Інтерпретація складних образів і ландшафти уваги

У сучасній науці і самих різних областях практики все більшу роль відіграє інтерпретація складних зображень. Так, методи магнітно-резонансної діагностики в медицині пов`язані з системами обробки інформації, тобто з інтерпретацією явищ, що спостерігаються як апаратурою, так і лікарем. Можна сказати, що до досить непростим фізичним алгоритмам побудови зображення додаються поки ще зовсім мало вивчені нейрофізіологічні процеси його сприйняття та інтерпретації. При цьому в медичній радіології досі допускається багато помилок. Найчастіше на основі однієї і тієї ж інформації фахівці приходять до неоднаковим висновків, очевидно, по-різному сприймаючи і інтерпретуючи складний зоровий образ. Здавалося б, немає ніяких способів проконтролювати, як саме вони це роблять. Ці труднощі можна проілюструвати за допомогою багатозначних картин, відомих в історії образотворчого мистецтва. Так, на одному і тому ж малюнку Моріціуса Ешера можна побачити або ангелів, або чортів, причому до цих пір це було суто особистою справою кожної людини.

З виявленням різних форм зорової уваги і їх корелятів в рухах очей спостерігача ситуація змінилася. Радикально змінилися і методи реєстрації рухів очей: сьогодні її можна здійснювати повністю безконтактним чином, з високою точністю і швидкістю (до 1000 разів в секунду і вище - див .: Величковський, 2006). Сам принцип електронного пошуку зіниць очей запозичений з військових технологій, де він застосовується, наприклад, для автономного наведення крилатих ракет на ціль, задану по відеозображення. За допомогою таких методів не складає великих труднощів реконструювати динаміку розподілу по поверхні зображення зорових фіксацій і реконструюються на їх основі форм зорової уваги. Такі (тривимірні, а в разі об`ємних і динамічно мінливих просторових сцен - багатовимірні) розподілу названі ландшафтами уваги (Velichkovsky, Pomplun, Rieser, 1996). Їх можна використовувати в якості математичних фільтрів, призначених для відкидання проігнорованою інформації і підкреслення особливостей того, що насправді побачив в деякій картині та чи інша людина - чортів, янголів або ж щось ще.

Існує кілька різних прийомів фільтрації складних образів з метою реконструкції особливостей їх суб`єктивного сприйняття. Особливо цікаві перетворення картини в плані розподілу амбьентного і фокального уваги. При цьому в одному випадку фільтрація використовується для висвітлення, а в іншому, навпаки, для затемнення частин картини, які опинилися іррелевантние з точки зору відповідних мозкових механізмів. Можна легко реалізувати і дещо інші підходи до подання подібних результатів (наприклад, фільтрувати зображення в термінах просторових частот - так, щоб мінялося дозвіл деталей), але загальна стратегія обробки складних зображень, орієнтована на динаміку і характер уваги, - метод ландшафтів уваги - залишається однією і тієї ж.

Цікаво порівняти між собою особливості сприйняття та інтерпретації однієї й тієї ж картини структурами амбьентного і фокального уваги. Перше з них виявляється, як і можна було б очікувати, значно більш розподіленим в просторі, виділяє швидше оптичну «масу» груп об`єктів, ніж окремі осмислені і, отже, впізнавані епізоди. Інша працювати з зонами фокального уваги, які чітко концентруються навколо окремих предметів. Більш того, нами було встановлено, що фокальное увагу, перш за все, відстежує фокальное увагу інших людей, зокрема, виявляючи комунікативні контакти «очі в очі» зображених на картинах осіб.

Повернемося, однак, до наміченим перспективам об`єктивізації процесів сприйняття і інтерпретації складних зображень в медицині. З огляду на значимість діагностичних оцінок, в складних випадках лікаря вже сьогодні недостатньо поставити діагноз, йому доводиться доводити свою правоту. «Уважні до уваги» технології допоможуть йому з`ясувати, що саме він побачив, наприклад, на рентгенівському знімку, який інші фахівці можуть інтерпретувати зовсім інакше. В такому випадку можна буде аргументовано сперечатися про сприйняття складного зображення, а значить, і про діагноз. Можна уявити собі навіть поява свого роду «чорного ящика» з даними про особливості суб`єктивного сприйняття медичної інформації. У разі необхідності цей «ящик» буде розкриватися для перевірки обгрунтованості діагностичних рішень.

Одна з проблем, вирішення яких потребує міждисциплінарних зусиль, полягає в тому, що фокальное увагу носить предметний характер, і тому його результати не можуть бути апроксимувати за допомогою гауссовского фільтра - аналога гіпотетичного променя ментального прожектора, постулював в класичній психології. Тому для об`єктивації перцептивного усвідомлення предметних сцен необхідне здійснення цілісного виділення предметів, на які спрямована наша фокальное увагу. Таке виділення в більшості випадків можливе на підставі швидкого автоматичного аналізу статистичних характеристик поверхонь предметів, подібного до того, який здійснюється на ранніх рівнях зорової кортикальной обробки (від V1 до V4, що виконує функцію «входу» в так званий «вентральний потік» переробки зорової інформації - анатомічну основу фокального уваги). Існують, однак, і значно більш складні ситуації, коли ні параметри текстур, ні знання інших властивостей поверхонь не дозволяють здійснити поділ предметів. На рис. 1 це показано на прикладі картини Вермеєра, де спідниця і скатертина, схоже, виконані з одного і того ж матеріалу (синій оксамит) і, отже, мають і однакову оптичну текстуру. Проте наше сприйняття легко справляється з предметної інтерпретацією цієї сцени, використовуючи когнітивні джерела знань.

Ще більш серйозний характер носять вимірювально-методологічні проблеми, що виникають у разі поставленої нами задачі відстеження характеру переробки інформації, отриманої в результаті індивідуальних зорових фіксацій. Який внесок в обробку змісту поточної фіксації внесений фокальній системою або, скажімо, структурами мигдалини, що реагують на емоційну валентність стимуляції? Щоб відповісти на ці питання, потрібно було б збільшити роздільну здатність існуючих методів мозкового картування як мінімум на порядок і навчитися здійснювати такий аналіз в режимі реального часу паралельно з реєстрацією рухів очей, по ходу обстеження складних осмислених картин і сцен. Намічені підходи до вирішення цього комплексу проблем (Velichkovsky et al., 2006) дозволять не тільки відновити в деталях характер індивідуального сприйняття ситуації, але також виявити в оточенні емоційні валентності тих чи інших об`єктів по ходу сприйняття і дії з ними.