В одном из обзоров научных достижений человечества Иоганн Гутенберг ( 1397- 1468), изобретатель подвижной литеры, был назван самым влиятельным человеком последнего тысячелетия. Почему этот скромный немецкий печатник заслужил такой высокой оценки, ведь в этот огромный период жили такие великие люди, как Эйнштейн, Галилей, Леонардо да Винчи, Бетховен, Ньютон, Шекспир и Дарвин (не говоря уже об Элвисе и Билле Гейтсе). Гутенберг дал простым людям буквы, которые при соединении образуют слова, складывающиеся, в свою очередь, во фразы и предложения, из которых состоят параграфы, главы и книги; мы читаем и пытаемся осмыслить «Дон-Кихота», «Гордость и предубеждение», «Критику чистого разума», «Принципы математики», «Отверженных», Коран, «Преступление и наказание», «Моби Дика», «Гамлета», «Происхождение видов», «Коммунистический манифест» и «Кота в сапогах» (а также бесчисленное количество других книг). Печатное слово стало ценным вкладом в интеллектуальную историю мира; оно способствовало развитию человеческого разума, изменило цивилизацию, просветило массы, открыло нам неизвестное и укрепило дух всего человечества. Когда я пишу главу о словах и чтении, а моя книга посвящена познанию, это само по себе является неловким реверансом в адрес данной темы. Почти всеми нашими знаниями мы обязаны возможности иметь доступ к информации, содержащейся в словах. Давайте выясним, что удалось узнать психологам об этом мощнейшем средстве передачи информации.

Распознавание букв и чтение интересует психологов по двум причинам.

* Этот процесс, если посмотреть на него в масштабе микрокосма, представляет собой взаимодействие стимулов и памяти, отражающее познавательную деятельность человека, и поэтому его изучение способствует развитию теорий и моделей познания как взаимодействия между «тем, что снаружи», и «тем, что в голове». Это особенно справедливо для чтения, где физический стимул, лишенный всякой самостоятельной ценности, приобретает значение в абстрактной системе памяти. Соответствующие теории разрабатываются в ходе экспериментов со словами и буквами, поскольку нам многое известно и о природе стимулов, и о том опыте, который испытуемый привносит в воспринимаемую ситуацию.

* Изучение процесса идентификации букв и чтения может предоставить нам новую информацию, непосредственное применение которой, возможно, окажется полезным для улучшения обучения чтению. Что именно мы усваиваем, когда учимся читать, — это один из наиболее актуальных вопросов образования. Некоторые ответы на него можно найти, изучая процесс формирования навыков чтения, опознания букв и слов, а также психофизиологические основы чтения.

В этой главе основное внимание будет уделено распознаванию букв и слов с целью выявления конкретных детерминант перцептивно-когнитивного процесса; к прикладному аспекту — как учить чтению — мы будем обращаться изредка. В конечном итоге наша цель — построить модель обработки информации, применимую ко всей совокупности человеческого опыта.

В ходе одного из этапов изучения процесса идентификации букв и слов, имевшего целью определить, какое количество единиц мы можем воспринять за время одной зрительной фиксации — своего рода моментального снимка, — были получены данные о том, как структура зрительного паттерна (например, слов) влияет на его идентификацию.

К концу XIX века, когда в лабораториях Германии, Англии и Соединенных Штатов зарождалась экспериментальная психология, французский ученый Эмиль Жаваль (Javal, 1878) обнаружил, что при чтении глаз не движется по напечатанным строчкам, а совершает ряд небольших скачков — саккад, — между которыми происходит короткая фиксация. Джеймс Маккин Кеттелл (Cattell, 1886a, b) провел исследование с целью выяснить, сколько можно прочитать за время одной зрительной фиксации. При помощи тахистоскопа он сумел оценить время, необходимое для идентификации фигур, цветов, букв и предложений. Результаты его экспериментов соответствовали результатам предыдущих исследований объема внимания, но более интересным для Кеттелла было то, что время реакции зависело от знакомства испытуемого со зрительным материалом.

Предъявляя испытуемым изображения букв и слов в течение всего 10 мс (то есть 1/100 с), он открыл, что способность к восприятию букв зависела не столько от количества букв, сколько от того, насколько данная последовательность приближалась к значимой последовательности, например слову. Если испытуемому предъявляли изображение несвязанных букв на 10 мс, он мог назвать три или четыре буквы; если буквы составляли слово — то до двух слов (по три-четыре буквы каждое); а если эти слова были синтаксически связаны, то испытуемый мог «прочитать» четыре слова. Поскольку 10 мс — это значительно меньше, чем требуется для саккады, объем схватывания материала в исследованиях Кеттелла был ограничен (выражаясь на языке кино) единичным «кадром» восприятия.

Критические размышления: быстрое чтение

Прежде чем продолжить чтение попытайтесь идентифицировать следующие слова: ( 1 ) н_т_р_, (2) п_м_т_, (3) л_ч_о_т_. Стало ли это слишком трудным для вас заданием? Установлено, что на восприятие слова влияет предыдущий опыт. Мы знаем некоторые устоявшиеся правила орфографии (последовательности букв), грамматики, семантики и ассоциации между словами, и все это помогает нам при чтении и в повседневной жизни. Сколько информации вы привнесли в декодирование этого сообщения и сколько ее было в самих стимулах? Наша способность «видеть» буквы и слова — не пассивный, а скорее активный процесс, в котором мы ищем перцептивные объекты, которые уже имеют репрезентацию в памяти. Если вы испытывали затруднение, заполняя пробелы, используйте следующие подсказки: 1 ) человеческая, 2) долговременная, 3) черты. Можно ли из этих букв составить другие слова? Почему вы сразу не подумали о них?

 

Объем восприятия

 

Современных когнитивных психологов, как и их коллег в XIX веке, весьма интересует вопрос объема восприятия (какое количество информации может быть воспринято при предъявлении стимула на короткое время). В современных исследованиях по идентификации букв и слов доминируют несколько тем, которые мы обсудим в этой главе:

* Каковы психофизиологические и физические возможности человека при опознавании букв и слов?

* Какие характеристики стимула влияют на опознание?

* Каковы в норме отношения между стимулом и памятью?

* Как влияют на опознание слова контекст и частота?

* Какие модели познания необходимо разработать, чтобы описать этот процесс?

Сначала рассмотрим фактор психофизиологических возможностей при опознавании букв и слов. Острота зрения наиболее важна для изображений, попадающих на часть сетчатки, называемую центральной ямкой (fovea). Это небольшое углубление на задней стенке глаза плотно упаковано фоточувствительными нейронами — «колбочками» (рис. 12.1, а). Фовеальное зрение охватывает угол примерно 1-2°. Зафиксировав взгляд на отдельной букве текста при его нормальном удалении, можно почувствовать разницу между фовеальным и периферическим зрением. Отдельная буква, на которой сфокусирован взгляд, видится с очень высоким разрешением, и некоторые буквы по обеим сторонам от нее тоже могут быть видны отчетливо, но буквы и слова, отстоящие всего на несколько градусов, сильно размыты, а буквы и слова на периферии не опознаются вообще (рис. 12.1, б).

Рис. 12.1. а. Распределение колбочек по сетчатке. Адаптировано из: Woodson, 1954. б. Острота зрения на сетчатке. Заштрихованная зона — это «слепое пятно» (точка выхода оптического нерва). Адаптировано из: Ruch & Patton, 1965

На рис. 12.2 изображено поле зрения человека. Эта иллюстрация позволяет представить нормальное зрение в трехмерном пространстве (фактически поле зрения имеет не столь правильную форму, как показано на рисунке).

Рис. 12.2. Поле зрения с указанием фовеального, парафовеального, близкого к периферийному и периферийного зрения. (Здесь углы измеряют поле зрения от одной стороны до другой.) Источник. Solso, 1994

Мы можем видеть, что фовеальное зрение занимает лишь узкую область, имеющую угол приблизительно 2°, а парафовеальное зрение — 10°. Периферийное и близкое к периферийному зрение значительно расширяет поле зрения, но за счет уменьшения разрешающей способности. Эти параметры также чувствительны к типу воспринимаемых стимулов. Стационарные объекты могут остаться не обнаруженными периферийным зрением, тогда как движущиеся объекты могут быть «замечены» и способны привлечь к себе наше внимание. Это наблюдение важно в экологическом отношении — восприятие движущейся добычи или хищников было связано с выживанием.

И все же, несмотря на то что острота зрения резко снижается в направлении от центральной ямки, идентификация букв и слов — особенно при нормальном чтении — частично происходит вне фовеального зрения. Чтобы лучше понять этот кажущийся парадокс, рассмотрим результаты изучения саккадических движений глаз. Эти быстрые движения чаще изучаются в связи с процессом чтения, но отмечаются также и при рассматривании зрительных паттернов (см. обсуждение работы Ярбуса в главе 4). Согласно Нортону и Старку (Norton & Stark, 1971), при чтении обычно совершается 2-3 саккады в секунду, они происходят так быстро, что занимают всего около 10% времени смотрения. Движение на 10° длится около 45 мс, и во время этого движения зрение расфокусировано — это называется «зрительным смазыванием» (Haber & Hershenson, 1973). Отсюда ясно, что опознание букв и слов в нефовеальной области, часто происходящее при чтении, следует частично приписать не физической стимуляции сетчатки, а чему-то другому. Этим «чем-то», видимо, являются обширные знания человека о последовательности букв и слов, а также его понимание сути текста. Это особенно очевидно для так называемого «скорочтения», когда высокая скорость обработки больших объемов информации определяется ожиданиями последующего материала.

Другой способ оценить остроту зрения — регистрация движений глаз с помощью компьютера. Эти эксперименты способствовали выявлению движений глаз и зрительных фиксаций, связанных, как полагают, с обработкой информации при чтении. Мы лишь вкратце упоминаем об этих методах и полученных с их помощью результатах (см. работы Мак-Конки и Рейнера, а также Джаста и Карпентера). Еще одна техника оценки остроты зрения предполагает использовании тахистоскопа, с помощью которого можно предъявлять зрительные стимулы короткой продолжительности. В экспериментах этого типа в то время, как испытуемые смотрели на точку фиксации, на экране на короткое время высвечивались слово или фраза. Затем испытуемого просили вспомнить отдаленные от центра буквы или слова. Обобщенные результаты экспериментов приведены на рис. 12.3. Как показано на рисунке, объем восприятия, как правило, составляет приблизительно два или три слова, или примерно десять-двадцать букв.

Рис. 12.3. Показатели остроты зрения и объема восприятия, полученные в экспериментах с использованием тахистоскопа. Источник: Taylor, 1965

Какой вывод мы можем сделать о процессах, происходящих при нормальном чтении текста, учитывая ограничения зрительной системы? Похоже, что попадающая на центральную ямку текстовая информация отчетливо обнаруживается и проходит в мозг для дальнейшей обработки. Во время саккады текстовая информация обнаруживается и обрабатывается слабо или вообще не воспринимается. Текстовая информация за пределами центральной ямки, рядом с ней или в периферическом зрении плохо различается — и все же эта мнимая сенсорная инвалидность не препятствует нормальной обработке текстового материала. Некоторые данные указывают на то, что буквы в плохо различимой парафовеальной зоне зрения обнаруживаются лучше, если их окружает свободное пространство. Эстес (Estes, 1977) реконструировал процесс нормального чтения (рис. 12.4).

Рис. 12.4. Иллюстрация фиксаций и их длительности, мс. Приведена гипотетическая реконструкция информации, воспринимаемой во время фиксаций обычного текста. Заметьте, что в каждой точке фиксации и рядом с ней буквы воспринимаются четко, тогда как более отдаленные буквы воспринимаются плохо за исключением букв, окруженных пустым полем. Источник. Estes, 1977; Dearborn, 1906

Для того чтобы справиться с задачей извлечения семантического содержания из знакомых линий и кривых, система вербальной обработки должна уметь «заполнять пробелы» в обнаруженной информации и извлекать из нее то единственное значение, которое имел в виду пишущий. Процесс чтения — от момента, когда глаза концентрируются на текстовом материале, и до того, как извлечено значение и глаз совершает следующую саккаду — занимает очень короткий промежуток времени. Позднее мы узнаем о некоторых современных методах, позволивших прояснить некоторые из тайн этого процесса.

#img_226.jpeg

Уильям К. Эстес. Внес существенный вклад в развитие многих областей психологии, включая теорию научения, математическую и когнитивную психологию. Основатель и редактор журнала Cognitive Science

Изучение объема восприятия читаемого текста позволяет лучше понять, каким образом происходит обработка информации, которая зачастую нечетко воспринимается и тем не менее четко кодируется. Процесс чтения, по-видимому, отражает способность человека быстро формировать гипотезы о тексте, требующие только подтверждения или отрицания его ожиданий, а не подробного подетального анализа каждой буквы. Некоторые из исследований, связанных с распознаванием букв и слов, представлены в следующем разделе.

 

Обработка текста: регистрация движений глаз

Когда мы читаем или рассматриваем изображение (например, картину или рисунок), наши глаза делают ряд движений, называемых саккадами; периоды, когда глаза на мгновение останавливаются, называются фиксациями, в среднем они длятся приблизительно 250 мс, хотя имеются значительные индивидуальные различия с точки зрения как результатов, так и способностей испытуемых. Это объясняется тем, что острота зрения наиболее высока лишь в очень узком диапазоне размером приблизительно 1 или 2°. Типичная саккада обычно равна восьми или девяти печатным знакам и не зависит от размера букв, при условии, что они не слишком маленькие и не слишком большие. Приблизительно 10-15% времени мы перемещаем глаза обратно, чтобы рассмотреть текстовый материал; эти движения называют возвращениями.

Уже в 1906 году (Dearborn, 1906) психологи делали фотографическую регистрацию движений глаз при чтении. В современных системах, наблюдающих за движениями глаз при чтении (см. рис. 12.5) или рассматривании картины, используются видеомагнитофоны и компьютеры. С середины 1970-х годов отмечается всплеск интереса к изучению движений глаз во время чтения (для обзора новых результатов см.: Inhoff & Tousman, 1990; Just & Carpenter, 1987; Raney & Rayner, 1993; Rayner, 1993; Rayner et al., 1989) и восприятию произведений искусства (см. Solso, 1994).

Рис. 12.5. Типичный эксперимент по регистрации движений глаз, в ходе которого испытуемая рассматривает текст, предъявленный на мониторе. Движения глаза регистрируются посредством луча, отраженного от ее зрачка; этот луч передается на компьютер и отображается на втором мониторе, за которым наблюдает экспериментатор. Фотография любезно предоставлена Applied Science Laboratories

Эти системы применяются и в некоторых экспериментах по измерению объема восприятия. Когда испытуемый фиксирует взглядом некоторую часть текстового материала, в другие части изображения можно вносить изменения. Например, при изучении видимого объема текста можно предъявлять изображение, состоящее из искаженного и нормального текста. При этом, когда испытуемый фиксирует взгляд на строчке, эта часть фиксированного изображения изменяется на читабельный текст. Когда испытуемый делает саккаду, этот читабельный текст снова заменяется искаженным, а новая часть читабельного текста появляется на месте новой точки фиксации (рис. 12.6). Объем читабельного текста может меняться. Мак-Конки и Рейнер (McConkie & Rayner, 1973, 1976; Rayner, 1975, 1993) установили, что опытные читатели могут обнаруживать информацию о буквах и о форме слов в ограниченной зоне: примерно от 17 до 19 знакомест от точки фиксации (около 5° угла зрения).

Рис. 12.6. Примеры парадигмы перемещающегося окна. В первой строке показана нормальная строка текста с местоположением фиксации, отмеченным звездочкой. В следующих двух строках показан пример двух последовательных фиксаций с окном размером 17 знакомест. Остающиеся строки являются примером других типов экспериментальных условий. В асимметричном примере окно охватывает 3 буквы слева от точки фиксации и 8 букв справа; в условии похожих букв буквы вне окна заменены похожими буквами, а не иксами; в примере без пробелов все пробелы между словами вне окна заполнены; в примере с одним словом в пределах окна находится только слово фиксации; в примере с двумя словами доступны слово фиксации плюс слово справа от него. Источник: Rayner, 1993

Рейнер (Rayner, 1975, 1993) использовал сходный метод при изучении широты зоны, из которой читатель получает информацию о тексте. Некоторые ученые (Goodman, 1970) предполагали, что читатели генерируют «гипотезу» о том, что появится дальше, исходя из контекста и частично из информации, полученной периферическим зрением. В процессе чтения текста читатель перемещает взгляд вперед и подтверждает свою гипотезу (наиболее частый случай) или отвергает ее (что ведет затем к дальнейшей обработке). Мак-Конки и Рейнер (McConkie & Rayner, 1973) выдвинули противоположный аргумент, предположив, что испытуемые используют время фиксации не для выдвижения гипотезы о том, что последует дальше, а для определения содержания текста. Однако для определенной части информации (например, для некоторых деталей и форм) периферические признаки важны. Когда испытуемые перемещают точку фиксации вперед, воспринимаемый паттерн обычно совпадает с полученной частичной информацией. Наконец, новым в этой работе Рейнера было варьирование информации, предъявляемой на периферии поля зрения испытуемого. В одном из экспериментов (Rayner, 1975) Рейнер управлял «условием идентичности слова», изменяя «критическое слово», когда к нему приближалась точка фиксации (рис 12.7).

Рис. 12.7. Пример граничной парадигмы. В первой строке приведена строка текста до изменения изображения с точками фиксации, отмеченными звездочками. Когда взгляд читателя пересекает невидимую границу (буква е в слове the), первоначально предъявленное слово (date) заменяется словом-мишенью (раgе). Изменение происходит во время саккады так, чтобы читатель не заметил его. Источник Rayner, 1993

Так, при чтении предложения: The rebels guarded the palace with their guns («Повстанцы, вооруженные ружьями, охраняли дворец»), когда глаз приближался к критическому слову palace («дворец»), оно могло измениться на police («полиция»).

Рейнер обнаружил, что в диапазоне от 1 до 6 знакомест от точки фиксации осуществлялась семантическая интерпретация слова, то есть выбирается значение, но в диапазоне от 7 до 12 знакомест испытуемые могли схватывать только грубые зрительные характеристики, такие как форма слова и начальная и конечная буквы. Видимо, информация в ближней периферии частично кодируется и степень обработки определяется удалением от точки фиксации.

Регистрация движений глаз и чтение нот. Чтение нот подобно чтению слов. Чтобы прочитать ноты, музыкант должен так или иначе перевести знаки на странице в соответствующие моторные движения и эстетически их интерпретировать. Рассмотрим действительно сложную задачу, которую решает пианист, исполняя музыкальное произведение с партитуры. На основном уровне, то есть уровне начинающего студента, осуществляется прямой переход от ноты к удару по соответствующей клавише: читай ноту «до»; ударь по клавише «до». Но уже исполнитель-виртуоз смотрит на ряд нот и соединяет эту информацию со своими знаниями о музыкальной гармонии, общих ритмических фразах и интерпретациях всей мелодии, извлеченными из долговременной памяти. Кроме того, опытный музыкант может связать текущий музыкальный фрагмент со своей музыкальной схемой, а это уже относится к эмоциональной теме музыки. Это лишь некоторые из наиболее очевидных компонентов, свойственных музыкальному исполнению и интерпретации.

Чтобы осуществлялись все сложные когнитивные процессы, перечисленные выше, искусный музыкант должен не просто играть музыкальное произведение «нота за нотой», но смотреть на несколько шагов вперед по партитуре, дабы предвидеть, что будет дальше, и то же самое опытный читатель мог бы делать с текстовым материалом. Вопрос заключается в следующем: насколько далеко вперед смотрит средний музыкант, исполняя музыкальное произведение?

В попытке найти ответ на этот вопрос было проведено несколько экспериментов, включая исследование Рейнера и Поллацека (Rayner & Pollatsek, 1997), в ходе которого опытных пианистов просили сыграть по нотам относительно простую мелодию Бартока. Использовался метод перемещающегося окна, при котором игроку в «окне» на экране монитора предъявлялась последовательность нот. Информация в окне изменялась синхронно с движениями глаз исполнителя. Результаты, приведенные на рис. 12.8, свидетельствуют о том, что в подавляющем большинстве случаев глаза музыканта сосредоточивались не на играемом месте. Представляют интерес два дополнительных наблюдения: в нескольких случаях испытуемые сосредоточивали внимание позади играемых нот; это указывало на то, что исполнитель, возможно, размышлял над сыгранными нотами. Кроме того, искусные музыканты обнаружили больший объем восприятия, чем менее опытные. Различие составляло приблизительно два удара вперед для квалифицированных игроков против половины удара для менее квалифицированных. Умение хорошо читать слова, так же как умение читать ноты, по-видимому, предполагает больший объем восприятия у экспертов по сравнению с новичками. Эксперты способны в течение краткой фиксации «увидеть» больше информации, чем неспециалисты.

Рис. 12.8. Насколько далеко опытные пианисты при исполнении музыкального произведения смотрят вперед по отношению к движениям рук. Источник. Rayner & Pollatsek, 1997

Эксперименты, уводящие в сторону. Карпентер и Данеман (Carpenter & Dahneman, 1981; см. также: Just & Carpenter, 1987) в своих исследованиях чтения воспользовались методом регистрации движений глаз. Испытуемым вслух читали короткие отрывки текста, например:

Молодой человек повернулся спиной к сцене, на которой проходили рок-концерты, и посмотрел вдаль на любимое публикой озеро. Завтра здесь состоится ежегодное однодневное состязание по рыбной ловле и поляну наводнят рыбаки. Некоторые из лучших бас-гитаристов страны выйдут на эту площадку.

Если вы читали этот отрывок так же, как и большинство людей, то и вас первые несколько строк «увели в сторону», так что, когда вы встретили слово «бас», вы подумали о рыбе и произнесли его на манер слова mass. Следующее слово — «гитаристы» опровергает эту интерпретацию. Вплоть до слова «бас» фиксации глаз проходят нормально, однако — как вы, возможно, заметили — количество времени, затраченного на слово «гитаристы», больше обычного. Кроме того, в этом месте люди обычно возвращаются назад и смотрят на предыдущее слово.

Эксперименты, «уводящие в сторону», позволяют значительно прояснить процесс чтения, поскольку они связаны с обработкой текстового материала, но результаты их еще более важны для исследования человеческого сознания и обработки человеком информации.

* Эти эксперименты (а также некоторые другие) предполагают, что первые этапы понимания письменного материала совершаются за очень короткие промежутки времени. Испытуемые фиксируют свой взгляд на слове bass, поскольку значение этого слова, навеянное контекстом, как-то расходилось с остальной частью предложения, и тогда испытуемые изменяли свой паттерн чтения за время порядка нескольких сотен миллисекунд.

Искаженные паттерны чтения у людей, страдающих дислексией

Источник: Rayner & Pollatsek, 1989.

Дислексия — это нарушение чтения, возникающее у людей. Некоторые утверждают, что это явление имеет органическое происхождение, тогда как другие считают, что оно имеет социальную и/или психологическую природу. Эта проблема еще не решена. Однако ясно, что многие школьники испытывают трудности в обучении чтению, глубоко затрагивающие их жизнь. Создание аппаратуры для регистрации движений глаз сделало возможным измерение точек фиксаций глаза у нормальных людей и людей, страдающих дислексией, что может помочь нам разобраться в этой проблеме. Здесь приведены образцы стилей чтения у нормального читателя ( Р. Р. ) и больного дислексией (Дейв). Числа под точками — это последовательность движений глаз, а расположенные еще ниже большие числа — время фиксации в миллисекундах ( 1000 мс = 1 с).

#img_232.jpeg

(Так как общество стало еще более сложным, психология начала играть более важную роль в решении человеческих проблем.)

Эти результаты позволяют предположить, что с самого начала обработки текстового материала имеет место некоторая особая форма понимания, то есть извлечение значения. Похоже, что в процессе чтения уяснение происходит практически одновременно со зрительным восприятием, оно не нуждается в замедленном, основанном на речи коде кратковременной памяти. Возможно, что помимо раннего и не основанного на речи уяснения материала при чтении и других зрительных действиях мы активируем богатую цепочку ассоциативных реакций, которые используем для понимания воспринимаемого материала.

Многие эксперименты, рассмотренные в этом разделе, свидетельствуют о том, что количество информации, укладывающейся в объем восприятия, довольно ограниченно, хотя количество обрабатываемой информации все же велико. Очевидно, какую-то часть значений зрительных перцептов, включая идентификацию, содержащуюся в буквах и словах, привносит сам читатель; это явление уже отмечалось и в этой, и в других главах.

Кодирование зрительных символов определяется как самим сигналом (буквы, сочетания букв, слова), так и ожиданием значения, выводимым из информации, содержащейся в долговременной памяти каждого человека. Такое представление согласуется с теорией обнаружения сигналов, согласно которой воспринимающий привносит в воспринимаемую ситуацию различные типы чувствительности, которые можно сравнить с набором частот электронного приемника (например, радио), на каждой из которых можно слушать только одну передачу.

 

Лексические задачи

Новый подход к проблеме влияния контекста на опознание слов предложили Мейер и его коллеги (Meyer & Schvaneveldt, 1971; Meyer, Schvaneveldt & Ruddy, 1974a, b). Они использовали лексические задачи — разновидность задач с использованием предварительной подготовки, — измеряя время реакции испытуемых при ответе на вопрос, являются ли предъявленные им парные последовательности букв словами или несловами. Вот пример типичных стимулов:

Связанные слова

ХЛЕБ-МАСЛО

МЕДСЕСТРА-ВРАЧ

Несвязанные слова

МЕДСЕСТРА-МАСЛО

ХЛЕБ-ВРАЧ

Слово-неслово

ВИНО-СЛИГО

ПЕРЧАТКА-АФОМ

Неслово-слово

СЛИГО-ВИНО

АФОМ-ПЕРЧАТКА

Неслово-неслово

НАРБ-ТИРЕН

ОРИЛА-РАЕК

В этой процедуре испытуемый смотрит на две точки фиксации (рис. 12.9).

Рис. 12.9. Основная процедура каждой пробы в лексической задаче. Адаптировано из: Meyer, Schvaneveldt & Ruddy, 1974a

На месте верхней точки появляется определенный ряд букв (например, МЕДСЕСТРА). Испытуемый нажимает на ключ, показывая тем самым, является ли данный ряд букв словом. Как только он принял решение, первый ряд букв исчезает, и вскоре после этого появляется второй. Испытуемый решает, является ли словом второй ряд букв, и процесс продолжается. Эта процедура позволяет измерять опознание букв второго слова в зависимости от контекста (или подготавливающего стимула), создаваемого первым словом. Как можно было предвидеть, Мейер обнаружил, что решения о втором слове принималось гораздо быстрее, когда оно было в паре со связанным с ним словом, чем когда оно было в паре с несвязанным словом (рис. 12.10).

Рис. 12.10. Влияние семантического контекста на время опознания второго элемента словесной пары в лексической задаче. Адаптировано из: Meyer, Schvaneveldt & Ruddy, 1974a

Здесь мы снова сталкиваемся с влиянием контекста на опознание слов. Эти данные можно интерпретировать в терминах модели логогена, в которой первое слово возбуждает логоген второго слова. Мейер и его коллеги интерпретировали их в терминах общей схемы информационного подхода, изображенной на рис. 12.11.

Рис. 12.11. Предполагаемые этапы опознания слова. Горизонтальными стрелками показано направление последовательности операций; вертикальными — воздействие качества стимула и семантического контекста. Meyer, Schvaneveldt & Ruddy, 1974a

Первый этап — это операция кодирования, во время которой создается внутренняя репрезентация. После кодирования последовательность букв проверяется лексической памятью испытуемого (нет ли такого элемента среди запомненных ранее), и в зависимости от результатов сопоставления принимается решение. Эта модель позволяет сделать два важных предположения относительно хранения лексических событий в памяти: во-первых, локация хранения слов в памяти различна, причем некоторые слова тесно связаны (например, хлеб-масло), а некоторые связаны отдаленно (медсестра-масло); во-вторых, воспроизведение информации из конкретного места в памяти вызывает нервную активность, распространяющуюся на соседние участки, и, таким образом, облегчает опознание воспоминаний, связанных с воспроизводимой информацией. Последнюю гипотезу подтверждают эксперименты с контекстом; особый интерес представляет модель опознания букв и слов, созданная Мейером и Шваневельдтом (рис. 12.12). (Хотя мы обсуждаем эту модель в связи с опознанием букв и слов, она подходит и для обсуждения семантической памяти.)

Рис. 12.12. Гипотетический механизм объединения сенсорной и семантической информации при опознании слова. Адаптировано из: Meyer & Schvaneveldt, 1976a

В этой модели процесс опознания начинается, когда ряд букв поступает на «анализатор деталей». Получающийся при этом код, содержащий информацию о форме букв (прямые линии, кривые, углы), передается на детекторы слов. При обнаружении ими достаточных признаков генерируется сигнал, подтверждающий, что найдено некоторое слово; при обнаружении определенного слова возбуждаются и другие расположенные рядом слова. Например, при обнаружении слова хлеб активируются слова, расположенные в сети памяти человека рядом с ним, такие как еда, масло и т. д. Их сенсибилизация показана на рис. 12.12 пунктирными линиями. Возбуждение семантически связанных слов облегчает последующее их обнаружение. Эта модель согласуется с данными, что испытуемые опознают связанные слова быстрее, чем несвязанные. Она привлекательна также тем, что открывает путь к пониманию структуры семантической памяти.

Семантический анализ слов происходит в иной части мозга, чем перцептивный

Хотя лингвисты подозревали, что семантическая обработка слова (каково значение слова?) осуществляется иной частью мозга, чем его перцептивная обработка (какова форма слова?), до недавнего времени это мнение было недостаточно обосновано с научной точки зрения. Джон Габриэли и его коллеги из Стэнфордского университета представили данные, полученные методом функционального отображения магнитного резонанса (ФОМР), которые подтверждают фундаментальное различие между этими типами кодирования. В нескольких исследованиях (Gabrieli et al., 1996) участников просили оценить набор абстрактных слов, например ДОВЕРИЕ, и конкретных слов, например СТУЛ. Иногда предъявляемые слова были написаны прописными буквами (как показано), а иногда — строчными ( доверие и стул ). В семантической части эксперимента участников просились оценить, были ли слова абстрактными или конкретными, а на перцептивной стадии эксперимента их просили определить, какими буквами было написано слово — прописными или строчными. (Подобная процедура, использовавшаяся Крайком и Тульвингом, упоминается в главе 8.) В эксперименте Габриэли мозговая активность участника контролировалась с помощью ФОМР-сканирования (см. главу 2), которое позволяло точно определять локализацию корковой активности при решении этих задач. Было обнаружено, что при решении семантической части задачи левая нижняя префронтальная кора была более активна, чем при решении перцептивной задачи. Эти результаты показывают, что в семантической и перцептивной обработке слов участвуют разные части мозга. Кроме того, можно использовать методы сканирования мозга, чтобы решить некоторые основные проблемы обработки языка.

Теоретические позиции Мейера, с одной стороны, и Мортона и коннекционизма-с другой, в целом не противоречат друг другу и даже являются взаимодополняющими. Они обе обращены к проблеме влияния контекста на опознание слов, и обе предполагают наличие некоторого внутреннего механизма, способного улучшать опознание в зависимости от контекста. По Мортону, это механизм повышения уровня возбуждения логогена; по Мейеру, а также по Румельхарту и Мак-Клелланду, это распространение нервной активности, облегчающее доступ к сходным лексическим элементам.

 

Опознание слов: когнитивно-анатомический подход

В нашем обзоре основных когнитивных механизмов, участвующих в опознании слов, затронуто множество тем — от влияния контекста до логогенов, коннекционизма и лексических задач. Теперь мы обратимся к новым данным об анатомических структурах, связанных с обработкой текстов. Исследования когнитивно-анатомических основ обработки текстов особенно интересны в контексте нашего обсуждения, так как некоторые из когнитивных задач (например, лексические задачи) использовались в работе с пациентами с поражением мозга. Последнее время нейропсихологические журналы изобилуют отчетами о подобных экспериментах, что говорит о возросшей популярности этого направления в когнитивной науке.

Общая цель многих из этих исследований — определить локализацию участков мозга, ответственных за определенные когнитивные функции. Например, исследователь может интересоваться корреляцией между лексическими задачами и локальным церебральным кровотоком, пытаясь определить локализацию когнитивных операций в мозге.

Вслед за Мейером и Шваневельдтом некоторые исследователи (например, Петерсен и Познер) объединили несколько парадигм обработки текстов, включая задачу «ВРАЧ-МЕДСЕСТРА», с современными методами сканирования мозга, чтобы выделить анатомические системы, активизируемые словами и их ассоциациями у здоровых испытуемых (Petersen et al., 1988; Posner et al., 1988; Posner et al., 1989).

В ходе одного исследования локального церебрального кровотока (Petersen et al., 1988) испытуемых просили решить три обычные лексические задачи. Каждая задача отличалась от других небольшим количеством операций обработки. В то же время исследователи отслеживали данные ПЭТ-сканирования, уделяя особое внимание зрительной и слуховой областям коры. Данная экспериментальная парадигма приведена в табл. 12.1.

Таблица 12.1. Экспериментальная парадигма

На самом простом уровне (А) испытуемые исследовали точку фиксации или пассивно наблюдали визуально предъявляемые слова. На более сложном уровне (В) они повторяли каждое слово после его предъявления. На еще более сложном уровне (С) они приводили пример использования каждого слова. Если говорить кратко, то эти задачи активизировали различные области коры (рис. 12.13). Из полученных результатов особенно интересно то, что были обнаружены части коры, ответственные за восприятие визуальных словоформ (Л) (на рис. 12.13 указаны треугольниками) и за семантический анализ (С) (на рис. 12.13 указаны кругами). Это подтверждает, что указанные формы лексической обработки действительно выполняются различными частями мозга. Новые данные оказываются еще более интересными, когда мы рассматриваем их в контексте упомянутой выше коннекционистской теории (Rumelhart & McClelland, 1986). В этой теории, как вы помните, постулируется наличие отдельных уровней анализа деталей, букв и словоформ. Демонстрация различных областей активации в эксперименте Петерсона с коллегами, по-видимому, подтверждает эту гипотезу.

Рис. 12.13. Результаты ПЭТ-сканирования, определяющие области зрительной и слуховой обработки слов. Показаны две области: латеральные отделы коры (1 ) и медиальная часть (2). Области обработки зрительно предъявленных слов обозначены треугольниками (а), области семантического анализа — кругами (s), a области, связанные с активизацией внимания, — квадратами или шестиугольниками. Закрашенные фигуры указывают области в левом полушарии, а незакрашенные — в правом. Область, активизированная при повторении слов, предъявленных на слух (как в экспериментах на оттенение), обведена пунктирной линией (б). Источник: Petersen et al., 1988

Эти данные были дополнены результатами эксперимента Познера и его коллег (Posner et al., 1989), в котором использовался по существу тот же метод, за исключением того, что испытуемый решал модифицированную лексическую задачу (см. приведенное выше обсуждение). В одном условии осуществлялась зрительная предварительная подготовка восприятия слова (например, ВРАЧ-ВРАЧ); в другой задаче осуществлялась семантическая предварительная подготовка (например, ВРАЧ-МЕДСЕСТРА); в третьей задаче подавался сигнал для привлечения зрительного пространственного внимания (например, сигнал на периферии поля зрения в левой части экрана, за которым следовал сигнал-мишень слева в зачетной попытке или справа в незачетной попытке). Результаты исследования показали, что наиболее вероятная область, участвующая в предварительной подготовке восприятия зрительных признаков (ВРАЧ-ВРАЧ), — вентральная часть затылочной доли (приведена на рис. 12.13 как зрительные словоформы). Познер и его коллеги предполагают, что предварительные слова-стимулы активизируют эти области и что идентичный стимул-мишень реактивизирует тот же самый путь в нервной сети. Семантические задачи (ВРАЧ-МЕДСЕСТРА), очевидно, активизируют две дополнительные области: нижнюю часть левой префронтальной коры (б) (см. круги на рис. 12.13) и медиальную часть лобной доли (см. квадраты на рис. 12.13).

Все эти исследования способствуют лучшему пониманию связи между когнитивными задачами, например лексическими, и функциями мозга. Дальнейшая работа в этом направлении, вероятно, будет сосредоточена на роли внимания и лексической обработки; уже получены некоторые данные в этой области (Posner et al., 1989; Gazzaniga, 2000). В результате этих исследований нам, возможно, удастся связать причудливые отклонения в мышлении и языке шизофреников с анатомией коры, особенно нарушения в системе внимания, связанной с передними отделами мозга.

В этом разделе я попытался проследить процесс лексической обработки с теоретической и эмпирической точек зрения. Можно с удовлетворением отметить, что реальные успехи были достигнуты в исследовании обоих направлений; к счастью, эти уровни, очевидно, поддерживают друг друга, а не находятся в состоянии дезинтеграции. Я уверен, что это утешительный вывод для когнитивных психологов и исследователей мозга, которые решают проблему лексической обработки с разных точек зрения. Теперь мы переходим к теме орфографии и передачи значения при чтении.

 

Понимание

До сих пор наше обсуждение процесса чтения было сосредоточено на опознавании букв и слов в контексте и без него. Причина, заставляющая людей читать, по большей части связана с необходимостью извлечения значения из материала, который удобно представлен в печатном виде. Термином «понимание при чтении» мы обозначаем процесс понимания значения письменного материала. Количество моделей и теорий, возникших в результате исследований понимания, почти сравнялось с количеством исследователей, занимавшихся этой темой, и хотя многие из них достойны внимания, мы приведем только один пример результатов этой важной работы.

Рассмотрим простое предложение, например: «Этот мяч — красный». Из нашего предыдущего обсуждения зрительного восприятия и опознания слов мы знаем, что свет, отражающийся от печатной страницы, воспринимается чувствительными нейронами и передается в мозг, где происходит опознание деталей, букв и слов. Однако в этом элементарном процессе не участвует значение, которое обычно постигается в процессе чтения.

Прочитав приведенное предложение, вы, вероятно, поймете, что: единичный сферический объект (1) имеет красную окраску (2). Вы понимаете смысл предложения, и это примерно тот самый смысл, который намеревался передать автор; большинство других людей также способны его понять. Кроме упоминания основных физических характеристик объекта «мяч» вы сознательно или бессознательно делаете о нем умозаключения (например, большинство читателей делают вывод, что этот мяч больше, чем мяч для гольфа, и меньше, чем для баскетбола).

Понимание этого предложения можно оценить, если показать вам изображение красного мяча и указать, что смысл предложения — тот же самый, что у этой картинки, в отличие от изображения зеленого мяча или красного ящика. Понимание может представляться простой задачей, но на самом деле оно включает гораздо больше операций, чем кажется на первый взгляд. Чтобы объяснить понимание при чтении, некоторые теоретики разделили этот процесс на этапы, предполагая, что оно включает последовательность процессов, начиная с восприятия написанного слова и заканчивая пониманием смысла предложений и рассказов. Одну из моделей, касающуюся некоторых вопросов, обсуждаемых в этой книге, разработали Джаст и Карпентер (Just & Carpenter, 1980); она послужит нам примером исследований, проводимых в этой области. Основные элементы этой модели приведены на рис. 12.14. Процессы чтения и понимания представлены как координированное исполнение ряда этапов, включая выделение физических деталей букв, кодирование слов, обращение к лексике, интегрирование текста и т. д. На рисунке в левой колонке представлены основные этапы чтения, а более постоянные когнитивные структуры и процессы показаны в рамках в центральной и правой частях диаграммы.

Рис. 12.14. Схематическое изображение главных процессов и структур, участвующих в понимании при чтении

Для большого класса случаев — хотя не для всех, — в которых мы используем слово «значение», оно может быть определено таким образом: значение слова — это его использование в языке.

Людвиг Витгенштейн

Любопытной особенностью этой модели является то, что она достаточно понятна и позволяет сделать вполне конкретные предположения о процессе чтения, поддающиеся эмпирическому измерению путем регистрации движений глаз. Ее авторы предполагают, что слова в текстовом материале структурированы в более крупные единицы, такие как клаузы, предложения и темы. Пример схемы, изображающей абзац из научного текста, показан на рис. 12.15. Когда субъект встречается с фрагментом письменного текста, для понимания которого необходимо обработать большой объем информации, ему требуются более длительные паузы, что измеряется путем регистрации длительности фиксации глаз.

Рис. 12.15. Схема главных тектстуально-грамматических категорий информации в научных абзацах

При проверке этой модели учащимся колледжа предлагали прочитать научные тексты из журналов Newsweek и Time и одновременно ненавязчиво измеряли движения и фиксации их глаз. Образец результатов одного из учащихся показан ниже:

Это фиксации глаз студента колледжа, читающего отрывок научного текста. Остановки взгляда внутри каждого предложения пронумерованы последовательно над отметками длительности (в мс) фиксирования на словах.

Приведенные данные позволяют предположить, что наибольший объем обработки — это видно из данных о фиксаций глаз — осуществляется тогда, когда читатель встречается с необычными словами, интегрирует информацию, содержащуюся в важных клаузах, и вырабатывает умозаключения в конце предложения. Основные уровни обработки показаны на рис. 12.16.

Рис. 12.16. Основные уровни обработки в модели READER, задействованные, когда читатель фиксирует взгляд на слове двигатель. Адаптировано из: Just & Carpenter, 1987

При чтении предложений — от простых, например «Этот мяч — красный», до более сложных связных рассуждений, подобных тем, что использовали Джаст и Карпентер — происходит тщательная координация ряда перцептивно-когнитивных этапов. Эти этапы включают: опознание деталей и слов, кодирование слов, обращение к лексике, выделение семантического значения, выработку умозаключений о намерениях автора, которые выводятся как непосредственно из контекстуальной информации, так и из общих знаний читателя о мире.

Как и многие области познания, понимание изучалось с точки зрения активизации мозга. В предыдущем разделе мы видели, что фиксации глаз людей, читающих научные отрывки, имели тенденцию быть более продолжительными, когда испытуемых сбивали с толку необычные слова; это подтверждает наличие взаимосвязи между работой мозга и активизацией нервных процессов. На самом деле, когда мы читаем особенно трудный отрывок, мы можем «думать сильнее», чем при чтении простого текста. Основываясь на том, что нам известно о расположении областей коры, связанных с обработкой языка (см. главу 2), можно предположить, что при чтении более сложного материала большая активность возникнет в таких областях, как зона Брока (часть коры, ответственная за генерацию языка) и зона Вернике (часть коры, ответственная за понимание языка). При этом уровень активности будет значительно выше по сравнению с чтением простого материала.

Чтобы проверить эту гипотезу, Джаст, Карпентер, Келлер, Эдди и Талборн (Just et al., 1996) составили ряд предложений, различающихся по сложности структуры. После прочтения предложений испытуемым задавали вопросы, связанные с их пониманием. При этом непрерывно наблюдались результаты ФОМР. Рассмотрим следующие предложения, расположенные в порядке возрастания сложности.

Читая эти предложения, вы можете почувствовать, что первое читать и понимать легко, а два последних — немного труднее. Могут ли такие тонкие различия в удобопонятности проявляться в различной активности мозга? В то время как испытуемые читали предложения различной сложности и отвечали на вопросы, в нескольких областях мозга измерялся объем активизированной нервной ткани (то есть число вокселов). Результаты эксперимента приведены на рис. 12.17.

Рис. 12.17. Число вокселов (объем активизированной нервной ткани), активизированных в зоне Вернике и зоне Брока при чтении простых и сложных предложений

Как показано на рисунке, с увеличением сложности предложения среднее число активизированных вокселов увеличилось как в зоне Вернике, так и в зоне Брока. Вообще, эти результаты привносят в наши представления о мозге и понимании языка новое важное измерение. Интенсивность нервной активности, которой требует выполнение таких когнитивных задач, как чтение, зависит от количества вычислений в задаче. Чтение сложного материала предъявляет большие требования к нервной системе, и ее активность можно измерить с помощью современных методов сканирования мозга.

Понимание дискурса также зависит от логической связи между ключевыми понятиями в предложении. И один из способов увеличить логичность дискурса — использование определенного артикля (the). Сравните предложения, содержащие неопределенный артикль (а) (слева), с предложениями, содержащими определенный артикль (the) (справа):

Какие предложения читать легче? А понимать? Которое предложение вы смогли прочитать быстрее? Какое из них более логично? Если ваши паттерны чтения похожи на паттерны большинства людей, вы обнаружили, что предложения справа были более легкими для чтения и более понятными. Вы смогли прочитать их быстрее и нашли, что они более осмысленные. При чтении предложений с определенными артиклями отмечается даже легкий эффект предварительной подготовки.

При чтении предложений, содержащих определенный артикль, улучшается память на опознание, если предложению предшествует другое предложение, содержащее определенный артикль. Причина эффективности предложений с определенным артиклем в сравнении с предложениями с неопределенным артиклем состоит в том, что определенный артикль стимулирует создание более последовательной внутренней репрезентации (Gernsbacher & Robertson, 2000). Как обнаружили Робертсон, Гернсбахер, Гидотти и др. (Robertson et al., 2000), этот очень мощный вербальный маркер, по-видимому, специфически связан с функциями мозга. В ходе простого эксперимента исследователи просили участников, находившихся в ОМР-сканере, читать предложения, которые предъявлялись им через очки с оптическим волокном. После каждого блока предложений испытуемых просили опознать, было ли данное предложение старым или новым.

Результаты, приведенные на рис. 12.18, свидетельствуют о том, что понимание предложений с определенным артиклем вызывает большую нервную активность в лобной доле правого полушария; это подтверждает, что правая лобная доля ответственна за определенную форму вербальной картографии. Структуры левого полушария, по-видимому, связаны с обработкой чтения «низшего уровня», такой как опознание слов и синтаксическая обработка.

Рис. 12.18. Осевая проекция, показывающая области активации для (а) предложений с неопределенным артиклем и (б) предложений с определенным артиклем. Источник: Robertson et al., 2000

 

Резюме

1. В процессе чтения происходит взаимодействие системы обнаружения символов и памяти; таким образом, чтение задействует многие процессы человеческого познания.

2. Просмотр письменного текста ограничен характеристиками зрительной системы; наибольшая острота зрения проявляется в зоне центральной ямки (в зрительном угле 1-2°), в парафовеальной и периферической области разрешающая способность низкая, а обнаружение во время саккад слабое или вообще невозможно.

3. Изучение объема восприятия важно для понимания особенностей обработки информации, оно опирается на тахистоскопические процедуры, регистрацию движений глаз и зрительных фиксаций.

4. Тахистоскопические исследования показывают, что буквы и слова легче распознаются, когда их предъявляют в составе значимой последовательности.

5. Исследования движений глаз показывают, что информация в ближней периферии (до 12 знакомест) кодируется частично, причем степень обработки определяется удалением от центральной ямки.

6. В процессе приспособления к расхождениям контекстов поведение глаза быстро меняется (за несколько сотен миллисекунд), из чего следует, что сложные процессы понимания осуществляются на ранней стадии обработки текста.

7. Знание слова и контекст облегчают опознание слов. Опознание происходит лучше и быстрее, если хорошо знакомое человеку слово находится в понятном, привычном контексте.

8. Согласно модели интерактивной активации, опознание слова происходит через возбуждение и торможение на уровнях деталей, букв и слов.

9. В последние годы исследователи, изучающие опознание слов, разработали модель когнитивно-анатомического подхода, предполагающего использование метода ПЭТ-сканирования. Первые результаты показывают, что различные задачи на опознание слов активизируют разные области коры. Эти исследования помогают нам понять связь между когнитивными задачами и функциями мозга.

10. Изучение фиксаций глаз показывает, что более длительные фиксации возникают при чтении незнакомых или редко встречающихся слов в конце предложений и в сложных клаузах; это подтверждает правильность моделей чтения, предполагающих наличие взаимодействия между входным стимулом и памятью.

 

Рекомендуемая литература

Описание исследований опознания слов и букв вы найдете в сборнике под редакцией Монти и Сендерза «Движения глаз и психические процессы» (Eye Movement and Psychological Processes), а также в книге Рейнера и Поллацека «Психология чтения» ( The Psychology of Reading). Рекомендую том 4 (? 5) журнала Psychological Science, в котором содержится ряд статей, посвященных исследованию чтения с позиций междисциплинарного подхода, включая ПЭТ-сканирование, регистрацию движений глаз и коннекционистские статьи. В превосходных книгах Краудера «Психология чтения» (The Psychology of Reading) и Джаста и Карпентера «Психология чтения и понимание языка» (The Psychology of Reading and Language Comprehension) вы найдете краткий обзор данной темы, а также детальный анализ текущего состояния исследований чтения. Многочисленные специальные журналы по этой теме можно найти в научных библиотеках.