Альваро Паскуаль-Леоне - Мультисенсорный музей: междисциплинарный взгляд на осязание, звук, запах, память и пространство

Если зрение и осязание действительно имеют общую систему образов, это значит, что они должны обладать схожими механизмами обработки полученных визуально и тактильно сигналов, и это действительно так. Например, время, затрачиваемое на изучение как визуальных изображений [36] Kosslyn S.M. (1980) Image and Mind. Cambridge: Harvard University Press; Kosslyn S.M. (1994) Image and Brain: The Resolution of the Imagery Debate. Cambridge: MIT Press. , так и образов, полученных путем осязания [37] Röder B., Rösler F. (1998) Visual input does not facilitate the scanning of spatial images // Journal of Mental Imagery, № 22: 165–181. , увеличивается вместе с пространственной дистанцией до изучаемого объекта. Также время, необходимое для того, чтобы определить, являются ли два объекта одинаковыми или зеркально отражают друг друга, увеличивается почти линейно вместе с числом необходимых угловых поворотов, кратным мысленным разворотам предмета в пространстве. Это касается как визуального [38] Shepard R.N., Metzler J. (1971) Mental rotation of three-dimensional objects // Science, № 171: 701–703; Kosslyn S.M. (1980); Kosslyn S.M. (1994). , так и тактильного аспекта [39] Marmor G.S., Zaback L.A. (1976) Mental rotation by the blind: does mental rotation depend on visual imagery? // Journal of Experimental Psychology: Human Perception & Performance, № 2: 515–521; Carpenter P.A., Eisenberg P. (1978) Mental rotation and the frame of reference in blind and sighted individuals // Perception & Psychophysics, № 23: 117–124; Dellantonio A., Spagnolo F. (1990) Mental rotation of tactual stimuli // Acta Psychologica, № 73: 245–257. . Такая же взаимосвязь была обнаружена, когда изменялся угол между новым образом осязания и первоначальным образом объекта. Этому отвечала соответствующая активность в левой теменной коре [40] Prather S.C., Votaw J.R., Sathian K. (2004) Task-specific recruitment of dorsal and ventral visual areas during tactile perception // Neuropsychologia, № 42: 1079–1087. , в области, которая становилась активной также во время мысленного вращения зрительных образов в пространстве [41] Alivisatos B., Petrides M. (1997) Functional activation of the human brain during mental rotation // Neuropsychologia, № 35: 111–118. . При этом подобная мозговая активность наблюдалась как у зрячих, так и у рано- или поздноослепших людей [42] Carpenter P.A. Eisenberg P. (1978); Röder B., Rösler F. (1998). . Все это позволяет нам предположить, что информация о пространстве и его параметрах передается в образах, получаемых с помощью зрения и осязания, так как обе эти модальности основаны на схожих, если не идентичных, процессах восприятия образов [43] Röder B., Rösler F. (1998). .

Область мысленных образов неоднородна. Недавние исследования показали, что существует два разных вида визуальных образов и, соответственно, два типа людей. Люди, мыслящие объектно, обычно представляют образы, которые сами по себе очень иллюстративны, сфокусированы на фактическом внешнем виде предметов, с акцентом на форму и свойства поверхности, такие как цвет и текстура. В свою очередь мозг людей, мыслящих пространственно, обычно генерирует более схематичные изображения, фокусирующиеся на пространственных отношениях между объектами и их составными частями, а также на пространственных трансформациях [44] Kozhevnikov M., Hegarty M., Mayer R.E. (2002) Revising the visualiserverbaliser dimension: evidence for two types of visualisers // Cognition & Instruction, № 20: 47–77; Kozhevnikov M., Kosslyn S.M., Shephard J. (2005) Spatial versus object visualisers: A new characterisation of cognitive style // Memory & Cognition, № 33: 710–726; Blajenkova O., Kozhevnikov M., Motes M.A. (2006) Object-spatial imagery: a new self-report imagery questionnaire // Applied Cognitive Psychology, № 20: 239–263. .

Недавно мы провели исследование: сохраняются ли для тактильных и мультисенсорных репрезентаций те же объектные и пространственные измерения, что и для визуальных [45] Lacey S., Lin J.B., Sathian K (2011) Object and spatial imagery dimensions in visuo-haptic representations // Experimental Brain Research, № 213: 267–273. . Мы использовали идею о том, что люди с объектным мышлением считывают информацию о свойствах поверхности лучше, чем люди с пространственным мышлением. Для проверки этой гипотезы мы использовали задания, подразумевающие распознавание формы при изменении текстуры, и распознавание текстуры при изменении формы [46] В задании использовались деревянные блоки, имевшие разные текстуру за счет покрытия наждачной бумагой, бумагой с текстом, набранным шрифтом Брайля, бархатной тканью. Еще один блок оставался гладким (прим. науч. ред.). . В процессе как зрения, так и осязания, распознавание формы ухудшалось из-за изменений текстуры у тех, кто мыслил объектно, но не у тех, кто мыслил пространственно. В то же время распознавание текстур ухудшалось из-за изменений формы именно у мыслящих пространственно, а не у мыслящих объектно. Аналогичная картина наблюдалась и в условиях кросс-модальности, когда участники получали доступ к мультисенсорному, независимому от точки обзора, образу, опыту, описанному выше [47] Cм. Lacey S. et al. (2009b). . Люди, мыслящие объектно, хуже распознавали форму при изменении текстуры, в то время как люди с пространственным мышлением продолжали различать форму, независимо от того, изменилась текстура или нет [48] Lacey S. et al. (2011). . Таким образом, раскрытие роли объектных и пространственных образов дает больше преимуществ, чем использование недифференцированного подхода, сфокусированного только на визуальном образе. Это разделение важно, потому что и зрение, и осязание кодируют пространственную информацию об объектах – например, размер, форму и различные характеристики объекта. Такая информация вполне может быть использована в качестве независимого от модальности восприятия пространственного образа [49] Lacey S., Campbell C. (2006) Mental representation in visual / haptic crossmodal memory: Evidence from interference effects // Quarterly Journal of Experimental Psychology, № 59: 361–376. . Подтверждение этой гипотезы можно найти в одном недавнем исследовании, показывающем, что оценки пространственных образов, в отличие от объектных, были согласованы друг с другом с высокой точностью именно при кросс-модальном, а не внутримодальном распознавании объектов [50] Lacey S. et al. (2007a). .

Основная область коры головного мозга, участвующая в распознавании визуально-тактильной информации – это латеральная затылочная кора (ил. 1), известная как область, отвечающая за визуальное восприятие объектов [51] Malach R., Reppas J.B., Benson R.R., Kwong K.K., Jiang H., Kennedy W.A., Ledden P.J., Brady T.J., Rosen B.R., Tootell R.B. (1995) Object-related activity revealed by functional magnetic resonance imaging in human occipital cortex // Proceedings of the National Academy of Sciences USA, № 92: 8135–8139. . В то же время часть латеральной затылочной коры различает объекты как во время зрительной активности, так и при осязании [52] Amedi A., Malach R., Hendler T., Peled S., Zohary E. (2001) Visuohaptic object-related activation in the ventral visual pathway // Nature Neuroscience, № 4: 324–330; Amedi A. et al. (2002). . Эта область коры головного мозга активна как во время осязательного трехмерного восприятия [53] Amedi A. et al. (2001); Zhang M. et al. (2004); Stilla R., Sathian K. (2008). , так и во время тактильного двухмерного восприятия формы [54] Stoesz M., Zhang M., Weisser V.D., Prather S.C., Mao H., Sathian K. (2003) Neural networks active during tactile form perception: Common and differential activity during macrospatial and microspatial tasks // International Journal of Psychophysiology, № 50: 41–49; Prather S.C. et al. (2004). . Считается, что она отвечает за восприятие геометрических форм в пространстве: она не участвует в распознавании объекта в случае, если человек слышит специфический для данного объекта звук [55] Amedi A. et al. (2002). , однако начинает реагировать на этот звук после соответствующей тренировки, когда звуковое распознание объекта становится возможным с помощью устройств визуально-слухового сенсорного замещения [56] Amedi A., Stern W.M., Camprodon J.A., Bermpohl F., Merabet L., Rotman S., Hemond C., Meijer P., Pascual-Leone A. (2007) Shape conveyed by visual-to-auditory sensory substitution activates . Такие устройства преобразовывают визуальную информацию о форме объектов в звуковой поток или «звуковой ландшафт», звучание которого меняется в зависимости от того, какие объекты попадают в камеру: за длину объектов (горизонтальная ось) отвечает длительность звука и стереопанорамирование, за высоту объектов (вертикальную ось) – тон звука, а яркость объектов передается за счет изменения громкости. В результате длительного обучения люди получают возможность извлекать информацию о форме объектов из данных звуковых ландшафтов, что позволяет распознавать знакомые объекты и даже использовать эту информацию при взаимодействии с незнакомыми объектами. Однако это становится возможно только в случае, если человек (зрячий the lateral occipital complex // Nature Neuroscience, № 10: 687–689. или незрячий) обучен данным правилам (понимает, что означают конкретные звуки), а не просто запомнил произвольные звуковые ассоциации [57] Amedi A. et al. (2007). . В целом все это подтверждает, что латеральная затылочная кора занимается обработкой информации именно о форме объекта, вне зависимости от того, в какой сенсорной модальности происходит процесс восприятия объекта. Несколько теменных областей коры также демонстрируют мультисенсорное распознавание формы. К их числу принадлежит задняя часть первичной соматосенсорной коры (ил. 1) [58] Stilla R., Sathian K. (2008). , которая обычно не относилась к числу мультисенсорных несмотря на то, что нейрофизиологические исследования обезьян позволяют говорить о том, что части первичной соматосенсорной коры отзываются также на визуальную стимуляцию [59] Zhou Y.-D., Fuster J.M. (1997) Neuronal activity of somatosensory cortex in a cross-modal (visuo-haptic) memory task // Experimental Brain Research, № 116: 551–555; Iwamura Y. (1998) Hierarchical somatosensory processing // Current Opinion in Neurobiology, № 8: 522–528. . Визуально-тактильное распознавание формы было зафиксировано также в различных частях внутритеменной борозды (ил. 1) в теменной доле, находящейся непосредственно в коре головного мозга, которая играет важную роль в мультисенсорном восприятии [60] Grefkes C., Weiss P.H., Zilles K., Fink G.R. (2002) Crossmodal processing of object features in human anterior intraparietal cortex: An fMRI study implies equivalencies between humans and monkeys // Neuron, № 35: 173–184; Saito D.N., Okada T., Morita Y., Yonekura Y., Sadato N. (2003) Tactile-visual cross-modal shape matching: A functional MRI study // Cognitive Brain Research, № 17: 14–25; Stilla R., Sathian K. (2008). .