduje inteligenci a myšlení.

Jedním z důvodů pro to, abychom dali přednost konstruktivistickému pohledu, je, že teorie percepce odspodu vzhůru (založená na senzorických informacích) v úplnosti nevysvětluje efekt souvislosti čili kontextu (context effect), což jsou vlivy okolního prostředí na percepci, např. na vnímání „THE CAT“ na obrázku 4.15. Experimentálně lze doložit, že kontext má na vnímání dramatický vliv (např. Biederman, 1972; Biederman, Glass a Stacy, 1973; Biederman, Rabinowitz, Glass a Stacy, 1974). V průběhu jednoho experimentu byly pokusné osoby požádány, aby identifikovaly různé předměty, na které se dívaly jednak v přiměřeném, jednak v nepatřičném prostředí (S. E. Palmer, 1975). Testované osoby se kupř. dívaly na obrázek kuchyně, poté následovaly podněty jako bochník chleba, poštovní schránka a buben. Předměty, které do daného kontextu zapadaly, v tomto případě např. bochník chleba, byly poznávány rychleji než objekty, které do něj nezapadaly.

@Obr. 4.24 (Obr. 4.24): Efekt konfigurační nadřazenosti

Pokusné osoby snadněji vnímají rozdíly mezi integrovanými konfiguracemi tvořenými větším počtem čar (c) než mezi jednotlivými úsečkami (a). Na tomto obrázku jsou k liniím z části a) přidány linie z části b), čímž vzniknou tvary v části c). Obrazce v části c) jsou tedy složitější než v části a).@@

Ještě nápadnější než vliv souvislosti je efekt konfigurační nadřazenosti (configural-superiority effect; Pomerantz, 1981). Představte si, že probandovi ukážete čtyři podněty, všechny podněty jsou šikmé úsečky. Tři z nich běží rovnoběžně, čtvrtá ve směru odlišném. Úkolem pokusné osoby je určit podnět, jenž se nepodobá ostatním podnětům (např. obr. 4.24a). Poté předpokládejte, že testovaným osobám ukážete čtyři podněty, každý z nich je však tvořen třemi úsečkami (obr. 4.24c). Tři podněty mají tvar trojúhelníku, jeden nikoli. Ve všech případech je podnětem šikmá čára (obr. 4.24a) plus další čáry (obr. 4.24b). Podněty v tomto druhém uspořádání jsou složitější variace podnětů z uspořádání prvního. Probandi rychleji určí, který z těchto složitějších obrázků se liší od ostatních, než jsou s to určit, která z čar se liší od ostatních.

Naomi Weissteinová a její spolupracovníci (Lanze, Weisstein a Harris, 1982; Weisstein a Harris, 1974) podobným způsobem doložili efekt nadřazenosti předmětu. V tomto případě pokusné osoby přesněji identifikují cílovou čáru, představující část kresby trojrozměrného předmětu, než cíl, tvořící část nepropojeného dvourozměrného obrazce. K podobným výsledkům dospěly experimenty s poznáváním písmen a slov.

Pohled na percepci jako konstruktivní inteligentní proces poukazuje na ústřední vztah mezi percepcí a inteligencí. Podle tohoto názoru je inteligence integrální součástí percepčního zpracovávání informace. „Jevy zevního světa“ jen tak prostě nevnímáme - vnímáme je úměrně svému očekávání a dalším kognitivním procesům, jejichž prostřednictvím vstupujeme se zevním světem do interakcí. Podle tohoto názoru inteligence a percepční procesy spolupracují při tvorbě představ o jevech, s nimiž se ponejvíc setkáváme v průběhu svých každodenních kontaktů se zevním světem.

Krajní teoretické stanovisko „shora dolů“ drasticky podceňuje význam senzorických informací. Pokud bychom tak vnímali, snadno bychom v průběhu percepce podléhali hrubým nepřesnostem. Často bychom vytvářeli hypotézy a očekávání, které by vyhodnocovaly dostupná smyslová data nepřiměřeně (např. bychom očekávali, že spatříme přítele, do zorného pole by však vstoupil někdo jiný, my bychom poté mohli nepřiměřeně vyhodnotit percepční rozdíly mezi přítelem a cizím člověkem). Krajní konstruktivistický pohled na percepci by tudíž byl značně neefektivní a zatížený chybami. Na druhé straně krajní teoretické stanovisko „odspodu vzhůru“ by nepřipouštělo, že by na percepci mohla mít vliv minulá zkušenost a znalost. Proč bychom ukládali vědomosti, které by pro vnímající jedince neměly význam? Ideální vysvětlení percepce neposkytuje ani jedna z obou krajností. Plodnější je úvaha o tom, jakým způsobem se při tvorbě smysluplného vjemu dostávají do interakce procesy „shora dolů“ a “odspodu vzhůru“.

#Sloučení obou teoretických přístupů

Empirické doklady byly sneseny ve prospěch obou výše popsaných teoretických přístupů (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 dolů“, zdá v rozporu s teorií přímého vnímání, která patří do rámce teorií „odspodu vzhůru“. Konstruktivisté kladou důraz na předchozí znalost a její kombinaci s poměrně jednoduchou a nejednoznačnou informací plynoucí ze smyslových receptorů. Teoretici zastávající přímou percepci naproti tomu zdůrazňují, že informace je hotová již v samých receptorech, a dokazují, že percepce je přímá a jednoduchá záležitost, vyžadující jen málo složitého zpracovávání informací.

Namísto toho, abychom chápali oba tyto pohledy jako neslučitelné, dojdeme k hlubšímu pochopení problematiky percepce, začneme-li je chápat jako komplementární. Senzorické informace mohou nést větší množství informace a být při interpretaci zkušenosti méně dvojznačné, než se domnívají konstruktivisté, na druhé straně však mohou nést méně informace a být víceznačnější, než tvrdí zastánci teorie přímé percepce. Percepční procesy mohou být rovněž složitější, než předpokládají zastánci Gibsonovy teorie, a to zvláště v těch podmínkách, kdy se senzorické podněty objevují jen krátce nebo jsou degradované. Degradované podněty jsou méně informativní, a to z řady důvodů. Mohou být např. částečně překryté, oslabené špatným osvětlením, neúplné nebo zkreslené iluzorními popudy nebo jiným druhem zrakového „šumu“ (tj. rozptylující zraková stimulace podobná akustickému šumu). Při vytváření smyslu toho, co vnímáme, pravděpodobně užíváme kombinaci informací ze smyslových receptorů i své předchozí znalosti.

#Výpočetní teorie percepce

David Marr (1982) vytvořil teorii zrakové percepce, která bere v potaz bohatství senzorické informace, aniž by jakkoli zmenšovala hodnotu předchozích znalostí a zkušeností. Marr nemůže být chápán jako konstruktivista, nicméně plně bere v úvahu složitost kognitivních procesů nutných pro tvorbu mentální reprezentace prostředí založené na „surových“ informacích. Marrova teorie kromě toho zahrnuje některé popisné principy percepce, např. podněty plynoucí z prostorové hloubky, percepční stálost i gestaltistické principy percepce tvarů.

Marr se domnívá, že surová smyslová data plynoucí ze sítnic obou očí jsou organizována na základě tří druhů znaků: okrajů, kontur a oblastí podobnosti. Okraje (edges) tvoří hranice mezi objekty i kolem objektů, jakož i kolem jejich částí. Kontury (contours) odlišují jeden druh povrchu od jiného druhu povrchu. Například na mapě vymezují určité kontury vzájemně odlišná pásma nadmořské výšky. Rozmanité druhy kontur podobným způsobem zajišťují různé druhy informace i v sítnici. Jeden druh kontury např. reprezentuje konvexní (vypouklý) povrch, jaký je na hliněné kouli, jiný druh kontury reprezentuje povrch konkávní (dovnitř prohnutý), který bychom spatřili v hliněné kouli, do níž by někdo vymáčkl důlek (obr. 4.25). Oblasti podobnosti (regions of similarity) jsou oblasti, uvnitř kterých žádné znaky ukazující na odlišnost nenacházíme.

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

Jsou tyto útvary konkávní, nebo konvexní? Otočte si tuto stránku vzhůru nohama a řekněte, zda jsou konkávní, nebo konvexní. Výpočetní model percepce vytvořený Davidem Marrem zdůrazňuje naši citlivost na vnímání kontur.@@

Marr ukázal, že percepci lze s dostatečnou přesností simulovat v počítači, proto se jeho přístup k problematice percepce považuje za výpočetní model. Podle Marra (1982) užívá mozek k výpočtu trojrozměrného vjemu z toho, co vidíme, tři kroky. Nejprve mozek ze smyslové informace, která se dostala do očí, vytvoří primární, dvourozměrný přehled nebo náčrtek. Tento přehled reprezentuje předmět, např. židli, pouze ve dvou rozměrech. Poté mozek vytvoří dvouapůlrozměrný přehled, jehož součástí se stanou informace o prostorové hloubce a orientaci. Vjem židle v tuto chvíli zahrnuje některé aspekty prostorové hloubky, nikoliv aspekty další, proto je ve vztahu k prostorové hloubce daný přehled neúplný. Tento přehled rovněž ukazuje orientaci židle k rovině vyobrazení (např. pravá strana židle směřuje vzhůru, nebo dokonce dozadu). Trojrozměrný model, reprezentující trojrozměrné objekty a prostorové vztahy mezi objekty, vytvoří mozek nakonec. Nyní popíšeme tyto úvahy podrobněji.

Senzorické receptory sítnice nejprve vyšlou informaci do zrakových oblastí mozku, které mapují dvourozměrný prvotní přehled (2-D primal sketch) toho, co bylo pozorováno. Tento přehled shrnuje senzorická data týkající se proměn světelného toku, mapuje okraje, kontury a oblasti podobnosti čistě na základě pozorovatelových počitků plynoucích z daného úhlu pohledu. Například mísa s ovocem na stole může být načrtnuta jako útvar tvořený okraji jednotlivých kusů ovoce, vzájemnými vztahy kusů ovoce, hranicí mísy a stolu, hranicí stolu a pozadí. Kontury můžeme pozorovat v konvexitách okrouhlých plodů, jako jsou pomeranče, grepy nebo broskve. Oblasti podobnosti lze určit v pozadí, na ploše stolu, která obkružuje mísu, apod.

V druhém kroku mozek promění prvotní přehled do toho, čemu Marr říká dvouapůlrozměrný přehled (2,5-D sketch), jenž zmnožuje informaci předchozího náčrtku tím, že přidá pozorovatelův pohled na orientaci povrchu, informace o prostorové hloubce - o stínování i gradientech povrchového uspořádání, o pohybu a binokulárních podnětech. Kupříkladu stínování a další informace o prostorové hloubce určují, které plody i které nohy stolu jsou k pozorovateli blíže a které jsou vzdálenější.

Ve třetím kroku mozek dále propracuje dvouapůlrozměrný přehled a vytvoří trojrozměrný model, jenž plně reprezentuje tvary předmětů i prostorové vztahy mezi vnímanými předměty ve třech rozměrech. Tento trojrozměrný model zahrnuje pozorovatelův prostorový vztah k předmětům, nicméně na pozorovatelově úhlu pohledu závislý není. Například každý plod je reprezentován jako trojrozměrný objekt vymezený vůči prostoru, přestože pozorovatel vidí jen jeden jeho povrch. I objekty, které jsou ve směru pohledu zakryté, např. plody v zadní části mísy a čtvrtá noha stolu, jsou reprezentovány v tomto trojrozměrném modelu. Předchozí pozorovatelovy znalosti a zkušenosti mohou působit na percepci právě v průběhu tvorby trojrozměrného modelu (např. povědomí o tom, že stůl má patrně čtyři nohy, byť je jedna noha zakrytá). Marr však nespecifikoval, jak k takovému ovlivnění dochází.

#Teorie tvorby časoprostorové hranice

Phillip Kellman a Thomas Shipley (1991; Shipley a Kellman, 1994) vytvořili teorii tvorby časoprostorové hranice (spatiotemporal boundary-formation theory), což je model popisující, jak vnímáme předměty a hranice mezi nimi, založený na prostorové informaci a časových proměnách v prostředí. Podle těchto badatelů proces, jenž je podkladem pro vnímání iluzorních obrysů (jako jsou na obr. 4.3 a 4.25), rovněž umožňuje vnímání souvislé jednoty objektů a jejich povrchů, a to i v případě, že jsou částečně zakryty předměty, jež jsou před nimi. Prostorovou (statickou) informaci užíváme, díváme-li se na statické objekty ze stacionárního úhlu pohledu. Časovou („kinematickou“) informaci užíváme, pozorujeme-li objekty, které se pohybují, nebo díváme-li se na objekty z úhlu pohledu, jenž se mění, protože se sami pohybujeme. Chcete-li si představit, jak užíváme prostorovou a časovou informaci, vyzkoušejte si následující experiment.

Postavte knihu spodním okrajem na desku stolu. Uchopte dvě tužky a držte je tak, aby část každé tužky byla za stojící knihou, přičemž část jedné tužky bude vyčnívat vlevo a část druhé tužky za pravým okrajem knihy. Pohybujte oběma tužkami jednak v myšlené linii, která je propojuje, jednak mimo ni a všimněte si, jak změny tohoto uspořádání způsobí, že budete obě tužky vnímat jako tužku jednu, nebo jako tužky dvě.

Poté polohu jedné tužky neměňte, zatímco druhou tužkou budete pohybovat podél boku knihy. Pohyb jedné tužky, nikoli však tužky druhé, rovněž způsobí, že budete obě tužky vnímat jako jeden souvislý předmět, nebo jako dva odlišné předměty. Odložte jednu tužku a druhou podržte horizontálně, vpravo od knihy tak, abyste ji viděli celou. Postupně ji zasunujte do prostoru za knihou a pozorujte změny toho, jak tužku vidíte. Nakonec dejte tužku před knihu a nechte ji klouzat po její přední straně. Shipley a Kellman mají za to, že jakmile interponující objekt (např. tužka) vytváří konkávní zlom jiného povrchu (např. knihy), vnímáme jednak kontinuitu povrchu okludovaného předmětu, jednak prostorové vztahy (prostorovou hloubku) obou předmětů.

Dosud jsme probírali teorie popisující, jakým způsobem mentálně zpracováváme počitky, jejichž zdrojem je naše prostředí, tak, aby nám to pomáhalo mentálně reprezentovat trojrozměrné předměty a prostor. Kromě toho, že umíme nějakým způsobem v trojrozměrném prostoru manipulovat různými předměty, dokážeme poznávat zvláštní druhy jejich uspořádání, např. písmena na stránce nebo tvář člověka, kterého milujeme.

Souhrnně řečeno: Teorie, které se zabývají způsoby, jimiž vnímáme předměty a jejich uspořádání, vysvětlují jen některé, nikoli všechny fenomény, s nimiž se setkáváme při studiu percepce tvarů a uspořádání jevů. Uvědomíme-li si složitost vnímání, pak je působivé, že rozumíme problematice do té míry, ve které jí rozumíme. Současně je však zřejmé, že úplná teorie percepce je teprve před námi. Taková teorie musí plně vysvětlit všechny druhy vlivů souvislostí, jež jsou zde popsány. Pozornost kognitivních psychologů přitahuje zvláštní druh vnímání obrazců - způsob, jakým vnímáme slova i delší části textu.