Феномен фи - Phi phenomenon

Демонстрация феномена фи с помощью двух черных полос (SOA = 102 мс, ISI = -51 мс)

Период, термин фи феномен используется в узком смысле для кажущееся движение что наблюдается, если два соседних оптических стимулы чередуются с относительно высокой частотой. В отличие от бета-движение На более низких частотах стимулы сами по себе не двигаются. Вместо этого диффузная, аморфная тень, похожая на что-то, кажется, прыгает перед стимулами и временно перекрывает их. Кажется, что эта тень имеет цвет фона.[1] Макс Вертхаймер впервые описал эту форму кажущегося движения в своем кандидатская диссертация, опубликовано в 1912 г.,[2] отмечая рождение Гештальт-психология.[3]

В более широком смысле, особенно если форма множественного числа фи-феномены используется, это применимо также ко всем видимым движениям, которые можно увидеть, если два соседних оптических стимула представлены поочередно. Это включает особенно бета-движение, что важно для иллюзии движения в кинотеатр и анимация.[4][5] Фактически, Вертхаймер применил термин «φ-феномен» ко всем видимым движениям, описанным в его диссертации, когда он ввел термин в 1912 году, беспредметное движение, которое он назвал «чистым φ».[2] Тем не менее, некоторые комментаторы утверждают, что он зарезервировал греческую букву φ для чистого, беспредметного движения.[6][7]

Экспериментальная демонстрация

«Магни-фи» вариант классической экспериментальной установки с более чем двумя элементами.

В классических экспериментах Вертхаймера использовались две световые линии или кривые, многократно представленные одна за другой с использованием тахистоскоп.[8] Если использовались определенные, относительно короткие интервалы между стимулами и расстояние между стимулами было подходящим, то его испытуемые (которые оказались его коллегами Вольфганг Кёлер и Курт Коффка[9]) сообщил о наблюдении чистого "беспредметного" движения.[8]

Однако стабильно и убедительно продемонстрировать фи оказывается сложно. Чтобы облегчить демонстрацию этого феномена, психологи 21 века разработали более яркую экспериментальную схему с использованием более чем двух стимулов. В этой демонстрации, называемой «Магни-фи», идентичные диски расположены по кругу, и в быстрой последовательности один из дисков скрывается по часовой стрелке или против часовой стрелки. Это облегчает наблюдение за движением, похожим на тень, которое открыл Вертхаймер. Демонстрация Magni-phi устойчива к изменениям таких параметров, как время, размер, интенсивность, количество дисков и расстояние просмотра.[8]

Более того, явление может наблюдаться более надежно даже с двумя элементами, если отрицательный межстимульный интервал (ISI) используется (то есть, если периоды, в течение которых видны два элемента, немного перекрываются). В этом случае наблюдатель может видеть два объекта как неподвижные и бессознательно предполагать, что повторное появление стимула с одной стороны означает, что объект, ранее отображаемый в этой позиции, снова появился, а не, как наблюдалось с бета-движением, что объект из противоположная сторона только что перешла на новую позицию. Решающим фактором для этого восприятия является кратковременность прерывания стимула с каждой стороны. Это подтверждается наблюдением, что два параметра должны быть правильно выбраны для создания явления чистого фи: во-первых, абсолютная длительность промежутка с каждой стороны не должна превышать примерно 150 мс, а во-вторых, длительность промежутка не должна превышать 40% периода стимула.[1]

История исследования

В своей диссертации 1912 года Вертхаймер ввел символ φ (фи ) следующим образом:[2]

Gegeben sind sukzessiv zwei Objekte als Reize; diese werden empfunden; zuerst wird a gesehen, zuletzt b; zwischen ihnen war die ‚Bewegung von a nach b gesehen‘; ohne daß die entsprechende Bewegung resp. die raum-zeit-kontinuierlichen Zwischenlagen zwischen a und b wirklich als Reize exponiert gewesen wären. Der Psychische Sachverhalt sei - ohne irgendeine Präjudiz - mit a φ b bezeichnet.

В качестве стимулов используются два последовательных объекта; они воспринимаются; виден первый a, последний b; между ними «видно движение от а к б»; без фактического выявления соответствующего движения, соответственно, непрерывных во времени и пространстве промежуточных положений между a и b в качестве стимулов. Физическая проблема будет обозначена - без каких-либо предубеждений - a φ b.

Помимо «оптимального движения» (позднее названного бета-движением) и частичного движения обоих объектов, Вертхаймер описал явление, которое он назвал «чистым движением». В связи с этим он резюмировал описания своих подопытных следующим образом:

Diese Fälle zeigten sich so, daß auch nicht etwa der Gedanke vorhanden war: ein Objekt habe sich hinüberbewegt; была война von Objekten vorhanden, война in den zwei Lagen gegeben; nicht eines oder eines von ihnen oder ein ähnliches betraf die Bewegung; sondern zwischen ihnen war Bewegung gegeben; nicht eine Objektbewegung. Auch nicht: das Objekt bewegt sich hinüber, ich sehe es nur nicht. Sondern es war einfach Bewegung da; nicht auf ein Objekt bezüglich.

Эти случаи возникли таким образом, что даже мысли не было: объект переместился; то, что было из объектов, было дано в двух позициях; ни тот, ни другой из них, ни аналогичный не объясняли движение; но между ними было движение; не движение объекта. Даже нет: объект движется, я его просто не вижу. Вместо этого там было просто движение; не касательно объекта.

Вертхаймер придавал этим наблюдениям большое значение, поскольку, по его мнению, они доказали, что движение можно воспринимать напрямую и не обязательно выводить из отдельного ощущения двух оптических стимулов в немного разных местах в несколько разное время.[2] Этот аспект его диссертации стал важным пусковым механизмом в запуске гештальт-психологии.[8]

Начиная с середины 20 века, в научной литературе возникла путаница относительно того, что именно представляет собой феномен фи. Одной из причин могло быть то, что англоязычные ученые не могли понять тезис Вертхаймера, который был опубликован на немецком языке. Стиль письма Вертхаймера также своеобразен.[10] Более того, тезис Вертхаймера не указывает точно, при каких параметрах наблюдалось «чистое движение». Более того, это явление сложно воспроизвести. Эдвин Боринг влиятельная история психологии ощущения и восприятия, впервые опубликованная в 1942 году, внесла свой вклад в эту путаницу.[11] Боринг перечислил явления, которые наблюдал Вертхаймер, и отсортировал их по длине межстимульного интервала. Однако Боринг поместил феномен фи в неправильную позицию, а именно как имеющий относительно длинный интервал между стимулами. Фактически, с такими длинными интервалами испытуемые вообще не воспринимают движение; они наблюдают только два последовательно появляющихся объекта.[8]

Эта путаница, вероятно, способствовала «повторному открытию» феномена фи под другими названиями, например, как «движение омега», «движение остаточного изображения» и «движение тени».[1]

Иллюзия обратного фи

Поскольку видимое движение фи воспринимается зрительной системой человека с помощью двух неподвижных и похожих оптических стимулов, предъявляемых рядом друг с другом, последовательно экспонирующихся с высокой частотой, существует также обратная версия этого движения, которая представляет собой обратную иллюзию фи.[12] Иллюзия обратного фи - это вид феномена фи, который исчезает или растворяется с положительного направления на смещенное отрицательное, так что видимое движение, воспринимаемое человеком, противоположно реальному физическому смещению. Иллюзия обратного фи часто сопровождается черно-белыми узорами.

Считается, что иллюзия обратного фи - это действительно эффекты яркости, которые возникают, когда изменяющее яркость изображение движется по нашей сетчатке.[12][13] Это можно объяснить механизмами модели зрительного рецептивного поля, где зрительные стимулы суммируются в пространстве (процесс, обратный пространственной дифференциации). Это пространственное суммирование слегка размывает контур и, таким образом, изменяет воспринимаемую яркость. Четыре прогноза подтверждаются этой моделью восприимчивого поля. Во-первых, фовеальный обратный фи должен быть разрушен, когда смещение превышает ширину рецептивных полей фовеа. Во-вторых, иллюзия обратного фи существует в периферической сетчатке для более значительных смещений, чем в ямке, поскольку рецептивные поля больше в периферической сетчатке. В-третьих, пространственное суммирование рецептивных полей может быть увеличено за счет визуального размытия перевернутой иллюзии фи, проецируемой на экран с расфокусированной линзой. В-четвертых, количество перевернутой иллюзии фи должно увеличиваться с уменьшением смещения между положительными и отрицательными изображениями.

В самом деле, наша зрительная система одинаково обрабатывает феномен фи, направленный вперед и назад. Наша зрительная система воспринимает феномен фи между отдельными точками соответствующей яркости в последовательных кадрах, и движение фи определяется на локальной, от точки к точке, опосредованной яркостью, а не на глобальной основе.[13]

Нейронный механизм, лежащий в основе чувствительности к феномену обратного фи[14]

  • Ячейки детекторов движения T4 и T5 необходимы и достаточны для обратного поведения фи, и нет других путей, чтобы вызвать поворотные реакции для обратного движения фи.
  • Тангенциальные клетки демонстрируют частичный ответ напряжения при стимуляции обратного движения фи.
  • Модель детектора Хассенштейна-Райхардта
  • Имеются существенные ответы на обратный phi в дендритах Т4 и пограничные ответы на дендриты Т5.

Феномен фи и бета-движение

Пример бета-движения

Феномен фи долгое время путали с бета-движение; однако основатель Гештальт-школы психологии, Макс Вертхаймер, выделил разницу между ними в 1912 году. Хотя феномен Фи и движение Бета можно рассматривать в одной и той же категории в более широком смысле, они действительно весьма различны.

Во-первых, разница на нейроанатомическом уровне. Визуальная информация обрабатывается двумя способами: один обрабатывает положение и движение, а другой - форму и цвет. Если объект движется или меняет положение, это может стимулировать оба пути и привести к восприятию бета-движения. Если же объект слишком быстро меняет положение, это может привести к восприятию чистого движения, такого как феномен фи.

Во-вторых, феномен фи и бета-движение также различны в восприятии. Для феномена фи два стимула A и B предъявляются последовательно; вы воспринимаете движение, проходящее через A и B; в то время как для бета-движения, все еще с двумя стимулами A и B, предъявляемыми последовательно, вы воспринимаете объект, фактически переходящий из положения A в положение B.

Разница также заключается в когнитивном уровне, в том, как наша зрительная система интерпретирует движение, что основано на предположении, что зрительная система решает обратную проблему интерпретации восприятия. Для соседних стимулов, производимых объектом, зрительная система должна сделать вывод об объекте, поскольку соседние стимулы не дают полной картины реальности. Наша зрительная система может интерпретировать разные вещи. Следовательно, наша визуальная система должна налагать ограничения на несколько интерпретаций, чтобы получить уникальную и аутентичную. Принципы, используемые нашей визуальной системой для установки ограничений, часто имеют отношение к простоте и вероятности.[15]

Модель детектора Хассенштейна – Райхардта

Модель обнаружения Хассенштейна – Райхардта

Модель детектора Хассенштейна-Райхардта считается первой математической моделью, предлагающей, чтобы наша зрительная система оценивала движение, обнаруживая временную взаимную корреляцию интенсивностей света из двух соседних точек, короче говоря, теоретическую нейронную схему того, как наша зрительная система отслеживает движение . Эта модель может объяснить и предсказать феномен фи и его обратную версию.[14][16] Эта модель состоит из двух местоположений и двух визуальных входов, поэтому при обнаружении одного входа в одном месте сигнал будет отправлен в другое место. Два визуальных входа будут асимметрично отфильтрованы во времени, затем визуальный контраст в одном месте умножается на контраст с задержкой по времени в другом месте. Наконец, результат умножения будет вычтен, чтобы получить результат.

Следовательно, два положительных или два отрицательных сигнала будут генерировать положительный выходной сигнал; но если входы - один положительный и один отрицательный, выход будет отрицательным. Математически это соответствует правилу умножения.

Для феномена фи детектор движения будет разработан для обнаружения изменения интенсивности света в одной точке сетчатки, затем наша зрительная система будет вычислять корреляцию этого изменения с изменением интенсивности света в соседней точке сетчатки с коротким задерживать.[17]

Модель Райхардта

Модель Райхардта[16] представляет собой более сложную форму простейшей модели детектора Хассенштейна – Райхардта, которая считается попарной моделью с общей квадратичной нелинейностью. В качестве Метод Фурье считается линейным методом, модель Райхардта вводит мультипликативную нелинейность, когда наши визуальные отклики на изменения яркости в различных местоположениях элементов объединяются.[18] В этой модели один вход фоторецептора будет задерживаться фильтром для сравнения путем умножения с другим входом из соседнего места. Входной сигнал будет фильтроваться два раза зеркально-симметричным образом: один перед умножением и один после умножения, что дает оценку движения второго порядка.[16][19] Эта обобщенная модель Райхардта допускает произвольные фильтры до мультипликативной нелинейности, а также фильтры постнелинейности.[16] Феномен Фи часто рассматривается как движение первого порядка, но в соответствии с этой моделью перевернутое Фи может быть как первого, так и второго порядка.[20]

Смотрите также

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ а б c Вебьёрн Экролл, Франц Фаул, Юрген Гольц: Классификация видимого восприятия движения на основе временных факторов. В: Журнал видения. Том 8, 2008, выпуск 31, стр. 1–22 (онлайн ).
  2. ^ а б c d Макс Вертхаймер: Experimentelle Studien über das Sehen von Bewegung. Zeitschrift für Psychologie, том 61, 1912 г., стр. 161–265 (онлайн; PDF-Datei; 8,61 МБ).
  3. ^ Вагманс, Йохан; Старейшина, Джеймс Х .; Кубовы, Михаил; Палмер, Стивен Э .; Петерсон, Мэри А .; Сингх, Маниш; фон дер Хейдт, Рюдигер (2012). «Век гештальт-психологии в визуальном восприятии: I. Перцептивная группировка и организация фигуры и фона». Психологический бюллетень. 138 (6): 1172–1217. Дои:10.1037 / a0029333. ISSN  1939-1455. ЧВК  3482144. PMID  22845751.
  4. ^ Фридрих Кенкель: Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen Erscheinungsgröße und Erscheinungsbewegung bei einigen sogenannten optischen Täuschungen. В: Ф. Шуман (ред.): Zeitschrift für Psychologie. Том 67, Лейпциг 1913, стр. 363
  5. ^ Марта Бласснигг: Время, память, сознание и опыт кино: пересмотр идей о материи и духе. Edision Rodopi, Амстердам / Нью-Йорк 2009, ISBN  90-420-2640-5, п. 126 (онлайн ).
  6. ^ Скучно, Эдвин Г. (1949). Ощущение и восприятие в истории экспериментальной психологии. Нью-Йорк: Appleton-Century-Crofts. стр.595. Получено 2019-10-24.
  7. ^ Секулер, Роберт (1996). «Восприятие движения: современный взгляд на монографию Вертхаймера 1912 года». Восприятие. 25 (10): 1243–1258. Дои:10.1068 / п251243. ISSN  0301-0066. PMID  9027927. S2CID  31017553.
  8. ^ а б c d е Роберт М. Штейнман, Зигмунт Пизлоб, Филип Дж. Пизлоб: Фи - это не бета, и почему открытие Вертхаймера положило начало гештальт-революции. В: Исследование зрения. Том 40, 2000, стр. 2257–2264 (онлайн ).
  9. ^ Смит, Барри (1988). "Гештальт-теория: очерк философии". В Смит, Барри (ред.). Основы теории гештальт. Вена: Philosophia Verlag. С. 11–81. Архивировано из оригинал на 2012-02-22. Получено 2019-10-12.
  10. ^ Шипли, Торн, изд. (1961). Классика в психологии. Нью-Йорк: Философская библиотека. стр.1032, сноска 1. Получено 2019-10-22.
  11. ^ Эдвин Скучно: Ощущение и восприятие в истории экспериментальной психологии. Appleton-Century-Crofts, Нью-Йорк, 1942 г. (онлайн ).
  12. ^ а б Анстис, Стюарт М .; Роджерс, Брайан Дж. (1975-08-01). «Иллюзорное изменение визуальной глубины и движения при изменении контраста». Исследование зрения. 15 (8): 957 – IN6. Дои:10.1016/0042-6989(75)90236-9. ISSN  0042-6989. PMID  1166630. S2CID  18142140.
  13. ^ а б Анстис, С. М. (1970-12-01). «Движение фи как процесс вычитания». Исследование зрения. 10 (12): 1411 – IN5. Дои:10.1016/0042-6989(70)90092-1. ISSN  0042-6989. PMID  5516541.
  14. ^ а б Леонхардт, Альёша; Мейер, Матиас; Серб, Этьен; Эйхнер, Хуберт; Борст, Александр (2017). «Нейронные механизмы, лежащие в основе чувствительности к обратному движению фи на лету». PLOS ONE. 12 (12): e0189019. Дои:10.1371 / journal.pone.0189019. ISSN  1932-6203. ЧВК  5737883. PMID  29261684.
  15. ^ Штейнман, Роберт М .; Пизло, Зигмунт; Пизло, Филип Дж. (1 августа 2000 г.). «Фи - это не бета, и почему открытие Вертхаймера положило начало гештальт-революции». Исследование зрения. 40 (17): 2257–2264. Дои:10.1016 / S0042-6989 (00) 00086-9. ISSN  0042-6989. PMID  10927113. S2CID  15028409.
  16. ^ а б c d Фитцджеральд, Джеймс Э .; Кацов, Александр Юрьевич .; Clandinin, Thomas R .; Шнитцер, Марк Дж. (2011-08-02). «Симметрии в статистике стимулов формируют форму оценщиков зрительного движения». Труды Национальной академии наук. 108 (31): 12909–12914. Дои:10.1073 / pnas.1015680108. ISSN  0027-8424. PMID  21768376.
  17. ^ Вернер, Райхардт. Автокорреляция, принцип оценки сенсорной информации центральной нервной системой. MIT Press. Дои:10.7551 / mitpress / 9780262518420.001.0001 / upso-9780262518420-chapter-17 (неактивно 2020-09-19). ISBN  978-0-262-31421-3.CS1 maint: DOI неактивен по состоянию на сентябрь 2020 г. (связь)
  18. ^ Gilroy, Lee A .; Хок, Ховард С. (2004-08-01). «Мультипликативная нелинейность в восприятии видимого движения». Исследование зрения. 44 (17): 2001–2007. Дои:10.1016 / j.visres.2004.03.028. ISSN  0042-6989. PMID  15149833.
  19. ^ Борст, Александр (ноябрь 2000 г.). «Модели обнаружения движения». Природа Неврологии. 3 (11): 1168. Дои:10.1038/81435. ISSN  1546-1726. PMID  11127831. S2CID  8135582.
  20. ^ Верхан, Кристиан (1 августа 2006 г.). "Обратный фи еще раз". Журнал видения. 6 (10): 1018–25. Дои:10.1167/6.10.2. ISSN  1534-7362. PMID  17132074.