Рис. 10.2. Время реакции как функция угла вращения формы. Адаптировано из: Shepard & Metzler, 1971

В дополнение к данным о времени реакции, полученным в ходе экспериментов Шепарда, некоторые исследователи представили нейронаучные доказательства мысленного вращения. Одно из этих исследований, проведенное Георгопулосом и его коллегами (Georgopoulos et al., 1989), особенно интересно. Они исследовали электрическую активность мозга макаки-резус, когда та решала задачу на мысленное вращение. Обезьяну обучали перемещать ручку на похожем на часы аппарате в ответ на местоположение источника света. Когда свет появлялся в определенном месте, животное перемещало ручку соответствующим образом. Однако исследователей прежде всего интересовали процессы, протекающие в коре головного мозга обезьяны (интерпретируемые экспериментатором как мысленное вращение) до перемещения ручки. В течение нескольких миллисекунд до реакции животное предвосхищало движение. Георгопулос измерял электрическую активность в моторной коре обезьяны в течение этого критического периода и с помощью компьютерной графики показал, что отдельные клетки предпочитают те или иные направления. Наиболее часто в течение мысленного вращения реагировали клетки, которые обнаружили предпочтение, скажем, движению против часовой стрелки. Эти результаты явились прямым нейрофизиологическим доказательством мысленного вращения, они указывают на то, что использование регистрации нервной активности «единственной клетки» могло бы быть полезным дополнением к поведенческим данным при выявлении когнитивных операций.

Для обозначения отношения между внешними объектами и их внутренними репрезентациями Шепард и Чипман (Shepard, 1968; Shepard & Chipman, 1970) ввели термин «изоморфизм второго порядка». Он означает, что если между объектами в памяти существует такое же отношение, что и между этими объектами в реальном мире, то эти события изоморфны по второму роду. Различие между изоморфизмом первого и второго рода тонкое, но важное: во втором случае объекты представлены в нашем сознании не непосредственно или структурно, но организация внутренних связей находится в близком подобии с организацией внешних связей.

Из результатов исследований группы Шепарда можно сделать вывод о существовании в сознании образов, которые если не структурно идентичны объектам реального мира, то по крайней мере функционально связаны с ними.

Косслин. В ряде остроумных экспериментов Косслин и его коллеги (Kosslyn, 1973, 1975, 1976а, 1977, 1980, 1981, 1994, 1995; Kosslyn & Pomerantz, 1977; Kosslyn et al., 1993) исследовали пространственные характеристики образов, а недавно продолжили работу с помощью методов сканирования мозга (что мы обсудим позднее). Их главная идея заключалась в том, что мысленный образ аналогичен восприятию реального объекта.

Большинство экспериментов Косслина основано на предположении, что образ обладает пространственными свойствами, что его можно сканировать и что чем больше сканируемое расстояние, тем больше времени на это требуется. В одном из экспериментов Косслин (Kosslyn, 1973) просил испытуемых запомнить набор рисунков и затем представлять их мысленно по одному. В какой-то момент он просил участников сосредоточиться на одном конце воображенного ими объекта (например, если этим объектом был катер, их просили «посмотреть» на корму). Затем называлась какая-нибудь деталь первоначальной картины и испытуемого просили ответить, имелась ли она в оригинале. Результаты показали, что, когда сканируемые свойства располагались на большом расстоянии, для ответа требовалось больше времени (например, если нужно было просканировать от кормы до носа (рис. 10.3), а не от иллюминатора до носа). У испытуемых, которых просили мысленно сосредоточиться на всем образе сразу, не наблюдалось различий во времени идентификации деталей, находящихся в разных местах. Отсюда можно заключить, что мысленные образы можно сканировать и для сканирования образов требуется примерно то же время, что и для сканирования реальных картин.

Рис. 10.3. Картинка для изучения пространственных характеристик образа

Если образы в чем-то сходны с восприятием реальных объектов (например, по времени сканирования), то нет ли у образов и перцептов и других общих черт? Воспользовавшись тем, что небольшие объекты обычно видны менее четко, чем большие, Косслин продемонстрировал, что это действительно так. В одном эксперименте (Kosslyn, 1975) он предлагал испытуемым вообразить животное (например, кролика) рядом с маленьким или большим существом (мухой или слоном). По отчетам испытуемых, кролик рядом со слоном был меньше, чем такой же кролик, но рядом с мухой (рис. 10.4). Когда испытуемых просили определить принадлежность определенной части тела (например, ушей) данному животному, на оценку животного в паре со слоном у них уходило в среднем на 211 мс больше, чем в паре с мухой.

Рис. 10.4. Типичные отношения, воображаемые испытуемыми в эксперименте Косслина. Адаптировано из: Kosslyn, 1975

Чтобы проверить, не объясняются ли эти результаты просто большим интересом к слонам, чем к мухам, Косслин помещал животных рядом со слоноподобной мухой и крошечным слоном. Но и при таких условиях оценка животного в паре с гигантской мухой занимала больше времени, чем в паре с крошечным слоном.

В другом эксперименте Косслин (Kosslyn, 1975) просил участников вообразить четыре квадрата разного цвета, каждый из которых был по размерам в шесть раз больше соседнего. После того как участники научались определять величину квадрата по его цвету, им давали цвет и название животного, например «зеленый медведь» или «розовый тигр», и просили подогнать образ требуемого животного под величину квадрата, соответствующего данному цвету (рис. 10.5). После этого им предъявлялась какая-нибудь часть этого животного или его свойство (например, наличие полос). В случае с животными в малых квадратах требовалось гораздо больше времени, чтобы принять решение о том, принадлежит ли это свойство данному животному, чем в случае с животными в больших квадратах (рис. 10.6).