P.H. Lindsay D.A. Norman ./ .

Procesy przetwarzania informacjiU C z ł o w i e k a wprowadzenie do psychologiiW y d a w n i c t w o N a u k o w e P W N ^ -*'*'.'" '•*' . ' • • » . " . j k

Peter H.LindsayDonald A. Norman

Procesyprzetwarzania

informacjiu człowieka

wprowadzenie do psychologiiTłumaczył Artur Kowaliszyn

Wydawnictwo Naukowe PWN Warszawa 1991

Z oryginału angielskiego:HUMAN INFORMATION PROCESSING.An Introduction to Psychology

Copyright © 1972 by Harcourt Brace Jovanovich, Inc.Published by arrangement with Harcourt Brace Jovanovich, Inc.

Spis treści

Przedmowa do wydania polskiego... \i

Przedmowa... 19

Podziękowania... 21

Uwagi dla Czytelnika... 25

1. SpostrzeganieINTERPRETACJA PRZEKAZÓW SENSORYCZNYCH... 29Dopasowywanie do wzorca... 29

Redaktor naukowy Ida KurczDodatki tłumaczyli Herbert Szafraniec (A) i Józef Radzicki (B)

Redaktor Irena KaltenbergUkład typograficzny Tadeusz PiaseckiKorektorki Ewa Bojara, Ewa Dąbrowska, Janina WanatOkładkę projektował Zygmunt Ziemka

© Copyright for the Polish editionby Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1984

ISBN 83-01-04689-9

Wydawnictwo Naukowe PWNWydanie drugieArkuszy wydawniczych 55,25; drukarskich 43,5Papier offsetowy klasy III 70 g, 70 x 100 cmOddano do reprodukcji 9 grudnia 1991 r.Druk ukończono w lutym 1992 r.Zamówienie 2326/91Olsztyńskie Zakłady Graficzne im. Seweryna Pieniężnego

ROZPOZNAWANIE OBRAZÓW... 35Organizowanie niepełnych obrazów... 36Obrazy konkurencyjne. . .37

ORGANIZOWANIE INFORMACJI SŁUCHOWEJ... 38

Obrazy pozbawione znaczenia... 39Naginanie danych sensorycznych do przyjętej interpretacji... 42

ZNACZENIE REGUŁ... 44Spostrzeganie przestrzeni... 46Znaczenie kontekstu... 55

ANALIZA CECH... 59Zatrzymywanie obrazu... 61Efekty następcze... 66

JAK UZYSKAĆ EFEKTY NASTĘPCZE RUCHU?... 67

Wyjaśnienie efektów następczych... 68Adaptacja do barwy uzależniona od kierunku... 70

SPOSTRZEGANIE BEZ WYODRĘBNIANIA CECH... 72Widzenie skórne... 72

2. Przetwarzanie informacjiprzez układ nerwowy

OKO ZABY... 77ANATOMIA DETEKTORÓW... 78

METODY FIZJOLOGICZNE... 80Neuron... 80Rejestracja reakcji neuronów... 82

TWORZENIE OBWODÓW NEURONOWYCH... 84

OBWODY PODSTAWOWE... 85Budowa bloków... 85

WYODRĘBNIANIE KONTURÓW... 88Wrażliwość a czułość sensoryczna... 88Hamowanie oboczne... 89Obwody służące do wyodrębniania konturów... 93Pola centralne i peryferyjne... 101Obwody włączeniowo-wyłączeniowe... 105

REAKCJE W CZASIE... 108Obwody służące do wytwarzania przemijających reakcji... 109

REAGOWANIE NA RUCH... 112Obwody służące do wykrywania ruchu... 114

PRZETWARZANIE SYGNAŁÓWW CIELE KOLANKOWATYM BOCZNYM 118

WYODRĘBNIANIE CECH... 120Proste komórki... 120

DIPOLE... 1 2 7

Komórki złożone... 128Komórki superzłożone... 130

WNIOSKI... 136

3. Teorie rozpoznawania obrazów

PANDEMONIUM... 139Cechy związane z rozpoznawaniem liter... 141Jak zbudo wać pandemonium?... 141

Cechy związane z rozpoznawaniem mowy... 149Detektory cech związane z analizą mowy... 1 51Podsumowanie dotyczące analizy cech... 153

ANALIZA PRZEZ SYNTEZĘ... 154Znaczenie kontekstu... 154Mokre skarpetki... 156Ważna rola redundancji... 158

DOKONYWANIE SYNTEZY PRZEKAZU SENSOR YCZNEGO... 158KOLEJNOŚĆ OPERACJI... 1 64

CECHY A OCZEKIWANIA... 165

4. System wzrokowyŚWIATŁO... 171

DECYBELE... 1 72

DROGA WZROKOWA... 173Źrenica... 173Soczewka... 175Siatkówka... 178

REAKCJE CHEMICZNE NA ŚWIATŁO... 178Reakcja fotochemiczna... 179

NEUROANATOMIA WIDZENIA... 180Sieć nerwo wa siatkówki... 182

DROGA DO MÓZGU... 185

WYBÓR INFORMACJI WZROKOWEJ... 185Ruchy oka... 185Lokalizacja przedmiotów... 189Widzenie bez udziału kory wzrokowej... 191Widzenie bez udziału wzgórków czworaczych górnych... 193

5. Podstawowe właściwościwidzeniaSPOSTRZEGANIE JASNOŚCI... 195Pasy Macha... 195Kontrast jasności... 200

JASNOŚĆ A GŁĘBIA... 2 0 3

ADAPTACJA... 206Warstwice równej jasności... 209

WŁAŚCIWOŚCI WIDZENIA ZWIĄZANE Z CZASEM... 211Czas integracji... 211Kiedy migające światło wydaje się ciągłe?... 211Krytyczna częstotliwość migotania... 212

BARWA... 214

MIESZANIE BARW... 215Koło barw... 215

BARWNIKI I ŚWIATŁA... 2 2 0

Obrazy następcze... 222

WRAŻLIWOŚĆ CZOPKÓW NA BARWY... 223Teoria widzenia barwnego oparta na procesach przeciwstawnych... 225Kontrast indukowany... 230

6.\System słuchowyFIZYKA DŹWIĘKU... 234Częstotliwość dźwięku... 235Intensywność dźwięku... 237

DECYBELE... 2 3 8

BUDOWA I FUNKCJONOWANIE UCHA... 239Ucho wewnętrzne... 239Ruchy błony podstawowej... 241Komórki włoskowe (włosowate)... 243

REAKCJE ELEKTRYCZNE NA DŹWIĘK... 246Krzywe strojenia (tonów)... 246Charakterystyka czasowa reakcji neuronów... 247Kodowanie intensywności informacji... 249Przetwarzanie informacji słuchowej... 251

7. Wymiary dźwiękuGŁOŚNOŚĆ... 259Warstwice równej głośności... 260Słuchanie muzyki... 261Maskowanie... 265Pomiar głośności... 268

WYSOKOŚĆ DŹWIĘKU... 269Skala muzyczna... 269Skala melowa... 270Teoria miejsca: położenie na błonie podstawowej... 270Cykliczność wysokości dźwięku... 274Maskowanie nieobecnego tonu podstawowego... 277

ODRÓŻNIANIE WYSOKOŚCI DŹWIĘKU , _ nBEZ UDZIAŁU BŁONY PODSTAWOWEJ... I /y

Argumenty przeciw teorii periodycznościspostrzegania wysokości tonu... 281Dwoistość teorii spostrzegania wysokości dźwięku... 282

KRYTYCZNE PASMO CZĘSTOTLIWOŚCI... 283

PRZESTRZENNE SPOSTRZEGANIE DŹWIĘKU... 286Lokalizacja... 286Interakcje dwuuszne... 290Znaczenie słyszenia dwuusznego... 291Zapis dźwięku... 293Efekt pierwszeństwa... 295

8. Nerwowe podłoże pamięci

SYSTEMY PAMIĘCI... 299System przechowywania informacji sensorycznej... 299Pamięć krótkotrwała... 300Pamięć długotrwała... 301

PRZECHOWYWANIE INFORMACJI... 302Obwody nerwowe pamięci... 303

CHEMIA PAMIĘCI... 309Zmiany w RNA a uczenie się... 309Uczenie się po wprowadzeniu zmian w RNA... 310Przekazywanie pamięci. ..313

ZABURZENIA PAMIĘCI... 314Wstrząsy elektryczne. ..315Amnezje. ..316Przypadki H.M. i N. A.... 321Mechanizmy pamięci. ..323

POSZUKIWANIE LOKALIZACJIPAMIĘCI DŁUGOTRWAŁEJ... 324

JEDEN MÓZG CZY DWA MÓZGI?... 325Rozszczepienie mózgu u zwierząt... 327Rozszczepienie mózgu u człowieka... 329Dwa mózgi: niezmienność czy plastyczność?... 333

WNIOSKI... 335

9. Pamięć przemijającaPRZECHOWYWANIE INFORMACJI SENSORYCZNEJ... 337

TACHISTOSKOP... 3 3 8

Pojemność systemu SIS... 340

PAMIĘĆ KRÓTKOTRWAŁA... 344Błędy w przypominaniu z pamięci krótkotrwałej... 346Powtarzanie... 348Zapominanie... 349Właściwości pamięci... 353

OD PAMIĘCI KRÓTKOTRWAŁEJDO PAMIĘCI DŁUGOTRWAŁEJ... 357

ZJAWISKA UWAGI... 362Wybór przekazów. ..363Przetwarzanie odrzuconego przekazu... 366Pamięć bez uwagi... 368

TEORIE UWAGI... 371Model osłabiacza... 371Model procesu aktywnej syntezy. • • 373

10. Struktura pamięci

ODPOWIADANIE NA PYTANIA... 379Kiedy należy poszukiwać informacji?... 380Odszukiwanie obrazu... 381Odszukiwanie informacji jako proces rozwiązywania problemów... 383Poszukiwanie i rozumienie... 384

DONIOSŁOŚĆ ROZUMIENIA... 385

MODEL PAMIĘCI... 391Zapamięty wanie pojęć... 391

Pojęcia pierwotne i wtórne... 397Zapamiętywanie zdarzeń... 399

11. Procesy pamięciMECHANIZMY WEJŚCIA I WYJŚCIA... 409Przetwarzanie na wejściu... 410Udzielanie odpowiedzi... 411

WNIOSKOWANIE O STRUKTURZE PAMIĘCI LUDZKIEJ... 4 1 2

POSZUKIWANIE INFORMACJI W PAMIĘCI... 414Wieloetapowy proces poszukiwań. . . 4 1 7

REORGANIZACJA STRUKTUR PAMIĘCIPOPRZEZ PROCESY MYŚLOWE... 421Korygowanie błędów... 424Ocenianie na wejściu... 429

PENETRACJA HANKI; DANYCH... 4 3 2

ROZUMIENIE A ZAPAMIĘTYWANIE... 435

PAMIĘĆ JAKO PROCES PRZETWARZANIA INFORMACJI... 437

1 2. JęzykNabywanie znaczenia poprzez działanie... 441Znaczenie nazw... 442

STRUKTURA JĘZYKA... 443Struktura znaczeniowa a struktura powierzchniowa... 444

GRAMATYKA ANGIELSKA... 4 4 9

Przekazywanie struktury... 455Przekazywanie znaczenia... 457

UCZENIE SIĘ JĘZYKA... 459Uczenie się reguł... 459Naśladownictwo... 460Język jako środek komunikowania się... 461Pierwsze kroki w komunikowaniu się... 462Rozumienie... 465

13. Uczenie sięi rozwój poznawczySCHEMATY SENSORYCZNO-MOTORYCZNE... 471Schemat sensoryczno-motoryczny... 472

ZJAWISKA UCZENIA SIĘ... 476Zbieżności między czynnościami a wynikami... 476Wykrywanie korelacji... 481Zbieżności między warunkami zewnętrznymi a wynikami... 483Podsumowanie... 486

WARUNKOWANIE KLASYCZNE... 4 8 7

UCZENIE SIĘ POZNAWCZE... 488Wzmocnienie jako sygnał... 488Uczenie się i świadomość... 490Uczenie się przez eksperymentowanie... 490Znaczenie oczekiwań... 491

ROZWÓJ POZNAWCZY... 493Uczenie się sensoryczno-motoryczne... 493

ROZWÓJ OBRAZÓW... 4 9 4

Myślenie przedoperacyjne... 49 5Operacje konkretne... 497Operacje formalne... 498

MYŚLENIE... 498

14. Rozwiązywanie problemówANATOMIA PROBLEMU... 501Protokoły... 502Protokół rozwiązywania problemu DONALD + GERALD... 503Graf rozwiązywania problemu... 505

STRATEGIE ROZWIĄZYWANIA PROBLEMÓW... 509Poszukiwanie rozwiązań... 512Wybór operatorów... 512Ograniczenia metody analizy protokołów... 515

STANY WEWNĘTRZNE A STANY ZANOTOWANE W PROTOKOLE... 5 1 7

MECHANIZMY MYŚLENIA... 520Reguły a fakty... 520Podprogramy... 521Pamięć krótkotrwała... 522

1 5. Podejmowanie decyzjiOKREŚLANIE WARTOŚCI... 528Psychologiczna wartość pieniędzy. •• 529Wartość złożonych alternatyw... 529Przeciążenie poznawcze... 533Co jest przedmiotem optymalizacji?... 534

LOGIKA WYBORU... 5 3 5

PODEJMOWANIE DECYZJI RYZYKOWNYCH... 539Użyteczność w sytuacji ryzykownego wyboru... 539Prawdopodobieństwo... 540Oczekiwana wartość... 541Prawdopodobieństwo subiektywne... 542Reprezentatywność i dostępność... 543Subiektywnie oczekiwana użyteczność... 545

GROMADZENIE DOWODÓW... 546Szansę... 546Testowanie raka... 547

EFEKTY NASTĘPCZE PODEJMOWANIA DECYZJI... 550Racjonalizacja... 550O konikach polnych i innych rzeczach... 551Racjonalizacja podecyzyjna. . .552

WNIOSKI... 553

16. Społeczny kontekst decyzji jWPŁYW CZYNNIKÓW SPOŁECZNYCHNA PODEJMOWANIE DECYZJI... 555

ZACHOWANIE SIĘ OSÓB POSTRONNYCH... 556Apatia osób postronnych... 558Podporządkowanie się autorytetowi... 559

DECYZJE INTERAKCYJNE... 564Targowanie się... 564Procedura targowania się... 565Proces negocjacji... 567Negocjacje strategiczne... 572Taktyka konfliktu... 573

GRY I DECYZJE... 5 7 5

1 7. Motywacja

MÓZGOWE MECHANIZMY MOTYWACJI... 583Elektryczna regulacja głodu i pragnienia... 583Zaburzenia systemu regulacji motywacyjnej... 584

SYSTEMY REGULACJI MOTYWACYJNEJ... 585Sprawdzian liczbowy... 591Zakończenie jedzenia... 594Czynniki pozabiologiczne... 599

REAGOWANIE NA NIEPEWNOŚĆ... 600Reakcje na stres... 600

BIOCHEMICZNE REAKCJE NA STRES... 6 0 2Reakcje na konflikt,.. 606Reakcja na nic... 609Nerwowe mechanizmy wzbudzenia... 61 1

SEN... 6 1 4

INTERPRETACJA WZBUDZENIA EMOCJONALNEGO... 616Emocje: jedna czy wiele?. . . 6 1 6Jak wywołać gniew lub euforie?... 619

MOTYWACJA A POZNANIE... 622

DODATEK A

Mierzenie zmiennychpsychologicznych

DOZNANIA ZMYSŁOWE... 627

SKALOWANIE... 629Rodzaje skal... 630Techniki skalowania... 631Ocenianie wielkości... 633Pra wo potęgo we. ..634,,He" wobec , Jakiego rodzaju"?... 635In terpretacja funkcji potęgo wej. ..636Zakres zastosowania... 637Porównywanie między modalnościami... 638Jak skalować?... 642

DODATEK B

Charakterystyki funkcjonowania

PROBLEM DECYZJI... 649

GRA W KOŚCI... 649Reguła określania kryterium... 651Oceny pewności. ..655Rozkład normalny... 657

PROBLEMY... 662Problem tryskaczy przeciwpożarowych... 662Pamięć... 664Gra w kości po raz drugi... 665

BibliografiaWSKAZÓWKI BIBLIOGRAFICZNE... 667Roczne Przeglądy (Annual Reviews)... 667Abstrakty Psychologiczne (Psychological Abstracts)... 667Indeks Cytowań (The Science Citation Index)... 668Czasopisma... 668

PODRĘCZNIKI... 669Zbiory artykułów... 670

BIBLIOGRAFIA... 671

Indeks nazwisk... 690

Indeks rzeczowy... 694

Przedmowa do wydania polskiego

Po kilku latach pracy tłumaczy i zespołu redakcyjnego oddajemy do rąk Czytelnikapolskiego podręcznik psychologii poznawczej Lindsaya i Normana, wydany w 1972roku. Jak długi był.ten okres pracy zespołu polskiego, niech świadczy fakt, że w tym czasiezdążyło się ukazać drugie, poprawione wydanie podręcznika w języku angielskim (w1977 roku) i ono miało już kilka kolejnych wydań. Mam nadzieję, że doczekamy się tegopoprawionego wydania w wersji polskiej.

Podręcznik Lindsaya i Normana zdobył sobie zasłużoną sławę na uniwersytetachamerykańskich i innych na całym świecie, tłumaczony na wiele języków. W zamierzeniuautorów stanowić miał kurs wstępny psychologii, używany jest jednak powszchnie jakopodręcznik podstawowego kursu psychologii procesów poznawczych. Jego wielką zaletąjest z jednej strony pokazanie fizjologicznych podstaw poznawczego modelu funkcjono-wania umysłu ludzkiego, a z drugiej ukazanie związku tego modelu z problematykąmotywacji i zachowania społecznego.

Podręcznik ten przyczynił się niewątpliwie do tego. że podejście poznawcze wpsychologii amerykańskiej stało się dominujące i objęło stopniowo wszelkie jej dziedzi-ny - od psychologii percepcji, pamięci i myślenia do psychologii społecznej i osobowości.Ta nowa psychologia („New Look", jak ją określano) wyznaczyła nowy paradygmatmyślenia psychologów amerykańskich, który zaczyna być tak powszechnie stosowany iobowiązujący, jak ongiś był paradygmat behavioryzmu. Ten poznawczy paradygmatmyślenia wyłonił się na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych z jednej strony wwyniku badań nad modelami sztucznej inteligencji i symulowanego myślenia. Modeleopracowane dla maszyny zaczęły prowokować badaczy jako możliwe modele pracyumysłu ludzkiego, dając zarazem klucz do otwarcia szczelnie dotąd przez behaviorystówzamkniętej „czarnej skrzynki". Z drugiej strony dzięki bujnemu w owych czasachrozwojowi teorii i badań psycholingwistycznych nad przyswajaniem i używaniem językaprzez człowieka wykazano kompletną nieprzydatność koncepcji behaviorystycznych dozrozumienia rzeczywistych mechanizmów zachowań językowych.

Podręcznik Lindsaya i Normana powstawał w czasie (początek lat siedemdziesiątych),kiedy psychologia poznawcza zaczyna się umacniać w badaniach i teoriach psycholo-gicznych. Jest to okres tworzenia modeli i teorii reprezentacji świata w umyśle ludzkim,modeli o charakterze strukturalistycznym, obrazujących złożoną, zwykle hierarchicznąorganizację tego, co określano jako pamięć semantyczną i epizodyczną, a co stanowiłowłaśnie ową reprezentację świata w pamięci trwałej. Lindsay i Norman przedstawiająwłasny model struktury pamięci, nie analizując bliżej innych modeli ani nie wnikając wdyskusje, jakie toczyły się i toczą nadal nad zaletami i wadami różnych modeli

Przedmowareprezentacji świata, jak też nad kodami tej reprezentacji: obrazowym i abstrakcyjnym(analogowym i analitycznym) versus tylko abstrakcyjnym. W ostatnim okresie tostrukturalistyczne podejście w psychologii poznawczej bywa zastępowane podejściembardziej procesualnym, funkcjonalnym, akcentującym dynamiczny, proceduralny cha-rakter reprezentacji świata w umyśle, rolę procesów decydujących o ciągłej jej transfor-macji, o przechodzeniu od jednego stanu pamięci, myśli itp. do innego.

Panujące w amerykańskiej psychologii podejście poznawcze, tak jak ongiś podejściebeheviorystyczne, wpływa też na inne nauki humanistyczne dając w wyniku podstawy dowyłonienia się nowej interdyscyplinarnej dziedziny wiedzy, którą określa się jakobadania nad poznaniem - cognitive science. W Europie, gdzie tradycje behaviorystycznenie były nigdy zbyt silne, to nowe podejście, które po długiej przerwie ponownie powracado problematyki świadomości i analiz wewnętrznych procesów psychicznych, wywołałozainteresowanie i żywy odzew, zwłaszcza dlatego, że nie jest trudno pokazać jegokorzenie tkwiące w europejskiej psychologii postaci i piagetowskim strukturalizmie.

W polskiej psychologii również nowe podejście poznawcze napotyka bardzo podatnygrunt. Ukazało się wiele prac, szczególnie w PWN-owskiej serii „Biblioteka PsychologiiWspółczesnej", które należą do nurtu poznawczego. Wpływ psychologii poznawczej napolskich psychologów da się zaobserwować we wszystkich dziedzinach tej nauki, azwłaszcza w rozwijanych w Polsce teoriach osobowości. Najbardziej reprezentatywnymautorem jest Józef Kozielecki, który od deklaracji swego akcesu do psychologiipoznawczej w Koncepcjach psychologicznych człowieka przechodzi do przedstawieniawłasnej teorii typu „poznawczego" w Psychologicznej teorii samowiedzy. Chociaż wpolskiej literaturze psychologicznej, oryginalnej i tłumaczonej, jest wiele prac reprezen-tujących orientację poznawczą, artykułów i monografii, to brak "jest podręcznikaakademickiego, który by konsekwentnie taką wiedzę wykładał. Lukę tę w zamierzeniunaszym ma zapełnić podręcznik Lindsaya i Normana.

Słowo o autorach. Norman jest wybitnym reprezentantem nurtu poznawczego,wywodzącego się z badań nad sztuczną inteligencją, aktualnie żywo zaangażowany wrozwijaniu cognitive science. Lindsay jest psychologiem fizjologicznym i jego tokompetencji zawdzięczamy, że w prezentowanym podręczniku abstrakcyjne modelesymulujące pracę umysłu znalazły realne podstawy w przedstawianych modelachfunkcjonowania układu nerwowego.

Książka Procesy przetwarzania informacji u człowieka powinna więc dobrze służyćstudentom i wykładowcom psychologii, jak też wszystkim zainteresowanym tą dziedzinąwiedzy, ze względu na bezsporne zalety merytoryczne i formalne. Jest przykładem bardzokompetentnego przedstawienia podejścia poznawczego, a zarazem twórczego wykorzy-stania wiedzy neurofizjologicznej (na co wskazuje chociażby posługiwanie się w książcekoncepcją hamowania obocznego). Cechującą autorów lekkość stylu i jasność wykładuzapewne nie zawsze potrafiliśmy oddać w polskim przekładzie, ale bogata i dowcipnaszata graficzna (tak rzadko spotykana w pracach rodzimych) powinna ułatwić odbiórprezentowanego tekstu.

I da KurczWarszawa, w czerwcu 1982 roku

Wszystko zaczęło się latem 1966 roku, kiedy obaj spotkaliśmy się po raz pierwszy nakonferencji w Driebergen w Holandii. Dojeżdżaliśmy wtedy obaj do La Jolla-P. H.Lindsay z Toronto, D. A. Norman z Harvardu. Uniwersytet Kalifornijski otworzyłwłaśnie swój oddział w San Diego i nie opracowano jeszcze programu z zakresupsychologii dla studentów pierwszych lat. Postanowiliśmy wspólnie prowadzić wykładyz tego przedmiotu.

Celem naszym było zafascynowanie początkujących studentów współczesną psycho-logią eksperymentalną. Chcieliśmy im wyjaśnić, jak prowadzimy badania, co robimy wnaszych laboratoriach. Pragnęliśmy skłonić studentów do aktywnego obcowania zpojęciami z zakresu psychologii, zamiast wbijania sobie do głowy długich list faktów ieksperymentów. Chcieliśmy przekazać im, jak myślimy i jak widzimy badania nadpsychiką ludzką.

Nie odnieśliśmy jednak błyskawicznego sukcesu. Przykre było odkrycie, że sprawy,które nam wydawały się bardzo interesujące, nie zawsze były takimi dla studentów:jednocześnie i my uczyliśmy się, w jaki sposób nauczać wstępnego kursu psychologii. Wmiarę jak zdobywaliśmy doświadczenie, rozwijał się nasz zestaw notatek i pomysłów.Nasze wykłady utrzymywały się przez kolejne lata, zgłaszało się na nie coraz więcejchętnych, ale sprawiał nam trudności brak odpowiedniego podręcznika. Doszliśmyzatem do wniosku, że jedynym sposobem zdobycia takiego podręcznika będzie napi-sanie go.

I oto on. Wiele nauczyliśmy się zarówno w toku nauczania, jak i pisania tej książki.Zmusiło to nas do skrystalizowania naszych idei i dziś sami jesteśmy bardziejzafascynowani psychologią niż wtedy, gdy zaczynaliśmy ten kurs. Czekamy z niecierp-liwością na postępy, jakie niewątpliwie uczyni ona w ciągu najbliższych lat. Sposóbpodejścia zaprezentowany w tej książce ukierunkował nasze studia z zakresu psy-chologii.

Podziękowania

Wiele osób poświęciło nam bezinteresownie swój czas, swoje działania i swoje myśli.Szczególnie wiele zawdzięczamy Davidowi Rumelhartowi, który współpracując z namiw naszych badaniach i w zajęciach dydaktycznych wniósł do nich poważny wkładintelektualny. Odegrał on szczególnie stymulącą rolę w opracowaniu i rozwinięciumodelu pamięci - materiału, który został przedstawiony w rozdziałach 10 i 11, iukierunkował organizację materiału w rozdziałach 12 i 13. (Patrz artykuł napisany przezRumelharta, Lindsaya i Normana, 1972.)

Podobnie uczestnicy „grupy badawczej LNR" (Lindsaya, Normana i Rumelhar-ta- przyp. red. poi.) w ciągu lat jej działania przyczynili się do wskazania sposobu, w jakiwidzimy procesy poznawcze od percepcji do myślenia. Wielu (chyba z pięćdziesięciu)doktorantów i asystentów pomagało nam w prowadzeniu wykładu, który stał siępunktem wyjścia tej książki. Każdy z nich indywidualnie i wszyscy razem zasługują nanaszą wdzięczność. W szczególności pragnęlibyśmy podziękować za pomoc, jakiejudzielili nam kierownicy grup asystenckich: Richard Meltzer, Jim Levin i MarcEisenstadt.

Leanne Hinton wiele nam pomogła w toku pisania tej książki. Najpierw nagrywałanasze wykłady na taśmie magnetofonowej, następnie je uporządkowała i przepisała,sprawdziła bibliografię i w ogóle pomagała we wszystkich fazach naszej pracy nadksiążką. Ponadto jeszcze przygotowała szkice rysunków, na podstawie których wyko-nano ilustracje do druku. Jej rysunki anatomiczne , czarujące demony i niekształtne ciałaprzyczyniają się do tworzenia atmosfery tej książki i rozjaśniają tekst.

Cathy Cox pomogła nam w transkrypcji wykładów na temat słyszenia, które stanowiąrozdziały 6 i 7. Pracę edytorską nad książką wykonała Margaret Jackson, natomiast JulieLustig zajmowała się w ostatnim roku sprawdzaniem i nadzorem nad końcowymipracami. Marlene Farnum, Julie Lustig i Martha Norman sporządziły indeks rzeczowy wczasie jednego nadmiernie przydługiego, maratońskiego weekendu.

Wiele osób przeczytało poszczególne rozdziały i poczyniło niezwykle cenne uwagi.Uwagi Petem'Deana pomogły nam w opracowaniu ostatecznej wersji tekstu na tematrozwiązywania problemów i w odniesieniu do współczesnej sztuki. Larry Sąuiresprzeczytał i skomentował rozdział 8, Allen Newell-rozdział 14, George Mandler-roz-dział 17, Ed Fantino - materiał na temat uczenia się sprawczego, Jack Nachmias i CharlesHarris poczynili uwagi do pierwszej wersji rozdziałów 1-7. Uwagi Ulrica Neissera i kilkuanonimowych recenzentów pomogły nam wnieść poprawki w różnych partiach książki.Chcielibyśmy zwłaszcza podziękować Recenzentowi nr 3, którego uwagi, chociaż ostre iprzykre, były bardzo inspirujące i użyteczne.

Wreszcie powinniśmy wyrazić wdzięczność naszym cierpliwym wydawcom, którzy zperspektywy Nowego Jorku i San Francisco musieli widzieć całe nasze przedsięwzięciejako chaotyczne i niepewne, lecz mimo to ich pomoc pozwoliła na ostateczne edytorskiewykończenie pracy.

ŹRÓDŁA RYSUNKÓW I TABEL

Rys. 1-38

Rys. 1-45

Rys. 2-1

Rys. 2-6 i 4-7

Tabela 3-2 i rys. 6-4i 6-5

Rys. 5-8

Rys. 5-18

Rys. 5-28

Rys. 5-29

Rys. 6-11

Rys. 6-13

Rys. 7-1

From M. Luckiesh, Yisual illusions. New York: DoverPublication, Inc., 1965, Reprinted through permission ofthe publisher.

From R. M. Pritchard, Stabilized images on the retina.Copyright© 1961 by Scientific American, Inc. Allrightsreserved.

From Pomeranz andChung (1970). Copyright 1970 by theAmerican Association for the Advancement of Scien-ce.

From S. Polyak. The vertebrate nsual system. Copyright©1957 by the University of Chicago Press and used bypermission.

From Denes and Pinson (1963). Courtesy of Bell Tele-phone Laboratories, Incorporated.

From S. S. Stevens (1961b). Copyright 1961 by the Amer-ican Association for the Advancement of Science.

From D. B. Judd, Basic correlates of the visual stimulus. InS. S. Stevens (Ed.), Handbook ofexperimental psycholo-gy. New York: Wiley, 1951. By permission of John Wiley& Sons, Inc.

From Wald (1964). Copyright 1964 by the AmericanAssociation for the Advancement of Science.

Based on DeValois and Jacobs (1968). Copyright 1968 bythe American Association for the Advancement ofScience.

After G. L. Rasmussen and W. F. Windle (Eds.), Neuralmechanisms of the auditory and vestibular systems,1960. Courtesy of Charles C. Thomas, Publisher,Springfield, Illinois.

Photo is from Bredberg et al. (1970). Copyright 1970 by theAmerican Association for the Advancement of Scien-ce.

From Robinson and Dadson (1956). By permission of theInstitute of Physics and the Physical Society.

Rys. 7-2

Rys. 7-6 i 7-8

Rys. 7-11,7-12, i 7-21

Rys. 7-18

Rys. 8-15

Rys. 9-8

Rys. 9-11 oraz 9-14

Tabela 12-2

Rys. 14-7

Rys. 16-4 i 16-5

Rys. 17-14

Rys. 17-15

Illustration courtesy of C. G. Conn, Ltd., Oak Brook,Illinois.

From E. Zwicker and B. Scharf, Model of loudnesssummation. Psychology Review, 1965, 72, 3-26. Copy-right 1965 by the American Psychological Association,and reproduced by permission.

From J. Zwislocki, Analysis of some auditory characteri-stics. In D. R. Luce, R. R. Bush, and E. Galanter (Eds.),Handbook of mathematical psychology, Vol. III. NewYork: Wiley, 1965. By permission of John Wiley & Sons,Inc.

From R. R. Fay, Auditory freąuency stimulation in thegoldfish (Carassius Auratus). Journal of'Comparative &Physiological Psychology, 1970, 73 (2), 175-180. Copy-right 1970 by the American Psychological Association,and reproduced by permission.

Graph from E. H. Lenneberg, Biological foundations oflanguage. New York: Wiley, 1967. By permission ofJohn Wiley & Sons, Inc.

From B. B. Murdock, Jr., The retention of individual items.Journal of Experimental Psychology, 1961, 62,618-625. Copyright 1961 by the American Psychologi-cal Association, and reproduced by permission.

From B. B. Murdock, Jr., The serial effect of free recall.Journal of'Experimental Psychology, 1962,64,482-488,Copyright 1962 by the American Psychological Associa-tion, and reproduced by permission.

From R. Brown and C. Hanlon, Derivational complexityand order of acquisition in child speech. In J. R. Hayes(Ed.), Cognition and the development of language. NewYork: Wiley, 1970. By permission of John Wiley & Sons,Inc.

From Herbert A. Simon and Allen Newell, Human pro-blem sohing© 1971. By permission of Prentice-Hall,Inc. Englewood Cliffs, New Jersey.

From S. Siegal and L. E. Fouraker, Bargaining and groupdecision making: Experiments in bilateral monopoly.Copyright 1960 by McGraw-Hill, Inc. used withpermission of McGraw-Hill Book Company.

From N. Kleitman, Sleep and wakefulness (2nd ed.).Copyright © 1963 by the University of Chicago Press,and used by permission.

Reprinted from D. B. Lindsley, Psychophysiology and

Rys. A-3 i A-6 i tabelaA-3

Rys. A-4 i A-5

motivation. In M. R. Jones (Ed.), Nebraska symposiumon mothation, by permission of University of NebraskaPress. Copyright © 1957 by The University of NebraskaPress.

Reprinted from S. S. Stevens, The psychophysics of sensoryfunction. In W. A. Rosenblith (Ed.), Sensory communi-cation, by permission of The M.I.T. Press, Cambridge,Massachusetts. Copyright © 1961 by the M.I.T. Press.'

From Stevens (1966a), Copyright 1966 by the AmericanAssociation for the Advancement of Science.

ZRODŁA CYTATÓW

Str. ... 322

Str. ... 332

Str. ... 478, 483

Str. ... 527

Str. ... 559

Str. ... 561

From B. Milner, S. Corkin, and H. L. Teuber, Furtheranalysis of the hipocampal amnesic syndrome: 14 yearfollow-up study of H. M. Neuropsychologica, 1968, 6,215-234, Reprinted with permission from PergamonPress.

From Michael S. Gazzaniga, The bisected brain. Copyright© 1970 by Meredith Corporation. Reprinted by permis-sion of Appleton-Century-Crofts, Educational Division,Meredith Corporation.

From B. Spock, Baby and child care. New York: PocketBooks, inc. Copyright © 1945, 1946, 1957, 1968 ByBenjamin Spock, M. D. Reprinted by permission ofPocket Books, a division of Simon and Schuster, Inc.

From the book Now we are six by A. A. Milne. Copyright1927 by E. P. Dutton, Inc. Renewal © 1955 by A. A.Milne. Published by E. P. Dutton & Co., Inc. andMethuen & Co., Ltd., and used with their permission.

From S. Milgram, Behavioral study of obedience, JournalofAbnormal andSocialPsychology, 1963, 67, 371-378,Copyright 1963 by the American Psychological Associa-tion and reproduced by permission:

From S. Milgram, Some conditions of obedience anddisobedience to authority. Human Relations, 1965, 18,57-75. Reprinted by permission of Plenum PublishingCorp.

Uwagi dla Czytelnika

Ciągle jeszcze świadomość ludzka stanowi dla nas zagadkę. Potrafimy już jednak stawiaćwłaściwe pytania. Książka ta wprowadza Czytelnika w metody badania czynnościpsychicznych człowieka, przy czym główny nacisk położony został nie na to, co jużznane, i nie na to, co jeszcze nie zostało poznane, lecz na sposoby dochodzenia do tegopoznania. Na kolejnych stronach tej książki próbowaliśmy budować modele charakte-ryzujące istotę opisywanych zjawisk. Stosując modele możemy odkrywać zasady leżące upodstaw teoretycznego wyjaśnienia tego czy innego zjawiska i ujawnić zarazem zalety iniedostatki teorii.

Modele, jakimi posługujemy się w książce, nie mogą, oczywiście, ukazać procesówmyślowych człowieka w całej ich złożoności i precyzji, pomagają jednak wyłonićnajistotniejsze elementy badanego problemu, odsuwając to, co nie jest istotne. Zresztą wfazie początkowej modele z konieczności są proste: należy pamiętać o tym, że człowiekdopiero zaczyna zbliżać się do poznawania własnej psychiki.

W pierwszych siedmiu rozdziałach książki rozpatrujemy wybrane zagadnienia zwią-zane z percepcją i wyjaśniamy, jak powinien funkcjonować system, który posiadałbywłaściwości percepcji ludzkiej. Rozważywszy kilka problemów teoretycznych, przej-dziemy następnie do szczegółowej analizy niektórych rzeczywistych mechanizmówfizjologicznych. W szczególności zajmiemy się budową połączeń nerwowych będącychpodłożem wielu podstawowych operacji przy rozpoznawaniu obrazów. Po prześledzeniugłównych właściwości połączeń nerwowych, jak też systemów wzrokowego i słuchowego,ponownie wrócimy do ogólnych zagadnień percepcji i pokażemy, że nasza wiedza ofizjologicznych mechanizmach percepcji jest niewystarczająca, aby zbudować pełnyobraz wyjaśniający to zjawisko; szereg bardzo istotnych problemów psychologicznych dotej pory pozostaje nierozwiązanych.

Od percepcji i rozpoznawania obrazów przejdziemy do pamięci; problem tenomawiamy w rozdziałach 8-11. Pamięć odgrywa nadzwyczaj ważną rolę w działalnościintelektualnej człowieka, dlatego też jej istota i funkcje wymagają wnikliwej analizy.Analizujemy procesy intelektualne człowieka, koncentrując się na właściwościachpamięci. W rozdziale 8 omawiamy nerwowe mechanizmy pamięci, jak również to, co jestwiadome o jej podłożu fizjologicznym oraz o dysfunkcjach pamięci wywołanych przezróżne zaburzenia procesów fizjologicznych. W rozdziale 9 podajemy przegląd badań nadpamięcią krótkotrwałą i uwagą, analizując odtwórcze właściwości pamięci krótkotrwałeji jej rolę w wybranych rodzajach działań ludzkich.

W kolejnych rozdziałach 10 i 11 omawiamy jeden z prawdopodobnych modeliprzechowywania informacji w pamięci długotrwałej. Obszar ten ciągle jeszcze nie

spenetrowany, rzadko był badany, a poznanie tej dziedziny jest niezbędne do zrozumie-nia wyższych czynności psychicznych człowieka. W następnych rozdziałach prezento-wany model pamięci zajmuje główne miejsce.

Ostatnia część książki (rozdziały 12-17) poświęcona jest analizie procesów poznaw-czych. W rozdziale 12 staramy się przedstawić badania nad językiem jako środkiemkomunikowania się ludzi. Porozumiewanie się ludzi między sobą wydaje się podstawo-wym warunkiem powstania języka u człowieka. Wychodząc z tego punktu widzenia,wyjaśniamy rozwój mowy dziecka. Rozdział 13 dotyczy mechanizmów uczenia się orazstadiów rozwoju inteligencji dziecka, poczynając od jego narodzin, a kończąc na okresiedojrzewania.

W rozdziałach 14-16 poddajemy analizie czynności intelektualne dorosłego człowie-ka, przy czym szczególnie zajmujemy się analizą rozwiązywania problemów i procesamidecyzyjnymi oraz społecznym kontekstem decyzji podejmowanych przez ludzi. Wrozdziale ostatnim rozpatrujemy zagadnienia dotyczące motywacji i emocji. Czyniąc towracamy do pewnych kwestii podnoszonych w rozdziałach 1 i 3. Wychodząc odprototypowego modelu systemu motywacji, poszukujemy sposobu, w jaki stany che-miczne i biologiczne ciała, współdziałając z procesami poznawczymi, regulują emocje izachowanie człowieka.

Rozdziały 1-17 składają się na pełny tekst książki, uzupełniające go Dodatki przynosząobszerny materiał dotyczący technik. W Dodatku A przedstawiony jest skrótowoproblem pomiaru w psychologii, zwrócono także uwagę na procedury ocenianiawprowadzając pewne proste zadania. W Dodatku B przedstawione są zagadnieniadotyczące podejmowania decyzji, zawiera on również wprowadzenie w ważną technikętzw. charakterystyk funkcjonowania.

Literatura naukowa stanowi podstawę danej dziedziny nauki. Wprowadzamy jązarówno w tekście, jak i w spisie bibliografii na końcu książki, stanowiącym przewodnikdla tych czytelników, którzy pragną poznać dane zagadnienie bardziej szczegółowo.Podane tam źródła mogą prowadzić do bardziej specyficznych (i zwykle trudniejszych)lektur. Często cytujemy prace, które w toku naszych studiów nad danym tematem wydałysię nam interesujące, choć nie mają one bezpośredniego związku z materiałemprezentowanym w danym rozdziale. Informacje o tym, jak szukać dodatkowych pozycji,podajemy w paragrafie „Wskazówki bibliograficzne" (s.667). Pełną informację biblio-graficzną o każdej cytowanej pozycji zawiera „Bibliografia" zamieszczona na s. 671.

1. Spostrzeganie

INTERPRETACJA PRZEKAZÓW SENSORYCZNYCHDopasowywanie do wzorca

ROZPOZNAWANIE OBRAZÓWOrganizowanie niepełnych obrazówObrazy konkurencyjne

ORGANIZOWANIE INFORMACJI SŁUCHOWEJ

Obrazy pozbawione znaczeniaNaginanie danych sensorycznych do przyjętej interpretacji

ZNACZENIE REGUŁSpostrzeganie przestrzeni

Niemożliwe organizacje figurZnaczenie kontekstu

ANALIZA CECHZatrzymywanie obrazuEfekty następcze

Efekty następcze mchuJAK UZYSKAĆ EFEKTY NASTĘPCZE RUCHU?

Efekty następcze barwyWyjaśnienie efektów następczychAdaptacja do barwy uzależniona od kierunku

SPOSTRZEGANIE BEZ WYODRĘBNIANIA CECH,, Widzenie skórne"

Celem naszym jest zrozumienie mechanizmów spostrzegania. Zadanie to polega naujawnieniu procesów psychologicznych, biorących udział w spostrzeganiu, oraz nazorientowaniu się na tyle, na ile jest to możliwe, w systemie połączeń nerwowych.Problemów jest tu wiele. Na przykład, w czasie czytania znaków drukarskich zapełnia-jących stronicę tekstu szybko i bez widocznego wysiłku przekładamy w myśli symbolewzrokowe na sensowne zdania. Podobnie mowę ludzką odbieramy od razu jakosensowne słowa, a niejako mieszaninę dźwięków, które należy jakoś uporządkować, abynadać im dopiero określony sens. Człowiek, idąc ulicą, szybko i bez wysiłku poznajeotaczające go przedmioty. Jeżeli z lewej strony rozlegnie się dźwięk, to z tej strony słyszygo. Po dojściu do brzegu chodnika, w odpowiedniej chwili wstępuje nań lub schodzi zeń.Biorąc ołówek do ręki, nie zastanawia się w sposób świadomy ani nad tym, jakie cechyodróżniają ołówek od innych przedmiotów, ani nad tym, jak należy kierować ruchamiręki i dłoni, aby go uchwycić, ani też nad tym, jak należy umieścić ołówek w ręku, abymóc nim się posługiwać.

INTERPRETACJA PRZEKAZÓW SENSORYCZNYCH

Zajmując się spostrzeganiem zaczniemy od analizy rozpoznawania układów bodźco-wych. W jaki sposób sygnały płynące z zewnątrz i oddziałujące na narządy zmysłoweprzekształcają się w mające sens doznania sensoryczne? Zwykle rozpoznajemy otaczającenas przedmioty i zdarzenia na pozór tak łatwo i szybko, iż nasuwa się przypuszczenie, żezwiązane z rozpoznawaniem operacje również są proste i bezpośrednie. Doświadczeniainżynierów wskazują jednak, że pogląd taki daleko odbiega od prawdy. Nie skonstruo-wano takich maszyn, które byłyby zdolne do rozpoznawania symboli i dźwiękówwystępujących w otaczającym nas środowisku. Wielokrotnie ponawiane próby skon-struowania maszyn zdolnych do rozpoznawania obrazów dały rezultaty znacznieodbiegające od możliwości, jakie mają w tym zakresie narządy percepcyjne najbardziejprymitywnych organizmów zwierzęcych. Zaczniemy od zbadania, dlaczego zadanie tojest aż tak trudne.

Dopasowywanie do wzorca

Dopasowywanie do wzorca to najprostszy z możliwych sposobów klasyfikacji irozpoznawania obrazów. Aby móc posługiwać się tą metodą, konieczna jest określonareprezentacja-wzorzec-dla każdego obrazu, podlegającego rozpoznaniu. Rozpozna-wanie dokonuje się w drodze dopasowywania sygnału płynącego z zewnątrz do wzorcawewnętrznego. Odnalezienie wzorca, który lepiej od innych odpowiada sygnałowi,prowadzi do zidentyfikowania tego ostatniego.

Popatrzmy, jak działa taki system przy odbieraniu sygnałów wzrokowych. Załóżmy, żezadanie polega na rozpoznawaniu liter alfabetu. Dla naszych potrzeb można przyjąć, że

obraz prezentowanej litery pada na wewnętrzną powierzchnię oka, na jej siatkówkę.Siatkówka składa się z wielu setek tysięcy światłoczułych komórek nerwowych, zwanychreceptorami. Działanie tych receptorów omówimy później, teraz zajmiemy się tym, jakmuszą być one ze sobą połączone, aby rozpoznawanie liter alfabetu było możliwe.

Podczas prezentacji litery A na siatkówce oka ulega pobudzeniu układ receptorów (rys.1-1). Gdybyśmy połączyli wszystkie te pobudzone receptory zjedna komórką detekcyj-

„Tak" RYSUNEK 1-3

ną, otrzymalibyśmy wzorzec komórek receptorycznych, specyficznie przystosowanychdo wykrywania wystąpień litery A. Taki możliwy wzorzec dla A przedstawiony jest narysunku 1-2'. Jeżeli układ świateł rozkłada się na siatkówce tak, że pobudza tylko ówokreślony zbiór receptorów, „detektor litery A" zaczyna intensywnie reagować (rys. 1-3).Inny zespół receptorów stanowi wzorzec dla litery L (rys. 1 -4), jeszcze inny dla litery N; w

1 Na przedstawionych tu rysunkach pomijamy fakt, że soczewka oka odwraca obraz. Czynimy to dlawygody i ułatwienia wykładu. Jest rzeczą oczywistą, że zasada połączeń międzyreceptorycznych nie zmienia sięw zależności od tego, czy obraz przedstawiony jest ,,do góry nogami" czy też nie.

PORÓWNYWANIE POŁOŻENIA Z WZORCEM „Nie" RYSUNEK l-5a RYSUNEK l-5c

RYSUNEK \-5b

ten sposób można zbudować wzorzec dla rozpoznawania dowolnego obrazu. Takiedopasowywanie do wzorca można przyjąć za najprostszy schemat rozpoznawaniaobrazów. Zauważmy, że schemat ten ma jedną specyficzną właściwość: układ napływa-jących sygnałów dopasowywany jest do wszystkich możliwych wzorców równocześnie,odpada konieczność żmudnego kolejnego sprawdzania wszystkich istniejących wzorcóww poszukiwaniu najbardziej odpowiedniego. Pobudzeniu ulegająjednocześnie wszystkiemożliwe wzorce i ten z nich, który reaguje na dany układ silniej niż inne, to poszukiwany,właściwy wzorzec.

Jednakże ten prosty schemat nie nadaje się zbytnio jako model rozpoznawania obra-zów przez człowieka. Wystarczy spojrzeć na rysunki l-5a, l-5b, l-5c, aby zrozu-mieć, co zajdzie, jeżeli litera będzie lekko pochylona albo rozmiary jej okażą się trochęmniejsze (lub większe) od wzorcowych. Przedstawiony tu system rozpoznawania oka-zuje się mało przydatny, jeżeli nie zawiera odpowiedniego wzorca dla danego obrazu.

Można jednak znaleźć różne sposoby udoskonalenia rozpatrywanego schematurozpoznawania przez porównywanie z wzorcem. Można np. zwiększyć ilość wzorców,przewidziawszy wszystkie możliwe warianty wielkości oraz wszystkie możliwe nachyle-nia liter (rys. 1-6).

Inny sposób podejścia wymaga wcześniejszego procesu przekształcania liter na jakiśstandardowy format zanim nastąpi proces porównywania z wzorcem.

Wiele programów dla maszyn liczących i urządzeń posługujących się technikąporównywania z wzorcem w celu rozpoznania układów sygnałów przewiduje wcześniej-sze przekształcenie tych sygnałów. W tym celu zanim rozpocznie się proces rozpozna-wania litery obraca się ją tak, aby jej dłuższa oś znalazła się w położeniu pionowym.Następnie za pomocą skalowania rozmiary jej, zbstają sprowadzone do wcześniej

RYSUNEK 1-6

RYSUNEK 1-7

ustalonych wielkości. I dopiero wówczas tak przekształcony sygnał jest porównywany zestandardowym zbiorem wzorców (rys. 1-7).

Najprostszy przykład praktycznego wykorzystania systemu porównywania z wzorcem(który zresztą dość wyraźnie pokazuje pewne słabości tego systemu)-to sortowanieczeków bankowych. Na dole każdego czeku numer seryjny i numer konta wydrukowanesą specjalnymi czcionkami (rys. 1-8), które mogą być odczytane zarówno przezczłowieka, jak i przez bankowy komputer. Maszyna „czyta" cyfry prześwietlając kopertę,to znaczy odbiera ona rozkład światła w wyznaczonym polu. System elektroniczny,zawierający wzorcowe rozkłady odbicia światła, odpowiadające każdej z dziesięciu

SOUTHERN CALIFORNIAFIRST NATIONAL BANK

LAJOLLASHORES OFFICE2256Avenida De La Playa.Ls Jolla.Calitornia 92037

RYSUNEK 1-8

możliwych cyfr, pozwała na rozpoznanie danej cyfry i w ten sposób również całego kodubankowego. Zwróćcie uwagę na kształty cyfr (rys. 1-8).

Podczas opracowywania metod prezentacji cyfr cały wysiłek skierowano na to, abybyły one najmniej podobne do siebie; „klatki" dla cyfr wyraźnie zaznaczono, a to dlatego,żeby układ, rozmiar, kształt każdej z cyfr był narzucony jednoznacznie, w przeciwnymbowiem razie urządzenie odczytujące czeki myliłoby się. Porównywanie z wzorcem tonajprostsza, ale zarazem najbardziej zawodna metoda rozpoznawania.

Wydaje się mało prawdopodobne, aby rozpoznawanie obrazów przez człowiekaposługiwało się tym mechanizmem. Wielka różnorodność obrazów, z jakimi styka sięczłowiek, stwarza olbrzymie trudności dla tego schematu. Można by sobie w zasadzie ztymi trudnościami poradzić, ale wówczas każdy nowy przypadek należałoby rozpatry-wać oddzielnie, co uczyniłoby system nadzwyczaj złożonym i mało elastycznym. Wdodatku schemat porównywania z wzorcem nie przewiduje rozpoznawania nowychwariantów układów, dla których nie ma wzorców. A człowiek potrafi to robić. Wynika ztego jasno, że zdolność człowieka do rozpoznawania obrazów oparta jest na jakimśinnym, bardziej pewnym i elastycznym systemie niż porównywanie z wzorcem.

ROZPOZNAWANIE OBRAZÓW

Nieprzydatna okazała się analiza za pomocą porównywania z wzorcem. Nie ma potrzebyprzeprowadzania dodatkowych eksperymentów, aby się o tym przekonać, wystarczyprosta logika. Jakie są zatem alternatywy? Należy najpier>v prześledzić zjawiskaspostrzegania.

Otaczające nas przedmioty nie zawsze wydają się nam takimi, jakimi są w rzeczywis-tości. Nie zawsze widzimy i słyszymy to, co w istocie zachodzi. System spostrzeganiapopełnia często omyłki. Czasem błędy te polegają na złudzeniach, kiedy indziej powstająw efekcie długotrwałej stymulacji, po której system spostrzegania musi przyjść do siebie,lub są wynikiem braku czasu na interpretację przedstawionego mu obrazu. Wszystkie tezjawiska są ważne dla nas, ponieważ często mechanizmy tego czy innego systemunajlepiej daje się odsłonić w wyniku analizy jego błędów i zaburzeń. Trudno zdecydować,od czego zacząć poszukiwania, jeżeli wszystko przebiega sprawnie. Ale w momencie,kiedy odkrywamy błędy, ich analiza może być bardzo pomocna. Z tego też względuzaczniemy od prześledzenia kilku zjawisk z dziedziny spostrzegania w celu poznaniapodstawowych zasad, jakie udało się z nich wyprowadzić.

Zaczniemy przede wszystkim od zbadania, jak są interpretowane informacje senso-ryczne. Proces interpretacji możemy uczynić w pełni świadomym, jeżeli zastosujemyspecjalne tricki: po pierwsze, usuwając pewne elementy obrazu czynimy jego interpre-tację trudną (jeśli nie niemożliwą). Po drugie, stworzymy możliwość konkurencyjnejorganizacji obrazu przez dostarczenie kilku sprzecznych interpretacji tego samegoobrazu. Po trzecie, pokażemy obrazy pozbawione znaczenia, aby zobaczyć, jaki wpływna proces interpretacji wywiera uprzednie doświadczenie.

Organizowanie niepełnych obrazów

Zazwyczaj interpretacja przekazów sensorycznych przebiega tak szybko i automatycz-nie, że rzadko zdajemy sobie sprawę, jakie to skomplikowane zadanie. W celu ujawnieniauwikłanych tu mechanizmów, musimy zwolnić przebieg tego procesu. Jeden sposóbtakiego zwolnienia polega na ograniczeniu dostępnej informacji wzrokowej.

Obserwując rysunek 1-9, możemy też prześledzić procesy organizowania obrazu,zachodzące podczas interpretowania obrazu wzrokowego. Kiedy dodamy informację, żemożna na nim zobaczyć psa - dalmatyńczyka (z głową skierowaną na lewo), to wystarczyraz zobaczyć psa i już trudno go nie dostrzec. Tak więc wiedza na temat tego, coprzedstawia obraz, przyspiesza cały proces interpretacji: kiedy wiemy, czego szukamy,łatwiej jest to odnaleźć.

Obrazy konkurencyjne

Obraz może okazać się dwuznaczny wskutek braku istotnej informacji lub też nadmiarunieistotnych danych. Może on też być dwuznaczny, ponieważ istnieje wiele sensownychsposobów jego interpretowania. W takich warunkach trudno jest interpretować obraz na

RYSUNEK 1-9. R. C. James (fotograf). Za zgodą autora.

RYSUNEK 1-10. Sahador Dali „Targ niewolników wraz ze znikającym popiersiem Waltera. Kolekcja: Mr iMrs Reynolds Morse. Za zgodą fotografa Muzeum Sabadora Dali, Cleveland. Ohio.

dwa różne sposoby równocześnie. Ilustruje to praca artysty Salvadora Dali (rys. 1-10).Tytuł obrazu: „Targ niewolników wraz ze znikającym popiersiem Waltera"dostarczawskazówek dla alternatywnych interpretacji przedstawionej sceny. W samym centrumobrazu stoją dwie małe zakonnice dotykając się ramionami. Ale przy innej organizacjipercepcyjnej obrazu twarze mniszek -zamieniają się w oczy Woltera, ich połączoneramionami sylwetki w jego nos, a białe części ich ubioru w talii - w jego podbródek. Wtym wypadku jeden sposób organizowania informacji prowadzi do spostrzegania małychfigurek ludzkich, a drugi do spostrzegania powiększonego popiersia. Do pewnego stopnia

te dwa sposoby organizowania informacji wzrokowej wzajemnie się wykluczają: trudnospostrzegać oba obrazy jednocześnie.

Być może trzeba będzie dziesięć razy przesłuchać ten sam kawałek, zanim określony układ pojawisię wyraźnie i jasno. Tu, podobnie jak przy spostrzeganiu wzrokowym, jeżeli wiemy czego szukać,łatwiej to znajdujemy; lecz kiedy słuchacz odkryje określony sposób organizacji percepcyjnej dziełamuzycznego, trudno mu będzie potem go uniknąć.

ORGANIZOWANIE INFORMACJI SŁUCHOWEJ

Tendencja do wybiórczego wyodrębniania i organizowania danych dostarczanych przez systemsensoryczny to jedna z podstawowych cech wszystkich doznań spostrzeżeniowych. Kiedy jedna zwielu rozmów prowadzonych obok nas zostaje wyodrębniona, rozmowa ta staje się figurą, awszystkie pozostałe dźwięki stają się tłem. Efekt ten występuje szczególnie wyraźnie na dużym igwarnym przyjęciu, gdzie możliwe jest przerzucanie uwagi z jednej rozmowy na inną. Za każdymrazem, kiedy w świadomości pojawia się wyraźnie nowa rozmowa, wszystkie pozostałe schodzą nadalszy plan.

Organizowanie naszych spostrzeżeń w figurę i tło jest znane w muzyce. Kompozytorzy częstopodają dwa różne tematy równocześnie, wiedząc, że słuchacz wybierze jeden jako główny. Niektórekompozycje napisane są tak, iż w dźwięku jednego instrumentu grającego solo można równocześ-nie usłyszeć dwa różne tematy. W takim wypadku grający przechodzi na przemian od tonówwysokich do niskich, a słuchacz, przysłuchując się wysokim tonom, spostrzega jedną melodię, aprzysłuchując się niskim tonom-inną; kolejne następowanie po sobie tonów wysokich i niskichmoże być odebrane jako dwa oddzielne ciągi dźwięków -dwa różne tematy muzyczne.

RYSUNEK 1-11

Przykładem podobnej kompozycji jest fragment solówki dla fletu, przedstawiony na rysunku1-11. Zauważcie, że w tym wypadku kompozytor (Telemann) dokładnie oddziela dwa tematy,zmuszając wykonawcę przez cały czas do przechodzenia od jednego do drugiego. Słuchacz możezgodnie z własnym wyborem śledzić jeden temat lub drugi. Ten temat, który przyciąga jego uwagę,staje się „figurą", a wszystkie pozostałe dźwięki spostrzegane są jako tło czy akompaniament.

Bogactwo odbioru muzyki w dużej mierze uzależnione jest od organizacji percepcyjnej.Słuchając orkiestry, wybieramy sobie temat i śledzimy go. Słyszymy kontrabas i przez chwilę tylkogo słyszymy, a potem przełączamy się na inny instrument. Uczymy się śledzić układ melodii,przenosząc uwagę z jednego instrumentu na drugi. Słuchając jakiegoś utworu ponownie,odkrywamy w nim nowe tematy, i tak zdarza się wiele razy. Temat wyodrębniony w danej chwilistaje się figurą, wszystko pozostałe tworzy tło. Spróbujcie wsłuchać się w muzykę trudniejszą Bachaczy Strawińskiego lub nawet dobry jazz czy rock. Wypróbujcie różne sposoby wsłuchiwania się wmuzykę. Bogactwo i różnorodność możliwych organizacji percepcyjnych pojawi się stopniowo.

Obrazy pozbawione znaczenia

Czy nasza zdolność organizowania i wyodrębniania określonych komponentów obrazuwzrokowego jest w pełni niezależna od umiejętności tworzenia znanych spostrzeżeń?Wcale nie. Interpretując przekaz wzrokowy, wyodrębniamy jako jednostki takieugrupowania, które mają wyróżniające się cechy. Wiązki elementów o podobnymkształcie albo też przerwy w powtarzającym się układzie jawią się nam jako figury.Klasyczna maksyma kompozycji ciekawej struktury graficznej wymaga wprowadzeniapunktu ogniskowania uwagi poprzez zaburzenie powtarzającego się układu. Wielumalarzy współczesnych-to mistrzowie w odkrywaniu różnorodnych kompozycji, które

RYSUNEK 1-12. Yictor Vasare/y, „Tlinko". 1956. Źródło: Vasarely V, s: 120, Editions du Griffan,Seuchdtel- Suis.se.

RYSUNEK 1-13. Francois Morellet, „Screen Painting: 0°, 22"5, 45°, 67°5". Kolekcja: Muzeum SztukiWspółczesnej, Paris. Za zgodą artysty.

można wykorzystać jako ciekawe przykłady zależności między figurą a tłem. Rysunki1-12 i 1-13 przedstawiają próbki ich prac. Jak odbieracie te obrazy? Na co patrzycie? Zjakiego powodu na niektórych obrazach tego typu organizacja pola bezustannie sięzmienia? Obrazy te pozwalają nam wykryć bardzo istotne sprawy. Po pierwsze, zasadyorganizacji percepcyjnej działają niezależnie od tego, czy przedmiot ma jakieś znaczenie iczy jest on nam znany. Po drugie, trudno jest, a czasem wręcz niemożliwie, zapobiecorganizacji informacji. Uważnie przyjrzyjcie się tym obrazom. Organizacja ich jest

niestała, przyjmuje raz taką, raz inną formę. Ale jakaś struktura obrazu zawsze występujei to nawet wówczas, gdy artysta świadomie starał się uniknąć standardowej formyorganizacji obrazu. Strukturę tę wnosi sam widz. Wyjątkowo interesujący jest obraz„Tremor "(rys. 1-14), a to dlatego, że jest on odbierany jako zbiór długich poziomych toznów pionowych, prostokątnych rurek lub jako układ dużych przesuwających siętrójkątów, przy czym jeden z tych układów występuje zawsze. Obraz może być sensownylub bez sensu, znany lub obcy-proces spostrzegania wzrokowego zawsze nadaje mujakąś organizację.

' V T ł* T T • ™ ~ •

JW9Xr?mTTf• • • • • • • •mtfTf

WT&JOT*

V8WRYSUNEK 1-14. Brickn Rilev, „Tremor", 1962, 48x48 cali. Za zgodą Mr Darida M. Winlona.

Naginanie danych sensorycznych do przyjętej interpretacji

Inne ważne aspekty organizacji informacji wzrokowej można przedstawić na przykładziezłudzeń. Istota wywołania złudzenia polega na tym, żeby wprowadzając na wejściesystemu wzrokowego wieloznaczną informację sensoryczną i poddając analizie błędy,jakie system spostrzegania przy tym popełnia, odsłonić pewne ukryte właściwości tegosystemu. W ten sposób udaje się często poznać lepiej szczegóły operacji systemuspostrzegania niż byłoby to możliwe w normalnych warunkach. Spójrzmy na rysunek1-15. Przedstawia on figurę, którą można spostrzegać jako przedmiot „leżący" (rys. 1-16)albo „stojący" (rys. 1-17).

Przygotujcie kawałek twardego kartonu2, złóżcie i ustawcie tak, jak to przedstawiarysunek 1-18. Następnie popatrzcie rtań jednym okiem, tak aby oko i linia kartonuznalazły się na jednej płaszczyźnie, a oko znajdowało się nieco wyżej od linii zgięcia.Punkt fiksacji wzroku nazwiemy punktem O. Początkowo przedmiot wygląda tak, jak towidać na rysunku 1-16, jednak po dłuższym wpatrywaniu się weń karton nagle podnosisię i wygląda tak, jak na rysunku 1-17. Aby uzyskać omawiany efekt, musimy zdobyć sięna chwilę koncentracji oraz cierpliwości. Złudzenie warte jest tego. Kiedy dostrzeżecieprzedmiot w pionie (rys. 1-17), lekko poruszcie głową w przód i w tył (pamiętając o tym,że' używamy ciągle jednego oka). Zwróćcie uwagę na zmiany kształtu przedmiotu przyruchach głowy.

Istnieją dwa różne sposoby organizacji obrazu tej figury. Kiedy przedmiot spostrzeganyjest jako leżący, wszelkie informacje dotyczące głębi pasują do siebie. Kiedy przedmiotspostrzegany jest jako stojący, rozmieszczenie jego konturów i cieni wydaje się nieco inneniż powinno być (dzięki czemu przedmiot wydaje się lekko świecący). Kiedy obserwatorporusza głową, to wydaje mu się, że przedmiot sporządzony jest z jakiegoś elastycznegomateriału, ponieważ wygina się jakby był z gumy. A zachodzi to dzięki temu, że przyobrotach głowy obraz najbliższego punktu zgięcia przemieszcza się na siatkówce okaszybciej niż obraz bardziej oddalonego punktu. Układ stymulacji podobnego typupojawia się podczas obserwacji sceny, której poszczególne części znajdują się w różnejgłębi; zjawisko to nazywamy paralaksą ruchową. Kiedy przedmiot widoczny jest w jegoprawidłowej orientacji przestrzennej, to wskazówki związane z paralaksą ruchowązbiegają się z rzeczywistym ruchem przedmiotu. Ale jeżeli przedmiot spostrzegany jestjako „stojący", wszystkie punkty zgięcia wydają się jednakowo oddalone; zgodnośćorientacji pionowej ze wskazówkami paralaksy ruchowej możliwa jest tylko w takimwypadku, gdy sam przedmiot wygina się i skręca. I chociaż dobrze wiemy, że przedmiotobserwowany nie może się tak zachowywać, dane sensoryczne zmuszają nas dospostrzegania go właśnie w ten sposób. Wszystkie dane sensoryczne służą do konstruo-wania spójnej interpretacji świata widzialnego.

Zanim odłożycie ten kawałek kartonu, spróbujcie przeprowadzić jeszcze jedno

RYSUNEK 1-15

RYSUNEK 1-16

RYSUNEK 1-17

2 Złudzenia te najlepiej sprawdzić samemu, nie ograniczając się jedynie do przeczytania opisanego tuzjawiska.

RYSUNEK 1-18

doświadczenie. Ustawcie przedmiot w ten sposób, aby jedna jego strona była silnieoświetlona. Kiedy nastąpi iluzoryczna zmiana poiożenia przedmiotu z pozycji poziomejw pionową, zwróćcie szczególną uwagę na zmianę pozornej jasności tej stronyprzedmiotu, która znajduje się w cieniu. Czy możecie wyjaśnić te różnice jasności?

ZNACZENIE REGUŁ

Przytoczone w tekście przykłady ilustrują ogólną tezę teoretyczną, mówiącą o koniecz-ności interpretowania danych sensorycznych. Jakie reguły rządzą procesem interpre-tacji?

Spójrzcie na lysunek 1-19. Spostrzegamy go od razu jako zbiór trójwymiarowych ciał,częściowo zasłaniających się wzajemnie. Pytanie dotyczy tego, z jakiej informacjikorzystamy, aby zadecydować, jak poszczególne powierzchnie brył współgrają wtworzeniu figur percepcyjnych? Skąd wiadomo, że powierzchnie 20 i 18 albo też(trudniejszy przykład) powierzchnie 3 i 29 należą do jednej bryły? Aby rozwiązać tozadanie, należy rozpatrzyć poszczególne linie i kąty, wyodrębnione z całego obrazu.Okazuje się jednak, że obraz można rozczłonkować za pomocą różnorodnych metod.Przykład ten zapożyczyliśmy z pracy Guzmana (1969). Autor ten, będąc specjalistą od

RYSUNEK 1-19. Źródło: Guzman (1969).

maszyn liczących, próbował ustalić zasady, za pomocą których maszyna licząca mogłabyrozwiązywać podobne zadanie.

Guzman przeanalizował szereg zadań tego typu i wywnioskował, że najważniejszychinformacji dotyczących zasłaniania jednych brył przez drugie dostarcza analiza przecięć,to znaczy tych miejsc, w których przecinają się kontury (rys. 1-20). Jeżeli przecięcie mana przykład kształt litery L, to powierzchnie lewa a i prawa b, według wszelkiegoprawdopodobieństwa, należą do różnych ciał. Przy przecięciach w kształcie widełekwszystkie trzy powierzchnie: d, e, f mogą należeć do tego samego ciała. Strzałkazazwyczaj wyznacza przynależność trzech powierzchni do dwu różnych ciał: powierz-chni /iii do jednego, a powierzchnią do drugiego.

L - Wierzchołek, w którymdwie linie się spotykają

Widełki - Trzy przecinające się linietworzą kąty mniejsze od 180°

Strzałka - Trzy linie schodzą sięw jednym punkcie, przy czymjeden z kątów jest większy od 180°

T - Trzy linie zbieżne, dwienajednej prostej

K - Przecięcie, gdzie dwa wierzchołkileżą na tej samej prostej co środek,a dwa pozostałe po jednej stronietej prostej

X - Przecięcie, gdzie dwa wierzchołkitworzą linię prostą, na którejznajduje się środek, a dwa pozostałerozmieszczone są po obu jej stronach

Iglica - utworzona przez cztery lubwięcej linii, przy czym wierzchołekprzecięcia znajduje się w górze

Skrzyżowaniewieloramienne - przecięcieutworzone przez cztery lub więcejlinii, nie tworzące żadnegoz omówionych typów

RYSUNEK 1-20. Źródło: Guzman (1969).

RYSUNEK 1-21

W Widełki

Dwa przecięcia typu T

Szczególnie ważnych wskazówek dla ostatecznej rekonstrukcji obrazu dostarczaprzecięcie typu T. Takie przecięcie często oznacza, że jeden przedmiot umieszczony jestprzed drugim w taki sposób, że powierzchnie k i / należą do jednego ciała, którerozpościera się z tyłu ciała m. Dlatego też po odkryciu przecięcia typu T należysprawdzić, czy w pobliżu nie ma innych przecięć tego typu, a jeżeli są, to jak one łączą sięz pierwszym? Na rysunku 1-21 widoczne są dwa przecięcia typu T, stanowią onedostateczne wskazówki, że powierzchnie u i p są powiązane ze sobą, podobnie jakpowierzchnie s i r, i że o i r stanowią tę samą powierzchnię, podobnie jak p i s.Uzupełniająca informacja, jakiej dostarczają widełki, a świadcząca o przynależności r, ,y iz do jednego ciała, pozwala na jednoznaczną interpretację całej figury: £7—jest jednymciałem, natomiast o, p, r, s i z-drugim; u stanowi tło.

W przytoczonym tu przykładzie niewątpliwie wykorzystuje się dwa różne źródłainformacji: pierwsze - specyficzną informację o obrazie, jakiej dostarcza analiza przeci-nających się linii; drugie - interpretację znaczenia przekazywanego przez przecięcia tychlinii. W taki to sposób informacja zawarta w cechach samego obrazu łączy się tu zinterpretacją struktur widzianych całościowo. Z tym podwójnym procesem - wyodręb-nienia cech oraz ich interpretacją w kontekście całości - spotykamy się ciągle podczasbadania procesu spostrzegania. Co więcej, ta dwoistość procesu spostrzegania zaznaczasię wyraźnie nie tylko w toku analizy prostych brył, ale i w tych przypadkach, kiedywystępuje sprzeczność między cechami specyficznymi a całościową interpretacją danegoprzedmiotu; kiedy taka sprzeczność się wyłoni, wynikające zeń spostrzeżenie ujawniją w pełni.

Spostrzeganie przestrzeni

Zazwyczaj spostrzegamy przestrzeń jako trójwymiarową. Odległe przedmioty widzianesą pod mniejszym kątem aniżeli przedmioty tej samej wielkości, leżące bliżej nas.

RYSUNEK 1-22. Renę Magritte, ,,Spacery Euklidesa". Za zgodą Instytutu Sztuki w Minneapolis.

Zmienia się struktura powierzchni widzianej z różnych odległości i pod różnymi kątami.Linie równoległe zdają się stykać w oddali. Ponieważ człowiek żyje i porusza się w świecietrójwymiarowym, jest rzeczą naturalną, że ma on tak ukształtowany w procesie ewolucjiaparat wzrokowy, aby był przystosowany do tworzenia trójwymiarowej reprezentacjitych obrazów, które spostrzega. Spróbujemy rozpatrzyć szereg reguł wykorzystywanychprawdopodobnie przez aparat wzrokowy do tego celu i wyjaśnimy zasady ich działaniaprzy powstawaniu niektórych znanych zjawisk.

We wszystkich przypadkach, kiedy mamy do czynienia z układem obrazów wzroko-wych, zawierających zbiegające się linie lub krawędzie, możliwe są dwa podejściainterpretacyjne. Może to być albo przedmiot dwuwymiarowy, ustawiony frontalnie, i wtym przypadku linie istotnie zbiegają się, albo też przedmiot trójwymiarowy, widzianypod pewnym kątem-i wówczas linie w rzeczywistości mogą być równoległe, a pozorneich schodzenie się-to rezultat odległości. Wybór jednego z możliwych sposobówinterpretacji dokonuje się, jak widać, na podstawie analizy wszystkich dostępnychinformacji. Rozpatrzmy dwie stożkowate figury na obrazie Magritte'a (rys. 1-22).

Oba stożki nakreślone są. niemal identycznie, ale przedstawiają dwie różne rzeczy.Lewy stożek wyraźnie jest ustawiony pionowo. Jego brzegi nie wydają się równoległe.Stożek z prawej strony, mający te same rozmiary, przedstawia ulicę oddalającą się wstosunku do obserwatora. Jego brzegi wydają się równoległe. I oto ta sama informacjawzrokowa może być interpretowana zupełnie inaczej.

Zdolność widzenia głębi nie zależy od stopnia znajomości przedmiotu obserwacji. Naobrazie Jeffreya Steele'a (rys. 1-23) złudzenie głębi tworzy się dzięki umiejętnemuwykorzystaniu perspektywy przy niekończących się powtórzeniach danego układu.

Poziome kontury, rozmieszczone w równych odstępach w przestrzeni, rzutowane są nasiatkówkę w coraz mniejszych odstępach. Przypatrzcie się układowi na rysunku 1-24.

Jeżeli zaczynając od środka przenosimy wzrok w prawo i pojawia się wrażenie cofaniasię w głąb, to jest tak dlatego, że odstępy między liniami stopniowo się zmniejszają. Jeżeliuważnie przestudiujecie geometrię rysunku, to możecie się przekonać, że gradientzmniejszania się tych odstępów daje wystarczająco dokładną informację o kątach i o

S ; ; ; 2 1 J^y^e(c, ..Eksperyment barokoWy:FredMaddoX". Kolekcja:Ho,, Anthony Samuel ZaRYSUNEK 1-24. Źródło: Carraher i Thitrston (1968).

RYSUNEK 1-25

WIDZIANY OBRAZ

Z bokuWIDZIANA SYTUACJA

Z góry

RYSUNEK 1-26. Źródło: Gibson (1950).

RYSUNEK 1-27 RYSUNEK 1-28

RYSUNEK 1-29 RYSUNEK 1-31. Źródło: Penrose i Penrose (1958).

odległościach. Na rysunku 1-25 gradienty różnych linii, które widzi obserwator,przedstawione są w postaci gładkiej powierzchni z naniesionymi na nią w równychodstępach liniami, przy czym powierzchnia nachylona jest w kierunku od patrzącego.Gradient odstępów linii pozwala obserwatorowi bezbłędnie ocenić kąt nachylenia.

RYSUNEK 1-30. Źródło: Penrose i Penrose (1958).RYSUNEK 1-32. Źródło: M. C. Escher „Cube with Magie Rlbhons". Kolekcja: HagsGemeentemuseum - The Hague.

RYSUNEK 1-33. Josef Albers, „Structural Constellations", 1953-1958 Źródło- DesnitPStraight Lines, s. 63, 79. Za zgodą artysty. P

Odległość nie jest jednak znana, ponieważ w przedstawionym przypadku ten samgradient odstępów może być obserwowany z dowolnej odległości (pod warunkiem, żeobserwator nie zna rzeczywistych odstępów między poziomymi liniami). Należy jednakpamiętać, że jeśli (tak jak w pokazanym przypadku) położenie brzegów płaszczyzny jestznane, sytuacja podlega dalszym ograniczeniom.

Na rysunku 1-25 płaska powierzchnia jest nachylona, wywołuje to nie tylkozgęszczenie linii w dalszych partiach obrazu na siatkówce (w rzeczywistości linie terozmieszczone są równomiernie), ale także zmniejszenie długości linii w rzucie. Todobrze znane nam zjawisko, jakim jest gradient odległości, stanowi częste źródło licznychzłudzeń wzrokowych.

Pierwszy rodzaj takiego złudzenia przedstawia rysunek 1-24, ta część przedmiotu,która wydaje się znacznie bardziej oddalona, równocześnie robi wrażenie większej,pomimo że (a w istocie właśnie dlatego) wszystkie pionowe linie na rysunku mająjednakową długość. Rysunek ten dostarcza obserwatorowi sprzecznych informacji,nic więc dziwnego, że jego interpretacja też jest sprzeczna (patrz również rys. 1-37s. 57).

Nie trzeba wiele, aby pojawiła się informacja o głębi. Do tego celu nadają się np.różnorodne rodzaje gradientów płaszczyzny (rys. 1 -26). Jeżeli przedmiot prostokątny jestoglądany na wprost, to obserwator widzi, że tworzące go linie przecinają się pod kątemprostym. Jeżeli przedmiot ten jest nachylony lub obraca się w przestrzeni, w obraziesiatkówkowym kąty są rozbieżne. Stopień rozbieżności kątów od kąta prostego zależnyjest od ukierunkowania przedmiotu w przestrzeni. Interpretując oddalenie się od kątaprostego jako informację o głębi, uzyskujemy informację o odległości.

Tak więc na rysunku 1-27 łatwo możemy stwierdzić, że górna poprzeczka krzyżaprzecina linię pionową pod kątem prostym; jeżeli jednak uzupełni się te informacjedodatkową informacją o głębi, to te same przecięcia odbierane są zupełnie inaczej, jak narysunku 1-28.

Niemożliwe organizacje figur. Inny sposób pozwalający ujawnić nasze wysiłki umiejs-cowienia przedmiotów w trzech wymiarach polega na zbudowaniu figur, których częścinie da się logicznie połączyć w jedną całość. Na rysunku 1-29 przedstawione sąfragmenty, które wyglądają jak kąty i boki jakiegoś trójwymiarowego przedmiotu.Spróbujmy je połączyć (rys. 1-30). Co otrzymaliśmy? Okazuje się, że fragmenty teniezupełnie pasują do siebie; w zasadzie nie ma nic nienormalnego w jakimkolwiekpołączeniu tych linii i kątów na rysunku, a jednak w tym przypadku interpretacjaoddzielnych części zaprzecza całości. Na rysunkach 1-31, 1-32 i 1-33 przedstawiamyjeszcze kilka figur tego typu.

Znaczenie kontekstu

Niczego nie spostrzegamy w izolacji. Każda informacja musi być zintegrowana w jakąśspójną interpretację całego obrazu wzrokowego. Trzy baryłeczki na rysunku 1-34

RYSUNEK 1-34

RYSUNEK 1-37. Dwie linie poziome narys. 1-37 mają tę samą długość. Źródło:Luckiesh (1965).

RYSUNEK 1-35

RYSUNEK l-38a. Przedstawiaidealne koło. Źródło: Luckiesh(1965).

RYSUNEK 1-36

Dwie poziome linie naRYSUNKU 1-386 są równolegle.Źródło: Luckiesh (1965).

wyraźnie różnią się wymiarami. Łatwo jednak możemy zmienić istniejące stosunkiwielkości między nimi: wystarczy tylko dodać informację, która stworzy określonykontekst (rys. 1-35 i 1-36). Zwróćcie uwagę na to, że kontekst działa nie tylko wprzypadku, kiedy mamy do czynienia ze znanymi przedmiotami. Jego rola ujawnia sięnawet w bardzo prostych rysunkach linii (rys. 1-37 i 1-38).

W zwykłych warunkach wszelkie informacje stanowiące kontekst pasują do siebie.Kiedy przedmiot oddala się od obserwatora, wielkość jego obrazu odpowiednio sięzmniejsza. Stosunek wielkości i odległości jest dokładnie taki, jaki powinien być.Jednakże ani artysta, ani psycholog nie ograniczają swych zainteresowań do zwykłychsytuacji życiowych. A surrealiści w swych dziełach odkrywają, a nawet z rozmysłemzniekształcają prawa logicznej proporcji obrazu wzrokowego (rys. 1-39).

59

RYSUNEK 1-39. Renę Magritte, „The ListeningRoom". Kolekcja William N. Copley.

Możemy zgodzić się na to jabłko pod warunkiem, że pokój jest bardzo malutki. AleMagritte zrobił, co mógł, aby wielkość jabłka i pokoju były odbierane jako normalne, także ani jedno, ani drugie nie jest odbierane w pomniejszonej skali. Świadomie naruszającreguły, artysta osiąga interesujący efekt.

Wszystkie zjawiska tego typu świadczą o tym, że w toku integracji informacjisensorycznych powstaje spójny obraz realnego świata. W warunkach laboratoryjnychmożemy stwarzać sytuacje, w których informacja wzrokowa może być wieloznaczna lubniepełna. Na przykład, w doświadczeniu ze złożonym kartonem brakowało informacji oprawdziwym położeniu przedmiotu, a to dlatego, że obserwowaliśmy go jednym okiemprzy względnie stałym położeniu głowy. Jak tylko pojawiło się złudzenie, zrobiliśmy ruchgłową, co w efekcie dostarczyło nam dodatkowe wskaźniki głębi, ale tym razemwskaźniki ruchu zostały zinterpretowane jako zupełnie nowe spostrzeżenie. Tak długo,jak długo interpretacja okazywała się możliwa (nawet jeżeli obraz był nieznany lubjedyny w swoim rodzaju), złudzenie utrzymywało się.

ANALIZA CECH

Poprzednie partie tego rozdziału dotyczyły interpretacji cech sensorycznych i regułdziałających w toku spostrzegania. Ale, co możemy powiedzieć o samych cechach? Jakąinformację wyławia układ nerwowy z sygnałów docierających poprzez narządy zmysło-we? I znowu przychodzi nam z pomocą obserwacja anomalii w spostrzeganiu. W badaniudziałania systemu sensorycznego można wykorzystać metody rejestracji i bezpośredniegopomiaru aktywności włókien nerwowych, stosowane w fizjologii. Rezultaty tych badańzostaną omówione w rozdziale 2, jak również w rozdziałach 4-7. Zanim zajmiemy sięjednak pracą układu nerwowego, pomocne będzie prześledzenie pewnych bardziejogólnych właściwości systemu wyodrębniania cech poprzez przyjrzenie się, jak wpływaon na spostrzeganie.

Prześledźmy uważnie rysunek 1-40 i 1-41. Patrząc na rysunek 1-40 (krata Heringa),widzimy małe szare plamki na skrzyżowaniach wszystkich białych pasów, z wyjątkiemtego jednego, na którym spoczywa nasz wzrok w danym momencie. Kiedy patrzymy narysunek 1-41, to wydaje się nam, że kwadraty wewnętrzne mają różne odcienie szarości,chociaż w istocie są takie same. Te dwa rysunki ilustrują jedno z praw analizysensorycznej: wzajemnego oddziaływania na siebie komórek nerwowych. Tak więc pracareceptorów, na które pada część obrazu, okazuje się być zależna od sąsiadujących z nimireceptorów. Żaden z opisanych wyżej efektów nie miałby miejsca, gdyby receptorydziałały niezależnie od siebie, a każdy posyłałby po prostu własny niezależny sygnał domózgu. W istocie jest jedno takie miejsce na siatkówce, gdzie receptory nie współdziałajązbytnio ze sobą i nie zachodzi w nim efekt pojawiania się szarych plamek naskrzyżowaniach-jest to mały obszar siatkówki dokładnie odpowiadający punktowifiksacji. Nosi on nazwę plamki żółtej (fovea), (patrz też rozdziały 4 i 5). Podobny efektmożemy zauważyć również na rysunku 1-42. Kiedy nań patrzymy, między kwadratami

RYSUNEK 1-40. Krata Heringa: Szare plamki pojawiają się na każdym skrzyżowaniu, z wyjątkiem tegojednego, na którym spoczywa nasz wzrok w danym momencie.

RYSUNEK 1-42. Złudzenie to, polegające na poja-wieniu się szarych ukośnych linii (których tu niema), odkryte zostało przez Roberta Springera.

Pierwsza z nich uwzględnia stałe ruchy gałek ocznych. Jeśli zatrzymać ruchy oka,oglądany przedmiot stopniowo zanika. Sposób, w jaki obraz przestaje być widoczny,kiedy ruchy oka są zatrzymane, ujawnia pewne właściwości mechanizmu wyodręb-niania cech.Druga wykorzystuje obrazy następcze - ślady, jakie nakładają się na odbiór danegoprzedmiotu, jeśli uprzednio przez długi odcinek czasu obserwowany był innyprzedmiot.

RYSUNEK 1-41. Kontrast równoczesny, wszystkie małe kwadraty mają ten sam odcieńszarości. Źródło: Cornsweet (1970).

dostrzegamy szare ukośne linie. W istocie żadnych ukośnych linii na rysunku nie ma.Dodatkowy obraz jest efektem współdziałania komórek nerwowych siatkówki.

Wszystkie te proste przykłady pozwalają nam zaobserwować, jak silny wpływ mamechanizm wyodrębnienia cech na nasze spostrzeganie, ale nie wnoszą nic nowego dozrozumienia działania tego mechanizmu. Nieco więcej możemy dowiedzieć się omechanizmach wyodrębniania cech korzystając z dwu procedur psychologicznych:

Zatrzymywanie obrazu

Obraz, który odbiera oko, znajduje się w ciągłym ruchu, i to nie tylko z powodu ruchówotoczenia, ale i w efekcie ciągłego tremom samego oka-drobnych drgań, którenazywamy nystagmusem fizjologicznym. Można wyróżnić kilka typów mimowolnych isubiektywnie niedostrzegalnych ruchów oczu: Bardzo szybkie i drobne ruchy, kiedy okoporusza się około 20 sekund kątowych z szybkością 30-70 razy na sekundę. (Przypom-nijmy, że minuta kątowa składa się z 60 sekund, a w stopniu kątowym mieści się 60

minut; 20 sekund kątowych stanowi180

stopnia). Drugi rodzaj to ruch powolny

oscylujący. I trzeci - szybkie skoki o amplitudzie około 5 minut kątowych, które częstokorygują ruch powolny. Spróbujmy zobaczyć ten efekt wynikający z ruchów oczu,przypatrując się rysunkowi 1-43.

Jeżeli wpatrujemy się w czarny punkt fiksacji (kropka w środku rysunku) bezodrywania wzroku, to po około 30 sekundach czarne i białe części obrazu zaczynają

1

RYSUNEK(1961).

1-43. Źródło: Yerheijen

migotać. Wtedy przenieśmy wzrok na biały punkt. Powinniśmy dostrzec zbiór białychkwadratów na czarnym tle (tzn. obraz następczy - przyp. tłum.) nałożony na właściwyrysunek. Obraz następczy kraty będzie przez cały czas przemieszczał się na rysunku bezwzględu na wysiłki „utrzymania" go na miejscu. To właśnie jest efekt nystagmusafizjologicznego.

Szczególnie interesujący jest nie tyle fakt ciągłego ruchu gałek ocznych, ile zjawiskoznikania obrazu w rezultacie zatrzymania ruchów oka. Zjawisko to dostarcza namważnych informacji o pracy systemu receptorycznego, analizującego informacje senso-ryczne.

Istnieje szereg technik stabilizacji obrazu na siatkówce, to znaczy zatrzymania jegoruchu na siatkówce. (Riggs, Ratliff, Cornswett, 1952). Jeden z nich przedstawiony jest na

RYSUNEK 1-44. Źródło: Riggs, Ratliff: Cornsweet i Cornsweet (1953)

RYSUNEK 1-45. Źródło: Pritchard (1961).

rysunku 1-44. Do szkła kontaktowego w oku przymocowano małe lusterko, na które zprojektora rzutowano obrazy, jakie osoba badana miała oglądać. Tak odbity obraz padana powierzchnię receptoryczną. Za pomocą tego urządzenia uzyskujemy to, że kiedy okoporusza się w prawo, to wraz z nim przesuwa się lusterko, a tym samym i rzutowanyobraz. Przy starannej kalibracji można doprowadzić do sytuacji, w której przestrzeńporuszania się obrazu będzie ściśle odpowiadała kątowi widzenia oka; wtedy żadne ruchyoczu nie doprowadzą do zmiany położenia obrazu na siatkówce.

Obserwując za pomocą tego urządzenia jakąkolwiek scenę, widziany obraz już po kilkusekundach zaczyna stopniowo znikać, tak że w efekcie pozostaje puste jednorodne pole wmiejscu, gdzie uprzednio był obraz. Znikanie obrazu przebiega w sposób dość szczególny.Obraz „nie roztapia się". Nikną kolejno jego sensowne fragmenty. Znikająjedne części,inne pozostają nietknięte. Obraz utrzymuje się tym dłużej, im bardziej sensowna jest jegostruktura. Ta część obrazu, na którą świadomie zwraca uwagę obserwator, trwa najdłużej(rys. 1-45).

Możemy sami zaobserwować znikanie obrazu dzięki reprodukcji obrazu angielskiegoartysty Petera Sedgleya Lustrzana suita nr 9" (rys. 1-46 -wkładka kolorowa). Zwróćcieuwagę przede wszystkim na pewne cechy specyficzne rysunku. Obrzeża koncentrycznychkół namalowane są tak, jakby się rozpływały. Nie jest to przypadek. Właśnie dzięki temumożna uzyskać określony efekt. Skierujmy wzrok na środek obrazu (z bliskiej odległości)

i nie odrywając go nie poruszajmy też oczami. Nie spieszmy się zbytnio, a po chwili jakopierwszy zniknie krąg centralny, a następnie zaczną znikać części innych kręgów, i to niepowoli, ale od razu w większych częściach. W końcu kręgi całkiem znikną i pozostaniejednolita żółta płaszczyzna. Ale, jeśli choć odrobinę poruszymy oczami, kręgi znowu siępojawią. (Nie zniechęcajcie się, jeżeli upływa dłuższy czas, zanim kręgi zaczną znikać.Jest to sprawa praktyki: im częściej będziecie to powtarzać, tym szybciej pojawi siępożądany efekt. Początkowo dość trudno jest wywołać go, ale nie rezygnujcie. Doznaniejest tego warte.)

Kręgi zniknęły, a miejsce ich zajęło żółte pole. Ilekroć układ nerwowy zaprzestajenormalnie działaćjego braki nie są odczuwalne. W tym wypadku znika obraz kręgów, alepozostaje informacja o barwie: od tej chwili widzimy tylko ją.

Jak wyjaśnić te zjawiska? Najpopularniejsze wyjaśnienie dotyczy faktu, że percepcjaobrazu jest zależna od pracy bardzo złożonych detektorów cech - obwodów nerwowychodkrywających linie, krawędzie, kąty, a nawet koła. Dopóki od receptorów nerwowychsiatkówki dociera wystarczająca ilość informacji, dopóty detektory te ciągle pracują iwidzimy cały obraz. Kiedy oko przestaje się poruszać, receptory wzrokowe przestająreagować, to znaczy przestają przesyłać sygnały do centrum. W efekcie braku sygnałówdetektory te przestają funkcjonować i obraz wzrokowy znika w całości. Wyjaśniałoby towzględnie długi okres trwania odbioru skomplikowanych obrazów w porównaniu zprostszymi; pozwala również Wyjaśnić nagłe znikanie całych fragmentów obrazu; wkońcu w tym tkwi przyczyna zniekształconego spostrzegania złożonych obrazów,mającego miejsce w momencie, kiedy wygasający sygnał sensoryczny powoduje, żemechanizmy spostrzegania błędnie interpretują tę informację sensoryczną, która jeszczepozostaje dostępna.

Należy odpowiedzieć na dwa pytaniar Po pierwsze, czy podobnie zachowują się innezmysły? Na przykład, czy po pewnym czasie przestajemy słyszeć jednostajny sygnałdźwiękowy? Po drugie, dlaczego znikają kręgi Sedgleya, chociaż nie stosowaliśmyspecjalnej aparatury w celu stabilizacji obrazu na siatkówce? Łatwo możemy znaleźćodpowiedź na pierwsze pytanie. Jednostajne sygnały dźwiękowe nie istnieją. Nawet tedźwięki, które wydają się stałe ze względu na ich wysokość i głośność, są niczym innymjak stałym układem drgań ciśnienia powietrza. Sygnały dźwiękowe charakteryzują siętowarzyszącym im ruchem, a system wzrokowy wymaga sztucznego wprowadzeniaruchu. Inne systemy (zmysły smaku i dotyku) mają zdolność do adaptacji. Na przykład,pasek do zegarka przestajemy odczuwać po jakimś czasie, a ponownie przypomina namon o swoim istnieniu w momencie, gdy poruszymy zegarkiem. Wrażenie smakowe lubzapachowe również znika po pewnym czasie, jeśli pobudzenie nie ulega zmianie. Jakwidać, wszystkie systemy sensoryczne są zdolne do długotrwałego odbierania sygnałówtylko w takich warunkach, kiedy sygnały te są zmienne. Zatrzymajmy obraz-toprzestaniemy go spostrzegać.

A jak wygląda odpowiedź na drugie pytanie? Kręgi znikały dlatego, że miałyrozpływające się brzegi. Kiedy spoglądacie na rysunek, wasze oczy mimowolnieporuszają się, ale te ruchy o nieznacznej amplitudzie prowadzą jedynie do wibracjiobrazu na receptorach siatkówki (rys. 1-47). Przejście od jednego koloru do drugiego

następuje tak płynnie, że ruch rozpływającego się brzegu nie może wywołać na tyle silnejstymulacji, aby była zauważalna przez receptory.

Należy zachować ostrożność przy wyciąganiu wniosków o mechanizmach nerwowychna podstawie tego typu danych behawioralnych. Wszelkie alternatywne wyjaśnieniatrzeba też starannie rozpatrzeć. Znikanie i pojawianie się na nowo obrazów może być np.skutkiem technicznych trudności aparatu, takich jak przesuwanie się soczewek. Może

RYSUNEK 1-47. U góry: Wyjaśnienie, dlaczego znika tylko krąg zamglony, a nie krąg wyraźny. Mimowolneruchy gałek ocznych (nystagnnis fizjologiczny) prowadzą do znacznej zmiany intensywności obrazu nasiatkówce (a), kiedy fiksacja oka jest na wyraźnym kręgu, ale te same ruchy oczu powodują jedynie nieznacznezmiany w intensywności zamglonego kręgu (b).Czy wyjaśnia to znikanie kręgów na obrazie Petera Sedgleya (rysunek 1-46 na wkładce kolorowej)?Na dole: Przedstawiono wpływ nagłych zmian intensywności. Jeżeli będziecie nieruchomo wpatrywać się wczarny punkt na rysunku b (lepiej zamknąć jedno oko), to zamglony krąg szybko zniknie. Pojawi się natomiastponownie z chwilą, kiedy mrugniemy okiem lub też przeniesiemy wzrok na punkt X. Wyraźnie zarysowanykrąg (a) oczywiście nie znika.Rysunki te pochodzą z pracy Cornsweeta (1969),

obraz nie został idealnie zatrzymany. Może tylko dlatego sądzimy, że znikają sensowneskładniki obrazu, ponieważ są to jedyne zmiany w percepcji, jakie potrafimy bez truduopisać.

Problemów tych nie należy oczywiście traktować jako podstaw do odrzuceniaopisywanego zjawiska, ale jedynie jako impuls do dalszych badań. Eksperymenty nadzatrzymywaniem obrazu stanowią zapewne użyteczny pomost między naszym doświad-czeniem percepcyjnym a mechanizmami nerwowymi leżącymi u podłoża systemuwzrokowego człowieka.

JAK UZYSKAĆ EFEKTY NASTĘPCZE RUCHU?

Niezwykle efektywnym źródłem ruchu jest wirownica obracająca się z prędkością 3^1 obrotów nasekundę. Na wirownicy należy narysować linie, które wyraźnie kontrastują z tłem krążka, ułatwi toobserwację ruchu. Najwyraźniejszy efekt ruchu można uzyskać rysując na krążku spiralę, anastępnie obserwując obracający się krążek odnosimy wrażenie, że spirala ta zwija się lub rozwija,zależnie od kierunku obrotów.

Aby ułatwić wam obserwację efektu następczego ruchu, zaopatrzyliśmy was w odpowiedniąspiralę (rys. 1-48), którą po przerysowaniu na karton należy umieścić na talerzu gramofonu. Spirala

Efekty następcze

Drugim ważnym źródłem dostarczającym informacji o procesie spostrzegania jestanaliza następstw silnej stymulacji. Obserwatorowi, który początkowo patrzy najaskrawo oświetloną kolorową płaszczyznę, a następnie przenosi wzrok na powierzchnięgładką i białą, ta wydaje się nie biała, lecz kolorowa-w kolorze dopełniającym douprzednio oglądanego. Tak więc, jeżeli obserwujemy powierzchnię o barwie czerwonej,to oglądana następnie biała powierzchnia wyda się nam zielona. Jeżeli pierwotneoświetlenie było niebieskie, to obraz następczy będzie żółty, a jeżeli początkowoobserwowaliśmy czarną powierzchnię, to obraz następczy będzie biały.

Analogiczne efekty charakteryzują również system mięśniowy. Stańcie w otwartychdrzwiach, a następnie silnie „odpychajcie" rękoma framugę nad głową, tak jakbyściechcieli powiększyć przejście, kiedy odejdziecie na bok i rozluźnicie mięśnie rąk,odniesiecie wrażenie, jakby ręce same podnosiły się do góry. I w tym przypadku efektnastępczy silnej stymulacji mówi nam co nieco o wewnętrznym funkcjonowaniusystemu.

Efekty następcze ruchu. Szczególnie wyraziście prezentują się efekty następcze ruchu.Poobserwujcie poruszający się przedmiot. Klasycznym przykładem jest efekt wodospa-du, ale możemy też znaleźć i inne przedmioty. Podstawowy warunek-obserwator bezprzerwy patrzy w jeden punkt, utrzymując w absolutnym bezruchu wzrok przez kilkaminut, w czasie których trwa ruch. Jeżeli potem przeniesie wzrok na przedmiot owyraźnej fakturze (na przykład na ścianę albo jeszcze lepiej na tkaninę o delikatnejfakturze, np. zasłonę lub prześcieradło), to odniesie wrażenie pozornego ruchu, którybędzie się odbywał w kierunku odwrotnym w stosunku do obserwowanego wcześniej.Jeżeli przedmiot poruszał się z góry na dół, to obraz następczy przemieszcza się z dołu dogóry; jeżeli obserwujemy rozwijającą się spiralę, to w obrazie następczym będzie sięzwijała. Przyglądając się uważnie powierzchni z określoną fakturą, zauważymy, że wistocie nie ma żadnego ruchu: obraz wzrokowy jest nieruchomy. Odbieramy wrażenieruchu pozornego przy braku poruszającego się obrazu.

RYSUNEK 1-48. Jeśli spiralę tę (lub jej odbitkę) umieścimy na wirującym talerzu gramofonu, a wzrokzatrzymamy na jej środku przez 30 sek, to wystąpi efekt następczy ruchu. Źródło: Gregory (1970).

ta została przystosowana do szybkości 33 -^ obrotów na minutę. Jeżeli nie dysponujecie

gramofonem, można po prostu umieścić w centrum spirali ołówek i wprawiać ją w ruch obrotowy.

Starajcie się jednak obracać ją dosyć wolno, w przybliżeniu z prędkością około 33 -y obrotów naminutę.

Następnie wpatrujcie się w środek wirującej spirali nie odrywając wzroku co najmniej przez 30sekund, a potem przenieście wzrok na dowolne przedmioty znajdujące się w pokoju lub naczyjąkolwiek twarz.

Jak już wspominaliśmy, główne efekty następcze ruchu powstają w wyniku długotrwałejobserwacji wodospadu. Jeśli nie możecie znaleźć wodospadu i nie chcecie lub nie potraficieskonstruować wirownicy, to istnieje jeszcze jedna alternatywna metoda znalezienia ruchu. Takąmetodą jest użycie telewizora; po ustawieniu obrazu na maksymalną jasność i maksymalnykontrast należy ostrożnie manipulować pokrętłami synchronizacji poziomej, tak aby obrazprzesuwał się przez ekran w sposób ciągły w górę lub w dół. Niestety obraz, zwłaszcza w dobrymtelewizorze, będzie drgał, co przeszkadza w uzyskaniu efektu. Należy w takiej sytuacji wpatrywaćsię weń dłużej (róbcie to przy wyłączonym dźwięku).

Wreszcie można symulować wodospad odkręcając maksymalny strumień wody w wannie lubprysznicach i wpatrując się weń przez co najmniej jedną minutę. Metody tej specjalnie niepolecamy, ale daje ona pożądany efekt.

Efekty następcze barwy. Zapoznajcie się z rysunkiem 1 -49 (wkładka kolorowa).Wpatrujcie się uporczywie w czarny punkt z lewej strony, tam, gdzie znajdują się zieloneserduszka. Starajcie się nie poruszać głową i nie odrywać oczu tak długo aż cata figurazacznie migotać. Wówczas przenieście wzrok na drugi czarny punkt, ten z prawej strony,na białym tle. Powinniście zobaczyć szereg czerwonych serduszek (obraz następczyłatwiej pojawi się, jeżeli mrugniecie kilkakrotnie powiekami). Obraz następczy, którywystępuje w wyniku intensywnego wpatrywania się w daną barwę, polega na pojawieniusię barwy dopełniającej w stosunku do poprzednio działającej lub-jeśli wolicie-barwyprzeciwstawnej. Można dostrzec efekt następczy oddziaływania barwy wykorzystującdowolną barwną powierzchnię, w tym również te, które znajdują się na wkładkachbarwnych.

Wyjaśnienie efektów następczych

Zwróćcie uwagę na dwa aspekty dotyczące efektu następczego. Po pierwsze, efektnastępczy zawsze jest w swej istocie przeciwstawny lub dopełniający w stosunku dooddziaływania początkowego, dotyczy to zarówno ruchu, jak i napięcia mięśniowego lubbarwy (kiedy zajmiemy się mechanizmami widzenia barw, zrozumiemy, dlaczego barwaczerwona jest dopełniającą w stosunku do zielonej). Może to świadczyć o istnieniu dwuantagonistycznych systemów, których działanie jest wzajemnie przeciwstawne. Podrugie, dowolny efekt następczy pojawia się w wyniku długotrwałej stymulacji jednego ztych antagonistycznych systemów: długotrwałej ekspozycji jednej z barw dopełniającychlub długotrwałego ruchu w jednym kierunku. Można zatem przypuszczać, że zaangażo-

wane tu mechanizmy nerwowe ulegają procesowi adaptacji lub zmęczeniu, co wkonsekwencji prowadzi do obniżenia ich wrażliwości na sygnały płynące z zewnątrz.

Rozpatrzmy na przykład efekt następczy ruchu. Załóżmy, że istnieją w układzienerwowym specyficzne detektory ruchu, w dodatku detektory ruchu odbywającego się wjednym kierunku występują w parze z detektorami ruchu w kierunku przeciwnym.Przyjmijmy dalej, że oba typy detektorów są antagonistyczne, to znaczy aktywnośćjednych hamuje równocześnie aktywność drugich. Musimy jeszcze przyjąć, że detektoryruchu są tak ze sobą połączone, iż tworzą nową jednostkę-detektor wyższego rzędu.Jednostka ta reaguje wzmocnieniem reakcji neuronów w wypadku ruchu w jednymkierunku i osłabieniem ich reakcji, kiedy ruch pojawia się w kierunku przeciwnym.Kiedy ruch nie występuje, oba typy detektorów znajdują się w równowadze i wówczas nawyjściu tej nowej jednostki detektora występuje pewien stały niski poziom wyłado-wań-potencjał tła, który wskazuje brak ruchu.

Teraz musimy przyjąć nowe założenie, że przy długotrwałej jednostajnej stymulacjidetektory zasilające ten obwód wyższego rzędu ulegają zmęczeniu. Z tego względu wnastępstwie nadmiernej stymulacji (i zmęczenia), kiedy obserwujemy ten sam przedmiot,zmęczone detektory nie mogą przyczynić się w wystarczającym stopniu do zrównowa-żenia aktywności przeciwstawnych im detektorów i cały obwód sygnalizuje ruchprzeciwny do tego, który był charakterystyczny dla stymulacji początkowej.

W analogiczny sposób można wyjaśnić również efekty następcze barwy. Również i tukomórki nerwowe połączone są parami, w każdej parze komórki reagują na dwa różnerodzaje bodźców; reakcja na wyjściu takiej pary będzie stanowiła różnicę reakcji obukomórek. Jeżeli receptor czerwieni znajduje się w jednej parze z receptorem zieleni, tooba reagują identycznie na obecność światła białego i na wyjściu połączonych komórekbrak będzie sygnałów. Ale komórka „czerwona" będzie reagowała na czerwone światło ina wyjściu pary pojawi się reakcja pozytywna, a komórka „zielona" będzie reagowała naświatło zielone i na wyjściu pary pojawi się reakcja negatywna. Oba komponenty systemureagują identycznie na białe światło i na wyjściu połączonych komórek znajduje sięjedynie potencjał tła. Przypuśćmy teraz, że oko obserwuje przez pewien czas czerwonąpowierzchnię. Stopniowo receptory czerwieni ulegają zmęczeniu i tracą swą zdolność doreagowania. Jeżeli po tym włączymy białe światło, to receptory zieleni będą reagowałynormalnie, ale normalna reakcja zmęczonych receptorów czerwieni jest zahamowana;tym sposobem „zielone" reakcje przeważą nad „czerwonymi" i w efekcie białe światłobędzie odbierane jako zielone.

Efekty następcze wskazują, że w pewnym momencie jedno z ogniw w łańcuchuprocesów prowadzących do spostrzegania ulega zmęczeniu w wyniku długotrwałejstymulacji, ale samo wystąpienie efektu nie daje informacji o tym, która część całegosystemu spostrzegania uległa zmęczeniu. Aby móc to wyjaśnić, potrzebne są dodatkowefakty. Podstawowy sposób uzyskania tych faktów polega na oddzieleniu pól widzenia obuoczu, tak aby można było sprawdzić możliwość transferu efektu następczego z jednegooka na drugie: jeżeli stymulacja jednego oka prowadzi do pojawienia się efektunastępczego w drugim oku, to zmęczenie obejmuje centralną część systemu, jeśli zaśtransfer nie wystąpi, dotyczy ono jedynie części obwodowej. Opisane wcześniej efekty

następcze barwy nie przenoszą się z jednego oka na drugie, można zatem traktować jejako wynik zmęczenia lub adaptacji mechanizmów obwodowych, związany prawdopo-dobnie z wyczerpaniem się zapasów substancji chemicznej w receptorach barwsiatkówki.

Trudno natomiast określić dokładną lokalizację zmęczenia leżącego u podstawefektów następczych ruchu. Jedne badania wykazały, że możliwy jest transfer tego efektuz jednego oka na drugie, co pozwalałoby na wysunięcie sugestii, że zmęczeniu ulegająprocesy ośrodkowe. Inne prace jednak tego nie potwierdzają.

Wniosek jest tu oczywisty: efekty następcze świadczą zarówno o występowaniuspecyficznych obwodów nerwowych w systemie analizy sensorycznej, jak i o istnieniuspecyficznych detektorów ruchu i barwy.

Adaptacja do barwy uzależniona od kierunku

Stosunkowo niedawno odkryto szereg dość zagadkowych efektów następczych. Zjawiskate po raz pierwszy opisała McCollough w 1965 r. i zostały one nazwane efektemMcCollough (McCollough, 1965). Wyjaśnienie tego efektu wiąże się ponownie zzałożeniem dotyczącym istnienia w systemie spostrzegania człowieka specyficznychdetektorów cech.

Wysuwaliśmy już przypuszczenie dotyczące istnienia specyficznych detektorów linii.Teraz przyjmijmy, że istnieją również specjalne detektory kolorowych linii w systemiewidzenia człowieka. Jak zademonstrować ich obecność? Rozważania w poprzedniejczęści rozdziału wskazują, iż należy wywołać zmęczenie jednego rodzaju detektorówlinii, a następnie zaprezentować neutralny bodziec. Jeżeli istnieje antagonistyczna grupadetektorów, to ujawni się ona w wystąpieniu efektu następczego. Przypuśćmy, że istniejąodrębne detektory dla czerwonych i zielonych poziomych linii. Po długotrwałejekspozycji zielonych linii poziomych, białe linie poziome powinny wydawać sięczerwonawe (ponieważ białe światło składa się z równych ilości czerwonego i zielonegoświatła). Czy efekt ten ogranicza się wyłącznie do linii poziomych, czy też jest przejawemogólnej adaptacji do koloru zielonego? Aby to ustalić, trzeba równocześnie wywołaćtakże zmęczenie odpowiednich detektorów czerwonych pionowych linii, tak aby białepionowe linie ukazały się zabarwione na zielono.

To właśnie zjawisko jest efektem McCollough. W ciągu 5 minut osobie badanejpokazywane są na przemian czerwone pionowe linie (rys. 1 -50a) i zielone poziome linie(rys. \-50b), każdy wzorzec eksponowany jest przez około 5 sekund. Następnieprezentuje się osobie badanej wzorzec kontrolny złożony z białych i czarnych liniiułożonych w różnych kierunkach (rys. l-50c); białe linie poziome mają czerwonawyodcień, białe pionowe - odcień zielonkawy, a linie ukośne biały. Jeżeli badany przechylagłowę w taki sposób, że linie ukośne staną się poziome lub pionowe, to przybiorą onewówczas odpowiednie zabarwienie.

Efekt ten niesie kilka niespodzianek. Jedna z nich to fakt, że jest on niezwykle trwały.Niektórzy ludzie nawet po upływie 8-10 godzin od zakończenia eksperymentu ciągle

b)

RYSUNEK 1-50. Źródło: Gibson i Harńs (1968).

jeszcze spostrzegają białe linie jako zabarwione. A są i tacy, którzy twierdzą, że efektnastępczy utrzymuje się około tygodnia; jest to niezwykle długotrwałe utrzymywanie sięzjawiska stosunkowo prostego dla systemu spostrzegania. Efekt ten wyraźnie nie jestprostym obrazem następczym w rodzaju białego obrazu następczego, jawiącego się poobserwacji czarnego kwadratu. Efekt następczy wymaga długotrwałej stymulacji przynieruchomych oczach. Ale najdziwniejsze w tym wszystkim jest to, że efekt ten nie jestzgodny z dwiema intuicyjnie wysuniętymi tezami dotyczącymi detektorów linii.

Jeśli te specyficzne efekty adaptacji do barwy byłyby wynikiem istnienia specyficznychobwodów detektorów linii, należałoby oczekiwać zniknięcia efektu w sytuacji rozmyciakonturów, rozpływania się granic między czarnymi a białymi liniami na wzorcukontrolnym. Z kolei zmiana stopnia kontrastu między czarnymi i białymi liniami nawzorcu kontrolnym nie powinna mieć wpływu na efekt następcz"y dopóty, dopóki linie sąwyraźnie widoczne. Jednak w toku sprawdzania uzyskano odwrotny rezultat: zmianyostrości nie miały wpływu na efekt, a zwiększenie kontrastu nawet zwiększało efektnastępczy.

Efekt McCollough służy do zademonstrowania organizacji funkcjonalnej dwu uzupeł-niających się wzajemnie systemów, wrażliwych na pewne układy cech zawarte w bodźcuwzrokowym. Jak dowiemy się później, pewna liczba detektorów linii barwnych, toznaczy jednostek funkcjonalnych, które mają maksymalną wrażliwość na linie ookreślonej barwie, została niedawno wykryta w mózgu małp. Nie należy jednak zbytpochopnie wyciągać wniosków. Detektory linii są znacznie bardziej złożone niż byłoby toniezbędne do wyjaśnienia omawianego tu zjawiska. Kiedy zajmiemy się omawianiemobwodów nerwowych, służących do rozpoznawania cech, przekonamy się o tym, żelepszego wyjaśnienia danych eksperymentalnych, jakimi dysponujemy, dostarcza nammodel znacznie prostszego detektora (patrz s. 127).

Zanim skończymy omawianie efektu McCollough, chcemy odnotować interesującezjawisko, otóż efekt ten utrzymuje się również w sytuacji spostrzegania poruszających się

obrazów. Początkowo osobie badanej prezentowany jest obraz składający się z pozio-mych pasów, które mogą poruszać się w górę lub w dół, przy czym w momencieporuszania się w górę pasy zabarwiają się na zielono, zaś przy ruchu w dół na czerwono.Osoba badana obserwuje całość przez 5 minut, przy czym ruch przebiega naprzemien-nie- 5 sekund w górę, potem 5 sekund w dół i tak dalej. Po 5 minutach eksponuje sięosobie badanej wzorzec kontrolny, składający się z czarnych i białych linii poziomych,poruszających się w górę lub w dół. Kiedy obraz kontrolny porusza się w górę, liniewydają się czerwonawe, zaś przy ruchu w dół przybierają barwę zielonkawą (Stromeyer,1969; Stromeyer i Mansfield, 1970).

Jest to zjawisko analogiczne do efektu McCollough. Zmieniony został tylko jedenwarunek: zamiast nieruchomych linii położonych w różnych kierunkach eksponowanolinie poruszające się w różnych kierunkach. Czy oznacza to, że istnieją rzeczywiściewrażliwe na barwy detektory ruchu?

SPOSTRZEGANIE BEZ WYODRĘBNIANIA CECH

Badania nad zatrzymywaniem obrazów oraz nad efektami następczymi dają namwyobrażenie o tym, jakie metody mają zastosowanie przy poznawaniu tych rodzajówdetektorów cech, które prawdopodobnie funkcjonują w systemie wzrokowym człowieka.Nie ulega bowiem wątpliwości, że człowiek rzeczywiście ma detektory do wykrywaniacech specyficznych. Jednakże ciągle jeszcze nie znamy dokładnie ich ogólnej roli wprocesie spostrzegania, nie zostały też wyodrębnione poszczególne typy tych detektorów.W każdym razie jeden z wybitnych neurofizjologów (Spinelli, 1967) twierdzi, żedetektory cech są niezbędne wyłącznie dla niższych gatunków zwierząt, a u człowiekastanowią coś w rodzaju niedopatrzenia, które zachowało się dzięki.słynnej rozrzutnościprocesu ewolucji. Pewne właściwości ludzkiego spostrzegania dość trudno wyjaśnić,odwołując się do systemów zawierających detektory cech. Przeanalizujcie raz jeszczeilustracje zamieszczone w tym rozdziale. Spójrzcie na cętkowanego psa lub też na innerysunki. Jakie cechy specyficzne są tam przedstawione? Jak rekonstruowany jest obrazpsa z różnorodnych plamek, które nie zawierają ani linii, ani też wyrazistych konturów?Jak rywalizują ze sobą różne obrazy na płótnie Salvadora Dali albo też różne interpretacjeform stożkowatych w obrazie Magritte'a? Jak to wyjaśnić opierając się wyłącznie na de-tektorach cech? Pozwólcie, że przeanalizujemy jeszcze problem „widzenia skórnego".

,, Widzenie skórne"

Jeżeli ktoś „nakreśli" palcem na waszych plecach lub dłoni jakąś dużą literę, bez truduuda się Warn ją rozpoznać. Czyżby skóra posiadała detektory cech pozwalające narozwiązanie tego zadania? W celu zinterpretowania tego typu wrażeń skórnych człowiekmusi być zdolny do odtworzenia drogi, jaką przebył palec na jego skórze, i zdecydować,

iaką literę ona przedstawia. Jeżeli rozpoznawanie obrazów na podstawie wrażeńdotykowych może odbywać się bez pomocy detektorów cech, to czy są one potrzebne wnormalnym rozpoznawaniu wzrokowym?

Rozpatrzmy sytuację bardziej kontrolowaną, w której założony obraz wzrokowyrysuje się" nie na fotoreceptorach siatkówki oka, lecz na dotykowych receptorach

skórnych. Dane te uzyskano w toku ostatnich badań nad systemami zastępującymi wzroki przeznaczonymi dla osób niewidomych.

Aparat przekształcający obraz wzrokowy na obraz dotykowy składa się z kamerytelewizyjnej, połączonej z zestawem wibratorów pobudzających dotykowe receptoryskóry. Jeden z takich aparatów przetwarza obraz wzrokowy na dotykowy w następującysposób: 400 wibratorów dotykowych umieszczonych w kwadratowej kracie (bokkwadratu wynosi 25 centymetrów) jest przymocowanych do oparcia krzesła. Wibratoryprzejmują wzorzec z kamery (aparat ten został skonstruowany i wypróbowany przezWithe'a, Saundersa, Scaddena, Bach-y-Rita i Collinsa, 1970). Obserwator siedzi nakrześle plecami do wibratorów. Fragmenty obrazu wzrokowego, którym towarzyszywysoka intensywność oświetlenia, aktywizują wibratory w odpowiadających im miejs-cach kraty, wibratory odpowiadające fragmentom obrazu o niskiej intensywności sąnieaktywne. W ten sposób, kiedy obserwator przesuwa obraz kamery telewizyjnej wzdłużobserwowanej sceny, układ intensywności oświetlenia tej sceny zostaje przetworzony naobrazy dotykowe na skórze pleców (rys. 1-51).

Biorąc pod uwagę prymitywność obrazów dotykowych, zdolność obserwatorówzarówno widzących (z oczyma zasłoniętymi), jak i niewidomych, do rozpoznawaniaobrazów przy użyciu tej aparatury jest w istocie bardzo duża. Udaje się im bardzo łatwo,już przy pierwszej próbie, odróżnić pasy pionowe od poziomych. Szybko uczą sięodróżniać proste figury geometryczne - koła, kwadraty, trójkąty. Większego doświadcze-nia wymaga rozpoznawanie przedmiotów bardziej złożonych, jak np. filiżanka czytelefon. Po nabyciu wprawy, zarówno niewidomi, jak i osoby widzące biorące udział w

RYSUNEK 1-51. Źródło: White, Saunders, Scadden, Bachy-Rita i Collins (1970).

eksperymencie mogą na podstawie obrazów dotykowych rozpoznawać 25 przedmiotówcodziennego użytku. Co więcej, jeżeli przedmioty były rozmieszczone na stole iobserwowane nieco z góry, obserwatorzy potrafili opisać ich wzajemne położenie orazwzględną głębię obrazu.

Ta ostatnia zdolność do odbioru głębi obrazu na podstawie dwuwymiarowego obrazudotykowego jest szczególnie interesująca. Główną wskazówkę pozwalającą na ukierun-kowanie przedmiotów w przestrzeni stanowi niewątpliwie względna wysokość przed-miotów znajdujących się w różnej odległości od obserwatora. Część obserwatorówdostrzegła również związek między odległością przedmiotu a jego odbieraną wielkością.Jeden z niewidomych, z zawodu psycholog, który wielokrotnie opowiadał studentom ozmianach wielkości przedmiotów wraz ze zmianą ich odległości, poinformował o tym,jak po raz pierwszy odkrył związek między modyfikacją dotykowo odbieranej wielkościprzedmiotu a jego odległością: efekt ten wykrył nagle, na zasadzie wglądu (typu reakcji„aha") w czasie przybliżania obserwowanego przedmiotu do obiektywu kamerytelewizyjnej.

W zasadzie niewidomi od urodzenia wykonywali to zadanie nie gorzej niż obserwa-torzy mający normalny wzrok. Kiedy jednak niewidomemu obserwatorowi ekspono-wano przedmiot, którego kształty nie były mu znane z wcześniejszych doświadczeńdotykowych, nie mógł go rozpoznać. Warto dodać, iż prawidłowe rozpoznanie ułatwiłaobserwatorowi sytuacja, kiedy sam posługiwał się telekamerą. Wiele przedmiotów,których badani nie mogli nauczyć się rozpoznawać, kiedy kamera pozostawała nieru-choma, łatwiej identyfikowano w sytuacji, kiedy obserwatorowi pozwolono swobodnieporuszać plecami, tak że obraz dotykowy przesuwał się po plecach drażniąc różne,receptory.

Badanie systemów zastępujących widzenie pozwala na postawienie zasadniczychpytań dotyczących struktury analizy percepcyjnej. W omawianym przypadku skóraodbiera układ kropek-gruba analogia obrazu wzrokowego, pobudzającego receptorysiatkówki. A jednak tą drogą rozpoznawane są skomplikowane obrazy. Nawet niektórychzłudzeń wzrokowych można doświadczyć w ten sposób, chociaż zazwyczaj uważa się, żetakie złudzenia pojawiają się na stosunkowo wysokim poziomie analizy percepcyjnej; wtym celu niezbędne jest wykorzystanie odpowiednich bodźców dotykowych, tzn. badanyczuje, choć nie widzi, linie rysunku. Tak więc nawet ludzie niewidomi mogą doznawaćzłudzeń „wzrokowych".

Czy to, co powiedzieliśmy do tej pory, upoważnia nas do stwierdzenia, że kanałynerwowe przekazujące informację dotykową funkcjonują podobnie jak kanały przeka-zujące dane wzrokowe? Czy zatem system analizujący informację dotykową posiadadetektory linii oraz detektory kątów? A jeżeli nie, to w jaki sposób analizowane są złożoneobrazy dotykowe? Być może złożone detektory nie są aż tak ważne i stanowią „przedmiotluksusu" w systemie wzrokowym? Wszystkie te pytania są zapewne niezmiernieintrygujące, ale nie potrafimy jeszcze odpowiedzieć na nie.

Należy szczególnie zaznaczyć istotną rolę aktywnego ruchu w rozpoznawaniu obrazówdotykowych. Ruch odgrywa ważną rolę w przetwarzaniu informacji wzrokowej. Możnawięc sądzić, że na ogół systemy spostrzegania są tak zaprogramowane, iż uzyskują więcej

informacji z następstwa zjawisk wywołanego poruszającym się obrazem, aniżeli z reakcjina sygnał statyczny dochodzący z otoczenia. Trzeba tu dodać, że dotyczy to tylko tychruchów, które obserwator może sam regulować. Jeżeli ktoś inny porusza przedmiotem(lub kamerą telewizyjną), to wywołany w ten sposób ruch nie ułatwia spostrzegania.Dysponujemy analogicznymi danymi dotyczącymi ruchów oczu - aktywnych i pasyw-nych. Kiedy oko wykonuje naturalne ruchy, regulowane przez mięśnie oczne, otaczającynas świat wygląda normalnie. Przy pasywnych ruchach oczu, wywołanych przez lekkienaciskanie palcami, uzyskujemy wrażenie, że wszystko wokół porusza się. Ten fałszywyefekt kompensuje się tylko w toku aktywnych ruchów oczu. Możliwe, że tak samowygląda sprawa ruchu dla wrażeń dotykowych.

Mamy za sobą pierwsze kroki w zakresie badania problemów dotyczących rozpozna-wania obrazów. W dwu następnych rozdziałach rozpatrzymy niektóre z tych problemówbardziej szczegółowo. Skoncentrujemy się zarówno na operacjach zachodzących wkomórkach odpowiedzialnych za wstępne przetwarzanie sygnałów, jak i na oceniewybranych teorii rozpoznawania obrazów.

Przekonamy się, że proces wyodrębniania cech odgrywa ważną rolę tak w badaniumechanizmów fizjologicznych, jak i w konstruktach teoretycznych. Ale, jak wskazująmateriały zawarte w tym rozdziale, analiza cech nie może być uważana za wystarczającądo wyjaśnienia wszystkich właściwości ludzkiego spostrzegania.

2. Przetwarzanie informacjiprzez układ nerwowy

OKO ŻABYANATOMIA DETEKTORÓW

METODY FIZJOLOGICZNENeuronRejestracja reakcji neuronów

TWORZENIE OBWODÓW NEURONOWYCH

OBWODY PODSTAWOWEBudowa bloków

ReceptorKomórka nerwowa

WYODRĘBNIANIE KONTURÓWWrażliwość a czułość sensorycznaHamowanie oboczneObwody służące do wyodrębniania konturówPola centralne i peryferyjne (center-surround fields)Obwody włączeniowo-wyłączeniowe

REAKCJE W CZASIEObwody służąCe do wytwarzania przemijających reakcji

REAGOWANIE NA RUCHObwody służące do wykrywania ruchu

Światło porusza się z lewe] strony na prawąŚwiatło porusza się z prawej strony na lewą

PRZETWARZANIE SYGNAŁÓWW CIELE KOLANKOWATYM BOCZNYM

WYODRĘBNIANIE CECHProste komórki

Charakterystyczne reakcjeJak zbudować detektory -szczeliny i detektory linii?DIPOLE

Komórki złożoneJak zbudować komórki złożone?

Komórki superzłożoneJak zbudować komórkę superzłożoną?

WNIOSKI

OKO ŻABY

Od czego należy zacząć badanie nad przetwarzaniem informacji w układzie nerwowym?Jeden ze sposobów podejścia zaprezentowany został w klasycznej już dziś pracyLettvina, Maturany, McCullocha i Pittsa (1959), dotyczącej badań nad systememwzrokowym żaby:

„Postanowiliśmy, że nasza praca powinna wyglądać następująco: Po pierwsze,należało znaleźć sposób rejestracji impulsów nerwowych... z włókien nieuszkodzo-nego nerwu wzrokowego. Po drugie, należało eksponować żabie możliwie zróżni-cowany zestaw bodźców wzrokowych: nie tylko plamki świetlne, lecz również takieprzedmioty, które byłyby dla niej jadalne, takie, które mogłaby odebrać jakozagrażające, różnorodne figury geometryczne, nieruchome i poruszające się itp. Wefekcie chcieliśmy ustalić, jakie cechy wspólne z całego bogactwa bodźców sąwyodrębniane przez określone włókna albo też grupy włókien znajdujące się wnerwie wzrokowym. Po trzecie zaś, chcieliśmy spróbować znaleźć podłoże anato-miczne grupowania percepcyjnego".

Co badacze ci spodziewali się znaleźć w oku żaby? Pozornie świat wzrokowy żaby niewygląda na zbyt skomplikowany. Żaba wydaje się na ogół nie zwracać uwagi na wielerzeczy, które ją otaczają, i wykazuje względnie słabą aktywność poznawczą. Właśnie zpowodu braku aktywności poznawczej łatwo jest ją złapać - wystarczy zbliżyć się do niejod tyłu. Wydaje się, że główny sygnał niebezpieczeństwa, jaki dociera do żaby, stanowiąporuszające się cienie, które to uprzedzają ją o zbliżającym się napastniku. Właściwiejedyną oznaką, że żaba robi użytek ze swego wzroku, jest jej umiejętność chwytaniaporuszających się szybko owadów. Oczekuje ona momentu, kiedy owad znajdzie siędostatecznie blisko, po czym łowi go szybkim i precyzyjnym ruchem języka.

Analizując system wzrokowy żaby, Lettvin i jego wpółpracownicy stwierdzili, żeodpowiada on w pełni zachowaniu żaby. Oko żaby okazuje się być zdolne do wyławianiaz sygnału wzrokowego tylko czterech typów informacji. Z czterech detektorów, jakieposiada, trzy związane są z wyodrębnieniem względnie ogólnych cech sytuacji wzroko-wej: Są to: detektory ostrości, silnie reagujące na granicę między jasnymi i ciemnymiczęściami; detektory kontrastu ruchu, reagujące tylko wtedy, kiedy ta granica porusza się,i detektory ciemności, reagujące na ogólne obniżenie oświetlenia.

Najbardziej interesujące są jednak detektory czwartego typu-detektory wypukłychkrawędzi, reagujące tylko w tych przypadkach, kiedy w polu widzenia porusza się małyciemny przedmiot. Aby ten detektor zaczął działać, przedmiot musi być ciemny,powinien się poruszać i mieć względnie okrągły kształt. Jak tylko taki przedmiot pojawisię w polu widzenia, detektor wypukłych krawędzi zaczyna wysyłać słabe impulsy. Wmiarę jak przedmiot zbliża się do żaby, impulsy stają się coraz silniejsze. Detektorkontynuuje swą pracę nawet wtedy, gdy przedmiot nagle zniknie z pola widzenia (aleimpulsy zanikają, jeżeli nagle zmieni się oświetlenie, np. w wyniku mrugnięcia). Detektorten jest oczywiście detektorem owadów, przeznaczonym do wyszukiwania pokarmu:

dostarcza właśnie takich informacji, jakie są niezbędne do efektywnego łapania much.Tak więc należy przypuszczać, że oko żaby zawiera wzorzec nerwowy pozwalający

rozpoznawać muchy i inne owady. Mózg żaby jest dość prymitywny. Dzięki istnieniu woku żaby detektora owadów cały proces koordynacji wzrokowo-ruchowej związanej złapaniem much zostaje znacznie uproszczony. Wystarczy jednak umieścić żabę wnowych warunkach, na przykład rozsypać wokół niej świeżo zabite muchy, a ona, mimotakiego nadmiaru pożywienia, może zginąć z głodu: w efekcie braku ruchu wzorzeczawodzi i żaba nie zwróci najmniejszej uwagi na otaczające ją martwe muchy. Takaspecjalizacja żabiego oka świadczy z jednej strony o wysokiej efektywności i skompli-kowaniu mechanizmów nerwowych, z drugiej ogranicza możliwości przystosowawcze.System rozpoznawania bodźców wzrokowych, jaki przedstawiliśmy, nie jest odpowied-nio elastyczny, aby przystosowywać się do nowych warunków.

ANATOMIA DETEKTORÓW

Różnorodne funkcje czterech typów detektorów odkrytych w oku żaby mają swoje odpowiedniki wmorfologii komórek nerwowych. Ponadto detektory te wysyłają impulsy do różnych części mózgui każdy z nich wygląda inaczej. Rysunek 2-1 przedstawia: a) klasyfikację komórek nerwowychpostulowaną przez Lettvina i współpracowników (1961); b) klasyfikację neuronów rzeczywiścieodkrytych u kijanki przez Pomeranza i Chunga (1970); i c) fotografie komórek odkrytych przezPomeranza i Chunga.

Niełatwo jest określić, które komórki odpowiadają receptorom każdego z tych typów.Oczywiście można zrobić sekcję oka żaby i oglądać je pod mikroskopem. Wtedy rzeczywiściewidzimy cztery typy komórek. Ale na pytanie, która z tych komórek odpowiada danemureceptorowi, nie znajdujemy odpowiedzi.

Ustalenie związku między typem detektora a rodzajem komórki wymagato dużego sprytu.Podstawowa trudność polega na tym, że na preparacie mikroskopowym widzimy martwe komórki."Nie potrafimy badać komórki pod mikroskopem i w tym samym czasie odprowadzać od niejimpulsy elektryczne, aby móc równocześnie określić nie tylko, jak ona wygląda, ale i jakfunkcjonuje. Przygotowanie histologiczne zawsze narusza struktury nerwowe. Przygotowaniekomórki wzrokowej do badań mikroskopowych musi naruszyć jej funkcjonowanie jako detektorabodźców. Dlatego też Pomeranz i Chung szukali wsparcia w logice dedukcyjnej. Obrali zaprzedmiot swych badań kijankę, nie żabę.

Oko kijanki ma bowiem nie cztery, lecz trzy rodzaje różnych komórek (rys. 2-1). Pozwoliło to nazidentyfikowanie komórek określonego rodzaju-tych, których brak jest w oku kijanki; szczegó-łowe badania fizjologiczne dokonane na żywych kijankach wykazały, że nie mają one detekto-ra kontrastu. Widocznie ten detektor pojawia się w późniejszej fazie rozwoju u dorosłego osob-nika.

Następnie udało się ustalić, że na peryferiach siatkówki oka kijanki znajdują się komórkiwyłącznie jednego rodzaju. Rejestrując reakcje żywych kijanek na peryferyczne bodźce, udało sięustalić, że są to detektory wypukłych krawędzi. Pozostały już tylko do wyodrębnienia dwa rodzajekomórek: detektora kontrastu ruchu i detektora ciemności. I tu znowu odwołano się do logikidedukcyjnej.

RYSUNEK 2-1. Mikrofotografia •(jednakowe powiększenie) trzech ty-pów komórek zwojowych, odkrytychw siatkówce kijanki. Źródło: Pome-ranz i Chung (1970).

Spośród dwu pozostałych komórek jedna jest dwuwarstwowa, druga zaś jednowarstwowa, przytym komórek drugiego rodzaju było znacznie więcej. Wskaźniki te okazały się wystarczające dorozwiązania zagadki. Ponieważ detektorciemności ma większe pole recepcyjne i w dodatku spełniaznacznie prostsze funkcje niż detektor kontrastu ruchu, powinien zatem mieć prostszą jednowars-twową strukturę.

Badania nad okiem żaby ilustrują metody i założenia będące podstawą badańfizjologicznych. Rezultatem tych badań było wykazanie, że żaba ma dość skompliko-wany system analizy sensorycznej, przeznaczony do wyodrębniania specyficznychinformacji z obrazu wzrokowego. Oczywiście nie należy oczekiwać, że detektory owadówznajdziemy u wszystkich zwierząt. W istocie u wyżej niż żaba zorganizowanychosobników system przetwarzania informacji sensorycznych jest zbudowany w pewnymsensie znacznie prościej, ale jest równocześnie bardziej precyzyjny i elastyczny. Procesten przebiega małymi krokami, regulowany poprzez proste, lecz skuteczne zasadyłączenia, przegrupowywania i analizowania danych, dostarczanych przez receptory zotaczającego środowiska. Aby móc zrozumieć te zasady, musimy najpierw zapoznać się zpodstawową jednostką układu nerwowego- neuronem - i metodami badania jego zacho-wania. Następnie musimy poznać sposoby połączeń neuronów w obwody nerwowe, wktórych dokonuje się analiza informacji dostarczanej przez narządy zmysłów.

METODY FIZJOLOGICZNE

Neuron

Podstawowym elementem układu nerwowego jest neuron-komórka, przez którąprzechodzi informacja przekazywana z jednej części organizmu do drugiej. Ograniczymysię do wyłożenia podstawowych danych dotyczących budowy i funkcji neuronu.Pojedynczy neuron składa się z kilku części: ciała komórki (zwanego samą) orazwłókna nerwowego (zwanego aksonem), po którym informacja przechodzi od jednegoneuronu do drugiego; część, w której pobudzenie jednego neuronu przekazywane jest dodrugiego, nosi nazwę synapsy (rys. 2-2).

W połączeniach między neuronami bierze udział samo ciało komórki lub też jej cienkiewypustki - dendryty. Akson jest zakończony albo niewielką liczbą odgałęzień, albo teżodgałęzień tych jest wiele i wówczas możliwa jest znaczna liczba połączeń synaptycznychz innymi neuronami. Podobnie ciało komórkowe jednego neuronu może odbieraćsygnały od niewielu lub też od tysięcy różnych neuronów.

Włókna nerwowe i dendryty można rozpatrywać jako izolowane przewodniki, którymiprzekazywane są sygnały specyficzne dla układu nerwowego-impulsy elektryczne. Teelektryczne (a ściślej jonowe) sygnały są generowane w ciele komórki jako reakcje napobudzenie wejść synaptycznych. W samej synapsie pod wpływem napływającego

Synapsa i dendrytSynapsa i soma

Dendryty

a)

Dendryty

b)

RYSUNEK 2-2a) Rysunek schematyczny różnych połączeń synap-tycznych.b) Schemat budowy neuronu pokazujący promieni-stą strukturę aksonu i dendrytów wychodzących zciała komórki.c) Schemat połączeń neuronów w mózgu szczura imyszy. Źródło: Eccles (1953).

impulsu uwolniona zostaje specyficzna substancja chemiczna - mediator, która wypełnialukę między zakończeniem aksonu od przekazującego impuls neuronu a częściąodbiorczą następnego neuronu, co wywołuje zmianę normalnego potencjału elektrycz-nego tego neuronu; jeżeli ilość mediatora jest dostatecznie duża, zmiana potencjałuelektrycznego ciała komórkowego neuronu osiąga wystarczający poziom do wzbudzeniaimpulsu, który poprzez akson dociera do następnego połączenia synaptycznego, gdziecały ten proces powtarza się od nowa.

Jedynie w rzadkich przypadkach pobudzenie jednej synapsy wystarczy do pojawieniasię impulsu w komórce odbiorczej. Zwykle neuron musi otrzymać wiele impulsów,zanim w jego ciele komórkowym pojawi się impuls-reakcja. Wszystkie połączeniasynaptyczne można podzielić na pobudzeniowe i hamujące. Pobudzenie pierwszychzwiększa prawdopodobieństwo reakcji neuronu, pobudzenie zaś drugich zmniejsza je.

Reakcja komórek na pobudzenie wszystkich synaps jest rezultatem jakby „głosowaniachemicznego": stosunek „głosów" płynących z synaps pobudzeniowych i hamujących nawejściu danego neuronu determinuje poziom jego finalnej aktywności. Częstotliwośćreakcji neuronu zależy na ogół od częstotliwości i rodzaju impulsów na wejściu synaps,ale występują tu również pewne ograniczenia. Po wytworzeniu impulsu neuron przestajedziałać przez okres 0,001 sek. w celu regeneracji. Tak więc, teoretycznie maksymalnaczęstotliwość reakcji neuronu wynosi ok. 1000 impulsów na sekundę, praktycznie zaś jestznacznie niższa i waha się w granicach 300-800 impulsów na sekundę.

Znamy obecnie wiele różnych rodzajów komórek nerwowych, każda z nich spełniawyspecjalizowane funkcje. Dla nas szczególnie interesujące są tzw. receptory - komórkiprzetwarzające energię fizyczną przekazywaną z sygnału zewnętrznego w impulsyelektryczne. Przykładem takich komórek (receptorów) są pręciki i czopki w siatkówceoka, które przekształcają elektromagnetyczną energię padającego na nie światła wimpulsy nerwowe. Podobnie komórki wioskowe (włosowate) ucha wewnętrznego prze-kształcają energię mechaniczną sygnałów akustycznych w kod nerwowy.

Rejestracja reakcji neuronów

Reakcja neuronu stanowi krótkie wyładowanie elektryczne, dlatego też jego aktywnośćmożna rejestrować jedynie wówczas, gdy uda się nam połączyć przewodniki elektryczne zneuronami. Przyrządem rejestrującym jest tu elektroda. Zwykle łączy się ją z wzmac-niaczem elektrycznym, aby słabe impulsy elektryczne komórki stały się dostępne dlaobserwatora. Sygnał z wyjścia wzmacniacza przekazywany jest na monitor elektronicz-ny, aby dać możność obserwatorowi zarówno widzenia, jak i słyszenia reakcji neuronówwywołanych przez sygnały zewnętrzne (rys. 2-3).

W celu rejestracji obrazu zmian napięć w neuronie w ciągu określonego czasuposługujemy się zazwyczaj oscylografem. W momencie, kiedy impulsy nerwoweprzechodzą przez elektrodę, na ekranie pojawiają się małe punkciki lub kreski. Jeżelisygnał ten zostanie przekazany do głośnika, można usłyszeć trzask w momencie, gdyneuron wytwarza impuls. Ponadto aktywność neuronu przebiegającą w określonym

RYSUNEK 2-3

Elektryczna wtyczkaumieszczonana czaszce

czasie możemy zapisać na taśmie magnetofonowej, co pozwała na dokonanie analizy pojakimś czasie; podobnie można fotografować obraz pojawiający się na ekranie oscylo-grafu lub też analiza pojawiających się impulsów może być dokonana za pomocąkomputera.

Dla większości systemów sensorycznych charakterystyczne są cienkie włókna ner-wowe o średnicy 3-5 mikronów («). Aby zarejestrować aktywność pojedynczegoneuronu, używa się bardzo małych elektrod-mikroelektrod. Zależnie od rodzajumikroelektrody, jej końcówka ma średnicę od 0,1 do 1 mikrona. W celu rejestracjiaktywności grupy leżących obok siebie włókien stosuje się makroelektrody, mające niecowiększą średnicę. Czasem końcówka mikroelektrody'jest tak cienka, że nie udaje się jejdostrzec pod normalnym mikroskopem i widoczna staje się dopiero przy użyciumikroskopu elektronowego.

W użyciu są zarówno makroelektrody, jak i mikroelektrody, zależnie od potrzebbadawczych. Często duże liczby sąsiadujących ze sobą neuronów zdają się wydobywać znadchodzącego sygnału podobną informację, tak że pojedyncze włókno nie może byćodpowiedzialne za dostarczenie właściwej informacji do mózgu. W takim wypadkuwygodniej jest badać średnią aktywność sąsiadujących neuronów za pomocą makroelek-trody. Z drugiej strony, oddzielne neurony w toku analizy i kodowania sygnałówsensorycznych współdziałają często z innymi w sposób złożony. W celu wyjaśnienia

istoty tych interakcji konieczne jest dokładne badanie pracy każdego neuronu z osobna.W takich sytuacjach wykorzystuje się mikroelektrody.

Gdzie należy umieszczać elektrody? Dla sygnałów sensorycznych charakterystycznejest łączne występowanie synaps włókien przewodzących informację sensoryczną wmiejscu zwanym stacją synaptyczną lub stacją przekaźnikową. Ponieważ większośćoperacji, jakich dokonuje układ nerwowy, przeprowadzana jest na połączeniach międ/>neuronami, badanie stacji synaptycznych jest niezmiernie użyteczne. Analizując to, codajemy na wejściu, i to, co otrzymujemy na wyjściu, próbujemy dociec, jak je»tprzekształcana informacja sensoryczną, kiedy przechodzi przez stację synaptyczną.

Wybór zwierzęcia eksperymentalnego zależy od wielu czynników. Przeprowadzonoliczne badania podstawowe nad okiem ostrogona (Limulusa), a to dlatego, że neuron>jego siatkówki są dostatecznie duże i dostęp do nich jest łatwy. Im bardziej chcemy zbliż> csię do człowieka, tym bardziej złożone organizmy musimy wybierać do badań.Najczęściej eksperymentuje się z małpami i kotami. Inne zwierzęta, takie jak ryb\.rzadko ptaki, bada się tylko wówczas, gdy ich systemy sensoryczne dają nam więks/omożliwości w badaniu specyficznych typów kodowania nerwowego. Eksperymenty /ludźmi są zjawiskiem niezmiernie rzadkim. Możliwe są tylko wtedy, gdy konieczne je^dokonanie operacji neurochirurgicznych, w czasie których rejestracja neuronów stanów idopuszczalny margines samej operacji lub stanowi niezbędny element jej przebiegu.

TWORZENIE OBWODÓW NEURONOWYCH

Mamy już teraz wszelkie niezbędne dane do utworzenia obwodów nerwowych.Rozpatrzmy problem wykrywania poruszającego się przedmiotu. Jak przejść od prostejreakcji światłoczułych receptorów oka do neuronu reagującego tylko wtedy, kiedyprzedmiot porusza się z lewej strony, wszerz pola widzenia? Jak sformułować teorięobwodów neuronowych?

Na kolejnych stronach tej książki będziemy tworzyć obwody neuronowe, zdolne dowykrywania konturów figur, ruchu, koloru i innych cech przedmiotów. Zaczniemy odbardzo prostych interakcji układu nerwowego i stopniowo będziemy postępować w tensposób, aby przejść (teoretycznie) do systemu neuronów reagujących tylko na bardzozłożone przedmioty, na przykład na pojawienie się w polu widzenia naszej babci.Będziemy jednak musieli zatrzymać się w pewnym miejscu, nie dochodząc do tegoostatniego etapu, w przeciwnym razie napotkamy trudność, jaką zasygnalizowaliśmy napoczątku książki. Czy rzeczywiście można utworzyć detektor babci? Czy istnieje wmózgu komórka, która reaguje w specyficzny sposób tylko wtedy, gdy ona pojawi się wpolu widzenia? Analiza i rozpoznanie złożonych obrazów będzie tematem rozważań wnastępnym rozdziale. A tymczasem, zanim przejdziemy do wyczerpującego omówieniaproblemu, powinniśmy zorientować się, jak łączyć neurony, aby sprawnie funkcjono-wały.

Zaczniemy od prostych obwodów, przechodząc stopniowo do bardziej złożonych.

Oznacza to, że zaczniemy od systemów sensorycznych, a następnie prześledzimy droginerwowe wiodące od nich do mózgu. Podstawowym przedmiotem naszego zaintereso-wania będzie system wzrokowy, po pierwsze dlatego, że stanowi materiał dla naszychcelów dogodny, a po drugie dlatego, że o połączeniach neuronów w oku oraz owzrokowych ośrodkach mózgu wiemy więcej niż o innych systemach sensorycznych.Zasady budowy bloków strukturalnych układu nerwowego są takie same dla wszystkichmodalności zmysłowych. Kiedy poznamy już zasady budowy obwodów nerwowychdokonujących analizy sygnałów wzrokowych, łatwo będziemy mogli opracować analo-giczne obwody dla innych systemów sensorycznych.

Zanim jednak przystąpimy do stojącego przed nami zadania, musimy ostrzecCzytelnika. W toku badania różnorodnych typów analizy informacji w systemachsensorycznych należy zawsze pamiętać o nieprawdopodobnym stopniu złożonościpołączeń elementów nerwowych mózgu. System wzrokowy człowieka zawiera około 125milionów podstawowych elementów receptorycznych w każdym oku. Na jeden centy-metr sześcienny mózgu przypada aż 40 milionów synaps. Pojedynczy neuron kory mózgu(a jest ich setki milionów) obejmuje, w zależności od tego, do jakiej części mózgu należy,od 6000 do 60 000 synaps. W świetle tych liczb oraz uwzględniając czułość mikroelek-trod używanych do badania pojedynczych neuronów i wiele czynników biologicznych,mechanicznych i elektronicznych, które także wpływają na pomyślny przebieg każdegobadania tego typu, należy wyrazić uznanie, że mimo to udało się nam nauczyć takwiele.

Część materiału przedstawionego w tym rozdziale to precyzyjnie ustalone fakty;pozostałą część stanowią konstrukcje czysto teoretyczne. Niektóre z nich są ogólnieprzyjęte, inne zaś ciągle wywołują dyskusje. Czytając kolejne paragrafy trzeba pamiętać,że badania dotyczące specyficznych funkcji pojedynczych komórek mózgu są wpowijakach. Rezultaty, jakie uzyskano do dziś, są niezmiernie obiecujące, ale ciąglejeszcze niepełne.

OBWODY PODSTAWOWE

Budowa bloków

Badając budowę obwodu sensorycznego, musimy wyróżnić dwa poziomy tego systemu:zespół komórek przetwarzających nadchodzące z zewnątrz sygnały fizyczne w wyjścianerwowe- są to receptory lub odbiorniki oraz komórki, które w różny sposób zbierają iłączą nadchodzące impulsy nerwowe, zwane po prostu komórkami nerwowymi, a czasemokreślane jako dwubiegunowe (bipolars) lub zwojowe {ganglion cells). Nie będziemysztywno posługiwać się terminologią przyjętą w neurologii i często będziemy używaćtakich terminów, jak receptor czy komórka zwojowa (ganglion), kiedy w istocie w gręwchodzi cały kompleks elementów - komórki amakrynowe, komórki horyzontalne,

różnorodne receptory i rozliczne rodzaje mechanizmów synaptycznych. Jednakżewyjaśnienie istotnych dla nas cech neuronu będzie łatwiejsze, gdy ograniczymy podziałna dwa podstawowe typy: przetworniki i łączniki (transfurmers andcumbiners), albo - wterminologii neurofizjologicznej - receptory i komórki nerwowe.

Receptor. Receptor reaguje na sygnały zewnętrzne - światło, dźwięk, dotyk, działanieczynnika chemicznego-poprzez impuls nerwowy. Model receptora przedstawionyzostał na rysunku 2-4. Wyjścia receptora oznaczyliśmy liczbami: wskazują one naszybkość, z jaką receptor przewodzi impulsy nerwowe. Dla ułatwienia, z zasadybędziemy pomijać mechanizmy przetwarzające intensywność sygnału fizycznego wczęstotliwość poszczególnych reakcji. Tak więc intensywność sygnału będziemy przed-stawiać za pomocą liczby impulsów nerwowych, które wytwarza on w receptorze. Sygnało intensywności 5 oznacza sygnał o takiej intensywności, dla której reakcja neuronustanowi pięć jednostek umownych. Rysunek 2-4 jest przykładem stosowania przyjętychoznaczeń.

RYSUNEK 2-5

Komórka nerwowa (rys. 2-5). Jest to miejsce łączenia się różnych impulsów nerwowych.Komórkę nerwową oznaczamy kółkiem. Ma ona dwa rodzaje połączeń, czyli wejść:pobudzeniowe i hamujące. Neuron odbiera na wejściu znaczną liczbę impulsów, ale nawyjściu przekazuje tylko jeden (chociaż może być skierowany w różne miejsca).

Neuron ma często własne „wewnętrzne" tempo (częstotliwość) wyładowań. Inaczejmówiąc, komórka nerwowa może wysyłać impulsy nawet w takich wypadkach, kiedy najej wejściu brak jest jakichkolwiek sygnałów. W opisywanych niżej obwodach częstotli-wość własna, odpowiadająca spontanicznej aktywności, często przyjmowana jest za 100.W pewnych wypadkach wielkość ta może być większa lub mniejsza od 100, a czasemnawet równa 0.

Każdemu wejściu neuronu przypisana jest dodatnia lub ujemna wartość liczbo-wa-mnożnik. Wejście charakteryzujące się dodatnim (+) mnożnikiem, to wejściepobudzeniowe, a wejście mające ujemny (-) mnożnik, to wejście hamujące. Jeżeli naprzykład mnożnik na wejściu wynosi „0,5", oznacza to, że na każde 100 jednostekaktywności na wejściu, wyjście neuronu powiększa się o 50 jednostek (0,5x100). Jeżeliwejście ma współczynnik ,,-0,5", to na wyjściu neuronu aktywność maleje o 50 jednostekna każde 100 znajdujących się na wejściu. Dla ułatwienia, połączenia pobudzeniowe(pobudzające) oznaczyliśmy na rysunku 2-5 strzałkami, a połączenia hamujące kropka-mi. Wartość wyjścia neuronu obliczamy jako sumę algebraiczną aktywności własnej plusaktywność na wszystkich wejściach pobudzeniowych, minus aktywność na wszystkichwejściach hamujących.

WYODRĘBNIANIE KONTURÓW

W obrazie na siatkówce najistotniejszą informację niosą zmiany intensywności światłapadającego na poszczególne części powierzchni siatkówki. Zmiany te mogą się rozciągaćna znacznej części oglądanej sceny, odpowiadając różnej jasności poszczególnych jejskładników. W miejscach odpowiadających konturom przedmiotów mogą występowaćznaczne i bardziej gwałtowne zmiany intensywności. Rozmieszczenie połączeń nerwo-wych w aparacie receptorowym determinuje sposób kodowania tych zmian w postaciimpulsów nerwowych w systemie wzrokowym.

Wrażliwość a czułość sensoryczna

Pożądane jest, aby systemy sensoryczne były możliwie jak najbardziej wrażliwe nasygnały dopływające z otoczenia zewnętrznego. Jednocześnie pożądane jest, abyprzechowywały one jak najwięcej szczegółów rozkładu energii odpowiadającego sygna-łowi dochodzącemu z zewnątrz. Oba te wymagania wydają się sprzeczne. Przeanalizu-jemy w ogólnych zarysach rozmieszczenie receptorów jednego z systemów sensorycz-nych - foto recepto rów oka (słupki i czopki).

RYSUNEK 2-6. Mikrofotografia komórek siatkówki człowieka w obrębie plamki żółtej. Źródło: Poiyak(1957).

Na rysunku 2-6 możemy zobaczyć znaczną liczbę ciasno stłoczonych receptorówsiatkówki. Energia świetlna docierając do oka rozkłada się na powierzchnię zbudowaną zoddzielnych receptorów. Aby system był dostatecznie wrażliwy, najprościej będzieprzyłączyć do każdej z komórek kolejnego poziomu (komórki zwojowe) jak najwięcejreceptorów-tak, aby ich reakcje sumowały się w jednej komórce zwojowej.

Im więcej receptorów zostanie przyłączonych do jednej komórki zwojowej, tymwrażliwszy będzie system na słabe sygnały świetlne. Maksymalną reakcję komórkizwojowej uzyskuje się przez zsumowanie reakcji jak największej liczby receptorów (rys.2-7).

Ale za podwyższenie wrażliwości trzeba zapłacić określoną cenę. Jeżeli jedna i ta samakomórka zwojowa zbiera reakcje receptorów z dużego obszaru siatkówki, to zanikazdolność rozróżniania niejednakowych rozkładów światła w obrębie tego obszaru. Abyzachować szczegóły układów świetlnych, pole odbiorcze komórki zwojowej powinno byćdość małe. Tak więc, rozważając najlepszy sposób rozmieszczenia receptorów napierwszym poziomie sensorycznego przetwarzania informacji, zmuszeni jesteśmy pójśćna kompromis między utrzymaniem wrażliwości a rejestrowaniem szczegółów strukturysygnału.

Hamowanie oboczne

Metody badania systemu połączeń w siatkówce oka są dość skomplikowane. Możemybadać równocześnie zaledwie kilka różnych komórek. Znaczna część wiedzy dotyczącejsystemu połączeń neuronowych pochodzi z pewnych niezwykle pomysłowych ekspery-mentów.

.Podstawowej wiedzy na temat oka dostarczyły badania nad okiem ostrogona (Limu-

RYSUNEK 2-7

RYSUNEK 2-8. Limulus, krab ostrogon. Źródło: Cornsweet (1970).

lusa)-(rys. 2-8). Dogodnie umieszczone oko ostrogona ma grube włókna nerwuwzrokowego, dlatego łatwo można je preparować. Najpierw preparujemy oko w tensposób, aby można było bezpośrednio stymulować odrębne receptory, z pominięciemsoczewki i innych tkanek (rys. 2-9). Następnie umieszczamy elektrodę w komórcezwojowej i włączamy światło. Załóżmy, że obserwowana jest reakcja komórki zwojowej,kiedy światło skierowane jest bezpośrednio na receptor A (rys. 2-10). Jeżeli pobudzeniekomórki zwojowej wzrasta, możemy przyjąć, że jest ono związane z aktywnościąreceptora A.

Skierujmy teraz światło na receptor B (rys. 2-11). Tym razem elektroda nie rejestrujeżadnych zmian aktywności komórki zwojowej. Widocznie receptor B nie wpływa naaktywność komórki zwojowej A. Jednakże zanim stwierdzimy, że wyłącznie receptor Aoddziałuje na komórkę, zobaczmy, co się stanie, kiedy podrażnimy jednocześnie obareceptory. Zaczniemy ponownie od włączenia źródła światła pobudzającego receptor A,a następnie oświetlimy receptor B. Jak się okazuje, siła reakcji komórki zwojowej maleje(rys. 2-12). Tak więc, chociaż światło padające na inne niż A receptory nie może wywołaćreakcji w omawianej komórce zwojowej, to jednak obniża aktywność tej komórki (jeśliznajdowała się ona uprzednio w stanie aktywności).

Ten prosty eksperyment pokazuje jeden z najważniejszych mechanizmów przetwa-rzania informacji sensorycznej - hamowanie oboczne (lateral inhibition): aktywność

RYSUNEK 2-9. Oko boczne ostrogom. Źródło: Cornsweet (1970).

Światło na B Światło na A

ł ł

Rzeczywiste impulsy nerwowe

jednej komórki jest modyfikowana przez aktywność sąsiadujących z nią komórek.Pozornie koncepcja ta jest dość prosta. Odzwierciedla ona działanie procesu hamowania,który powoduje, że reakcje jednej komórki mogą być odjęte od reakcji innej komórki;inaczej mówiąc, pozwala na obliczenie różnicy między dwoma wejściami. Prostota jest tutylko pozorna. Daje to bowiem możliwość wyliczenia wszystkich przekształceń złożo-nego sygnału świetlnego, padającego na powierzchnię receptorów, w logicznie uporząd-kowany przekaz sensoryczny, który w efekcie końcowym będzie przesyłany do wyższychośrodków nerwowych.

Światło skierowanena receptor A

Światło skierowanena receptor B Obwody służące do wyodrębniania konturów

Przyjmując założenie o istnieniu mechanizmów hamowania obocznego, rozpatrzymypodstawowe cechy sieci wyodrębniania konturów figur. Zaczniemy od sieci jednowy-miarowej, gdzie wszystkie receptory ustawione są w jednym rzędzie. Wszystkie zostająoświetlone. Problem wyodrębniania konturów polega na określeniu miejsca, gdzienastępuje zmiana intensywności światła. Jeżeli receptory oraz komórki zwojowe byłybypołączone ze sobą w sposób prosty i bezpośredni, niewiele by to dało (rys. 2-13).Struktura aktywności neuronów byłaby wówczas jedynie bardziej lub mniej dokładnympowtórzeniem właściwości układu światła padającego na te receptory. Dla pewnychcelów byłoby to wystarczające, ale nie może stanowić mechanizmu wyodrębnianiakonturów figury za pomocą takiej sieci. Niezbędne są jakieś czynniki dodatkowe.

Dla wyróżnienia konturów niezbędny jest taki układ, w którym aktywność neuronówpobudzanych światłem o stałej intensywności byłaby stosunkowo słaba, natomiast przyzmianach oświetlenia aktywność ta musi się znacznie zwiększać. Takie warunki może

RYSUNEK 2-12

RYSUNEK 2-13

newmć hamowanie oboczne, dzięki któremu aktywność danego receptora zależy od" i w n S d receptorów lezących po obu jego stronach. Rozpatrzmy dla przykładu

eouiący przypadek: mamy stale źródło światła 10 jednostek (oznacza to ze" b u E y t y m ^ a t ł e m receptor wytwarza reakcję charakteryzującą ac liczbą 10).Scemy aby komórka zwojowa w ogóle nie reagowała na to źródło światła. Musimy więc

So Jednostek aktywności, mech będzie po 5 z każdej strony. Łatwo to oaągnącusSwszy współczynnik połączeń miedzy komórką zwojową a sąsiednimi receptorami

^Rysunk! 2-14 i 2-15 pokazują system, który wyodrębnia ze struktury pobudzeniaJeftaego tylko kontury. Po uważnej analizie tych schematów można dostrzec, ze^ r e a g u j e tylko przy zrmanach różnic w intensywność, światła padającego na

k t — t r n u S C k r S n y c h zagadme. Po p,erwsze staje * oczywistaJn eczTość istnienia aktywności własnej komórki. Jeżeli byjej nie było, me moglibyśmyuzykać negatywnej część, reakcji na pobudzenie, ponieważ negatywna aktywność toab ud DzTękHstniniu aktywność, własnej możliwe są pozytywne , negatywne reakcjiomórkr wyrażają się one w podwyższeniu lub obniżeniu jej normalnej aktywność.Iluluje to wykres umieszczony u dołu rysunku 2-15, gdzie aktywność własna ustalona;P<;t na 20 wyładowań na sekundę. . , . ,J P^edstawTony tu obwód reaguje wyiączme na kontury. P r z e m k a świat w rysunekkreskowy. Nie uwzględnia różnic w oświetleniu padającym na rożne części obrazuwzrokowego. Taki model jest zbyt jednostronny.

Trzeba będzie poszukać kompromisu między dwoma typami obwodów, z którychjeden zupełnie nie zmienia sygnału, a drug, pozostawia z niego jedynie kontury. Można tozrobić na przykład, poprzez zmniejszenie efektu hamowania oboranego.

S m n o ż n i k wynosi „-0,2" (rys. 2-16). I oto uzyskaliśmy bardzo interesującywynik Najsilniejsza reakcja pojawia się przy konturach, ale pozostaje rowmez informa-cja o względnych intensywnościach światła padającego na różne części obrazu.' W Mn to sposób zachowując ten sam schemat zasadniczy, ale zmieniając stosunki w

procesie hamowania, możemy zmienić również rodzaj informacji wydobywanej z obrazuwzrokowego. Musimy prowadzić bardzo staranne pomiary w celu ustalenia podstawow ch wartość, występujących w rzeczywistym procesie hamowania w k a d z i e nerwo-wym. Na rysunku 2-17 przedstawione są zapisy graficzne aktywności neuronowej,zarejestrowanej w sytuacji prawie identycznej z opisaną powyżej.

Tak jak i uprzednio obniża się częstotliwość impulsów nerwowych z chwilą, gdywłączymy źródło światła A. Neurony oddziałują na siebie wzajem: A oddziałuje na B takjak B na A. Zauważcie również, że istnieje najwyraźniej pewien próg dla pojawienia sięefektu hamowania: częstotliwość impulsów neuronu A zm,enia się dopiero wtedy gdyaktywność neuronu B osiągnie 10 wyładowań na sekundę. Jednak w momencie kiedypojawia się spadek częstotliwości wyładowań neuronów, hamowanie ma charakterliniowy Wykres przedstawiony na rysunku 2-17 wskazuje, że wpływ jednego czynnegoelementu na drugi jest wprost proporcjonalny do częstotliwości wyładowań^ Womawianym przypadku współczynnik proporcjonalności jest równy 0,16. Przy zwięk-

ISTOTNEOBLICZENIA

Reakcja

5 10

RYSUNEK 2-14

10 5 5

Receptory

Komórki zwojowe

Reakcje

Procesy przetwarzania

OBWÓDPODSTAWOWY

Światło

Receptor

mórki zw

Reakcje

Odpowiada 0,5 mm na powierzchni oka

RYSUNEK 2-18. U góry:Źródło: Ratliff (1965). Niżej:Źródło: Ratliff i Hartline(1959).

Położenie

Położenie

RYSUNEK 2-19. Każde z pasmprzedstawionych na fotografii ma jed-nakową intensywność, jednak wydajesię nam, że intensywność pojedyncze-go pasma nie jest jednolita. Wykres (li-nia ciągła) przedstawia aktywnośćneuronów w porównaniu z rzeczywi-stym rozkładem intensywności dlabodźca świetlnego^ (oznaczonym liniąprzerywaną). Źródło: Cornsweet(1970). :

szeniu częstotliwości wyładowań o każde 10 impulsów na sekundę uzyskuje się obniżenieefektu hamowania do wielkości równej 1,6 impulsów na sekundę. W ten sposób wobwodzie tym współczynnik hamowania osiąga-0,16, co jest dość bliskie -0,20 -współ-czynnikowi, który wspólnie wybraliśmy dla obwodu nakreślonego uprzednio. Dziękitemu rozkład reakcji w oku ostrogona powinien być niemal identyczny z tym, coprzedstawiono na rysunku 2-16.

Rysunek 2-18 przedstawia rzeczywistą częstotliwość reakcji neuronu zarejestrowaną woku kraba (ostrogona). Fotografia przedstawia ten sam test świetlny, który opisywaliśmywcześniej. Elektrodę rejestrującą umieszczono na jednej komórce zwojowej. Aby odkryćreakcję na dany układ świateł, trzeba było przemieszczać światło tak, jak to pokazująstrzałki, pozostawiając elektrodę w pozycji stałej. Jest to operacja równoważna zprzemieszczaniem elektrody, ale znacznie łatwiejsza do przeprowadzenia. Początkowoświatło eksponowano, nakrywszy przedtem oko maską, w której zrobiono maleńkiotworek umieszczony, dokładnie nad miejscem, gdzie znajdowała się elektroda (kółko zkrzyżykiem na rysunku 2-18). Dzięki temu jedynie pobudzająca część pola recepcyjnegootrzymywała bodźce, świetlne i krzywa oznaczona trójkącikami na rysunku 2-18odzwierciedla wynik aktywności neuronu bez hamowania. Z kształtu krzywej wynika, żereakcja neuronów dokładnie oddaje układ pobudzenia świetlnego.

Następnie maskę zdejmowano i na oko padał cały układ świateł. W tym momenciezaczynały działać wszystkie czynniki hamujące. Zarejestrowana aktywność przedsta-wiona została na rysunku 2-18 (krzywa oznaczona kółkami): sieć nerwowa niereprodukuje już w prosty sposób bodźca świetlnego, zaznaczone są granice szybkozmieniających się intensywności światła.

Zanim zakończymy ten eksperyment, przeanalizujcie uważnie pasma przedstawionena rysunku 2-19. Czy występuje wrażenie, że zaciemnienie przedstawionych pasmzmienia się w sposób jednolity? Czy każde z pasm ma jednakową intensywność, która niezmienia się w obrębie danego pasa? Spróbujcie odnaleźć typ reakcji neuronu na takiukład pasm opierając się na schemacie przedstawionym na rysunku 2-16; rezultatpowinien odpowiadać waszemu spostrzeganiu tych pasm.

Wszystkie badane przez nas do tej pory systemy sensoryczne zdają się miećmechanizmy wyodrębniania konturów, oparte na hamowaniu obocznym. Jednakże tenpodstawowy mechanizm jest wielce elastyczny i może być użyty do innych typów analizyobrazu wzrokowego. Pouczająca będzie próba narysowania takich obwodów.

Pola centralne i peryferyjne (center-surround fields)

U bardziej złożonych organizmów, na przykład ssaków, siatkówka działa nieco inaczejniż u kraba (ostrogona), ale podstawowe cechy analizy są podobne. Jednak w toku analizytych bardziej złożonych systemów wzrokowych pojawiają się nowe problemy. Popierwsze, pojedynczy receptor może się łączyć z wieloma różnymi komórkami zwojo-wymi i wtedy nie możemy tak ograniczyć źródła światła, aby pobudzało tylko jednąkomórkę zwojową. Po drugie, połączenia między receptorami i komórkami zwojowymiu wyższych organizmów mogą być pobudzeniowe, jak i hamujące. W oku ostrogona danakomórka może mieć tylko negatywny wpływ na sąsiednie komórki. U innych zwierzątsprawa przedstawia się odmiennie. Sąsiednia komórka receptoryczna może wywołaćzarówno zwiększenie, jak i obniżenie aktywności w danej komórce zwojowej.

Rozważmy typowy zapis z siatkówki kota. Elektrodę wprowadzono do komórkizwojowej i rejestrowano reakcje na bodziec świetlny. Przemieszczając światło odnajdu-

Światło RYSUNEK 2-20.

Pole recepcyjne

Wielkość reakcjikomórki zwojowej

Światło RYSUNEK 2-21

Pole recepcyjne

Komórka zwojowaWielkość reakcjikomórki zwojowejKomórka zwojowa

jemy tę część siatkówki, której pobudzenie prowadzi do wzmocnienia reakcji -jest toobszar pobudzeniowy. Widać to na rysunku 2-20. Do rozkładu reakcji neuronu dołączyłasię nowa właściwość: dana jednostka funkcjonalna reaguje na pobudzenie świetlnepoczątkowym gwałtownym skokiem aktywności powyżej poziomu aktywności stałej,przy czym poziom aktywności występujący w ślad za gwałtownym skokiem może byćtylko nieznacznie wyższy od poziomu spontanicznej aktywności własnej.

Z kolei nieznacznie poruszając źródłem światła postaramy się dokładnie określić

obszar na siatkówce, który może aktywizować daną komórkę zwojową. Typowy kształtobszaru pobudzeniowego to wydłużone koło ze średnicą około 0,1 do 1 milimetra. Kiedyodbierane źródło światła wychodzi poza granice tego kolistego obszaru pobudzeniowego,rodzaj reakcji komórki ulega zmianie: zamiast obniżenia aktywności do poziomu stałejaktywności własnej, wyłączenie światła powoduje w komórce zwojowej krótkotrwałynagły skok aktywności. Obszar, w którym pojawia się reakcja na zgaszenie światła, matakże kształt kolisty i otacza, strefę pobudzeniową (rys. 2-21).

Światło RYSUNEK 2-22

Pole recepcyjne

Wielkość reakcjikomórki zwojowejKomórka zwojowa

Taką jednostkę funkcjonalną - komórkę zwojową wraz z jej polem recepcyjnym-bę-dziemy nazywać jednostką włączeniową (+) pole centralne i wyłączeniową (-) poleperyferyjne (on center-offsurround). Oświetlenie części centralnej prowadzi do wzmoc-nienia aktywności komórki zwojowej, oświetlenie peryferii - do obniżenia aktywności tejkomórki, poprzedzonego jednak krótkotrwałą, wzmożoną aktywnością zaraz po wyłą-czeniu źródła światła. Rozproszone światło na całe pola recepcyjne, tzn. zarówno na

centrum, jak i na peryferie, może w ogóle nie wywołać żadnej obserwowalnej reakcji (rys.2-22).

Ogólnie możemy przyjąć, że układ nerwowy jest raczej symetryczny. Dlatego też,odkrywszy jakiś charakterystyczny dlań rodzaj reakcji, możemy się spodziewać, żepowinien istnieć drugi, uzupełniający w stosunku do pierwszego, typ reakcji. A zatemjako uzupełniające w stosunku do jednostek włączeniowych pole centralne i wyłącze-niowych pole peryferyjne istnieją w tej samej liczbie jednostki z odwrotnym typemorganizacji, gdzie jednostka jest hamowana w momencie stymulacji obszaru centralnego,a pobudzana poprzez stymulację peryferii. Nazwiemy je jednostkami wyłączeniowymipole centralne i włączeniowymi pole peryferyjne.

Obwody włączeniowo-wyłączeniowe

Jakie mechanizmy nerwowe prowadzą do takiego uzupełniającego układu włączeniowo--wylączeniowego? Wykorzystując podstawowe mechanizmy receptor-komórka zwojo-wa, które dotychczas rozpatrywaliśmy, możemy bez większego wysiłku skonstruowaćodpowiednie obwody. Problem jednak w tym, jakim mechanizmem posługuje sięrzeczywisty układ nerwowy? Możemy przyjąć, że istnieje tu szereg możliwości.

Rozpatrzmy pole z „plus-centrum" i „minus-peryferie". Jedną z możliwości jestzałożenie, że obszar centralny jest całkowicie powiązany z pobudzeniowym systememwłączeniowym, a peryferie są w pełni powiązane z hamującym systemem wyłączenio-wym (rys. 2-23). Stwarza to konieczność wprowadzenia widocznej na diagramie nowej

Pole recepcyjne

Komórka zwojowa

RYSUNEK 2-23

RYSUNEK 2-24

Światło padające na:

Obszar„plus"

Obszar„minus" b

Równocześniena „plus" a + b

i „minus"

RYSUNEK 2-25. Źródło: Kuffler (1953).

Reakcja komórki

Intensywność światła

komórki, zwanej komórką dwubiegunową. Jedna komórka dwubiegunowa odbieraimpulsy płynące od receptorów z części „minus" pola, a druga z części „plus".Połączenia z obu dwubiegunowych komórek zbiegają się w jednej komórce zwojowej,jest to niewątpliwie proste uzupełnienie mechanizmu ,,plus"-„minus". Zakłada onojednak, że istnieje ścisłe rozgraniczenie między obszarami centralnymi a peryferyjnymi.Ą co dzieje się wówczas, kiedy nie ma tak ostrej granicy, a różnice są trudnouchwytne?

Załóżmy, że reakcje receptorów, bez względu na ich usytuowanie w polu, mogą byćhamujące lub pobudzeniowe, ale w obszarze „plus" przeważają połączenia pobudzenio-we, a w obszarze „minus" hamujące. W omawianym przypadku ogólny wzorzec reakcjibędzie taki sam. W obszarze centralnym będą przeważać połączenia pobudzeniowe, co

RYSUNEK 2-26. Reakcja komórki zwojowej z siatkówki złotej rybki na pobudzenie półsekundowymibłyskami świetlnymi. Nad każdym zapisem z prawej strony umieszczono dane dotyczące długości falwietlnych. Źródło: Wagner. MacNichol i Wolbarsht (1960).

doprowadzi do reakcji typu „plus", a na peryferiach połączenia hamujące, co da reakcjętypu „minus" (rys. 2-24). Reakcja na sygnał, który nadchodzi z dowolnego punktu wdowolnym obszarze pola, będzie zależała od stosunku elementów pobudzeniowych doelementów hamujących na danym obszarze. Dla obszaru typu „plus-centrum", „minus-peryferie" układ stosunków jest odwrotny. Oba opisane tu sposoby połączeń komórekreceptorycznych prowadzą do tych samych w zasadzie rezultatów.

W siatkówce kota około 30-50% komórek zwojowych reaguje na pobudzenie w sposóbzgodny z formułą „centrum-peryferie". Pozostałe komórki wykazują bardzo zróżnico-wane upodobania. Jedne z nich reagują tylko na zapalenie albo tylko na zgaszenie światła,ale bez koncentrycznego pola recepcyjnego. Inne, a jest ich wiele, należą do typu„centrum-peryferie", ale z polami recepcyjnymi o przedziwnych kształtach. Jeszcze innekomórki wydają się nie reagować na żaden ze standardowych bodźców, stosowanychzazwyczaj w typowych eksperymentach. A nawet proste komórki zwojowe z koncen-trycznymi polami recepcyjnymi w zmienionych warunkach wytwarzają dość skompli-kowane układy reakcji. Na rysunku 2-25 przedstawione są reakcje komórki zwojowejtypu „plus-centrum, minus-peryferie". Na rysunku 2-25a światło pada na obszar „plus".przedstawione są trzy warianty reakcji na dwa poziomy intensywności światła: nalewo-przy umiarkowanej intensywności światła, w środku-przy obniżonej intensyw-ności i na prawo - ponownie przy umiarkowanej. Na rysunku 2-25b światło pobudzaobszar „minus", pokazane zostały reakcje komórki na pobudzenie światłem o umiar-kowanej i wysokiej intensywności; zwróćcie uwagę na skok reakcji typu „minus" przyzgaszeniu światła. Na rysunku 2-25 a+b pokazana jest reakcja na połączenie oddziaływańa i b. Rezultat zależny jest od względnego zmieszania światła w obszarach „plus" i„minus".

Ten podstawowy mechanizm „centrum-peryferie" może funkcjonować nie tylko przyoświetleniu światłem białym, ale też przy oświetleniu różnych obszarów różnymibarwami. Rysunek 2-26 przedstawia reakcje komórki zwojowej pochodzącej z siatkówkizłotej rybki na pobudzenia światłem o różnych barwach. Pobudzana jest stale ta samaczęść pola recepcyjnego, ale za każdym razem bodźcem jest światło o innej długości fal.Jak się okazuje, po zmianie długości fal świetlnych komórka zwojowa przechodzi odreakcji „plus" do reakcji „minus". Ta ważna właściwość komórek wrażliwych na długośćfal świetlnych będzie szczegółowo omówiona w rozdziale 5.

REAKCJE W CZASIE

Zwróciliśmy już uwagę na przemijający skok aktywności jako typową reakcję nazapalenie światła. Nie jest w pełni jasne, czy ta charakterystyczna reakcja to przejawdziałania mechanizmów adaptacyjnych, zapewniających zmniejszenie szybkości reakcjikomórki i uczynienie całego systemu mniej wrażliwym na długotrwałe pobudzenie, czyteż jest to autentyczne zwiększenie wrażliwości właśnie na bodziec przemijający(krótkotrwałe oświetlenie). Jaki by nie był mechanizm tej przemijającej reakcji,

RYSUNEK. 2-27. Źródło: Ratiiff(1961).

Czas (w sekundach)

występuje ona bardzo wyraźnie. Rysunek 2-27 przedstawia krzywą przebiegu tej reakcji.Grupę receptorów oświetlano przez około 2 sekundy. Białe kółka odpowiadają reakcjikomórki zwojowej, pracującej w „systemie plus-minus". Początkowo częstotliwośćreakcji komórki gwałtownie wzrasta-do około 80 impulsów na sekundę, aby późniejrównie szybko ustabilizować się na poziomie 40 impulsów na sekundę. Częstotliwośćtaka utrzymuje się do momentu zgaszenia światła; w omawianym wypadku aktywnośćwłasna komórki wynosiła 30 impulsów na sekundę, tak więc aktywność wzbudzona byłaznacznie wyższa. Czarne kółka na rysunku 2-27 pokazują reakcje komórki zwojowej,której aktywność hamowana jest pod wpływem bodźca świetlnego. W tej komórcenastępuje wyraźny krótkotrwały spadek aktywności do 5 impulsów na sekundę, to znaczydo poziomu znacznie niższego niż ten, który utrzymuje się w pozostałym czasieoddziaływania bodźca.

Obwody służące do wytwarzania przemijających reakcji

Łatwiej jest zbudować model mechanizmu nerwowego, wytwarzającego przemijającąreakcję, niż stwierdzić, jak to dokonuje się rzeczywiście w układzie nerwowym. Dlastworzenia modelu wystarczy wykorzystać zasady funkcjonowania obwodów podstawo-wych, a dla wyjaśnienia rzeczywistego mechanizmu niezbędne są uważne i trudnebadania mikroanatomii poszczególnych komórek. Aktualnie jednak nie dysponujemytakimi danymi, mimo to spróbujemy coś wymyśleć.

Łatwo możemy uzyskać przemijającą reakcję przez wprowadzenie do systemułączącego dwie komórki obok połączenia pobudzeniowego równoległego połączeniahamującego. Na rysunku 2-28 przedstawione jest takie połączenie między poziomem

komórek dwubiegunowych i zwojowych. Tendencja do pobudzenia wywołana pojawie-niem się światła napotyka przeciwdziałanie ze strony równoległego połączenia hamują-cego. Aby nie doprowadzić do pełnego zablokowania reakcji, załóżmy, że proceshamowania rozwija się wolniej niż proces pobudzania. Wtedy po zapaleniu światłareakcja neuronów nasila się, ponieważ system pobudzenia działa szybciej. Nieco później,kiedy zaczyna działać proces hamowania, częstotliwość impulsów obniża się lubcałkowicie zanika. Aktywność końcowa będzie zależała od stosunku oddziaływaniakanału pobudzeniowego do oddziaływania kanału hamującego.

Istnieje alternatywny obwód dla wywołania zachowania przemijającego: hamowaniezachodzi poprzez odrębny łańcuch neuronów (rys. 2-29), wówczas nie będzie dla tegosamego neuronu równoczesnych połączeń pobudzeniowych i hamujących.

Tak jak w poprzednim wypadku uzyskamy efekt przemijającej reakcji pod warunkiem,że rozchodzenie się impulsów hamujących będzie znacznie wolniejsze niż rozchodzeniesię impulsów pobudzeniowych. W literaturze fachowej te dwa mechanizmy określane sąjako hamowanie naprzednie (forward inhibition), w odróżnieniu od hamowania obocz-nego, lateralnego, które występuje między komórkami sąsiadującymi ze sobą.

Jeszcze inny sposób uzyskania efektu reakcji przemijającej przedstawiony jest narysunku 2-30. Reakcja komórki zwojowej wywiera wpływ zwrotny na komórkidostarczające jej impulsów wejściowych.

Wykres pokazuje system hamowania w wyniku sprzężenia zwrotnego: reakcja nawyjściu komórki B działa hamująco na wyjście komórki A. Pośrednicząca komórka Fzapewnia sprzężenie zwrotne. W odróżnieniu od innych mechanizmów, w tym obwodzieopóźnienie hamowania jest wmontowane w ten sam mechanizm i dlatego wszystkie jego

ogniwa mogą działać z jednakową prędkością. Oczywiście, można uprościć pętlęsprzężenia zwrotnego. Na przykład usuwając komórkę F tak, aby komórka B mogłabezpośrednio hamować A. Właściwie komórka A nie jest wcale niezbędna; możnaprzekazać sygnał z wyjścia B wprost na jej wejście-i komórka będzie bezpośredniohamować samą siebie. Takie systemy są dość powszechne w obwodach elektronicznych.Ale czy istnieją w obwodach nerwowych - do tej pory nie wiadomo. Zauważcie jednak, zetylko ten sposób hamowania poprzez sprzężenie zwrotne pozwala automatyczniewyjaśnić występowanie salwy szybkich impulsów przy zgaszeniu światła.

Badaliśmy trzy różne typy mechanizmów „pobudzenie-hamowanie": oboczny,naprzedni i typu sprzężenia zwrotnego. Hamowanie oboczne wpływa na zaostrzeniekonturów; zapewnia dostosowanie się systemu wzrokowego do zmian w strukturzeprzestrzennej bodźca świetlnego. Hamowanie naprzednie oraz hamowanie typu sprzę-żenia zwrotnego pozwala na subtelne dostosowywanie reakcji neuronów do czasowychzmian w oświetleniu. Najwidoczniej podstawową strategią układu nerwowego jest przedewszystkim wykrywanie zmiennych aspektów sygnałów zewnętrznych, wyodrębnienieich i hamowanie tych aspektów, które pozostają niezmienne.

REAGOWANIE NA RUCH

Ostatni z podstawowych problemów, jaki musi rozwiązać system wzrokowy, polega nawykryciu i ocenie ruchu. Większość dotychczas rozpatrywanych receptorów nie jestprzeznaczona do odróżniania przedmiotów .stałych i będących w ruchu. Oczywiście,

Poruszające sięźródło światła

Pole recepcyjne

Reakcjakomórkizwojowej

Komórka zwojowa

Elektroda

RYSUNEK 2-32. Źródło: Barlow, Hill i Lenek (1964).

Kierunek ruchu

RYSUNEK 2-31

reagują one zarówno na jedne, jak i na drugie. Na przykład, jeżeli przemieszczamy wiązkęświetlną z lewej strony na prawą poprzez jednostkę „centrum-peryferie", reakcja będzieulegała zmianie zgodnie z lokalizacją światła w polu recepcyjnym tego systemu:początkowo, gdy światło będzie padało po lewej stronie peryferii, zanotujemy aktywnośćwłasną, później pojawi się efekt hamowania, potem zaś pobudzenie, znowu hamowanie iw końcu znów aktywność własna (rys. 2-31). Taka kolejność reakcji nie pozwala jeszczena traktowanie danej jednostki jako detektora ruchu. Detektor ruchu powinien reagować"wyłącznie na poruszający się przedmiot, a poza tym na nic innego. Idealny byłby takidetektor, który ma wybiórczą wrażliwość na kierunek, a nawet na szybkość poruszają-cego się bodźca.

Poszukiwanie detektorów ruchu we wzrokowym systemie nerwowym zakończy się zpewnością ich wykryciem. Siatkówka oka królika, wiewiórki, żaby posiada elementywyposażone w wybiórczą wrażliwość na określone rodzaje ruchu. Zapoznajmy się więc zdostępnymi informacjami o systemie wzrokowym królika (rys. 2-32).

W środku rysunku przedstawiono układ pól odbiorczych. Obszar centralny wytwarzareakcje typu „plus-minus" (oznaczone symbolem ±); pobudzenie świetlne peryferii tegoobszaru (przedstawione za pomocą symbolu O), jak widać, nie wywołuje żadnej reakcji.

Strzałki wskazują, w jakim kierunku porusza się plamka po polu recepcyjnym; dlakażdego kierunku ruchu podano odpowiednią częstotliwość reakcji. Reakcję maksy-malną (79 impulsów) wywołuje ruch bodźca pionowo w górę, reakcję minimalną-jegoruch w kierunku przeciwnym, to znaczy pionowo w dół (2 impulsy). Na dolnym wy-kresie przedstawiono częstotliwość reakcji przy poruszaniu się bodźca w pośrednichkierunkach.

Obwody służące do wykrywania ruchu

Jak pracuje detektor ruchu? Wiemy, że w normalnym polu recepcyjnym znajdują sięmechanizmy hamowania obocznego. Widzieliśmy, że obwody te są szczególnie wrażliwena kontury, ale nie reagują odmiennie w zależności od kierunku ruchu. Aby mechanizmyte reagowały w określonym kierunku, muszą cechować je dwie właściwości. Pierwsząjestto, że połączenia hamujące powinny być asymetryczne; drugą zaś to, że hamowanieoboczne ma pojawić się z pewnym opóźnieniem. Rysunek 2-33 pokazuje obwódpodstawowy; przedstawiono tu mnożniki przyrostu dla każdego połączenia; dokonajmyniezbędnych obliczeń.

Światło porusza się z lewej strony na prawą. Prześledźmy rysunek 2-34. Liczby wskazujątu nie mnożnik przyrostu, lecz rzeczywistą częstotliwość reakcji. Najpierw (rys. 2-34a)komórka zwojowa nie reaguje. Początkowa intensywność światła jest równa 10jednostkom. I dlatego na wyjściu każdego z receptorów jest ich 10. Impulsy te zostałycałkowicie zniesione przez hamujący wpływ komórki położonej na prawo. Kiedy jednak

Światło porusza się z lewej strony na prawą »-

« Światło porusza się z prawej strony na lewą

Receptor

Obwody hamujące

Komórka zwojowa RYSUNEK 2-33. Każde połą-czenie hamujące powoduje o-póżnienie o jednostkę czasu.

najjaśniejsza część plamki świetlnej (o intensywności równej 20) dociera do pierwszegoreceptora, zostaje on pobudzony do poziomu 20 jednostek (a wpływ hamujący utrzymujesię stale na poziomie -10) i wówczas komórka zwojowa wytwarza reakcję na wyjściurówną 10 jednostkom (patrz rys. 2-?>Ab).

Na rysunku 2-34c światło osiągnęło już dwa receptory. Ponieważ hamowanie jestopóźnione, pierwsza komórka ciągle jeszcze nie odebrała podwyższonego działaniahamującego i obie komórki reagują na poziomie 20 jednostek, a hamowane są napoziomie -10; sumaryczna reakcja na wyjściu komórki zwojowej wzrasta do 20jednostek. W momencie, kiedy światło dociera do trzeciego receptora (rys. 2-3Ąd),hamowanie zaczyna działać. Teraz bodziec o wysokiej intensywności oddziałuje na trzyreceptory, ale minęło już dość czasu od pobudzenia drugiego receptora, tak że może onjuż objąć wpływem hamującym pierwszy receptor. Dlatego, pomimo że trzy receptoryodbierają silniejsze pobudzenie, reakcja komórki zwojowej pozostaje na stałym poziomie(20 jednostek).

W miarę jak światło porusza się, w dalszym ciągu zachodzą zmiany analogiczne doopisanych. Reakcja komórki zwojowej będzie utrzymywała się na poziomie 20 jednostek(rys. 2-34<?) aż do momentu, kiedy światło przekroczy granice pola recepcyjnego iopóźniony wpływ hamowania rozprzestrzeni się na całym polu. Wówczas reakcjakomórki zwojowej obniży się do poziomu wyjściowego, w omawianym wypadku jestrówna 0 (rys. 2-34/).

Światło porusza się z prawej strony na lewą. W tym wypadku uzyskamy zupełnie innywzorzec reakcji (rys. 2-35). Na rysunku 2-356 światło dotarło już do pierwszegoreceptora, ale ciągle jeszcze brak reakcji komórki zwojowej. Hamowanie z prawej stronynasila się już w momencie pobudzenia pierwszego receptora i uniemożliwia jego reakcję.Ale brak jeszcze nasilenia hamowania ze strony pierwszego receptora w stosunku dodrugiego. Gdyby hamowanie nie było opóźnione, wówczas hamujący wpływ pierwszegoreceptora wzrastałby szybko, co w efekcie doprowadziłoby do zredukowania reakcjidrugiego receptora, a w konsekwencji i komórki zwojowej do-10 jednostek. Ruch możnabyłoby wykryć przez obniżenie częstotliwości reakcji w stosunku do normalnegopoziomu aktywności własnej. Jednak z powodu opóźnienia hamowania nie zachodzążadne zmiany w reakcji komórki zwojowej, ani wzrost, ani obniżenie.

Zbudowaliśmy detektor ruchu wrażliwy na jeden kierunek ruchu. Detektor ten niereaguje ani na nieruchomy bodziec świetlny, ani też na bodziec poruszający się z prawa nalewo. Opóźnienie hamowania jest wyjątkowo ważne.

Posługując się tym schematem podstawowym, możemy zbudować niezwykle skom-plikowane detektory ruchu. Zwróćcie uwagę na przykład na fakt, że dobry detektor ruchupowinien reagować w sposób najbardziej aktywny na bodziec poruszający się z określonąprędkością, odpowiadającą prędkości rozchodzenia się hamowania w polu recepcyjnym.A opóźnienie hamowania oddziałującego na określony obszar receptorów może zależećod tego, jak daleko znajduje się ten obszar od poruszającego się bodźca. Co więcej, czasreakcji zarówno procesów hamowania,jak i procesów pobudzenia w układzie nerwowymzależny jest od stopnia intensywności bodźca. Dlatego możemy oczekiwać, że reakcje

RYSUNEK 2-35

detektorów będą zależeć nie tylko od szybkości ruchu, lecz również od intensywnościbodźca.

Chociaż przedstawione obwody ilustrują możliwe mechanizmy służące do wykrywa-nia ruchu, nie pozwalają jednak na wyjaśnienie wszystkich problemów, jakie powstają wdynamicznym środowisku wizualnym. Łatwo możemy „oszukać" detektor ruchu:wystarczy w tym celu przekazać krótki błysk światła na jeden receptor, a następnie, pookreślonej przerwie - błysk światła na sąsiedni receptor. Reakcja powinna być takajakbyświatło poruszało się w sposób ciągły z jednego receptora na drugi. W rzeczywistościwidzimy ruch ciągły, jeżeli dwie lampki rozmieszczone w określonych względem siebieodstępach zapalają się naprzemiennie; zjawisko to nazywamy zjawiskiem fi. Odległośćmiędzy lampkami pozwalająca na pojawienie się zjawiska/ musi być znacznie większaniż średnica pola recepcyjnego przeciętnego detektora ruchu w typowym systemiewzrokowym.

W omawianych obwodach brak jest jakichkolwiek elementów pozwalających naodróżnienie ruchów wywołanych zmianą położenia głowy czy oka od ruchów wykony-wanych aktualnie przez przedmioty zewnętrzne. Najwidoczniej wyższe mechanizmymózgowe w jakiś sposób konfrontują informację płynącą od detektorów ruchu znakazami motorycznymi, sterującymi ruchami głowy i oczu; w przeciwnym wypadkubyłoby niemożliwe odróżnienie zmian obrazu na siatkówce, wywołanych ruchami głowyi oczu, od zmian wywołanych ruchami w świecie zewnętrznym.

Nerw wzrokowy

•zyzowanie'okoweSkrzyżowanie

/ wzrokoweNerwwzrokowy

RYSUNEK 2-36Kora wzroków

PRZETWARZANIE SYGNAŁÓWW CIELE KOLANKOWATYM BOCZNYM

Przeprowadzona przez nas analiza pozwala opisać i wyjaśnić mechanizm wyodrębnianiapodstawowych cech obrazu wzrokowego. U większości zwierząt badano tylko tekomórki, które znajdują się w samym oku, w jednej z trzech warstw komórek tworzącychsiatkówkę. Zachodzące tu procesy to zaledwie pierwszy poziom analizy sygnałów.Następnie bowiem sygnały nerwowe przewodzone są za pomocą nerwu wzrokowego dowyższych ośrodków, gdzie następuje ich przetwarzanie (rys. 2-36). Nadszedł czas, abyprześledzić tę drogę i zobaczyć, w jaki sposób informacja wzrokowa zostaje przetworzona;w mózgu.

Sygnały nerwowe z siatkówki płyną aksonami z komórek zwojowych do następnejstacji przekaźnikowej - ciała kolankowatego bocznego (Lateral Geniculate Nuc-leiis- LGN). Tu włókna biegnące z komórek siatkówki tworzą połączenia synaptyczne żneuronami przekazującymi informację sensoryczną do projekcyjnych pól kory mózgo-wej (rys. 2-36). Włókna odchodzące z przyległych do siebie części siatkówki dochodzą doprzyległych do siebie części LGN. Dlatego sąsiadujące ze sobą części LGN otrzymująinformację nerwową od sąsiadujących ze sobą części pola widzenia.

LGN zbudowane jest z oddzielnych warstw, leżących jedne na drugich podobnie jak wprzekładańcu, trzy warstwy u kota, sześć u małpy i u człowieka. Do jednej warstwy

dochodzą włókna nerwowe z jednego oka, do przylegającej warstwy dociera informacja zdrugiego oka i tak na przemian. Sygnały płynące od widzianego przedmiotu, którypobudził aktywność nerwową w określonej części siatkówki jednego oka, docierają dookreślonego obszaru warstwy LGN, a sygnały z analogicznej części siatkówki drugiegooka (w którym aktywność wzbudził ten sam przedmiot) do odpowiedniego obszaru innejwarstwy LGN, leżącej bezpośrednio nad warstwą poprzednią lub pod nią.

Precyzja operacji przetwarzania informacji, jakie zachodzą w połączeniach synaptycz-nych siatkówki, a także przejrzysta struktura anatomiczna LGN sugerują, że dalszeprzetwarzanie i analiza informacji sensorycznej powinny zachodzić w tym ośrodkumózgowym. Oczekiwanie to jednak nie znajduje potwierdzenia. Rola uporządkowanej,warstwowej budowy LGN do dziś jest dla nas zagadką. Wydaje się, że w LGN nienastępuje żadna istotna faza przetwarzania informacji płynącej z siatkówki. Polarecepcyjne włókien wychodzących z LGN są niemal identyczne z polami recepcyjnymikomórek zwojowych siatkówki. Zbliżone są rozmiarami i zbudowane na tej samejzasadzie „centrum-peryferie". Być może, LGN jest w. rzeczywistości tylko stacjąprzekaźnikową, przesyłając informację wzrokową na następny poziom przetwarzania,bez żadnej deformacji. Kanały nerwowe, w odróżnieniu od innych systemów komuni-kacji, nie potrzebują wzmacniaczy, aby impuls był przekazywany dalej. Nie możnarównież przypisać tej funkcji LGN. Do czego zatem ono służy? Zagadka ta ciągle jeszczenie jest rozwiązana, możemy jedynie wymienić kilka hipotez, które wydają się dośćprawdopodobne. Na przykład, należy pamiętać, że do LGN docierają nie tylko impulsy z

siatkówki, ale również sygnały z różnych części mózgu, a szczególnie z twom siatkowa-:tego (reticular formation) pnia mózgu. Przypuszcza się, że aktywność tych niesensorycz-:nych dróg polega na tym, że pomagają one wybierać te sygnały sensoryczne, które należyprzekazać dalej. Dlatego wydaje się możliwe, że LGN działa na zasadzie regulatoraintensywności sygnałów wzrokowych, płynących z oka do mózgu. Jest to kuszącahipoteza. Na razie jednak nie została udowodniona. ;

Po przejściu przez LGN informacja wzrokowa dochodzi do odpowiednich obszarówpprojekcyjnych kory mózgowej. W korze wzrokowej znowu pojawiają się obwodynerwowe, służące do przetwarzania sygnałów. Są one funkcjonalnie podobne do tych,które znajdują się w siatkówce oka. 1

WYODRĘBNIANIE CECH

W analizie informacji wzrokowej przesyłanej z LGN uczestniczą trzy różne części kory.Pola wzrokowe kory zbudowane są tak, że włókna odchodzące od sąsiadujących ze sobączęści siatkówki docierają do sąsiadujących części kory. Z trzech części kory dwieotrzymują sygnały prosto z LGN; między wszystkimi trzema częściami istnieje mnóstwowzajemnych połączeń. Włókna wychodzące ze wzrokowych pól kory dochodzą przedewszystkim do płatów skroniowych mózgu, które, jak się wydaje, zawiadują uczeniem się iprzechowywaniem nawyków wzrokowych.

Podobnie jak LGN, kora wzrokowa zbudowana jest warstwowo. Składa się z pięciuwarstw. Włókna dochodzące z LGN kończą się głównie w czwartej i piątej warstwie(licząc od powierzchni kory). Jednakże w odróżnieniu od LGN, między warstwami koryistnieje wiele połączeń. Analiza sygnału sensorycznego zaczyna się w czwartej i piątejwarstwie i jest kontynuowana w wyższych warstwach kory, po czym informacjawzrokowa przechodzi do innych części mózgu.

Ogólny obraz procesu przetwarzania informacji w korze mózgowej obejmuje stop-niowe przekształcanie i analizę specyficznych aspektów sygnału. Analiza dokonywanajest kolejno w różnych częściach kory, przy czym duża liczba oraz znaczne zróżnicowaniedetektorów korowych w różnych obszarach kory pozwalają na specyficzną analizę cechsygnałów w danym obszarze. Czy są w obrazie kontury? Czy są krawędzie? Ciemne lin ie?Czy tło jest jaśniejsze? Czy też jest to świecący błysk na ciemnym tle? Jaki jest kierunekruchu? Czy wychodzi poza dany obszar? Czy zmienia kierunek? Na wszystkie te pytaniadetektory korowe muszą znaleźć odpowiedź. RYSUNEK 2-37

Proste komórki

Charakterystyka reakcji. Ciało kolankowate boczne przesyła informację bezpośredniodo czwartej warstwy kory, gdzie zaczyna się proces analizy. Jeżeli będziemy rejestrowaćaktywność elektryczną tej warstwy, ostrożnie wprowadzając elektrodę przez leżące nad

nią trzy warstwy na głębokość kilku milimetrów, to zobaczymy, że istnieją w niejkomórki, które reagują zawsze, kiedy mała plamka świetlna przemieszcza się nasiatkówce. Jest jednak różnica między tymi komórkami a komórkami siatkówki. Reakcjedetektorowych komórek siatkówki są nadzwyczaj specyficzne. Każda z nich kontrolujeniewielki odcinek siatkówki-pole recepcyjne-i komórka zwojowa reaguje tylkowówczas, kiedy bodziec natrafi na to niewielkie określone pole. Kora ma zupełnie inny

RYSUNEK 2-38

typ organizacji; reakcje jej nie są ograniczone do małych kolistych pól recepcyjnych.W typowym wypadku plamka świetlna skierowana na dowolny punkt wzdłuż jakiejś

linii zwiększa reakcję określonej komórki. Zazwyczaj, kiedy odnajdziemy taką pobudze-niową linię, to obok niej odkrywamy drugą, paralelną do pierwszej, ale z odwrotnymefektem: oświetlenie dowolnego punktu na drugiej linii wywołuje efekt hamowania - ob-niża aktywność tej komórki. Tak więc mamy do czynienia z dwoma leżącymi równolegleliniowymi polami recepcyjnymi: jedno-pobudzeniowe i drugie-hamujące.

Taką konfigurację pól pobudzeniowych i hamujących ma detektor krawędzi: komórkareaguje maksymalnie na jasno oświetloną krawędź, położoną równolegle do osi obu pól.Każdy sygnał o innej strukturze wywoła reakcję niższą od maksymalnej (rys. 2-37).

Inne proste komórki mają pole recepcyjne odmiennego typu. Podobną, ale nieco

bardziej złożoną organizację ma na przykład detektor szczeliny. W tym wypadku strefyhamowania rozmieszczone są symetrycznie po obu stronach strefy pobudzenia (rys.2-38). Tak więc reakcję maksymalną wywoła pas świetlny, po bokach którego będą sięznajdowały ciemne pola, reakcję minimalną zaś wywołuje ciemna linia otoczona jasnymipolami. Pamiętając o symetrii specyficznej dla układu nerwowego, możemy oczekiwać,że skoro odnaleźliśmy układ hamowanie-pobudzenie-hamowanie, to istnieją równieżukłady o właściwościach dopełniających. I rzeczywiście tak jest. Jeśli pierwszyukład - detektor szczeliny - oznaczymy symbolami - + - (rys. 2-3 8a), to drugi - detektorlinii-przedstawimy jako +-+ (rys. 2-386).

Zwróćcie przy okazji uwagę, że informacja płynie z komórki nie tylko przypodwyższeniu się poziomu reagowania (w stosunku do stałego poziomu), ale równieżprzy jego obniżeniu. Oba typy reakcji są bowiem informacyjne i jedna z reakcji nie możebyć uważana za bardziej istotną lub bardziej ważną niż druga. Układ nerwowy posługujesię zarówno wzrostem, jak i obniżeniem się poziomu reakcji komórki jako formą sygnału;dlatego błędem byłoby traktować reakcje „plus" jako bardziej podstawowe lub ważniej-sze niż reakcje „minus". Ważną sprawą są pewne zmiany w aktywności.

Detektory krawędzi, szczeliny i linii odbierają sygnały z określonych obszarówsiatkówki. W granicach każdego obszaru krawędzie oraz linie powinny być ułożoneodpowiednio, aby móc wywołać maksymalną reakcję. Jakkolwiek więc komórki tereagują na bardziej złożone cechy obrazu wzrokowego, mają jednak wybiórczą zdolnośćwyłowienia położenia i rodzaju sygnału, .który wywołuje ich reakcje.

Jak zbudować detektory szczeliny i lin ii?'Zobaczymy, co wyniknie, gdy zestawimy razemte proste obwody. Model nasz będzie czysto spekułatywny, ponieważ nikt dotąd nieodnalazł takich obwodów w realnym układzie nerwowym. Zacznijmy od informacjipłynącej z siatkówki. Podstawowy problem polega na tym, w jaki sposób informacjapłynąca z jednostki typu „centrum-peryferie" łączy się, tworząc jednostki reagujące nalinie i szczeliny.

W celu uproszczenia naszych schematów wprowadzimy symbole w postaci pary kółkoncentrycznych dla określenia układu reakcji komórek zwojowych siatkówki (rys.2-39).

Najprostsza metoda utworzenia detektora szczeliny lub detektora linii polega na tym,aby zebrać reakcje z tych komórek zwojowych, które leżą wzdłuż jednej linii wokreślonym obszarze siatkówki, podłączając ich wyjścia do jednej komórki korowej (rys.2-40). Jeżeli komórki zwojowe należą do typu ,,plus-centrum", „minus-peryferie",uzyskamy detektor szczeliny, a jeżeli należą one do typu „minus-centrum", plus-peryferie", to otrzymamy detektor linii.

Rozważmy charakterystyczne reakcje takiego obwodu. Zaczniemy od sytuacji, wktórej szczelina znajduje się nad pobudzeniowymi polami szeregu komórek zwojo-wych - dokładnie tak, jak to przedstawia rysunek 2-40. Detektor szczeliny wywołuje przytym reakcje maksymalne. Zwiększając długość szczeliny poza obszar recepcyjny, niewywołamy zwiększenia reakcji, ponieważ końce szczeliny znajdą się tam, gdzie nie mareceptorów, które mogłyby rejestrować jej wydłużenie. Kiedy skrócimy jej długość, to

Obszar centralny RYSUNEK 2-39Obszar peryferyjny

częstotliwość występowania reakcji korowej zostanie zmniejszona, a w wypadku bardzokrótkiej szczeliny liczba pobudzonych komórek zwojowych będzie tak mała, że ichreakcja nie wystarcza do pobudzenia komórki korowej i przestaje ona reagować.

Zacznijmy znowu od idealnego przypadku, kiedy szczelina umieszczona jest dokładnienad polami pobudzeniowymi, i zobaczmy, co się stanie, jeżeli zwiększymy jej szerokość.W miarę jak światło będzie rozprzestrzeniało się na pola recepcyjne peryferii, wpływompobudzeniowym centrów pól będą przeciwdziałać wpływy hamujące z peryferii iczęstotliwość reakcji będzie spadać. Przy pewnej szerokości szczeliny te przeciwstawneoddziaływania wzajemne zniosą się i poziom reakcji komórki korowej powróci dopoziomu równego spontanicznej aktywności własnej.

A jak wygląda problem kierunku? Spójrzcie na rysunek 2-41. Jeżeli przesuwamy

szczelinę tak, aby jej położenie odchylało się coraz bardziej od pozycji wyjściowej -op-tymalnej, znajdzie się pod nią coraz mniejsza liczba centrów pobudzeniowych. Stop-niowo maleje potok impulsów w nerwie wzrokowym i w efekcie końcowym detektorkorowy znowu powraca do poziomu aktywności własnej. Właściwa reakcja dlaokreślonego kąta położenia szczeliny zależy od stosunku wzajemnego pobudzeniowych ihamujących pól oświetlonych przez szczelinę.

Ogólny obraz jest jasny: możemy łączyć ze sobą podstawowe jednostki typu„centrum-peryferie" i w ten sposób otrzymać jednostki służące do rozpoznawania

DŁUGOŚĆ I SZEROKOŚĆ

Jeżeli szerokośćbędzie się powiększać,będzie równieżrosło hamowanie

Długość świecącejszczeliny nie maistotnego znaczeniadopóty, dopóki jestona dłuższa odpola recepcyjnego

Jednostki centrum-peryferie

Słabe światło

RYSUNEK 2-40

Reakcja

Wzrost szerokości

różnych układów. Istnieje przy tym dość dużo wariantów, ponieważ można nie tylkotworzyć jednostki typu „plus-centrum" i „minus-centrum", ale można też lączyćjedne idrugie w różne układy. Można na przykład doprowadzić do tego, że jednostki typuplus-centrum" będą hamować komórkę korową, a jednostki typu „minus-centrum"

będą J4 pobudzać. Można również wykorzystać jednostki w siatkówce o odmiennychkształtach i typach pól recepcyjnych. Staje się jasne, że na tym pierwszym poziomieprzetwarzania informacji sensorycznej w korze mózgowej można zbudować szeregróżnorodnych detektorów.

W przedstawionym poprzednio przykładzie mieliśmy do czynienia z projektowaniemdetektora, który reagował jedynie na poruszającą się plamkę świetlną. Można zbudowaćrównież taki detektor, który będzie reagował wyłącznie na linię w określonym położeniu,poruszającą się w ustalonym kierunku-detektor poruszającej się linii. Jednostkę tęmożna zbudować tak, że nie będzie ona reagowała ani na linię nieruchomą, ani naporuszającą się pod innym niż „zadany" kątem, ani też na linię o tym samym położeniuco linia wzorcowa, ale poruszającą się w innym niż „zadany" kierunku.

DIPOLE

Czy pamiętacie zjawisko McCollough (s. 70)? Po długotrwałej stymulacji oka za pomocąpoziomych linii czerwonych, białe linie poziome odbierane były jako zielone. Jedno z możliwychwyjaśnień tego zjawiska wiązało się z faktem zmęczenia detektorów linii barwnych. Możliwe jestjednak inne prostsze wyjaśnienie tego zjawiska. Istnieje nieskomplikowany schemat połączeńnerwowych wrażliwy na kierunek, zwany dipolem (Harris i Gibson, 1968). Dipol to dowolneasymetryczne urządzenie, które jest bardziej wrażliwe na jedno z dwu wejść z jednej strony ijednocześnie na inne z dwu wejść z drugiej strony (rys. 2-42). Na przykład, dipol może być z jednejstrony bardziej wrażliwy na kolor czerwony, a z drugiej na zielony.

Dowolne dwa pola mogą tworzyć dipol pod warunkiem, że nie są one do siebie dopasowane, przyczym kształt nie ma tu żadnego znaczenia. Dipol może mieć dowolny kształt, nawet „okrągły",wtedy jego część centralna jest bardziej wrażliwa na jedną barwę, a peryferyczna na inną. Zawsze

RYSUNEK 2-41

jednak jego kształt odbiegać będzie od prawdziwego koła, a granice części centralnej i peryferycznejnie będą koncentryczne. Dowolna jednostka typu „centrum-peryferie" może być dipolem, podwarunkiem, że obie jej części nie są rozmieszczone zbyt koncentrycznie.

Wiemy już, że komórki wrażliwe na barwę należą do typu „centrum-peryferie" z przeciwstaw-nymi barwami - czerwoną i zieloną (a inne niebieską i żółtą, por. s. 108). Nawet więcej, komórkitypu „centrum-peryferie" są z zasady asymetryczne. Bardzo rzadko trafiają się rzeczywiścieokrągłe. Dipol stanowi znacznie prostsze urządzenie wrażliwe na położenie, niż detektor linii.Oświetlony cały dipol nie reaguje. Kiedy tylko światło pada na jedną jego część, zaczyna reagowaćadaptując się stopniowo do bodźca. Nie będąc w ścisłym znaczeniu detektorem linii, dipol nie jestwrażliwy na zamazanie się obrazu. Jest natomiast wrażliwy na intensywność bodźca. Jasne jest, żedipol zbudowany jest prościej niż detektor linii. Lepiej też wyjaśnia działanie efektu McCollough,aniżeli detektor linii barwnych.

Komórki złożone

Na następnym poziomie korowego przetwarzania informacji sprawa przedstawia sięnieco inaczej. Podstawowe cechy podlegające rozpoznaniu, krawędzie, linie, szczeliny,poruszające się linie i inne-są te same, ale jest mniej ograniczeń. Prosta komórka-de-tektor linii reaguje tylko na tę linię, której położenie na siatkówce jest dokładnieokreślone. Na następnym, wyższym poziomie też jest wymagane, aby linia miałaokreśloną szerokość i określone położenie, ale jej lokalizacja na siatkówce jest tu mniejistotna: linia może znajdować się na dowolnym miejscu siatkówki, w granicachdostatecznie dużego obszaru (rys. 2-43). Komórki na tym poziomie są nieco bardziejzłożone niż komórki na niższym poziomie kory. Z tego też względu otrzymały nazwękomórek złożonych.

Jednostki centrum-peryferiedetektora szczeliny

Reakcja

RYSUNEK 2-43. Typowe reakcje prostych i złożonych komórek.

Proste komórki

Komórka złożona

RYSUNEK 2-44

•> Procesy przetwarzania

Podobnie jak komórki proste, tak i złożone komórki kory leżące w jej górnychwarstwach nie reagują na takie zwiększenie rozciągłości bodźca, przy którym wychodzion poza granice pola recepcyjnego. Komórki złożone, tak jak i komórki proste, reagująwówczas, kiedy odpowiedni bodziec porusza się w granicach ich pola recepcyjnego;często też wykazują one preferencję dla kierunku ruchu.

Tak więc dla reakcji komórek złożonych ciągle jeszcze decydujące znaczenie ma typ,kierunek i rozpiętość bodźca. Jednakże informacja uzyskana od tych detektorów jestbardziej abstrakcyjna niż informacja pochodząca od detektorów rozmieszczonych naniższym poziomie, ponieważ w tej fazie położenie konturu w polu wzrokowym nie jest ażtak ważne. Części siatkówki, odpowiadające reakcjom złożonych detektorów napreferowane przez nie bodźce, są znacznie większe niż pola recepcyjne prostychdetektorów korowych.

Jak zbudować komórki złożone? Czym jest komórka złożona? Najprostsze wyjaśnieniejest takie, że jest to wytwór połączenia szeregu prostych komórek. Na rysunku 2-44pokazujemy, jak można połączyć reakcje ośmiu prostych komórek, aby otrzymaćjednostkę odpowiadającą komórce złożonej. Kiedy któraś z prostych komórek uaktywniasię, wówczas zaczyna reagować również złożony detektor linii. Jeżeli będziemy zmienialipołożenie linii na obszarze siatkówki, na którym znajdują się pola recepcyjne prostychkomórek, reakcje na wyjściach różnych, oddzielnych prostych komórek przekazywanebędą do komórki złożonej. Zwróćcie uwagę, że szerokość i położenie linii mają tak samodecydujące znaczenie dla uaktywnienia komórki złożonej, jak i dla wywołania reakcjiprostych komórek. Jeżeli z pewnych powodów prosta komórka nie reaguje na danybodziec, nie zareaguje na niego również komórka złożona. Jest to jeden ze sposobówrozszerzenia pola reagującego siatkówki, nie zmniejszając dokładności w odróżnianiutypu układów bodźcowych potrzebnych do aktywizowania detektora złożonych cech.

Komórki superzłoione

Pewne cechy sygnału powinny podlegać dokładniejszej analizie, na przykład długość liniistanowiącej bodziec. Właśnie tym zajmują się komórki najwyższego z analizowanychpoziomów kory, jeszcze bardziej złożone niż te komórki, które omawialiśmy uprzednio.Są to komórki superzłożone.

Unikalną właściwością tych komórek jest to, że reagują w maksymalny sposób tylko wtakim wypadku, gdy, krawędź lub linia kończy się w ściśle określonym miejscu. Narysunkach 2-45 i 2-46 przedstawione zostały przykłady układów reakcji komóreksuperzłożonych. Komórka na rysunku 2-45 to detektor przemieszczającej się linii,reaguje on jedynie na linię poziomą przesuwającą się w dół. Linie o innym położeniu lubteż poruszające się w innym kierunku wywołują słabszą (w porównaniu z maksymalną)reakcję. Jest to typowe zjawisko dla każdej komórki złożonej. Zauważcie jednak, co sięstanie w momencie, kiedy zwiększymy długość linii tak, że jej końce znajdą się pozagranicami pola recepcyjnego (obwiedzionego cienką linią); komórka superzłożona

przestaje reagować. Na tym poziomie przetwarzania informacji dochodzi nowywymiar - określenie wielkości.

Jak widać na rysunku, określenie wielkości nie jest precyzyjne. Jeżeli linia jest zbytdługa, jak na rysunkach 2-45 i 2-46, to reakcja będzie słaba albo też nie będzie jej wcale.Jeżeli tę samą linię przesunie się tak, żeby jeden jej koniec znalazł się w granicach pola, tokomórka zareaguje (rys. 2-46).

Komórki te mają jeszcze inną właściwość. Chociaż detektor ruchu z samej swej naturyprzystosowany jest do rejestrowania ruchu w jednym kierunku, komórki superzłożoneniekiedy przejawiają specyficzną cechę oceny ruchu w dwu kierunkach. Na rysunku 2-47można zaobserwować, że komórka reaguje zarówno na przesunięcie linii w górę i naprawo, jak i na przesunięcie jej wdół i w lewo. Ale, jeśli linia jest zbyt długa, komórka niereaguje.

Detektory krawędzi też uwzględniają wymiar długości. Rysunki 2-48 i 2-49 ilustrująreakcje detektora krawędzi na wąski prostokąt, który, poruszając się w górę, pojawia się wpolu recepcyjnym w różnych jego miejscach i wywołuje typową reakcję komórkizłożonej. Kiedy jednak szerokość prostokąta przekroczy określoną wielkość krytyczną,komórka przestaje reagować.

RYSUNEK 2-51 Siatkówka

Złożone komórki

Superzlożona komórka

Na poziomie komórek superzłożonych mamy do czynienia z jeszcze jedną innowacją:detektorem kąta. Na rysunku 2-50 przedstawiona została komórka najbardziej wrażliwana kąt prosty, który przesuwa się po polu recepcyjnym w górę. Reaguje ona również nainne kąty, ale poziom jej aktywności przy tym wyraźnie się obniża.

Jak zbudować komórkę superzłożoną? Komórkę superzłożoną można utworzyć łączącwyjścia komórek złożonych. Podstawową, nową właściwością takiego modelu jest to, żeefekt hamowania odgrywa tu główną rolę. Na rysunku 2-51 pokazano, w jaki sposóbnależy połączyć trzy komórki złożone, aby otrzymać jedną superzłożoną komórkę,maksymalnie wrażliwą na bodziec-linię o określonym położeniu i długości. (Zwróćcieuwagę, że to samo można uzyskać bez hamowania, łącząc wyjścia trzech komórek;detektora szczeliny (- + -) jako środkowego i dwu detektorów linii (+-+) po jegobokach.).

Na tym kończy się nasza analiza, ponieważ w tym miejscu gubimy ślad przekazów

RYSUNEK 2-52

sensorycznych, przesyłanych do centralnych części mózgu. Ich droga nie jest jeszczezakończona, ale ciągle jeszcze nie wiemy, dokąd i którędy ona wiedzie.

Na rysunku 2-52 przedstawione zostały wszystkie poznane już komórki. Daleko namjeszcze do pełnego rozumienia mechanizmów rozpoznawania obrazów. Sieci nerwowe,służące do wyodrębniania cech, wydają się coraz bardziej skomplikowane w miarę jakśledzimy drogę informacji sensorycznej do mózgu, ciągle jednak nie znamy ich ostatnichogniw.

WNIOSKI

Przedstawiliśmy szereg zasad ogólnych, dotyczących procesów sensorycznych. Analizaprzekazów sensorycznych odbywa się małymi etapami, na każdym z nich dokonuje sięprzetwarzanie informacji przejmowanej z etapu poprzedniego. Obliczenia odbywają sięw miejscach przerw w drogach sensorycznych-w kolejnych stacjach przekaźnikowych,przez które przechodzi impuls w drodze od oka do centralnych ośrodków mózgu. Przyokazji kolejnego przetwarzania informacji sensorycznej wyodrębniane są nowe dane,Czasem następuje jedynie sprecyzowanie informacji uzyskanej w etapie poprzedzają,cym. Na przykład, detektory linii pierwszego poziomu kory nie są wrażliwe na długość,ale już na poziomach następnych charakteryzują się znaczną wybiórczością i reagujątylko na linie określonej długości. Czasem wyodrębniana jest cecha bardziej ogólna dziękikombinacji reakcji specyficznych detektorów niższego poziomu. Drugi poziom przetwa-rzania korowego jest znacznie mniej wrażliwy na precyzyjne położenie linii niż poziompoprzedzający go bezpośrednio.

Mówiąc ogólnie, w miarę jak ładunek informacji sensorycznej przechodzi na wyższypoziom układu nerwowego, ogólna ilość zawartych w nim informacji stopniowo maleje.Sygnały napływające od 125 milionów receptorów oka przekodowywane są w różneukłady reakcji, w jakie wchodzi 800 tysięcy włókien nerwowych, wychodzących zkomórek zwojowych siatkówki. W miarę przepływu informacji do mózgu coraz mniejneuronów reaguje na jeden określony sygnał. Tak więc linia pojawiająca się wodpowiedniej części siatkówki zmusza do działania wszystkie proste detektory linii,pracujące na tym obszarze, ale o dwa poziomy wyżej reagują już tylko te detektory, któresą wrażliwe na linie o określonej długości. Na najwyższych poziomach neurony reagujągłównie na te części obrazu, które są związane ze zmianą kierunku konturu, na kąty albopunkty, w których kończą się linie. Na wyższym poziomie znikają również innewłaściwości typowe dla detektorów niższych poziomów, jak wysoki poziom aktywnościspontanicznej i utrzymywanie się reakcji przy długotrwałej stymulacji. Kora jestwzględnie spokojna; rzadkie i krótkotrwałe, ale gwałtowne fale aktywności pojawiają sięjedynie w takich wypadkach, kiedy sygnał przychodzący z zewnątrz uległ w jakiś sposóbmodyfikacji.

Wydaje się mało prawdopodobne, aby redukcja informacji dokonywana w tokuanalizy sensorycznej była przypadkowa lub dowolna. Podstawowa zasada pracy układunerwowego polega na wykrywaniu zmian w strukturze sygnału. Porównywana jestintensywność sygnałów nadchodzących z sąsiadujących części siatkówki; reakcje zależąod różnicy w stopniu intensywności tych sygnałów. Niektóre obwody porównująnadchodzący sygnał z bezpośrenio poprzedzającym. Jeżeli oba sygnały są jednakowe,reakcji nie będzie; jeżeli są różne, występuje silna, aczkolwiek krótkotrwała reakcja.Wydaje się, iż podstawowa strategia analizy polega na porównywaniu. Różnice sąwyławiane; niezmienność nie jest notowana.

Głównym mechanizmem porównywania jest rywalizacja wpływów pobudzeniowych ihamujących. Procesy dodawania i odejmowania na wejściu neuronu dostarczają

nożliwości dokonania obliczeń niezbędnych dla skomplikowanej analizy obrazu.//rokowego. Proste zestawienie w pary wpływów hamujących i pobudzeniowychstanowi podstawę wszystkich obwodów nerwowych we wszystkich systemach sensorycz-nych u wszystkich zwierząt, które były badane.

W zasadzie możemy kontynuować tę pracę i budować w tym samym stylu nawetbardziej skomplikowane detektory-detektory rozpoznawania babci, samochodów czydomów.

Bardzo możliwe, że uzasadniona jest prosta ekstrapolacja mechanizmów już znanych iukład nerwowy, być może, posługuje się takimi mechanizmami w rozpoznawaniuprzedmiotów nawet bardzo skomplikowanych. Jak przekonaliśmy się jednak czytającrozdział 1 i jak przekonamy się czytając rozdział następny, ekstrapolacje tego typu sąniebezpieczne, kiedy badania dotyczą tak złożonego systemu, jak mózg ludzki.

Dokładne badania dotyczące spostrzegania przez ludzi wykazują, że jest jeszcze wieletajemnic, które trudno wyjaśnić odwołując się do podstawowych mechanizmówprzetwarzania informacji przez układ nerwowy.

3. Teorie rozpoznawania obrazów

PANDEMONIUMCechy związane z rozpoznawaniem literJak zbudować pandemonium?

Znaczeń k. błędówReakcje na zniekształcone obrazy

Cechy związane z rozpoznawaniem mowyProblem segmentacji

Detektory cech związane z analizą mowyFonemyCechy dystynktywne

Podsumowanie dotyczące analizy cech

ANALIZA PRZEZ SYNTEZĘZnaczenie kontekstuMokre skarpetkiWażna rola redundancji

DOKONYWANIE SYNTEZY PRZEKAZU SENSORYCZNEGOKOLEJNOŚĆ OPERACJI

CECHY A OCZEKIWANIA

w rozdziale poprzednim poznaliśmy niektóre mechanizmy nerwowe leżące u podstawnaszego spostrzegania. Czy wystarczą te systemy detekcyjne, aby wyjaśnić zdolnośćcZ}o\vieka do rozpoznawania obrazów? Po chwili zastanowienia nasuwają się istotnewątpliwości.

powolny system modelujący zdolność człowieka do rozpoznawania obrazów powinienbyć przede wszystkim bardzo elastyczny. System taki powinien na przykład bezbłęd-nie rozpoznawać tę lub inną literę, niezależnie od WIELKOŚCI lub położeniakonkretnej litery. Ponadto wszelkiego typu zakłócenia obrazu nie powinny miećistotnego wpływu na rozpoznawanie. Człowiek potrafi rozpoznać dowolny obraz nawetwtedy, kiedy brak jest jakichś jego części.

jak też w przypadku różnorodnych form druku tej samej litery.

\JUIBSOU

/tięS op" auooaiMpo Ai9}i[ oBjAzopo Auiazoui 'juazsnuiz oga} op Auisajsaf ijsaf 'JSAYBU y

Jest to bardzo obszerna lista wymagań. Wymaganiom tym musimy sprostać, jeżelichcemy zrozumieć proces przetwarzania informacji sensorycznej. Spróbujemy ustalić,jaki powinien być system, który łączyłby zdolność wyodrębniania cech w procesiewidzenia z siłą i elastycznością spostrzegania ludzkiego, inaczej mówiąc spróbujemyzbudować model rozpoznawania obrazów przez człowieka.

PANDEMONIUM

Jedną z możliwych metod wykorzystania analizy cech do rozpoznawania obrazów jestsystem zwany Pandemonium (Selfridge, 1959). System ten składa się z kolejnychdemonów, które pracują nad odebranym obrazem i każdy z nich wykonuje inną czynność(rys. 3-1)

Pierwszy zespół demonów - demony obrazu - wykonuje pracę najprostszą: po prosturejestrują one pierwotny obraz sygnału zewnętrznego. Następnie obraz ten jest analizo-wany przez demony cech; każdy z nich szuka w przedstawionym obrazie określonychcech charakterystycznych: linię lub kąt pewnego rodzaju, określoną krzywą lub kontur

lub kiedy zawiera on dodatkowe elementy,

§§§

RYSUNEK 3-1 DEMONY POZNAWCZE

DEMONYOBRAZU

itp. Demony poznawcze śledzą reakcje demonów cech. Kadży demon poznawczy jestodpowiedzialny za rozpoznawanie określonego układu cech. Tak na przykład rozpozna-niem litery A zaj muje się jeden demon, rozpoznaniem litery B - drugi itd. Demon litery Astara się odszukać cechy odpowiadające literze A. Po odnalezieniu tej cechy demon,wszczyna alarm. Im więcej wynajdzie cech charakterystycznych, tym głośniej alarmuje.:W końcu demon podejmujący decyzję, który przysłuchuje się wrzawie wywołanejprzez alarmujące demony poznawcze, wybiera tego, który „krzyczy" najgłośniej, wycho- •dząc z założenia, że odpowiadający temu demonowi układ cech jest najbardziej prawdo-podobny.

System Pandemonium opisuje w ten sposób przypuszczalną kolejność operacji:występujących w toku analizy cech obrazów. System ten różni się od systemu wyboru na'.podstawie porównywania z wzorcem (opisanego w rozdziale 1) tylko tym, że początkowyobraz zostaje przekodowany i rozbity na szereg cech, a nie jest bezpośrednio porówny-wany z posiadanymi wzorcami czy reprezentacjami. W obu systemach niewątpliwiejedno jest wspólne: analizują równocześnie wszystkie dostępne elementy obrazu. Każdydemon poznawczy powiadamia, w jakim stopniu sygnał na wejściu pasuje do należącegodo niego zestawu cech. Atrakcyjność tego systemu wiąże się z jego elastycznością. Możnana przykład skłonić go do uczenia się. Demony poznawcze mogą stopniowo uczyć się, jak

• należy interpretować różnorodne cechy związane z podlegającym im układem. Łatwomożna też wprowadzić do systemu wpływ kontekstu na rozpoznawanie, włączając doniego demony kontekstu, które dołączą swoje głosy do ogólnej wrzawy. Ponadto systemten jest zgodny z tym, co wiemy o analizie sygnałów zewnętrznych w układzie ner-wowym. W poprzednich rozdziałach wykazano, że typ reakcji specyficznych dla oddziel-

vch neuronów systemu spostrzegania można identyfikować jako demony cech.Czy system zbudowany na rozpoznawaniu cech pozwala nam rozwiązać problemy

wnikające ze zmiany wymiarów, kierunku i położenia danego obrazu? Nie bezpośred-nio Wszystko zależy od natury analizowanej cechy. Załóżmy, że litera H opisana jestjako dwie linie pionowe plus krótka linia pozioma. Przy takim zestawie cech dowolnazmiana położenia litery H wyłoni takie same trudności dla systemu Pandemonium, jakiestwarza dla systemu porównywania z wzorcem. System Pandemonium mówi jedynie otyffl, jak można wykorzystać cechy do rozpoznawania obrazów, ale niczego nie powie otym, jakie cechy w istocie są wyławiane z nadchodzącej informacji sensorycznej.

Cechy związane z rozpoznawaniem liter

Przystępując do projektowania maszyny zdolnej do rozpoznawania obrazów wzroko-wych, musimy przede wszystkim zbadać cały zestaw cech mających podlegać rozpozna-waniu i spróbować określić te cechy, które stanowią o unikalności danego obrazu. Wzasadzie mamy znaczną swobodę w wyborze określonej grupy cech, które, jak nam sięwydaje, pozwalają z dużym prawdopodobieństwem odróżnić jeden obraz od wszystkichpozostałych. Należy tu posługiwać się następującymi kryteriami: zespół cech powinienbyć możliwie najprostszy, powinien też dawać jak największą gwarancję uniknięciapomyłek oraz poddawać się analizie, przy której stosowalibyśmy proste obwodypołączeń. Rozpatrzmy ponownie cały ten proces, ale w postaci nieco bardziej konkret-nej. Spróbujmy wykorzystać to, co wiemy o układzie nerwowym człowieka, aby wybraćcechy, które, być może, są wykorzystywane w prawdziwym systemie rozpoznawaniaobrazów przez człowieka.

Jak zbudować pandemonium?

Badania nad rodzajami reakcji neuronów, wywołanych przez specyficzne sygnały nawejściu, dają podstawy do przypuszczeń, że systemy spostrzegania u większościorganizmów żywych są zdolne do wyodrębniania z dowolnego obrazu wzrokowegoogromnej liczby charakterystycznych dla niego cech. Przypomnijmy, że w ośrodkachmózgowych, otrzymujących od receptorów informację sensoryczną, niektóre oddzielneneurony reagują wyłącznie na występowanie linii prostej o określonym kierunku wokreślonej części pola siatkówki. Reakcja ich jest niezależna.od długości linii. Neuronysąsiadujące z nimi mogą też wytwarzać maksymalną reakcję na linię o określonymkierunku, ale nie są tak drobiazgowe, jeżeli chodzi o dokładne jej położenie. Inne neuronyprzejawiają maksymalną wrażliwość na kontury określonego kształtu albo też na linieprzecinające się pod określonym kątem. W ten sposób system wzrokowy z reguływydobywa z obrazu wzrokowego ogromną liczbę szczegółowych informacji o jego'•'echach specyficznych. W rzeczywistości wydobywa on znacznie więcej informacji, niżjest to konieczne do rozpoznawania liter w systemie pandemonium.

RYSUNEK 3-2 DEMONY CECH DEMONY POZNAWCZE

DEMONYOBRAZU

PRZETWARZANIESYGNAŁUW KORZE

Informację można skondensować stosując tę samą zasadę, z której korzystaliśmy przykonstruowaniu wzorców: po prostu należy połączyć pewną liczbę komórek, aby;

skonstruować bardziej ogólny detektor cech. Na przykład, można połączyć wszystkieneurony leżące w różnych częściach siatkówki, a reagujące na występowanie w obrazie

tnii pionowych: otrzymamy ogólny detektor linii pionowych. Reakcja takiego detektorazależniona będzie od liczby linii pionowych w danym obrazie bez względu na ich

długość, intensywność czy Jakość". Można skonstruować analogicznego demonarównież dla linii poziomych lub skośnych. To samo można zrobić dla kątów: prostych,oStrych itd. Również pewna informacja powinna być zawarta w liniach krzywych. Dlanaszych celów warto stworzyć dwa demony linii krzywej. Jeden z nich będzie reagował naokreśloną liczbę krzywych ciągłych (jak w literach O i Q), a drugi na pewną liczbękrzywych nieciąglych (jak w literach C i G). Po przeprowadzeniu niezbędnych połączeńotrzymamy system zbliżony do przedstawionego na rysunku 3-2.

Mamy tu do czynienia z informacją sensoryczną, która została przeanalizowana zewzględu na występowanie siedmiu typów cech ogólnych (tabela 3-1). Demon odpowie-dzialny za każdą z cech zawiadamia, ile „swoich" cech znalazł w obrazie. Demony

ABCDEFGH1JKLMN0P

QRSTUVWX

YL

Liniepionowe

1

11 •

1121 '11122

1

1

12

1

Liniepoziome

13

232112

1

2

2

1

2

Linieukośne

2

2

21

11

24221

Kątyproste

4

243144

11

3

3

2

Kątyostre

3

2

32

2

13212

Krzyweciągle

1

1

Krzywenieciągłe

211

1

1

1

12

1

Tabela 3-1

RYSUNEK 3-3 DEMONY CECH DEMONY POZNAWCZE

DEMONYOBRAZU

poznawcze zwracają uwagę na te cechy, które wiążą się z odpowiadającym im układemcech, a sygnały wysyłane przez nie będą tym głośniejsze, im więcej takich cech za-wiera informacja sensoryczna. Właściwy układ cech ustalony zostanie przez demona de-cyzji na podstawie doniesień tego z demonów poznawczych, który reaguje najbardziejenergicznie.

Aby system ten mógł rozpocząć pracę, pozostaje do przezwyciężenia jeszcze jedenrobieni. Niektóre litery różnią się między sobą tylko tym, że mają pewne dodatkowe

cechy. Na przykład litera F składa się z linii pionowej, dwóch linii poziomych i trzechkątów prostych. Litera P ma wszystkie te cechy plus krzywą nieciągłą. Jeżeli ekspono-wana jest litera P, to nie ma problemu: demon P zareaguje głośniej niż demon F. Wwypadku ekspozycji litery F zarówno demon F, jak i demon P będą reagowały równiedonośnie i demon decyzji będzie miał kłopot z ich odróżnieniem. Podobny problempojawi się również w sytuacji wyboru między literami P i R, V i Y, O i Q itp.

Problem ten możemy rozwiązać przez ustanowienie standardowego maksymalnegopoziomu reakcji dla wszystkich demonów. Dany demon reaguje maksymalnie tylkowtedy, kiedy występują wszystkie poszukiwane przezeń cechy. Nieobecność jakiejkol-wiek z poszukiwanych cech albo też wystąpienie dodatkowej cechy powoduje pewnestłumienie reakcji.

Tak w zarysie wygląda schemat systemu rozpoznawania cech specyficznych. Czy możeon działać? Jedynym sposobem sprawdzenia go jest wypróbowanie w działaniu.Zobaczymy, co się stanie, kiedy zaprezentujemy temu systemowi jakąkolwiek literę, naprzykład R (rys. 3-3).

Początkowo litera R zostanie zarejestrowana przez demony obrazu, a następnieinformacja ta przekazana zostanie do dalszej obróbki. Zaczynają reagować demonycech.

Jako pierwszy zareaguje demon linii pionowej. Reakcja ta jednak nie wystarczy dosklasyfikowania obrazu. Na rysunku pokazano znaczną liczbę demonów poznawczychreagujących na linię pionową. Spośród 26 możliwych liter alfabetu* 13 ma po jednej lin iipionowej, 6 zaś po dwie linie poziome. Dalej widzimy, że pozostałe cechy litery Rpobudzają aktywność różnych demonów poznawczych. W tym wypadku demon decyzjiłatwo dokona wyboru, ponieważ najgłośniej ze wszystkich reaguje demon litery R.Następna najbardziej zbliżona litera to P, której odpowiadają cztery z siedmiu możliwychcech, a kolejna litera D ma ich trzy.

Znaczenie błędów. Zwróćcie uwagę na pewne istotne cechy charakteryzujące działanietakiego systemu rozpoznawania obrazów. Aby rozpoznać na przykład literę R, nie trzebakoniecznie korzystać z usług siedmiu demonów wyodrębniania cech. Wystarczyodnotować, że mamy do czynienia z kątem ostrym i zamkniętym konturem, albo teżwystarczy posłużyć się informacją o kątach: występowanie trzech kątów prostych ijednego ostrego jest charakterystyczne tylko dla wzorca litery R. A zatem dlaposzczególnych liter, siedem demonów wyodrębniania cech dostarcza nadmiar informa-cji. Oznacza to, że system będzie funkcjonował również w takim wypadku, kiedyniektórym demonom wyodrębniania cech zdarzy się popełnić błąd. Pełny zestaw siedmiucech niezbędny będzie tylko wtedy, gdy wszystkie możliwe wzorce będą rozważanerównocześnie. Inaczej mówiąc, gdy chcemy uzyskać pełny opis wszystkich liter i każdejlitery oddzielnie, potrzebne nam są wszystkie cechy. Jeżeli dodalibyśmy do alfabetu nowe

Chodzi o liczbę liter alfabetu języka angielskiego (Przyp. red. poi.).

RYSUNEK 3-4. Źródło: Kinney, Marsetta i Showman (1966).

DEMONY POZNAWCZE RYSUNEK 3-6

A B C D E F G H I J K L M N O P O R

S T U V W X Y Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 RYSUNEK 3-5

litery, to należałoby wówczas również zwiększyć liczbę analizowanych cech, zaś rodzajtych cech byłby uzależniony od cech charakterystycznych nowych liter.

Należy zwrócić uwagę również na to, że rodzaje błędów, jakie mogą wystąpić wprocesie rozpoznawania, są uzależnione od zestawu cech wybranych do rozpoznawaniaobrazów. Jeżeli pojawiają się błędy w czasie rozpoznawania litery R, to najczęściejwynikają z mylenia jej z literą P, kiedy bowiem sygnał jest przetwarzany przez demonycech, układ cech dla P jest najbardziej zbliżony do R.

RYSUNEK 3-7 DEMONY POZNAWCZE

DEMONYOBRAZU

Jedna z metod sprawdzania tej teorii polega na prezentowaniu ludziom różnych liter wwarunkach utrudnionego rozpoznawania, a następnie na analizowaniu występującychbłędów. Wyniki takich eksperymentów .tworzą matrycę pomyłek popełnianych przezosoby badane w trakcie rozpoznawania liter. Rysunek 3-4 przedstawia taką matrycęwyników eksperymentu, w którym litery i cyfry pokazane na rysunku 3-5 eksponowanoprzez krótki czas na ekranie, a osoby badane odczytywały to, co widziały w danymmomencie (według danych uzyskanych przez Kinneya, Marsetta i Showmana, 1966).

Z lewej strony matrycy pionowo umieszczono litery, które były istotnie eksponowane,

górze zaś, poziomo, litery podawane przez osoby badane. Jeżeli odszukamy w lewej, |urnnie R, to równocześnie w odpowiadającym jej szeregu poziomym możemy•ulnaleźć odpowiedzi osób badanych, usiłujących rozpoznać tę literę; w danym wypadkuinpełniły one 6 błędów, w tym czterokrotnie pomyliły R z literą P.

leszcze jedna sprawa zasługuje na naszą uwagę, otóż błędy pojawiające się przy•n/poznawaniu liter w wyniku analizy cech nie zawsze rozkładają się symetrycznie.Weźmy na przykład literę C. Podczas prezentacji tej litery będzie reagował wyłącznieJemon reagujący na otwarty kontur (krzywą nieciągłą). Z tego powodu demon decyzjibodzie miał trudność w dokonaniu wyboru między C i G. Zwróćcie uwagę na błędypojawiające się przy rozpoznawaniu tych liter. Osobom badanym najwięcej trudności zewszystkich liter przysporzyło rozpoznanie litery C: 21 razy zamiast C odczytywali literę(i- jednakże, jak to wynika z matrycy pomyłek, wśród błędów powstałych przyrozpoznaniu litery G litera C pojawiła się tylko raz.

Reakcje na zniekształcone obrazy. Teraz, kiedy znamy już pewne właściwości systemupandemonium, rozpatrzymy problemy związane ze zniekształceniami w strukturzesyąnału zewnętrznego. Zmiany wielkości liter nie stwarzają żadnego problemu w tokuwyodrębniania cech przez system. Demony cech otrzymują przecież informacje oddetektorów linii, które nie są wrażliwe na ich długość. Również kąty proste pozostająprostymi, a ostre-ostrymi, niezależnie od wielkości litery.

Inny problem stanowi położenie linii. Wystarczy przewrócić literę F ,,na bok" idemony znajdą się w kłopocie, ponieważ teraz, zamiast jednej linii pionowej i dwupoziomych prostych linii pojawia się jedna linia pozioma i dwie linie pionowe.Natomiast, kiedy odwrócimy literę „do góry nogami", system rozpoznawania nie będziemiał żadnych kłopotów: Demony linii pionowych i demony linii poziomych będąreagować dokładnie tak samo.

Oczywiście można poprawić wrażliwość systemu na położenie, budując demony dlabardziej ogólnych cech, na przykład łącząc wszystkie demony linii prostych, uzyskamydemona reagującego na linie proste niezależnie od ich położenia (rys. 3-6). Teoretyczniewszystko to możemy łatwo wykonać. Czy jednak taki system rozpoznawania może byćzdolny do identyfikowania wszystkich liter na podstawie zestawu ich cech ogólnych?Wcale nie. Myli on litery M i W, ponieważ każda z nich składa się z czterech linii prostychi trzech kątów prostych. Podobnie będzie z Ni Z, ponieważ mają one po trzy linie proste ipo dwa kąty ostre (rys. 3-7).

Dorośli z reguły nie mylą tych liter, choć dzieciom to się czasem zdarza. Tak więc teostatnie kombinacje cech nie stanowią właściwego zestawu cech w systemie rozpozna-wania obrazów, funkcjonującym u człowieka.

Cechy związane z rozpoznawaniem mowy

Nietrudno zrozumieć, jak można posłużyć się schematem wyodrębniania cech doopracowania systemu rozpoznawania liter. Nawet bardzo prosty zbiór cech nieźle

funkcjonuje przy rozpoznawaniu liter. Kiedy jednak w grę wchodzi mowa, sprawa nie jcst

tak prosta. Sam kształt fal charakteryzujących mowę ludzką stwarza poważne trudnościdla analizy. Pomimo ogromnych nakładów finansowych i wysiłków, wszystkie opraco.wane dotychczas sztuczne systemy rozpoznawania mowy mają bardzo ograniczonezdolności: rozpoznają wyrazy, które wolno i wyraźnie wypowiada jedna osoba 2niewielkiej grupy ludzi.

W celu skonstruowania systemu rozpoznawania mowy należy przezwyciężyć trzvpodstawowe trudności. Po pierwsze-rozwiązać problem segmentacji mowy: jednostkiktóre należy rozpoznać, nie są wyraźnie rozgraniczone. Po drugie- częstotliwościamplituda fal dźwiękowych odpowiadające jednemu i temu samemu wyrazowi sąnadzwyczaj silnie zróżnicowane zarówno w wypadku, gdy wyraz ten wypowiadają różniludzie, jak i nawet wtedy, gdy ta sama osoba wypowiada go w różnych kontekstach. I p0

trzecie - nie wiadomo, jakie są w istocie te podstawowe cechy, które można by byłowykorzystać do rozpoznania mowy, a nawet czy w ogóle takie cechy istnieją.

Problem segmentacji. W trakcie analizy tekstu drukowanego łatwo możemy odnaleźćposzczególne litery, każda z nich jest oddzielona od sąsiednich liter odstępem określonejwielkości, jeszcze większy odstęp znajduje się między wyrazami. W ten sposóbwyznaczenie granic między literami, wyrazami i zdaniami w tekście drukowanym niesprawia kłopotu; ale przy odbiorze słuchowym tego samego tekstu sprawa przedstawia sięcałkiem inaczej.

Słuchając,jak ktoś mówi, odnosimy wrażenie, że rozróżniamy wyraźnie oddzielonej:na ogół dobrze artykułowane wyrazy. To wszystko jest tylko złudzeniem. Tak wyraźnie'odróżniane przerwy między oddzielnymi wyrazami w istocie w realnych sygnałach niewystępują; stanowią bowiem jedynie rezultat procesu rozpoznawania obrazów. Ich iodbiór jest wynikiem analizy. W rzeczywistości mowa ludzka to dziwaczne splątanie;nieartykułowanych dźwięków, niewyraźnych zgłosek, przerw i skrótów. Co najgorsze, jnie widać żadnego wyraźnego związku między przerwami w kształcie fali głosowej a jgranicami pomiędzy oddzielnymi wyrazami. j

Łatwo możemy przekonać się o tym przysłuchując się mowie człowieka w obcym dla [nas języku. Jeżeli język nie jest nam znany, odnosimy wrażenie, jakby dźwięki płynęły inieprzerwanym potokiem. Nawet ten, kto rozpoczął naukę i opanował podstawowy;zasób słów, odkrywa, że jest mu bardzo trudno wyławiać znane słowa z płynącego bez;widocznych przerw potoku słów człowieka, dla którego jest to jego język ojczysty. W ;rzeczywistości ta płynność słów cudzoziemca w większości wypadków jest złudna.Różnice w odbieraniu szybkości mowy związane są z różnicą warunków jej rozpozna- '•wania. W jednym wypadku dźwięki mają sens i wyrazy jawią się jako oddzielne jednostki;w drugim wypadku zaś te same dźwięki okazują się niezorganizowaną, bezsensownąplątaniną.

Niektóre właściwości fizyczne fali głosowej można wykorzystać w celu segmentacjiprzekazu werbalnego. Jednak żadna ze zbadanych do dziś cech fizycznych fali głosowejnie może służyć za pewną podstawę do określenia granic między wyrazami. I w wielu ;

Wpadkach okazuje się, że dla skutecznego odnajdowania granic między wyrazami!iezbcdna jest znajomość poprzednich wyrazów w zdaniu; jak na przykład rozczłonko-vać układ dźwięków p-o-w-ó-z, jeżeli nie wiemy, czy wyraz ten wchodzi w skład zdaniapowóz dopiero co zajechał" czy też zdania „Szofer przyszedł po wóz do garażu". Aby

dokonać analizy fali głosowej, musimy posłużyć się znacznie bardziej skomplikowanymsystemem rozpoznawania obrazów, omówionym w następnym paragrafie.

Detektory cech związane z analizą mowy

fonemy. Lingwiści od dawna próbowali scharakteryzować dźwiękowe komponentymowy. Jest oczywiste, że w tekście drukowanym sylaby i oddzielne litery stanowiąelementarne jednostki wyrazu. Ale w mowie ludzkiej nie tak łatwo wyróżnić podstawowejednostki. Dla doświadczonego ucha specjalisty istnieje jednak stosunkowo niewielkizbiór podstawowych dźwięków, z których tworzą się wszystkie wypowiadane wyrazy.Pojedynczy dźwięk zasługuje na miano jednostki podstawowej wówczas, gdy ma pewnąfunkcjonalną wartość. Weźmy pod uwagę wyrazy: bok, kok i lok. Każdy z tych wyrazówma inne znaczenie; różnica sensu występuje w trakcie zmiany jednego dźwięku-wnaszym przykładzie początkowego („b", „k" albo „1"). Dźwięk, który sam nie maznaczenia, ale jest zdolny do zmiany znaczenia wyrazu, nazywa się fonemem. Dźwięki„a", „e", „i", „u" i inne również są fonemami.

Na przykład, wstawiając w środek wyrazu lok „e" lub „a" możemy uzyskać wyrazy onowych znaczeniach.

Nie każda litera musi koniecznie odpowiadać fonemowi, a nawet liczba i rodzajfonemów mogą być różne w różnych dialektach w obrębie tego samego języka. Wpewnych rejonach USA na przykład, słowa merry, marry i Mary wymawia sięidentycznie, w innych zaś zupełnie inaczej.

Różnice w dźwięku, jeżeli nie sygnalizują nam różnic w znaczeniu, na ogół są niezauważane. Na przykład, fonem „d" wymawia się całkiem różnie w wyrazach: dom ibrud, ale na ogół ani mówiący, ani słuchający nie uświadamiają sobie tych różnic.

Jeżeli fonemy w swej istocie są podstawowymi cegiełkami służącymi do budowywyrazów, to czy można by je wykorzystać jako cechy niezbędne w systemie rozpozna-wania mowy typu pandemonium? Prawdopodobnie nie. Traktując fonemy jako cechyniewiele zyskamy. W przeciwieństwie do detektorów linii i kątów w systemie wzroko-wym nie znamy obecnie sposobu analizowania i wyodrębniania fonemów z fali głosowej.Jak dotąd, tylko człowiek potrafi rozpoznawać fonemy w fali głosowej.

Cechy dynstynktywne. Trudności związane z identyfikowaniem fonemów doprowadziłydo przyjęcia innych systemów klasyfikacji dźwięków mowy. Jedna z metod polega nazbadaniu, jak mowa jest produkowana, aby stwierdzić, czy fala głosowa może być opisanaprzez odwołanie się do operacji niezbędnych dla wytwarzania dźwięków. Dźwięki mowypojawiają się w rezultacie kompleksowego współdziałania różnych części aparatu

Tabela 3-2. Jedna z przyjętych klasyfikacji fonemów języka angielskiego*

Źródło: Jakobson, Fant i Halle (19M )

Tnąca/ Ciągła/ Napięta/ Nosowa/ Mollowa/ j Ciemna/ Skupiona/ Spółgłoskowa/ Wokaliczna/Nietnąca Nieciągła Nienapięta Ustna Niemollowa Jasna Poproszona Samogłoskowa Niewokałiczna

o (jak w pot) + + + _ +a (jak w pat) + + _ +

e (jak w pet) + +

u (jak w put) + + - +

9 (jak w pirtt) + _ +

i (jak w pit) . +

1 (jak w /uli) + +

T| (jak w lu«g) + + +

J (jak w ship) + + - + + _T (jak w chip) + - + - ' + + _k (jak w /rip) + + +

•% (jak w azure) + - - + +

£ (jakwjuice) + + +g O'ak w goose) - + +m (jak w mili) + + _ + _f(jakwy!ll) + + + _ +

p (jak w pili) + + _ +

v (jak w vim) + - - + _ + _b (jak w Mil) - - - + _ + _n (jak w mil) + _ + _s (jak w sil) + + + _ _ _ + _0 (jak w thill) - + + _ _ _ +

t (jak w rill) + +

z (jak w zip) + + _ _ _ _ +

y (jak w this) - + - - _ _ +

d G a k w r f i l l ) - - - _ _ _ +

h G a k w h i l l ) + _ _f t ( j a k w - i l l ) - _ _

ił sowego. Przepona, unosząc się, przepycha powietrze przez tchawicę. Podniebienie^ • -kkie odsłania i zasłania kanały nosowe w celu przepuszczenia powietrza. Język, wargi

/-by poruszają się jednocześnie, co zapewnia harmonijną i czasową strukturęprodukowanych ciągów dźwiękowych.

Dźwięki mowy możemy podzielić w zależności od sposobu i miejsca ich artykulacji w• mracie mowy. Jeżeli powietrze przechodząc przez tchawicę wywołuje wibrację strun••losowych, wytwarza się dźwięk dźwięczny, na przykład „a" lub „z". Jeżeli struny.•losowe nie wibrują w trakcie artykułowania dźwięku, uzyskujemy dźwięk bezdźwięcz-ny na przykład „s" w słowie syk. Zauważcie, że dźwięki „z" i „s" różnią się jedyniey.więcznością. Inna cecha dystynktywna tworzy się w wyniku ograniczenia strumienianowietrza gdzieś w ustach - wytwarzane są dźwięki szczelinowe „sz", „cz", „f', „w", „s".I',7V wymawianiu innych dźwięków strumień powietrza zostaje przerwany na krótko, pov.vm nagle uwolniony produkuje dźwięki zwarte, na przykład ,,t" i „d"; dźwięki te

• vvorzą przerwę w kształcie fali głosowej, nie ma ona jednak żadnego związku z odstępemmiędzy wyrazami. Na przykład, w czasie wymawiania słowa standard występują trzy•.wraźne przerwy w toku mowy: jedna po ,,s", druga po „n" i trzecia po „r". Ale też tylko•x trzy przerwy wystąpią przy wypowiadaniu zdania he uses standard oil.

W ten sposób możemy przekodować dźwięki mowy na cechy dystynktywne związane zwytwarzaniem dźwięków przez aparat mowy, albowiem każdy dźwięk ma unikalnewłaściwości. W tabeli 3-2 przedstawiamy j^dną ze stosowanych klasyfikacji cechJystynktywnych dla fonemów występujących w języku angielskim.

Cechy dystynktywne, podobnie jak fonemy, trudno jest wyodrębnić z fali głosowej. Wliodatku charakter dźwięków zmienia się zasadniczo zależnie od kontekstu. W rezultacieistnieje wiele sposobów klasyfikacji dźwięków, ale żaden z nich nie jest w pełnizadowalający. Niektórzy preferują systemy klasyfikacji oparte na wytwarzaniu dźwiękówmowy; inni podkreślają wagę ich percepcji przez słuchaczy; wreszcie jeszcze inni starająsię łączyć oba podejścia. Jak na razie nie udało się jednak opracować takiego systemu,który umożliwiałby maszynie efektywne rozpoznawanie mowy, nie mówiąc już orozmowie prowadzonej przez kilka osób równocześnie.

Podsumowanie dotyczące analizy cech

Przedstawiony materiał pozwala nam w zasadzie przejść do rozważań nad metodązbudowania systemu rozpoznawania obrazów, opartego na analizie cech. Przeanalizo-waliśmy sposoby budowania i weryfikacji teorii rozpoznawania obrazów. Tworzącdowolną teorię musimy przede wszystkim ustalić, czy możliwe jest potwierdzenie jej wpraktyce. Czy rzeczywiście wyodrębnione cechy nadają się do klasyfikowania i identy-fikowania wszystkich obrazów danej modalności zmysłowej? Jeżeli budujemy maszynędo odczytywania adresów na kopertach i sortowania przesyłek, to staramy się, aby wmiarę możliwości nie popełniała ona błędów. Ale błędy są rzeczą ludzką. Jeżeli zatemusiłujemy zbudować model rozpoznawania obrazów przez człowieka, to powinien onpopełniać takie same błędy, jakie popełnia człowiek. Analiza błędów okazała się być

jednym z najważniejszych sposobów uzyskiwania informacji o działaniu systemu •rozpoznawania obrazów przez człowieka. :

Takie ogólne podejście do problemu rozpoznawania obrazów jest słuszne, aleszczegóły są niewątpliwie fałszywe. Jedna z ważniejszych spraw dotyczy różnorodnych :

możliwych poziomów abstrakcji w systemie wyodrębniania cech. Na jednym z pozio.mów system może reagować na wiele pionowych, poziomych i skośnych linii danego:obrazu. Na innym poziomie system mógłby tylko wyodrębniać ogólną liczbę linii \niezależnie od ich położenia. Może byłoby lepiej, gdyby istniały jakieś pośrednie:

poziomy albo też analizatory jeszcze bardziej ogólnych cech. W przypadku czfowie. ika-prawdopodobnie-odbierany obraz klasyfikowany jest równocześnie na różnych;poziomach ogólności. Na najwyższym poziomie rejestrowane jest pojawienie się litery A.Niższe poziomy mogą sygnalizować na przykład, że A leży „na boku". Inne częścisystemu prawdopodobnie zajmują się różnymi szczegółami informacji na wejściu,rejestrując wszystkie dodatkowe kropki i spirale, które zostają odfiltrowane na wyższych ipoziomach przetwarzania informacji. W wypadku niektórych zadań wystarczy jedynie;

odkrycie bardzo ogólnych cech obrazu, na przykład jego nadmiernego wydłużenia lub skrzywizny. Dla innych może okazać się konieczna szczegółowa analiza obrazu. Przy \próbie budowania takich ogólnych schematów, które pozwalałyby rozpoznawać obrazy;pomimo występujących zniekształceń, należałoby przewidywać możliwość takichzniekształceń w odbieranym sygnale.

ANALIZA PRZEZ SYNTEZĘ

Systemy działające na zasadzie wyodrębniania cech okazują się zawodne w wielusytuacjach, które nie przedstawiają żadnej trudności dla człowieka. W jaki sposób analizacech może być pomocna w ustaleniu, który z dwu dźwięków „noo-dis-plaee" oznaczasłowa „new display", a który słowa „nudist play"? Jakie cechy mówią nam o tym, żesymbole 13 są liczbą, kiedy pojawiają się w kontekście 13 579, lecz będą literą, kiedypojawią się w kontekście |3OY? A co ma robić system rozpoznawania cech z obrazem zrysunku 3-8-jakie cechy określają katedrę?

Demony z pandemonium okazują się tu niewystarczające. Potrzeba więcej informacji,aby proces rozpoznawania obrazów osiągnął tę moc, jaką ma system rozpoznawaniaobrazów przez człowieka. W cóż jeszcze jest on wyposażony, co w nim się znajduje, gdyzawiodą systemy porównywania z wzorcem i rozpoznawania cech?

Znaczenie kontekstu

Interpretacja danych sensorycznych opiera się w poważnej mierze na wiedzy o tym, LV> nisygnał ma być, rzadziej zaś na informacji, jaką ten sygnał zawiera. Tę infomacwdodatkową dostarcza kontekst zdarzenia sensorycznego. Kontekst obejmuje całe środo- RYSUNEK3-8. RoyLichtenstein, „Katedra nr 5". Litografia 48xAx32lA cali. Copyright

© 1969, Gemini G.E.L.

wisko, w jakim zachodzi dane doświadczenie. Czytelnik wie sporo rzeczy o treści czytam-1książki, w uzupełnieniu do konkretnych układów liter na danej stronicy. Wie, że tekst jejnapisany po polsku, że dotyczy zarówno ogólnie psychologii, jak i psycholog;;jrozpoznawania obrazów w szczególności. Więcej nawet, po pewnym czasie CzytelnjtJzapoznawszy się ze stylem autorów może z dużym prawdopodobieństwem przewidziećjakie słowa nastąpią uprzednio przeczytanych. Przewidywania te będą do tego stopnj,prawidłowe, że czytający automatycznie będzie wstawiał brakujące wyrazy, jak naprzykład słowo „po" opuszczone w poprzednim zdaniu1, albo też, co na to sarno'wychodzi, nie zauważy jego braku. Ogromną ilość informacji, jaka jest nagromadzona!zazwyczaj automatycznie wykorzystana do zrozumienia zdarzeń, określamy mianemkontekstu tych zdarzeń. Zdolność do wykorzystywania kontekstu czyni system spostrze.gania u człowieka znacznie doskonalszym i bardziej elastycznym, niż byłby jakikolwiekelektroniczny system rozpoznawania obrazów.

Mokre skarpetki

Efekt wpływu kontekstu łatwo jest udokumentować. Rysunek odbierany jest szybciej)łatwiej, jeśli zawiera jakąś myśl, niż wówczas, kiedy jest pustą dekoracją. Zdolność do!czytania i zapamiętywania liter jest znacznie bardziej ograniczona, jeśli tworzą one ciągbezsensowny- sgtooeurua- niż wtedy, gdy te same litery jawią się w sensownym porząd-ku - outrageous (oburzający). A nawet wówczas, kiedy litery tworzą sensowne słowa-

inmycraftorsulienart

- trudno jest je odebrać, gdy podzielone są w inny niż zazwyczaj sposób2.Opracowana została znaczna liczba technik eksperymentalnych, które pozwalają

zademonstrować wpływ kontekstu na analizę percepcyjną napływających sygnałów. WIjednym przykładzie (eksperyment przeprowadzony przez Millera, 1962a) osoba badana jsłuchała szeregu wyrazów, takich jak: socks, some, brought, wet, who (skarpetek, parę,!przyniósł, mokrych, kto). Wyrazy wypowiadane były na tle szumu, każdy oddzielny!wyraz udawało się rozpoznać prawidłowo jedynie w około 50% przypadków. W;następnym badaniu zmieniono w ten sposób porządek słów, że powstało sensownezdanie:-kto, przyniósł, parę, mokrych, skarpetek. W tym wypadku rozpoznawanie;

1 Dobrym przyktadem tego jest fakt, że maszynistka przepisująca tekst wstawiła automatycznie ten,'brakujący wyraz. :

2 Właściwy podział na słowa przedstawia się następująco: „In my craft or sullen art". Tytuł wiersza DyianaThomasa (przyp. red. poi.). ;

osło w istotny sposób i odpowiadało takiemu poziomowi, jaki uzyskiwany był wS • rwszym eksperymencie przy obniżaniu stopnia szumów o 50% uprzedniej wartości,p miętajmy, że fizycznie obie sytuacje - pierwsza i druga-były identyczne. To właśnie

unik kontekstu przyczynił się do poprawy dokładności spostrzegania przy identycz-nym sygnale fizycznym.

Co się dzieje, kiedy słyszymy jakieś słowo bez kontekstu, na przykład słowo „brought"?Dźwięczy onojakgłuche burczenie na tleszumu; słuchający, być może, uchwyci tuszeregstotnych cech: na przykład może rozpoznać dźwięk ,,b" i określić, że cały wyraz składa. z je(inej długiej sylaby. Te dwie cechy wystarczą, aby móc ustalić zasadę odrzucenia

takich wyrazów, jak: hospital, Missisipi, bananas i boondocks, ale pozostaje jeszcze dużaliczba innych możliwości, na przykład takie słowa, jak: brought, boy, brings, brags, buys,bought, bit, bones. Zatrzymajmy się na tych ośmiu wyrazach. Bez informacji dodatkowejnie uda się podjąć żadnej decyzji. Na tym etapie rozwiązanie może być prawidłowe w 1przypadku na 8, prawdopodobieństwo prawidłowej odpowiedzi stanowi 12,5%.

Załóżmy teraz, że ten sam wyraz wchodzi w zwrot, who b some wet socks (kto pparę mokrych skarpetek?) Jest to drugi wariant eksperymentu Millera. Liczba możliwychalternatyw kurczy się. Nie znany wyraz jest prawdopodobnie czasownikiem, więc możnapominąć wyrazy boys i bones jako możliwe alternatywy. Musi też odnosić się dokonkretnego przedmiotu. Nie można chwalić się (brag) skarpetkami, więc jeszcze jednamożliwość jest wyeliminowana. Musi też mieć jakiś prawdopodobny sens. „Who bit thewet socks" (kto gryzie mokre skarpetki) jest mało prawdopodobnym stwierdzeniem,zatem odrzućmy wyraz bit. Teraz mamy cztery alternatywy: brought, brings, buys ibought. A wraz z małą dodatkową informacją dotyczącą jakiejś cechy akustycznej tegowyrazu ograniczymy wybór jeszcze bardziej. Czy jest gdzieś syczący dźwięk „s"? Jeśli niema, to wyraz jest jednym z dwu: brought lub bought: tylko dwie możliwości. W tejsytuacji szansa odgadnięcia zwiększyła się znacznie, gdyż prawdopodobieństwo właści-wego rozwiązania wzrosło od 12,5% do 50%.

Jasne jest zatem znaczenie kontekstu. Można opracować reguły, które pozwoliłyby naograniczenie możliwych alternatyw, jakie w danym momencie należy brać pod uwagę.Nie znaczy to wcale, że w spostrzeganiu uczestniczy świadomy proces prób i błędów dlawszystkich możliwych alternatyw w celu wybrania tej, która lepiej niż inne odpowiadadanej konkretnej informacji kontekstowej. Dokładnie nie wiemy, jakie to mechanizmyzajmują się informacjami występującymi w kontekście; wiemy tylko jedno, kontekstistotnie odgrywa bardzo ważną rolę w naszym spostrzeganiu. Kontekst dostarcza zasad,które pozwalają na tworzenie się naszego percepcyjnego świata, dzięki niemu wiemy,czego możemy oczekiwać, i możemy sensownie interpretować nasze spostrzeżenia.

Należy pamiętać, że aby w pełni wykorzystać informację płynącą z kontekstu,spostrzeganie musi „opóźniać się" w stosunku do informacji odebranej przez systemsensoryczny. Odbiór wyrazu brought winien dopomóc nie tylko wyrazom pojawiającymsię przedtem (who), ale również wyrazom pojawiającym się po nim (socks). Toopóźnienie między dopływem informacji sensorycznej a interpretacją końcową przekazuodgrywa ważną rolę w analizie percepcyjnej. Na przykład, podczas głośnego czytaniaoczy czytającego biegną szybciej po linijkach tekstu niż jego głos. Kiedy sprawna

maszynistka przepisuje rękopis, czyta tekst znacznie szybciej niż pisze go na masz\ni.Poruszamy się ciągle do przodu starając się zebrać możliwie jak najwięcej inforrrm-płynącej z kontekstu, zanim przystąpimy do tych działań, jakie stawia przed mirwykonywane zadanie. Im więcej wiemy o tym, co będzie za chwilę, tym łatu-odbieramy to, co istnieje w danej chwili.

Ważna rola redundancji iii

Jak się wydaje, struktura języka może poprawiać i uzupełniać zdolność człowieka do Iwydobywania sensu z niepełnego, fragmentarycznego komunikatu. Język angielski jest wwysokim stopniu redundantny. Mówimy i piszemy znacznie więcej słów niż jest tokonieczne dla zrozumienia tego, co chcemy powiedzieć lub też napisać. Opuszczeniewielu wyrazów uczyni tekst krótszym, ale nie będziecie mieć trudności ze zrozumieniemgo. Jednym ze sposobów oceny redundancji wyrazów w języku jest zamieszczonezniekształcenie tekstu przez systematyczne opuszczanie określonych jego elementówktóre czytający powinien odtworzyć. Łatwość, z jaką zadanie to może być wykonanejstanowi miarę redundancji języka. Mxżexy sxokxjnxe uxunxć ex trxecxą lxtexę w xynjxekxcix, a mimo to zrozumiecie go dobrze. Zaane bdze tudiesz gd ni zaełim prer.

Gdyby język nasz był bardziej efektywny lub też, gdyby ludzie byli mniej zdolni doposługiwania się informacją kontekstową w ukierunkowaniu własnej percepcji, toporozumiewanie się stanowiłoby proces męczący i niepewny. Trzeba by było przysłu-chiwać się uważnie każdemu słowu, jeden opuszczony czy zniekształcony wyraz i już całezdanie traciłoby sens albo też zostałoby źle zrozumiane. Nie moglibyśmy ani na chwilęosłabić uwagi. Każdy nieprzewidziany hałas mógłby doprowadzić do katastrofy.Redundancja języka zatem pozwala nam koncentrować wybiórczo uwagę na oddziel-nych częściach komunikatu, przewidywać następne jego części, skupić się na kluczowychsłowach i frazach przenoszących główny sens przekazu. W efekcie możemy nawetodwracać uwagę ufni, że pomimo braku wielu szczegółów mowy czy pisma nie zagubimyprzekazywanego znaczenia.

DOKONYWANIE SYNTEZY PRZEKAZU SENSORYCZNEGO

Znacznie łatwiej jest przedstawić efekty działania kontekstu niż rozpracować podsta-wowe mechanizmy korzystania z informacji kontekstowej dla interpretacji sygnałówsensorycznych. Zbyt mało jeszcze wiemy o procesach poznawczych i strukturze pamięciczłowieka, aby zbudować w pełni adekwatny model. Niemniej jednak musimy zrobić tujakiś początek, aby dać Wam możliwość uchwycenia istoty problemu.

Dotychczasowe rozważania pozwalają przypuszczać, że na jednym końcu systemusensorycznego pojawia się reakcja na zdarzenia zewnętrzne i przekaz sensorycznyprzekształcony zostaje w zespół cech specyficznych. Na drugim zaś końcu znajduje sk

system pamięci zawierający zapis minionych zdarzeń-danych i teorii niezbędnych dla"iterpretacji sygnałów sensorycznych. W jakiś sposób oba te źródła informacji muszązbiegać się ze sobą. Dane sensoryczne muszą być skonfrontowane z nagromadzoną• •/eśniej informacją, aby było możliwe rozpoznanie sygnału,/Jednak proces konfron-

tacji nie może być arbitralny. Nie jest możliwe, aby z pamięci wydobywane było pierwsze'lepsze zdarzenie w nadziei, że jest ono w jakiś tam sposób związane z napływającymsygnałem sensorycznym. Jeśli zdarzenia byłyby wydobywane z pamięci przypadkowo, toitrzeba by sporo czasu, aby zidentyfikować takie proste przedmioty, jak stoły i krzesła.

•p r a Z właśnie należy rozważyć rolę, jaką pełni kontekst. System pamięci zawiera nieklucz do rozpoznawania nowych danych, ale także dane dotyczące dopiero co

!-' r e t o W a n y c h zdarzeń sensorycznych. Są to oczekiwania tego, co ma nastąpić,"! Clonego zdarzenia sensorycznego, wynikającego z danych dopiero co spostrzega-° .[-! Nawet więcej, oczekiwania bezustannie się zmieniają .w miarę tego jak postępujepr/etwarzanie sygnału.

powstawanie i weryfikowanie oczekiwań w trakcie interpretacji przekazu będziemy,.lZywali procesem aktywnej syntezy. Na rysunku 3-9 główna część modelu pandemo-''um, który opisaliśmy powyżej, jest zamknięta w skrzynce „analiza cech". Demoni ,cyZji znajduje się zaś w skrzynce „procesu aktywnej syntezy" i ma on do czynienia nie• v|ko z danymi sensorycznymi, ale również z pamięcią.' Praca procesu aktywnej syntezy polega na tworzeniu logicznie spójnego przekazu,/wodnego z obu źródłami informacji. Na razie skrzynka jest pusta. A teraz spróbujmy^•obrazić sobie to, co zachodzi wewnątrz skrzynki, chwytając procesy syntezy w połowieinterpretacji przekazu.

Ma rysunku 3-10 zatrzymaliśmy proces w połowie czytania następującego zdania:HIE BOY WORRIED H I S FATHER (CHŁOPIEC MARTWI SWEGO OJCA).y.-tem analizy sensorycznej przedstawiony został w momencie, kiedy zatrzymał się naliu-rze R. Właśnie odkrył dwie linie proste jako cechy R w skrzynce analizy cech. W tymi.Msie system pamięci zawiera już zinterpretowaną część zdania: T H E BOY\\()R_ . W środku między analizą sensoryczną a pamięcią leży proces aktywnejv.:itezy, próbujący porównać pojawiające się oczekiwania z napływającą informacjąsensoryczną.

Przyjrzyjmy się tym oczekiwaniom. Aktualnie analizowane słowo zaczyna się odWOR . Przypuśćmy, że istnieją różne możliwe do uwzględnienia słowa, jak naprzykład: W O R S H I P P E D , WORKED i WORRIED. Załóżmy, że są to dla tego systemujedyne znane wyrazy, zgodne ze wszystkimi danymi posiadanymi do tej pory. Będą onerozpatrywane po pierwsze dlatego, że zaczynają się od WOR, i po drugie dlatego, że sączasownikami, które może przyjąć podmiot osobowy. Niewątpliwie analiza wyrazuzaczyna się od znacznie dłuższej listy możliwości. Jednakże w miarę jak interpretacjaposuwa się naprzód, liczba ich ulega ograniczeniu do momentu aż pozostaną już tylko tetrzy możliwości.

Po zakończeniu procesu syntezy jednego segmentu przekazu system przechodzi donastępnego. Informacja kontekstowa może nam sugerować, że należy oczekiwać jakokolejnej istotnej części przekazu dopełnienia orzeczenia będącego zapewne nazwąstopnia pokrewieństwa, ponieważ poprzednie zdanie dotyczyło już stosunków rodzin-nych chłopca. W miarę rozwoju drobiazgowej analizy kolejnego wyrazu pojawiają sięnowe oczekiwania, które poddawane są sprawdzeniu przez porównanie z danymisensorycznymi (rys. 3-11).

Przedstawiliśmy system rozpoznawania, w którym w miarę interpretacji przekazusensorycznego bezustannie są konstruowane i sprawdzane oczekiwania odnośnie do tego,co jest spostrzegane. System ten nie opiera się wyłącznie na własnych modelachwewnętrznych czy też tylko na świadectwie narządów zmysłowych, lecz dopiero

KontekstWORRIED HIS...

Początek zdania

Słownik wyrazów:FATHER

PASTOR FORMERINDIGENT

FRII . ._TRA

RYSUNEK 3-11

wówczas, kiedy dane z obu tych źródeł informacji są zbieżne, kończy się interpretacjaisygnału wejściowego. j

Taki typ systemu rozpoznawania obrazów powinien mieć zdolność konstruowaniaksprawdzania hipotez równocześnie na kilku poziomach. Reguły zawarte w gramatyccj

z znaczenie języka pozwalają na tworzenie się oczekiwania, że wyraz jest czasowni-! • ,fli i kolejnego oczekiwania, że po nim nastąpi rzeczownik, mający związek z tym

Hśnie czasownikiem, i że użyte wyrazy powinny wiązać się z sytuacją rodzinną chłopca.\V ramach tego ogólnego kontekstu mieści się jedynie niewielki zestaw słów, które^powiadałyby zarówno kontekstowi, jak i zinterpretowanej już części odebranegoirzelcazu. Oczekiwania te ze swej strony generują przewidywania dotyczące określonegoukładu cech aktualnie interpretowanego sygnału. Jak tylko demony konturów zaczynająiodnosić alarm, cały kompleks oczekiwań zostaje poddany równoczesnemu sprawdze-niu i system może przejść do następnego segmentu przekazu.

Na drugim krańcu system sensoryczny musi dostarczać wielu informacji sensorycz-nvch i to na różnych poziomach. Dane sensory czne o długości wyrazu oraz jego kształcieogólnym łączą się z informacją kontekstową w celu zawężenia kręgu możliwychalternatyw. Informacja dotycząca przybliżonej długości wyrazów oraz ich liczby ikształtu wykorzystywana jest prawdopodobnie przy wyborze następnego segmentu dointerpretacji. W uzupełnieniu do tych ogólnych cech zachodzi równocześnie szczegółowaanaliza drobniejszych części przekazu.

Wielka zaleta procesu aktywnej syntezy polega na tym, że stwarza on możliwościwyboru próbki informacji napływającej z otoczenia i poddania analizie tylko takiejniezbędnej ilości informacji, która wystarczy do jednoznacznej interpretacji sygnału.Proces syntezy kieruje uwagę na najistotniejsze części przekazu i na najważniejsze cechyobrazu. W procesie syntezy mogą pojawiać się fałszywe hipotezy i błędne przewidywaniazdarzeń sensorycznych, jednak system dysponuje licznymi, wbudowanymi weń mecha-nizmami, zabezpieczającymi przed takimi błędami. Przypuśćmy, że po uzyskaniuwszystkich danych okazało się, że dane sensoryczne nie odpowiadają żadnej z oczeki-wanych liter. Płynny bieg procesu przetwarzania informacji musi zostać przerwany najakiś czas, przynajmniej dopóty, dopóki nie zostanie wyjaśnione to nieporozumienie.Rozważmy, jakie są możliwości, którymi dysponuje system, aby móc wykryć i poprawićewentualne błędy. Może jakieś litery zostały opuszczone, trzeba to sprawdzić choćbywyrywkowo. Czy nowe dane sensoryczne zgodne są z oczekiwaniem? Jeżeli teraz mamyzgodność, to poprzednia niezgodność mogła być po prostu następstwem przekręconegolub też niewłaściwie odebranego sygnału na wejściu; w tym przypadku system możekontynuować swoją pracę. Jeśli niezgodność występuje nadal, to trzeba cofnąć się dalej,aby ponownie prześledzić przekaz i sprawdzić, czy nie została wybrana niewłaściwadroga. Możliwe, że np. słowo „houseboat" pojawiło się całkowicie w niezgodzie zkontekstem, wówczas trzeba będzie rozluźnić ograniczenia, jakie niesie kontekst, ipozwolić na zdominowanie sposobu interpretacji komunikatu sensorycznego przezbezpośrednie dane sensoryczne. Słowo, które nie zgadza się z kontekstem zdaniowym,można zrozumieć, chociaż może ono pobudzić system do powtórzenia całej analizy.Analizie mogą być poddawane i takie słowa, z którymi system wcześniej nigdy nie miał doczynienia, nie znajdzie on wtedy znaczenia dla takiego sygnału wejściowego.

KOLEJNOŚĆ OPERACJI

W poprzednich przykładach dwie sprawy uległy uproszczeniu. Pierwsza, przy ocenie wpły^kontekstu przyjęto, że wszystkie wyrazy w zdaniu mogły być odebrane dokładnie, z wyjątkiem tegoktóry jest aktualnie przedmiotem analizy. Tak więc dopuszczamy, że zagłuszone szumem wyrazjstawały się zrozumiałe dzięki informacji kontekstowej, dostarczonej przez te wyrazy, które jjjzostały odebrane i pomogły zawęzić krąg możliwości. W eksperymencie Millera, opisanympowyżej, te inne wyrazy były również zagłuszane. Jak zatem zbiór źle odebranych wyrazów może

pomóc rozszyfrować jeszcze jeden niejasny wyraz? Całkiem różne, chociaż związane z poprzedniązałożenie zostało przyjęte w omawianym przed chwilą przykładzie; przy analizie wyraziWORRIED w zdaniu THE BOY WORRIED HIS FATHER. Przyjęto tu założenie, że ana!iza

zdania postępowała litera po literze, przy czym częściowa interpretacja wyrazu WORokreślała wybór następnych liter.

Żadne z tych stwierdzeń nie jest nieprawdziwe, są one jednak pewnym uproszczeniem. Ważnąsprawą w procesie analizy przez syntezę jest fakt, że proces ten może wykorzystywać wszystkieźródła informacji, zawierające dostępną informację, dotyczącą istoty analizowanego sygnału. Jeśliznaczenie może dopomóc, posłużymy się znaczeniem. Jeśli pojedyncza litera musi być przeana-lizowana, aby móc zakończyć interpretację słowa, to litera ta zostanie przeanalizowana. Jeżeli caljczłon wyrazu-lub też cały wyraz-nie wydają się niezbędne dla zrozumienia napływającyclzdarzeń sensorycznych, to zostaną one pominięte. Ponadto proces ten wcale nie musi zachodzikolejno, segment po segmencie, litera po literze. Różne części mogą być analizowane w różny!porządku, a czasem nawet równocześnie. Naturalne było założenie, że proces analizy przebiega!miarę napływania sygnałów i, choć to jest wygodne (taki właśnie porządek przyjęliśmy w naszyiprzykładzie), to jednak nie zawsze tak musi być.

Spróbujmy wyobrazić sobie, jak będą analizowane kolejne symbole, przedstawione na rysunk3-12. Żadnej litery nie można rozpoznać. Ale jeżeli ten ciąg symboli włączymy do zdania (ryi3-13), to można je rozszyfrować bez specjalnego wysiłku. Na rysunku 3-13 symbole, które były tlrysunku 3-12, zostały przedstawione jako pokryte kleksem, ale teraz całkiem łatwo odczytujemzdanie: THE WORK MUST GET DONE (PRACA MUSI BYĆ ZAKOŃCZONA). Zauważciiże ta ilustracja trafia w obie omówione przez nas sprawy. Po pierwsze, odbiór zniekształconyckleksem części litery W pozwala nam teraz łatwiej rozpoznać literę R, takjak rozpoznanie zakrył

RYSUNEK 3-12

MUST GET DONE

R ułatwia nam rozpoznanie W. Każda część tej sekwencji symboli pomaga w odbiorze innych• ' części i, choć żadnej z liter nie widzimy dokładnie, to całe słowo możemy dość łatwo odczytać.Mamy tu do czynienia z sekwencją symboli, która nie poddaje się analizie litera po literze, lecz musiuić analizowana jako całość. A nawet więcej, percepcji każdej z części pomaga kontekst trzechozostaiych, chociaż żadna z nich oddzielnie nie jest wyraźnie dostrzegana.

CECHY A OCZEKIWANIA

Dwie rzeczy są wykorzystywane w analizie informacji sensorycznej: cechy sensoryczne ioczekiwania. W większości naszych normalnych doświadczeń cechy i oczekiwaniadoskonale się uzupełniają, w efekcie tworzy się jednoznaczne spostrzeżenie. Jednak w

RYSUNEK 3-13 RYSUNEK 3-14. Robert Glasheen (fotograf), „La Jolla". Copyright 1966, Gtasheen Graphics.

wtiych sytuacjach brak jednego z dwu wymienionych źródeł powoduje to, że cały obrazusi być interpretowany jedynie na podstawie drugiego. Oglądając ponownie niektóre

1 istracje, przedstawione w poprzednich rozdziałach książki, możemy wyraźnie stwier-JZJĆ wzajemne współdziałanie informacji dostarczanej z wyodrębniania cech z informa-• pjynącą z kontekstu oczekiwań. Na rysunku 3-14 przedstawiona została fotografia,

którą łatwo można zinterpretować: cechy i oczekiwania pasują do siebie. Ale spójrzcie nanrosty rysunek 3-15. Cechy łatwo można wyróżnić i oczekiwania tak jakby sprawdzały„jg ale nie do końca. Staramy się podporządkować nasze spostrzeganie to jednym, todrugim regułom interpretacyjnym, lecz spostrzegany obraz ulega fluktuacji.

RYSUNEK 3-15. Josef Albers, „Konstelacje strukturalne" 1953-1958. Źródło: DespiteStraight Lines, s. 63, 79. Za zgodą artysty.

RYSUNEK 3-16. Źródło: Carraher i Thurston (1968).

RYSUNEK 3-17. R. C. James (fotograf). Za zgodą fotografika. i

Jeśli korzystamy tylko z jednego źródła informacji - cech sensorycznych, przy braku ioczekiwań, to całe spostrzeżenie nie poddaje się stabilnej interpretacji. Na rysunku 3-16 [wyraziście wyłaniają się cechy, ale interpretacja nie jest ograniczona jakimikolwiek jbarierami, dlatego obraz zmienia się i spostrzegany jest bądź jako zbiór trójkątów, bądź jteż jako prostokątne rurki skierowane w głąb i rozmieszczone poziomo, pionowo czy |jeszcze inaczej. |

W końcu przypomnijmy sobie obraz przedstawiający cętkowanego psa (rys. 3-17). Tu !nie mamy do czynienia z wyraźnymi cechami, a tylko z interpretacją. Wystarczy jednak ;

zwrócić uwagę na zarys psa, a proces syntezy przełoży ciemne i jasne plamy na obraz psa:

dalmatyńczyka, jednoznacznie i prawidłowo interpretując fotografię. Bez procesuinterpretacji obraz byłby całkowicie nieczytelny. Dzięki niej zaś pies jawi się wyraziście!jasno.

Aby zrozumieć proces rozpoznawania obrazów, musimy zrozumieć rozliczne i ;różnorodne etapy analizy informacji. Układy energii oddziaływające na narządy;

myślowe mogą być interpretowane jako sygnały sensowne tylko w rezultacie równo-•zesnego włączenia się do analizy sensorycznej procesów pamięci i myślenia.

4naliza przez syntezę to taki system rozpoznawania obrazów, który rozpracowujedanie równocześnie ze wszystkich możliwych stron. Stara się przełożyć dane senso-

ryczne na formę przekazu, odpowiadającą temu, co wiemy o otaczającym nas świecie.Bezustannie konstruuje, sprawdza i rewiduje hipotezy o tym, co odbieramy za pomocązmysłów. Kiedy oczekiwania nie sprawdzają się lub też brak jest kontekstu, systempracuje wolno, zdając się prawie wyłącznie na dane sensoryczne. Operując w znanym iwysoce przewidywalnym świecie, system pracuje szybko i efektywnie, wybierając doanalizy tylko te dane, które są niezbędne do potwierdzenia aktualnych oczekiwań iuzupełniając to, czego nie spostrzega zgodnie z regułami swego modelu wewnętrznego.Ponadto, zasady procesu aktywnej syntezy stawiają różne zadania wobec pamięci ifunkcji poznawczych. Niezbędna jest krótkotrwała pamięć rejestrująca rezultaty doko-nywanej analizy. Do zadań jej będzie należało szybkie i bezbłędne wydobycie potrzebnejinformacji z pamięci trwałej. Musi ona być zdolna do pracy z różnymi rodzajamiinformacji na różnych poziomach analizy w tym samym czasie, tak aby połączyć w całośćprocesy: sensoryczny, poznawczy i pamięciowy. Jest to niewątpliwie mechanizmskomplikowany, ale takim jest mózg ludzki. Cała jego złożoność jest w pełni niezbędnado wyjaśnienia systemu rozpoznawania obrazów przez człowieka.

4. System wzrokowy

ŚWIATŁODECYBELE

DROGA WZROKOWAŹrenicaSoczewka

Ogniskowanie i konwergencjaSiatkówka

REAKCJE CHEMICZNE NA ŚWIATŁOReakcja fotochemiczna

NEUROANATOMIA WIDZENIASieć nerwowa siatkówki

DROGA DO MÓZGU

WYBÓR INFORMACJI WZROKOWEJRuchy okaLokalizacja przedmiotówWidzenie bez udziału kory wzrokowejWidzenie bez udziału wzgórków czworaczych górnych

7anim światło dotrze do siatkówki oka, przechodzi przez rogówkę, płyn wodnisty,tęczówkę, soczewkę i ciało szkliste. Każda część oka wykonuje proste zadanie, lecz każdawydaje się mieć wady. Z wielu względów możemy traktować oko jako bardzo dziwnynrzyrząd optyczny. Niewątpliwie, gdyby jakiś specjalista optyk postanowił zbudowaćoko starałby się uniknąć niektórych wad specyficznych dla oka ludzkiego, ponieważdefekty te powodują, że oko nasze jest niedoskonałym i niepewnym narzędziem. Jak tojednak zazwyczaj bywa również z innymi częściami naszego ciała, w końcu okazuje się, żeoko to wspaniały instrument, świetnie przystosowany do funkcji, jaką musi wykonywać,bardziej wrażliwy, bardziej elastyczny i bardziej niezawodny niż instrumenty zrobioneprZez człowieka.

ŚWIATŁO1

Główne cechy charakterystyczne światła to częstotliwość i intensywność. Częstotliwośćfali świetlnej to główny czynnik określający spostrzeganą barwę (odcień). Intensywnośćjest głównym czynnikiem określającym jasność. Widzialne światło stanowi część widmafal elektromagnetycznych.

Częstotliwości odpowiadające widzialnej części widma leżą między częstotliwościamifal krótkich, ultrakrótkich i promieniowania infraczerwonego z jednej strony a częstot-liwościami promieniowania ultrafioletowego i Roentgena z drugiej strony (rys. 4-1-wkładka kolorowa). Ponieważ w widzialnej części widma częstotliwości fal elektro-magnetycznych są bardzo duże (1015 herców)2, dla ich opisu przyjęto nie ich częstotli-wość, lecz długość fali, to znaczy odległość, jaką pokona światło w czasie niezbędnym doosiągnięcia jednego pełnego cyklu. Część widma odpowiadająca światłu widzialnemuzamyka się w przedziale drgań od 400 (widzialnym jako fioletowy) do 700 nanometrów(widzialnym jako czerwony)3.

Dokładne określenie jednostek amplitudy, intensywności i energii światła zawsze jestzadaniem skomplikowanym. Ponieważ określenia te nie mają dla nas istotnegoznaczenia, nie będziemy zatem posługiwać się jednostkami fizycznymi. Rozpiętośćintensywności światła oddziałującego na oko jest olbrzymia. Najbardziej intensywneświatło, jeszcze ciągle widzialne, a nie wywołujące uczucia bólu, jest milion miliardówrazy intensywniejsze, aniżeli najsłabsze widzialne światło (w przybliżeniu rząd 1016). Abymóc określić bliżej tę rozpiętość, trzeba porównywać dowolne dwa źródła światła,posługując się skalą logarytmiczną (o podstawie 10). Procedura ta po raz pierwszy

1 Zalecamy przeczytanie pierwszej części Dodatku A „Mierzenie zmiennych psychologicznych" przedczytaniem tego paragrafu.

2 Jeden cykl na sekundę nosi nazwę jednego herca (w skrócie Hz). Nazwa ta wywodzi się od nazwiskaniemieckiego fizyka, Heinricha R. Hertza (1857-1894), który wytwarza) i badał fale elektromagnetyczne.Będziemy często używali tej jednostki w rozdziale 6, w którym zajmujemy się systemem słuchowym.

5 Nanometr (nm) jest jedną miliardową metra (10"9 m). Czasem we wcześniej wydanych książkach długośćfal określana bywa w milimikronach (mu), angstremach (A) lub nawet w calach. Jeden nanometr równa sięjednemu milimikronowi, 10 angstremom, lub 40xl0~9 cala.

Tabela 4-1A

Intensywność(dB)200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

(

Odpowiednik psychologiczny

Próg bólowy

Światło słoneczne

Biała kartka w świetle lampy stoło-wej

Ekran telewizora

Najsłabsze oświetlenie dla widzeniabarw

Światło progowe dla oka zaadapto-wanego do ciemności

Tabela 4-1B

Długość fali(nm)400450500550600650700

Odpowiednikpsychologicznyfioletowyniebieskizielonyżółtozielonypomarańczowy

czerwony

zastosowana została przez inżynierów akustyków dla określenia siły dźwięków, z tegowzględu jednostka wyrażająca logarytm stosunku dwu intensywności otrzymała tę samąnazwę zarówno w akustyce, jak i w optyce, na cześć Alexandra Grahama Bella nazwanoją belem. Bel jest zbyt dużą jednostką, wygodniej posługiwać się jednostkami mniejszymi:dlatego stosunek dwu intensywności zazwyczaj określany jest za pomocą dziesiątychczęści bela - decybela {dB). Liczbowe określenie stosunku dwu intensywności światła /doL w decybelach wyraża się 10 log (I/L).

DECYBELE

1. Podwajając (lub zmniejszając o połowę) stosunek intensywności sygnałów dodaje się (lubodejmuje) 3 dB.

2. Mnożąc (lub dzieląc) stosunek intensywności sygnałów przez 10 dodaje się (lub odejmuje) 10dB.

3. Jeśli dwa światła różnią się o lOn dB, to stosunek ich intensywności wynosi 10". Na przykładróżnica 60-dB w intensywności dwu świateł oznacza, że jedno z nich jest 106 (1 milion) razysilniejsze niż drugie.

4. Ponieważ decybele odnoszą się do stosunku dwu intensywności, stwierdzenie, że jakiś sygnał maintensywność 65 dB jest całkowicie pozbawione sensu, chyba że znany jest poziom, z którym

, ^ujemy porównań. Na ogól, jeśli spotkacie takie określenie, oznacza tó, że sygnał jest 65 dB• tensywniejszy od standardowego poziomu odniesienia: 10"10 lambertów jest liczbą używaną w

j książce jako standard. Jest nim światło o bardzo niskiej intensywności, jest to w przybliżeniuminimalna intensywność światła, jakie może być odebrane przez oko ludzkie.

Decybele

Liczba dB= 10 log (///o)

0,00010.0010.0100,0320,100.130,160,200,250,320.400,500.630,791,00

dB

-40-30-20-15-10

_g-8-7-6_j-4-3-2-10

I/lo10000,0

1000,0100,031,610,07,96,35,02,03,22,52,01,61,31,0

dB40302015109876543210

DROGA WZROKOWA

Światło wpadając do oka napotyka najpierw zewnętrzną ochronną błonę - rogówkę (rys.4-2). Właśnie zewnętrzna warstwa rogówki określa moc załamującą optyki oka.Następnie światło przechodzi przez płyn wodnisty (substancja galaretopodobna) wypeł-niający komorę przednią oka i dalej przez otwór źreniczny w tęczówce.

Źrenica

Źrenica kontroluje ilość światła przenikającego do oka. Przy bardzo silnym oświetleniuotwór źreniczny kurczy się (chroniąc oko przed nadmiarem światła), a przy słabymświetle rozszerza się (aby wpuścić możliwie najwięcej światła). Zwróćcie uwagę nanastępujący problem: najbardziej intensywne światło, jeszcze nie wywołujące odczućbólowych, jest miliardy razy silniejsze od najsłabszego, jeszcze dostrzeganego światła. Wporównaniu z tak olbrzymią rozpiętością zmiany otworu źrenicy są bardzo słabozróżnicowane. Maksymalna średnica źrenicy wynosi 7-8 milimetrów (mm); minimalnazaś około 2-3 mm. Przy największym zwężeniu źrenica przepuszcza około '/u tej ilości

RYSUNEK 4-2

Tęczówka

Mięśniezewnętrzne

Twardówka

światła, która dociera do oka w przypadku maksymalnego rozszerzenia źrenicy. Zmianyszerokości otworu źrenicznego zmniejszają intensywność pobudzenia świetlnego oddzia-.łującego na oko około 16 razy (lub około 12 dB). Nie redukuje to jednak w sposób istotnyzakresu intensywności padającego na oko światła. Rozpiętość od 10 miliardów do 1 (100dB) zostaje zredukowana do rozpiętości od 0,6 miliarda do 1 (88 dB), nie czyni to zbytwielkiej różnicy.

Zmiany średnicy tęczówki przebiegają stosunkowo wolno. Przy przejściu od słabego dosilnego światła, do pełnego zwężenia źrenicy potrzeba około 5 sekund; (w czasie 1,5 sek.źrenica zmniejsza się do 1h maksymalnej średnicy). Przy przechodzeniu od silnego dosłabego światła potrzeba 10 sekund na rozszerzenie się do 2/J maksymalnej średnicy i aż 5minut na pełne rozszerzenie. Jasne jest, że źrenica nie reguluje intensywności światła;podstawowa jej funkcja polega na tym, aby przepuścić tylko to światło, które pada nacentralne części soczewki, gdzie ogniskowanie jest najbardziej precyzyjne. Zmniejszaniesię źrenicy pozwala na uzyskiwanie większej głębi ostrości-największej możliwej W

A nych warunkach oświetlenia. Stopień rozszerzania się źrenicy jest regulowany tak, abychodziła pewna równowaga między maksymalną głębią ostrości (w tym celu otwór

musi być minimalny) a stopniem przepuszczenia dostatecznej ilości światła do siatkówki(w tym celu otwór powinien być maksymalnie szeroki).

Trzeba zaznaczyć, że rozmiary źrenicy odzwierciedlają również stan układu nerwo-wego. Prey zmianach stanów emocjonalnych, w czasie myślenia- i rozwiązywania

oblemów, vvielkość otworu źrenicznego zmienia się. Dla różnych celów prowadzononomiary zmian wielkości źrenicy w badaniach nad rozwiązywaniem trudnych proble-mów przez człowieka, jak też przy różnorodnych reakcjach emocjonalnych.

Soczewka

Z kolei na drodze światła leży soczewka. Podstawową jej funkcją jest oczywiścieogniskowanie światła płynącego z przedmiotu zewnętrznego na światłoczułych recepto-rach, leżących na dnie oka. Trzeba obiektywnie stwierdzić, że te biologiczne soczewki niesą najwyższej jakości.

Soczewka składa się z pewnej liczby cienkich słojów przezroczystej tkanki, rozmiesz-czonych podobnie jak warstwy cebuli. Ogniskowanie odbywa się w wyniku zmian wwypukłości soczewki (tzn. zmian długości ogniskowej). Zmiany wypukłości zachodzą wefekcie pracy specjalnych mięśni, które są przymocowane do otaczającej soczewkę błony,tzw. torebki. Soczewka powoduje wiele zniekształceń. Promienie światła przechodząceprzez jej części peryferyczne załamują się silniej niż promienie przechodzące przez częśćcentralną; w tej sytuacji obraz ulega zniekształceniu - zjawisko to zwane jest aberracjąsferyczną. Światło barwne, przechodząc przez soczewkę, też załamuje się w sposóbzróżnicowany; występujące przy tym zjawisko zniekształcenia obrazu nosi nazwęaberracji chromatycznej.

Ponadto soczewka stopniowo traci swoje właściwości w miarę starzenia się. Sprawapolega na tym, że wszystkie żywe komórki muszą być stale zasilane substancją odżywczą,którą otrzymują wraz z krwią. Tymczasem soczewka nie ma naczyń krwionośnych,ponieważ ich obecność zmniejszyłaby jej przezroczystość; dlatego tkanki soczewkipobierają substancję odżywczą zawartą w otaczającym ją płynie. W rezultacie wewnę-trzne warstwy soczewki odżywiają się w niewystarczającej mierze i wraz z wiekiemstopniowo tracą swe główne właściwości: przezroczystość i elastyczność. Z wiekiemsoczewka funkcjonuje coraz gorzej, zwłaszcza obniża się jej zdolność ogniskowania.

Ogniskowanie i konwergencja. Aby zbadać, jak przebiega ogniskowanie, weźcie ołówek itrzymając go w wyciągniętej ręce skupcie na nim wzrok. Teraz stopniowo zbliżajcie go donosa nie odrywając od niego oczu. Kiedy już ołówek znajdzie się na kilka centymetrów odnosa, jego kontury zaczną się rozpływać i wyraźnie odczujecie napięcie mięśni oczu. Wmiarę zbliżania ołówka zachodzą dwa zjawiska: jedna grupa mięśni zapewnia kierowanieobu osi wzrokowych na przedmiot (konwergencja); druga grupa mięśni bezustanniezwiększa krzywiznę soczewek obu oczu, wskutek czego promienie światła załamują się w

RYSUNEK 4-3

Zgrubienie soczewkioraz zwiększeniekąta konwergencjipodczas zbliżeniaprzedmiotu ^—Kąt konwergencji

Soczewka spłaszcza się,a kąt konwergencjizmniejsza się, kiedyprzedmiot oddala się

Bardzo płaska soczewkai minimalny kątkonwergencji, kiedyprzedmiot znajduje siębardzo daleko

każdym oku coraz bardziej i obraz ołówka na siatkówce pozostaje wyraźny w czasie jegozbliżania się do oka (rys. 4-3). j

Kiedy ołówek oddalamy od oczu, obie grupy mięśni rozluźniają się, soczewka jponownie powraca do swego wydłużonego kształtu i gałki oczne obracają się na zewnątrz faż do momentu, kiedy ich osie wzrokowe staną się równoległe. Wraz z wiekiem słabnie [zdolność do zwiększania krzywizny soczewki i dlatego dla starszych ludzi niezbędne są jsztuczne soczewki (okulary) w celu ogniskowania promieni świetlnych na blisko jpołożonych przedmiotach.

Jest również inny sposób pozwalający na odczucie działania własnych mięśni oczu.Potrzymajcie palec w odległości około 15 centymetrów od oczu, a następnie przenieściewzrok na jakikolwiek oddalony przedmiot, umieszczony na tym samym poziomie, ale

lieco wyżej od palca (im dalej będzie znajdował się ten przedmiot, tym lepiej). Odczujeciewvraźną różnicę między stanem mięśni oczu przy przenoszeniu wzroku z przedmiotówdalszych na bliższe (aktywne ściągnięcie mięśni oczu zawiadujących konwergencją iakomodacją) i przy przenoszeniu wzroku z przedmiotu bliższego na dalszy (rozluźnienieodpowiednich mięśni).

U człowieka stopień załamywania promieni przez soczewkę zmienia się dziękizmianom jej grubości. Zarówno w aparacie fotograficznym, jak i w innych urządzeniach,a nawet i u niektórych zwierząt, np. u ryb, ogniskowanie następuje w drodze zmianyodległości między soczewką a powierzchnią światłoczułą, nie zaś w wyniku zmianygrubości soczewki.

Mechanizm akomodacji oka ludzkiego ciągle stanowi dla nas tajemnicę. Nie wiadomo,jak oko reguluje ostrość widzenia przedmiotu. Możliwe, że mechanizm akomodacji okapolega na uzyskaniu ostrości widzenia przez utrzymanie maksymalnego kontrastu

Światio

Fotoreceptory

RYSUNEK 4-4

występującego w obrazie na siatkówce. Wiadomo, że komórki nerwowe wrażliwe n

kontury wytwarzają maksymalną reakcję na wyraźnie zogniskowany obraz (detektory;krawędzi, detektory szczeliny i detektory linii). Zmiana krzywizny soczewki j e s ( ;procesem automatycznym i mimowolnym, ale możliwa jest również świadoma zmianj!akomodacji oka. Można nawet zmienić ogniskowanie oczu tak, że żaden przedmiot!leżący na osi widzenia nie będzie wyraźnie widoczny. Tak dowolna regulacja byłaby!niemożliwa w wypadku, gdyby mechanizm akomodacji oka byl w petni zautomatyzrj.!

wany i niezależny od wyższych ośrodków nerwowych. j

Siatkówka

Na koniec, po przejściu przez soczewkę oraz znajdującą się wewnątrz oka galaretowatąsubstancję (ciało szkliste), światło pada na siatkówkę, część oka odpowiedzialną zaprzekształcenia obrazu świetlnego w reakcje fizjologiczne. Jeszcze i tu światło natrafia napewne utrudnienia. Siatkówka pokrywa wklęsłą wewnętrzną powierzchnię oka (dno!oka), a jej elementy światłoczułe zwrócone są w kierunku przeciwnym do płynącego!światła, tzn. zwrócone są do mózgu (rys. 4-4). Włókna nerwowe odchodzące odfotoreceptorów leżą w postaci bezładnie splątanej masy na drodze padającego światła,Ponadto włókna te znajdują się wewnątrz oka i aby się zeń mogły wydostać, musi istniećotwór w tylnej części powierzchni oka-jest to tzw. plamka ślepa.

REAKCJE CHEMICZNE NA ŚWIATŁO

Jedna z pierwszych i przy tym najbardziej obrazowych demonstracji reakcji fotoche-micznych oka otrzymała nazwę „optigramu". Zwierzę (np. żabę) trzymano w zupełnejciemności przez kilka godzin, następnie zaś oświetlono je bardzo silnym światłem i odrazu zabito, siatkówkę po wypreparowaniu z oka umieszczono w specjalnym roztworzeowłaściwościach utrwalających. W efekcie można zobaczyć reakcje fotochemiczne, jakiezaszły w siatkówce żaby w ostatniej chwili jej życia; to, co zwierzę zobaczyło, zostałoutrwalone na siatkówce w jaskrawych żółto-czerwonych barwach. Eksperymenty tepobudziły wyobraźnię różnych pisarzy, którzy zaczęli pisać o mordercach wykrytychdzięki optigramom utrwalonym w oczach ich ofiar. j

Procesy fotochemiczne stanowią pierwszą reakcję oka na sygnał wzrokowy. W wynikujdługotrwałego przebywania w ciemności siatkówka przybiera czerwono-purpurowąjbarwę. Ze względu na tę charakterystyczną barwę, pigment znajdujący się w siatkówetjotrzymał nazwę purpury wzrokowej. Jako reakcja na bodziec świetlny zmienia się barwasiatkówki: początkowo staje się ona bladożółta, a następnie blaknie stając się przezro-czysta i bezbarwna. j

U zwierząt i ptaków żerujących nocą zawartość purpury wzrokowej w siatkówce jesizazwyczaj wyższa niż u zwierząt dziennych. Być może, jest to właściwe wyjaśnienie icli

żonatych zdolności do widzenia w ciemnościach. U gadów, ptaków dziennych i'żnych gatunków ryb również istnieje substancja światłoczuła, którastaje się bezbarwnad wpły w e m światła, ale różni się ona nieco od purpury wzrokowej swoją wrażliwością

.. światło o różnej długości fal. Podstawowa metoda pozwalająca na opisanie tych reakcji•hi*inicznych polega na mierzeniu stopnia blaknięcia siatkówki przy świetle o stałej•itensywności i zmiennej długości fali. Rezultat uzyskany w wyniku takich pomiarów

, w.wany jest widmem absorpcji substancji fotochemicznej.

Reakcja fotochemiczna

Reakcja fotochemiczna zachodząca w oku jest dziś dobrze znana. W ciemności następujekoncentracja w siatkówce znacznej ilości rodopsyny (nazwa chemiczna purpury wzro-kowej). Pod wpływem światła rodopsyna przechodzi szereg zmian, w rezultacie którychtworzy się substancja zwana retinene, przy długotrwałym oddziaływaniu światławytwarza się końcowy produkt tych przekształceń -witamina A. Retinene nadajesiatkówce żółty kolor częściowo rozłożonego pigmentu. Przewaga witaminy A podługotrwałej ekspozycji światła powoduje, że siatkówka staje się bezbarwna.

Logika dyktuje, że powinny istnieć mechanizmy powodujące syntezę i regeneracjęsubstancji światłoczułych w oku. Synteza rodopsyny dokonuje się dwoma sposobami.Pierwszy to stosunkowo szybkie odnowienie zawartości rodopsyny przez połączenieretinene i opsiny - produktów tworzących się przy częściowym rozkładzie rodopsyny.Drugi, znacznie wolniejszy proces odnowienia rodopsyny, to uzyskanie jej z końcowegoproduktu jej przekształcania, jakim jest witamina A4.

Reakcje chemiczne w znacznym stopniu określają ogólne cechy wrażliwości wzroko-wej. Ale niestety związek między wrażliwością wzrokową a zachodzącymi w receptorachsiatkówki reakcjami fotochemicznymi nie jest wcale taki prosty. W naturalnychwarunkach świetlnych tylko nieznaczna część rodopsyny ulega wyblaknięciu. A do tegowybielenie tylko 2% rodopsyny powoduje 50-krotne obniżenie wrażliwości siatkówki.

Znaczne i wytrwałe wysiłki zmierzające do ustalenia rzeczywistej natury związkumiędzy reakcją fotochemiczną zachodzącą w siatkówce a pojawieniem się impulsówelektrycznych we włóknach nerwowych nie przyniosły jak dotąd rezultatów. Pytanie, wjaki sposób reakcje chemiczne wywołują impulsy nerwowe, niosące sygnał wzrokowy domózgu, pozostaje nadal bez odpowiedzi.

Rola witaminy A w procesach fotochemicznych może prowadzić do przekonania, że jedzenie marchwi(bogatej w witaminę A) jest dobre dla oczu. W czasie II Wojny Światowej, podczas bitwy o Anglię, krążyłyPlotki, że lotnicy brytyjscy otrzymują specjalny wyciąg witaminowy, który nadzwyczaj poprawia ich widzenienocne. W gruncie rzeczy rozpowszechnianie tej plotki było próbą zachowania w tajemnicy wynalazkuradaru.

W istocie witamina A przyjmowana w nadmiarze w stosunku do niewielkiej ilości, jaka jest potrzebnauziennie, nie przynosi żadnego pożytku. Na pewno nie poprawia wzroku.

NEUROANATOMIA WIDZENIA

Siatkówka nie stanowi jednolitej powierzchni pokrytej materiałem światłoczułym.Składa się z bardzo dużej liczby oddzielnych elementów światłoczułych, czyli recepto,rów, każdy z nich reaguje na energię świetlną niezależnie od drugiego. Zarówno uczłowieka, jak i u małpy występują dwa typy elementów światłoczułych: pręciki i czopki(rys. 4-5). U innych zwierząt występują albo pręciki, albo czopki. Gołębie mają tylkoczopki, a koty prawie wyłącznie pręciki.

Czopek centralny Czopek peryferyjnyRYSUNEK 4-5. Źródło: Comsweet (1970):

Pręcik według Greeffa (1900).

Oprócz różnic morfologicznych, które były podstawą podziału fotoreceptorów na dwatypy, pręciki i czopki, różnią się one również ze względu na pełnione funkcje. W istocieoko posiada dwa oddzielne systemy wzrokowe. Każdy z nich charakteryzuje sięspecyficznymi właściwościami reakcji. Purpura wzrokowa-rodopsyna-znajduje siętylko w pręcikach, nie ma jej w czopkach. Czopki zawierają różnorodne substancjefotochemiczne, niezbędne do widzenia barw. Pręcik jest prawie 500 razy wrażliwszy naświatło niż czopek, ale z kolei nie potrafi on reagować w sposób zróżnicowany na barwy.Oprócz tych różnic funkcjonalnych istnieje ponadto różnica w organizacji drógnerwowych, po których informacja od pręcików i czopków dochodzi do mózgu.

YSLJNEK 4-6. Źródło: Pirenne (1967). Oś widzenia

W oku ludzkim znajduje się w przybliżeniu 6 milionów czopków, i około 120milionów pręcików-w sumie około 125 milionów receptorów. Jest to nadzwyczajbogate zagęszczenie receptorów. Dla porównania dodajmy, że obraz na ekranietelewizora składa się jedynie z 250 tysięcy niezależnych elementów. Największezagęszczenie komórek światłoczułych występuje w środkowej części siatkówki i maleje wczęściach peryferycznych (rys. 4-6).

Pręciki i czopki rozmieszczone są w siatkówce niezbyt równomiernie: pręcików jestwięcej na peryferiach, a czopków w centrum. W.samym środku siatkówki znajduje sięmałe wgłębienie, składające się wyłącznie z czopków, nosi ono nazwę plamki żółtej.Zagęszczenie czopków w plamce żółtej osiąga 150 tysięcy na milimetr kwadratowy. Jestona tak położona, że pada na nią część centralna obrazu, na który oko patrzy. Plamkażółta jest zarazem miejscem o największej ostrości widzenia. Chociaż znaczna częśćfotoreceptorów nie ma bezpośredniego połączenia z mózgiem, to pojedyncze elementy

plamki żółtej związane są z wyższymi ośrodkami nerwowymi własnym system^połączeń.

Tak więc dwoje ludzkich oczu gromadzi informacje napływające ze środowiska:widzianego za pomocą 250 milionów receptorów i przesyła je do mózgu przez około 1^ •miliona włókien nerwowych. Dwa różnorodne typy receptorów uzupełniają się wzajem. •nie. System czopków charakteryzuje się wysoką zdolnością do wyławiania informacji '-dotyczącej barwy, ale wrażliwość jego jest ograniczona. System pręcików jest bardzo'wrażliwy na światło, ale jego zdolności różnicujące są niewielkie i nie jest wrażliwy na;

barwę. Działając równocześnie, pręciki i czopki tworzą nadzwyczaj elastyczny i potężny;system, który spełnia podstawową funkcję wzroku - reaguje na sygnały świetlne docie-;rające ze środowiska. ; I

Sieć nerwowa siatkówki

Światto

Komórkidwubiegunowei amakrynowe

Komórkihoryzontalne

Zewnętrznawarstwas\ naptyczna

Jądrareceptorów

Przetwarzanie informacji wzrokowych zaczyna się w receptorach siatkówki. W rozdziale2 rozpatrywaliśmy niektóre operacje zachodzące w siatkówce. Ze względu na budowęanatomiczną siatkówki możemy wydzielić w niej dwa typy organizacji dróg nerwowych:organizację pionową, dzięki której sygnały przekazywane są od receptorów do mózgu, iorganizację poziomą, odpowiadającą za różnego typu interakcje między sąsiadującymikomórkami receptorów (rys. 4-7 i 4-8).

W przekazywaniu sygnałów od receptorów do mózgu uczestniczą różne typy komórek,Z pręcików i czopków sygnał przechodzi siecią pionową poprzez dwie synapsy: pierwszaz nich leży między samym receptorem a komórką dwubiegunową, druga-międzykomórką dwubiegunową a komórką zwojową. Aksony komórek zwojowych tworząpieńnerwu wzrokowego, wychodzącego z oka. W tym samym czasie dokonuje się przetwa-rzanie sygnału w sieci organizacji poziomej siatkówki, przede wszystkim za pośrednic-twem komórek, które noszą miano komórek poziomych. Komórki te tworzą połączeniamiędzy receptorami i w ten sposób modyfikują aktywność na poziomie przejścia sygnałuz receptorów do komórek dwubiegunowych. Ponadto, na nieco wyższym poziomieproces przetwarzania sygnału zachodzi w komórkach amakrynowych. Komórki ama-krynowe modyfikują aktywność w trakcie przechodzenia sygnału od komórek dwubie-gunowych do zwojowych. Te dwie warstwy połączeń poziomych stanowią podłożeanatomiczne obwodów nerwowych siatkówki.

Zagęszczenie połączeń poziomych nie jest równomierne w całej siatkówce. Na jejkrańcach jedna komórka zwojowa otrzymuje informacje od znacznej liczby (czasem odwielu tysięcy) pręcików. W środku siatkówki, w obrębie plamki żółtej, pojedynczyczopek może poprzez oddzielną komórkę dwubiegunową łączyć się z pojedyncząkomórką zwojową, nie wchodząc przy tym w jakiekolwiek interakcje z sąsiadującymijednostkami. Takie bezpośrednie połączenia tworzone są przez komórki o małychrozmiarach - tzw. karłowate komórki dwubiegunowe i karłowate komórki zwojowe. Naogół dana komórka zwojowa połączona jest albo wyłącznie z pręcikami, albo teżwyłącznie z czopkami, ale zdarzają się również i w tym względzie wyjątki.

RYSUNEK 4-7. Przekrój poprzeczny przez siatkówkę człowieka. Powiększenie w przybliżeniu-ul 50. Źródło:Polyak (1957).

RYSUNEK 4-8. Źródło: Comsweet (1970)

Włóknanerwuwzroko-wego

Komórkizwojowe

Wewnętrzna warst.wasynapty-czna

Komórkiamakry -noweKomórkidwubiegunoweKomórkihoryzon-talneZewnętrz-na warstwąsynapty-czna

Jądrareceptorów

Receptory-Warstwapigmento-wa .(Komórkinabłonka)

PROGA DO MÓZGU

Każda komórka siatkówki łączy się z nerwem wzrokowym za pomocą jednego włókna;tak więc ogólna liczba tych włókien w nerwie wzrokowym sięga około 800 tysięcy, co dajew efekcie wiązkę grubości ołówka. U człowieka oraz u wielu wyżej rozwiniętych ssakówczęść włókien nerwu wzrokowego idących od każdego oka krzyżuje się, miejsce tegoskrzyżowania nosi nazwę skrzyżowania wzrokowego (chiasma optica). [Chiasma jestpodobna z wyglądu do litery greckiej x (Chi), stąd nazwa]. U człowieka wszystkie włóknaz lewej połowy siatkówek obu oczu kierują się do lewej półkuli mózgu, a wszystkiewłókna z prawej połowy do prawej półkuli.

W skrzyżowaniu wzrokowym nie następuje przerwanie dróg nerwowych ani niepojawiają się nowe połączenia synaptyczne. Jak pokazano na rysunkach 4-9,4-10 i 4-11,w wyniku przegrupowania włókien nerwów wzrokowych pole widzenia rozpada się nadwie połowy. Lewa część pola widzenia znajduje się w prawej półkuli mózgu, a prawaczęść-w lewej półkuli. (Pionowa granica między obydwiema połowami poła widzeniaprzechodzi przez punkt fiksacji. Należy również pamiętać o tym, że soczewki odwracająobraz: przedmiot znajdujący się z lewej strony punktu fiksacji zostanie odbity na prawejpołowie siatkówki, od której to sygnał przejdzie następnie do prawej półkuli mózgu.)

WYBÓR INFORMACJI WZROKOWEJ

Podstawowa część pracy związanej z wydobywaniem informacji wzrokowej dotyczy tejczęści obrazu, która leży w środku siatkówki-w rejonie plamki żółtej. Tam skoncen-trowana jest większość czopków, jak to pokazano na rysunku 4-6. W korze wzrokowejponad 50% neuronów zajmuje się analizą informacji napływającej z części odpowiada-jącej zaledwie 10% pola widzenia, z jego części centralnej.

Peryferyczna część oka, bardziej wrażliwa na światło niż jego część centralna, nie jestnawet w przybliżeniu tak wrażliwa na subtelne szczegóły obrazu ani też na informacje obarwie, jak właśnie plamka żółta.

Taka struktura organizacji siatkówki ma szereg oczywistych zalet. System rozpozna-wania obrazów powinien jednak dysponować możliwością przenoszenia wzroku z jednejczęści pola widzenia na drugą, ponieważ w przeciwnym razie jedynie niewielka część jegopola może podlegać subtelnej analizie.

Ruchy oka

Oczy poruszają się nieustannie badając kolejno różne części pola widzenia. Ruchy gałekocznych polegają na szeregu prawie niedostrzegalnych skoków lub też „sakkad"(saccades), które na ogół występują od 4 do 5 razy na sekundę. Ten ruch skokowy

RYSUNEK 4-9. Instrukcja: Zamknijcie prawe oko. Trzymajcie rysunek na wysokości oczu w odległości ok. 21cm {patrz skala z lewej). Stronica powinna być ustawiona pionowo. Wpatrujcie się w punkt ftksacjlDopasowujcie kat patrzenia i odległość stronicy tak długo aż zniknie plamka ślepa dla lewego oka.

• Otwórzcie prawe oko-plamka ślepa pojawi się ponownie (w dalszym ciągu wpatrujcie się w punkiflksacji) *,

• Zamknijcie lewe oko-plamka ślepa dla prawego oka powinna zniknąć. (Może być tu potrzebniponowne dopasowanie stronicy).

• Kiedy odnajdziecie plamkę ślepą, prowadźcie ołówek wzdłuż stronicy w kierunku plamki, obserwujcie,jak znika koniec ołówka. (Pamiętajcie, że jedno oko musi być zamknięte).

WYBÓR INFORMACJI WZROKOWEJ 187

RYSUNEK 4-10

(sakkadowy) występuje dzięki aktywności zewnętrznych mięśni oka (jest ich 6), one topowodują szybkie zmiany położenia gaiki ocznej.

U człowieka ruchy oczu występują nie częściej jak 4 do 5 razy na sekundę. Ponadtoruch sakkadowy, jeżeli już się rozpocznie, jest kontynuowany bez jakichkolwiekpoprawek aż do momentu osiągnięcia pożądanego położenia: podobny ruch w mecha-nice nazywany jest ruchem balistycznym. Nie jest on z pewnością podobny do ruchu ręki,która sięga po ołówek leżący na stole, w tym bowiem wypadku ruch jest nieustanniekorygowany aż do momentu, kiedy palce uchwycą właściwy przedmiot. Ruch bali-styczny przypomina lot piłki: w momencie, kiedy piłka odrywa się od ręki, nie ma ona jużżadnego wpływu na jej dalszy lot.

Mechanizmy nerwowe stosowane do „obliczania" i kontroli położenia oka nie zostałyjeszcze dostatecznie poznane. Ostatnie ogniwa w łańcuchu działań prowadzących doruchu oczu związane są zapewne z przednimi obszarami kory mózgowej-z czołowymipolami wzrokowymi. W wyniku stymulacji tych okolic kory za pomocą elektrodypojawiają się skokowe (sakkadowe) ruchy oczu, przy czym kierunek i amplituda tychruchów zależy od miejsca przyłożenia elektrody. Na ogół stymulacja lewej półkulipowoduje ruchy sakkadowe oczu w prawą stronę, a przy podrażnieniu prawej półku-li-ruchy w lewo. Jeżeli natomiast równocześnie stymulujemy obie półkule, to rezultatjest kompromisowy: kierunek i zasięg ruchu zależy od względnej intensywnościPodrażnienia obu półkul.

Mechanizmy odpowiedzialne za „obliczanie" kierunku i amplitudy ruchu na podsta-

2 / 3 4 -S 6 7 8 \ 9 O

Pokrywające się polawzrokowe obu oczu

Kora wzrokowa

RYSUNEK 4-11

wie analizy obrazu wzrokowego nie są znane. W niektórych wypadkach ruchy sakkadowepewnością są dokonywane automatycznie. Na przykład, kiedy ruch pojawia się w

neryferycznej części pola widzenia, często występuje mimowolny ruch sakkadowyskierowany w stronę źródła ruchu. W większości wypadków jednak rodzaj ruchów oczujest odzwierciedleniem systematycznego pobierania informacji z otoczenia, bazującegona interpretacji znaczenia napływających danych sensorycznych. Nawet w czasie snuwystępują ruchy sakkadowe oczu. W ciągu wielu lat ruchy te uważane były za głównywskaźnik występowania marzeń sennych.

lokalizacja przedmiotów

Chociaż proces związany z określeniem lokalizacji przedmiotów będących w poluwidzenia ciągle jeszcze nie jest dostatecznie zbadany, to jednak uzyskane stosunkowoniedawno dane pozwalają na przyjęcie założenia, że proces ten przebiega w kanaleodrębnym od kanału rozpoznawania obrazów. Z reguły operacje niezbędne do zlokali-zowania przedmiotu w polu widzenia świetnie współdziałają z operacjami niezbędnymido jego rozpoznania. Jednakże analiza, której celem jest określenie, gdzie znajduje siędany przedmiot, musi w pewnym stopniu różnić się od analizy mającej określić, czym jestdana rzecz.

W procesie identyfikowania obrazu wzrokowego przedmiotu (czy to będzie krzesło, czyczłowiek), dokładne określenie kierunku przedmiotu, jego odległości czy też jegoumiejscowienie w polu widzenia nie ma większego znaczenia. Idealny system rozpozna-wania obrazów powinien ignorować te sprawy, koncentrując się jedynie na tychwłaściwościach, które są ważne ze względu na identyfikację przedmiotu-krzesła (czyczłowieka). Dla lokalizacji przedmiotu nie jest istotna jego uprzednia identyfikacja;ważne jest bowiem tylko jego położenie w polu widzenia oraz ukierunkowanie.

Czy zatem te niewątpliwie różne analizy dokonują się w dwu różnych kanałachnerwowych? Sądząc po budowie anatomicznej systemu wzrokowego jest to możliwe.Część włókien nerwu wzrokowego oddziela się od ogólnej masy i odchodzi nie do ciałkolankowatych bocznych, lecz do ośrodka mózgowego, zwanego wzgórkami czwora-czymi górnymi (superior colliculuś)- rysunki 4-12a i 4-12b.

Analogicznie jak w ciałach kolankowatych bocznych i korze wzrokowej zakończeniawłókien wychodzących z sąsiadujących części siatkówki trafiają do sąsiadujących ze sobączęści wzgórków czworaczych górnych, w ten sposób przestrzenna projekcja siatkówki itu pozostaje utrzymana. W odróżnieniu od kory wzrokowej we wzgórkach czworaczychgórnych obszar plamki żółtej nie ma oddzielnej reprezentacji. Włókna wychodzące zewzgórków czworaczych górnych kierują się do systemu kontrolującego ruchy oczu,położenie głowy oraz zmiany pozycji ciała. Mamy także pewne dowody na to, że dowzgórków czworaczych dochodzą również sygnały ze wzrokowych pól odbiorczychkory.

Anatomiczna organizacja połączeń wzgórków czworaczych z systemem wzrokowympozwala przypuszczać, że ten właśnie kanał zajmuje się lokalizowaniem przedmiotów w

RYSUNEK 4-1

otoczeniu. Jednakże oprócz dowodów anatomicznych istnieją inne bardziej przekony-wające dowody. Kiedy podrażnimy elektrodami neurony wchodzące w skład rozpatry-wanego kanału nerwowego, to u czuwającego zwierzęcia pojawią się ruchy głowy izmiany pozycji ciała. Podczas drażnienia neuronów związanych z odpowiednimiczęściami pola widzenia, pozycja ciała zwierzęcia zmienia się w taki sposób, że ustawiasię ono właśnie w tę stronę, gdzie powinien znajdować się przedmiot wówczas, gdybyaktywność była wywołana przez normalny bodziec wzrokowy5.

Ilekroć uda się zidentyfikować strukturę nerwową związaną z określoną funkcją, przed

5 Pewne najnowsze dane wskazują, że wzgóreK czworaczy łączy informacje zarówno o ruchu, jak i opołożeniu. Ponadto komórki wrażliwe na stymulację słuchową zostały ostatnio odkryte we wzrokowychpartiach wzgórka. Oznaczałoby to, że gdy ośrodek lokalizacji przedmiotów gromadzi informacje pochodząceod różnych modalności zmysłowych, to informacja o ruchu jest ściśle powiązana z informacją o położeniu, takwięc wzgórek czworaczy wydaje się odpowiednim miejscem do dokonywania łącznej ich analizy.

R Y S U N E K 4 - 1 2 / ;

Nerw;, Łiwijdujsii\radiami oczu

eksperymentatorem otwierają się nowe możliwości. Co się zdarzy w procesie widzenia,kiedy uszkodzony zostanie jeden z dwu głównych kanałów wzrokowych? Rozpatrzmynajpierw skutki uszkodzenia kanału, który, jak się przypuszcza, zajmuje się głównierozpoznawaniem obrazów.

Widzenie bez udziału kory wzrokowej

Kanał nerwowy związany z rozpoznawaniem obrazów możemy uszkodzić usuwającchirurgicznie korę wzrokową (cortical ablatioń). U kotów i u małp usunięcie korywzrokowej wywołuje skutek, który w pierwszej chwili nie da się odróżnić od zupełnejślepoty. Zwierzę traci zdolność widzenia przedmiotów z otoczenia, jak też zdolność dowzrokowo-motorycznej koordynacji i wyuczenia się wykonywania jakiegokolwiekzadania wymagającego odróżniania sygnałów wzrokowych. Jednakże po dokładnym

sprawdzeniu okazuje się, że pewne szczątkowe zdolności widzenia utrzymują sięZwierzę pozbawione kory wzrokowej może nauczyć się odróżniać przedmioty na

podstawie różnic jasności, a być może też i wielkości.Ostatnio stwierdzono również, że małpy pozbawione kory wzrokowej zdolne są y

pewnym stopniu do wzrokowego lokalizowania przedmiotów. Istotny przy tym okazałsię czynnik ruchu. Jeżeli eksperymentator trzyma w ręku jakiś łakomy kąsek, na przykładorzech, małpa początkowo go nie zauważa, ale kiedy tylko eksperymentator zaczynaporuszać ręką, małpa sięga po orzech, wybierając właściwy kierunek. Popełnia jednakprzy tym pomyłkę w ocenie głębi i nie może wyuczyć się rozwiązywania zadańpolegających na wzrokowym różnicowaniu obrazów.

Po uszkodzeniu kanału odpowiedzialnego za rozpoznawanie obrazów utrzymanazostaje w pewnym stopniu zdolność do lokalizowania. Ponieważ w czasie tej operacjiwzgórki czworacze górne pozostają nienaruszone, możliwe jest, że właśnie te strukturyprzetwarzają informacje o położeniu przedmiotów. Aby to udowodnić, należałobyuszkodzić wzgórki czworacze, a następnie sprawdzić zdolność zwierzęcia do lokalizo-wania. Jeżeli oba te kanały funkcjonują niezależnie, to zdolność do rozpoznawaniaobrazów powinna pozostać nadal, a zdolność do lokalizowania ulegnie poważnemuzaburzeniu.

Widzenie bez udziału wzgórków czworaczych górnych

W tym wypadku zwierzęciem eksperymentalnym był chomik, u którego oba kanały,korowy i związany ze wzgórkami czworaczymi, są tak anatomicznie podzielone, żewygodnie jest dokonywać operacji. Po uszkodzeniu wzgórków czworaczych chomikcałkowicie traci zdolność do lokalizowania przedmiotów. Kiedy podaje się mu pokarm(na przykład ziarna słonecznika), nie potrafi wykonać reakcji niezbędnych do tego, aby goosiągnąć. Ta niezdolność do lokalizowania jest, być może, następstwem niezdolności dorozpoznawania obrazów. Być może zwierzę po prostu nie rozpoznaje pokarmu?

Eksperymentator natrafia tu na problem „łamigłówkę". Przeprowadzając standar-dowe badania eksperymentalne, stwierdzamy, że chomik nie może wyuczyć sięodróżniania prostych obrazów wzrokowych. Na przykład,jeżeli stawia się go w sytuacji,w której musi rozróżniać dwa wzory rozmieszczone na końcach dwu korytarzy, z którychtylko jeden prowadzi do pokarmu, chomik nie może wyuczyć się wybierania wzoruwłaściwego. Chomiki nie poddane operacji łatwo radzą sobie z tym zadaniem, szybkouczą się wybierać właściwy wzór i zawsze, kiedy znajdą się w skrzynce eksperymentalnej,otrzymują nagrodę w postaci jedzenia (rys. 4-13).

Zastanówcie się jednak nad samym zadaniem. Aby je rozwiązać, chomik musirozpoznać właściwy wzór, a następnie zlokalizować go prawidłowo w przestrzeni.Wystarczy zaplanować zadanie tak, aby odpadła potrzeba lokalizowania, a uzyskamyinny rezultat. Zachowanie chomika ulegnie krańcowej zmianie. Posuwając się wzdłużściany skrzynki, chomik dotrze do pierwszych drzwi, na których wyrysowano jeden zwzorów. Wtedy staje na tylnych łapach i najwyraźniej bada wzór. Potem przechodzi

PROCEDURA EKSPERYMENTU

Chomik idzie w dól dwu sąsiadującychdrzwi, sporządzonych z pleksiglasu;na jednych drzwiach znajduje sięwzór z czarnych kropek, a na drugichz czarnych pasów. Jedne drzwiotworzą się pod naciskiem, drugiepozostaną zamknięte. Za drzwiamiznajduje się nagroda w postaci wody

Chomiki z uszkodzonym wzgórkiemczworaczym górnym potrafią sobieporadzić z zadaniem polegającym narozpoznaniu wzorów i wybierająwłaściwe drzwi, jeżeli stworzy się imwarunki dotarcia do nich bezposługiwania się wzrokiem

Zwierzęta z uszkodzoną korąwzrokową nie są w stanie odróżnićwzoru w kropki od wzoru w pasy

RYSUNEK 4-13

przez drzwiczki albo też ponownie idzie wzdłuż ściany aż dotrze do następnych drzwi,gdzie powtarza się cała czynność. Jeżeli chomik nie wejdzie w następne drzwiczki, tomoże kontynuować spacer wzdłuż ściany i obejdzie w ten sposób całą skrzynkę aż wrócido pierwszych drzwiczek i wszystko zaczyna od nowa. Eksperyment ten ilustruje różnicęmiędzy zdolnością lokalizowania a zdolnością rozpoznawania6.

Niewiele jest jeszcze badań eksperymentalnych w tej dziedzinie i nie znamy szczegółówo pracy systemu regulującego lokalizację sygnału wzrokowego w przestrzeni. Uzyskanedo tej pory rezultaty potwierdzają hipotezę o istnieniu dwu oddzielnych systemów: jedenprzetwarza informacje, by odpowiedzieć na pytanie, gdzie znajduje się przedmiot, adrugi-na pytanie, czym on jest. W normalnych warunkach systemy te nie mogąfunkcjonować niezależnie od siebie. Łącznie bowiem oba te kanały tworzą silny iniezawodny aparat do pobierania i analizowania informacji wzrokowej.

Por. G. E. Schneider (1969) w celu zapoznania się ze szczegółami tego eksperymentu.

5. Podstawowe właściwościwidzenia

SPOSTRZEGANIE JASNOŚCIPasy MachaKontrast jasności

JASNOŚĆ A GŁĘBIA

ADAPTACJAWarstwice równej jasności

WŁAŚCIWOŚCI WIDZENIA ZWIĄZANE Z CZASEMCzas integracjiKiedy migające światło wydaje się ciągłe?Krytyczna częstotliwość migotania

BARWA

MIESZANIE BARWKoło barw

Mieszanie dwu światełMiesza n ie _ trzech ś wia tełBARWNIKI I ŚWIATŁA

Obrazy następcze

WRAŻLIWOŚĆ CZOPKÓW NA BARWYTeoria widzenia barwnego oparta na procesach przeciwstawnychKontrast indukowany

SPOSTRZEGANIE JASNOŚCI

Obraz wzrokowy występujący w określonej części siatkówki wpływa również naspostrzeganie obrazu umiejscowionego w sąsiedztwie. Poziome połączenia nerwowełączące receptory siatkówki poprzez komórki horyzontalne i amakrynowe powodująwspółdziałanie sąsiadujących części siatkówki. Interakcja ta odgrywa bardzo istotną rolęw procesie przetwarzania informacji wzrokowej i wyjaśnia pewne podstawowe zjawiskanercepcyjne. Odpowiednie mechanizmy nerwowe zostały dość dokładnie przeanalizo-wane w poprzednich rozdziałach (rys. 5-1). Teraz skoncentrujemy uwagę na pewnychzjawiskach psychologicznych, występujących w rezultacie tych współdziałań.

Pasy Macha

Jedno z bardziej interesujących zjawisk związanych z przestrzenną interakcją -to efektkontrastu jasności, opisany po raz pierwszy przez naukowca austriackiego Ernsta Machai określony jego nazwiskiem. Już w swych pierwszych badaniach dotyczących fizjologiinarządów zmysłowych (w latach 1860-tych) Mach zauważył, że człowiek może widziećjasne i ciemne pasma, mimo braku odpowiednich zmian fizycznych w intensywnościświatła.

Zjawisko to jest związane z tym, że granica między słabo oświetlonym obszarem iobszarem intensywniej oświetlonym jest spostrzegana jako znacznie bardziej ostryspadek jasności (rys. 5-2 i 5-3), niż ma to miejsce w rzeczywistości, a nawet więcej, po obustronach granicy między słabiej i silniej oświetlonymi obszarami są widoczne pasy jasny iciemny; są to właśnie pasy Macha.

Gradient oświetlenia można uzyskać w dwojaki sposób. W jednym wypadku należyposłużyć się tarczą z czarnymi i białymi częściami (rys. 5-2) i obracać jąz taką prędkością,aż czarne i białe części złączą się i cała tarcza odbierana będzie jako jednorodna szarapowierzchnia (szybkość powinna przekraczać 30 obrotów na sekundę). Inny sposóbpolega na tym, że na danej powierzchni tworzymy cienie o rozmytych konturach; w tymcelu w niewielkiej odległości od źródła światła umieszczamy przesłonę (rys. 5-3). W obuwypadkach uzyskujemy stopniową zmianę oświetlenia (jak to pokazują wykresy)-odnajsilniejszego (oznaczonego literą a) do najmniej oświetlonej powierzchni (oznaczonejliterą er), przy czym obszar zmian oświetlenia leży między punktami P i y. Tak sięprzedstawia rzeczywisty rozkład światła odbitego od danej powierzchni. Nie odpowiadato jednak temu, co odbiera obserwator, który nie widzi płynnego przejścia od większej doniniejszej jasności czy też odwrotnie, ale jasną linię przechodzącą przez punkt/? i ciemnąlinię przechodzącą przez punkt y. Rysunek 5-4 przedstawia rzeczywisty rozkładintensywności oświetlenia (linia przerywana) oraz rozkład spostrzegany (linia ciągła).

Zjawisko to jest rezultatem wzajemnego oddziaływania różnych części obrazu nasiatkówce. Właśnie to zjawisko ilustruje rysunek 5-5 (patrz również rozważania wrozdziale 2, s. 101)

RYSUNEK 5-

oYSUNEK 5-2. Biała tarcza zarn vm sektorem w czasie szyb-

kich obrotów wokół osi (nie mniejniż 1S00 na minutę) uzyskujeSilnią intensywność światła po-\aiana na wykresie, która odbie-rana jest tak, jak to zostałoprzedstawione na_ rysunku 5-4;pasy Macha. Źródło: Ratliff11965).

RYSUNEK 5-3. Prosta metoda uzyskania pasów Macha. Jeśli lampa znajduje się na wysokości ok. 30centymetrów nad białym arkuszem papieru, to szerokość karty powin na wyn osiś 2,5 do 5 cm. Poprzez lekkieboczne ruchy ręki można łatwo uzyskać pojawienie się pasów Macha, Źródło: Ratliff (1965).

RYSUNEK 5-4. Źródło: Ratliff (1965).

»ySUNEK5-6. Wykres (linia cią-jg) przedstawia aktywność neuro-.0, a linia przerywana rzeczy wi-

siy rozkład intensywności bodźcaświetlnego. Źródło: Cornsweet11970).

RYSUNEK 5-5.

Interakcje te są również odpowiedzialne za to, w jaki sposób oko ludzkie spostrzegalionowe pasy przedstawione na rysunku 5-6. Każdy z pasów charakteryzuje się stałąntensywnością barwy, a wydaje się, że jasność każdego z pasów jest niejednolita.Możemy to z łatwością wyjaśnić logicznie. W percepcji ważna jest lokalizacja granic

'rzedmiotów, nawet w takich wypadkach, kiedy różnice w intensywności oświetlenia

przedmiotu i otaczających rzeczy są niezbyt duże. Spotęgowanie różnic w częstotjiwo^.reakcji receptorów rozmieszczanych po obu stronach granicy różnych poziomo^oświetlenia niewątpliwie ułatwia procesy rozpoznawania obrazów, dla urzeczywistnij.,nia których konieczne ;est wyodrębnienie konturów.

Interakcje neuronów warunkujące występowanie opisywanych zjawisk są charakter,,styczne również dla innych systemów sensorycznych. W istocie podobne wyostrzonyreakcji komórek nerwowych daje się zaobserwować prawie zawsze wówczas. ąij-poszczególne receptory sensoryczne umiejscowione są obok siebie: wzrokowe, słuchowosmakowe, dotykowe lub receptory węchowe. Interakcje między sąsiadującymi komór-karni nerwowymi odgrywają decydującą rolę szczególnie w pierwszych etapach anali/-,informacji, i to we wszystkich systemach sensorycznych.

Kontrast jasności

Przyjrzyjmy się wszystkim wewnętrznym kwadratom pokazanym na rysunku 5-7. W'rzeczywistości wszystkie one są identyczne, ta sama ilość światła jest odbijana przezkażdy z nich. Pomimo to wydaje się, że kwadrat umieszczony na ciemnym tle (na lewymbrzegu) jest jaśniejszy niż ten, który znajduje się na jasnym tle (pierwszy z prawej).

Przywykliśmy do tego, że wraz ze wzrostem fizycznej siły bodźca wzrasta subiektywniespostrzegana jego jasność. Tak więc, jeżeli przedmiot odbija więcej światła, to powinienbyć jaśniejszy, podobnie jak dźwięk o zwiększonej sile odbierany jest jako głośniejszy.Okazuje się jednak, że odbierana jasność przedmiotu zależna jest również od otaczają-cego tła. Zmiana w spostrzeganiu wynikająca ze zwiększenia padającego światła naprzedmiot zależy również od tego, co otacza ten przedmiot. Weźmy dwa( kwadraty z lewejstrony rysunku 5-7. Nazwijmy wewnętrzny kwadrat figurą, a zewnętrzny tłem. Jeżelibędziemy zwiększać oświetlenie całości, to intensywność światła odbijanego od tła ifigury wzrasta jednakowo (proporcjonalnie do współczynnika odbicia) i rzeczywistykontrast między nimi pozostaje niezmieniony. Jednakże spostrzegana jasność figury niemusi wzrastać wraz ze zwiększeniem oświetlenia; może stać się jaśniejsza, pozostaćniezmieniona, a nawet jej jasność może ulec zmniejszeniu - wszystko to bowiem zależyod stosunku intensywności światła odbitego od środka i od tła.

Jak przebiega to zjawisko w wypadku zmiany jasności figury wraz ze wzrostemoświetlenia pokazuje nam rysunek 5-8, na którym przedstawiono dane dotyczące

RySUNEK 5-8. Źródło: StewnsH96lbl

różnych stosunków kontrastu jasności między figurą a tłem (w decybelach)1. Przyjednakowej jasności środka i tła (kontrast 0 dB) spostrzegana jasność środka wzrastastopniowo wraz ze wzrostem fizykalnej intensywności oświetlenia, jak to pokazuje górnagruba linia na rysunku 5-8. W miarę jak wzrasta kontrast jasności między środkiem atłem, przyrost odbieranej jasności środka nie zachodzi równomiernie wraz z przyrostemświatła. Przy średnim ciemnoszarym kolorze figury (różnica w kontraście około 8 dB)osiągana jest pełna stałość spostrzegania jasności: odbierana jasność figury nie zmienia sięprzy wzroście oświetlenia. Przy większym kontraście występuje interesujące zjawisko: imbardziej wzrasta oświetlenie, tym ciemniejszy wydaje się środek.

Każdy może przeprowadzić podobny eksperyment we własnym zakresie, posługującsię kwadratami przedstawionymi na rysunku 5-7. W tym celu należy przejść do ciemnegopokoju, w którym można by zmieniać intensywność światła bez zmiany jego barwy. Wtypowych warunkach domowych można przyjąć dwa warianty postępowania. Pierwszypolega na tym, aby wejść do ciemnego pomieszczenia, zamknąć drzwi, a następniepowoli otwierać je coraz szerzej, regulując w ten sposób ilość światła przedostającego siędo pomieszczenia (Zwróćcie uwagę na fakt, że kiedy drzwi otwieramy do jasnooświetlonego pomieszczenia, to wystarczy szpara kilkumilimetrowej szerokości, abyuzyskać odpowiednią ilość światła.) Druga metoda polega na wykorzystaniu odbiornikatelewizyjnego jako źródła światła. Należy w ciemnym pokoju włączyć telewizorustawiając go na nieczynny kanał. Tym razem regulator jasności ekranu służy nam do

RYSUNEK 5-7. Źródło: Cornsweet (1970).

1 Pomiarów jasności dokonywano metodą oceny wielkości bezwzględnej S. S. Stevensa (19616), opisaną wDodatku A do niniejszej książki.

RYSUNEK 5-9

regulowania oświetlenia w pokoju (regulator zaś kontrastu należy ustawić na minimum,aby przypadkowe pasy czy punkty nie przeszkadzały w eksperymencie).

Spójrzcie teraz na kwadraty. Wraz ze wzrostem oświetlenia pokoju prawy kwadratwydaje się coraz ciemniejszy. Jeżeli natomiast będziecie patrzeć na lewy kwadrat, to wmiarę tego, jak w pokoju robi się coraz jaśniej, będzie wydawał się on coraz bardziejjaśniejszy. Nie należy zapominać o tym, że w istocie wszystkie kwadraty są absolutniejednakowe, a odbierane są jako różne dlatego, że umieszczone zostały na różnym tle(uwaga: nie używajcie do zmiany oświetlenia przyciemniaczy, gdyż zmienia się wtedytakże barwa światła).

Chociaż początkowo może wydać się dziwnym fakt, że wzrost oświetlenia powodujesubiektywne ciemnienie figury, w istocie jest oczywiste, że inaczej być nie może. Wwarunkach minimalnego oświetlenia, kiedy żadne światło nie pada na siatkówkę, figuranie jest spostrzegana jako czarna, lecz jako szara, gdyż ten neutralny stan spostrzeganiajasności wynika z aktywności własnej neuronów. Stan ten odpowiada spostrzeganiu„szarości". Zaczynamy spostrzegać czerń, kiedy pojawia się światło, ale tylko wtedy, gdywystępują równocześnie jaśniejsze powierzchnie, które działają hamująco na powierz-chnie ciemne.

Rozpatrzmy obwód nerwowy przedstawiony na rysunku 5-9. Kiedy na żaden z trzechreceptorów nie pada światło, każdy z nich reaguje na poziomie swojej aktywnościwłasnej, przyjętej jako 50. Przy słabym świetle-dwa obszary o intensywności 20otaczające z obu stron obszar o intensywności 10-dwa neurony odpowiadająceobszarom A i C zaczynają reagować intensywniej wraz ze wzrostem intensywnościświatła, ale aktywność neuronu odpowiadającego środkowemu obszarowi B obniża się,bez względu na to, że na niego także pada teraz więcej światła niż przedtem. (Przyobliczaniu należy założyć, że obszary o zwiększonej intensywności oświetlenia rozciągająsię nieograniczenie w obie strony.) Kiedy intensywność sygnału świetlnego wzrośnieczterokrotnie, tak że oświetlenie obszarów A i B osiągnie 80, a wewnętrznego obszaruB - 40, efekt utrzymuje się nadal: reakcje neuronów A i C wzrastają wraz ze zwiększeniemintensywności światła, a reakcja neuronu B jest jeszcze słabsza niż uprzednio.

Prostym przykładem tego zjawiska może być ekran telewizora. Kiedy telewizor jestwyłączony, ekran ma szarą, neutralną jasność. Po włączeniu telewizora niektóre częściekranu wydają się znacznie ciemniejsze od szarości ekranu wyłączonego telewizora, aprzecież włączenie aparatu może jedynie zwiększyć, a nie osłabić intensywnośćoświetlenia ekranu; wiązka elektronów wzbudzająca fluorescencję kineskopu możejedynie emitować, a nie pochłaniać światło. Pozorne ciemnienie odpowiednich częściekranu jest wynikiem występowania mechanizmu kontrastu równoczesnego w oku.

JASNOŚĆ A GŁĘBIA

Proste obliczenie jasności nie zawsze jest wystarczające do wyjaśnienia naszego spostrzegania.Zapoznajmy się z eksperymentem, który wyjaśnia współdziałanie między informacją o jasności a

RYSUNEK 5-10

RYSUNEK 5-12

informacją o głębi, w wyniku czego pojawia się spostrzeganie uwzględniające również inne czynniki(Hochbergi Beck, 1954):

Na stole ustawionym w specjalnej kamerze rozmieszczono szereg białych przedmiotów (patrzrys. 5-10). Obserwator patrzy na stół przez otwór wycięty w jednej ze ścian kamery, dzięki czemukąt patrzenia jest absolutnie stały, gdyż obserwator nie może ruszać głową (rys. 5-11). Osobaobserwująca widzi powierzchnię stołu, na której rozłożono szereg przedmiotów; wszystko tooświetlone jest jedną lampą umieszczoną na górze. Na jedne powierzchnie pada światłobezpośrednio, inne zaś pozostają w cieniu (rys. 5-11).

Chociaż ilość światła odbijanego przez poszczególne powierzchnie jest różna, wszystkie wydająsię mieć taką samą barwę-białą. Dlaczego tak się dzieje? Istota sprawy wiąże się z tym, że

obserwator spostrzega przedmioty jako trójwymiarowe. Nie wszystkie powierzchnie tych przed-miotów oświetlone są jednakowo. Intensywność światła odbitego od danej powierzchni idochodzącego do oka obserwatora jest uzależniona od położenia tej powierzchni względem światłai dlatego jasność tych powierzchni spostrzegana jest jako stała.

Załóżmy, że kartkę papieru z narysowanym x ustawimy pionowo na stole przed źródłem światła(rys. 5-12). Kartka znajdzie się wówczas w cieniu i ilość odbitego przez nią światła wyraźnie się

RYSUNEK 5-13

CO WIDZIOBSERWATOR

RYSUNEK 5-11

RYSUNEK 5-14

zmniejszy. Mimo to obserwator nadal będzie uważał, że jest tak samo biała jak i wszystkie inne

przedmioty umieszczone na stole. W ten sposób również i w tym wypadku prawidtow0

spostrzegane położenie powierzchni względem padającego na nią światła zapewnia stałośćspostrzegania jasności.

Dokonajmy teraz zmiany spostrzeganej jasności kartki papieru przycinając jej brzegi tak, abyuzyskała kształt zbliżony do trapezu (rys. 5-13) i następnie połóżmy ją na stole pionowo w dawnymmiejscu. Teraz obserwator interpretuje widziany przez siebie kształt kartki jako informację o tymże kartka ta nie stoi pionowo, lecz jest poziomym prostokątem i w konsekwencji powinna odbijaćznacznie więcej światła (rys. 5-14). A ponieważ kartka jest faktycznie w cieniu, nie odbija więc tejilości światła, która odpowiadałaby poziomemu położeniu. Spostrzegana jasność zmienia sięodpowiednio: kartka wydaje się bardziej szara aniżeli pozostałe przedmioty. Jeżeli jednakumieścimy za kartką pręcik, interpretacja dotycząca głębi nie zachodzi i położenie przestrzennekartki ponownie odbierane jest jako pionowe-jasność jej ponownie się zwiększa. Przy spostrze-ganiu jasności ten sam obraz wzrokowy może być interpretowany na różne sposoby, w zależnościod ogólnej interpretacji wszystkich sygnałów wzrokowych odbieranych przez obserwatora.

ADAPTACJA

Jeżeli przyprowadzimy do laboratorium człowieka prosto z ulicy i zaczniemy badać jegowrażliwość wzrokową, to okaże się, że sprawa wcale nie jest tak prosta. I najprawdopo-dobniej zachowanie badanego będzie dla nas frustrujące. Załóżmy na przykład, żeinteresuje nas jego próg wrażliwości na światło, to znaczy najmniejsza intensywnośćświatła, jaką człowiek jeszcze widzi. Określenie wartości progowej należy zacząć odeksponowania dość jasnego punktu świetlnego, a następnie stopniowo zmniejszaćjasność aż do momentu, kiedy osoba badana powie, że nie widzi nic więcej; tak możnauzyskać w dużym przybliżeniu wartość progową. Zanim jednak zdążycie zapisać tęwartość progową, badany nagle oświadczy, że znowu widzi światło. Jeżeli ponowniespróbujemy zmniejszyć intensywność światła, historia powtórzy się na nowo, badanynajpierw oznajmi, że nie widzi punktu świetlnego, a po kilku sekundach powie, że mimo,,wszystko widzi go nadal. W toku badania włączył się nowy element, proces adaptacjiwzrokowej- zdolność oka do przystosowywania swej wrażliwości na światło stosowniedo zmiany oświetlenia. :

Aby prześledzić ten proces bardziej szczegółowo, kierujemy najpierw na oczy osoby ibadanej bardzo silne źródło światła (w celu maksymalnego obniżenia jej wrażliwości naświatło), następnie wprowadzamy ją do całkowicie ciemnego pomieszczenia i eksponu-jemy coraz słabsze światło mierząc jej wrażliwość wzrokową. Z upływem czasu jejwrażliwość na światło będzie wzrastała coraz bardziej. Na rysunku 5-15 przedstawionajest krzywa zmian wrażliwości w czasie, jest to tzw. krzywa adaptacji do ciemności.

Wystarczy rzut oka na krzywą, aby zauważyć, że na poziomie podziałki odpowiada-jącej 10 minucie zaczyna się coś dziać. Kiedy na krzywej obserwujemy załamanie,przypuszczamy, że do badanego procesu włączają się jakieś mechanizmy dodatkowe. W

odniesieniu do wzroku mamy pełne podstawy do takich przypuszczeń. W oku działajądwa systemy receptorów: pręciki i czopki. Należy przypuszczać, że załamanie na krzywejjest wynikiem interakcji tych dwu systemów.

Możemy wykorzystać różnice morfologiczne i funkcjonalne między dwoma syste-mami dla wyodrębnienia z krzywej adaptacji do ciemności jej oddzielnych składnikówPręciki rozmieszczone są znacznie gęściej na peryferiach siatkówki, a czopki w jej środkuJeżeli ograniczymy oddziaływanie światła do peryferii siatkówki, to powinniśmyotrzymać krzywą adaptacji pręcików, a jeżeli ograniczymy je do części centralnejsiatkówki, uzyskamy krzywą odzwierciedlającą przede wszystkim zmiany wrażliwości

KYSUNEK 5-16. Źródło: Hecht i Hsia (1945).

czopków. Ponadto jest rzeczą wiadomą, że maksymalna wrażliwość czopków i pręcikówjest różna dla światła o różnej długości fal (rys. 5-16). Dlatego kształt krzywej adaptacji dociemności powinien zależeć od barwy (długości fali) stosowanego w badaniu światła. tyten sposób możemy wybiórczo badać albo krzywą adaptacji pręcików, albo też krzywąadaptacji czopków. Oświetlając jedynie peryferie siatkówki albo też stosując światłofioletowe (długość fali poniżej 450 nm), powinniśmy otrzymać względnie czystą krzywąadaptacji pręcików. Oświetlając zaś wyłącznie środek siatkówki albo też posługując sięświatłem czerwonym (długość fali powyżej 650 nm), spodziewamy się uzyskać przedewszystkim krzywą adaptacji czopków.

ySUNI ' ^" "'e '^' będziecie.,„ u ir iv środek rysunku z

'^'lljoir! .-I ' 5 cm nie poruszając'' 'iinti. tu "" pewnym czasie koła''"~nt{ -s/. i'1'by zamazywać. Wy-'.'<Hienie ••" <> faktu, patrz rysunek' 41 (Pet'"' ' ''Igtey. Looking Glass\inic, A '•' KolekcJa litografiip | Nim i<i>ia).

50

RYSUNEK 5-17. Źródło: Chapanis (1947).

Istotnie, wszystkie nasze oczekiwania sprawdzają się. Na przykład, na rysunku 5-17przedstawiony został zbiór krzywych adaptacji do ciemności. Różnice między przedsta-wionymi krzywymi są uwarunkowane tylko jednym czynnikiem zewnętrznym -długoś-cią fali stosowanego światła. Krzywa adaptacji do ciemności uzyskana przy stosowaniuświatła czerwonego (długość fali powyżej 680 nm) nie ma załamania, jest to właściwakrzywa wrażliwości czopków. Wraz ze zmniejszeniem długości fal świetlnych na krzywejpojawia się załamanie, a przy długości fali rzędu 485-570 nm (zielone światło) krzywaosiąga praktycznie taki sam kształt, jaki ma przy białym świetle. Maksymalna wrażliwośći najwyższy stopień adaptacji występuje przy najkrótszych falach widzialnego świat-ła-światło fioletowe (poniżej 485 nm); na sygnały świetlne tego typu reaguje pr/cdewszystkim system pręcików. Podobne ułożenie krzywych uzyskuje się, kiedy światłoprzechodzi z centrum do obwodu siatkówki; pobudzenie centrum daje krzywą podobnado górnej krzywej na rysunku 5-17, a pobudzenie obwodu - krzywą podobną do dolnejkrzywej na tym rysunku.

RYSUN'.!*- 1-49. Wpatrujcie się wcarnci L-i'i'kc na lewym rysunkunie pom,:ajijc głową ani oczamitak dhi!-•<>. i'r cała figura zaczniemigotać. :h\'ać. Wtedy przenieścieszybko yrrok na czarną kropkępraweg" !>iulego rysunku. Zoba-czycie n'>:inve serca na zielonka-wym tle ''kilkakrotne mrugnięcieokiem przyśpiesza pojawienie sięobrazu następczego). Różowa ba-rwatot>l<i'i:: następczy, zielona jestJndukirMina" (zmodyfikowanena podstawie The Color Tree, In-terchemicul Corp., New York1965).

RYSUNEK 4-1

RYSUNEK 5-19. "Zjawisko Purkinjego. Różnice między wrażliwością wzrokową wdzień i w nocv. Przedstawione na ilustracji dwa „kwiatki" czerwony i niebieskinormalnie widziane są jednakowo dobrze, przy czym czerwony wydaje sięjaśniejszy od niebieskiego. Oba spostrzegane są dzięki widzeniu czopkowemu.Jeżeli będziemy patrzyli na kwiatki przy bardzo słabym świetle, to przykładowo po5 minutach czerwony kwiatek przestanie być widoczny, a widzieć będziemy tylkoniebieski. Jeżeli światło jest dostatecznie słabe, działa jedynie widzenie pręcikowe.Możemy przyspieszyć pojawienie się tego efektu, jeżeli przez cały czas będziemykoncentrować wzrok na środku czerwonego kwiatka. W tym wypadku obrazkwiatka czerwonego pada na plamkę żółtą, praktycznie pozbawioną pręcików, aobraz kwiatka niebieskiego na obszar bogato usiany pręcikami (zmodyfikowanena podstawie The Color Tree, Interchemieal Corp., New York, 1965).

RYSUNEK 5-31. Wpatrujcie się w punkt fiksacji w środku dolnego rysunku.Następnie spójrzcie w punkt fiksacji górnego prostokąta. Zobaczycie pierścienie itło w barwach dopełniających (zmodyfikowane na podstawie The Color Tree,Interchemical Corp., New York, 1965).

tfarśtwice równej jasności

Istnieje również inny sposób wywołania efektu adaptacji do ciemności. Wraz ze zmianą•llugości fali świetlnej zmienia się również jasność światła. Warstwice równej jasności

kaZują, jaka powinna być intensywność światła potrzebna do zachowania stałejisności, mimo zmiany długości fali. Uzyskiwane krzywe są analogiczne do warstwie

równej głośności, powstających w efekcie badania słuchu. Na rysunku 5-18 ilustrującymzbiór warstwie równej jasności pokazane są zmiany w przebiegu krzywych w różnych

Poziom światłaużytego do adaptacji

RYSUNEK 5-18. Źródło: Judd (1951).

stadiach adaptacji do ciemności. Wraz ze zmianą poziomu adaptacji, krzywe równejjasności uwidaczniają zmiany maksymalnej wrażliwości na długość fali eksponowanegoświatła. Przyczyną tych zmian są różne ilości pręcików i czopków, działających nadanym poziomie adaptacji. We wczesnym stadium adaptacji (górna krzywa) główną rolęodgrywa widzenie czopkowe i dlatego maksymalna wrażliwość przenosi się na światło oWzględnie dużej długości fali-właśnie takie światło wydaje się najbardziej jasne. Wpóźniejszych stadiach adaptacji widzenie zachodzi głównie dzięki pręcikom i dlategomaksymalna wrażliwość przenosi się na tę część widma świetlnego, która charakteryzujesię krótkimi falami. Po raz pierwszy zauważył to czeski fizjolog, Jan Purkinje, i jako jedenz pierwszych określił różnicę między systemami czopków i pręcików na podstawieobserwacji zachowania.

Zmiany wrażliwości mają określone znaczenie dla praktyki. W jasnym świetleczerwona barwa wydaje się jaśniejsza od niebieskiej, a przy świetle przyćmionym - od-wrotnie. Przy stosowaniu sygnałów świetlnych różnego typu w godzinach nocnych (np.

znaki drogowe) należy uwzględniać to zjawisko zmian wrażliwości (rys. 5-19 - wkładykolorowa).

Jeżeli człowiek musi zachować oczy zaadaptowane do ciemności, a równocześnipowinien okresowo pracować w dobrze oświetlonym pomieszczeniu, powinien przecisięwziąć niezbędne środki w celu zachowania poziomu adaptacji widzenia pręcikowegoMożna tego dokonać za pomocą prawidłowego wyboru długości fali świetlnej dlaoświetlającego pokój światła. Na przykład, można nosić w jasnym pomieszczeniuokulary, które przepuszczałyby tylko promienie ciemnoczerwone. Okulary takie, nawetprzy silnym świetle, chronią system pręcikowy i pozwalają na zachowanie jego zdolnośćadaptacyjnych, ponieważ podczas działania silnego czerwonego światła będą pracowaćtylko czopki. Po przejściu do ciemnego pomieszczenia i po zdjęciu okularów, człowiekodkryje, że dobrze widzi: pręciki zachowały wysoki stopień swojej adaptacji dociemności, bez względu na to, że czopki w tym samym czasie osiągnęły adaptację doświatła, a nie do ciemności. Na tym polega sens stosowania czerwonych szkieł albooświetlenia czerwonym światłem pomieszczeń służących do odpoczynku dla takichpracowników, jak operatorzy stacji radiolokacyjnych, którzy muszą utrzymywać adap-tację oczu do ciemności nawet w czasie przerw obiadowych i rekreacyjnych, kiedy to woląprzebywać w jasno oświetlonych miejscach (rys. 5-20).

Ile czasu potrzeba dla wytworzenia się adaptacji do ciemności? Krzywa przedstawionana rysunku 5-17 wskazuje, że najszybszy przyrost wrażliwości występuje w pierwszych10-20 minutach. Dla większości celów praktycznych wystarczy 30 minut; jedynieszczegółowe obserwacje pozwalają stwierdzić, że wrażliwość rośnie bardzo wolno jeszczew okresie do 6 godzin. Należy jednak pamiętać, że okres 20-30 minut odnosi się do takichsytuacji, w których badanego poddawano uprzednio działaniu bardzo silnego światła(typu fotograficznego flesza). Jeżeli wyjściowy poziom oświetlenia jest niski, na przykładtaki, jaki jest w dużym pokoju oświetlonym kilkoma żarówkami 50 W, to może okazaćsię, że wystarczy tylko 5 minut, aby wytworzyła się dobra adaptacja do ciemności. Nawet,gdy po wytworzeniu się adaptacji zapalimy w pokoju słabe światło na 10 sekund, poziomjej prawie się nie zmieni: już po 60 sekundach powróci do poprzedniego stanu. Gdyby taknie było, to prowadzenie samochodu nocą byłoby niezwykle uciążliwe, ponieważ światła

RYSUNEK 5-20. Zakreskowanaczęść oznacza rejon, w obrębie któregoświatło przechodzi przez czerwonyfiltr. Linia pozioma wskazuje miejsce,w którym filtr odcina pozostałe dłu-gości światła. Filtr przepuszcza '/»światła pobudzającego czopki i '/IOOpobudzającego pręciki. Źródło: HechiiHsia(1945j.

mochodów nadjeżdżających z przeciwka naruszałyby znacznie poziom adaptacji, wvniku czego przez jakiś czas nic nie byłoby widać. Jak wiemy, oślepienie pojawiające siętakich wypadkach trwa bardzo krótko i wrażliwość szybko powraca.

WŁAŚCIWOŚCI WIDZENIA ZWIĄZANE Z CZASEM

Czas integracji

\Vidzenie nie jest procesem natychmiastowym. Potrzeba czasu, aby wystąpiła reakcja naobraz wzrokowy, a kiedy już wystąpi, to trwa jeszcze chwilę, nawet wówczas, kiedy obrazprzestanie działać na narząd wzroku. Pojawienie się reakcji chemicznych, dzięki którymświatło eksponowane przez określone źródło przeistoczy się w reakcję neuroelektryczną,wvmaga czasu. Obraz na siatkówce znika bardzo wolno, pozostając jeszcze przez kilkadziesiętnych części sekundy (patrz omówienie problemu wzrokowej pamięci krótkotrwa-łej w rozdziale 9).

Można ustalić pewien związek między siłą światła oddziałującego na oko a trwaniemjego wpływu. W przedziałach czasu reakcji oka znaczenie ma jedynie ogólna sumadziałającej na nie energii. Tak więc, jeżeli zmniejszymy intensywność światła o połowę,ale podwoimy czas oddziaływania bodźca, zdolność obserwatora do wykrycia sygnału nieulegnie zmianie. Związek czasu i intensywności utrzymuje się w przedziale długościoddziaływania do 20 milisekund. Dla dłuższych błysków zmniejszenie intensywnościświatła nie da się w pełni zrekompensować wydłużeniem czasu oddziaływania. Jeżelitylko długość trwania sygnału przekroczy np. 1/4 sekundy (250 milisekund), wszelkazależność między zdolnością obserwatora do wykrycia sygnału a długością tegoostatniego zanika i decydującym czynnikiem staje się intensywność światła.

Ta wymienność między czasem a intensywnością nie jest jedynie specyficzna dlasystemu wzrokowego. Jest ona wspólna dla procesów fotochemicznych wszystkichrodzajów. Na przykład, odpowiedni czas naświetlania błony fotograficznej możnauzyskać przy różnorodnych zestawieniach długości czasu naświetlania (migawki) orazintensywności światła (wielkość przesłony). Typowy czas naświetlania waha się wgranicach od 0,001 do 1 sekundy, a więc rozpiętość znacznie większa aniżeli ta, jakądysponuje oko. Natomiast wrażliwość systemu wzrokowego na światło jest znaczniewyższa aniżeli ta, jaką dysponuje typowa błona fotograficzna.

Kiedy migające światło wydaje się ciągłe?

Wrażenie wzrokowe utrzymuje się przez krótki czas nawet po tym, kiedy wywołujący jebodziec przestał już działać. To zjawisko utrzymywania się obrazu wzrokowego po razpierwszy odkryte zostało przez pomysłowego wynalazcę w wieku XVII, kiedy to

przywiązawszy do jednego końca sznura żarzący się węgielek i trzymając w ręku drugjkoniec zaczął nim szybko obracać-w ciemności pojawił się krąg ognisty. Możemypowtórzyć ten eksperyment, z tym że zamiast węgielka użyjemy zapalonej latarkielektrycznej. Jeżeli znamy szybkość obrotów, przy której widziane jest koło świetlnemożemy obliczyć długość czasu utrzymywania się obrazu świetlnego. Rezultat ekspery.mentu zawsze jest ten sam, niezależnie od tego, czy posługujemy się skomplikowanąelektroniczną aparaturą pomiarową, czy też zwykłą latarką lub rozżarzonym węgiel,kiem. Obraz wzrokowy przechowywany jest w ciągu około 150 milisekund. Wielkość tajest bardzo zbliżona do trwania aktywności elektrycznej, wzbudzonej w siatkówce wwyniku krótkotrwałych błysków świetlnych. Zdolność systemu wzrokowego do przecho.wywania śladów bodźca świetlnego na przeciąg 150-250 milisekund okaże się niez\ul^ważna w badaniach nad pamięcią (rozdziały 8 i 9).

Krytyczna częstotliwość migotania

Jeżeli prawidłowo ustalimy przerwy między błyskami, możemy uzyskać u obserwatoraefekt światła ciągłego. Po pierwszym błysku występuje reakcja wzrokowa, którautrzymuje się w ciągu 100 milisekund. Jeżeli drugi błysk następuje dostatecznie szybkopo pierwszym, to reakcja na ten błysk wystąpi już, zanim wygaśnie reakcja na błyskuprzedni. W ślad za drugim błyskiem można w tym samym czasie eksponować trzeci,Tak więc błyski światła wywołują w systemie wzrokowym reakcję ciągłą, która jestspostrzegana jako światło ciągłe. Częstotliwość migotania, w czasie którego szeregkolejnych błysków spostrzegany jest jako nieprzerwane światło ciągłe, nazywamykrytyczną częstotliwością migotania (Critical jlicker freąuency - CFFf.

Dowolny czynnik wpływający na szybkość integracji i na inercję w systemiewzrokowym zmienia również krytyczną częstotliwość migotania. Przy silnych błyskachczas integracji ulega skróceniu i dlatego jedynie przy bardzo dużej częstotliwości błyski,takie zlewają się i mogą być spostrzegane jako światło ciągle. Słabe błyski zlewają się przyniższej częstotliwości migotania. Dla pręcików, które są najbardziej aktywne przy małejsile światła, krytyczna częstotliwość migotania jest mniejsza niż dla czopków.

Znając mechanizm integracji bodźców, który powoduje zlewanie się światła, możnaprzewidzieć, jaka powinna być jasność migającego światła. Wiadomo, że światło, dlaktórego czas trwania błysków jest równy czasowi trwania przerw między błyskami (przyczęstotliwości migotania powyżej krytycznej), spostrzegane jest jako równe jasnościąstałemu światłu o intensywności niższej o połowę (tzw. prawo Talbota). Systemwzrokowy sprowadza intensywność do średniego poziomu w czasie integracji błyskowiodpowiednio do tego obniża się spostrzegana jasność.

2 Czytelnicy obznajmieni z obwodami elektronicznymi zapewne zauważą, że właściwości oka związane zczasem są analogiczne do właściwości filtru pasmowego, wycinającego częstotliwości w przedziale od 10 do 50Hz, zależnie od intensywności, co daje w efekcie minimalną lub żadną reakcję prądu stałego. [Patrz Cornsweet,(1970) dla omówienia metody analizy filtru pasmowego.]

fe integracyjne aspekty procesów przetwarzania informacji wzrokowej w sposóboczywisty ograniczają szybkość, z jaką oko może wykryć oraz prześledzić zmianynachodzące w strukturze bodźca padającego na siatkówkę. Ten proces uśrednianiabodźców zapewnia płynne zlewanie się następujących po sobie obrazów w nieprzerwanystrumień spostrzegania wzrokowego. Właśnie w wyniku tego procesu następujące posobie oddzielne kadry na ekranie kinowym czy też telewizyjnym stwarzają złudzenieruchu ciągłego.

Prawdę mówiąc, zarówno obrazy telewizyjne, jak i filmowe migotałyby w trakcieoglądania, gdyby nie zastosowano specjalnej metody. W kinie projekcja odbywa się zprędkością 24 kadrów na sekundę (czasem 30). Światło padające na ekran zostajewygaszone na ten moment, który jest niezbędny do zmiany kadru, inaczej obserwowa-libyśmy migotanie obrazu. Aby uniknąć migotania, każdy kadr rzutowany jest kilka-krotnie: tzn. zamiast projekcji ciągłej jednego kadru, światło przerywane jest raz lubkilkakrotnie. W ten to sposób, chociaż tylko 24 kadry są eksponowane w czasie jednejsekundy, ilość błysków odbieranych przez oko wynosi co najmniej 48 na sekundę; jest tow pełni wystarczające do uniknięcia migotania. (Niektóre aparaty projekcyjne pozwalająna uzyskanie 72 błysków na sekundę i w nich światło wygasza się dwukrotnie przyekspozycji każdej klatki filmowej.)

W telewizji mamy do czynienia z podobnym problemem. Na ekranie telewizora obraztworzy się z oddzielnych punktów, a ściślej mówiąc z 525 linii, z których każda składa sięz około 500 punktów. Pełny obraz prezentowany jest 30 razy na sekundę. Gdyby obraztworzył się stopniowo, począwszy od lewego górnego rogu, i przechodził wzdłuż rzędóww dół do prawego dolnego rogu, wtedy wystąpiłoby migotanie, ponieważ pojawienie siękażdego punktu (przy tak krótkich odcinkach czasu) zajęłoby tyle samo czasu, copojawienie się całego obrazu. Nie odnosi się to do kina, gdyż tam każdy element obrazujest eksponowany w momencie, kiedy cały ekran jest oświetlony.

Aby uniknąć zjawiska migotania, prezentowana jest najpierw połowa obrazu i wiązkaelektronów przebiega linie na jednej połowie. Trwa to około 'Ao sek. Następnie wiązkaelektronów powraca do punktu wyjścia i ponownie przebiega linie na drugiej połowie. Wten sposób, chociaż na pełną ekspozycję obrazu potrzeba zaledwie 'Ao sek., na ekranieobraz pojawia się co '/ĆO sekundy. Eliminuje to całkowicie migotanie.

Ostatnio przemysł rozrywkowy ponownie wprowadził migotanie, pozwalające prze-konać się naocznie, jak wyglądałby świat, gdyby w naszym systemie wzrokowym niewystępowały mechanizmy integrujące. Przy światłach stroboskopowych wykorzystywa-nych czasami w świetlnych widowiskach estradowych stosuje się serię odrębnych zjawiskmigawkowych, tak że kolejny prezentowany obraz zdąży zniknąć, zanim pojawi sięnastępny. Przy dużej intensywności błysków i niskiej częstotliwości ich pojawiania sięsystem wzrokowy nie nadąża łączyć kolejnych błysków i obserwator spostrzeganierealne, porozrywane obrazy.

BARWA

Podstawą współczesnych teorii widzenia barw są obserwacje Izaaka Newtona, dotyczącerozszczepienia promienia świetlnego, przechodzącego przez pryzmat, na widmo świetl-ne. Na podstawie tego prostego faktu zbudowana była pierwsza teoria widzenia barwWidziana barwa zależy od długości fali świetlnej wpadającej do oka. Tak jak w wieluinnych teoriach okazało się, że chociaż fakty są prawdziwe, to teoria jest błędna (rys. 4-i-wkładka kolorowa).

W pryzmacie (albo jego ekwiwalencie w przyrodzie, w tęczy) białe światło słonecznerozszczepia się na wiązki promieni o różnych długościach fali i wszystkie barwy oddługich do krótkich fal układają się odpowiednio. Spostrzegamy widmo optyczne jakowstęgę barw-od czerwonej do fioletowej. Chyba to wszystko, co możemy powiedzieć owidzeniu barw. A może istnieje specjalnego rodzaju receptor dla światła o określonejdługości fali (tzn. dla każdego monochromatycznego światła), podobnie jak to jest wsystemie słuchowym, gdzie znajdują się różne neurony reagujące w specyficzny sposób nadźwięki o różnej częstotliwości?

Dokładne badanie spostrzegania barw wykazuje, że teoria taka byłaby zbyt uprosz-czona. W widmie optycznym wytworzonym przez pryzmat brak niektórych spostrzega-nych przez nas barw, w tym na przykład: brązowej, różowej lub purpurowej. Barwy tenajwidoczniej nie są monochromatyczne.

Po zmieszaniu dwu różnej długości fal świetlnych widzimy nie dwie różne barwy, alejedną nową-rezultat mieszania. Po zmieszaniu dwu monochromatycznych wiązekpromieni oko ludzkie nie może dokładnie określić, jakie barwy weszły w skład tejmieszaniny. To zjawisko różni się w swej istocie od analogicznego doświadczenia zesłuchem: oddzielne tony tworzące akordy stosunkowo łatwo są identyfikowane przezsłuchacza. Ponadto po zmieszaniu niektórych monochromatycznych fal świetlnychwidzimy światło białe. Na przykład, jeżeli błękitnozielone światło monochromatyczne (odługości fali 490 nm) zmieszane zostanie z żółtoczerwonym światłem monochromatycz-nym (o długości fali 600 nm), i jeżeli dobrana zostanie odpowiednia ilość każdego z nich,to obie barwy zniosą się wzajemnie i człowiek zobaczy szarą plamę. Takie mieszanieświateł określamy jako pary barw dopełniających.

Barwy dopełniające stanowią wskazówkę, jak należy przedstawiać widzenie barwprzez człowieka. Przede wszystkim trzeba znaleźć sposób określenia wzajemnychzależności odpowiadających wszystkim możliwym przypadkom spostrzegania światła ibarwy. Idealny model powinien pozwolić na przewidywanie barwy, jaką otrzymamy pozmieszaniu dowolnych barw monochromatycznych. Zazwyczaj dokonywanie takichprzewidywań umożliwia narysowany diagram, na którym przedstawione są różnemożliwe barwy i ich mieszaniny; istnieje zbiór zasad mieszania barw, pozwalających naprzewidywanie wyników łączenia różnych monochromatycznych promieni świetlnych.Taki diagram (wraz z odpowiednim opisem matematycznym) nazywa się przestrzeniąbarw. Bywają bardzo różne przestrzenie barw, poczynając od prostego koła, a kończąc naskomplikowanych bryłach.

MIESZANIE BARW

posługując się parami barw dopełniających, możemy uzyskać pierwszy system pozwa-lajmy opisać mieszanie barw. Układ barw w widmie, wytworzony w pryzmacie,jostatecznie dobrze charakteryzuje spostrzeganie oddzielnych monochromatycznychwiązek świetlnych. Posłużymy się przykładem widma. Zwróćmy uwagę przede wszys-jkjm na dwie rzeczy: po pierwsze, pewne barwy są „przeciwstawne" lub dopełniające wstosunku do innych;.po drugie, oba końce widma są do siebie dość podobne (ciemno-niebieski lub fioletowy na końcu fal krótkich i purpurowy na końcu fal długich),posługując się przedstawionymi faktami, dokonajmy prostej operacji: zachowajmykolejność barw w takim układzie, jaki istnieje w widmie światła słonecznego iprzedstawmy je w postaci koła, tak aby barwy dopełniające znalazły się naprzeciw siebiewzdłuż średnicy koła. Ze zdziwieniem stwierdzimy, że ten prosty schemat doskonaleopisuje widzenie barw i to znacznie dokładniej niż można było oczekiwać ze względu naprostotę jego założenia. Zwróćcie uwagę, że jak dotychczas nie zajmujemy się teoriąwidzenia barw, lecz próbujemy jedynie opisać związki wzajemne między barwamispostrzeganymi przez człowieka.

Koło barw

Rysunek 5-21 przedstawia jeden z możliwych wariantów koła barw. Na obwodzieznalazły się nazwy barw i odpowiadające im długości fal świetlnych (na rys. 4-1 ten samschemat przedstawiony został inaczej). Pary barw dopełniających można odnaleźć łączącwzdłuż średnicy koła dowolne dwa przeciwstawne punkty na obwodzie koła. (Zwyjątkiem odcinka oznaczonego jako „purpurowy", ponieważ dla tej barwy nie maodpowiednika w postaci monochromatycznej wiązki) Zanim jednak przystąpimy doanalizy koła barw, musimy precyzyjnie zdefiniować termin barwa. Dowolną barwęcharakteryzują trzy różne właściwości psychologiczne: jakość, nasycenie i jasność.

Jakość (odcień) odpowiada barwie w potocznym rozumieniu tego słowa; zmienia sięwraz ze zmianą długości fali świetlnej. Miejsce na obwodzie koła wyznacza właśniejakość.

Nasycenie określa względną ilość światła monochromatycznego, które należy zmie-szać ze światłem białym, aby otrzymać spostrzeganą barwę. Wszystkie punkty naobwodzie koła odpowiadają barwom wysoko nasyconym. Idąc od obwodu do środka kołamożemy zaobserwować obniżenie się nasycenia, punkt określony jako biały oznaczanasycenie zerowe, a punkt znajdujący się na przykład w połowie między białym azielonym oznacza nasycenie w stopniu średnim.

Jasność oznacza dokładnie to samo, co określaliśmy już tym terminem w poprzednichczęściach tego rozdziału. Wymiar ten nie został uwzględniony w naszym kole barw.Najbardziej zbliżonym odpowiednikiem fizycznym jasności jest intensywność światła (zzastrzeżeniem, które omawialiśmy już wcześniej).

Niebieskozielony 480

RYSUNEK 5.1.

Mieszanie dwu świateł. Aby stwierdzić, jaką barwę otrzymamy po zmieszaniu dwu barw.należy odnaleźć na obwodzie koła odpowiadające tym dwu barwom punkty i połączyć jelinią prostą. Dowolne zmieszanie dwu oddzielnych barw da nam barwę trzecią, którejmiejsce będzie gdzieś na tej linii. Dokładne położenie tej barwy zależy od ilości(intensywności) każdej z dwu mieszanych barw.

Załóżmy, że mieszamy dwie monochromatyczne barwy dopełniające, oznaczone jakopunkty B i Bc na rysunku 5-22 przedstawiającym koło. Punkt znajdujący się w środkukoła odpowiada zmieszaniu, w wyniku którego barwa całkowicie zanika. Tak więc punktw środku koła (W) odpowiada światłu białemu. Na tym rysunku wszystko, co jestspostrzegane jako bezbarwne, nazywa się białe, niezależnie od stopnia jasności. Dlatego

RYSUNEK 5-22

białe" oznacza tu ogólną klasę spostrzeżeń w skali od czarnego (bardzo mała jasność)oprzez szare (pośredni stopień jasności) do białego (duża jasność). Dla opisu barwyyszystkie wymienione gradacje jasności są nieistotne.

Przypuśćmy, że mieszamy dwie barwy nie będące dopełniającymi, na przykład A i B.\y efekcie uzyskujemy jakąś nową barwę O' (rys. 5-22). Jaka to jest barwa O'?Poszukiwanie odpowiedzi na to pytanie najłatwiej zacząć od rozpatrzenia zmian wspostrzeganiu, jakie wystąpią, kiedy będziemy poruszać się od punktu B leżącego na

Obwodzie kota w kierunku punktu W leżącego w środku. Punkt B odpowiada jednej z

czysto monochromatycznych barw widmowych. Załóżmy, że punkt B jest niebieski.Poruszając się od punktu B do środka, mieszamy po prostu dwa światła, jedno z nich jestbiałe, a drugie monochromatyczne niebieskie. Stosunek tych dwu świateł zmienia się wmiarę jak posuwamy się od punktu B (tylko niebieskie, brak białego), przez określonypunkt, w którym intensywność obu świateł jest równa, do punktu W (tylko białe, brakniebieskiego). Zwróćcie uwagę, że zmienia się nie to, co większość ludzi nazywa „barwą",tylko jej nasycenie, „jasność" barwy. Aby tego dowieść, weźmy dowolny punkt nalinii BW (z wyłączeniem punktów B i W) i polećmy obserwatorowi, aby wskazał, którejz barw widma najbliższa jest prezentowana barwa: wybierze on barwę odpowiadającąpunktowi B.

Powróćmy teraz do pytania postawionego na początku: jakiej barwie odpowiada punkt0' na rysunku 5-22? Wyprowadźmy promień ze środka koła W poprzez punkt O' iznajdziemy punkt O na obwodzie (rys. 5-22). Punkt ten odpowiada określonej barwie.Dokładnie tak samo jak dla punktu B i dowolnego innego punktu między B i środkiemkoła, barwa w punktach O i O' będzie jednakowa, tylko że w punkcie O barwa będziebardziej nasycona. Widzimy zatem, że zmieszanie B i A da barwę O, ale o mniejszymnasyceniu.

Próba uzyskania O w wyniku zmieszania A i B jest z góry skazana na niepowodzenie,ponieważ jedyny możliwy efekt mieszania tych dwu barw będzie leżał na linii prostej AB,a jego miejsce na tej prostej zależy od względnych intensywności A i B. Im większa będzieintensywność A, tym bliższy A będzie wynik zmieszania. Tak więc najbliższymmożliwym przybliżeniem do O, w wyniku zmieszania A i B, jest O' o tej samej jakości co0, ale o mniejszym nasyceniu.

Mieszanie trzech świateł. Trzy barwy monochromatyczne-nazwijmy je A, B i C - wpołączeniu mogą dać dowolną barwę leżącą wewnątrz trójkąta o wierzchołkach A, B i C.Aby zrozumieć, w jaki sposób występuje to zjawisko, przeanalizujemy mieszanie barw A,B i C, dające w efekcie czwartą barwę Z.

Rysunek 5-23 wyraźnie wskazuje, że barwy uzyskiwane w rezultacie mieszaniadowolnych dwu barw (A z B, B z C albo A z C) leżą na prostych (linie przerywane)łączących odpowiednie punkty. Poszukiwana barwa Z nie znajduje się na żadnej z tychprostych. Nie znaczy to wcale, że barwy tej nie można uzyskać. Z połączenia A i Bwybierzmy-punkt D. Pomimo że barwę D otrzymuje się w wyniku mieszania dwumonochromatycznych barw, stanowi ona jednak w kole barw taki sam element, jak inneczyste monochromatyczne wiązki światła. Dlatego też mieszając barwy C i D możemy

RYSUNEK 5-23

D powstaje w wynikuzmieszania A i B

R Y S U N E K 5-24

PołączenieC i D daje Z

uzyskać dowolną barwę leżącą na prostej łączącej C i D. Tak więc, w celu uzyskaniabarwy Z, należy zmieszać A i B w takich proporcjach, aby punkt D znalazł się na liniiprostej łączącej C i Z. Wtedy to mieszając C i D we właściwych proporcjach uzyskamybarwę Z. Analogiczne rozumowanie prowadzi do tego, że zawsze można zestawić takąkombinację barw A, B i C, aby uzyskać wcześniej założony punkt w trójkącie owierzchołkach A, B i C.

Czy istnieją takie trzy monochromatyczne światła, które po zmieszaniu mogą dawaćwszystkie możliwe spostrzegalne barwy? Nazwijmy te trzy zasadnicze światła barwamipodstawowymi. Jak wskazuje rysunek 5-24, większą skalę barw leżących wewnątrztrójkąta można uzyskać wtedy, gdy barwy podstawowe nie leżą zbyt blisko siebie.Wiadomo też, że aby uzyskać wszystkie możliwe barwy, barwy podstawowe nie powinnybyć dopełniające względem siebie; ponadto powierzchnia trójkąta powinna być jak

największa. Zauważmy też, że gdyby wszystkie trzy punkty leżały na jednej połowieobwodu koła, uzyskanie pełnego zestawu barw byłoby nieosiągalne: środek koła barwpowinien leżeć wewnątrz trójkąta. Ścisłe sformułowanie tych wymagań jest następujące:trzy barwy podstawowe powinny być dobrane tak, aby ani jedna z nich nie byładopełniającą w stosunku do dwu pozostałych i aby żadna z trzech barw nie mogła byćuzyskana w wyniku zmieszania dwu pozostałych.

Idealny zespół barw podstawowych przedstawiony został na rysunku 5-25; uzysku-jemy duży trójkąt równoramienny, w który wpisane zostało całe koło barw. Nanieszczęście jednak podstawowe barwy A, B i C leżą poza kołem; oznacza to, żemonochromatyczne źródła światła nie mogą dać takich barw. Jedyne, co możemy

RYSUNEK 5-25 RYSUNEK 5-26

uzyskać stosując jako źródło światło widzialne, to trójkąt równoramienny wpisany w koło(rys. 5-26).

Koło barw dobrze przedstawia znaczną część zjawisk związanych ze spostrzeganie^barw. Ale jest to tylko opis zjawiska, a nie jego wyjaśnienie. Pokazuje nam, jak p0

zmieszaniu barw podstawowych można uzyskać dowolne spostrzegane przez nas barwyKiedy rozpatrujemy koło barw, podstawowymi mogą być trzy dowolne barwy wybranezgodnie z przedstawionymi wyżej zasadami. Ale jeszcze do tej pory nie zastanawialiśmysię nad tym, jakie są rzeczywiste barwy podstawowe systemu wzrokowego.

MIESZANINY ŚWIATEŁ

BARWNIKI I ŚWIATŁA

Zasady koła barw dotyczą mieszania świateł, a nie barwników. Aby określić, jakie barwy uzyskamyprzez zmieszanie farb, musimy pamiętać, że barwa farby zależy od stopnia pochłaniania przez niącałego światła wszystkich długości fal. z wyjątkiem jednej. To właśnie światło odbija się odpomalowanej powierzchni i powoduje, że spostrzegamy daną barwę. Aby określić rezultatzmieszania dwu barwników, musimy wiedzieć, jakiej długości fale będą pochłaniane przez tęmieszaninę. Ponieważ absorpcja barw jest najistotniejszą właściwością farby, mieszaniny tenazywamy absorpcyjnymi. Mieszaniny świateł nazywamy addytywnymi.

Mieszanina świateł czerwonego i zielonego może dać światło żółte. Mieszanina światłaniebieskiego i żółtego da nam światło szare (rys, 5-21). Takie są fakty z mieszania barw, choćniewątpliwie są one sprzeczne z tym, co większość ludzi dowiedziała się o mieszaniu barw nalekcjach rysunków. Skąd się biorą te różnice? Odpowiedź jest taka, że wiążą się one z różnicamimiędzy połączeniem dwu świateł a połączeniem dwu barwników, mimo że ich barwy mają tę samąnazwę. Aby odpowiedzieć na pytanie, jaką barwę uzyskamy po zmieszaniu, nie trzeba wiedzieć,jakie barwy były zmieszane. Ważniejsze jest inne pytanie: jakie barwy dostrzeże oko?

Rozpatrzmy mieszaninę świateł (rys. 5-27). Promień niebieskiego światła pada na kartkępapieru: światło niebieskie odbite od kartki wpada do oka i kartka widziana jest. jakoniebieska.

Oświetlmy kartkę światłem żółtym. Światło to odbija się również i widzimy żółtą kartkę.Teraz oświetlmy kartkę równocześnie światłem niebieskim i żółtym. Obie wiązki światła

odbijają się od kartki i uzyskana w ten sposób barwa spostrzegana jest jako mieszanina obu wiązek:w tym wypadku szara.

Rozpatrzmy mieszaninę barwników (rys. 5-27). Pomalujcie kartkę papieru na niebiesko,Następnie skierujcie na papier białe światło. Farba pochłonie z niego wszystkie składowe części odługich falach, tak że odbijają się tylko fale krótkie: zielona, niebieska i fioletowa. Oko widzimieszaninę tych trzech barw - kartka jest niebieska (rys. 5-27).

Pomalujcie białą kartkę na żółto. Skierujcie na nią białe światło. Farba pochłania wszystkieskładowe części o krótkich falach, odbijając jedynie zielone, żółte, pomarańczowe i czerwone. Okowidzi mieszaninę tych barw-papier jest żółty (rys. 5-27).

Pomalujcie kartkę papieru mieszaniną niebieskiej i żółtej farby, oświetlcie ją białym światłem.Niebieska farba pochłania wszystkie jego składniki o długich falach (żółty, pomarańczowy,czerwony), a farba żółta - wszystkie komponenty o falach krótkich (niebieski i fioletowy). Pozostaje

Niebieskie Niebieskie '

Biała kartka

Biała kartka

RYSUNEK 5-27

wyłącznie środkowa część widma: promienie zielone. I właśnie te promienie odbijają sie nipapieru. Mieszaninę farby niebieskiej i żółtej widzimy jako barwę zieloną (rys. 5-27).

Co zrobić, aby barwniki mieszały się lakjak światło?'Zasady mieszania barw ustalone w wynj^eksperymentów ze światłem stosują się również do mieszania farb. Załóżmy, że chcemy uzyskaćbarwę żółtą przez zmieszanie barwników czerwonego i zielonego. Podczas mieszania farb nalcAzachować daleko idącą ostrożność. Jeżeli po prostu wymieszamy farby, a natępnie uzyskanamieszaninę przeniesiemy na papier, to uzyskamy ciemną barwę, prawdopodobnie z czerwonvniodcieniem. Dzieje się tak dlatego, że mieszając barwniki uzyskujemy efekt ich interferencji. Jeżeliprzedtem nałożymy na papier czerwoną farbę w formie gęsto położonych kropek (z daleka papierwyglądać będzie jak czerwony), a następnie na ten sam papier nałożymy kropki zielonej barwy lakaby wypełniły one wszystkie luki między czerwonymi kropkami i żeby nigdzie nie nakładały sięjedna na drugą, z bliska czerwone i zielone kropki widziane będą jako oddzielne. Jednak z dalekaoddzielnych kropek już nie można odróżnić, oko odbierze mieszaninę czerwonego i zielonegoświatła i papier będzie wyglądał tak jakby był pomalowany żółtą farbą.

Na tych właśnie zasadach opiera się telewizja kolorowa. Wystarczy spojrzeć na obraz z bliska,aby zobaczyć, że składa się on z oddzielnych kolorowych punktów. Na długo przed erą telewizjikolorowej malarz impresjonista, George Seurat (1859-1891), eksperymentował z addytywnymimieszaninami barw; jego obrazy składają się z barwnych plam, które to oglądane z pewnejodległości dają zamierzony przez artystę efekt barwny.

. .jaśnić pochodzenie mieszaniny barw, ale również określa prawidłowe miejsce barwpozawidmowych.

Wyjaśnienie obrazów następczych jest łatwe. Przedłużające się oddziaływanie ogląda-, mo obrazu wywołuje zmęczenie receptorów, co pozwala systemowi konkurencyjnemu'vz"iąć górę, a to prowadzi do stymulacji neutralnej. Wykorzystując to zjawiskoindukowania barwy, możemy uzyskać barwy „nienaturalne". Jeżeli będziemy patrzećprzez jakiś czas na nasyconą zieleń, a następnie przeniesiemy wzrok na nasyconącZCrwień, to odbierzemy ją jako czerwień supernasyconą. Receptory zieleni uległy/.męczeniu. Nie mogą one już mieszać się z czerwienią i zmniejszać jej nasycenia. Takaha rwa czerwona jest jaśniejsza aniżeli ta, którą wytwarzają zwykle promienie mono-chromatyczne.

Efekt ten można wzmocnić przez dodanie indukowanej barwy. Popatrzcie na mocnoczerwoną figurę leżącą na mocno zielonym tle, a następnie na mocno zieloną figuręleżącą na mocno czerwonym tle. Możecie zrobić to z łatwością sami mając do dyspozycjikolorowe diapozytywy, z tym że jeden powinien być negatywem, drugi zaś pozytywem(taśma kolorowa). Rzutujmy je następnie na ekran naprzemiennie, tak aby padały ściślena to samo miejsce. Efekt wystąpi bardziej wyraziście przy szybkiej wymianie diapozy-tywów.

Obrazy następcze

Wpatrujcie się uparcie w barwny wzór przedstawiony na rysunku 1-49 (wkładkakolorowa II) tak długo aż obraz zacznie lekko „falować". Następnie przenieście wzroknabiałą powierzchnię; zobaczycie obraz następczy barwnego wzoru. Barwa tego obrazuprawie dokładnie odpowiada barwie dopełniającej pierwotnie obserwowanego obrazu.Tak więc koło barw wskazuje nam również, jakie barwy wystąpią w obrazachnastępczych: barwa obrazu następczego leży nieomal naprzeciw barwy, na którą patrzyłuprzednio obserwator (barwy dopełniające dla obrazu następczego nie są rozmieszczonedokładnie naprzeciw siebie, występuje tu pewne przesunięcie, które nie zostało jeszcze wpełni wyjaśnione; przypuszcza się, że ten niewielki błąd w przewidywaniu barwy wynikaz nieznacznego zabarwienia wnętrza oka, które powoduje pewną wybiórczą absorpcjęczęści widma świetlnego).

Obrazy następcze są odwracalne. Jeżeli barwa niebieska daje obraz następczy o barwieżółtej, to żółta barwa daje obraz następczy o barwie niebieskiej. Jednak pewne odcieniezieleni dają purpurowe obrazy następcze, chociaż w widmie nie ma części monochro-matycznej, odpowiadającej barwie purpurowej. Purpura oraz powiązane z nią barwy niesą barwami widmowymi. Barwy te możemy jednak umieścić w kole barw, podwarunkiem, że będziemy znali ich komponenty. Przedstawić je można przez określeniedługości ich fal. Przypatrzmy się ponownie kołu barw-purpura zajmuje w nim miejscemiędzy fioletem (długość fali 400 nm) i czerwienią (długość fali 700 nm), które to barwypo zmieszaniu dają intensywną purpurę. W ten sposób koło barw pozwala nie tylko

WRAŻLIWOŚĆ CZOPKÓW NA BARWY

W trakcie bezpośredniego mierzenia wrażliwości czopkówna barwę wykryto trzy rodzajeczopków; każdy typ czopków zawiera specjalny pigment, który odpowiada określonejselektywnej wrażliwości na barwy. Różnorodne pigmenty w różnym stopniu pochłaniająświatło, działają wybiórczo w odniesieniu do fal określonej długości. Jeden z nichpochłania przede wszystkim światło o długości fali od 445 do 450 nm, drugi od 525 do535 nm; maksymalna selektywność ostatniego mieści się w granicach 555-570 nm.Ogólna charakterystyka pochłaniania światła przez różnorodne pigmenty jest zbliżonado tego, co zostało przedstawione na rysunku 5-28. Trzem podstawowym barwomodpowiadają trzy typy receptorów (A, B i C) warunkujących normalne widzeniewszystkich barw.

Na podstawie wrażliwości tych podstawowych receptorów można wyjaśnić niemalwszystkie zjawiska widzenia barw. Na przykład, z koła barw wynika fakt, że mieszaninazieleni (520 nm) i czerwieni (620 nm) nie powinna różnić się od barwy żółtej (o długościfali 564 nm). Jaki to ma związek z wrażliwością czopków przedstawionych na rysunku5-28?

Niech pionowa oś na wykresie przedstawia ilościową charakterystykę pobudzeniakażdego z trzech receptorów barw przez światło o intensywności równej 100, przy danejdługości fali przedstawionej na osi poziomej. Zastanówmy się teraz, co w wyniku tegootrzymamy, kiedy 100 jednostek długości 620 nm zmiesza się ze 100 jednostkamidługości 520 nm.

cl0pień pobudzenia receptorów barw

A \ B C

•, .,-wony (620 nm) 10 2 0,0l,;.!iony (520 nm) 7 15 0,2

; ni : 1 7 l 7 °.2

RYSUNEK 5-28. Źródło: Wald(l964).

Suma wskazuje pobudzenie każdego z trzech receptorów przy oddziaływaniu 200jednostek świetlnych: 100 z czerwienią i 100 z zielenią. Aby krzywe te można byłowykorzystać, musimy przeskalować występujące tu wartości. Mamy w sumie 34,2jednostek pobudzenia nerwowego, w tym receptor A otrzymuje 17/34,2, czyli 50%ogólnego pobudzenia, receptor B-tyle samo, a receptor C- 1%. Powróćmy teraz dokrzywych przedstawionych na rysunku 5-28. Poszukajmy tej długości fali, przy którejreceptory A, B i C są pobudzane w przedstawionych powyżej proporcjach. W danymwypadku łatwo możemy ją odnaleźć. Praktycznie jedyne miejsce, któremu odpowiadarównomierne pobudzenie A i B przy nieznacznym pobudzeniu C, mieści się w przedziale560 i 565, nm. Tak więc mieszanina czerwieni i zieleni jest odbierana jako żółta. Kołobarw daje nam tę samą odpowiedź: mieszanina przybierze barwę żółtą.

Z przeprowadzonych obliczeń jasno wynika, że dysponujemy prostym, chociażuciążliwym sposobem, pozwalającym obliczyć dla dowolnego połączenia światełodpowiednie wielkości pobudzenia w każdym z trzech receptorów i zarazem wyznaczyć,jakie inne kombinacje świateł monochromatycznych wywołają takie samo pobudzeniereceptorów. Ponieważ koło barw pozwala nam uzyskać ten sam rezultat, a posługiwać sięnim jest znacznie łatwiej, dajemy mu pierwszeństwo.

Musimy jeszcze zastanowić się nad tym, jak sygnały z receptorów podstawowych łącząsię w systemie wzrokowym. Sprawa ta już od dawna jest powodem poważnych sporów.Zasadnicza różnica poglądów dotyczy problemu, czy ośrodki mózgowe wykorzystująbezpośrednio informację płynącą z receptorów podstawowych czy też występują jakieśpośrednie etapy jej przetwarzania.

Teoria widzenia barwnego oparta na procesach przeciwstawnych

Jeżeli szarą plamę umieścimy w centrum czerwonego pola, to przybierze ona dlaobserwatora odcień zielony, to znaczy przybiera barwę dopełniającą do barwy tła. Naspostrzeganie danej barwy duży wpływ wywiera kontekst barwny, który ją otacza.Zjawisko to w połączeniu z informacją o barwach dopełniających i ślepocie na barwystwarza podstawy do przypuszczeń, że w toku pracy aparatu widzenia barw uczestnicząprocesy przeciwstawne. Jeszcze w 1878 r. Ewold Hering przedstawił teorię widzenia barwopartą na procesach przeciwstawnych. Zgodnie z tą teorią, barwy mieszają się paramidopełniającymi: niebieska z żółtą, czerwona z zieloną i biała z czarną. Ocena jasności

RYSUNEK 5-29. Sieć fizjologiczna na podstawie De Yalois i Jacobsa (1968).

odbywa się na podstawie reakcji mechanizmu „czarny-biały", a barwy powstają wwyniku kombinacji mechanizmów „niebieski-żółty" i „czerwony-zielony".

W systemie procesów przeciwstawnych trzy podstawowe receptory barwy, oznaczonena rysunku 5-29 literami A, B i C, łączą się ze sobą w różny sposób. Dokładnie hiewiadomo, jakie są te połączenia, rozpatrywano jednak szereg możliwych wariantów. Naprzykład, jeden z takich schematów połączeń trzech receptorów, kiedy w efekcieotrzymujemy pary czerwony-zielony, czarny-biały i niebieski-żółty, jest pokazany narysunku 5-29. Istnieją również inne możliwe połączenia. Należy przypuszczać, żebadania fizjologiczne pozwolą w najbliższych latach na ustalenie rzeczywistych połą-czeń.

Bez względu na to, że szczegóły ciągle pozostają niewyjaśnione, sam fakt występowaniarozlicznych połączeń między receptorami został stwierdzony zarówno w eksperymen-tach psychofizycznych, jak i fizjologicznych. Na przykład, badania fizjologiczne włókienw ciałach kolankowatych bocznych u małp pozwoliły wykryć receptory, którychaktywność rośnie w trakcie drażnienia światłem czerwonym, ale maleje pod wpływemzielonego światła. Jest to dokładnie taki sam efekt, jaki można przewidzieć opierając sięna teorii procesów przeciwstawnych. Inne receptory reagują odwrotnie; aktywność ichwzrasta jako reakcja na światło zielone, a obniża sięjako reakcja na światło czerwone (rys.5-30 a, b, c).

Wykryte zostały również pary niebieski-żółty, chociaż jest ich (przynajmniej uprzebadanych małp) znacznie mniej niż pa r czerwony-zielony. Jest to zgodne z faktem, żesystem niebieski-żółty jest mniej wrażliwy aniżeli czerwony-zielony.

RYSUNEK 5-3Oa

I Reakcje zarejestrowane przez jedną mikroelektrodę wprowadzoną do ciała kolankowatego bocznego małpyokazują nam procesy przeciwstawne komórki; (+): reakcje na fale długie (czerwone) (-): reakcje na falerótkie., c) Średnie reakcje różnorodnych klas przeciwstawnych neuronów w mózgu małpy. Trzy krzywe na każdym zykresów przedstawiają trzy różne poziomy intensywności (energii) mierzone w dowolnych jednostkach. Ziepublikowanych danych De Yalois, Abramova i Jacobsa (1966).

R Y S U N E K 5-3Oc

Kontrast indukowany

Podczas spostrzegania przedmiotów zarówno barwnych, jak i czarno-białych widzeniejednych z nich ma wpływ na spostrzeganie innych. Jest to spowodowane hamowaniemobocznym. To samo zjawisko jest odpowiedzialne za wzrost kontrastu oraz stałośćjasności. Jeżeli będziemy patrzeć na niebieską plamę pobudzającą daną część siatkówkito stwierdzimy, że obniża się przy tym wrażliwość na barwę niebieską w sąsiednichczęściach, a w następstwie wzrasta wrażliwość na barwę żółtą. Przy patrzeniu na bk-|zwiększa się wrażliwość na sąsiadującą czerwień, a przy patrzeniu na czerwień wzrasi.iwrażliwość na zieleń. Takim zjawiskom kontrastu nadano nazwę kontrastu przestrzen-nego albo kontrastu indukowanego: każda barwa indukuje barwę dopełniającą »sąsiadujących z nią częściach pola.

Aby wyjaśnić te stwierdzenia, musimy przyjąć założenie, że jeden neuron podstawow..będąc pobudzony, hamuje wszystkie otaczające go neurony tego samego rodzaju. Inacz^:

mówiąc, każdy z trzech podstawowych receptorów barw A, B i C hamuje otaczającereceptory A, B i C. Ponieważ receptory te połączone są w pary i tworzą systemyprzeciwstawne, hamowanie jednego receptora jest równoznaczne z zwiększeniemwrażliwości receptora przeciwstawnego. W wyniku mamy do czynienia z kontrastembarwy. Najsilniejszy efekt kontrastu uzyskujemy w wypadku barw dopełniających. Wrzeczywistości patrzenie na pary barw dopełniających może wywołać przykre uczucie,ponieważ indukowana barwa wywołana oddziaływaniem przestrzennym jest spostrze-gana jako bardziej intensywna, silniej nasycona, aniżeli przywykliśmy ją spostrzegaćnormalnie (patrz rys. 5-31 -wkładka kolorowa).

Przyjrzyjcie się zielonym sercom na rysunku 1 -49 (wkładka kolorowa). Skoncentrujciewzrok na czarnym punkcie, dopóki nie wystąpi migotanie obrazu, tzn. dopóki nie pojawisię obraz następczy. Przenieście teraz wzrok na białą powierzchnię. Tak, teraz widzicieobraz następczy z różowymi sercami, ale skąd znalazł się tam również kolor zielony? Towłaśnie efekt indukcji.

Przy tej okazji zrozumieliście również, dlaczego zaczyna występować migotanie barw,jeżeli długo patrzymy na obraz. Zauważcie, że migotanie występuje silniej przykrawędziach obrazów. Nieuniknione drobne ruchy oczu wywołują drganie tej częściobrazu, zmieniając jego położenie na siatkówce, co daje oscylacje między dwiemaróżnymi barwami po obu stronach krawędzi obrazu. Podczas nieruchomego obserwo-wania męczą się szybciej receptory odbierające tę część obrazu, gdzie barwa się niezmienia, receptory odpowiadające krawędziom nie są tak zmęczone i bardziej podlegająwpływom kontrastu. Tak więc nierównomierna adaptacja receptorów powoduje migo-tanie spostrzeganego obrazu.

Indukowanie barw zawiera w sobie wiele możliwości. Tak np. Edwinowi Land zPolaroid Corporation udało się zademonstrować możliwość uzyskania prawie pełnegozestawu spostrzeganych barw w wyniku posługiwania się mieszaniną dwu barw.Eksperymenty Landa przez jakiś czas bulwersowały zwolenników teorii trzech kompo-nentów widzenia barwnego. Jednakże rezultaty uzyskane przez niego stanowiły najwy-

,;njcj efekt ukrytego działania systemu barw przeciwstawnych i były wynikiemRł7,itrastu przestrzennego. Obie barwy, jakimi posłużył się Land, nie były monochroma-kt/ne. lecz raczej były to dość duże obszary widma, jeden krótkofalowy, a drugiuueofalowy. Gdyby zastosować metodę Landa wykorzystując obie monochromatyczne\ [(."świetlne, to nie udałoby się otrzymać pełnego zestawu barw. Barwy uzyskane przezMiida pojawiają się tylko przy szerokiej gamie barw różnych przedmiotów, a w takichtrunkach maksymalizują się efekty indukowanych barw. W wypadku dwu prostychWiązek promieni monochromatycznych, barwy Landa będą identyczne z tymi, jakich•Moglibyśmy oczekiwać stosując zasady koła barw.

6. System słuchowy

FIZYKA DŹWIĘKUCzęstotliwość dźwiękuIntensywność dźwięku

DECYBELE

BUDOWA I FUNKCJONOWANIE UCHAUcho wewnętrzneRuchy błony podstawowejKomórki wioskowe (włosowate)

REAKCJE ELEKTRYCZNE NA DŹWIĘKKrzywe strojenia (tonów)Charakterystyka czasowa reakcji neuronówKodowanie intensywności informacjiPrzetwarzanie informacji słuchowej

Detektory zmian częstotliwości

•cjio ludzkie jest nadzwyczaj skomplikowane. Na pierwszy rzut oka może się wydawać,;,., w istocie jest po prostu tubą, łączącą świat zewnętrzny z małą wewnętrzną' icr)ibraną - błoną bębenkową. Drgania powietrza wywołują drgania błony bębenkowej.I .jnak zewnętrzne części ucha, małżowina uszna, przewód słuchowy, błona bębenkowa,,liajfj najmniejsze znaczenie dla jego prawidłowego funkcjonowania. Drgania błonyh-benkowej jako reakcja na zmiany ciśnienia powietrza - to zaledwie początek długiego[.„icucha zdarzeń, które w końcowym rezultacie prowadzą do odebrania dźwięku.

proces przechodzenia dźwięku przez ucho aż do wywołania sygnałów nerwowychobejmuje wiele złożonych etapów. Przyjrzyjcie się rysunkom 6-1 i 6-2. Najpierw falajźwięku dochodząca do ucha przechodzi przez przewód słuchowy i powoduje drgania(otiy znajdującej się na końcu tego przewodu - tzw. błony bębenkowej. Drgania te są

przenoszone dalej do następnej błony, tzw. okienka owalnego poprzez trzy małekosteczki ucha środkowego. Okienko owalne stanowi wejście do spiralnej struktury

RYSUNEK 6-

RYSUNIK,.-

kostnej ucha wewnętrznego zwanej ślimakiem. Drgania okienka owalnego wprowadzająw ruch płyn znajdujący się w ślimaku, który to ruch zostaje przekazany błonie leżącejwewnątrz wzdłuż spirali, tzw. błonie podstawowej. Drgania te odbierane są przez calerzędy włosków leżących na błonie podstawowej, co powoduje, że komórki, z którymi sąone powiązane, wytwarzają impulsy nerwowe niosące informację akustyczną do mózgu,Każdy z tych etapów ma swoje ważne miejsce w tym złożonym procesie. Zadanie naszebędzie polegało na wykryciu, jak każde z wymienionych tu ogniw drogi dźwiękuprzyczynia się do powstania przekazu nerwowego wysyłanego przez nerw słuchowy domózgu i jak ten przekaz jest dekodowany na psychiczne doznania dźwięku, muzyki imowy.

FIZYKA DŹWIĘKU

Dźwięk to zmiany ciśnienia powietrza. Jeżeli jakiś przedmiot „wydaje dźwięk", topowoduje on rozprzestrzenianie się fal dźwiękowych w otaczającym go środowisku.Ciśnienie dźwiękowe, mierzone w pewnej odległości od źródła dźwięku, nie daje pełnego

:<nzu ciśnienia dźwięku generowanego przez źródło. Po części dzieje się tak dlatego, że' -t roZprzestrzeniając się w powietrzu słabnie, ale po części wskutek różnego rodzaju! bijania i załamywania się fali, spowodowanego przez napotykane na jej drodze..-.•edmioty.

Częstotliwość dźwięku

Zmiany ciśnienia powietrza w fali dźwiękowej można przedstawić graficznie w postacisinusoidy (rys. 6-3). Aby opisać falę (o kształcie sinusoidy) należy określić trzy parametry:jak szybko się zmienia (częstotliwość fali), jak silne ciśnienie wytwarza (jej amplituda) iadzic się zaczyna (faza). Ogólnie mówiąc (z pewnymi wyjątkami, które opiszemy dalej),jm większa amplituda sinusoidy, tym silniejszy dźwięk, im większa częstotliwość, tymwyższy dźwięk. Na przykład, fala sinusoidalna o częstotliwości 261,63 drgań na sekundęodpowiada pod względem wysokości nucie środkowego C w skali muzycznej. Częstot-liwość jednego herca (Hz)' odpowiada jednemu drganiu na sekundę.

Częstotliwość jest równa liczbie pełnych cykli na sekundę

' = Czas (sek)A = Amplituda/ = Częstotliwość cykli na sekundę (Hz) RYSUNEK 6-3

Chociaż opis zmian ciśnienia dźwiękowego w czasie daje możliwość pełnego opisaniadźwięku, często wygodniej jest opisać falę w zupełnie inny sposób. Spójrzcie na krzyweilustrujące zmiany ciśnienia dźwiękowego, przedstawione na rysunkach 6-4 i 6-5. Tezłożone fale są trudne do mierzenia. Łatwiej będzie, jeśli rozłożymy je na składniki, tzn.na szereg prostych fal sinusoidalnych. Rozumowanie to jest oparte na twierdzeniumatematyka Fouriera (1768-1839), który udowodnił, że dowolna skomplikowana fala (zpewnymi ograniczeniami) może być przedstawiona jako suma fal sinusoidalnych o

1 Jednostka częstotliwości pochodzi od nazwiska niemieckiego fizyka, Heinricha R. Hertza (1857^-1894).Częstotliwość określa się też często w kilohercach (kHz), 1 kHz równa się 1.000 Hz.

określonej częstotliwości i intensywności. Takie rozłożenie fali na jej składowe częstot-liwości nazywa się analizą Fouriera (rys. 6-6).

Przedstawienie złożonych fal w postaci ich sinusoidalnych składowych jest najbliższetemu, co rzeczywiście zachodzi w uchu. W istocie ucho przeprowadza, z grubsza biorąc,coś w rodzaju analizy Fouriera. Jeżeli brzmią jednocześnie dwa dźwięki harmoniczne zczęstotliwością 440-Hz (nuta A powyżej środkowego C) i 698-Hz (F), to połączenie takieodbierane jest jako akord, a nie jako jeden złożony dźwięk. Fakt ten po raz pierwszyzarejestrował niemiecki fizyk, Georg Ohm (1787-1854), stąd odpowiedniość między

RYSUNEK 6-6

Pojedynczesinusoidy

Suma sześciu sinusoidprzedstawionych powyżej

Suma nieskończonej liczbysinusoid wraz z sześciomaprzedstawionymi powyżej

tym, co słyszymy, a tym, co dźwięk sobą przedstawia w postaci odrębnych składowychznana jest jako prawo Ohma (Jest to ten sam Ohm, który ogłosił prawo Ohma wdziedzinie elektryczności; ten sam Ohm, lecz prawo inne.) W odniesieniu do światłasprawa wygląda zupełnie inaczej. Kiedy czerwone światło (długość fali 671 nm) mieszasię ze światłem zielonym (długość fali 536 nm), to w efekcie zmieszania uzyskujemyświatło widziane jako żółte (długość fali 589 nm). W odróżnieniu od systemu słuchowego,system wzrokowy nie odbiera oddzielnie różnych częstotliwości, które oddziałują naniego. Fale wzrokowe łączą się w oku i nie ma śladu ich odrębnych składników.

Intensywność dźwięku

Podobnie jak intensywność światła, rozpiętość intensywności dźwięku jest ogromna-odnajsłabszego dźwięku, ledwie odbieranego przez ucho ludzkie, do dźwięku wywołującego

Tabela 6-1

Dźwięk

Start rakiety kosmicznej z ludźmi na pokładzie (z odległo-ści 45 m)

Próg bólu

Głośny grzmot, zespół rockowy

Krzyk

Rozmowa

Cichy szept

Próg słyszalności przy 1000 Hz

Dźwięk

Najniższa nuta na fortepianieNajniższa nuta śpiewaka (bas)Najniższa nuta na klarnecieŚrodkowe C na fortepianieStandardowa wysokość strojenia (A powyżej środkowego C)Najwyższa nuta śpiewaczki (sopran)Najwyższa nuta na fortepianieTony harmoniczne instrumentów muzycznychGranica słyszalności ludzi starszychGranica słyszalności

Intensywność(dB)

200

180

160

140

120

100

80

60

40

20

0

Częstotliwość(Hz)

27,5100104,8261,644010004180

10 00012 000

16 000-20 000

ból fizyczny. Na przykład przy 2000 Hz największa intensywność dźwięku,jaką człowiekmoże jeszcze wytrzymać, jest tysiąc miliardów razy silniejsza od najsłabszego odbiera-nego dźwięku. Tej ogromnej rozpiętości intensywności natężenia nie da się przedstawićbezpośrednio. Stosuje się więc skondensowany zakres intensywności dźwięku poprzezwykorzystanie decybeli (dB) (tabela 6-1).

DECYBELE

1. Podwajając (lub zmniejszając o połowę) stosunek intensywności sygnałów dodaje się (lubodejmuje) 3 dB.

lytnożąc (lub dzieląc) stosunek intensywności sygnałów przez 10 dodaje się (lub odejmuje) 10dB.Jeżeli dwa dźwięki różnią się o IOw dB, to stosunek ich intensywności wynosi 10 . Na przykład,różnica 60 - dB w intensywności dwóch dźwięków oznacza, że jeden z nich jest 106 (1 milion)razy silniejszy niż drugi.ponieważ decybele odnoszą się do stosunku dwu intensywności, stwierdzenie, że jakiś dźwiękma intensywność 65 dB jest całkowicie pozbawiona sensu, chyba że znany jest poziom, z którymdokonujemy porównań. Na ogół, jeśli spotkacie takie określenie, oznacza to, że dany dźwięk jest65 dB intensywniejszy od międzynarodowego standardowego poziomu odniesienia, za jakiprzyjęto 0,0002 dyny/cm2. Ten standard odnosi się do dźwięku o bardzo niskiej intensywności.Jest to w przybliżeniu najniższa intensywność dźwięku o częstotliwości 1000 Hz, jaką możewykryć ucho ludzkie.

Decybele

Liczba dB =

///»0,00010,0010,0100,0320,100,130,160,20 '0,250,320,400,500,630,791,00

10 log (I/Iu)dB

-40-30-20-15-10—9-8-7-6-5-4„ ^

_2-1

0

I/Io

10 000,01 000,0

100,031,610,07,96,35,04,03,22,52,01,61,31,0

dB

40302015109876543210

BUDOWA I FUNKCJONOWANIE UCHA

Ucho wewnętrzne

Dla psychologa jedną z najważniejszych części ucha jest niewielka spiralowata strukturakostna mieszcząca się w uchu wewnętrznym, zwana ślimakiem (rys. 6-7 i 6-8). Ślimak toprzewód zakręcony 2,5 raza (u człowieka), wypełniony wewnątrz słonym roztworem.Ślimak człowieka ma 0,5 cm długości i 1 centymetr szerokości.

W obudowie kostnej ślimaka znajdują się dwa otwory. Jeden z nich nazywanyokienkiem owalnym okryty jest błoną, która łączy się z ostatnią z kosteczek słuchowych.

Btona podstawowa

RYSUNEK 6-7

Drgania z błony bębenkowej poprzez kosteczki ucha środ-kowego przechodzą przez tę błonę do ślimaka. Ponieważślimak jest wypełniony nieściśliwym płynem, niezbędny jestjakiś mechanizm umożliwiający przekazanie ciśnieniawytwarzanego w okolicy okienka owalnego. Dokonuje się todzięki istnieniu w ścianie kostnej drugiego małego otworu,również pokrytego cieniutką błoną; mieści się on w dolnejczęści ślimaka i nosi nazwę okienka okrągłego (rys. 6-7 i6-8).

Wewnątrz ślimaka znajduje się nadzwyczaj skompliko-wany mechanizm, który przetwarza sygnały napływające zzewnątrz w postaci zmian ciśnienia w sygnał elektryczny,przekazywany do nerwu słuchowego. Łatwiej możemyprzeanalizować ten mechanizm rozwijając ślimak (co możnawykonać jedynie teoretycznie, gdyż praktycznie jest tonieosiągalne), aby zobaczyć, co kryje on w swym wnętrzu(rys. 6-9).

Dwie błony biegnące wzdłuż całego ślimaka dzielą go natrzy wąskie kanały, wypełnione cieczą. Nas interesuje tuprzede wszystkim błona podstawowa (rys. 6-10). Błona taciągnie się od początku ślimaka (podstawy), gdzie kosteczkiucha środkowego wywołują drgania okienka owalnego,

Błona podstawowa"

N . . v . ; : i . •. .•_•.•k a l i d Mllllilkil \

\ Błona ; •::M.-;IH.\..i ;. . .•-•:.: - \ i - ^ . " < o w \

••• • • v M

'.'.' -"id przedsionkowi' .'.. f\

RYSUNEK 6-9

prawie do jego końca (wierzchołka). Między błoną i ściankami ślimaka pozostajeniewielka przestrzeń. Rozłożona błona podstawowa ma około 3,5 centymetra długości, aszerokość jej wzrasta w kierunku od okienka owalnego do wierzchołka. Powiększanie sięszerokości błony podstawowej odgrywa bardzo ważną rolę w jej funkcjonowaniu.

Ruchy błony podstawowej

Ciśnienie oddziałujące z zewnątrz na okienko owalne powoduje ciśnienie w ciec/yznajdującej się nad błoną podstawową i rozprzestrzenia się natychmiast wzdłuż całejbłony. (Fala ciśnienia rozprzestrzenia się wzdłuż ślimaka w czasie 1 /20 milionowej częścisekundy.) Dzięki temu rodzaj aktywności wywołanej w błonie podstawowej nie zależy od

RYSUNEK 6-8

RYSUNEK 6-10

tego, w jakim miejscu ślimaka nastąpiło pobudzenie. Jeżeli bodziec działałby nie naokienko owalne, lecz na wierzchołek ślimaka, cały układ reagowałby równie sprawnie.

Sama błona podstawowa nie reaguje natychmiast na działające na nią ciśnienie. Jeżelizaczniemy obserwować błonę w momencie, kiedy okienko owalne zaczyna drgać, tozobaczymy zjawisko wędrującej fali. Początkowo wybrzusza się ona przy okienkuowalnym, a następnie wybrzuszenie to stopniowo przemieszcza się wzdłuż błony aż dowierzchołka ślimaka. Fala przechodzi z jednego końca błony podstawowej do drugiego wciągu kilku milisekund. Odległość, jaką pokonuje, i szybkość jej rozprzestrzenianiazależne są od częstotliwości fali dźwiękowej.

Ta wędrująca fala jest rezultatem elastycznych właściwości błony. Przypomnijmy, żebłona rozszerza się w kierunku od okienka owalnego do wierzchołka ślimaka. Twardośćjej również zmienia się - w części wierzchołkowej jest ona 100 razy sztywniejsza niż przy

<\ MyNEK. 6-11. Źródło: Rassmussen i Wind/e (1960).

,'ki nku owalnym. Czynniki te w połączeniu z kształtem geometrycznym, jaki ma-iiinak, powodują stopniowy wzrost amplitudy wybrzuszenia, wywołanego przez falęj/u iękową, w miarę jak przechodzi ona dalej od okienka owalnego. Od częstotliwościj/więku zależy, w jakim punkcie błony fala osiągnie największe rozmiary, po czym falav-\bko wygasa w miarę jej dalszego przesuwania się do końca błony. Przy dźwiękach oa\>okiej częstotliwości maksymalne wybrzuszenie występuje w tej części błony podsta-wowej, która znajduje się w pobliżu okienka owalnego, w pozostałej części błonyjkiywność jest słaba. Przy dźwiękach o niskiej częstotliwości wybrzuszenie przesuwa siędo -amego wierzchołka i osiąga maksymalną amplitudę dopiero na końcu błony (rys.c-M i 6-12).

l-tota tych drgań polega na tym, że dźwięki o różnych częstotliwościach przetwarzanev| w aktywność zlokalizowaną w różnych punktach błony podstawowej. To przekodo-wanie częstotliwości sygnału dźwiękowego na drgania w określonym miejscu błonypodstawowej potwierdza to, co powiedzieliśmy poprzednio, że „ucho dokonuje analizyKurnera napływającego sygnału".

Komórki włoskowe (włosowate)

Btona podstawowa jest w istocie kawałkiem skóry i tak jak na skórze znajdują się na niejkomórki wioskowe. Komórki te stanowią część złożonej struktury, zwanej narządemCuniego, który jest umiejscowiony wzdłuż górnej części błony (rys. 6-13). Człowiek maokoło 25 000 takich komórek włoskowych, które tworzą dwie warstwy rozdzielonełukowatym sklepieniem. Komórki znajdujące się po jednej stronie łuku, bliżej zewnę-trznej strony ślimaka, mają nazwę komórek włoskowych zewnętrznych i ułożone są w 3-5rzędów. Komórki włoskowe znajdujące się po drugiej stronie łuku zwane są komórkamiwłoskowymi wewnętrznymi; zazwyczaj rozmieszczone są w jednym rzędzie. Ogólnaliczba zewnętrznych komórek wynosi około 25 000, a z każej z nich wystaje około stuwłosków. Komórek włoskowych wewnętrznych jest.zaledwie około 3500.

Ponieważ komórki włoskowe są ściśnięte między dwiema błonami narządu Corticgo,każdy ruch błony podstawowej powoduje deformację ich włosków. A ponieważ błonapodstawowa jest przymocowana, to oddziałuje silniej na komórki włoskowe zewnętrzne

Ślimak człowieka (w przekroju)

Powiększona część ślimaka, na którejwidać położenie narządu Cortiegooraz wyjście nerwu słuchowego

RYSUNEK 6-12.

RYSUNEK 6-13. Mikrofotografia narządu Cortiego sporządzona za.pomocą elektronowego mikroskopuicmningowegox370. Źródło: Bredberg, Lindeman, Ades, West i Engstrom (1970).

niż na wewnętrzne. Naciski i naprężenia przekazywane na komórki włoskoweaktywność w powiązanych z nimi włóknach nerwowych, wytwarzając impulsy elektrykne, które są przenoszone przez nerw słuchowy.

REAKCJE ELEKTRYCZNE NA DŹWIĘK

Doskonale zorganizowane reakcje mechaniczne ucha nie miałyby żadnego znaczeniagdyby nie było sposobu na przetworzenie tej aktywności na sygnały odbierane prze?układ nerwowy. Reakcje mechaniczne przekształcają częstotliwość i natężenie dźwiękuw drgania błony podstawowej. Informacja ta zostaje z kolei przeanalizowana przezkomórki nerwowe, które przekazują sygnał poprzez odpowiednie drogi do mózgu.

Krzywe strojenia {tonów)

Dzięki precyzyjnym metodom chirurgicznym można wprowadzić bardzo małą elektroó;bezpośrednio do nerwu słuchowego, gdzie będzie ona rejestrowała wszystkie impuls1,przepływające przez pojedyncze włókno. Pierwsza rzecz, jaką można zauważyć, to fakt.że włókno takie jest stale aktywne. Nawet w sytuacji braku jakichkolwiek bodźcó\vdźwiękowych przekazuje ono do 150 impulsów na sekundę. Ta aktywność własna czy teżspontaniczna, mimo braku jakiegokolwiek sygnału zewnętrznego, jest charakterystycznadla większości neuronów sensorycznych.

Badając neuron należy przede wszystkim ustalić, na jakiego rodzaju sygnały on reaguje.W tym celu zaczniemy od ekspozycji czystego tonu o umiarkowanej intensywności iwysokiej częstotliwości, powiedzmy 10 000 Hz, i następnie powoli będziemy obniżaćczęstotliwość. Początkowo będzie nam się wydawało, że neuron zupełnie nie reaguje naton; wykazuje on tylko aktywność spontaniczną. Kiedy częstotliwość osiąga pewną

9VSliNEK6-15

RYSUNEK 6-1

wielkość krytyczną (tzw. częstotliwość krytyczną), reakcja neuronu nasila się i osiąga swójszczyt. W miarę dalszego obniżania częstotliwości, aktywność neuronu ponownie słabnieaż do momentu, kiedy osiągnie on wyjściowy poziom aktywności spontanicznej. Reakcjeneuronu na różne częstotliwości przedstawione zostały na rysunku 6-14.

Neuron ten jest najbardziej wrażliwy na ton o częstotliwości 400 Hz. Przy wyższychczęstotliwościach aktywność jego obniża się dość gwałtownie. Przy częstotliwościachniższych spadek aktywności jest znacznie wolniejszy.

Właśnie tego typu reakcji należy oczekiwać, jeżeli badany neuron reaguje bezpośred-nio na poziom aktywności w określonej części błony podstawowej. Załóżmy, że neuronrejestruje reakcje komórek włoskowych w części leżącej w odległości około 24milimetrów od okienka owalnego. Maksymalne drgania błony w tym miejscu występująprzy dźwięku o częstotliwości 400 Hz, ale pewna aktywność pojawia się również i przyinnych częstotliwościach. Na rysunku 6-15 przedstawiona została amplituda drgań przyczęstotliwości od 25 do 1600 Hz. Po prawej stronie przedstawiono amplitudę drgań błonyjako funkcję częstotliwości.

Charakterystyka czasowa reakcji neuronów

Do tej pory interesowała nas jedynie liczba impulsów nerwowych wytwarzanych przezdany sygnał. Ważna również jest charakterystyka czasowa aktywności pojedynczychneuronów. Przeanalizujmy reakcję komórki nerwowej, której częstotliwość krytyczna

RYSUNEK 6-16. Teoria „,-a/ ,Każdy cykl fali dźwiękowej UTHY)/,';reakcję co najmniej w jednym y-o.,,'''włókien, tak że częstotliwość pobutf-'!zostaje utrzymana w łącznym ro-ft,"dzie reakcji włókien a-f. Przv iWe/t,'-'intensywności pobudzenia (niżej: j,'"!dany cykl reaguje niejedno, lec; »•,•,,,.'włókien. Źródło: Wever (1970), ''

wynosi 500 Hz. Pełny cykl sygnału trwa dwie milisekundy. Impulsy płynące z komórkiodzwierciedlają właściwości czasowe częstotliwości krytycznej: odstęp między impul-sami wynosi w pizybliżeniu 2 milisekundy. Wyładowania komórki są zsynchronizowanez sygnałem. Czasem impuls nie pojawia się we właściwym momencie, ale kiedy wystąpiponownie, zostanie zsynchronizowany z powtarzającymi się cyklami sygnału płynącegoz zewnątrz. Mówiąc krócej, ton o częstotliwości 500 Hz wywołuje regularną reakcję,której tempo wynosi 500 impulsów na sekundę.

Nawet wówczas, gdy komórka nie może reagować z szybkością odpowiadającą jejczęstotliwości krytycznej, synchronizacja nadal się utrzymuje. Załóżmy, że komórka oczęstotliwości krytycznej równej 500-Hz może wytwarzać maksimum 250 lub 125impulsów na sekundę. Będzie ona reagować z odpowiednio niższą częstotliwością,będącą wielokrotnością „w dół" częstotliwości sygnału, powiedzmy 250, 125 lub nawet67,5 impulsów na sekundę, nie będzie jednakże reagować na dźwięk o częstotliwości 500Hz wytwarzaniem 73 albo 187 impulsów na sekundę.

W świetle rozważań o właściwościach drgań błony podstawowej taka zsynchronizo-

, i n a aktywność nie jest czymś nieoczekiwanym. Kiedy błona reagując na zmianę•siiienia podnosi się w górę, deformując równocześnie komórki włoskowe, znajdujące sięmiędzy nią a leżącą powyżej błoną pokrywającą, to wywołuje w ten sposób impuls.,erwowy. Ruch błony w dół nie wywołuje natomiast żadnej reakcji na dźwięk. Ruch w[,OK pojawia się w wyniku obniżenia ciśnienia w płynie nad broną, a następuje to tylkowówczas, gdy w fazie obniżonego ciśnienia (rozrzedzenia) okienko owalne uwypukla się;nl Zewnątrz.

/dolność pojedynczych neuronów do reagowania na zmiany ciśnienia, wywołaneorzcz napływający z zewnątrz sygnał, sugeruje nam jeden ze sposobów kodowania.'•/cstotliwości. Częstotliwość sygnału może być określona bezpośrednio przez tempoimpulsów albo też przez średni odstęp między nimi. Fakt, że pojedyncze włókna mogąokazać się niezdolne do reagowania na pewne zmiany ciśnienia wywołane przez dany<vunał (szczególnie przy wyższych częstotliwościach) nie stanowi problemu. Wielewłókien bierze udział w rejestrowaniu ruchów dowolnej części błony podstawowej.Pojedyncze włókno może przepuścić kilka cykli, ale włókno sąsiadujące z nim, reagującena tę samą częstotliwość, prawdopodobnie zareaguje na te opuszczone składniki. Reakcjewszystkich neuronów łącznie powodują salwę impulsów dla każdej fazy rozrzedzeniaciśnienia sygnału.

To właśnie obserwujemy w badaniach fizjologicznych. Aktywność regularnie podnosisię i opada wraz ze zmianami ciśnienia sygnału. Nerw słuchowy potrafi rejestrowaćsygnały o tak wysokich częstotliwościach, jak 3000^1000 Hz. Częstotliwości te znacznieprzewyższają częstotliwość, jaką może osiągnąć pojedynczy neuron. Przy częstotliwoś-ciach przekraczających 4000 Hz regularna, cykliczna reakcja nerwu słuchowegoprzekształca się w niezorganizowany, ciągły potok impulsów (rys. 6-16).

Kodowanie intensywności informacji

Reakcje neuronów nerwu słuchowego na zmiany intensywności są znacznie mniejzłożone, aniżeli ich reakcje na zmiany częstotliwości. Reguła jest tu taka: jeżeli przyzwiększonym natężeniu sygnału jego częstotliwość pozostaje niezmieniona, to temporeakcji neuronu wzrasta. Oczywiste jest, że istnieją granice tego wzrostu. W praktyce wpojedynczej komórce o poziomie aktywności własnej równym 200 wyładowaniom nasekundę, przy zmianie intensywności sygnału do 10 decybeli, częstotliwość może siępodnieść, powiedzmy do 300 wyładowań na sekundę, jednak dalszy wzrost intensyw-ności sygnału nie będzie prowadził do odpowiedniego podwyższenia tempa reakcji. Takwięc, skala intensywności sygnałów, którą zdolna jest kodować większość komórek, jeststosunkowo wąska, zwłaszcza w porównaniu z ogólną skalą słyszalności. Poza tymlinieje olbrzymia różnorodność zarówno podstawowych poziomów aktywności, jak ireakcji pojedynczych komórek na zwiększenie intensywności sygnału.

Oczywiste jest też, że przy podwyższeniu tempa wyładowań komórki musi ono byćwciąż zsynchronizowane z falą dźwiękową. A zatem, jeśli odrębna komórka ma własne

tempo wyładowań równe 200 impulsom na sekundę, to pierwszą jej reakcją na dź\ybędzie zmiana spontanicznej, niezorganizowanej aktywności na aktywność zsynchrozowaną z sygnałem, a dopiero potem nastąpi zwiększenie liczby impulsów nerwowychreakcji na sygnał dźwiękowy, jednakże przy pełnej ich synchronizacji.

Kiedy informacja o podstawowej częstotliwości i intensywności zostanie zakodowan-przez nerw słuchowy, sygnał w końcu zostaje skierowany do mózgu. Na drodze sygnai

ja mózgu zachodzi szereg różnorodnych operacji (rys. 6-17a i \7b). Wydobyta zostaje.pCC-\ liczna informacja słuchowa, zlokalizowane zostaje źródło dźwięku i w ogólnymzakresie określona zostaje siła i wysokość dźwięku.

przetwarzanie informacji słuchowej

Jak to zostało przedstawione w poprzednich rozdziałach, neurony tworzące systemwzrokowy reagują zawsze na cechy istotne sygnału wzrokowego. Potrafią odróżnić linie ikąiy. ruch i barwę. Istnieje cała hierarchia wyspecjalizowanych neuronów - detektorów:tU| neuronów typu „centrum-peryferie" do prostych, złożonych i superzłożonychjelektorów. A co możemy powiedzieć o systemie słuchowym? Co dzieje się z informacjąpuchową przekazywaną z ucha do mózgu?

Sygnał z lewego ucha

- Kora słuchowa

-Ciało kolankowa!przyśrodkowe

-Wzgórek czwora.dolny

- Sygnał z pnucha

"Jądro ślimaka

Oliwka górna

a)

RYSUNEK 6-17a) Powyżej: Droga od ucha do kory słuchowej. Widok przekroju mózgu od tyłu.b) Obok: Pień mózgu wraz z lokalizacją miejsc przedstawionych na rys. a).

b)

RYSUNEK 6-18. Różnorodne typy reakcji neuronu na pobudzenie dźwiękowe wywołane w pierwotnej kor:isłuchowej nie znieczulonego kota. Źródło: Whitfield (1967).

Odpowiedź na to pytanie nie może być w pełni zadowalająca, ponieważ bardzoniewiele wiemy o istocie procesu przetwarzania informacji słuchowej w układzienerwowym. W pewnym sensie nasz brak wiedzy jest odbiciem niedostatecznegorozumienia procesu analizy sygnałów słuchowych. W przypadku sygnałów wzrokowychwiadomo dokładnie, że linie i kontury, kąty i ruch odgrywają ważną rolę w rozpozna-waniu obrazów. A jakie są analogiczne właściwości dla sygnałów słuchowych? Czy wtakiej roli występują czyste lub złożone tony, stałe czy też zmieniające się dźwięki. Tegopo prostu nie wiemy.

Właściwości mowy ludzkiej pozwalają przypuszczać, że dla jej odbioru posiadam)wyspecjalizowane detektory dźwięku. Mowa wraz ze wszystkimi swymi właściwościamijest, jak się wydaje, trwale związana ze specyfiką aparatów: głosowego i słuchowego, aleciągle nie wiadomo, w jaki sposób właśnie mechanizmy słuchowe wyodrębniająspecyficzne cechy mowy. Prawdą jest, że większość badań fizjologicznych dotyczącychsłuchu przeprowadza się przede wszystkim na kotach i małpach i chociaż zwierzęta te nie

•uitrafią mówić, można przypuszczać, że ich mechanizmy słuchowe powinny przejawiać,,t.\viic cechy specyficzne dla systemu rozpoznawania obrazów.•jest rzeczą oczywistą, że neurony kory słuchowej muszą przeprowadzać jakąśimplikowaną analizę. Świadczy o tym chociażby fakt, że około 40% neuronów tej7eści kory zupełnie nie reaguje na czyste tony, a reaguje jedynie na dźwięki bardziej•łożone, na przykład szumy albo zgrzyty (Whitfeld, 1967). Jest możliwe, że neurony te w.-oczywistości przeznaczone są do reagowania wyłącznie na specjalne, określonej/wicki, ale jak na razie zdołano jedynie stwierdzić, że tym określonym dźwiękiem jest po•irostu zgrzyt albo szum.

\;iwet te 60% neuronów, które reagują na czyste tony, dokonuje tego w sposób wielce-komplikowany. Niektóre z nich reagują na pojawienie się tonu zwiększeniem tempawyładowań (reakcja pobudzeniowa). Inne znów obniżają tempo wyładowań (reakcjalamująca). Niektóre odpowiadają tylko w momencie włączenia dźwięku (reakcja...łączeniowa), inne - tylko w chwili wyłączenia go (reakcja wyłączeniowa), a jeszcze innezarówno w chwili włączenia, jak i wyłączenia dźwięku (reakcja włączeniowo-wyłącze-,:iowu) (patrz rys. 6-18). Reakcje te są oczywiście zbliżone do reakcji zachodzących wv\stcmie wzrokowym.

Niektóre neurony kory słuchowej charakteryzują się stałą krzywą aktywności własnej oostrych wierzchołkach, inne pozbawione są tej właściwości. Jeszcze inne reagują tylko nazmiany częstotliwości {detektory zmian częstotliwości). Czasem dźwięk o określonejczęstotliwości powoduje wstrzymanie reakcji na dźwięk o innej częstotliwości {komórki•nierakcyjne).

Detektory zmian częstotliwości. Liczne komórki w korze słuchowej (w każdym razie ukota) s;[ wrażliwe wyłącznie na zmiany częstotliwości. Nie reagują one na czyste dźwiękio stałej częstotliwości, niezależnie od ich intensywności i częstotliwości. Dźwięk o stałejintensywności i zmieniającej się częstotliwości nosi nazwę sygnału o modulowanejr.ęstoiliwości albo sygnału o wędrującej częstotliwości. Na rysunku 6-19 przedstawiona/ostała typowa reakcja neuronów wrażliwych na sygnał o modulowanej częstotliwości(częstotliwość sinusoidalnie obniżała się i podwyższała).

Liniowe zmiany częstotliwości sygnału powodują pojawienie się schodkowej modula-<H sygnału. Typowy sygnał wraz z odpowiadającą mu reakcją neuronu przedstawiono narysunku 6-20.

Zwróćcie uwagę na to, że neurony odpowiadają jedynie na zmiany częstotliwości wokreślonych kierunkach. Przy modulacji sinusoidalnej pokazany neuron reaguje tylko nawrosl częstotliwości sygnału. Przy schodkowej modulacji częstotliwości zaprezento-wano dwa różne typy neuronów: jeden reagujący wyłącznie na wzrost częstotliwości, adrugi — tylko na jej obniżenie.

Jak wyglądałby obwód nerwowy dla tych detektorów zmian częstotliwości? Rozpa-;rując zmiany częstotliwości w błonie podstawowej, pojawiające się w trakcie zmian^Cstotliwości sygnału dźwiękowego, widzieliśmy, że zmianie częstotliwości towarzyszyprzesuwanie się maksymalnej stymulacji wzdłuż błony podstawowej. A zatem, jeżeli

KSZTAŁT FALI SYGNAŁU DŹWIĘKOWEGO KSZTAŁT FALI SYGNAŁUDŹWIĘKOWEGO

SCHODKOWA MODULACJA CZĘSTOTLIWOŚCI

RYSUNEK 6-19. Źródło: Whitfield i Evans (1965).

chcielibyśmy zbudować detektor przemieszczania się aktywności wzdłuż błony, to łą Zu.ze sobą komórki reagujące na odpowiednie częstotliwości podstawowe (zupełnie \A\samo jak łączyliśmy jednostki typu centrum-peryferie w rozdziale 2) otrzymaliby>n:;

detektor zmiany częstotliwości. Podobnie jak detektory ruchu wrażliwe na ruch •:-jednym kierunku, detektor zmiany częstotliwości byłby wrażliwy tylko na podwyższt-Ti:lub tylko na obniżenie częstotliwości, ale nigdy na jedno i drugie równocześnie.

U kota wykryto trzy różne typy detektorów modulacji częstotliwości (Whitfield, 1%'•Wszystkie wrażliwe są tylko na częstotliwości w przedziałach określonego pasm.;podobnie jak i wcześniej omawiane właściwości krzywej strojenia. Jednak reagują on;1 nina dowolny dźwięk w przedziale rozpiętości krzywej strojenia, a jedynie na dźwi :-których częstotliwość albo:

RYSUNEK 6-20..,• Scuron reaguje na podwyższenie, ale nie na obniżenie tonu w tym samym przedziale częstotliwości.'•' Si'uron reaguje na obniżenie, ale nie na podwyższenie tonu. Źródło: Whitfield i Etans (1965).

1. podwyższa się,2. obniża się,3. podnosi się w części skali o niskiej częstotliwości i obniża się w jej części o wysokiej

częstotliwości (rys. 6-21).

'••VS(JNEK6-21. Po lewej: Neurony reagujące jedynie na podwyższenie tonu w dowolnym punkcie zakresu ich'•'u:linvści. W środku: Neurony reagujące na podwyższenie tonu w zakresie niskich częstotliwości i na"ni:enie tonu w zakresie wysokich częstotliwości. Źródło: Whitfield i Evans (1965).

Po co potrzebne są kotu wymienione detektory zmiany częstotliwości? Tegowiemy. Wiadomo, że nietoperze mają ich niezwykle dużo, najwidoczniej są one istotnprocesach orientacyjnych nietoperzy, zwłaszcza przy ich zdolnościach echolokacyjn\.polegających na wysyłaniu sygnałów akustycznych, a następnie analizie fal odbitychpozwala nietoperzom określić rozmieszczenie oraz odległość przedmiotów w otacz;cym je środowisku. Czy ludzie posługują się detektorami zmiany częstotliwości? T,również nie wiemy. Jest jednak możliwe, że taka informacja byłaby użyteczna dla bar<złożonych struktur dźwiękowych, z którymi mamy do czynienia podczas analmowy.

7. Wymiary dźwięku

GŁOŚNOŚĆWarstwke równej głośnościSłuchanie muzyki

Kompensatory głośnościMaskowanie

Eksperyment z maskowaniemMechanizm maskowaniaMaskowanie w muzyce

Pomiar głośnościSony

WYSOKOŚĆ DŹWIĘKUSkala muzycznaSkala melowaTeoria miejsca: położenie błony podstawowejCykliczność wysokości dźwięku

Głośność i wysokośćNieobecność tonu podstawowegoArgumenty przeciw nieliniowości

Maskowanie nieobecnego tonu podstawowegoWyjaśnienie na podstawie teorii miejscaWyjaśnienie na podstawie teorii periodycznościODRÓŻNIANIE WYSOKOŚCI DŹWIĘKUBEZ UDZIAŁU BŁONY PODSTAWOWEJ

Argumenty przeciw teorii periodycznościspostrzegania wysokości dźwiękuDwoistość teorii spostrzegania wysokości dźwięku

KRYTYCZNE PASMO CZĘSTOTLIWOŚCI

PRZESTRZENNE SPOSTRZEGANIE DŹWIĘKULokalizacjaInterakcje dwuuszneZnaczenie słyszenia dwuusznego

LokalizacjaRóżnice poziomów maskowaniaMaskowanie

Zapis dźwiękuEfekt pierwszeństwa

->'wieki orkiestry tworzą bogaty materiał dla doświadczenia słuchowego. Zespołyrad°w e ' muzyka elektroniczna, dźwięki syntetyzatorów-wszystko to wpływa w

^ óżnicowany sposób na emocje słuchaczy. Nowa technika zapisu dźwiękowego stwarzaji., słuchaczy możliwość ponownego odtworzenia takich wydarzeń, jak konferencja,""rzetnówienie, koncert, a także wytwarzanie nie istniejących w przyrodzie efektówćwiekowych; jak dźwięki tworzone przez współczesnych kompozytorów dzięki odpo-wiedniej aparaturze elektronicznej.

\V tym samym czasie różne źródła hałasu zanieczyszczają środowisko człowieka. Hukimolotów przeszkadza i męczy; czasami hałas ten stanowi jedynie nieprzyjemną

przeszkodę, a niekiedy wdziera się zakłócając tok normalnego życia, jak też powoduje/męczenie psychiczne czy nawet trwałe uszkodzenie fizyczne.

Wszystkie te właściwości dźwięku dotyczą sfery psychologii. Dzięki posiadanej wiedzyv, mechanizmach funkcjonowania ucha i o psychologicznych wymiarach dźwięku,Nośności i wysokości, oraz dzięki badaniom zjawisk maskowania i spostrzeganiaprzestrzennego dźwięku, psycholog może wyjaśniać i przewidywać wiele właściwościspostrzegania słuchowego.

W rozdziale tym zajmiemy się niektórymi z różnorodnych doznań słuchowych,wywołanych przez dźwięk. Przeanalizujemy cztery kwestie: głośność, wysokość, kry-tyczne pasmo częstotliwości i przestrzenne spostrzeganie dźwięku. W każdej kwestiizaczniemy od wyłożenia aktualnych danych naukowych, a następnie przeprowadzimywywód o znaczeniu praktycznym rozpatrywanego zjawiska. Ponadto przeanalizujemyrolę tych czterech czynników w spostrzeganiu muzyki, mowy i hałasu. Bardziejtechniczne aspekty mierzenia dźwięku przedstawione są w Dodatku A.

GŁOŚNOŚĆ

Głośność dźwięku zależy od jego intensywności (natężenia) i częstotliwości. Przy stałejczęstotliwości dźwięki o większej intensywności wydają się głośniejsze niż dźwięki słabe.Ale przy stałej intensywności dźwięki o bardzo wysokiej i bardzo niskiej częstotliwościwydają się znacznie cichsze niż dźwięki o średniej częstotliwości. Jest to szczególnieobscrwowalne na krańcach skali słyszalności. Niech sygnał dźwiękowy (gwizd) maśrednią częstotliwość przy średnim poziomie intensywności. Jeżeli utrzymując stałąintensywność będziemy zmieniać częstotliwość, tak aby spadła poniżej 20 Hz albopodniosła się powyżej 20 000 Hz (można to osiągnąć wyłącznie za pomocą aparaturyelektronicznej - a nie po prostu gwiżdżąc), to utwierdzimy się w przekonaniu, że przykrańcowych częstotliwościach dźwięk przestanie być słyszalny. Głośność zależy więc od• cstotliwości choćby z tego powodu, że skala częstotliwości odbieranych przez ucholudzkie jest ograniczona. Ale głośność zależy również od częstotliwości w normalnychPilicach skali słyszalności.

Warstwicę równej głośności

Wzajemny wpływ częstotliwości i natężenia na spostrzeganą głośność możemyłatwością dostrzec, jeżeli poprosimy osoby badane o porównanie dwu tonów charakteryzujących się różnymi częstotliwościami i intensywnością. Posłużmy się jako wzorci>n-wybranym tonem o stałej częstotliwości 1000 Hz, intensywności 400 dB i czasie trwania0,5 sek, i nazwijmy go tonem standardowym. Ton drugi będzie tonem porównywanyNiech również trwa 0,5 sek., ale przy innej częstotliwości, na przykład 3000 Hz. Zadanieosoby badanej polega na przemiennym wsłuchiwaniu się w ton standardowy i tonporównywany i regulowaniu intensywności tego ostatniego tak, aż osiągnie dokładnie

n|<ą głośność, jaką ma ton standardowy. Kiedy to nastąpi, przestawiamy ton porówny-vany na inną częstotliwość i powtarzamy całą procedurę. Typowy rezultat pokazany jestul rysunku 7-1. Każda z krzywych określa intensywności, przy których tony o różnych./.•stotliwościach charakteryzują się tą samą głośnością, jaką ma ton standardowy.grzywa ta zwana jest krzywą warstwicy równej głośności. Poziom głośności, który takrzywa przedstawia, jest równy głośności wzorca, a to dlatego, że przy jej tworzeniuzmieniano częstotliwość tonu, utrzymując głośność równą głośności tonu standar-dowego.

Na rysunku 7-1 pokazane są wyniki eksperymentu, w którym wykorzystano wieleróżnych tonów standardowych. Dla każdej krzywej ton standardowy zawsze miałczęstotliwość 1000 Hz, ale jego intensywności były różne. Krzywa oznaczona liczbą 40odpowiada omawianemu przypadkowi - ton standardowy miał intensywność 40 dB, aczęstotliwość 1000 Hz. Krzywa oznaczona liczbą 100 przedstawia warstwicę równejolośności, uzyskaną przez porównanie różnych częstotliwości z tonem standardowym ointensywności 100 dB i częstotliwości również 1000 Hz.

Najniższa warstwica (linia przerywana) wskazuje absolutny próg wrażliwości ucha naróżne częstotliwości. Dźwięki poniżej tej linii są niesłyszalne. Dźwięki, których głośnośćpokrywa się z tą linią, są ledwie słyszalne (i z tego względu przyjmuje się, że sąrównoważne pod względem głośności). Druga linia krańcowa - najwyższa warstwi-ca-odpowiada bardzo głośnym dźwiękom, wywołującym w uchu początkowo wrażenie„lechtania", a przy dalszym wzroście intensywności odczucie bólu. Dźwięki na tympoziomie mogą uszkodzić ucho. (Uszkodzenie ucha może być spowodowane także przezdźwięki o znacznie słabszej intensywności, jeżeli oddziałują one przez dłuższy czas.)Zwróćcie uwagę na to, że warstwica równej głośności, odpowiadająca progowi bólowe-mu, jest bardziej płaska niż warstwica, która odpowiada progowi słyszalności. Jeżelidźwięki mają wysoką intensywność, to brzmią jednakowo głośno, bez względu na ichczęstotliwość.

Słuchanie muzyki

Interesująco przedstawia się analiza miejsca, jakie zajmują różne instrumenty muzycznena warstwicach równej głośności. Fortepian ma największą rozpiętość częstotliwości, wprzybliżeniu od 30 do 4000 Hz. „Do" pierwszej oktawy, czyli środkowe C (C4)1 nafortepianie ma częstotliwość około 260 Hz (ściśle 261,63).

Aby lepiej wyobrazić sobie położenie tych częstotliwości na warstwicach równejgłośności, na rysunku 7-1 przedstawiono klawiaturę fortepianu i wskazano, jakiej części

RYSUNEK 7-1. Warstwicę równej głośności na podstawie danych Robinsona i Dadsona (1956).

1 Indeksy przy literach wskazują, do jakiej oktawy należy dana nuta. Zastosowano tu standardowy systemnotacji używany przez akustyków, choć nie zawsze przez muzyków. Pierwsze C na klawiaturze fortepianuoznaczone jest Ci. Wszystkie nuty wchodzące w oktawę, którą rozpoczyna Ci, otrzymują indeks l:Di,Ei,... Bi.Drugie C na klawiaturze i wszystkie następujące po nim nuty otrzymują indeks 2: C2,... B2. Wedle tegoschematu środkowe Cna klawiaturze fortepianu ma indeks 4 (C-t). Nuta strojenia instrumentów orkiestrowychto A4. Najwyższa nuta fortepianu to Cs, a najniższa Ao (patrz: Backus, 1968).

Częstotliwość (Hz)

Klawiatura fortepianu(numery klawiszy)

. rZywych ona odpowiada. Na rysunku 7-2 przedstawiono rozpiętość częstotliwości dlaróżnych instrumentów muzycznych. Okazuje się, że większa część dźwięków wydawa-nych przez instrumenty muzyczne znajduje się w strefie, w której percepcja głośnościuzależniona jest od zmian w częstotliwości. Fakt ten ma dwa następstwa: po pierwsze,jeżeli nie słuchacie muzyki symfonicznej na poziomie rozsądnej intensywności dźwię-ków, to wiele z częstotliwości emitowanych przez instrumenty nie będzie słyszalnych; podrugie względna głośność brzmienia różnorodnych instrumentów, tak precyzyjnieobmyślona i regulowana przez dyrygenta, zależy od tego, czy słuchacie jej przyzachowaniu tej samej głośności, jaką przewidywał dyrygent dla jej wykonania w salikoncertowej. Słuchając w domu nagrań muzyki symfonicznej, z trudem możemywyregulować aparaturę odtwarzającą, tak aby odtworzyć natężenie dźwięków występu-jące w sali koncertowej. Słyszycie muzykę nie na tych warstwicach głośności, na którezaplanował ją dyrygent; tak więc słyszycie inny utwór muzyczny niż ten, który dyrygentchciał wam zaprezentować.

Dobrze znamy problem związany z odtworzeniem w warunkach domowych muzyki wtakim brzmieniu, jakie miała w momencie nagrywania. Rozważmy fragment utworusymfonicznego, granego tak, aby jego głośność była w przybliżeniu jednakowa wewszystkich częstotliwościach (rys. 7-3). Przy odtwarzaniu zapisu tego fragmentu ogólnyobraz wydaje się identyczny, ale intensywność dźwięku obniża się; wówczas okazuje się,że poziomy niektórych dźwięków znajdują się poniżej progu słyszalności. Niskieczęstotliwości, które tak świetnie słyszymy na koncercie, teraz w ogóle nie występują.Ponadto wraz ze zmianą głośności zmienia się również względna głośność dźwięku naróżnych poziomach częstotliwości. Jeżeli będziemy grać bardzo głośno gamę naorganach, przechodząc od rejestrów dolnych do górnych, to dla słuchaczy wszystkiedźwięki będą wydawały się w przybliżeniu jednakowo głośne (przy wysokiej intensyw-

ności warstwice równej głośności są względnie płaskie). Jednakże, kiedy odtworzymyzapis tej gamy w domu na rozsądnym poziomie głośności, to nie tylko pewne niskieczęstotliwości nie będą słyszalne, ale trafią do strefy, w której częstotliwość wpływa nagłośność; będzie się wydawało, że dźwięki stają się coraz to głośniejsze aż do momentuosiągnięcia dwóch lub trzech oktaw powyżej środkowego C, wtedy głośność ich zaczniesłabnąć. (Zwróćcie uwagę, że-jak to przedstawiono na rys. 7-1 -w miarę jak częstotli-wość zaczyna się obniżać i przekraczać poziom 1000 Hz, natężenie dźwięku musi rosnąć

, k aby dźwięki były odbierane jako jednakowo głośne; tak więcjeśli natężenie jest stałe,0 w momencie obniżenia częstotliwości dźwięki są odbierane jako cichsze.)

yjnpensatory głośności. Obecnie większość wysokiej jakości wzmacniaczy dźwiękukonstruowana jest z myślą o uwzględnieniu wspomnianych czynników psychologicz-nych. Za pomocą kompensatora głośności, a czasem zwykłego regulatora głośności{-wieku, można wzmocnić bardzo niskie albo też bardzo wysokie dźwięki (przy niskichpoziomach dźwięku). Przy wysokich poziomach dźwięku kompensator głośnościvVyłącza się automatycznie. Na rysunku 7-4 przedstawiono działanie regulatora głośnoś-cl W rezultacie otrzymujemy odbieraną głośność, podobną do przedstawionej narysunku 7-5. Aby prawidłowo wykorzystać kompensator, należy uwzględnić akustykępomieszczenia, w którym znajdują się kolumny głośnikowe, jak też parametry zestawu•iparatury dźwiękowej, którą się posługujemy.

Maskowanie

Głośność dźwięku zależy nie tylko od jego intensywności lecz również od innychtowarzyszących mu dźwięków. Dźwięki maskują się wzajemnie. Występowanie jednegodźwięku stwarza czasem trudności w usłyszeniu innych. Szelest papieru, oklaski,kaszel - wszystko to maskuje mowę czy muzykę. Aby określić efekt maskowania, należyzmierzyć, o ile wyższą intensywność musi mieć testowany dźwięk, aby był słyszalny,pomimo występowania dźwięku maskującego. W swej istocie procedura ta jest podobnado lej, jaką zastosowano w celu uzyskania warstwie równej głośności.

Eksperyment z maskowaniem. Jedna z metod służących do przeprowadzenia takiegoeksperymentu polega na tym, że badanemu przedstawia się dwa tony; jeden z nichnazywa się tonem testowym., drugi maskującym. Ton maskujący ma pewną stałączęstotliwość i intensywność. Ton testowy również ma jakąś stałą częstotliwość, a jegointensywność zmieniana jest tak długo aż ton ten stanie się ledwie słyszalny. Procedura tajest powtarzana z tonami testowymi o różnej częstotliwości tak długo aż zostaniewykreślona cała krzywa maskowania, dokładnie wskazująca, jaką intensywność powi-nien mieć ton testowy przy różnych częstotliwościach, aby można go było wykryć mimomaskującego dźwięku. Kiedy krzywa maskowania dla danego dźwięku maskującegozostanie już ustalona, można zmienić jego częstotliwość lub intensywność i wykreślićnową krzywą maskowania.

Typowy wynik takiego eksperymentu przedstawia rysunek 7-6. W tym wypadkuczęstotliwość tonu maskującego2 wynosiła 1200 Hz, a jego intensywność zmieniała się od20 do 110 dB, skokami co 10 dB, tak że w efekcie otrzymano 10 różnych krzywychmaskowania.

1 W tym Badaniu dźwięk maskujący nie byt czystym tonem, ale wąskim pasmem szumu. Szum daje wynikiwyraźniejsze niż ton. Poza tym różnice w maskowaniu wywołanym przez czysty ton w porównaniu zwąskopasmowym szumem są niewielkie i raczej technicznej natury.

RYSUNEK 7-6. Źródło: Z\vi,ii Scharf(1965). '

RYSUNEK 7-7. Źródło: Bekesy (1949).

Najbardziej zadziwiającą właściwością tych wyników jest ich asymetria. DźwiyŃmaskujący wywiera względnie słaby wpływ na tony o niższej częstotliwości niż je;:,własna (1200 Hz), ale znacznie utrudnia słyszenie tonów o wyższej częstotliwości.

Mechanizm maskowania. Jedno z wyjaśnień tej asymetrii pochodzi z badania n.u:rozchodzeniem się drgań w błonie podstawowej. Jak to widać na rysunku 7-7, dźwięki ••niskiej częstotliwości wzbudzają aktywność względnie dużej części błony, podczas gii;wysokie częstotliwości oddziałują na znacznie bardziej ograniczony jej odcinek, Jeż>.\.zbadamy te zjawiska dokładniej (jak na rys. 7-8), będziemy mogli porównać drgarlbłony podstawowej wywołane dźwiękiem maskującym oraz tonami testowymi. Jeżeli te::testowy jest słaby i nieco przewyższa częstotliwością ton maskujący, nie obserwuje si,żadnej aktywności błony poza wywołaną przez ton maskujący. Ale ten sam słaby ten.jeżeli ma niższą częstotliwość niż ton maskujący, wzbudza odrębną aktywność w inri1

części błony i zaczyna być słyszalny. Tak więc, wraz z podwyższeniem się poziom.,sygnału, sygnał testowy i maskujący zamieniają się rolami. Ton testowy o niski:częstotliwości i względnie wysokiej intensywności maskuje ton maskujący.

Maskowanie w muzyce. Maskowanie stanowi jeszcze jeden dodatkowy czynnik spostrze-gania głośności dźwięków i muzyki. Głośno brzmiące instrumenty o niskich częstotli-wościach maskują dźwięki wydawane przez instrumenty cicho brzmiące o wysokk"częstotliwościach. Altówki maskują skrzypce, kotły maskują altówki, miedziane instru-menty dęte maskują drewniane. Kiedy jednak wszystkie te dźwięki są odtwarzane "domu, intensywność ich jest niższa niż wtedy, gdy były nagrywane. W rezultacie zmień -się model maskowania i nagle stają się wyraźnie słyszalne delikatne dźwięki skrzypiec c:"gitary, a to dlatego, że znacznie obniżono poziom dźwięków basowych. Czy o i1 RYSUNEK 7-8. Źródło:Zwicker i

Sc harf (1965.).

chodziło? Niezupełnie. Kompozytor, dyrygent, członkowie orkiestry nie liczyli na t0- j...intuicja muzyczna uwzględniała efekt maskowania ijego wpływ na słuchaczy. Usunie,efektu maskowania oznacza zniszczenie równowagi dźwiękowej między instrumenta,-tak precyzyjnie przemyślanej i zgodnej z ich rozmieszczeniem.

Pomiar głośności

Pomiar głośności ma ważne znaczenie dla rozwiązywania wielu problemów prakty.nych. Ponieważ psychologiczne spostrzeganie dźwięku nie odpowiada bezpośredifizycznym pomiarom jego intensywności, potrzebne są metody uwzględniająceróżnice.

Sony. Jedna z takich metod oparta jest na ocenie wielkości tonu (magnitude estimaiioOsobie badanej prezentujemy dwa tony, oba o częstotliwości, powiedzmy, 1000 H;pytamy ją, ile razy wydaje się głośniejszyjeden od drugiego. Pytanie jest trochę niezwykale osoby badane mogą sobie poradzić i dać odpowiedź sensowną. (Więcej informacjiten temat i pewne przykłady zawiera Dodatek A.)

Rezultaty uzyskane za pomocą metody oceniania wielkości wskazują, że głośnewzrasta wraz z pierwiastkiem sześciennym intensywności dźwięku. A zatem psychogiczna ocena głośności J zależy od fizycznej intensywności dźwięku /, zgodnie z prawiwyrażonym w postaci wzoru:

0,3.J=kl

Ta wartość wykładnika potęgowego (0,3) jest bardzo dogodna, zwłaszcza gdy intensyw-ność dźwięku przedstawiamy w decybelach. Zwiększenie intensywności dźwięku o 10decybeli zawsze zwiększa głośność dwukrotnie. Ilekroć podwyższamy intensywnośćfizyczną dziesięciokrotnie, psychologiczna głośność wzrasta dwukrotnie (rys. 7-9).

Ta metoda pomiaru była standaryzowana przez Międzynarodową OrganizacjęNormalizacji (International Standards Organization). Jednostką głośności jest son.Według definicji, jeden sori to jednostka równa głośności tonu 1000 Hz o poziomicintensywności 40 decybeli.

W celu uzyskania głośności tonu przy innych częstotliwościach można posługiwać sięwarstwicami równych głośności. Na rysunku 7-1 wszystkie tony na warstwiey równychgłośności oznaczonej liczbą 40 mają głośność równą 1 sonowi. Te zaś, które leżą nawarstwicy oznaczonej liczbą 50, mają głośność 2 sonów, a te, które leżą na warstwicy 60.głośność 4 sonów. Po każdorazowym wzroście o 10 decybeli liczba sonów podwaja się.zaś przy każdym obniżeniu o 10 decybeli zmniejsza się o połowę.

Za pomocą sonów dokonujemy pomiaru odbieranej głośności tonów czystych.Głośność dźwięków złożonych, zawierających wiele komponentów częstotliwości, jak naprzykład różne głosy, dźwięki orkiestry albo hałas samolotów i samochodów, określanajest za pomocą porównywania z tonem standardowym o częstotliwości 1000 Hz. |Wielkość w sonach, przy której ton 1000 Hz wydaje się tak samo głośny jak dźwięk j

••SUNEK 7-9 Uruchomieniepojazdu kosmicznego(z odlegl. 45 m)

Intensywność dźwięku (dB)

/łożony, stanowi równocześnie ocenę poziomu tego dźwięku. Wyrażone w sonachpoziomy głośności dla niektórych typowych dźwięków zostały przedstawione na ry-sunku 7-9.

WYSOKOŚĆ DŹWIĘKU

Skala muzyczna

Muzyczna skala wysokości dźwięku jest związana logarytmicznie z częstotliwościądźwięku. Każda następna oktawa standardowej skali muzycznej ma dokładnie dwukrot-nie wyższą częstotliwość od poprzedniej. Nuta A4 (A powyżej środkowego C), jakąprzyjmuje orkiestra w celu nastrojenia swoich instrumentów muzycznych, ma częstot-

liwość 440 Hz. A wyższe o jedną i o dwie oktawy (As i A«) mają częstotliwośćodpowiednio 880 i 1760 Hz. Podobnie A niższe o jedną oraz o dwie oktawy (A3 i Ą2.charakteryzuje się częstotliwością równą odpowiednio 220 i 110 Hz. A zatem na

równomiernie stonowanej skali muzycznej podwyższenie nuty o oktawę powodujepodwojenie jej częstotliwości. Oprócz tego oktawa składa się z 12 dźwięków (liczącwszystkie tony i półtony). Aby dokonać podziału skali częstotliwości objętej oktawą na

12 różnych interwalów, częstotliwość każdej kolejnej nuty powinna być o 2Vn raza

wyższa od częstotliwości nuty, która ją poprzedza.

Skala melowa

Czy nuta w danej oktawie spostrzegana jest jako dwa razy wyższa niż ta sama nuta woktawie poprzedniej? Nasza intuicja sugeruje nam odpowiedź twierdzącą, ale daneeksperymentalne wskazują, że odpowiedź jest przecząca. Kiedy osobie badanej ekspo-nuje się różne nuty, a następnie musi ona porównać je pod względem ich wysokości,okazuje się wówczas, że spostrzegana wysokość nie odpowiada skali muzycznej.Podwojenie lub zmniejszenie częstotliwości o połowę nuty nie powoduje tego, że wy-sokość dźwięku odbierana przez osobę badaną podwaja się lub maleje o połowę (Rezul-tat ten wynika z procedury oceny wielkości opisanej w Dodatku A.) Rzeczywista zale-żność między częstotliwością a wysokością przedstawiona została na rysunku 7-10. Je-dnostką wysokości dźwięku przedstawioną na wykresie jest mel. Zgodnie z defini-cją, ton o częstotliwości 1000 Hz (przy 60 dB) ma wysokość równą 1000 mclów.

Chociaż wynik ten może nie odpowiadać naszemu intuicyjnemu wyobrażeniu owysokości dźwięku, ściśle jednak odpowiada on pewnym pojęciom kompozycji muzycz-nej. Muzycy często analizują konsekwencje transpozycji utworu z jednej tonacji na inną.Jeżeli na przykład utwór został skomponowany w tonacji C major, a następnietransponowany na A major, jaki to ma wpływ? Jeżeli przejście od jednej do drugiej nutypsychologicznie oceniane jest jednakowo, niezależnie od tego, jakie to były nuty(podobnie podwyższenie nuty o oktawę powoduje podwojenie wysokości dźwięku), todlaczego transpozycja całej melodii musi wpłynąć na jej odbiór? Psychologiczne różnicemiędzy nutami pozostaną takie same, niezależnie od tego, w jakiej tonacji grany jestutwór. Ale większość muzyków uważa, że transpozycja zmienia charakter utworu.Zmiany te są bardzo subtelne, niemniej jednak istnieją. Stwierdzenie to jest zgodne zpsychologicznymi ocenami stosunku wysokości dźwięków. Zmiany odbieranej wyso-kości przy przejściu od C4 do D4 różnią się od zmian przy przejściu od F4 do G4 albo też zCs doDs.

Teoria miejsca: położenie na błonie podstawowej

Aby ustalić, co determinuje nasze spostrzeganie wysokości dźwięku, wróćmy ponowniedo drgań błony podstawowej. Różnorodne częstotliwości wywołują w błonie specyficzną

RYSUNEK 7-10

Częstotliwość (Hz)

Częstotliwość (Hz)

dla nich aktywność. W miarę przechodzenia od częstotliwości wysokich do niskichmaksymalna amplituda drgań błony przemieszcza się od okienka owalnego do wierz-chołka ślimaka. Jeszcze w roku 1863 niemiecki fizyk Helmholtz wysunął przypuszcze-nie, że wysokość tonu zależy od miejsca na błonie, w którym występuje maksymalnaamplituda drgań. Chociaż jego rozumowanie było niezbyt ścisłe, wniosek okazał siętrafny. Psychologiczna różnica między wysokością dwu tonów najwyraźniej zależy odfizycznej odległości między położeniem punktów maksymalnej aktywności, wywołanychtymi tonami. Obie te funkcje pokazane są na rysunku 7-11. Rozmieszczenie maksymal-nej amplitudy drgań wywołanych przez tony o różnych częstotliwościach przedstawionezostało w miarach odległości (mm) od wierzchołka ślimaka. Odbierana wysokość

RYSUNEK 7-11. Źródło: Ziv/.v/() ,.(1965). "

przedstawiona została również w skali melowej. Te dwie funkcje są podobne, ale nieidentyczne.

Dlaczego te odległości są czynnikiem decydującym? Nie miałyby one większeeoznaczenia, gdyby w systemie nerwowym nie było odpowiednich mechanizmów nerwo-wych, które pozwalają na wykorzystanie informacji o odległości. Sposób rozmieszczenia30 000 włókien nerwu słuchowego wzdłuż błony wskazuje na istnienie takiego mecha-nizmu. W pobliżu okienka owalnego i w pierwszych zwojach ślimaka zagęszczenieneuronów okazuje się stałe - w przybliżeniu 1150 komórek zwojowych na milimetr.Jednak w miarę zbliżania się do wierzchołka zagęszczenie neuronów obniża się. Jeżeliwiększe zagęszczenie neuronów zapewnia bardziej dokładną informację, to taki ichrozkład pozwala założyć, że pas odbioru niskich częstotliwości -obszar rozciągający siębliżej wierzchołka ślimaka-powinien być mniej wrażliwy na zmiany aktywności błony.Kiedy krzywa jest skorygowana odpowiednio do zagęszczenia neuronów, widzimy pełnązgodność: każda zmiana wysokości na skali melowej o jeden mel jest w przybliżeniurówna rozprzestrzenianiu się drgań wzdłuż błony na 12 neuronów.

Wrażliwość ucha na zmiany częstotliwości można mierzyć bezpośrednio i dokładnieeksponując kolejno osobie badanej pary tonów, a następnie prosząc ją o rozstrzygnięcie,czy miały one identyczną wysokość czy też różną. W ten sposób uzyskujemy pomiarwielkości progu za pomocą różnic ledwo dostrzegalnych (rld) [just noticeable difference(jnd)] między wysokością tonów. Zdolność do takiego różnicowania zmienia się wraz zczęstotliwością. Przy częstotliwości 100 Hz niezbędna jest zmiana o 3% (3 Hz), abyzmiana wysokości tonu została dostrzeżona. Ta procentowa wielkość systematycznie sięobniża, aż osiągnie minimum-około 0,2 lub 0,3% przy 1000 Hz. Dla niskichczęstotliwości różnice ledwie dostrzegalne dla wysokości są w przybliżeniu stałe, tzn.procent zmian potrzebny do uchwycenia różnicy pozostaje względnie stały i wynosiokoło O,3%3.

3 Rozkład zmian w różnicowaniu jest podobny dla wielu różnych wymiarów fizycznych, odbieranych przezróżne systemy sensoryczne. Na przykład, różnicowanie intensywności sygnału słuchowego wykazuje podobinrozkład, tzn. rld są względnie stałe w wielkościach bezwzględnych sygnału dla niskich intensywności i wykazująmniej więcej stałą wartość procentową dla średnich intensywności obszaru słyszalności. Ten stały procenl

RYSUNEK 7-12. Źródło: Zwislocki (1965).

Jeżeli porównamy próg różnic ledwie dostrzegalnych dla wysokości tonu z odległoś-ciami między wierzchołkami maksymalnej aktywności na błonie podstawowej, wywo-łanymi przez dwie porównywane ze sobą częstotliwości, to zauważymy pełną zbieżnośćw strefie wysokich częstotliwości oraz rozbieżność w zakresie niskich częstotliwości (rys.7-12). Ale podobnie jak i uprzednio, trzeba koniecznie uwzględnić rozmieszczeniekomórek włoskowych wzdłuż błony. Jeżeli dokonamy modyfikacji krzywej uwzględnia-jąc przy tym odpowiednie zagęszczenie neuronów, zgodność wzrośnie. Możemy wykryćróżnice między dwiema częstotliwościami pod warunkiem, że wierzchołki ich aktyw-ności przedzielone są na błonie interwałami, odpowiadającymi około 52 neuronom.

Określenie miejsca maksymalnej amplitudy drgań wzdłuż błony w połączeniu zuwzględnieniem rozmieszczenia neuronów daje w efekcie obraz zarówno subiektywnegospostrzegania wysokości tonu, jak i wrażliwości ucha na zmiany częstotliwości:

• 1 rld odpowiada w przybliżeniu 52 neuronom;i 1 mel odpowiada w przybliżeniu 12 neuronom.

Zwróćcie uwagę na to, że zmiana wysokości równa 1 melowi jest mniejsza od 1 rld, a więcnie może być wykryta. Aby osoba badana mogła zauważyć zmianę, wysokość powinnasię zmienić o 4 lub 5 melów. Przy znacznie wyższych częstotliwościach (powyżej 500 lub1000 Hz) w części, gdzie zagęszczenie neuronów wzdłuż błony jest względnie stałe, rldodpowiada stałej odległości na błonie-około 0,05 mm lub 0,002 cala.

związany z różnicowaniem jest typowy dla wielu różnych narzędzi pomiarowych. Wynika on stąd, żezmienność pomiarów zależy często od mierzonego poziomu i wzrasta wraz z tym poziomem. W związku z tymwzrasta także bezwzględna wielkość różnicy między sygnałami, niezbędna dla ich odróżnienia. Kiedy tewzrosty wielkości powodują stałą procentową zmianę wartości sygnału, to o takim systemie mówi się, żefunkcjonuje zgodnie z Prawem Webera [od nazwiska fizjologa Webera (1795-1878) współczesnego Helmhol-tzowi]. Jeśli przyjmiemy A7 za wielkość rld, czyli taką zmianę intensywności sygnału, aby została onadostrzeżona, gdzie / oznacza intensywność sygnału, to Prawo Webera można zapisać w postaci:

7= W,

gdzie k jest zmianą względną (100A: jest zmianą procentową).

R Y S U N E K 7 - 1 4

Cykliczność wysokości dźwięku

Analiza rozchodzenia się drgań wzdłuż błony podstawowej pozwala na wyjaśnienieszeregu zjawisk związanych z naszym spostrzeganiem wysokości dźwięku. Niektórejednak zagadki pozostają nierozwiązane.

Głośność i wysokość. Nasze ucho nie jest zbyt wrażliwe na dźwięki o niskichczęstotliwościach, jednakże wiele instrumentów muzycznych wydaje dźwięki o takimzakresie częstotliwości. Tak więc, znaczna część energii cicho zagranej nuty nie jest przeznas odbierana. Co dzieje się z naszym spostrzeżeniem? Oczywiście, nuta grana corazciszej i ciszej dźwięczy mniej więcej podobnie, ale dlaczego? Czy ta sama nuta grana nafortepianie nie powinna zmieniać swej wysokości w miarę jak staje się coraz cichsza,ponieważ coraz więcej jej składowych, leżących w paśmie niskich częstotliwości,przestaje być słyszanych?

Rozważmy nutę C3 („do" małej oktawy) graną na fortepianie, jest to niezbyt niskanuta. Ma ona tę samą wysokość, jaką ma ton o częstotliwości 131 Hz (dokładniej 130.9Hz). Ale nuta grana na fortepianie to nie to samo co prosty ton. Spójrzcie na widmoprzedstawione na rysunku 7-13. Chociaż przy częstotliwości 131 Hz potrzeba więcejenergii niż przy innych częstotliwościach, to jednak i na te inne częstotliwości przypadaczęść energii. Jeżeli nuta grana jest coraz ciszej i ciszej, intensywność składowych o niskiejczęstotliwości znajduje się poniżej progu słyszalności. Jeżeli więc na normalnympoziomie głośności najniższa słyszana częstotliwość wynosi 131 Hz, to po obniżeniupoziomu głośności podnosi się ona do 262, następnie do 393 i w końcu do 524 Hz (przvumiarkowanie cichym graniu). Czysty ton o częstotliwości 524 Hz odpowiada wysokoś-cią nucie Cs. Jest to dość wysoka nuta o całą oktawę wyższa niż środkowe C. Ale wyraźniedostrzegamy, że zachodzi tu dziwne zjawisko, chociaż nuta muzyczna cichnie, nie wydajesię nam, aby wysokość jej ulegała zmianie (rys. 7-14). Jeżeli wysokość tonu określona jestmiejscem na błonie podstawowej, to dlaczego wysokość dźwięku złożonego, jakim jestnuta grana na fortepianie, wydaje się stała nawet po zmianie jej struktury w zakresieczęstotliwości? W jaki sposób możemy nadal spostrzegać dźwięk nuty fortepianu zgo-

RYSUNEK 7-13

dnie z jej częstotliwością podstawową na poziomie 131 Hz, kiedy najniższa ze sły-szalnych częstotliwości jest równa 524 Hz? W jaki sposób słyszymy nieobecny ton pod-stawowy?

Nieobecność tonu podstawowego. Aby znaleźć odpowiedź na to pytanie, rozważmyprostą sytuację przedstawioną na rysunku 7-15. Dwa czyste tony: 1000 Hz i 1100 Hzdodano w celu uzyskania fali złożonej. Zauważcie, że chociaż przy tym dodają się dwiefale sinusoidalne o częstotliwościach 1000 i 1100 Hz, uzyskana w efekcie fala

RYSUNEK 7-15. Fluktuacja ogólnego ciśnienia dźwięku pojawiająca się w wyniku nałożenia .się (/ni,sinusoidalnych fal o różnej częstotliwości, tzw. dudnienie. Powstała częstotliwość jest równa różnicv dv;ukomponentów wyjściowych. W danym przypadku sinusoida o częstotliwości 1000 Hz nakłada się na sinusoidę „częstotliwości 1100 Hz, co daje częstotliwość dudnienia 100 Hz. W ten sposób dudnienie powtarza się co Inmilisekund. Zwróćcie uwagę na to, że brak jest jakiejkolwiek energii dźwięku przy częstotliwości 100 H-Dodając sygnały o częstotliwości 1000 i 1100 Hz, nie otrzymujemy nowej sinusoidy, lecz po prostu regularnezmiany ciśnienia dźwięku zgodnie z częstotliwością dudnienia.

charakteryzuje się zmiennością w granicach około 100 Hz. Zjawisko przedstawione narysunku nazywamy dudnieniem. Dwa czyste tony o sinusoidalnym kształcie fal,występując równocześnie dają zjawisko dudnienia: regularne nasilenia i osłabieniaenergii dźwięku z częstotliwością równą różnicy częstotliwości sumujących się fal,Jednak dudnienie to nie powinno wystąpić na błonie podstawowej. Maksymalnaaktywność błony podstawowej odpowiada po prostu rzeczywistym częstotliwościom falskładowych- 1000 i 1100 Hz. W ten sposób, jeżeli spostrzegamy wysokość na podstawiewyodrębnienia punktów maksymalnej amplitudy drgań, powinniśmy spostrzegać skła-dowe o częstotliwości 1000 i 1100 Hz, a nie częstotliwość dudnienia równą 100 Hz. Wrzeczywistości słyszymy dudnienie (rys. 7-15).

Istnieją dwie możliwe teorie dla wyjaśnienia tego zjawiska. Zgodnie z jedną z nich,spostrzeganie częstotliwości dudnienia jest rezultatem tego, że ucho stanowi niezbytdokładny przekaźnik dźwięku, charakteryzujący się nieliniowością. Struktura fizycznaucha (szczególnie ucha środkowego) dodaje do napływającego sygnału akustycznegoczęstotliwości uzupełniające; zwłaszcza dodawana jest częstotliwość dudnienia i błonapodstawowa aktywizuje się w części odpowiadającej tej częstotliwości. To wyjaśnieniejest zgodne z twierdzeniem, że określona wysokość tonu jest spostrzegana tylko dziękiwystępowaniu odpowiedniego maksimum amplitudy drgań wzdłuż błony, to znaczyodpowiada teorii miejsca w spostrzeganiu wysokości.

Druga teoria podkreśla wagę synchronicznych wyładowań neuronów w reakcji nazmieniające się ciśnienie fali dźwiękowej. Wyładowania komórek nerwowych występu-jące jako reakcja na stan aktywności błony podstawowej zsynchronizowane są zregularnym wznoszeniem się i opadaniem częstotliwości dudnienia. Synchronizacja w

akcjach neuronów jest podstawą spostrzegania wysokości dźwięku; tak twierdzi teoria\,(iodvczności. Są to dwa najważniejsze wyjaśnienia spostrzegania wysokości dźwięku, a,'lC|ania nad nieobecnością tonu podstawowego stanowią klucz do oceny ich wartości.

\taiitnenty przeciw nieliniowości. Wprowadzenie nieliniowości w toku transmisjii/więku jest typowe dla wielu systemów mechanicznych i pod tym względem ucho niemiowi wyjątku. Istnieją jednak dwa źródła informacji nie pozwalające na przyjęcie tegowjaśnienia w odniesieniu do nieobecności tonu podstawowego. Po pierwsze, ucho nie,-(lak zupełnie nieliniowe, szczególnie w wypadku dźwięków o niskim natężeniu. Po<rugie, przy wysokich natężeniach - poziom głośności powyżej 80 dB-ucho istotnie„racuje nieliniowo i przedstawione wcześniej wyjaśnienie spostrzegania częstotliwościHidnienia jest wówczas prawidłowe. Przy wysokich poziomach intensywności dźwięku,^steczki i mięśnie ucha środkowego chronią ucho wewnętrzne, osłabiając napływający<venał. Ten mechanizm ochronny także wnosi zniekształcenia do przekazywanego syg-!;lltu. Liczne badania potwierdziły, że sygnały o wysokiej intensywności istotnie wywo-liijil zjawisko nieliniowości i dodawania właśnie tych tonów, które przewiduje teoria.

Ale, co dzieje się z nutą fortepianową o intensywności zaledwie 30 dB? Przy tak niskich;atensywnościach zjawisko nieliniowości działa w niewielkim stopniu-na pewno nie natyle silnie, aby pozwalało wyjaśnić, dlaczego wysokość nuty Gi okazuje się być zgodna zwysokością tonu podstawowego, chociaż on sam leży poniżej progu słyszalności.

Maskowanie nieobecnego tonu podstawowego

Przeanalizujmy złożony dźwięk utworzony z następujących częstotliwości:

1000 Hz 1200 Hz 1400 Hz 1600 Hz1800 Hz 2000 Hz 2200 Hz

Jeżeli poprosimy osobę badaną o ustawienie oscylatora tak, aby wysokość jego tonuodpowiadała wysokości tego złożonego dźwięku, to ustawi go ona na częstotliwość 200Hz4. To proste zjawisko można wyjaśnić na podstawie obu teorii spostrzeganiawysokości.

Wyjaśnienie na podstawie teorii miejsca. Ucho jest urządzeniem nieliniowym. Wytwarzaono różne częstotliwości. Siedem przedstawionych powyżej częstotliwości (tonów) dajesześć sposobów uzyskania różnicy częstotliwości równej 200 Hz, dochodzą do tegozniekształcenia w czasie odbioru dźwięku. Różnica częstotliwości okazuje się byćistotnym przyczynkiem do spostrzegania wysokości dźwięku.

Wyjaśnienie na podstawie teorii periodyczności. Strumień impulsów w nerwie słucho-wym jest zgodny z rozkładem dudnień dźwięku; występuje tu pewna nieliniowość. Ale

4 Eksperyment opisywany w tym paragrafie został przeprowadzony przez Pattersona (1969).

aktywność neuronów wznosi się i opada regularnie, 200 razy na sekundę, i właśnie t-aktywność jest podstawą spostrzeganej wysokości dźwięku.

Tak więc główna rozbieżność między tymi teoriami sprowadza się do pytania, c?.rzeczywiście błona aktywizuje się w obszarze 200 Hz? Zwolennik teorii miejsca uważa i,.błona podstawowa drga w obszarze 200 Hz i osoba badana właśnie to odbieraPrzedstawiciel teorii periodyczności uważa, że błona podstawowa drga tylko na obszar?,wysokich częstotliwości pomiędzy 1000 i 2200 Hz, ale wyładowania nerwowe z tv<*obszarów synchronizują się na częstotliwości 200 Hz. Czy jest możliwe dokonanierozstrzygającego eksperymentu? W tym celu trzeba zatrzymać drgania błony w częściodpowiadającej częstotliwości 200 Hz i sprawdzić, czy osoba badana może mimowszystko słyszeć odpowiadającą temu wysokość dźwięku.

Stosunkowo łatwo można wyłączyć część błony. W tym celu trzeba np. dodać dosygnału szum o niskiej częstotliwości, to znaczy taki dźwięk, który zawiera wszystkieczęstotliwości leżące poniżej określonej wielkości. Dla zupełnej pewności, że szum tenzamaskuje dowolną nisko częstotliwą aktywność na błonie, podajmy szum zawierając,wszystkie składniki częstotliwości do 500 Hz. Jaka powinna być jego intensywność1

Dostatecznie duża, aby stłumić odbiór tonu, kiedy taki wystąpi. W celu określenia 16wielkości, początkowo eksponujemy osobie badanej czysty ton 200 Hz, a następnieprosimy ją, aby wyregulowała intensywność tego tonu tak, żeby dźwięczał dokładnie takgłośno, jak ton 200 Hz, który słyszy ona w dźwięku złożonym. Następnie dołączamy

RYSUNEK 7-16

.. um o niskiej częstotliwości tak, aby zamaskował on zupełnie czysty ton 200 Hz. Teno/iom szumu będzie wystarczający do zamaskowania jakiejkolwiek aktywności,'•vwołanej nieliniowymi dodatkami. Teraz ponownie włączamy ton złożony, ale tym,,lZcm dodajemy szum maskujący. Czy nadal będzie słyszalny składnik 200 Hz?

/wolennik teorii periodyczności ma rację - nieobecny ton podstawowy ciągle jest.ivSzalny, nawet po tym, jak cała aktywność na obszarze odpowiadającym jego7'istotliwości jest fizycznie maskowana szumem. Więcej, aby udowodnić istotnośćpaskujących właściwości zastosowanego szumu, można wypróbować szum o wysokiej.zcstotliwości-szura zawierający wszystkie częstotliwości powyżej 500 Hz. Zwolennik•corii miejsca będzie twierdził, że sygnał o częstotliwości 200 Hz będzie właśnie słyszalny,znieważ odpowiadająca mu część błony nie została zablokowana szumem o wysokiej'.Zcstotliwości. Przedstawiciel teorii periodyczności będzie udowadniał, że jest odwrot-ne: szum o wysokiej częstotliwości zniekształci reakcje neuronów i nieobecny ton„odstawowy nie będzie więcej słyszany (rys. 7-16). A jaki jest rzeczywisty wynik? Przyekspozycji szumu o wysokiej częstotliwości nieobecny ton podstawowy przestaje byćodbierany.

ODRÓŻNIANIE WYSOKOŚCI DŹWIĘKUBEZ UDZIAŁU BŁONY PODSTAWOWEJ5

Jednym ze sposobów sprawdzenia prawdziwości teorii periodyczności są eksperymenty przepro-wadzone na zwierzęciu pozbawionym btony podstawowej. Czy jest ono zdolne do odróżnianiaczęstotliwości dźwięku? Zgodnie z twierdzeniem teorii miejsca, przy braku błony podstawowej niemoże tez zachodzić proces kodowania wysokości tonu; zgodnie z teorią periodyczności,odróżnienie wysokości w takim wypadku powinno być całkiem dobre, przynajmniej do tegopunktu, począwszy od którego wyładowania neuronów nie nadążają już za sygnałem.

Dogodnym przedmiotem takich badań jest złota rybka (Fay i MacKinon, 1969; Fay 1970). Wuchu złotej rybki znajdują się komórki włoskowe, ale brak jest błony. Narządy słuchowe uwiększości ryb różnią się nieco od ucha ssaków. Ryby pozostają na znacznie niższym poziomierozwoju, a ponadto żyją w wodzie - środowisku, w którym dźwięk rozprzestrzeniacie nieco inaczejniż w powietrzu. Woda jest bardziej gęsta od powietrza i dźwięk rozprzestrzenia się w niej pięć razyszybciej niż w powietrzu. Ponieważ gęstość wody mało różni się od gęstości tkanek i płynów wcielę,ucho zewnętrzne i środkowe nie są rybom potrzebne, a nawet mogłyby okazać się szkodliwe.Dźwięk przechodzi przez ciało ryby nie obniżając swej intensywności. Narządy słuchowe ryby sąrozmieszczone w pęcherzykach powietrznych i różnice w narządach słuchu u różnych ryb sąnajwyraźniej związane z różnicami w rozmieszczeniu ich pęcherzyków powietrznych. Szczególnieważne jest to, że u ryb, a szczególnie u złotych rybek, znajdują się komórki włoskowe i nerwysłuchowe, natomiast brak jest błony podstawowej. Jak więc w tej sytuacji mogą one odróżniaćdźwięki o różnej częstotliwości?

Dzięki odpowiedniemu treningowi złota rybka może odróżniać jedną częstotliwość od drugiej.

5 Eksperymenty na złotych rybkach zostały omówione przez Faya (1970) oraz Fay i MacKinnona(1969).

RYSUNEK 7-17. Źródło: Fay i MacKinnon (1969).

W celu przeprowadzenia doświadczenia należy unieruchomić rybę w uprzęży wypełnianej gazą, anastępnie eksponować dźwięk w połączeniu ze wstrząsem elektrycznym (rys. 7-17). Początkowopodaje się rybie szereg tonów o jednakowej częstotliwości. Następnie zmienia się częstotliwośćjednego tonu i tej właśnie zmianie towarzyszy bodziec elektryczny. Ryba szybko uczy sięantycypować wstrząs elektryczny w momencie, gdy następuje zmiana częstotliwości - dostrzegal-nym objawem tej antycypacji jest krótkotrwale wstrzymanie oddychania.

Uzyskane wyniki zostały przedstawione na rysunku 7-18. Zwróćcie uwagę na to, że minimalnazmiana częstotliwości dostrzegana przez rybę przekracza 10-krotnie tę, którą dostrzega człowiek, i

RYSUNEK 7-18. Źródło: Fay (1970).

chociaż absolutna wrażliwość ryby jest znacznie niższa, krzywa ilustrująca zmiany wrażliwościwraz ze zmianą częstotliwości jest analogiczna do odpowiedniej krzywej u człowieka. Zdolnośćzłotej rybki do odróżniania częstotliwości znika na obszarze 1000-2000 Hz, to jest dokładnie tam,gdzie możemy tego oczekiwać na podstawie teorii periodyczności. Przy takich częstotliwościachneurony nie są już zdolne do reakcji synchronicznie z sygnałem dźwiękowym.

\rgumenty przeciw teoriiperiodyczności spostrzegania wysokości tonu

Chociaż wydawałoby się, że eksperymenty z maskowaniem dość wyraźnie potwierdzają'rorię periodyczności, istnieją jednak dwa zjawiska utrudniające wyjaśnienie spostrze-ania wysokości tonu na podstawie periodyczności. Pierwsze zjawisko polega na tym, że•Udzielny neuron nie może reagować częściej niż 300-400 razy na sekundę. Jak więc w'akim wypadku jego aktywność może stanowić podstawę spostrzegania wysokościOpowiadającej sygnałom o częstotliwości do 4000 Hz? Drugie zjawisko - to interesująca-somalia słuchu, podwójne słyszenie („diplacusis"), która powoduje, że ten sam tonObierany jest jako różniący się wysokością przez jedno ucho w porównaniu z drugim

uchem. Jak to jest możliwe, skoro neurony normalnie wyładowują się z taką samączęstotliwością, z jaką drga błona?

Aby odparować pierwszy zarzut, zwolennicy teorii periodyczności powołują się na

zasadę salwy (por. s. 249). Na odpowiednie pobudzenia reagują określone grup^neuronów, przy czym grupa włókien nerwowych może równocześnie reagować na takaczęstotliwość, na którą żadne z nich oddzielnie nie mogłoby reagować. Jeżeli pojedynczyneuron wyładowuje się z częstotliwością zaledwie 300 Hz, to grupa złożona z czterechneuronów może wysyłać impulsy z częstotliwością łączną 1200 Hz, pod warunkiem. żc

aktywność ich jest odpowiednio zsynchronizowana. Jeżeli nawet weźmiemy to p0(juwagę, brak jest danych przemawiających za tym, że neurony, pojedynczo lub grupami,mogą reagować na częstotliwości powyżej 2000 lub nawet 3000 Hz.

Dipkicusis to jeden z najważniejszych argumentów przeciw teorii periodyczności.anomalia ta potwierdza pogląd, że wysokość tonu jest determinowana przez miejscemaksymalnej amplitudy drgań na błonie. Człowiek cierpiący na ostry diplacmis słyszydwa tony o różnej wysokości, chociaż do obu uszu wpada ten sam ton. Ogólnie biorąc.wszyscy ludzie odbierają nieco inaczej wysokość tonu docierającego do obu uszu.szczególnie w wypadku tonu o wysokich częstotliwościach. Najłatwiej można to wyjaśnićpewnymi różnicami w miejscu maksymalnej amplitudy drgań na błonach podstawowychw jednym i drugim uchu. W gruncie rzeczy, jeśli tylko zastanowimy się nad tym, jakazgodność impulsów nerwowych byłaby potrzebna do osiągnięcia idealnej zgodnościmiędzy każdą parą punktów drgań na obu błonach, to możemy tylko dziwić się. żeomawiane zjawisko występuje w tak niewielkim stopniu. Trudno również oczekiwać, abybłony w obu uszach miały idealnie zgodne rozmiary, nie mówiąc już o idealnychodpowiednikach na poziomie neuronów. Więcej nawet, jeżeli przeanalizujemy kolejnowszystkie etapy przetwarzania sygnału w systemie nerwowym aż do samego mózgu, tostaje się jasne, że istnieje wiele miejsc, w których możliwa jest niewielka dysharmoniamiędzy lokalizacją włókien nerwowych a krytycznymi częstotliwościami, na które są onenajbardziej wrażliwe (por. van den Brink, 1970).

Dwoistość teorii spostrzegania wysokości dźwięku

Pełna teoria spostrzegania wysokości tonu, jak widać, powinna stanowić kombinacjęteorii miejsca i teorii periodyczności. Z pewnością miejsce na błonie podstawowej maniezwykle ważne znaczenie dla wydobycia informacji o wysokości sygnału - świadczy otym mnóstwo faktów. Wiadomo również, że rozkład aktywności neuronów dostarczauzupełniającej informacji dotyczącej wysokości dźwięku, szczególnie dla częstotliwościponiżej 1000-2000 Hz. Inaczej trudno byłoby wyjaśnić przypadek z nieobecnym tonempodstawowym. Brak jakichkolwiek podstaw, aby sądzić, że obie teorie są nieprawdzi-we-świetnie uzupełniają się wzajemnie.

Za główny czynnik określający wysokość tonu możemy przyjąć miejsce maksymalnejamplitudy drgań na błonie podstawowej, do tego dochodzi informacja przekazywanaprzez częstotliwość wyładowań we włóknach nerwu słuchowego. Jeżeli włókna rozmiesz-

i / 0 I i e w strefie lokalizacji 1000 Hz reagują z częstotliwością wyładowań równą 1000 Hz,•iic pojawiają się żadne komplikacje i odbierana jest wysokość wywołana tonem 1000 Hz.,,7Cli włókna w strefie lokalizacji 1000 Hz dają częstotliwość wyładowań 100 Hz, tonl.,my tu do czynienia ze spostrzeganiem dźwięku złożonego, z wysokością tonuodstawowego równą częstotliwości 100 Hz, i ze strukturą tonów harmonicznych wWszarze 1000 Hz. W tym wypadku częstotliwość wyładowań pomaga określić wysokość..,nU-miejsce na błonie determinuje jakość dźwięku, czyli jego barwę. Pobudzeniu•.ikiegokolwiek miejsca wzdłuż błony podstawowej zawsze towarzyszą wyładowania oczęstotliwości odpowiadającej temu miejscu. Jednakże wyładowaniom o określonejczęstotliwości nie zawsze odpowiadają pobudzenia odpowiednich miejsc błony.

Zakłada się, że ta dwoistość operacji występuje tylko w wypadku częstotliwości poniżej1000 albo 2000 Hz. Jest rzeczą mało prawdopodobną, aby powyżej tego punktu wy-yowania neuronów mogły być zsynchronizowane z częstotliwością drgań. (Należy za-znaczyć, że zgodnie z poglądami różnych badaczy, określenie wysokości tonu na pod-ziwie częstotliwości wyładowań jest możliwe aż do częstotliwości 4000 Hz.) Tak więcjla częstotliwości w przedziale od 1000 (lub 4000) do 20 000 Hz spostrzeganie wyso-kości tonu może wyjaśnić tylko mechanizm miejsca. Ale większość dźwięków natu-ralnych wykorzystywanych przez człowieka do komunikowania się lub dla rozrywki leżyw strefie niższych częstotliwości, gdzie oba mechanizmy mogą działać. Najwyższa nu-% jaką może wziąć śpiewaczka sopranowa, ma podstawową częstotliwość około|400Hz.

KRYTYCZNE PASMO CZĘSTOTLIWOŚCI

Załóżmy, że eksponujemy osobie badanej dwa czyste tony i prosimy ją o ocenę głośnościuzyskanego w efekcie dźwięku. Jeżeli te dwa tony będą coraz bardziej różniły się międzyHiba. częstotliwością (przy stałej średniej częstotliwości), łączny dźwięk nie. zmieniawojej głośności; dzieje się tak dopóty, dopóki nie zostanie przekroczona pewnairytyczna wielkość odległości między częstotliwościami. Począwszy od tego momentugłośność pary tonów zaczyna rosnąć wraz ze zwiększeniem tej odległości (rys. 7-19).

W podobny sposób dźwięk składający się z komponentów wszystkich częstotliwościzawartych między pewną niską częstotliwością {£} a wysoką częstotliwością (fH)achowuje stałą głośność podczas zwiększenia odległości między./^ i./n do momentu ażzostanie osiągnięta pewna krytyczna wielkość tej odległości. Poczynając od tego"lomentu, głośność dźwięku wzrasta w miarę dodawania nowych częstotliwości6.

6 Zauważcie, że należy utrzymać stałą energię dźwięku (zwaną pasmem szumu, kiedy pasmo zawiera się wlnicach częstotliwości /L i/^). Rozważmy to na prostym przykładzie, kiedy dźwięk złożony z oddzielnych•rów eksponowany jest osobie badanej. Jeśli dodajemy więcej tonów, dla wykonania tego zadania konieczne^utrzymanie całościowej energii na stałym poziomie. Tak więc, jeśli liczba tonów zostaje podwojona, energiaażdego z nich musi być zredukowana do połowy, aby całą energię utrzymać stalą. Tak samo jest z szumem,oziom energii dla każdej częstotliwości jest proporcjonalny do l/(/H -fL).

RYSUNEK 7-19. Źródło: Scharffi97i,

Rozważmy trzeci przykład. Osoba badana próbuje wykryć czysty ton, maskowanyszumem w paśmie obejmującym częstotliwości zbliżone do częstotliwości tego tonu. Wmiarę zwiększenia odległości między fL i/H, wykrycie tonu staje się coraz trudniejsze,dzieje się tak dopóty, dopóki nie zostanie osiągnięta krytyczna odległość; dalszerozszerzanie pasma szumu nie ma wpływu na wykrycie czystego tonu.

RYSUNEK 7-20. Źródło: Scharf(J970).

RYSUNEK 7-21. Źródło: Zwislocki (1965).

Odległość od okienka owalnego (mm)

Wszystkie trzy przykłady wskazują, że w przedziałach pewnej krytycznej strefyczęstotliwości można zaobserwować wzajemne oddziaływanie energii dźwiękowych.Jeżeli wychodzimy poza granicę tej strefy krytycznej, wzajemne oddziaływanie energiidźwiękowych zostaje przerwane, chociaż psychologiczne właściwości nadal współgrająze sobą. Strefa ta nazywa się pasmem krytycznym. Jej wielkość zależy od wartościczęstotliwości środkowej (rys. 7-20).

Jeśli popatrzymy na układ pobudzeń na błonie podstawowej, bardzo łatwo znajdziemyodpowiedniki krytycznego pasma częstotliwości, podobne do tych, które odpowiadaływielkościom różnic ledwie dostrzegalnych (rld) i skali melowej dla wysokości tonu. Narysunku 7-21 przedstawiono wykres aktywności wywołanej dwoma tonami, oddalonymijeden od drugiego o 300 Hz. Próg różnicy (rld) częstotliwości w tym obszarze stanowiokoło 1/50 przedstawionej tu odległości częstotliwości. W ten sposób, mimo znacznegopokrywania się krzywych aktywności, wywołanych dwoma tonami, człowiek może łatwoodróżnić te dźwięki. W gruncie rzeczy tony te są rozdzielone dwoma krytycznymipasmami częstotliwości, co wyprowadza je daleko poza granicę tej strefy, w którejmogłyby oddziaływać na siebie w naszym spostrzeganiu. Porównując przedstawione narysunku 7-21 krytyczne pasmo częstotliwości z właściwościami błony podstawowej orazskalą melową i skalą rld, możemy w następujący sposób przedstawić wzajemnepowiązania między nimi:

i 1 mel odpowiada w przybliżeniu 12 neuronom, 0,23 rld i 0,009 pasma krytyczne-go;

i 1 rld odpowiada w przybliżeniu 52 neuronom, 4,3 mela i 0,04 pasma krytyczne-go;

• 1 pasmo krytyczne odpowiada w przybliżeniu 1300 neuronom, 108 melom i 25rld.

Krytyczne pasmo częstotliwości ma szereg ważnych właściwości. Dudnienie wywo-łane przez różne tony jest najwyraźniej dostrzegane wtedy, kiedy tony te leżą wprzedziałach tego samego pasma krytycznego. W ten sposób zjawisko periodycznościspostrzegania wysokości wymaga, aby komponenty tworzące nieobecny ton podstawowyznajdowały się dostatecznie blisko siebie, to znaczy w granicach krytycznego pasma

częstotliwości. Przypuszcza się również, że pasmo krytyczne odpowiada za dysonanszwiązany z kombinacją pewnych dźwięków. Twierdzi się, że dysonans jest wynikiemdudnienia wywołanego dwoma tonami, których częstotliwości leżą w granicach jednegopasma krytycznego. Instrumenty muzyczne wydają złożone dźwięki, zawierające wie]e

częstotliwości harmonicznych. Dwie nuty mogą być w dysonansie, jeżeli dowolna para

ich tonów harmonicznych trafia w granice tego samego pasma częstotliwości. Im bardziejsłyszalne są te tony harmoniczne, tym silniejszy będzie dysonans.

PRZESTRZENNE SPOSTRZEGANIE DŹWIĘKU

Mamy dwoje uszu, ale słyszymy jednolity świat dźwięków. Właśnie dzięki różnicy w

informacjach uzyskiwanych przez oboje uszu (słyszenie dwuuszne), a nie przez jedno[słyszenie jednouszne), możemy określić położenie źródła dźwięków. Jest to ważnyczynnik wzbogacający nasze spostrzeganie i ułatwiający rozszyfrowanie informacjisłuchowej. Trudno docenić znaczenie lokalizacji dźwięku. Jest to tak naturalne ipowszechne zjawisko, że traktujemy je jako absolutnie oczywiste.

Wagę lokalizacji dźwięku można łatwo zademonstrować za pomocą nowoczesnejaparatury dźwiękowej. Posłuchajcie przez słuchawki dobrego, o wysokim standardzie,stereofonicznego nagrania7. Następnie włączajcie na przemian nagranie monofonicznejstereofoniczne. Wsłuchajcie się w różnicę między nimi. Odtwarzanie stereofoniczne nietylko zapewnia takie spostrzeganie dźwięku, jakby wychodził on z różnych punktówwyobrażonej otaczającej nas przestrzeni, ale daje również znacznie bogatsze wrażeniedźwięku-różnorodne dźwięki stają się bardziej wyraziste, a więc i łatwiej słyszalne.

Lokalizacja

Wskazówkami umożliwiającymi zlokalizowanie źródła dźwięku są: dokładny czas orazintensywność, z jaką dźwięki docierają do obu uszu. Dźwięki dochodzą najpierw i zwiększą siłą do ucha znajdującego się bliżej ich źródła. Oddalone od źródła dźwięku uchoznajduje się w cieniu akustycznym utworzonym przez głowę (rys. 7-22).

Przeprowadzając niezbyt skomplikowane obliczenia, możemy określić w przybliżeniumożliwe opóźnienie w czasie między dotarciem sygnału do obu uszu. Szerokość głowyludzkiej wynosi około 18 cm. Jeżeli źródło dźwięku położone jest po jednej stronie,dźwięk pada bezpośrednio do ucha z tejże strony, ale żeby dotrzeć do drugiego, musiokrążyć głowę dookoła. Jeżeli przyjmiemy, że głowa przedstawia kulę o promieniu około8 cm, to droga dodatkowa wynosi 8TI, czyli około 27,5 cm. Ponieważ dźwięk rozchodzi się

7 Mowa pochodząca od dwóch mówców nie daje tak wyraźnego efektu, chyba że jeden znajduje siębezpośrednio po lewej, a drugi bezpośrednio po prawej stronie słuchającego. Nagranie powinno być zrobione wstudium nagrań stereofonicznych-stare płyty lub pochodzące z masowej produkcji nie nadają się do tychcelów. Większość współczesnych nagrań symfonicznych czy grup rockowych jest wysokiej jakości.

Droga dźwięku-do bliższego(lewego) ucha

RYSUNEK 7-22

w powietrzu z prędkością (w przybliżeniu) 330 metrów na sekundę, to drogę równą 1 Cm

przebywa w ciągu 30 mikrosekund. Dźwięk przebywa drogę między jednym a drugieuchem w czasie około 840 mikrosekund.

Oczywiście, ta różnica w czasie zależy od tego, gdzie położone jest źródło dźwiękJeżeli jest ono położone na wprost głowy, to dźwięk dociera do obu uszu jednocześnieJeżeli źródło leży o 3° w prawo, dźwięk dociera do prawego ucha o 30 mikrosekundwcześniej niż do lewego. Ta maleńka różnica-30 mikrosekund różnicy czasu-jest dlaczłowieka wykrywalna. Różnica taka wystarczy, aby obserwator mógł wykryć zmianępołożenia źródła dźwięku. Jest to zdumiewająca zdolność, zwłaszcza gdy uwzględnimyfakt, że w celu lokalizacji źródła dźwięku niezbędne jest porównanie sygnałówuzyskanych przez ucho prawe i lewe. System nerwowy musi więc przechować informacjęo czasie nadejścia sygnału z dokładnością do 30 mikrosekund (rys. 7-23).

Różnica w czasie dotarcia sygnału do jednego i drugiego ucha jest wynikiem różnicy fa2

między sygnałami; jeden opóźnia się w stosunku do drugiego. Przy sygnałach o wysokiejczęstotliwości opóźnienie to nie jest jednoznaczne i nie może być wykorzystane dolokalizacji źródła dźwięku. Aby to zrozumieć, rozważmy sygnał o częstotliwości 10000Hz. W tym wypadku cykl zmian ciśnienia dźwięku dokonuje się co 100 mikrosekund.Jeżeli sygnał 10 000 Hz dochodzi od źródła umieszczonego po prawej stronie odobserwatora pod kątem 55°, dźwięk dociera do lewego ucha o około 450 mikrosekundpóźniej niż do ucha prawego. W takim wypadku fala odbierana przez prawe uchowyprzedza o 4,5 cykla falę docierającą do ucha lewego. Czyż można jednak określićróżnice między dwoma tonami w wypadku, gdy wynoszą one: 4,5; 3,5; 2,5; 1,5, a nawet1/2 cykla? Mówiąc inaczej, czy można określić, czy źródło dźwięku leży o 55° na prawoalbo 40°, 27°, 17° lub 6°? Jest to niemożliwe. Najdłuższy czas opóźnienia dźwięku międzyobu uszami wynosi około 840 mikrosekund i jakakolwiek częstotliwość dźwięku, którejpełny cykl trwa krócej, zaczyna sprawiać kłopoty w ustaleniu źródła sygnału. Różnice wczasie stanowią dobrą sposobność do lokalizacji tych dźwięków, których częstotliwościskładowe są niższe niż 1300 Hz.

W gruncie rzeczy przestrzenna lokalizacja dźwięku nie jest zbyt dokładna nawet dlaniskich częstotliwości, jeżeli bowiem głowa jest całkowicie nieruchoma, jedyna dostępnainformacja, jaką jest różnica w czasie, nie pozwala ustalić, czy dźwięk dociera z góry czyżdołu, a nawet, czy z przodu czy z tyłu. Dźwięk docierający z przodu, ale z przesunięciemw jedną stronę, charakteryzuje się takim samym opóźnieniem jak dźwięk docierający ztyłu z analogicznym przesunięciem w tę samą stronę. W naturalnych warunkachniejasności te mogą być usunięte za pomocą ruchów głowy, sygnałów wzrokowych orazdzięki różnicom w barwie dźwięku, wynikającym ze sposobu odbicia i załamania przezgłowę i ucho zewnętrzne różnych częstotliwości.

Drugą wskazówkę dla określenia lokalizacji dźwięku stanowi cień akustycznyutworzony przez głowę. W wypadku niskich częstotliwości fala dźwiękowa załamuje siei„okrąża" głowę, która daje nieznaczny cień lub w ogóle go nie nakłada, jednakże przywysokich częstotliwościach, gdy fala jest krótka w porównaniu z rozmiarami głowy, brakjest w ogóle znaczącej dyfrakcji. Na przykład, dźwięk o częstotliwości 100 Hz ma długośćfali 3,3 metra. Tak więc łatwo,,okrąża" głowę. Ale już dźwięk o częstotliwości lOOOOHz

d = różnica długości dróg

r = promień głowy = 3,5 cala (ok. 8 cm)

9 = kąt, pod jakim ustawione jest źródłodźwięku (w radianach)

Dźwięk płynącyod oddalonego źródła

RYSUNEK 7-23. Przybliżone obliczenie różnicymędzy dwoma uszami w długości drogi ododdalo-ago źródła dźwięku. d=r0 + rsin9 \

JF<9 = 30° =0,52radiany

d= 3,5 -0,5 + 3,5 sin 30°

d =1,75+ 1,75 = 3,5 caliRóżnica czasu = 76 • d m sek. = 270 m sek.

M długość fali zaledwie 0,033 m (3,3 centymetra). Odbija się więc od głowy, tym samymiwrzy się cień akustyczny. Efekty cienia akustycznego w wypadku położenia źródłaiwięku pod kątem 15" wyglądają następująco:

-fsto

300100

i 200-!000

ooo

tliwosc

HzHzHzHzHz

Stosunek intensywnościdźwięku dla obu uszu

1 dB4dB5 dB6dB

10 dB

Poczynając od 3000-4000 Hz różnica intensywności jest dostatecznie duża, abyzapewnić rzetelne różnicowanie i tym samym dostarczyć miarodajnych wskazóweklokalizacji żródla dźwięku.

Przestrzenna lokalizacja dźwięku zachodzi głównie dzięki podwójnemu systemowi'różnic czasowych dla niskich częstotliwości i różnic intensywności dla wysokichczęstotliwości. Przełączenie z jednego systemu na drugi zachodzi w przedział1000-5000 Hz- przedziale częstotliwości dźwiękowych, charakteryzującym się najwięk.szą liczbą błędów przy lokalizacji źródła dźwięku.

Interakcje dwuuszne

Aby zapewnić precyzyjną lokalizację dźwięku w przestrzeni, system słuchowy musi miećzdolność wykrywania różnic czasowych rzędu 10 lub 20 mikrosekund. Jego strukturaanatomiczna jest odpowiednio dostosowana do przechowania informacji czasowej,dochodzącej od początkowych neuronów słuchowych 8. Wspominaliśmy już o tym, żesygnały nerwowe opuszczając ucho przechodzą bardzo krótką drogę do miejsca, gdzienastępuje łączenie informacji napływających z obu uszu, tj. do oliwki górnej. Tuzachodzą interakcje pobudzeniowe i hamujące między sygnałami napływającymi odprawego i lewego ucha, czyli mechanizm niezbędny dla dwuusznej lokalizacji. Narysunku 7-24 przedstawiono schematycznie ogólne typy interakcji zachodzących woliwce górnej (E oznacza interakcje pobudzeniowe, I-hamujące). (Dokładna anatomianie jest jeszcze w pełni poznana.) Wiele oddzielnych neuronów w oliwce górnej reaguje wróżny sposób, zależnie od tego, które ucho pierwsze odbierze sygnał. Jeśli sygnał docieranajpierw do jednego ucha, to tempo reakcji pewnych jednostek jest wyższe aniżeliwówczas, gdy sygnał dociera wpierw do drugiego ucha. Różne neurony najwidoczniejmają różnorodne preferencje dotyczące stron, z których nadchodzi sygnał. U kota różnicaw czasie, pozwalająca zaobserwować ten efekt, wynosi około 250 mikrosekund, co jestrówne w przybliżeniu czasowi niezbędnemu do przejścia dźwięku z jednej strony głowykota na drugą. Podobna zależność została wykryta w stosunku różnic intensywnościdźwięku. Wyniki równoczesnych badań obu tych zmiennych dostarczają wiele dowodówprzemawiających za tym, że oliwka górna jest tym ośrodkiem nerwowym, który jestodpowiedzialny za przetwarzanie informacji istotnych dla lokalizacji dźwięku wotoczeniu.

Niektóre wyższe poziomy systemu słuchowego najwidoczniej biorą też udział wporównywaniu sygnałów napływających z obu uszu-na przykład wzgórek czwo raczydolny. Dźwięki dochodzące zarówno z jednego, jak i z drugiego ucha mogą aktywizować

8 Na marginesie interesująca uwaga. Skoro ustalenie czasu jest tak ważne dla dokładnej lokalizacjidźwięków, która występuje u wszystkich zwierząt, to jak sobie z tym radzą duże zwierzęta? Słoń ma chybanajwiększą gtowę ze wszystkich lądowych ssaków. Nie wszystkie jednak elementy jego systemu słuchowego sąproporcjonalne do wielkości głowy. Ma on niezwykle długi przewód słuchowy (prawie 11 cm), co sprawia, żejego uszy wewnętrzne leżą bliżej siebie o 22 do 25 cm niżby to wynikało z samej wielkości głowy. Słoń bez takichdługich przewodów słuchowych potrzebowałby znacznie dłuższych połączeń nerwowych między uszami, cozwiększałoby ryzyko uzyskania precyzyjnej informacji czasowej, niezbędnej dla lokalizacji.

Do wyższych ośrodków słuchowych

Oliwka górna

Jądro ślimaka

Jądrospiralne

Z lewego ucha

RYSUNEK 7-24. Źródło: van Bergeijk (1962).

Z prawego ucha

różne jednostki we wzgórku czworaczym dolnym. Jedne z nich są hamujące innepobudzeniowe, a jeszcze inne wytwarzają taki rodzaj interakcji, jaki jest potrzebny przylokalizacji przestrzennej. Ich reakcje mają charakter podobny do tych, jaki zaobserwo-wano w oliwce górnej. Ponadto wzgórek czwo raczy ma taką strukturę, która pozwala nauporządkowaną reprezentację różnorodnych częstotliwości słuchowych. To oczywiściepomaga zarówno w prawidłowej ocenie tonu, jak i odróżnieniu i lokalizacji różnychczęstotliwości dźwięku. Chociaż zaczynamy rozumieć pewne mechanizmy nerwowebiorące udział w porównywaniu i łączeniu sygnałów z obu uszu, to jednak ciągle dalekiejest rozwiązanie problemu przestrzennej lokalizacji dźwięku. Jakie mechanizmy ner-wowe informują nas o tym, że określony przedmiot znajduje się o 37° na prawo i jest lekkouniesiony? W jaki sposób są wyodrębniane i lokalizowane złożone sygnały dźwiękowe,na przykład w toku równoczesnej rozmowy kilku osób? Odpowiedzi na te pytaniapozostają poza granicami naszej obecnej wiedzy.

Znaczenie słyszenia dwuusznego

Równoczesne dotarcie dźwięków do obu uszu nie tylko uzupełnia spostrzegany dźwięk owymiar przestrzenny, ale zwiększa jego jasność. Jest to wynik oddziaływania trzechróżnych mechanizmów: lokalizacji, redukcji interferencji oraz sprowadzenia maskowa-nia do minimum.

Lokalizacja, Zdolność do lokalizacji pozwala nam umiejscowić w przestrzeni wielesłyszanych dźwięków. Załóżmy, że w trakcie towarzyskiego spotkania musimy podtrzv-mywać niezbyt interesującą rozmowę, kiwamy głową i zgadzamy się z rozmówcą, a wistocie przysłuchujemy się rozmowie prowadzonej w pobliżu. Lokalizacja dźwiękstwarza takie możliwości. Możemy wybierać częstotliwość, intensywność albo teżlokalizację w przestrzeni tego, co chcemy usłyszeć.

Czasem nagranie rozmowy na magnetofonie jest mało zrozumiałe. Przeszkadzająszumy i odbicia. Kaszel i ruchy dookoła zagłuszają nagranie głosu, którego chcernvposłuchać. W realnych warunkach człowiek nie jest świadomy tych zakłóceń, nawet jeślione występują. Zdolność do lokalizacji pozwala mu śledzić wybiórczo jedynie interesu-jące go sygnały dźwiękowe. Ogromnie wzrasta czystość nagrania w efekcie dodaniadrugiego mikrofonu-czyli poprzez zapis stereofoniczny. Nagle okazuje się, że możemyusłyszeć skąd dochodzi głos, tłumiąc dźwięki uboczne. Do tego potrzebne są dwamikrofony o różnej czułości na kierunek dźwięku. Przy prawidłowym ustawieniu jeden inich będzie odbierał głównie dźwięki napływające z prawej strony, drugi dźwiękinadchodzące z lewej. Kiedy osoba mówiąca znajdzie się między dwoma mikrofonami,umieszczonymi w tej samej odległości od niej, dźwięk jej głosu zostanie jednakowoodebrany przez oba mikrofony. Jeżeli zaś znajdzie się ona bliżej jednego z mikrofonów, towówczas jej głos będzie oddziaływał silniej właśnie na ten mikrofon.

Problemy występujące przy słuchaniu jednokanałowego (monofonicznego) magneto-fonu ostro ilustrują trudności, jakie mają ludzie głusi na jedno ucho. Trudności tezwiązane są nie tyle z obniżeniem wrażliwości na dźwięki, ile z obniżeniem zdolności dolokalizowania dźwięku. Jeżeli słuchający posługuje się aparatem słuchowym, to gdzienajlepiej umieścić mikrofon? Jeśli nosi on mikrofon w kieszeni koszuli, to nie będziemożliwe normalne określenie źródła dźwięku. Mikrofon powinien bowiem znajdowaćsię możliwie najbliżej uszkodzonego ucha. W gruncie rzeczy w celu poprawy warunków,umożliwiających lokalizację dźwięku, najlepiej byłoby posługiwać się dwoma aparatamisłuchowymi, po jednym dla każdego ucha (nawet wtedy, gdy jedno z nich funkcjonujenormalnie).

Różnica poziomów maskowania. Drugi sposób poprawienia czystości odbioru dwuusz-nego polega na wykorzystaniu zjawiska zwanego różnicą poziomów maskowania. Jeżelipróbujemy usłyszeć cichy głos zmieszany z szumem, przekazywany do jednego ucha,podanie tego samego szumu do ucha drugiego znacznie poprawi wyrazistość odbieranegogłosu. Do jednego ucha dociera zarówno sygnał, jak i szum, do drugiego zaś wyłącznieszum. Jedna z możliwych interpretacji polega na tym, że sygnały na wejściu docierającedo jednego i drugiego ucha odejmują się od siebie, w rezultacie czego szum zostajewyeliminowany. Zatem, jeżeli przekażemy sygnał wraz z zakłóceniem do jednego idrugiego ucha, nie uzyskamy dobrych rezultatów, ponieważ różnica powstała po odjęciusygnałów wejściowych do obu uszu będzie w tym wypadku równa zeru. Możemyrozpatrzeć to zjawisko przyjmując inny punkt widzenia, zwłaszcza gdy zwrócimy uwagęna fakt, że szum przekazywany do obu uszu jest lokalizowany w środku głowy, podczas

I(jy sygnał jest słyszalny tylko w jednym uchu. Różnica w położeniu przestrzennympowadzi do poprawy w zakresie identyfikacji sygnału.

\laskuwanie. Istnieje również trzeci sposób polepszenia wyrazistości sygnału przyodbiorze dwuusznym. Wyobraźcie sobie, że słuchacie orkiestry i w momencie, kiedy;<|arnet gra w dolnych rejestrach, zaczyna grzmieć wielki bęben basowy. Przy nagraniumonofonicznym bardzo niskie częstotliwości bębna zamaskują niskie częstotliwościklarnetu. Będzie to efekt pokrywania się stref pobudzenia na błonie podstawowej. Jeżeli•cclnak klarnet i bęben będą odbierane każde innym uchem, nie wystąpi na błonie proceswzajemnej interakcji i nie zajdzie zjawisko maskowania. W warunkach naturalnych, nakoncercie, dźwięki klarnetu i bębna będą docierać do obu uszu, ale jeżeli słuchacz obróciilowę, może tak wyregulować swój słuch, że większa część dźwięku pierwszegoInstrumentu będzie docierała do jednego ucha, a drugiego instrumentu-do drugiegoucha. Wyeliminowanie maskowania czyni dźwięki bardziej wyraźnymi i pozwala nalepsze ich zróżnicowanie przy odbiorze dwoma uszami niż jednym uchem.

lapis dźwięku

Aby uzyskać nagranie, które brzmiałoby tak jak przy oryginalnym wykonaniu, należyzastosować dwuuszny zapis dźwięku. W tym celu należy umocować na krześle stojącymna sali koncertowej makietę głowy z mikrofonami umieszczonymi w uszach. Podczassłuchania nagrania „dwuusznego" przez słuchawki dźwięk odtwarzany jest z niezwykłądokładnością.

Zapis dwuuszny różni się wyraźnie od zapisu stereofonicznego, który jest stosowany wwiększości wypadków do produkcji płyt i taśm magnetofonowych. Celem zapisustereofonicznego jest zarejestrowanie wycinków czoła fali w momencie jej przechodzenianr/cz określony punkt skali dźwiękowej, tak aby można było odtworzyć je w warunkachilomowych (rys. 7-25). Za pomocą tylko dwu mikrofonów i tyluż głośników nieuzyskamy dokładnego odtworzenia nagranego utworu. Z tych względów prowadzi sięobecnie badania w dziedzinie nagrań trój- i czterokanałowych (kwadrofonicznych).Kiedy dysponujemy dwoma głośnikami przy odtwarzaniu, powinniśmy posłużyć sięprzy nagrywaniu dwoma mikrofonami ustawionymi z takim samym odstępem, jakipóźniej musi być zachowany przy ustawieniu głośników. Metoda ta nie jest zbytwygodna, wymaga bowiem w trakcie odtwarzania ścisłego przestrzegania warunków, wjakich dokonano nagrania. W rezultacie badań (głównie metodą prób i błędów)specjaliści od zapisu dźwięku opanowali sposób posługiwania się większą liczbąmikrofonów równocześnie. Pozwala to na uzyskanie pożądanych efektów i z tychwzględów w dzisiejszych czasach właśnie w ten sposób dokonuje się rejestracji dźwięku.Zazwyczaj w celu uzyskania zapisu dźwięku o wysokim standarcie, w sali umieszcza sięwiele mikrofonów, w różnych punktach, przy czym specjaliści od zapisu dźwiękuokreślają, jak należy je połączyć w dwa kanały, aby uzyskać właściwy efekt. Psycholo-

NAGRYWANIE DWUUSZNE

ODTWARZANIE STEREOFONICZNE

RYSUNEK 7-26

giczna akustyka niewiele może się tu przydać. Najlepszy sposób łączenia mikrofonów jestprawdopodobnie różny dla różnorodnych pomieszczeń, liczby słuchaczy, a nawet możezależeć od tego, jak jest ubrana widownia.

Efekt pierwszeństwa

W teorii lokalizacja odbywa się po prostu dzięki wykorzystaniu różnic między dźwiękamidocierającymi do obu uszu. Zazwyczaj jednak sygnałowi początkowemu towarzyszyecho. Ponieważ wszystkie odbicia dźwięku są dostrzegane, nawet prosty trzask może

j spowodować duże komplikacje. Początkowo trzask dociera do jednego ucha, następniezaś do drugiego, a potem do uszu zaczynają docierać odbicia od ścian i stropu pokoju (rys.7-26). Do uszu dociera szybkie następstwo dźwięków. Jak można wykorzystać towszystko w celu lokalizacji dźwięku?

Na szczęście wykorzystywany jest tu jedynie pierwszy dźwięk docierający do uszuZjawisko to nosi nazwę efektu pierwszeństwa. Nie jest ono jeszcze w pełni wyjaśnioneEcho nie odgrywa prawie żadnej roli w psychologicznej interpretacji dźwięku. Niemniejjednak jest przez nas odbierane. Jeżeli zarejestrujemy różne dźwięki, przy czym jednymbędzie towarzyszyło echo, a innym nie, łatwo możemy określić różnicę między nimi. ,\zatem, chociaż ta informacja dźwiękowa dociera do uszu, jest ona całkowicie ignorowanaprzez mechanizm odpowiedzialny za lokalizację przestrzenną.

8. Nerwowe podłoże pamięci

SYSTEMY PAMIĘCISystem przechowywania informacji sensorycznejPamięć krótkotrwałaPamięć długotrwała

PRZECHOWYWANIE INFORMACJIObwody nerwowe pamięci

Przegląd obwodów nerwowychObwody okrężne (rewerberacyjne)Konsolidacja

CHEMIA PAMIĘCIZmiany w RNA a uczenie sięUczenie się po wprowadzeniu zmian w RNA

Badania na ptazińcachBadania chemiczne

Przekazywanie pamięci

ZABURZENIA PAMIĘCIWstrząsy elektryczneAmnezjePrzypadki H.M. i N.A.Mechanizmy pamięci

POSZUKIWANIE LOKALIZACJIPAMIĘCI DŁUGOTRWAŁEJ

JEDEN MÓZG CZY DWA MÓZGIRozszczepienie mózgu u zwierzątRozszczepienie mózgu u człowiekaDwa mózgi: niezmienność czy plastyczność

WNIOSKI

SYSTEMY PAMIĘCI

gtędem byłoby traktowanie pamięci ludzkiej jako jednej całości, zaangażowanych jest wją bowiem wiele różnych procesów. Można nawet powiedzieć, że istnieją co najmniej

trzy całkowicie różne rodzaje pamięci: przechowywanie informacji sensorycznej, pamięćkrótkotrwała i pamięć długotrwała (rys. 8-1). Możliwe jest, że istnieją również inne

RYSUNEK 8-1

rodzaje pamięci, ale ich właściwości nie są na razie znane psychologom eksperymental-nym. Rozważania dotyczące pamięci zaczniemy od krótkiego przeglądu głównych jejsystemów, a następnie mając na uwadze całą strukturę przejdziemy do szczegółowegoanalizowania każdego z nich.

System przechowywania informacji sensorycznej

System ten przechowuje dość dokładny i pełny obraz świata odbieranego przez systemsensoryczny.Czas przechowywania jest bardzo krótki, mniej więcej około 0,1-0,5 sek.

• Uderzcie lekko czterema palcami w swoje ramię. Prześledźcie doznane bezpośred-nio wrażenie-zwróćcie uwagę, że zanim zniknie pozostaje jeszcze przez chwilęrealne odczucie uderzenia palcami, a potem już tylko wspomnienie o zaistniałymfakcie.

• Zamknijcie oczy, następnie otwórzcie je na moment i ponownie zamknijcie.Zauważcie, jak odebrany przez was obraz, wyraźny i jasny, utrzymuje się przezpewien czas, a następnie powoli zanika.

• Posłuchajcie jakichś dźwięków, na przykład postukiwania własnymi palcami albopogwizdywania. Prześledźcie zacieranie się wyrazistości obrazu dźwiękowego wwaszej świadomości.

• Zaciśniętą dłoń wyciągnijcie przed siebie, szybko otwórzcie dłoń, wyprostowują,dwa palce. Następnie ponownie zaciśnijcie dłoń. Zwróćcie uwagę na to, że wrażenieśladowe dwóch wyciągniętych palców zachowuje się przez moment po ponownymzaciśnięciu dłoni.

• Machajcie ołówkiem (lub palcem) tam i z powrotem przed oczyma, patrzącprzy tym prosto przed siebie. Zwróćcie uwagę na coś, jakby cień, ciągnący się Za

poruszanym przedmiotem.

To ostatnie doświadczenie jest szczególnie ważne, ponieważ dzięki niemu możnaokreślić w przybliżeniu, jak długo utrzymuje się obraz przedmiotu. Zmieńcie szybkośćporuszania się przedmiotu tam i z powrotem. Zwróćcie uwagę, że jeżeli poruszamy nimbardzo wolno, to zatraca się ciągłość obrazu między krańcowymi punktami ruchu. Przyjakiej prędkości niewyraźny obraz zaczyna być ciągły? Powinniście przekonać się, że dlapodtrzymania ciągłości obrazu następczego potrzebny jest ruch 10 cykli na każde 5 sek.Oznacza to, że poruszający się przedmiot przemieszcza się przed waszymi oczami 20razy w ciągu 5 sek., czyli cztery razy na sekundę, to znaczy, że ślad wzrokowy utrzymujesię przez około 0,25 sek. (250 milisek.).

Te właściwości przechowywania wzrokowej informacji sensorycznej są ściśle związanez właściwościami czasów reakcji systemu wzrokowego, omawianego w rozdziale 5.Wskazaliśmy tam na możliwość mierzenia czasu reakcji tego systemu poprzez obserwo-wanie zapalonego światła latarki obracającego się w kole. Szybkość obrotów, przy którejmożna zobaczyć zamknięty krąg świetlny, pozwala określić w przybliżeniu czas reakcjiwzrokowej. Czy pokrywa się to z oceną czasu przechowywania „niewyraźnego obrazuporuszającego się ołówka"?

Pamięć krótkotrwała

System pamięci krótkotrwałej przechowuje innego rodzaju materiał niż bezpośredniainformacja sensoryczna. W danym wypadku przechowywana informacja nie jest pełnymobrazem zdarzeń, jakie miały miejsce na poziomie sensorycznym. Jest to raczejzachowanie ich bezpośredniej interpretacji. Jeżeli w waszej obecności wypowiedzianojakieś zdanie, zapamiętacie nie tyle dźwięki, z których ono się składa, co raczej zawarte wnim wyrazy. Między zapamiętywaniem obrazu zdarzeń a zapamiętywaniem ich in-terpretacji istnieje wyraźna różnica, omówimy ją dokładnie w toku dalszych rozważań.

Takie rzeczy, jak ostatnie słowa zdania, które dopiero co usłyszeliście lub przeczyta-liście, numer telefonu lub czyjeś nazwisko są przechowywane w pamięci krótkotrwałej,ale pojemność tej pamięci jest ograniczona. Zazwyczaj utrzymuje się w niej pięć lub sześćostatnich elementów z przedstawianego materiału. Podejmując świadomy wysiłek,powtarzając materiał ciągle od nowa, można go zatrzymać w pamięci krótkotrwałej naczas nieokreślony. Zdolność do przechowywania materiału w pamięci krótkotrwałej wwyniku powtarzania zawartych w nim elementów jest jedną z najważniejszych właści-wości systemu pamięci. Informacji sensorycznej nie można utrzymać dłużej przez

nwtarzanie. Utrzymuje się ona zaledwie przez kilka dziesiątych części sekundy i nie da'.:, tego przedłużyć. W pamięci krótkotrwałej natomiast można przez powtarzanie' irZymać niewielką ilość materiału przez czas bliżej nieokreślony.

pamięć długotrwała

istnieje oczywista różnica między pamięcią dopiero co zaistniałych zdarzeń a pamięcią/Jarzeń z odległej przeszłości. Pierwsze są dane bezpośrednio i bliskie w czasie;wypomnienie tych drugich jest trudne i dokonuje się powoli. Zdarzenia zaistniałejopiero co pozostają w świadomości -jeszcze jej nie opuściły. Wprowadzenie do pamięcidługotrwałej nowego materiału wymaga czasu i wysiłku. Również wydobycie z pamięciprzeszłych zdarzeń dokonuje się z trudem. Pamięć krótkotrwała jest bezpośrednia inatychmiastowa; pamięć długotrwała jest mozolna, wymagająca wysiłku i czasu. Zoamicci krótkotrwałej:

„Jak brzmiały pierwsze słowa tego zdania?"

I pamięci długotrwałej:

„Co jedliście na obiad w ubiegłą niedzielę?"

Pamięć długotrwała jest najważniejszym oraz najbardziej złożonym systemem pamię-ci. Pojemność systemów bezpośredniego przechowywania informacji sensorycznej orazpamięci krótkotrwałej jest bardzo ograniczona: pierwszy obejmuje kilka dziesiątychsekundy, a drugi - kilka jednostek prezentowanego materiału, podczas gdy pojemnośćpamięci długotrwałej jest praktycznie nieograniczona1. Niemal wszystko, co utrzymujesię w pamięci przez więcej niż kilka minut, musi znaleźć się w systemie pamięcidługotrwałej. Wszystkie wyuczone doświadczenia, nie wyłączając reguł posługiwania sięjęzykiem, muszą być częścią pamięci długotrwałej. W rzeczywistości można powiedzieć,że psychologia eksperymentalna zajmuje się w znacznej mierze problemami wprowa-dzenia materiału do pamięci długotrwałej, przechowywania go tam, wydobywania z niej iwłaściwej jego interpretacji.

Głównym źródłem trudności związanych z pamięcią długotrwałą jest wydobycie z niejinformacji. Ilość informacji znajdująca się w pamięci jest tak ogromna, że znalezienie wniej czegokolwiek powinno być niezwykle trudne. Niemniej jednak niektóre rzeczyszybko udaje się w niej odnaleźć. Nawet w tak prozaicznej czynności, jak czytanie,musimy odwoływać się bezpośrednio i szybko do pamięci długotrwałej, która pozwalanam zinterpretować znaczenie symboli tekstu drukowanego. Problemy związane ze

1 Oczywiście jakieś granice istnieją. Mózg jest urządzeniem skończonym. Znajduje się w nim jednak okotodziesięciu miliardów (1010) neuronów, z których każdy może przechowywać pewną ilość informacji. Dysponujew wieloma gigantycznymi cząsteczkami, jak RNA - z których każda może przechowywać dość znaczną ilośćinformacji (patrz paragraf „Chemia pamięci"). Tak więc praktycznie rzecz biorąc możemy rozważać zdolnościPamięciowe mózgu ludzkiego jako nieograniczone.

zdolnością odnalezienia jedynego właściwego określenia wśród przechowywanychpamięci milionów lub miliardów jednostek określają w dużym stopniu ogólną struktu .wszystkich poziomów systemu pamięci. Rozdziały 10 i 11 poświęcone są w całol!omówieniu badań nad strukturą pamięci długotrwałej. ''

Takie są systemy pamięci. Przedstawimy teraz nerwowe mechanizmy pamięć'Zapoznamy się ze strukturami mózgu odpowiedzialnymi za przechowywanie i wydob •wanie informacji oraz z psychicznymi procesami pamięci ludzkiej.

PRZECHOWYWANIE INFORMACJI

Pomimo wieloletnich badań mózg ciągle pozostaje dla nas zagadką. Badanie anato-miczne mózgu pozwala stwierdzić, że stanowi on pewną liczbę oddzielnych części. Jeżelispoglądamy na mózg z góry, możemy przekonać się, że składa się on z dwu części

Okoliceruchowe

Okolice czuciowe

RYSUNEK 8-2

,,0fałdowanej tkanki, przedzielonych głęboką szczeliną. Te dwie części noszą nazwę',U)lkul mózgowych, lewej i prawej. Wierzchnia warstwa półkul jest najwyżej zorganizo-waną częścią mózgu, zwaną korą mózgową.

poszczególne partie mózgu otrzymały różnorodne nazwy ze'względu na istniejącemiędzy nimi różnice anatomiczne (rys. 8-2). W części przedniej znajdują się płaty..-olowe, po bokach leżą płaty ciemieniowe i płaty skroniowe, z tyłu znajdują się płaty,H,i\'liczne. Mózg zbudowany jest symetrycznie; wszystkie płaty tworzą pary, po jednymwlcwej i prawej półkuli. (Symetria ta, podobnie zresztąjak symetria całego ciała, nie jestzbyt dokładna. Lewa połowa mózgu jest zwykle nieco większa od prawej, dokładnie takpik prawa dłoń bywa nieco większa od lewej dłoni, a prawa stopa nieco większa od stopylewej).

Zdobywaniu nowych wiadomości muszą towarzyszyć pewne strukturalne lub che-miczne zmiany w mózgu. Neurony korowe w pewien specyficzny sposób dopasowująukład swych reakcji do zewnętrznych zdarzeń, które organizm rozpoznaje i przypominasobie. Wiele znanych teorii próbuje wyjaśnić, jak dokonuje się ten proces, ale wszystkieone mają wysoce spekulatywny charakter. Daleka jest jeszcze chwila, kiedy będziemymieli pełny i wyczerpujący opis sposobu gromadzenia informacji przez układ nerwowy.Pomimo swej niekompletności teorie te mają jednak duże znaczenie, stanowiącdrogowskazy na drodze do zrozumienia funkcjonowania systemu pamięci.

Obwody nerwowe pamięci

Istnieje prawie całkowita zgodność co do tego, że trwałe przechowywanie informacjizwiązane jest z chemicznymi lub strukturalnymi zmianami w mózgu. Niemal wszyscyzgodni są co do tego, że bezpośrednia, aktywna działalność umysłowa, procesy świadomei procesy pamięci bezpośredniej - zarówno przechowywanie informacji sensorycznejjaki pamięć krótkotrwała - odbywają się dzięki aktywności elektrycznej. Oznacza to, żezmiany chemiczne lub strukturalne w mózgu muszą jakoś wpływać na aktywnośćelektryczną. A więc aktywność elektryczna i procesy chemiczne muszą się wiązać zesobą. A nawet więcej, jeżeli systemy pamięci bezpośredniej są rezultatem aktywnościelektrycznej, to jest możliwe zbudowanie obwodów nerwowych mających zdolnośćfunkcjonowania jako pamięć.

Zacznijmy od następującego problemu: obmyślmy takie obwody, które mają zdolnośćzapamiętywania.

Podstawowe wymaganie dotyczące pamięciowego obwodu nerwowego polega na tym,aby skutki pobudzenia utrzymywały się dłużej po zaprzestaniu pobudzenia na wejściu; wtym właśnie zawiera się istota pamięci. Ale to jeszcze nie wszystko. Obwód pamięciowymusi działać wybiórczo. Powinien on bowiem silnie reagować na określony rodzajmateriału na wejściu, a słabo albo też nie reagować w ogóle na inny materiał. Zaczniemyod wprowadzenia kilku prostych obwodów, które możemy określić jako pamięć.Najpierw jednak tym Czytelnikom, którzy nie przestudiowali rozdziału 2, przypomnimykrótko to, co już wiadomo o obwodach nerwowych (rys. 8-3).

Synapsa i dendryt

Wlokno nerwowe (akson)

Jądro komórki

przegląd obwodów nerwowych. Impuls elektryczny przewodzony przez neuron przecho-JZJ z ciała komórki przez akson do ciała następnej komórki. Miejsce, w którym aksontyka się z następną komórką, nosi nazwę połączenia synaptycznego (synapsa).pojedyncza komórka nerwowa może mieć tysiące synaps. Na rysunkach podstawowyneuron przedstawiony jest jako kółko z odchodzącą od niego linią; kółko to ciałokomórki, a linia to akson łączący dany neuron z innymi. Istnieją dwa podstawowe rodzajepołączeń synaptycznych -pobudzeniowe i hamujące. Połączenie pobudzeniowe-totakie połączenie, kiedy impuls nerwowy biegnący wzdłuż aksonu wywołuje reakcję(impuls) neuronu, znajdującego się po drugiej stronie synapsy. Inaczej mówiąc, napoziomie synapsy pobudzeniowej następuje przekazanie pobudzenia następnemuneuronowi. Połączenie hamujące zapobiega przekazaniu pobudzenia drugiemu neuro-nowi. Do wyładowania neuronu może okazać się niezbędne oddziaływanie dużej liczbyjnipulsów docierających przez synapsy pobudzeniowe, rzadko się zdarza, żeby wystar-czył jeden impuls. Aby ułatwić sobie analizę, załóżmy, że pojedynczy impuls nerwowy,docierający do synapsy pobudzeniowej, może wywołać reakcję nowej komórki. Chociażnie jest to precyzyjne, błąd dotyczy jedynie liczby impulsów. Istota procesu- zostanieoddana prawidłowo, a posługując się jednym impulsem nerwowym znacznie uprościmywykład.

Ciałokomórki

Ciało komórkiAkson

Neuron

RYSUNEK 8-4

Synapsahamująca

Synapsapobudzająca

Akson

RYSUNEK 8-3 a,b,c. Źródłu: Eccles (1965).

Rozważmy problem utrzymania w pamięci sensorycznego wejścia. Załóżmy, żenastąpiła ekspozycja dużej litery A. Przypomnijmy, że przeszła ona różne stadiarozpoznawania obrazów i została zidentyfikowana jako A. Układ nerwowy możereagować w trojaki sposób na wystąpienie litery A.

Możliwe, że na każdą literę reaguje oddzielna komórka, a zatem, jeśli systemrozpoznawania obrazów wykryje obecność litery A, zareaguje ten odrębny detektor litery„A".

Możliwe, że na każdy z elementów reaguje specyficzny zespół komórek, tak że oobecności litery A sygnalizuje specjalna konfiguracja reagujących komórek nerwo-wych.

Możliwe, że dla każdej litery istnieje odrębny kod, tak że litera A jest wyodrębnionadzięki specjalnemu układowi wyładowań nerwowych.

Niezależnie od tego, który z tych trzech możliwych kodów będzie działał, musi istniećjakiś sposób zapamiętywania tego, że litera A występowała już przedtem (rys. 8-5).Przeanalizujmy jeden z prostszych modeli pamięci.

RYSUNI K ...•

Obwody okrężne (rewerberacyjne). Najprostszy obwód określany jako obwód pamięci makształt zamkniętej pętli. Załóżmy, że na rysunku 8-6 grupy komórek A i B leżą w korze,awłókna nerwowe X i Y wychodzą z systemu rozpoznawania obrazów. Załóżmy, że jakiśsygnał sensoryczny pojawił się w systemie rozpoznawania obrazów i biegnie przezwłókna nerwowe X i Y. Wówczas reakcje tych włókien mogą być zgodne z którymś iomówionych powyżej kodów. Określony typ informacji, pojawiający się na wejściu, niema w tym wypadku decydującego znaczenia dla analizy obwodu pamięciowego.

W obwodach przedstawionych na rysunku 8-6 sygnał dochodzący przez włókno X dajepoczątek kolejności zdarzeń w grupie komórek A. Komórka Al reaguje na aktywnośćwłókna X wywołując reakcje komórki A2. Impulsy zaczynają krążyć po pętli, wywołującwyładowania kolejnych neuronów, pobudzenie obiega cały obwód, po czym powtarza odnowa swój cykl. Obwód rewerberuje (powtarza) cykl: pojawiający się sygnał sensorycznyuruchamia sekwencję impulsów elektrycznych, które działają przez czas nieokreślonydługo po tym, jak sygnał przestał działać. Rewerberacja w pętli A stanowi „pamięćelektryczną" tego, że we włóknie X pojawiła się określona aktywność. Analogicznie jakaśaktywność w pętli B stanowi „pamięć elektryczną" sygnału B.

RYSUNEK 8-6 Wejście Komórki pamięci

Aktywność rewerberacyjna wywołana określonym sygnałem nie może w rzeczywis-:ości trwać w nieskończoność; inny mechanizm musi bowiem działać w wypadkupamięci krótkotrwałej. Co zatrzymuje rewerberację? Istnieje kilka możliwości. Jednawypływa z faktu, że prawdziwy obwód okrężny musiałby mieć znacznie bardziejkomplikowaną budowę. Grupy komórek (takie jak A i B) w rzeczywistości działałybylako znaczne skupiska neuronów występujących w skomplikowanych konfiguracjach.Aktywność własna tych neuronów, jak też oddziaływania (zarówno pobudzeniowe, jak ihamujące) licznych zewnętrznych wejść na pętlę mogłyby w konsekwencji doprowadzićJo przerwania cyrkulacji impulsów. Druga możliwość-to pojawienie się nowychsygnałów, które mogą czynnie zahamować uprzednią aktywność rewerberacyjna.Trzecia możliwość tkwi w pewnej zawodności samego obwodu nerwowego: impulsdochodzący do jednego ogniwa łańcucha nie zawsze jest w stanie wywołać aktywność wogniwie następnym, tak że w efekcie końcowym potok impulsów może wygasnąć. I nakoniec, rewerberacja może zostać zahamowana w wyniku jakiegoś „zmęczenia"chemicznego neuronów lub synaps.

Obok tych możliwości typu strukturalnego mogą wystąpić zjawiska patologiczne,całkowicie przerywające jakąkolwiek aktywność neuronów. Takim przypadkiem pato-•ogicznym może być wstrząs mózgu, wywołany uderzeniem w głowę, może ondoprowadzić do okresowego wstrzymania aktywności nerwowej i amnezji w odniesieniuJo tych zdarzeń, które pozostawały zakodowane w postaci sygnałów elektrycznych.Również zamierzone lub przypadkowe poddanie mózgu silnemu wstrząsowi elektrycz-nemu (jak na przykład elektrowstrząsy w terapii psychiatrycznej) może oczywiściepowadzić do dezorganizacji aktywności obwodów pamięciowych.Selektywna aktywizacja elektryczna określonej pętli nerwowej zapewnia działanie

pamięci krótkotrwałej, utrzymujące się niezbyt długo. Jak możemy przedstawić pamie'długotrwałą posługując się tego typu schematem?

Konsolidacja. W układach typu obwodów okrężnych pamięć utrzymuje się dzic^wzajemnym połączeniom między neuronami. Zgodnie z dość powszechnie uznawanateorią, powtarzająca się aktywność elektryczna w obwodach nerwowych wywołujęzmiany chemiczne lub strukturalne w samych neuronach, co prowadzi do pojawienia sicnowych obwodów nerwowych. Ten proces wprowadzania uzupełnień w obwodzie, wtoku którego zostaje w nim zakodowany nowy ślad pamięciowy, nazywa się konsolidacjąKonsolidacja pamięci zachodzi przypuszczalnie w ciągu dłuższego czasu. Według teiteorii, dla różnych rodzajów wspomnień budowane są odrębne obwody nerwoweAktywność elektryczna tych obwodów odpowiada okresowej ich aktywizacji. Tę właśnieokresową aktywność elektryczną określa się terminem pamięć krótkotrwała. Pamięćdługotrwała charakteryzuje się stałą strukturą obwodów nerwowych. Tak więc, zarównopamięć krótkotrwała, jak i pamięć długotrwała mogą być związane z tymi samymitkankami nerwowymi, z tą różnicą, że pamięć krótkotrwała to okresowa aktywnośćelektryczna określonych neuronów, a pamięć długotrwała to stała struktura tych samychneuronów.

Jakie mechanizmy uczestniczą w konsolidacji obwodów pamięciowych? Aby znaleźćodpowiedź na to pytanie, trzeba dysponować dodatkowymi danymi dotyczącymi stałejstruktury pamięci. Najczęściej brane są pod uwagę dwie hipotezy: kodowanie chemicznealbo przyrost nowych połączeń synaptycznych. Przeanalizujmy obie te hipotezy.

Przyjmijmy, że pamięć długotrwała zawarta jest w strukturze molekuł białkowychkażdej synapsy. Jakim sposobem mogłaby ta informacja chemiczna oddziaływać naprzewodzenie synaptyczne? Jedna z możliwości polega na tym, że białko wywiera wpływna transmisję informacji przez szczelinę synaptyczną, oddzielającą akson od ciałakomórki. Informacja nerwowa przebywa tę szczelinę za pomocą środków chemicznych;nadejście impulsu nerwowego do synapsy uwalnia mediator, substancję, która wydzielasię w szczelinie i oddziałuje pobudzająco na ciało komórki. Jeżeli pamięć byłabyprzechowywana w postaci chemicznej, czy to w synapsie czy też w strukturachuwalniających mediatory chemiczne, mogłaby wówczas łatwo regulować funkcjonowa-nie połączeń synaptycznych.

Zgodnie z innymi poglądami, pamięć długotrwała może być rezultatem przyrostunowych synaps. Jeżeli teoria ta jest prawdziwa, oznacza ona, że za każdym razem wtrakcie uczenia się nowego materiału mózg zmienia się fizycznie. Teoretycznie przynaj-mniej tego typu zmiany powinny być widoczne: mogłyby więc zostać wykryte podczasmikroskopowych badań neuronów. W praktyce jednak zmian tych nie udało sięzaobserwować, głównie z powodu wyjątkowych trudności, jakie nastręcza obserwacjażywych komórek nerwowych pod mikroskopem w sytuacji, kiedy reagują one nanadchodzące impulsy nerwowe.

Niezależnie od tego, jaki system uczestniczyłby w kodowaniu w pamięci długotrwa-łej - zmiany chemiczne czy też przyrost nowych synaps - efektjest jeden: właśnie synapsajest tym miejscem, w którym zachodzi reorganizacja. Tak więc każdy z tych systemów

MWO radzi sobie z problemem kodowania w pamięci za pomocą pojedynczych komórek.Synapsa zmienia się w taki sposób, że komórka reaguje wyłącznie w wypadku pojawieniasię tej specyficznej informacji, którą ona reprezentuje. Jeżeli pamięć jest reprezentowana/;1 pomocą specyficznego układu komórek, konieczne jest wtedy pobudzenie szereguróżnych połączeń synaptycznych. Aby nowa informacja została w taki sposób zakodo-wana, zmiany w synapsach różnych komórek powinny zachodzić w miarę jednocześnie. Iareszcie, jeżeli kodowanie w pamięci związane jest ze specyficznymi kodami wyładowańnerwowych, musi też istnieć jakiś mechanizm dekodowania informacji czasowej. Naprzykład, komórka może reagować tylko w takim wypadku, gdy jest pobudzona przezJwa impulsy szybko napływające jeden po drugim, po których następuje przerwaokreślonej długości, a następnie znów dopływa pojedynczy impuls nerwowy (coś wrodzaju alfabetu Morse'a). Aby pojedyncza komórka albo grupa komórek były wrażliwejylko na właściwy układ impulsów, w strukturach nerwowych muszą występować alboobwody synchronizujące (timing) impulsy w czasie, albo jakieś nieznane jeszczesubstancje synaptyczne. Na przykład, można przyjąć istnienie struktur molekularnych,które w zasadzie pełniłyby funkcję hamującą, ale jeżeli zadziała na nie zestaw impulsównerwowych, występujących w pewnej określonej sekwencji, to staną się one pobudze-niowymi.

Jaka by nie była rzeczywiście natura kodowania, jedno jest pewne: pamięć krótko-trwała ma charakter elektryczny. Pamięć bezpośrednia zdarzenia jest możliwa dziękireakcjom elektrycznym na to zdarzenie.

CHEMIA PAMIĘCI

Kiedy odkryto już procesy chemiczne leżące u podstaw dziedziczenia, pojawiła się ró-wnież myśl, że te same mechanizmy mogą brać udział w procesach pamięci. Informa-cja genetyczna, specyficzna dla każdego organizmu, zmagazynowana jest w giganty-cznych cząsteczkach kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA); przenoszenie tej informa-cji z DNA do otaczającej protoplazmy następuje dzięki cząsteczkom innego kwasunukleinowego - kwasu rybonukleinowego (RNA). Ponieważ DNA zawiera pamięć ge-netyczną dla każdego jednostkowego organizmu, logiczne wydaje się założenie, że właś-nie on albo RNA może również przekazywać nabyte doświadczenie. Wiemy, że białkouczestniczy w funkcjonowaniu neuronów, a RNA odgrywa ważną rolę w procesie syn-tezy nowych białek. Czy synteza ta nie może również wiązać się z procesami pamięci?

Zmiany w RNA a uczenie się

Instrukcję dla syntezy białka przenoszoną przez cząsteczkę RNA odkrywamy wcharakterystycznej kolejności zasad organicznych, które są przyłączone do łańcuchacząsteczki. Zasady te służą za matrycę do budowy białek. Różnorodna kolejność zasad

daje w rezultacie różne białka. Można założyć, że kolejność tych zasad, a nawet ichwzględne stężenia mogą się zmieniać w rezultacie doświadczenia nabywanego przez

zwierzęta w sytuacji uczenia się.W jednym z typowych eksperymentów grupę szczurów uczono wspinania się po drucie

na platformę, na której umieszczony był pokarm. Aby uwzględnić czystą stymulacjęwystępującą w rezultacie wspinania się po drucie, grupę kontrolną szczurów obracano wewszystkich kierunkach w specjalnym aparacie, który odtwarzał ruchy szczurów podda-nych pierwszemu eksperymentowi. Kiedy pierwsza grupa szczurów opanowała zadanieprzeprowadzono próby biochemiczne RNA pobranego z systemu mózgowego zawiadu-jącego orientacją przestrzenną (system przedsionkowy) w obu grupach. W obu teżgrupach występowała wyższa niż normalnie koncentracja RNA. Jednak w grupiepoddanej zadaniu eksperymentalnemu zmieniła się również względna koncentracjaróżnych zasad (Hyden i Egyhazi, 1964).

Zarówno powtarzająca się aktywizacja neuronów, jak i wyuczone doświadczeniawywarły dający się mierzyć wpływ na RNA. Wykryte zmiany okazały się raczej matoskomplikowane, co można częściowo wyjaśnić trudnościami technicznymi w przepro-wadzaniu niezbędnych eksperymentów oraz analizy biochemicznej.

Uczenie się po wprowadzeniu zmian w RNA

Czy zmiany w RNA powstałe w wyniku uczenia się nowych doświadczeń zawierająinformację o zadaniu? Jeden ze sposobów sprawdzenia tego polega na wyuczeniuzwierzęcia wykonywania określonego zadania, wydobyciu RNA z odpowiednich częścijego układu nerwowego, a następnie posłużeniu się tym RNA do częściowego lub pełnegoprzekazania nabytej wiedzy innym zwierzętom. To duże zamierzenie, a droga najeżonajest trudnościami. Niemniej jednak metoda ta przyniosła pewne rewelacyjne (i bardzokontrowersyjne) wyniki.

Badania na płazińcach. Pierwsze badania zaczęły się dość skromnie. Jako przedmiotbadań wybrano dość dziwne stworzenie z typu płazińców (planaria). O wyborze tegopłaskiego robaka zadecydowało to, że przecięty na dwie części może z każdejregenerować się w nowy organizm. Dzięki temu płazińce zapewniają eksperymentowiidealne warunki kontrolne: jeżeli trzeba przeprowadzić na tym samym obiekcie dwaróżne eksperymenty, wystarczy po prostu przeciąć go na dwie części, aby uzyskać dwaidentyczne organizmy.

Eksperyment jest więc prosty i bezpośredni. Najpierw wyuczono płazińca wykonywaćokreślone zadania, a następnie przecięto go na pół uzyskując dwa identyczne osobniki.Kiedy obie połówki w pełni się zregenerowały, przystąpiono do eksperymentu kontrol-nego. Jeżeli pamięć jest zakodowana chemicznie, to jest możliwe, że obie połowy prze-chowują zadanie w pamięci. Jeżeli zaś pamięć utrzymuje się w specjalnych połącze-niach nerwów w głowie, to osobnik zregenerowany z części ogonowej, będąc identycz-ny genetycznie ze swym bliźniakiem, nie będzie posiadał nabytej przezeń wiedzy.

Zazwyczaj pod wpływem drażnienia prądem płazińce odruchowo się kurczą. WvVniku częstego drażnienia prądem, poprzedzonego silnym światłem, powstaje odruchwarunkowy-kurczenie się, gdy eksponowany jest bodziec świetlny, nawet jeżeli światłu,,jc towarzyszy drażnienie elektryczne. Po wytworzeniu reakcji na kojarzenie światła zrokiem elektrycznym, płazińce są przecinane na pół, a następnie każda połowa••generuje się. Oba zwierzęta - i to, które wyrosło z części ogonowej, i to, które wyrosło z7cści głowowej - zdają się pamiętać zadanie (McConnell, Jacobson, Kimble, 1959).

Fakt ten jest zadziwiający. Normalnie oczekujemy, że informacja magazynowana jest«• mózgu. Dlaczego więc płazińce, które regenerowały się z części ogonowej, pamiętają/W

riązek między światłem a drażnieniem prądem elektrycznym? Jeżeli nawet informacjao tym przechowywana jest w cząsteczkach RNA, to w jaki sposób dociera ona do części

IPIaziniec przed eksperymentem.Po przecięciu ptazińca na pói,każda z połówek posiadazdolność do regeneracji

© P o d wpływem drażnienia prądemplaziniec się kurczy. Drażnienieprądem poprzedzone jest silnymświatłem

© Po treningu płazinieckurczy się na pojawienie siębodźca świetlnego

RYSUNEK 8-7

^warunkowany na światłoplaziniec zostaje przecięty na pół

© Rezultat: dwa kompletnepłazińce

© Oba zwierzęta kurczą sięna pojawienie się światła,wykazując, że efekty uczeniautrzymują się.

RYSUNEK 8-8

(T)Płaziniec wyuczonyreakcja na światło, jak wpoprzednim eksperymencie

©Wyuczonego płazińcaprzecięto na pól i obiepołówki umieszczono wroztworze rybonukleazy

© Rybonukleaza zmieniaproces tworzenia się RNAw nowej połowie ciała

©Płaziniec zregenerowanyz części głowowej reagujena światło, a płazinieczregenerowany z częściogonowej nie reaguje

ogonowej? Oczywiście, płazińce są dość dziwnym organizmem - mają zdolność doregeneracji całego ciała z jednego drobnego fragmentu. Najwidoczniej zwierzęta mającetaką zdolność potrafią rozprowadzać pamięć po całym organizmie.

Udział RNA wtym zjawisku potwierdza fakt, że kiedy obie części uwarunkowanego naświatło płazińca regenerowano w roztworze zawierającym rybonukleazę niszczącąchemicznie RNA, to osobnik zregenerowany z części głowowej, tak jak uprzednio,przechowywał wyuczoną informację, a osobnik zregenerowany z części ogonowej niepamiętał wyuczonego uprzednio doświadczenia (Corning i John, 1961). Istnieje kilkamożliwych interpretacji tego zjawiska; dla nas najbardziej interesujące jest to, że RNAzawierający informację o wyuczonym odruchu nie zosta! przeniesiony do ponowniekształtującej się głowy w toku regeneracji w roztworze rybonukleazy. Skłania to doprzypuszczeń, że jeśli nawet RNA zawierający nabytą informację rozprzestrzeniany jestpo całym organizmie (przynajmniej u tego robaka), to wykorzystany może być jedynieprzez część głowową (rys. 8-8).

Badania chemiczne. Przeprowadzono również badania chemiczne innego typu. Wypró-bowywano szereg środków farmakologicznych na różnych żywych stworzeniach (niewyłączając ludzi) w różnorodnych sytuacjach uczenia się. Najczęściej do badań tego typuużywano substancji ułatwiających lub utrudniających syntezę białka. Substancje, które

..iiiwiają syntezę białka, zazwyczaj podwyższają dostępność RNA albo też jego,,- iywność; te zaś, które hamują lub utrudniają syntezę białka, realizują to zmniejszając•' ć dostępnego RNA lub też pobierając te składniki, które są niezbędne do syntezy.,;;ilka. Inne środki farmakologiczne oddziałują na przekazywanie sygnałów nerwowych;,|7C/ synapsy.

Hadania te ujawniły pewne nowe aspekty funkcjonowania pamięci. Okazuje się, że•rimięć jest najbardziej podatna na zaburzający wpływ określonych środków aplikowa-,,.ch zaraz po uczeniu się. Im dłuższy odstęp czasu między uczeniem się a zaaplikowa--icm określonych środków, tym większa dawka tych środków jest potrzebna do usunięcia;;;idów pamięciowych. Czy to oznacza, że wraz z upływem czasu pamięć staje się coraz;;•«;! ISZa?

Oczywiście, przeprowadzenie podobnych eksperymentów wiąże się z licznymi•rudnościami. Dyskusja nad interpretacją ich wyników była niezwykle burzliwa. Faktszkodzenia lub osłabienia śladów pamięciowych przez wprowadzenie substancjijicmicznej nie oznacza jeszcze, że samo zapamiętywanie oparte jest na kodowaniujieniicznym. Normalne funkcjonowanie układu nerwowego niewątpliwie zależy od

i wyzyjnie wyważonego i ściśle regulowanego środowiska chemicznego. W środowiskui :yni łatwo mogą pojawić się zaburzenia wynikające z działania bardzo różnorodnychj :/ynników albo substancji (jak np.: trucizna, niedobór tlenu, alkohol, środki halucyno-

j:nne), a nie tylko tych, które są specyficznie powiązane z syntezą białka i przekazywa-łem synaptycznym. Te trudności między innymi nie pozwalają nam jeszcze najibrmufowanie właściwych wniosków.

Przekazywanie pamięci

Najbardziej frapujące eksperymenty psychologiczne w ostatnich latach dotyczyłyprzenoszenia pamięci z jednego zwierzęcia na drugie.

Ptazirice mające silnie rozwinięte zdolności regenerowania są równocześnie kanibala-mi-oznacza to, że z ochotą pożerają się wzajemnie. Jeżeli wyuczymy płazińca tego, żeświatło poprzedza zawsze uderzenie prądem, a następnie zabijemy go i rozdrobnionym:ialem nakarmimy innego płazińca, to okazuje się, że doświadczenie nabyte przezpierwszego przekazywane jest drugiemu robakowi (McConnel, 1962, 1964).Jak należało oczekiwać, eksperymenty z przekazywaniem pamięci wywoływały

olbrzymie zainteresowanie wśród szerokiej publiczności i równocześnie skrajnie scep-iyczny stosunek środowisk naukowych. Ostatnie próby powtórzenia tych eksperymen-tów zakończyły się fiaskiem. Okazało się, że istnieje wiele różnych prawdopodobnychpyjaśnień pozornego sukcesu pierwszych eksperymentów, ale żadne z nich nie ma nicBpólnego z pamięcią. A jeżeli nawet pamięć odgrywa w tym jakąś rolę, trzebawzględnie fakt, że płaziniec to względnie prymitywny organizm. Może on charaktery-jiować się specyficznymi mechanizmami uczenia się, które nie mają żadnego znaczenia)a zrozumienia pamięci organizmów wyższych.Gdy dyskusje rozgorzały na dobre, pojawiły się nowe dane świadczące o analogicznej

formie przekazywania pamięci u szczurów i myszy (Unger, 1966; Unger i Oceguera-Navarro, 1965). Szczury (i ludzie) zazwyczaj podskakują w momencie nagiego, silnegrdźwięku. We wstępnej fazie eksperymentów szczurom eksponowano często głośnc

dźwięki. Trwało to tak długo, aż zwierzęta przywykły do nich i później już nie reagowałyna nie drgnięciem. Taka habituacja wymaga około 9 dni treningu. Następnie niewytre.nowanej myszy wstrzykiwano dializowany homogenat mózgu, wzięty z wyuczonychdawców, po czym sprawdzano jej reakcję na dźwięk. U myszy po wstrzyknięćuzyskiwano już średnio po około 1,2 dnia zahamowanie reakcji lękowej - zaskakującrezultat, zwłaszcza gdy zwrócimy uwagę na to, że na zahamowanie tego typu reakcjilękowej u myszy nie poddanej wstrzyknięciu trzeba jeszcze więcej czasu niż u szczurówMysz, której wstrzyknięto dializowany homogenat mózgu niewytrenowanych szczurówpotrzebowała 11 dni, aby przyzwyczaić się do dźwięku, to znaczy mniej więcej tyle czasuile zużywały myszy, które nie otrzymały żadnego środka.

Wyniki te są frapujące, pozostaje jednak niejasne, czy rzeczywiście przenoszone bylvod jednego do drugiego zwierzęcia jakieś informacje, czy jedynie ogólny wpływhamujący? Następny eksperyment pokazał, że wpływ wstrzyknięcia był rzeczywiściespecyficzny.

Jedną grupę zwierząt przyzwyczajano do silnego dźwięku, a drugą do podmuchupowietrza (co normalnie również wywołuje reakcję lękową). Po wstrzyknięciu homoge-natu mózgu niewytrenowanym zwierzętom wystąpiło u nich przeuczenie wyłącznie wodniesieniu do tego specyficznego nawyku, który został nabyty przez dawcę. U biorcyhomogenatu mózgu od szczura, którego wyuczono hamowania reakcji lękowej nastrumień powietrza, zauważono hamowanie reakcji tylko na działanie strumieniapowietrza, natomiast nie występowało osłabienie reakcji na dźwięk, czego nie uczonojego dawcy (rys. 8-9). •

Co można wywnioskować z tego wszystkiego? Ostatecznej odpowiedzi na razie niemamy. Wielu uczonych odnosi się dość sceptycznie do tych spraw. Jeżeli możliwe jestprzekazywanie informacji zmagazynowanej w pamięci, stawia to przed nami wicieinteresujących problemów dotyczących natury pamięci. Oznaczałoby to, że specyficzneślady pamięciowe zakodowane są w substancjach chemicznych, a substancje te mogądość swobodnie przenosić się w organizmie i mogą być przekazywane od jednegoorganizmu do drugiego, nawet od szczurów do myszy. Jak w tej sytuacji wyjaśnićkodowanie w neuronach? Brak jakichkolwiek danych o tym, jakie mechanizmy mogązapewnić działanie podobnego systemu. Zanim będziemy mogli rozstrzygnąć, jakiekonsekwencje mają te badania dla procesu gromadzenia i przetwarzania informacji,musimy jeszcze poczekać, aż uzyska się więcej wyników badań eksperymentalnych.

ZABURZENIA PAMIĘCI

Jest oczywiste, że pamięć krótkotrwała służy do utrzymywania informacji przez okresniezbędny dla dokonania jej konsolidacji. W czasie aktywności elektrycznej, wywołanej

0nś zdarzeniem, jego ślad pamięciowy konsoliduje się w pamięci długotrwałej.Ylożliwe jest zatem naruszenie stałych śladów zdarzeń przez dezorganizację tej aktyw-ności elektrycznej. Założenie to potwierdza się. Oddziaływanie silnego prądu elektrycz-no na żywy mózg powoduje zaburzenia pamięci krótkotrwałej.

Wstrząsy elektryczne

H\trzqs elektryczny (electroconvnlsive shock, ECS) polega na stosowaniu prąduelektrycznego o takim napięciu, że wywołuje ono konwulsje. W typowym eksperymencie,c zwierzętami (rys.8-10) szczura umieszcza się na wysokiej platformie o tak małychrozmiarach, aby zwierzę nie czuło się zbyt wygodnie. Krata pod platformą jest

• podłączona do sieci elektrycznej. Kiedy szczur zeskakuje z platformy, co jest jegonaturalną reakcją, otrzymuje średnio nieprzyjemne uderzenie prądem elektrycznym. W

! warunkach normalnych szczur w tej sytuacji uczy się bardzo szybko (zazwyczaj po jednejpróbie) pozostawać jak najdłużej naniewygodnej platformie. Ale jeżeli za każdym razemnatychmiast po zeskoczeniu z platformy otrzyma on ECS, będzie zachowywał się po tym

| lak zwierzę niedoświadczone, to znaczy będzie zeskakiwał z platformy otrzymując zakażdym razem słabe uderzenia prądem elektrycznym po łapach. Im dłuższa przerwamiędzy reakcją a zastosowaniem ECS, tym mniej prawdopodobne, że zwierzę zeskoczynadół2 (rys. 8-10).

Eksperyment z platformą pomija wiele ważnych problemów. Załóżmy, że w ekspery-mencie stawia się inne zadania - uczy się zwierzę przechodzić określonym korytarzemlabiryntu w celu uzyskania pożywienia, i przyjmijmy, że po każdej próbie otrzymuje onoECS. Zwierzę może w efekcie unikać drogi prowadzącej do pożywienia, aby niepoddawać się nieprzyjemnemu działaniu ECS. Mówiąc inaczej, w takich warunkach niemożna odróżnić jego niezdolności do zapamiętania, gdzie znajduje się pokarm, od jegoprób uniknięcia ECS. W eksperymencie z platformą szczur jednak kontynuuje swojereakcje, w rezultacie otrzymuje uderzenie prądem po łapach i ECS. Jeżeliby zapamiętałJakiekolwiek przykre wrażenia, będące wynikiem ECS, to przejawiałby narastającąniechęć do opuszczenia platformy. Nic takiego nie następuje, najwidoczniej zwierzęzapomina o nieprzyjemnym uczuciu towarzyszącym uderzeniu prądem po łapach, jak i oprzykrym uczuciu wywołanym ECS.

Wyraźny jest zatem wpływ ECS na pamięć zwierzęcia. Ponieważ ECS stosuje sięrównież jako technikę terapeutyczną w leczeniu zaburzeń psychicznych u człowieka,podejmowane były próby badania jego wpływu na pamięć chorego. Okazało się jednak,suzyskane rezultaty były niezupełnie przekonywające. Jeżeli wymagano od pacjentówtaż przed zastosowaniem ECS wyuczenia się listy słów, a po ECS sprawdzono, w jakimilopniu pamiętają oni te słowa, to okazało się, że zapominają więcej niż normalnie. Ale

!przyczyną tego mogą być różne czynniki motywacyjne: należy pamiętać, że wszyscy

1 Przeprowadzono wiele badań nad związkiem wstrząsu elektrycznego z amnezją wsteczną. Krytyczne'mówienie tych eksperymentów i bibliografie Czytelnik może znaleźć w artykule Deutscha (1969).

RYSUNEK 8-9

BANG

Szczury normalnie przejawiająreakcję lękową na głośny dźwiękalbo inne nieoczekiwane zdarzenie

Szczury grupy A wyuczononie bać się podmuchupowietrza

Homogenat mózgu szczurówgrupy A wstrzykniętonie trenowanym zwierzętom

Zwierzęta, którym wstrzykniętohomogenat mózgu grupy A,uczą się nie reagować na silnypodmuch powietrza po 4,9 dnia ...

Ale nawet po 8 dniach niemogą przyzwyczaić siędo silnego hałasu

Szczury grupy B wyuczononie bać się silnego hałasu

Homogenat mózgu szczurówgrupy B wstrzykniętonie trenowanym zwierzętom

Zwierzęta, którym wstrzykniętohomogenat mózgu grupy B,uczą się nie reagować na silnydźwięk już po 1,6 dnia ....

Cl

Ale nawet po 12 dniach niemogą przyzwyczaić się dosilnego podmuchu powietrza

Grupa kontrolna C nie jesttrenowana w ogóle

chorzy cierpią na takie lub inne zaburzenia psychiczne, zazwyczaj oczekiwana terapiabudzi w nich silny lęk i mało ich interesuje wyuczenie się listy nie powiązanych ze sobąsłów (patrz też Williams, 1966).

Amnezje

Wstrząs elektryczny może zaburzyć proces uczenia się u zwierząt i wywołać amnczjęuludzi co najmniej w odniesieniu do bardzo niedawnych zdarzeń. Te skutki amnezji samew sobie są interesujące, a prócz tego wskazują na pewne kierunki badań nad pamięcią-

C4Homogenat mózgu szczurówgrupy C wstrzykniętonie trenowanym zwierzętom

Zwierzęta, którym wstrzykniętohomogenat mózgu grupy C,potrzebują aż 12 dni, abywyuczyć się niereagowaniana silny hałas ....

I aż 15 dni, aby wyuczyć sięniereagowania na podmuchpowietrza

Typowa forma amnezji nosi nazwę amnezji wstecznej (retwgmde amnesid). Najczęściejnożna ją zaobserwować w następstwie silnego wstrząsu mózgu, powstałego wskutekupadku, uderzenia w głowę lub też wskutek wstrząsu elektrycznego. Człowiek dotkniętyMinezją wsteczną nie pamięta zdarzeń sprzed wypadku. Ale, co dziwniejsze, niezapomina zdarzeń z odległej przeszłości. Można więc przedstawić pamięć w postaciprostej linii rozciągniętej w czasie. Po doznanym urazie linia zaciera się poczynając odlomentu, kiedy nastąpił wypadek, przy czym to zacieranie rozciąga się wsteczProporcjonalnie do tego, jak poważne jest uszkodzenie.W miarę powrotu chorego do zdrowia jako pierwsze pojawiają się wspomnienia dawno

minionych zdarzeń (rys. 8-11).

Szczur zostaje umieszczonyna wysokiej platformie, podktórą znajduje się kratapodłączona do sieci elektrycznej

Szczur usiłuje zeskoczyć zplatformy i otrzymuje słabywstrząs elektryczny

Szczura zabrano z platformy©

Szczur zostaje ponownieumieszczony na platformie

Szczur nie schodzi z platformy

Szczur zostaje umieszczonyna wysokiej platformie, podktórą znajduje się kratapodłączona do sieci elektrycznej

©Szczur usiłuje zeskoczyć zplatformy i otrzymuje słabywstrząs elektryczny

©Szczur zostaje zdjęty zplatformy i poddany silnemuwstrząsowi elektrycznemu

Szczur zostaje ponownieumieszczony na platformie

Szczur zeskakuje z platformy

ZABURZENIA PAMIĘCI 319

RYSUNEK 8-11. Hipotetyczne fazy odzyskiwania pamięci po amnezji wstecznej. Źródło: Barbizet (1970).

Najwidoczniej ślady pamięciowe w rzeczywistości nie były zatarte, a raczej zakryte.'roces powrotu pamięci wydaje się procesem odkrywania kolejnych zapisów w pamięci,poczynając od bardzo odległej przeszłości aż do teraźniejszości. To, w jakim stopniupamięć ostatecznie powróci, zależy od wielu czynników, ale powraca ona prawie uwszystkich. (Historie oglądane czasem na ekranie, w których ludzie tracą pamięć na wielelat, w rzeczywistości występują dość rzadko, a jeżeli już się zdarzają, to według wszelkiegoprawdopodobieństwa spowodowane są częściej przez czynniki psychiczne niż przezyrazy fizyczne mózgu; innymi słowy bywają często związane z tym, że pacjent sam tłuminieświadomie określone wspomnienia. Po odpowiednim leczeniu psychiatrycznymmoże sobie wszystko przypomnieć). Ostatnie kilka minut przed wypadkiem nie wydająsię jednak możliwe do odtworzenia. Fakt ten służy do potwierdzenia hipotezy, żedarzenia zachodzące w momencie wypadku znajdowały się tylko w pamięci krótko-Irwałej i nie zdążyły przejść do pamięci długotrwałej. Zjawisko to często wykorzystywane•ftt jako potwierdzenie faktu, że do konsolidacji pamięci niezbędny jest odpowiedniokres czasu.Przebieg zapominania i odzyskiwania pamięci w sytuacji amnezji wstecznej ma istotne

Baczenie dla wyjaśnienia sposobu funkcjonowania pamięci. Przede wszystkim należyWrócić uwagę na to, że uraz wpływa wyłącznie na pamięć o zdarzeniach z przeszłości.tae rodzaje przechowywanej informacji, na przykład rozumienie i posługiwanie sięSzykiem, pozostają nienaruszone. W dalszych rozważaniach wykażemy, że pewne-Odzaje uszkodzeń mózgu wpływają z kolei tylko na funkcje mowy, nie naruszając przy?tn pamięci przeszłych zdarzeń.

Ponieważ po urazie pamięć stopniowo powraca, najwidoczniej szok pourazowy nj„likwiduje nagromadzonej informacji, a po prostu powoduje, że staje się ona niedostępnaTak więc samo przechowywanie informacji najwyraźniej jest czymś odrębnym odprocesów związanych z wydobywaniem przechowywanych śladów pamięciowych.

Wróćmy raz jeszcze do dziwnego przebiegu powrotu pamięci po amnezji. Utratawspomnień z dalekiej przeszłości jest najmniej prawdopodobna, a ponadto, jeśli nastąpiwspomnienia te pojawiają się w pierwszej kolejności. Proces odzyskiwania pamięcjprzebiega od dalekiej przeszłości do teraźniejszości. Sugeruje to nam dwie właściwościnatury pamięci. Po pierwsze, informacja dotycząca czasu wystąpienia tego czy innegozdarzenia służy najwidoczniej za ważną wskazówkę w późniejszym przypomnieniu g0

sobie; inaczej byłoby niezrozumiałe, dlaczego przebieg odzyskiwania pamięci tak silniezależy od czasu, w jakim zachodziły zdarzenia. Po drugie, taka kolejność odzyskiwaniapamięci świadczyłaby o tym, że stare wspomnienia są trwalsze niż nowe. Możliwe, żewraz z upływem czasu pamięć w jakiś sposób wzmacnia się automatycznie, dlaczegożbyinaczej stare wspomnienia miały być najodporniejsze na działanie szoku pourazowego, awspomnienia z niedawnej przeszłości najbardziej nań podatne? Ale podobne rozumo-wanie przeczy najwyraźniej zdrowemu rozsądkowi. Zazwyczaj trudno jest nam przy-pomnieć sobie dawne zdarzenia. A przecież, gdyby były one najtrwalsze, to i przywołać jepowinno być najłatwiej?

Możliwe, że właśnie trudność w przypominaniu sobie dawnych zdarzeń wiąże się z ichwyraźną odpornością na amnezję. Być może, uraz oddziałuje tylko na silniejsze, a przezto, oczywiście, bardziej dostępne wspomnienia. Możliwe, że uraz rozprzestrzenia się odteraźniejszości-bez wątpienia najbardziej dostępnej dla naszej pamięci-do przeszłościpoprzez szlaki strukturalne pamięci długotrwałej. Jeżeli tak jest istotnie, to powinniśmyponownie przeanalizować niektóre z badań dotyczących chemicznej natury pamięci. Jakjuż wspominaliśmy, stwierdzono, że im większy jest odstęp między uczeniem się awprowadzeniem środka farmakologicznego, wywołującego zacieranie się pamięci, tymwiększą jego dawkę należy zaaplikować, aby uzyskać ten efekt. Czy następuje to wzwiązku z tym, że starsze ślady są trwalsze (jak sugerowano wyżej), czy też po prostustarsze ślady są trudniej dostępne od nowych i dlatego nie łatwo jest je zniszczyć? Napytanie to trudno odpowiedzieć.

Fakt, że zdarzenia zaistniałe w ostatnich kilku minutach przed urazem mózgu nieprzypominają się nigdy, jest zgodny z poprzednimi wynikami dotyczącymi skutkówdziałania ECS3. Uszkodzenie pamięci krótkotrwałej najwidoczniej wpływa na przecho-wywanie informacji w pamięci długotrwałej. Nie oznacza to jednak, że kiedy pamięćkrótkotrwała funkcjonuje prawidłowo, informacja będzie automatycznie zarejestrowanaw pamięci długotrwałej. Bez trudności zapamiętujemy przez krótki czas dopiero co zaszłe

3 Pewna niepokojąca niezgodność występuje w odniesieniu do czasu trwania pamięci krótkotrwałej u ludznzwierząt. Badania na zwierzętach przy użyciu ECS wskazują, że pamięć krótkotrwała trwa co najmniej jednągodzinę. W niektórych z tych badań przyjmuje się, że zdarzenie przechowywane przez pierwsze 24 godzinypochodzi z pamięci krótkotrwałej. W badaniach z ludźmi pamięć krótkotrwałą szacuje się w sekundach. Wnastępnym rozdziale zobaczymy, że pamięć krótkotrwała u człowieka może trwać jedynie przez czas od 20 do30 sek.

jarzenia, ale bardziej trwałe zapamiętanie tych zdarzeń wymaga aktywnego wysiłku.Cynika z tego, że do przechowania informacji w pamięci długotrwałej potrzeba czegoświęcej, aniżeli krótkotrwałej rewerberacji elektrycznej.

przypadki H.M. i N.A.

\ ^poznajmy się z zaburzeniami pamięci u chorego, którego nazwiemy N.A. Pełnił oni służbę wojskową w jakiejś nudnej bazie wojskowej. Aby jakoś spędzić czas, zajmował się; ijchtunkiem. Pewnego razu spadł ochraniacz z floretu jego przeciwnika i N.A. zostałj zraniony. Ostrze floretu przeszło przez dość cienką kość nosową i przedostało się doi nlózgu. Osoba, która spotkałaby przypadkowo N.A. w kilka miesięcy po wypadku,i byłaby przekonana, że jest on całkowicie zdrowym człowiekiem. Chodził normalnie,I wykonywał szereg czynności i mógł nawet podtrzymać typową rozmowę towarzyską. W

zachowaniu jego pojawiła się tylko jedna niezwykła rzecz-najwyraźniej nie potrafiłzatrzymać dłużej w pamięci żadnych nowych zdarzeń.

Historyjka poniższa dobrze ilustruje jego trudności. Jednym z psychologów badają-cych zaburzenia pamięci u N.A. był profesor Wayne Wickelgren, który pracował wMassachusetts Institute of Technology. On to właśnie opowiedział tę historię:

„Przedstawiono mi N.A. w maleńkiej kawiarence Wydziału PsychologicznegoM.I.T. Odbyło się to w następujący sposób. N.A. usłyszawszy moje nazwiskozapytał:

Wickelgren, to niemieckie nazwisko, nieprawdaż?

Nie, odpowiedziałem.

Irlandzkie?

Nie.

Skandynawskie?

Tak, skandynawskie.

Porozmawiałem z nim około pięciu minut, a następnie udałem się do swojegogabinetu, gdzie przebywałem chyba przez pięć minut. Kiedy wróciłem, N.A.popatrzył na mnie tak jakby widział mnie po raz pierwszy w życiu. Ponowniezostałem mu przedstawiony, po czym zapytał mnie:

Wickelgren to niemieckie nazwisko, nieprawdaż?

Nie.

Irlandzkie?

Nie.

Skandynawskie?

Tak".

Dokładnie w tej kolejności co uprzednio (Wickelgren, bezpośrednia informacja)

Chociaż sama rozmowa z N.A. wydawała się zupełnie normalna, to kiedy zostająprzerwana, wszystko trzeba było zaczynać od nowa, tak jakby do tego momentu nic njezostało powiedziane4.

Jak żyją ludzie z podobnymi uszkodzeniami mózgu? Inny chory, który poddany by|dokładnym badaniom, to H.M., cierpiał on na silne ataki epileptyczne. Kiedy miał lat 27nie mógł już dłużej pracować i wskutek krańcowo złego samopoczucia zdecydował się na

poddanie operacji chirurgicznej (usunięto mu środkowe partie płatów skroniowych). p0

zabiegu zniknęły ataki epilepsji, jego LI. podniósł się do 118 (do operacji wynosił 104),ale nie mógł zapamiętać nowych rzeczy. Oto jak badający H.M. opisuje jego życie;

„Przez trzy noce w Clinical Research Center pacjent wzywał nocną pielęgniarkę!przepraszając ją gorąco wypytywał, gdzie się znajduje i jak się tu dostał. Było dlaniego oczywiste; że leży w szpitalu, ale jak się okazało, nie mógł sobie nicprzypomnieć z wydarzeń ubiegłego dnia. Przy innej okazji zauważył: »Każdy dzieńjest sam dla siebie, bez względu na to, jaką radość czy smutek mi przynosi«. Częstostarając się przedstawić typowy opis swojego, stanu, stwierdzał, że jest to »podobnedo przebudzenia się ze snu«. Jego doświadczenie życiowe to doświadczenieczłowieka, który dopiero zaczyna orientować się w otoczeniu, jeszcze nie rozumie wpełni sytuacji, a to dlatego, że nie pamięta tego, co działo się wcześniej". (Milner,Corkin i Teuber, 196.8).

Typ uszkodzenia mózgu u tych chorych stawia przed nami kilka problemówdotyczących mechanizmów pamięci. Ich systemy pamięciowe działają najwidoczniejprawidłowo pod każdym względem, z wyjątkiem jednego-wejścia do pamięci długo-trwałej. Wejście informacji do pamięci krótkotrwałej oraz wydobycie jej są, jak widać,nieuszkodzone. Chorzy mogą prowadzić rozmowę, co oznacza, że potrafią wydobywać

4 Nawiasem mówiąc, bardzo to komplikuje prace eksperymentalne z tego typu chorymi. Jeden z naspracował z profesorem Wickelgrenem badając pamięć krótkotrwałą studentów Harwardu i M.I.T. Pewnegorazu, kiedy N. A. odwiedził M.I.T., pomyśleliśmy, że warto byłoby włączyć go do naszych eksperymentów,ponieważ pozwoliłoby to na porównanie jego pamięci z pamięcią innych badanych. Ale nie wyszliśmy pozapodanie instrukcji. N. A. zazwyczaj wysłuchiwał naszych objaśnień, kiwał głową i mówił: „Świetnie,zaczynamy!" Wtedy eksperymentator odwracał się, aby włączyć magnetofon i pozostałą aparaturę. Kiedywszystko było przygotowane i pozostawało zaprezentować N. A. pierwszy materiał eksperymentalny, pytanogo: „Czy jest pan gotów?", na co on niezmiennie odpowiadał: „Gotowy, do czego? Chcecie, żebym coś zrobił?Z czasem Wickelgren miał więcej szczęścia,ale nasze początkowe trudności ilustrują fakt, że jakkolwiek chorzytego typu mogą dostarczyć nadzwyczaj pożytecznych informacji dotyczących pamięci, to uzyskanie niezbęd-nych danych jest rzeczą niezwykle trudną. W dodatku cierpią oni wskutek innych problemów wynikających zdefektu neurologicznego, problemów nie związanych z pamięcią, lecz, będących przyczyną trudnościmotywacyjnych i emocjonalnych podczas prowadzenia tych badań. Bardziej szczegółowy opis testówstosowanych w tego typu przypadkach patrz seria artykułów, które ukazały się w czasopiśmie „Neuropsycho-logia" 1968, t. 6, s. 211-282. Omówione tam są też przypadki obu pacjentów N. A. i H. M.

,,iaczenia słów ze swojej pamięci trwałej. Mogą zatem posługiwać się tym systemem, nieqlOgą jedynie wprowadzić do niego nic nowego,

fo bardzo istotna różnica. Jak więc chory może wykonywać złożone procesy,nlysłowe, niezbędne do rozumienia i posługiwania się językiem, jeśli jednocześnie nielOtrafi wprowadzić do systemu pamięci nowego materiału? Nawet H.M., pacjent znajbardziej ostro przejawiającymi się zaburzeniami, zachował zdolność normalnegorozumienia mowy: „Może powtarzać i przekształcać zdania ze skomplikowaną składnią,szurnie istotę żartów, nawet opartych na dwuznaczności semantycznej". (Milner i inni,|968).

Ustaliliśmy wcześniej, że bardzo ważne jest rozróżnienie informacji przechowywanej•jż w pamięci i procesów związanych z jej wydobyciem. Oczywiście, niemniej ważne jestrozróżnienie operacji zapewniających dostęp do informacji przechowywanej w pamięcijługotrwałej oraz operacji zapewniających nowej informacji wejście do pamięci dlugo-:rwaiej. Chory z omawianymi wyżej zaburzeniami jest zdolny do tworzenia wspomnieńkrótkotrwałych, czyli typowej pamięci krótkotrwałej oraz „pamięci pracującej", nie-zbędnej do śledzenia informacji w miarę wydobywania jej z pamięci długotrwałej. Aleprocesy zapewniające przekształcenie tego materiału krótkotrwałego w materiał trwałysą wybiórczo zaburzone.

Czego mogą się uczyć pacjenci tego typu? Trudno jest odpowiedzieć na to pytanie.Jasne jest, że pewnych rzeczy mogą się nauczyć. H.M. nie mógł opisać, jakie zajęcie

1 wykonuje w państwowym ośrodku rehabilitacyjnym (przymocowywanie zapałek dokawałków kartonu) nawet po 6 miesiącach codziennego wykonywania tej czynności.Niemniej jednak „mgliście zdawał sobie sprawę" z takich rzeczy, jak śmierć swojego ojcaczy zabójstwo prezydenta Kennedy'ego. Czy ta słaba, powierzchowna pamięć mówi namcoś o naturze procesów pamięciowych, czy też po prostu wskazuje, że zaburzenieneurologiczne nie jest całkowite? Na przykład, u pacjenta N.A. w okresie następującympo wypadku pamięć jego stopniowo polepszyła się, tak że, kiedy jeden z nas badał go wUniwersytecie Kalifornijskim (około 5 lat po opisanym wypadku), okazało się, iż nastąpiłpewien wzrost zdolności do uczenia się. Jednakże próby wyuczenia go technikmnemotechnicznych w celu dalszej poprawy jego pamięci zakończyły się całkowitymniepowodzeniem. U pacjenta H.M. zaś zdolność do uczenia się nie poprawiła się w ogólezbiegiem czasu.

Zdolność do opanowania nowego materiału może również zależeć od rodzajuinformacji. U wielu chorych cierpiących na zaburzenia pamięci można zaobserwowaćróżnicę w zdolności do uczenia się materiału werbalnego i niewerbalnego.

:Pewne ogólne cechy charakterystyczne pamięci wyłaniają się z badań nad rodzajami jejosłabienia powstałymi w wyniku zaburzeń neurologicznych. Zdarzenia przez krótki czaspo wystąpieniu utrzymują się w pamięci krótkotrwałej. Zakłócenie tej pamięci zaburzazdolność do tworzenia bardziej trwałych śladów napływających informacji. Ale krótko-

Mechanizmy pamięci

trwałe utrzymanie w pamięci nie wystarcza do długotrwałego przechowania inforrna--Człowiek może okazać się niezdolny do przyswojenia sobie nowej informacji, j^ ,nawet można sądzić, że pamięć krótkotrwała funkcjonuje u niego normalnie. Tak w'procesy związane z przechowywaniem starej informacji i zdobywaniem nowej wydają s'odrębne od siebie i człowiek może zachować jedne z nich mimo braku drugich. Ponadtmechanizmy wydobywania informacji należy traktować oddzielnie od mechanizmowi •przechowywania. Wydobywanie może być zaburzone, chociaż przechowywanie p 0 ? 0

staje w normie, i ponadto zaburzenie procesu wydobycia może dotyczyć jedyni'specyficznych rodzajów informacji.

W miarę jak zaczyna zarysowywać się ogólna charakterystyka pamięci wyłania $j.oczywiste pytanie: z jakimi strukturami mózgu związane są te różnorodne funkcje? Cz\istnieją specyficzne części mózgu odpowiedzialne za procesy gromadzenia i wydobywa,nia informacji? Jeżeli uda nam się ustalić lokalizację tych funkcji pamięci, będziermmogli przystąpić do ich dokładnego zbadania.

POSZUKIWANIE LOKALIZACJIPAMIĘCI DŁUGOTRWAŁEJ

Pierwsze informacje dotyczące lokalizacji różnych funkcji w mózgu pochodzą z bardzoogólnych obserwacji chorych z uszkodzeniami mózgu. W wyniku tych obserwacji dośćszybko ustalono, że uszkodzenia potylicznych części mózgu powodują zaburzeniawidzenia, a uszkodzenie części czołowych-zaburzenia procesów emocjonalnych imotywacyjnych. Ponadto ustalono również, że uszkodzenie lewej półkuli mózgu mawpływ na mowę, szczególnie u osobników praworęcznych. Było to podstawą dosformułowania pierwszych ogólnych stwierdzeń dotyczących lokalizacji funkcji.

Wyłania się tu jednak pewna komplikacja. Zadziwiające jest to, że zarówno u ludzi, jaki u zwierząt, pomimo poważnych uszkodzeń znacznych części mózgu, pamięć pozostajew stanie prawie niezaburzonym. Okazuje się, że utrwalone określone ślady pamięciowesą prawie niezniszczalne. Jedyna prawidłowość, jaka zdaje się wynikać z tych obserwacji,ma bardzo ogólny charakter. Im znaczniejsze są uszkodzenia mózgu, tym poważniejszesą jego skutki dla pacjenta.

To ostatnie stwierdzenie, znane jako prawo działania masy (Law of Mass Action),pochodzi z pionierskich prac psychologa Lashleya (1931, 1950). Poszukiwał onengramów, śladów nerwowych określonych wspomnień. Uczył zwierzęta wykonywaniaróżnorodnych zadań, a następnie niszczył operacyjnie różne części ich mózgu, mającnadzieję, że odkryje miejsce przechowywania pamięci o danym zadaniu. Nie udało musię jednak znaleźć jakichkolwiek dowodów na to, że specyficzny ślad pamięciowyprzechowywany jest w jakiejś ściśle określonej części mózgu. Zamiast tego odkrył on, żepamięć o wyuczonym zadaniu uległa zaburzeniu proporcjonalnie do ilości (wagi)uszkodzonej tkanki mózgowej; tak właśnie powstało prawo działania masy.

Ten sam rezultat uwidacznia się w badaniu zaburzeń pamięci, typowych dla chorych i

szkodzenia mi mózgu, powstałymi zarówno po urazie, jak i po operacji neurochirur-•icznej. W żadnym wypadku nie udało się stwierdzić, że uszkodzone zostały specyficzner|ady pamięciowe. Można utracić pamięć dotyczącą pewnego ograniczonego odcinka7;lSu, jak to się dzieje w wypadku amnezji, ale dobrze utrwalony ślad jakiegoś zdarzenia]lC może zostać usunięty w wyniku zabiegu chirurgicznego. Nawet wówczas, kiedy chory!Je może przypomnieć sobie określonych zdarzeń, nie potradi odróżnić nowych zdarzeń,J starych i ma poważne trudności ze swą pamięcią; nie mamy podstaw, abyprzypuszczać, że jest to coś więcej niż wynik zaburzenia pewnych funkcji wydobywaniainformacji, utrudniającego odtworzenie starych wspomnień.

Jaki wypływa stąd ogólny wniosek? Możliwe, że pamięć nie jest zlokalizowana w ściśleokreślonych częściach, ale rozsiana po całym mózgu. W takim wypadku każdyspecyficzny ślad pamięciowy będzie związany z obszernymi częściami mózgu, przy czymżadna z tych części oddzielnie nie jest niezbędna, ale im więcej ich jest włączonych, tymbardziej wyraziste będzie wspomnienie. Dlatego niektórzy uczeni przypuszczają, żeinformacja napływająca z zewnątrz odciska się na ciągłej aktywności zachodzącej wniózgu, a pamięć polega jedynie na zmianach tego kompleksowego, rozproszonegoLik lądu występującej aktywności5.

JEDEN MÓZG CZY DWA MÓZGI?

Ciało ludzkie jest symetryczne. Mamy dwie ręce, dwie nogi, dwoje oczu i dwoje uszu.Mamy również dwa mózgi albo inaczej, dwie półkule będące prawie dokładnymi swoimikopiami. Każda półkula ma własne ośrodki odbioru informacji słuchowej, wzrokowej idotykowej oraz ośrodki regulacji aktywności mięśniowej. Dwie półkule mózgu komu-nikują się między sobą za pośrednictwem masy włókien nerwowych, zwanych ciałemmodzelowatym (corpus callosum) (rys. 8-12).

W związku z symetrią w anatomii dwóch półkul mózgowych nasuwa się natychmiastpytanie, czy obie półkule mózgowe mogą funkcjonować niezależnie jedna od drugiej.Dane anatomiczne nie wykluczają takiej możliwości. Każdy narząd zmysłu wysyła swojąinformację do obu półkul mózgu. Ale czy to oznacza, że istnieją również dwa odrębnesystemy pamięci? Czy każda z półkul przechowuje tę samą informację, chroniąc ją w tensposób na wypadek uszkodzenia drugiej półkuli? A może dzielą się one pracą tak, żejedna z półkul podejmuje jedne operacje, a druga inne? Może dzieje się tak, że kiedy jednai półkul próżnuje, wykonuje nieznaczną pracę albo też jest całkowicie bezczynna, towtedy druga funkcjonująca połowa przejmuje wszystkie jej czynności? Odpowiedź nawszystkie te pytania brzmi tak: chociaż będzie to ostrożne, powściągliwe „tak",poprzedzone Jeśli", „ale", „być może", mimo wszystko będzie to „tak".

' Ci z Was, którzy wiedzą, w jaki sposób obraz wzrokowy jest odwzorowany w formie hologramu,"i;iiychmiast uchwycą analogię. Niestety analogia ta jest zbyt uproszczona. Trzeba wyjaśnić znacznie więcejIhkiów dotyczących pamięci ludzkiej niż tylko prawo działania masy. Jak dotąd modeli hologramowych niczastosowano do wystarczającej liczby problemów pamięci ludzkiej, aby można byk) ocenić ich wartość.

Rozszczepienie mózgu u zwierząt

\stem wzrokowy stanowi doskonały sprawdzian funkcjonowania obu półkul mózgo-i,ch. W systemie tym wszystko, co spostrzegane jest lewą połową siatkówki, dociera do

!-\vej półkuli mózgu, a wszystko spostrzegane prawą połową-do prawej. Dotyczy to,bydwu oczu. (Pamiętajcie, że soczewka oka daje odwrócony obraz, dlatego, kiedypatrzycie prosto przed siebie, przedmioty znajdujące się na lewo odbijają się w prawejpołowie siatkówki, a zatem i w prawej półkuli mózgu). Nie istnieje jednak żadna liniapionowa, która dzieliłaby pole widzenia na dwie równe części w momencie, kiedypatrzymy prosto przed siebie. W jaki więc sposób następuje koordynacja informacjidocierającej do obu półkul, tak że pojawia się jedno wyraźne spostrzeżenie i śladpamięciowy?

Podstawowe pytanie, na które musimy znaleźć odpowiedź, brzmi: w jaki sposóbinformacja docierająca do jednej półkuli mózgu współdziała z informacją, która docierat|o jego drugiej półkuli? Aby znaleźć odpowiedź, trzeba nauczyć zwierzę wykonywaniazadania, przy którym tylko jedna półkula mózgowa otrzymuje informację sensoryczną.Następnie należy wykonać próby sprawdzające w warunkach, kiedy tylko druga półkula(nie wyuczona półkula) może odbierać bodziec testowy. Czy zwierzę będzie mogłowłaściwie wykonać zadanie''

Sygnałz lewej strony

Sygnałz prawej strony

Reakcjalewej ręki Reakcja

prawej ręki

RYSUNEK 8-13

Sygnał z prawejstrony docierado lewej półkuli

Sygnał z lewejstrony dociera

do prawej półkuli

Na rysunku 8-13 przedstawione zostały włókna wzrokowe, idące od oczu do mózgi,spotykające się i krzyżujące w miejscu zwanym skrzyżowaniem wzrokowym, (y^u.rozdział 4). Jeżeli poprowadzić cięcie przez środek skrzyżowania wzrokowego, to le\v.półkula mózgu będzie otrzymywała informację tylko od oka lewego, a prawa od pra\veg0

To pierwsza próba eksperymentu. Następnie zwierzę z przeciętym skrzyżowaniemwzrokowym uczy się wykonywać określone zadanie, mając przy tym zakryte prawe okoPo wyuczeniu przenosi się opaskę z prawego oka na lewe i daje zwierzęciu do wykonaniato samo zadań ie, aby stwierdzić, czy prawa półkula jego mózgu wie to, czego nauczyła sięlewa. Odpowiedź brzmi twierdząco. Zwierzę w pełni radzi sobie z zadaniem, chociażprawa półkula jego mózgu nigdy przedtem nie odebrała bezpośrednio niezbędnejinformacji.

Półkule mózgowe prawa i lewa najwidoczniej są zorientowane nawzajem w tym, corobi każda z nich. Jak to się dzieje? Można przyjąć dwa wyjaśnienia. Pierwsze polega natym, że każda z półkul przesyła uzyskaną informację do drugiej w miarę jej napływania irejestracja śladów dubluje się w óbu półkulach. Ponieważ informacja zawarta jest w obupółkulach, nie jest istotne, która z nich podlega próbom uczenia się zadania. Drugiewyjaśnienie sprowadza się do tego, że materiał dochodzący do lewej półkuli przecho-wywany jest wyłącznie w niej, ale w czasie prób sprawdzających z prawą półkulą ma onapo prostu swobodny dostęp do informacji zgromadzonej w lewej półkuli. System takigwarantowałby również pozytywny rezultat opisanego eksperymentu.

Kluczem do rozwiązania tego problemu jest kanał komunikacyjny między obiemapółkulami mózgu. Załóżmy, że eksperyment zaczyna się dokładnie tak samo jakpoprzedni, to znaczy od przecięcia skrzyżowania wzrokowego, następnie zwierzę uczy sięwykonywać określone zadanie, posługując się przy tym wyłącznie lewym okiem. Tymrazem tuż po opanowaniu zadania, ale przed próbami sprawdzającymi, przecinamydodatkowo ciało modzelowate, co powoduje przerwanie linii komunikacyjnych międzydwiema półkulami. Dopiero po tym zwierzę poddane zostaje próbie polegającej nazakryciu lewego oka, a odsłonięciu prawego. Teraz jego prawa półkula nie ma połączeniaz lewą i nie może posłużyć się informacją, która, być może, przechowywana jest tylko wlewej półkuli. Jeżeli duplikaty śladów pamięciowych nie istnieją w prawej półkuli,zwierzę nie będzie mogło rozwiązać zadania. Jednakże zadanie mimo to zostajerozwiązane, czasami tak samo dobrze za pomocą prawego oka, jak i lewego. Najwidocz-niej obie półkule przechowują informację dotyczącą nabytego doświadczenia6.

Jak kształtują się te podwójne ślady pamięciowe? Czy tworzą się one automatycznie wczasie uczenia się przez zwierzę zadania? Czy też początkowo rejestrowane są przez tępółkulę mózgu, która otrzymuje informacje sensoryczną, a następnie przekazywane sąprzez ciało modzelowate do drugiej jego półkuli? Doświadczenie z przecięciem ciałamodzelowatego nie daje odpowiedzi na to pytanie, ponieważ przeprowadza sieje w jakiśczas po wyuczeniu zadania i przez ten okres ślad pamięciowy może zostać przeniesiony.

potrzebna jest taka metoda, która pozwalałaby okresowo wyłączyć działanie jednej„ófkuli, a następnie przeprowadzić próbę sprawdzającą, kiedy będzie ona znowu' orrnalnie funkcjonowała; oznacza to, że niezbędne jest przecięcie odwracalne.

Można to uzyskać za pomocą środków chemicznych. Dwie substancje chemiczne - pu-,.0I11ycyna i chlorek potasu - wywołują okresowe stłumienie aktywności elektrycznej wi_orze mózgowej. Jeżeli stłumienie obejmuje całą korę, zwierzenie jest w stanie wyuczyć<ic nawet prostych zadań wymagających odróżnienia bodźców. Zastosowanie tych•ubstancji chemicznych pozwala na okresową deaktywację jednej z półkul, bez koniecz-ności przecinania skrzyżowania wzrokowego oraz ciała modzelowatego.

Powróćmy do naszego doświadczenia: po zahamowaniu aktywności prawej półkuli zapomocą środków chemicznych następuje uczenie zwierzęcia. Kiedy skończy się działanieśrodków chemicznych, robi się przerwę, aby mogło nastąpić .przekazywanie informacji[jeżeli ono rzeczywiście zachodzi). Następnie przeprowadzona zostaje próba sprawdza-jąca w sytuacji, gdy zahamowana jest aktywność lewej półkuli. Okazuje się, że zwierzę niemoże wykonać zadania -zachowuje się tak jak gdyby nigdy wcześniej nie znalazło się wpodobnej sytuacji. Najwidoczniej duplikaty śladów pamięciowych tworzą się właśnie wczasie uczenia się zadania7.

! Rozszczepienie mózgu u człowieka

' W odróżnieniu od mózgu zwierzęcia, obie półkule mózgu ludzkiego zdają się być• wyspecjalizowane pod względem rodzaju gromadzonych informacji. W lewej półkuli: znajdują się zwykle informacje niezbędne w procćsie przetwarzania symboli językowych.

Stawia to przed nami kilka interesujących pytań: jakie funkcje pamięci może realizowaćniema półkula mózgu? Czy może rozpoznać cokolwiek? Czy może zapamiętywać?

Rozważmy typowe zachowanie pacjenta, u którego dokonano chirurgicznej operacji! rozdzielenia półkul mózgowych w celu wstrzymania objawów epileptycznych. Operacjaj ta jest podobna do tej, której dokonywano na zwierzętach. Przecina się ciało modzelo-j watę, co prowadzi do przecięcia komunikacji korowej między obiema półkulamimózgowymi. Dla postronnego obserwatora człowiek, który był poddany tej operacji,zachowuje się całkiem normalnie. (Faktem jest, że niektórzy ludzie rodzą się z tym

j defektem i żyją długie lata bez problemu.) Tylko w trakcie dokładnego badania można| zauważyć pewne szczególne cechy w jego zachowaniu. Aby móc przeprowadzić takie| nadania, należy spowodować, żeby informacja sensoryczną docierała tylko do jednejj półkuli mózgowej. Mając wpływ na to, która z półkul odbiera informację sensoryczną, i; stawiając określone problemy, możemy wypróbować możliwości zapamiętywania tychn formacji przez każdą z półkul mózgowych (rys. 8-14).

Przede wszystkim pacjent reaguje normalnie na dowolny przedmiot włożony do jego

6 Wiele jest dyskusji na ten temat. Niektórzy badacze sądzą., że tylko proste zadania są przechowywane wobu półkulach, a zadania „złożone" pozostają w jednej (por. Myers, 1962). Pełniejsze omówienie tego tematuzawiera rozdz. 5 książki Gazzanigi The Bisecled Brain (1970).

7 W celu zapoznania się z badaniami nad tłumień iem aktywności półkul mózgowych patrz Bureś i Buresova,1960. Krytyczne omówienie tego rodzaju badań (z intencją podważenia całej interpretacji dotyczącej pamięci)awiera artykuł Deutscha (1969).

RYSUNEK 8-14

Zakryte lewepole widzenia

Sygnał docierado lewejpółkuli mózgu

Nożyczki pre-zentowane wprawej ręce lubw prawym poluwidzenia

) Werbalna reakcja„nożyczki"

Zakryte prawepole widzenia

(T) Nożyczki prezentowanew lewej ręce lub wlewym polu widzenia

Sygnał dociera do prawejpółkuli mózgu

S) Werbalna reakcja..nic,,

prawej ręki albo też znajdujący się w prawej połowie jego pola widzenia, to znaczy, zejeshpokażemy mu z prawej strony albo też włożymy mu do prawej ręki nożyczki, powie: „tonożyczki" Tego właśnie należało oczekiwać, ponieważ w tym wypadku informacjasensoryczna dociera do lewej półkuli i wchodzi w normalny kontakt z ośrodkiem mowy-

Przedmioty pojawiające się w lewym polu widzenia lub włożone do lewej ręki wywołują• itkiem inny skutek. Kiedy pytamy pacjenta, co trzyma w lewej ręce, odpowiada, że jego' -wa ręka jest jakby zdrętwiała. Jeżeli obraz wzrokowy pojawi się w lewym polu widzenia,oświadczy, że widzi, jakby coś tam mignęło, ale nie może odróżnić żadnych szczegó-iów.

Sa czym polega problem? Po pierwsze, widoczne jest, że chory niczego nie możerozpoznać za pomocą prawej półkuli. Ale, jeżeli najpierw włożymy przedmiot do jego!c\vej ręki, a następnie włożymy go do torby, w której znajdują się również inneprzedmioty, i poprosimy chorego, aby go wyjął, łatwo może lewą ręką odnaleźć właściwyprzedmiot. Nawet więcej, jeżeli po włożeniu mu przedmiotu do lewej ręki w lewym, poluwidzenia pojawi się na moment szereg obrazków, może wskazać właściwy obrazek, ale:vlko lewą ręką. Ponadto, chociaż nie potrafi opisać tego przedmiotu, może jednak za

i pomocą gestów określić jego funkcję. Na przykład, jeżeli pacjentowi pokażemy nóż,może wykonać ruch przecinania. Jeżeli pokażemy mu klucz, może włożyć go wwyimaginowany zamek. W końcu może narysować lewą ręką to, co widział w lewym poluwidzenia. We wszystkich tych wypadkach jest on całkowicie niezdolny do słownegoopisu przedmiotu.

Nawet po tym, kiedy pacjent z powodzeniem odszukał przedmiot w torbie, wskazał gona obrazku albo też zademonstrował jego przeznaczenie, nie potrafi poprawnie go

. nazwać. Jeżeli zapytamy pacjenta, co narysował lewą ręką, nie potrafi odpowiedzieć; prawidłowo. Na przykład, jeżeli zaprezentujemy mu obrazek przedstawiający ,,S" w jegoi lewym polu widzenia i,,?" w prawym polu widzenia, to narysuje nam S lewą ręką, a znak; zapytania prawą. Jeżeli w jego lewym polu widzenia pojawi się słowo „klucz", a w: prawym „skrzynka", to powie, że nie wie, co zobaczył, niemniej jednak szukając lewą. ręka może odnaleźć klucz. Jeżeli zapytamy go, co trzyma w ręku, odpowie, że jest jakaś

skrzynka, coś w rodzaju „skrzynki z piwem" (Sperry, 1968).Na co wskazują te zjawiska? Sugerują, że kiedy łączność między obu półkulami mózgu

/ostanie przerwana, człowiek zaczyna działać jak dwie oddzielne osoby: istotnie, lewaręka nie wie, co czyni prawa. Ponieważ tylko lewa półkula mózgowa może posługiwać się

; mową, człowiek nie potrafi powiedzieć ani też napisać o tym, co obserwuje prawa półkula; mózgu. Ale prawa półkula mózgu ciągle zachowuje zdolność do rozpoznawania i. zapamiętywania przedmiotów, ponieważ może ona szukać i odnajdywać przedmiot,który został pokazany, a następnie schowany. Ponadto jest oczywiste, że klasyfikacjainformacji w prawej półkuli związana jest z dość skomplikowanym kształtowaniem siępojęć. Przypuśćmy, że pacjentowi przedstawiono w prawej połowie pola widzenia obrazr-udzika, a następnie polecono wybrać ten przedmiot lewą ręką ze zbioru różnych rzeczy.Jeżeli nie będzie tam budzika, a tylko zegarek ręczny, to zostanie on wybrany przezpacjenta. Funkcjonalnie zegarek ręczny jest tym samym czym jest budzik. Co więcej,•hory wybiera zegarek ręczny nawet wówczas, gdy w zbiorze rzeczy znajdują sięPrzedmioty bardziej podobne z wyglądu do budzika. Innymi słowy, chociaż prawaPółkula mózgowa nie może posługiwać się normalnie mową, to może posługiwać sięPojęciami. Prawa półkula mózgu, mimo że jest pozbawiona mowy, może rozwiązywaćwdania intelektualne.

Zaskakujące jest ponadto, że chociaż prawa półkula nie włada mową, może wykonv.wać ustne polecenia i rozpoznawać słowo pisane. A zatem nie byłoby precyv.yjntwierdzenie, że prawa półkula mózgu pracuje bez jakichkolwiek funkcji językowych

Prawa półkula mózgu jest niezdolna do produkowania mowy, ale potrafi ją rozpoznaćLewa ręka (kontrolowana przez prawą półkulę) nie może napisać nazwy przedmiotupojawiającego się w lewym polu widzenia (ponieważ to właśnie jest produkcja mowy)Jednak prawa półkula może rozpoznać napisaną nazwę przedmiotu pojawiającego się ^lewym polu widzenia (ponieważ to właśnie jest rozpoznawanie mowy). Aby zademon-strować, że istotnie rozpoznanie miało miejsce, pacjenta proszono o naciskanie guzika wmomencie pojawienia się określonego słowa albo też wskazywanie prawą ręką określo-nego przedmiotu spośród wielu innych schowanych w torbie.

Prawa półkula mózgu ma ograniczone możliwości rozpoznawania mowy. Doskonalerozpoznaje konkretne rzeczowniki, ale nieco gorzej czasowniki lub rzeczowniki two-rzone z czasowników, takie jak: „zasuwa", „spinacz" czy „upadek" (Gazzaniga, 1970. s.119). Na przykład chory nie może wykonywać odpowiednich ruchów żadną ręką wwypadku, gdy polecenia werbalne „zapukać", „ścisnąć", „wskazać" docierają do prawejpółkuli. Prosty test kontrolny wskazuje, że ta niezdolność do reakcji jest następstwemtrudności związanych ze zrozumieniem mowy, a nie zaburzeń ruchowych. Pacjentświetnie posługuje się ręką przy wykonywaniu ruchów, które zostały eksponowane jegoprawej półkuli za pomocą rysunku, nie zrobi tego natomiast na polecenie werbalne.

Mózg wyższych organizmów, jak widać, składa się z dwu odrębnie wyposażonychcentralnych systemów przetwarzania informacji, połączonych ze sobą ogromną sieci;)linii komunikacyjnych. Normalnie każdy z systemów odbiera tylko część informacjisensorycznej płynącej od różnych narządów zmysłów. Lewa półkula mózgu odbierainformację wzrokową z prawej połowy pola widzenia, informację dotykową z receptorówdotykowych prawej połowy ciała i podstawową masę informacji słuchowej z prawegoucha. Prawa półkula mózgu odbiera uzupełniający zestaw danych sensorycznych.Włókna przebiegające w ciele modzelowatym są zapewne wykorzystywane do przeka-zania brakujących części informacji w każdej półkuli, w wyniku czego każda półkulamózgu uzyskuje pełny obraz otaczającego środowiska. Normalnie w trakcie uczenia sięduplikaty śladów pamięciowych tworzą się w obu półkulach nawet wówczas, gdy dopływinformacji sensorycznej ograniczony jest do jednej półkuli mózgu. Jeżeli oba te systemyprzetwarzania informacji zostaną rozdzielone, mogą funkcjonować niezależnie od siebie.Obie półkule mogą zdobywać i przechowywać informację niezbędną do wykonania za-dania. Fakt, że każda półkula otrzymuje jedynie część informacji o otaczającym śro-dowisku, nie wydaje się stanowić poważnej przeszkody. Wrodzone uszkodzenie ciała mo-dzelowatego nie powoduje poważnych zaburzeń zdolności intelektualnych człowieka.

Fakt, że obie półkule mózgu po dokonaniu przecięcia ciała modzelowatego funkcjo-nują niezależne od siebie, utrudnia znacznie podejmowanie decyzji, jak to ilustrujefragment z książki Gazzanigi.

„Przypadek I... czasami stwierdzał on, że jednocześnie opuszcza spodnie jednąręką, a podciąga drugą. Pewnego razu chwycił lewą ręką swoją żonę i zaczął nią silnie

potrząsać, a prawą ręką w tym samym czasie starał się pomóc żonie w uśmierzeniuagresywności lewej ręki. Innym razem, kiedy grałem z pacjentem na dworze wpodkowę (horseshoes), przypadkowo schwycił lewą ręką siekierę opartą o ścianędomu. Ponieważ było prawie pewne, że jego zachowanie jest kontrolowane przezbardziej agresywną prawą półkulę, szybko odszedłem nie chcąc stać się ofiarą próbydemonstracji, którą półkulą społeczeństwo karze i wykonuje wyroki". (Gazzaniga,1970, s. 107).

Ponieważ dwa mózgi sterują tym samym organizmem, podwójne ślady pamięcioweoozwalają na skoordynowanie działania obu systemów. To wyklucza ewentualnekonflikty, do jakich niechybnie musiałoby dojść w sytuacji, gdyby każda półkula mózguuczyła się różnych rzeczy. Jednakże takie dublowanie pamięci jest luksusem, na którymogą sobie pozwolić jedynie niższe organizmy, którym nie zdarza się wytężać swychmożliwości w zakresie uczenia się i zapamiętywania, gdyż otaczające je środowisko niestawia przed nimi takich wymagań. Jeżeli chodzi o człowieka, to sytuacja nie jest takaprosta. Szczególnie skomplikowane uczenie się percepcyjne i pamięć oraz wymaganiastawiane aktywności motorycznej przez system językowy człowieka najwidoczniejdoprowadziły do znacznej specjalizacji funkcji pełnionych przez każdą półkulę. Jedna zpółkul, zazwyczaj lewa, pełni (jak się wydaje) większość funkcji niezbędnych dowytwarzania mowy. Tylko uszkodzenie tej „dominującej" półkuli może zaburzyćzdolność człowieka do posługiwania się językiem.

Dwa mózgi: niezmienność czy plastyczność?

To, że człowiek posiada dwa mózgi, które mogą funkcjonować niezależnie od siebie, nietylko stwarza problemy związane z koordynacją informacji, ale daje też pewne korzyści.Po pierwsze, nadaje to znaczną plastyczność operacjom zachodzącym w mózgu. Wefekcie istnienia dwu symetrycznych półkul mózgowych, każda z nich może, w raziekonieczności, przejąć całą pracę. U dzieci, które we wczesnym okresie życia uległypoważnym uszkodzeniom mózgu, zdrowa półkula przejmuje całą pracę, kompensując wlen sposób uszkodzenie. Czy jest to pełna kompensacja? Trudno odpowiedzieć na topytanie. W tym celu trzeba by mieć możliwość sprawdzenia, jak rozwijałby się dany

| człowiek, gdyby jego mózg nie został uszkodzony. Pełna czy też niepełna, kompensacja tajest zadziwiająco dobra.

i Mózg traci jednak plastyczność w miarę starzenia się organizmu. Im młodsze jesti dziecko w momencie uszkodzenia mózgu, tym większa szansa, że zdrowa półkulaprzejmie funkcje uszkodzonej półkuli. Nie wiadomo, czy ta zależność od wieku jestzwiązana z ogólnym dojrzewaniem organizmu czy po prostu z nabywaniem języka, alemożna stwierdzić z pewnością, że im wyższy poziom rozwoju języka został osiągnięty,tym trudniej skłonić jedną półkulę do zastąpienia drugiej. Język to niezwykłe i złożonezachowanie, wymagające przechowywania olbrzymich ilości informacji i zdolności dooperowania nimi. Człowiek jest zjawiskiem zupełnie wyjątkowym dzięki językowi, w

Stopień rozwojuokolic mowy

w momencie urodzenia

w 3 miesiącu

w 1 miesiącu

w 6 miesiącu

w 15 miesiącu w 2 lata

( O S U N E K 8 - H j\euii'i<\ r m / K IKIM/II Aon morzone/ A"-"lun la/a nicku Md pcihldmi Icicuuifli < "iicla (/WO-1963 , MWI«-knn SilwiU i -\(in <.rioi'<i'>i"ciri /%/ cni: I cnneheięa ll)d ••

litóryw porządek symboli określa ich znaczenie, a zdania można przekształcać, nadając,„, inną formę, nie zmieniając jednak ich znaczenia. Niektóre zwierzęta mają pewnązdolność porozumiewania się, ale, jak dotąd, w żadnym przypadku nie wykryto, aby tot,ył język choćby z grubsza przypominający w swej złożoności język ludzki. Niewątpliwieztożoność języka jest związana ze złożonością struktury mózgu (rys. 8-15).

Ą zatem, kiedy rozwój języka osiągnął już wysoki poziom - duży zasób słów oraz dobrąznajomość reguł gramatycznych - to wtedy mamy podstawy, aby przypuszczać, żeśtrukturalizacja mózgu zachodzi w związku z językiem, w drodze czy to biologicznych,t7Y też chemicznych zmian albo po prostu w wyniku nagromadzenia licznych,skomplikowanych informacji. Po osiągnięciu tak skomplikowanej organizacji zanikajednocześnie zdolność do przenoszenia wiedzy z uszkodzonej półkuli do zdrowej.Faktycznie, jeśli lewa półkula zostanie uszkodzona po uzyskaniu dojrzałości, jest małoprawdopodobne, aby prawa półkula mogła przejąć jej funkcje.

Nie wiadomo, dlaczego lewa półkula reguluje procesy językowe. Obie półkulerozwijają się jednakowo i sądząc z pozoru brak jest podstaw do stwierdzenia, dlaczegoiedna z nich miałaby być lepiej przystosowana do operowania językiem niż druga.Niemniej język związany jest z lewą półkulą, a różnorodne umiejętności niewerbalne zprawą. Większość ludzi jest jednak praworęcznych, chociaż nie wynika to z jakichślogicznych przyczyn: dlaczego 50% ludzi nie mogłoby być leworęcznych? Przypuszczasię. że istnieje jakiś związek między dominacją językową lewej półkuli a praworęcznoś-cią. 1 rzeczywiście, wydaje się, że ludzie leworęczni przejawiają tendencję do wykorzy-stania prawej półkuli w posługiwaniu się językiem. Jednak nie zawsze tak jest. Tendencjata jest szczególnie silna w przypadkach, kiedy leworęczność występuje dziedzicznie.Dlatego u syna ojca leworęcznego zazwyczaj dominującą rolę będzie odgrywała prawapółkula, zwłaszcza gdy niektórzy z jego braci i sióstr też są leworęczni.

WNIOSKI

', Kiedy zapoznajemy się z różnymi próbami lokalizacji mechanizmów mózgowych: odpowiedzialnych za uczenie się i pamięć, staje się jasne, że zadanie to jest niezmiernieirudne. Natura nie ułatwiła nam sprawy; nie umieściła systemu naszej pamięci wspecjalnej skrzynce w mózgu, gdzie można by ją łatwo odnaleźć, a następnie zbadać.Mózg, jak widzimy, stanowi nieprawdopodobnie skomplikowaną strukturę, w której

, szereg części wymienia się wzajemnie swymi funkcjami. Ta elastyczność mechanizmówuczenia się jest, być może, najbardziej dostrzegalną ich cechą. W odróżnieniu od maszyn,hóre budujemy jako modele mózgu, mózg ludzki może wytrzymać poważne uszkodze-

. nia, nie czyniąc organizmu całkowicie niezdolnym. Najwidoczniej nie ma regionówkrytycznych, od których uzależniony byłby cały system. Mimo że nasze rozważania niedoprowadziły do odkrycia miejsca, w którym znajduje się pamięć, dały nam jednakprzekonywający obraz plastyczności nerwowych mechanizmów kodowania i przecho-wywania informacji.

9. Pamięć przemijająca1

PRZECHOWYWANIE INFORMACJI SENSORYCZNEJTACHISTOSKOP

Pojemność systemu SISEksperyment

PAMIĘĆ KRÓTKOTRWAŁABłędy w przypominaniu z pamięci krótkotrwałej

Omyłki akustycznePowtarzanieZapominanie

"Zapominanie jako skutek interferencjiZapominanie jako rezultat stopniowego zacierania się śladów w czasieZapominanie: wpływ czasu czy interferencja?

Właściwości pamięciProces rekonstrukcji w pamięci

OD PAMIĘCI KRÓTKOTRWAŁEJDO PAMIĘCI DŁUGOTRWAŁEJ

ZJAWISKA UWAGIWybór przekazów

Równoczesne powtarzanie materiału (Shadowing)Przetwarzanie odrzuconego przekazuPamięć bez uwagi

TEORIE UWAGIModel osłabiacza (The attenuator model)Model procesu aktywnej syntezy

1 Przed rozpoczęciem czytania tego rozdziału należy zapoznać się z częścią wstępną do rozdziału 8,zatytułowaną „Systemy pamięci", ponadto pewne pojęcia omówione w rozdziale 3 „Teorie rozpoznawaniaobrazów" używane są w tym rozdziale.

•y procesie przetwarzania i interpretacji informacji napływającej z systemów sensorycz-ilVC[i uczestniczy kilka rodzajów pamięci przemijającej. Każdy z nich pełni inną funkcję,nr/cchowuje inny rodzaj informacji, ma różne zakresy pojemności, i każdy działa na,',jeco innych zasadach. Rozważmy, jak funkcjonuje każda z tych przemijającychpamięci.

PRZECHOWYWANIE INFORMACJI SENSORYCZNEJ

praca nad wyodrębnieniem cech charakterystycznych sygnału sensorycznego orazustalenie, co ten przekaz przedstawia, wymaga czasu-więcej czasu niż trwa działanie<amego sygnału. Funkcja systemu przechowywania informacji sensorycznej {sensory\n(ormation storage-SlS) polega więc na zapewnieniu systemom wyodrębniania cechoraz rozpoznawania obrazów czasu niezbędnego do przetworzenia sygnałów napływa-jących z narządów zmysłowych.

Po odebraniu sygnału wzrokowego, jego obraz utrzymuje się przez kilka dziesiątychsekundy. Obraz ten jest przechowywaną wzrokową informacją sensoryczną. Pozwala tona obróbkę sygnału sensorycznego przez czas dłuższy, aniżeli czas trwania samegosygnału. Przechowywanie to jest szczególnie potrzebne w sytuacji, kiedy sygnał działabardzo krótko, jak w filmie i telewizji, zapewnia on równocześnie ciągłość spostrzegania,mimo mrugania czy ruchów gałki ocznej. W gruncie rzeczy dla krótkotrwałych sygnałówczas trwania ich obrazów wzrokowych nie ma większego znaczenia: istotne znaczenie majedynie czas,w trakcie którego sygnał pozostaje w systemie SIS.

System ten nie tylko przechowuje wyraźny obraz sygnałów napływających w ciąguostatnich dziesiątych części sekundy, ale obejmuje również więcej informacji, niż da sięprzetworzyć. Rozbieżność między ilością informacji przechowywanej w systemiesensorycznym a tąjej ilością, która może być wykorzystana w kolejnych stadiach analizy,jest niezwykle ważna. Wynika z niej, że istnieją pewne ograniczenia pojemności pamięciw późniejszych fazach, ograniczenia, które nie dotyczą fazy sensorycznej. Pojawiają sięone w czasie próby zapamiętania prezentowanego materiału. Ogromne bogactwoinformacji zawartych w obrazie sensorycznym zazwyczaj nie jest ważne dla interpretacjijego znaczenia. Nawet więcej, często nadmiar informacji dotyczących szczegółówutrudnia zadanie. Komputery, które próbują czytać tekst drukowany, dekodować faległosowe mowy, a nawet czytać drukowane nuty, łatwo mylą się w sytuacji, gdy winformacji wejściowej znajduje się szereg prostych szczegółów dodatkowych, na któreczłowiek, wykonując to samo zadanie, nie zwróciłby najmniejszej uwagi. Najdrobniejsześlady zanieczyszczeń albo niewyraźnie wydrukowane litery wprowadzają komputery wzakłopotanie, podczas gdy człowiek często nie dostrzega nawet poważnych błędówortograficznych.

System sensoryczny musi zachować dokładny obraz wszystkiego, co oddziałuje nanarządy zmysłowe, mimo że większa część tych informacji okazuje się niepotrzebna,ponieważ system sensoryczny nie jest zdolny do ustalenia, które aspekty informacji na

wejściu mogą mieć istotne znaczenie. Dokonać tego mogą jedynie te systemy, któr

rozpoznają i interpretują sygnały. System SIS, jak się wydaje, idealnie odpowiada celomjakie realizuje. Utrzymuje on, na przeciąg krótkiego czasu, cały materiał, pozostawiająprocesom rozpoznawania obrazów dość czasu na wychwycenie i wybór tego, Co

istotne.

TACHISTOSKOP

Aparatem najczęściej używanym do badania procesów wzrokowych u człowieka jest tachistoskopPozwala on na eksponowanie sygnałów wzrokowych w bardzo krótkich odcinkach czasowychWynaleziono go w 1880 r. i, chociaż w naszych czasach aparaty tego typu mają z reguły sterowanieautomatyczne (czasem nawet z użyciem komputera), zasady ich działania nie zmieniły się od około1907 roku.

Podstawową część tachistoskopu stanowi skrzynka nie przepuszczająca światła, często jest to poprostu długa zamknięta prostokątna tuba, zbudowana z jakiegokolwiek ciemnego materiału.Osoba badana patrzy w jeden jej koniec, a przedmiot, który powinna zobaczyć, znajduje się nadrugim końcu (rys. 9-1). Początkowo w tubie jest ciemno i nic nie widać. Następnie błyska światło imożna zobaczyć to, co umieszczone zostało na drugim jej końcu. Zazwyczaj używa się specjalnegoświatła, jarzeniówek, w których powstaje jonizacja w wyniku przepływu prądu między elektroda-mi; pozwala to odpowiednio regulować długość błysku w granicach milisekund.

RYSUNEK 9-1

Często eksperymentator bada spostrzeganie wzrokowe kilku różnych przedmiotów. W tym celutachistoskop zaopatrzony zostaje w specjalne lustra, posrebrzone tylko w połowie, tak że połowaświatła padającego na zwierciadło przechodzi przez nie, a połowa zostaje odbita. Dziękiprzyrządowi przedstawionemu na rysunku 9-2 osoba badana może widzieć przedmioty rozmiesz-czone w trzech różnych punktach. Jeżeli włączone jest tylko światło A, widzi wyłącznie sygnat A,Podobnie świałto B pozwala jej zobaczyć sygnał B, a światło C - sygnał C, tak że informacja możepojawić się w jednym, dwu lub trzech punktach jednocześnie. Konieczna jest jedynie dokładnaregulacja czasu włączania każdego z trzech źródeł światła.

Właśnie taki tachistoskop, zwany tachistoskopem trójpolowym (three-field tachistoscope)-stosowany był w wielu eksperymentach omawianych w tym rozdziale. Wprowadzona zostałajedynie pewna modyfikacja. Jakość obrazu widzianego przez osobę badaną zależy od liczby luster.w których obraz się odbija i przez które przechodzi. W przyrządzie przedstawionym na rysunku

RYSUNEK 9-2

?-2. ze źródła C może płynąć więcej światła (na jego drodze leży tylko jedno lustro) niż ze źródła B•iib A (na ich drodze znajdują się po dwa lustra). Dlatego w nowoczesnych tachistoskopach znajdują;ic lustra uzupełniające oraz filtry, tak aby w miarę możliwości obraz pojawiający się w każdympolu:

1) przebywał dokładnie taką samą drogę od swego położenia do osoby badanej;2) przechodził przez tę samą liczbę luster;3) odbijał się od tej samej liczby luster.

Pojemność systemu SIS

Łatwo można zademonstrować, że system SIS zawiera na początku więcej informacji ninastępne kolejne stadia analizy są w stanie wykorzystać. Przypuśćmy, że na chwil,.przedstawiono badanemu złożony obraz wzrokowy. Zdąży on zaledwie wyodrębni*nieznaczną ilość informacji z tego, co zawierał ten obraz, i oświadczy, że miał za niaj,,czasu, aby „zobaczyć" wszystko. Ale, jeżeli poleci się badanemu, aby patrzył jedynie n-określoną część obrazu, może na niej skoncentrować całą swą uwagę i podać diK1-

RYSUNEK 9-4. Źródło: Sperling (1959).

RYSUNEK 9-5. Źródło: Sperling (1959).

dokładny jej opis. Świadczy to o tym, że ograniczenie naszych możliwości spostrzeganiasygnałów sensorycznych pojawia się w procesie analizy.

TO, CO WIDZI OSOBA BADANA

RYSUNEK 9-3

; Eksperyment. Należy starannie przeanalizować ten eksperyment, aby zapoznać się zpodstawową techniką, stosowaną w badaniach nad systemem przechowywania informa-cji sensorycznej. W jednym z podstawowych eksperymentów kartę zawierającą 9 literumieszczonych w trzech rzędach, po trzy litery w każdym (rys. 9-3), eksponowano wtachistoskopie przez 50 milisekund. Normalnie osobie badanej udaje się przeczytać tylko4 do 5 liter spośród 9. Jeżeli nawet zwiększy się liczbę liter na karcie albo też uczyni sięzmiennym czas ekspozycji, badany stale wymienia 4-5 liter (rys. 9-4).

Jeżeli chcemy dowiedzieć się, co badany istotnie widzi, nie możemy po prostudomagać się od niego, aby nas o tym poinformował. Możliwe, że widzi on wszystkielitery, a następnie zapomina niektóre z nich. Aby sprawdzić to przypuszczenie, możemypoprosić osobę badaną, aby dała nam sprawozdanie częściowe z prezentowanych jej liter.W tym celu, podobnie jak uprzednio, eksponujemy kartę z dziewięcioma literami, ale

RYSUNEK9-6. Źródło: Sperling .'/<,,,,

jedna z nich zostaje wyróżniona z pozostałych za pomocą specjalnego oznacznika, iprosimy osobę badaną, aby powiedziała nam, która litera została oznakowana. Badanywidzi oznacznik dopiero po ekspozycji dziewięciu liter (rys. 9-3)2.

Jeżeli badany zawsze odpowiada prawidłowo, odtwarzając oznakowane w sposóblosowy litery, oznacza to, że w rzeczywistości może zobaczyć w mgnieniu oka wszystkiedziewięć liter; skoro nie wie, która litera będzie oznakowana, a dowiaduje się tego poekspozycji. Oznacza to, że utrzymuje w systemie SIS wszystkie dziewięć liter, aby mócwśród nich odszukać oznakowaną i podać jej nazwę.

Rezultaty tego eksperymentu przedstawione zostały na rysunku 9-5. Badany prawiezawsze podaje prawidłowo oznakowaną literę, a więc widzi więcej niż może przekazać wswej relacji. Wynika z tego, że na początku w systemie SIS znajdowały się wszystkie litery,ale w czasie, który badany zużył na wyodrębnienie trzech lub czterech z nich, reszta jużzdążyła ulecieć z jego pamięci.

Opisana technika stanowi niezwykle cenną metodę badania procesów spostrzegania.Kolejne jej zastosowanie polega na opóźnianiu czasu podawania oznacznika litery, którymoże pojawiać się nie zaraz po ekspozycji liter, ale po pewnym czasie. Powinno to pomócnam w wyjaśnieniu, czym jest system SIS. Można z góry, bez eksperymentu, przewidziećogólne wyniki stosowania tej metody. Po pierwsze, zazwyczaj, kiedy brak jest oznacz-nika, badany może przypomnieć sobie tylko cztery lub pięć z prezentowanych mu liter.Po drugie, może on odtworzyć dowolną z oznakowanych liter, jeżeli oznacznik pojawiasię równocześnie z literami. Jeśli natomiast pojawienie się oznacznika opóźnia się na czasdostatecznie długi, tak że obraz wzrokowy całkowicie się zatrze i osoba badana stwierdza

2 Eksperymenty te zostały przeprowadzone przez Sperlinga (1959, 1960). Sperling używał jednak innegosygnału oznaczającego te litery, które osoba badana ma sobie przypomnieć, a mianowicie tonu, a nieprostokącika. Prowadziło to do nieco odmiennych wyników niż prezentowane w tym paragrafie, ale różnice tesą niewielkie, a przedstawiona tu zasada pozostaje ta sama.

• fnie widzi" już więcej liter, to tak, jak przedstawiono na rysunku 9-4, badanyzapamięta jedynie około połowy (4-5) z dziewięciu liter. Szansa, że zapamięta on jednąokreśloną literę z dziewięciu, tę, którą wskazuje oznacznik, wynosi więc w przybliżeniu0O, Dlatego też wraz ze wzrostem opóźnienia w pojawieniu się oznacznika rezultatybędą oscylować w granicach od 100% do 50% odpowiedzi prawidłowych.

Typowe wyniki takiego eksperymentu przedstawia rysunek 9-6. Zdolność do odtwa-rzania przypadkowo oznakowanej litery stopniowo maleje w miarę opóźnienia wpojawieniu się oznacznika, przy czym po osiągnięciu około 500 msek (0,5 sek.) wopóźnieniu oznacznika krzywa wyrównuje się. Najwidoczniej SIS zatrzymuje przez takiczas obraz sygnału, który zaciera się z upływem czasu, tak że po około 0,5 sek. mało zniego pozostaje. (Inaczej to ujmując, zanikanie obrazu w pamięci wygląda jak proceswykładniczy z czasem stałym równym w przybliżeniu 150 milisekundom.)

Dziwne rzeczy dzieją się z pewnymi typami oznaczników. We wcześniejszychbadaniach nad systemem przechowywania informacji sensorycznej stosowano oznacznikw kształcie koła i badany miał za zadanie podać literę, która pojawiła się wewnątrz koła.\V odróżnieniu od eksperymentów, w których stosowano oznacznik w kształcieprostokącika, użycie koła zaraz po ekspozycji liter najwyraźniej „zaciera" literę będącą wjego środku (rys. 9-7).

RYSUNEK 9-7

Zjawisko zacierania jest niezwykle ważne i bardzo interesujące. Stanowi użyteczn

narzędzie do badania czasu utrzymywania się obrazu w SIS.Kiedy jeden sygnał pojawia się po drugim, najwidoczniej występują dwa różn-

zjawiska. Po pierwsze, występuje zsumowanie śladu jednego sygnału z obrazem drugieg,.Może to doprowadzić do obniżenia się wyrazistości albo jasności zacierającego się obraynpierwszej figury, tym samym zmniejszając możliwości jej przetwarzania. Po drugieproces przetwarzania pierwszego sygnału może ulec zaburzeniu, jeżeli drugi obraz pojawsię zanim w pełni zakończy się analiza pierwszego. Który z dwu procesów dominujezależy od rodzaju pojawiających się kolejno obrazów. Oba procesy zachodzą jednocze*-nie, ale czasami jeden z nich jest wyraźniejszy od drugiego.

Niezależnie od tego, jak daje się wyjaśnić zjawisko zacierania, metodę tu opisan;.można z powodzeniem wykorzystać, albowiem pojawienie się drugiego (maskującego.sygnału przerywa przetwarzanie pierwszego. Dzięki temu, chociaż SIS przechowujesygnał przez jakiś czas po jego pojawieniu się, czas potrzebny do przetwarzania tegnsygnału można precyzyjnie kontrolować, podając w różnych momentach sygnałmaskujący.

Jedna z metod pozwalająca ustalić, jak szybko następuje przetwarzanie eksponowane!litery, polega na tym, aby w ślad za ekspozycją liter stosować sygnały maskujące. Liczh.iliter, które badany może wymienić w czasie przetwarzania, równym odstępowi micd/-.sygnałem a bodźcem maskującym, wskazuje na szybkość, z jaką system dokoni.voperacji. Czy może on przetwarzać informację figuratywną, na przykład obraz twar/\ludzkiej szybciej niż litery? O ile szybciej? Aby to stwierdzić, należy posłużyć się tą sanutechniką badań.

Obecnie często stosuje się sygnał maskujący po tachistoskopowej ekspozycji materiału.Bez maskowania SIS utrzymuje obraz, co uniemożliwia precyzyjne określenie czasu,jakiego potrzebuje osoba badana na przetworzenie materiału. Zastosowanie maskow.i-wania pozwala eksperymentatorowi na dokładne ustalenie tego czasu.

PAMIĘĆ KRÓTKOTRWAŁA

W roku 1954 dwoje psychologów z Uniwersytetu Indiana, Lloyd Peterson i MargaroiPeterson, (1959) przeprowadziło bardzo prosty eksperyment, który dostarczył jednakzaskakujących wyników. Prosili oni badanych, aby zapamiętali trzy litery i po i 8sekundach odtworzyli je z pamięci. Wydaje się, że jest to zupełnie proste zadanie. Ajednak okazało się, że badani nie mogli zapamiętać tych trzech liter. Dlaczego tak siędzieje? To bardzo proste: w przerwie między ekspozycją tych trzech liter a późniejszymich przypomnieniem badani musieli wykonać określoną pracę umysłową. Liczyli oni wszybkim tempie wstecz trójkami3.

RYSUNEK 9-8. Źródło: Murdock (1961).

Fen prosty eksperyment ilustruje główną właściwość systemu pamięci krótkotrwałej.\ nawet więcej, zmiana rodzaju materiału podlegającego zapamiętaniu w zadziwiająco-uiym stopniu wpływa na zapamiętanie, pod warunkiem, że liczba jednostek nie ulegar.ianie. Spójrzcie na rysunek 9-8. Przedstawia on szybkość zapominania materiału.Ńr/ywa oznaczona na rysunku „Trzy spółgłoski" przedstawia wynik opisanego przed

;.:\\ ilą eksperymentu. Na osi poziomej oznaczono czas między momentem ekspozycji•.;h trzech liter (były to same spółgłoski) a ich odtworzeniem przez osoby badane.:).i;niętajcie, że przez cały ten czas badani zajęci byli liczeniem wstecz trójkami). Na osi-.-nowej wskazano, jaki procent osób badanych przypomniało sobie materiał po.p!>wie różnych odcinków czasu. Na przykład, jeżeli między ekspozycją trzechA'!głosek a ich odtworzeniem upłynęło zaledwie 6 sekund, tylko 40% badanych mogło"/;.pomnieć sobie wszystkie trzy spółgłoski.J.ik myślicie, co się stanie, jeżeli osoba badana zamiast trzech spółgłosek będzie miała

•• czynienia z trzema wyrazami? Czy pamięć będzie pracowała inaczej mając do..•uiienia z wyrazami: dom-jabłko-książka niż z trzema spółgłoskami: C-X-P? Porów-• uniy krzywą oznaczoną „trzy spółgłoski" i krzywą oznaczoną „trzy wyrazy". Są prawie-iHyczne.Jakie zatem mechanizmy są odpowiedzialne za działanie tego systemu pamięci?

'•'•i ięć ta, jak widać, ma bardzo małą pojemność i niezwykle krótki żywot. Jej pojemność-::iak nie jest tak bardzo wrażliwa na wielkość przechowywanych w niej jednostek.•: widoczniej nie jest to system SIS opisany w poprzednim paragrafie, ponieważ system

1 „Liczenie wstecz trójkami" polega na tym, że badany rozpoczyna to zadanie od jakiejś losowo wybranytrzycyfrowej liczby, np. 487. Zadaniejego polega na głośnym podawaniu wyniku odejmowania liczby „tiv.y'''-:

: 'sdnio uzyskanej wartości, a więc 487,484,481,478,475... Osoba badana ma dokonywać tego liczenia w• :"• : dość szybkim bądź po prostu mówimy jej, aby „liczyła szybko", bądź też, aby podawała kolejne wyniki

•' upie narzuconym przez uderzenia metronomu. Spróbujcie sami. Zadanie jest trudniejsze niż się

ten przechowywał informacje jedynie przez ułamek sekundy, tu ślad utrzymuje się 0U120 sekund. Nie jest to również system pamięci długotrwałej, w którym informacj-zachowuje się przez czas nieograniczony. W tej pamięci materiał nie pozostaje dług '•wynika z tego, że jest to pamięć krótkotrwała.

Błędy w przypominaniu z pamięci krótkotrwałej

Zacznijmy od prezentacji pewnej sekwencji sygnałów wzrokowych, na przykład |jter

alfabetu. Aby sprawdzić zapamiętanie tych liter, poproście osobę badaną, żeby zapisaławszystkie litery, jakie uda jej się przypomnieć. Jeżeli badany popełnia błąd starając sięprzypomnieć sobie literę F, jest bardzo prawdopodobne, że zamiast niej podaX, a nie FChociaż F i E są do siebie bardziej podobne, to litery F i X są sobie bliższe fonetycznie4

Podobnie jak C, które przypominane jest częściej jako T aniżeli jako O. Kiedy osobabadana popełnia błąd, jest bardziej prawdopodobne, że wyrazi się on w napisaniu litery obrzmieniu podobnym do tej, którą stara się sobie przypomnieć, a nie do tej, którapodobna jest do niej wizualnie.

W rozdziale 3 mówiącym o systemie rozpoznawania obrazów przytaczaliśmy przy-kłady błędów przeciwnego rodzaju - tam badani mylili C i O, ale nigdy C i T. Różnica tawynika stąd, że pamięć krótkotrwała stanowi późniejszy etap w całym systemieprzetwarzania informacji. Kiedy sygnał wzrokowy znajduje się na pierwszym etapierozpoznawania obrazów, mogą pojawiać się wówczas błędy wzrokowe. Błędy, które tuomawiamy, wskazują, że w procesie kodowania informacji wzrokowej w pamięcikrótkotrwałej informacja ta przybiera formę akustyczną. Jednak w opisanym tueksperymencie nie proszono osoby badanej, aby ustnie podała zapamiętany mate-riał - badany widział litery w momencie ich eksponowania i proszono go następnie, aby jenapisał.

Omyłki akustyczne. Wyniki te zapoczątkowały wiele eksperymentów oraz interpretacjiteoretycznych. Początkowo obserwacje tego typu wydawały się oczywiste i zrozumiałe.Wielu ludzi słyszy samych siebie tak jakby wypowiadali to, co czytają. Jeżeli wypowia-damy sami słowa i zdania, to czyż nie jest naturalne, że powinniśmy zapamiętywaćwłaśnie słowa, a nie to, co widzimy? Ale czym jest w istocie to „wypowiadanie"? Chociażsłyszycie siebie, to w rzeczywistości słyszycie własną cichą mowę wewnętrzną.

Czy mowa wewnętrzna jest absolutnie niezbędna dla procesów werbalnych? Jeżeli takjest rzeczywiście, to co powiedzieć o ludziach głuchych od urodzenia? Radzą sobie zczytaniem, wyraźnie nie troszcząc się o to, żeby przekształcać słowa widziane w jednostkisłyszalne.

A oto kolejne pytanie: Czy rzeczywiście wspomniane błędy wynikają z brzmieniawymawianych wyrazów, czy też, być może, mają one charakter artykulacyjny. Do tej

0,-v sądziliśmy, że słowa przedstawione w postaci wizualnej są kodowane poprzez,'. gżenie obrazu liter w trakcie wymawiania z dźwiękami. Prowadziłoby to do pomyłek•.„stycznych. Ale jest również możliwe, że słowa zamieniają się nie w dźwięki, lecz raczej

u sekwencyjne ruchy mięśni, konieczne do ich wymówienia. W tym wypadku mogą„omylić się dźwięki, które wymawia się podobnie, czyli pojawią się błędy artykulacyjne.istnieje kilka teorii rozpoznawania mowy przez człowieka, które opierają się na jednymlub drugim z wymienionych mechanizmów. Cenne byłoby wyraźne rozdzielenie ich obu,,,lc-jak na razie-nikt nie wie, jak to zrobić. Trudność polega na tym, że dowolna paragrzmiących podobnie dźwięków mowy powinna powstawać również w podobny sposób./ małymi wyjątkami błędy wynikające z pomylenia podobnych dźwięków zbiegają się zbłędami związanymi ze zbliżoną artykulacją.

Na domiar złego pojawia się dodatkowe pytanie: Po co w ogóle potrzebne jestkodowanie akustyczne? (W dalszej części tej książki termin „kodowanie akustyczne"

. losowany będzie do oznaczenia tego, że obraz wzrokowy w trakcie czytania zmienia sięi iv coś związanego z brzmieniem lub wytwarzaniem słów; nie oznacza to jednak, żeI dajemy pierwszeństwo teorii akustycznej przed artykulacyjną.) Dlaczego ludzie po; prostu nie mogą przeczytać fragmentu wydrukowanego tekstu bez przekształcania

wyrazów w ich obrazy akustyczne? To właśnie obiecują nam na kursach szybkiegoczytania. A jak odbywa się zapamiętywanie obrazów wzrokowych? Jasne, że nie

\ przekształcamy obrazu wzrokowego pokoju, w którym się znajdujemy, w sekwencję; słowną opisującą ten obraz.', Jest oczywiste, że nie ma potrzeby zamieniać na słowa tego wszystkiego, co widzimy.

Ale w samym założeniu, że materiał wchodzący do danego systemu przekształcany jest wjakąś jednolitą formę, kryje się zdrowy rozsądek. Trzeba uznać konieczność jednolitościmateriału wejściowego. Bezwzględnie byłoby nonsensem przechowywać najdrobniejszedetale każdego oddzielnego sygnału. Nie jest ważne, czy zdanie wypowiedziane zostałowolno czy też szybko, jak trzymamy tekst drukowany, czy prosto przed sobą czy też podpewnym kątem. Są to trywialne zmienne fizyczne: zapamiętaniu podlega sens słów, nie

, ich wygląd zewnętrzny. Podobnie zresztą sens zdania nie ulegnie zmianie, bez względu nai to, czy zostało ono wypowiedziane czy też odczytane, po co zatem zachowywać w! pamięci te różnice? Czyż nie byłoby sensowne, żeby te same mechanizmy, któreeliminują tak nieistotne zmienne, jak kąt, pod jakim widziane są litery, eliminowałyrównież i inne aspekty?

Jak wykazała analiza przedstawiona w rozdziale 3, problem określenia znaczeniasygnałów sensorycznych jest bardzo skomplikowany. Jasne jest jednak, że procesymyślowe powinny oddziaływać na kodowanie wewnętrzne-kodowanie oddające sensmateriału, a nie jego postać fizyczną. Aby dotrzeć do informacji przechowywanej wpamięci długotrwałej w sposób jak najbardziej efektywny, korzystne będzie przekształ-cenie wszelkiej informacji w tę samą wspólną formę.

4 Wymowa ang. x i f=eks i ef. (Przyp. red. poi).

Powtarzanie

Znaczenie mowy wewnętrznej ujawnia się też w innych sytuacjach. Załóżmy, że mam\zapamiętać listę nazwisk lub numer telefonu. Zazwyczaj, bez świadomego powtarzania,część informacji, którą chcemy utrzymać przez czas dłuższy niż kilka sekund, zostaniestracona. To powtarzanie materiału podlegającego zapamiętaniu, w myśli „dla siebie",pełni dwie podstawowe funkcje: po pierwsze, pozwala utrzymać materiał przez czasnieokreślony w pamięci krótkotrwałej; po drugie, wyraźnie sprzyja przejściu materiału zpamięci krótkotrwałej do pamięci długotrwałej w celu dłuższego przechowania (rys,9-9).

RYSUNEK 9-9

Utrzymanie materiału w pamięci krótkotrwałej w wyniku powtarzania możliwe jesttylko w takim wypadku, gdy ilość materiału jest odpowiednio mała. Chociaż powtarzaniemoże dopomóc w utrzymaniu materiału, to nie ma wpływu na zwiększenie pojemnościsystemu pamięci. Proces powtarzania jak gdyby podtrzymuje słaby, zacierający się śladsygnału i odświeża go, wprowadzając go w ten sposób ponownie do pamięci krótkotrwa-łej. Tak przedstawione zostało powtarzanie na rysunku 9-9: przybiera ono kształt pętliwychodzącej z pamięci krótkotrwałej i ponownie do niej wchodzącej. Jeżeli zachodzipotrzeba powtórzenia większej partii materiału, to powtórzenie wszystkiego nie zmieścisię w czasie. Ostatnia część zatrze się, zanim nadejdzie jej kolej w procesie powtarzania.

Jak szybko można powtarzać? Mowa wewnętrzna charakteryzuje się prawie taka.szybkością jak mowa zewnętrzna. Aby określić szybkość przebiegu mowy wewnętrznej,weźcie ołówek i liczcie w myśli (oczywiście bezgłośnie) jak możecie najszybciej odjednego do dziesięciu. Jeżeli dojdziecie do dziesięciu, zaczynajcie liczyć od nowa.równocześnie stawiając po każdej dziesiątce znaczek na papierze. Powtarzajcie to przezrówne 10 sekund, a następnie policzcie znaczki. Ile ich macie? Jeżeli doszliście łącznic do82 cyfr, to oznacza, że powtarzacie 8,2 jednostki na sekundę. Możecie sprawdzić to nainnym materiale, na przykład na literach alfabetu5.

5 Pouczająca może być próba wzrokowego powtarzania. Prześledźcie wzrokiem alfabet tak szybko jak tylkopotraficie, wyobrażając sobie w myśli każdą kolejną literę alfabetu. Zwróćcie uwagę, że powtarzanie wzrokowejest powolniejsze od akustycznego. Ażeby sprawdzić siebie, czy przypadkiem nie oszukujecie w tymwyobrażaniu sobie liter, mówcie głośno „tak", jeśli dana litera alfabetu zawiera linię poziomą, i „nie", jeśli jejnie zawiera. Tak więc pięć pierwszych liter alfabetu daje następujące odpowiedzi: „Tak", „Tak", „Nie", „Nie'.„Tak".

/upominanie

W jaki sposób materiał znika z pamięci krótkotrwałej? Możliwe są tu dwie drogi:upominanie może być skutkiem interferencji innego materiału albo też po prostu,|uitkiem upływu czasu. Rozpatrzmy obie wymienione możliwości.

upominanie jako skutek interferencji. Rozpatrując ten proces, musimy przyjąć, żepamięć krótkotrwała może pomieścić ograniczoną liczbę jednostek. Można to sobieróżnie wyobrazić. Na przykład, można rozpatrywać pamięć krótkotrwałą po prostu jakoizereg pojemników umieszczonych gdzieś w mózgu. Dowolny prezentowany materiał/ostaje poddany typowemu przetworzeniu w systemie sensorycznym i podlega interpre-lacji na kolejnych poziomach mechanizmu rozpoznawania obrazów. Następnie tenrozpoznany obraz odebranego materiału zostaje wprowadzony do jednego z pustychpojemników pamięci krótkotrwałej. Jeżeli liczba pojemników jest ograniczona, powied-zmy do siedmiu, to po wprowadzeniu ósmej jednostki, jedna z poprzednich siedmiunowinna zaniknąć.

To wyjściowe przyjęcie ograniczeń pojemności pamięci krótkotrwałej zakłada, żezapominanie wywołane jest interferencją ze strony nowo prezentowanych jednostek,ponieważ każdorazowe pojawienie się nowej jednostki prowadzi do utraty jednej starej.(Oczywiście, ma to miejsce jedynie wówczas, gdy pamięć krótkotrwała jest zapełniona).Model pamięci krótkotrwałej przedstawiony jako automat z pojemnikami jest zbytuproszczony, na przykład wynika z niego, że zawsze będzie utrzymywał właśnie siedemjednostek ani więcej, ani mniej, i że dana jednostka albo jest dokładnie zapamiętana, alboteż całkowicie zapomniana. Łatwo jednak możemy tak zmodyfikować strukturę tegomodelu, aby uwzględnić te obiekcje.

Przede wszystkim należy założyć, że pamięć nie może funkcjonować na zasadzie„wszystko albo nic", może bowiem istnieć pamięć częściowa. Wyobraźcie sobie takąsytuację, w której staramy się usłyszeć jakiś cichy głos wśród innych głosów - im jest ongłośniejszy, tym łatwiej go zrozumieć, im cichszy - tym trudniej; na koniec głos może być'.ak słaby, że nie możemy nawet stwierdzić, czy w ogóle go słyszymy czy też nie. Jeżeli tenglos to sygnał, a głosy, na których tle dźwięczy, to szumy, to w takim wypadku zdolnośćzrozumienia głosu zdeterminowana jest stosunkiem poziomu sygnału do poziomuszumów. Przykład ten można odnieść również do pamięci. Przedstawienie danejjednostki w pamięci to jej ślad pamięciowy. Jest to ten sygnał, który próbujemy sobieprzypomnieć na tle innych śladów utrwalonych w pamięci, to znaczy szumów. Imwyrazistszy ślad pamięciowy, tym łatwiej go rozszyfrowawć; wraz z upływem czasu śladstopniowo zaciera się, aż w końcu jest już tak słaby, że nie sposób go odszyfrować.

Możemy przeprowadzić analogię między odszyfrowaniem słabego sygnału z szumów aprzypominaniem materiału zacierającego się w pamięci. Nowo wprowadzone jednostkicharakteryzują się wyrazistością (siłą), te zaś, które wprowadzone zostały wcześniej, sąodpowiednio słabsze. Dokładnie tak, jak nieuniknione są błędy w trakcie interpretacjiSlosu, przy niskim stosunku sygnału do szumów będą pojawiać się błędy w trakcie

PRZETWARZANIE ROZPOZNAWANIESENSORYCZNE OBRAZÓW

PAMIĘĆ KRÓTKQTRWi

Jabłko

Siekiera

Pies

Królowa

Słońce

Mężczyzna

Opona

wypominania sobie materiału, którego ślad jest już staby. A w wypadku przypominanianateriału przechowywanego w pamięci krótkotrwałej, błędy będą miały głównie•liarakter akustycznych podobieństw między słowami przechowywanymi w pamięci.Wjaki sposób słabną ślady pamięciowe? Zgodnie z tą teorią trwałość pamięci zależy od

liczby wprowadzonych do niej jednostek. Wyobraźmy sobie, że w momencie początko-wym, kiedy jakaś jednostka jest wprowadzona do pamięci, tworzy się jej ślad o sile,^wiedzmy, A. Pojawienie się każdej nowej jednostki powoduje obniżenie siły śladówwszystkich jednostek poprzednich o pewną stałą wartość procentową w stosunku do ichuprzedniej wartości. Jeżeli tę część siły śladu pamięciowego wyrazimy w postaciwspółczynnika zapominania/(£ oczywiście, przedstawia pewną wartość w przedziale od0 do 1), to możemy prześledzić los określonej jednostki (nazwijmy ją jednostkąkrytvc~ną), w miarę jak pojawia się nowy materiał (rys. 9-10).

Kiedy jednostka pojawia się po raz pierwszy, siła jej śladu równa jest A.Kiedy pojawia się jednostka dodatkowa, siła śladu jednostki krytycznej obniża się do

Kiedy pojawia się jeszcze druga dodatkowa jednostka, siła śladu jednostki krytycznejobniża się do (Ą/)./,' czyli A/2.

W rzeczywistości, jeśli pewna liczba jednostek interferujących (i) pojawi się pojednostce krytycznej, siła jednostki krytycznej będzie równa Ą/'-siła śladu pamięcio-wego maleje w postępie geometrycznym, w zależności od liczby pojawiających sięjednostek.

Zapominanie jako rezultat stopniowego zacierania się śladów w czasie. Drugą hipote-tyczną przyczyną ograniczenia pojemności pamięci krótkotrwałej jest proces zależny odczasu: im dłużej jednostka pozostaje w pamięci, tym staje się słabsza, aż w końcu zupełniezanika. W tym wypadku sam czas odgrywa rolę decydującą w zniknięciu materiału zpamięci, podobnie do tego, co zachodzi w trakcie wyładowywania się kondensatora albow procesie rozpadu substancji radioaktywnej. Poza tym jednak przypomina to bardzoopisaną wyżej teorię interferencji.

Aby zrozumieć, jaką rolę odgrywa czas w zacieraniu śladów pamięciowych, będziemymusieli przyjąć założenie, że każda mijająca chwila zmniejsza siłę śladu uprzednioprzyswojonych jednostek; mówiąc inaczej, zgodnie z teorią stopniowego zacieraniaśladów, każda chwila działa w istocie tak samo jak działa pojawienie się kolejnej nowejjednostki w teorii interferencji. Wystarczy zatem wstawić w miejsce / (liczba jednostekinterferujących) t (ilość czasu). Jeżeli od momentu pojawienia się jednostki krytycznejupłynęło t sekund, to siła jej śladu, początkowo równa A, będzie teraz wyrażała sięwielkością równą Ą/'6.

6 Czytelnicy, którzy wolą mieć to wyrażenie w postaci wykładniczej przy użyciu e, mogą przekształcać je narównoważne wyrażenie:

Af = Ae-k>,

RYSUNEK 9-10 gdzie A- = -ln(/).

Zapominanie: upływ czasu czy interferencja! Aby przeprowadzić rozstrzygający ie„dotyczący obu tych konkurencyjnych teorii, należy przede wszyskim przedstawić osobibadanej materiał, a następnie stworzyć takie warunki, żeby nie robiła niczego dn

momentu sprawdzenia zapamiętanego materiału. Zgodnie z teorią zacierania się śladówwraz z upływem czasu materiał zostanie zapomniany. Teoria interferencji takiej utratynie przewiduje. Trudność tego eksperymentu polega na stworzeniu takich warunków wktórych badany „nie robiłby nic". Jeżeli nie ma on istotnie nic do roboty, to powtarzawcześniej przedstawiony materiał. Pełne zachowanie materiału w pamięci w tego tynu

eksperymencie może być zarówno wynikiem powtarzania, jak i braku interferencji jrezultaty eksperymentu niczego nie udowodnią. Jeśli utrudnimy powtarzanie dającosobie badanej jakieś inne zadanie, to nowe zadanie może wywołać interferencję i słabeprzechowanie materiału w pamięci; też nam to niczego nie powie, ponieważ utratęmateriału z pamięci można wyjaśnić zarówno zacieraniem śladów wraz z upływemczasu, jak i wpływem interferencji.

Jeden ze sposobów przeprowadzenia takiego eksperymentu polega na postawieniuosobie badanej tak trudnego zadania, że w czasie jego wykonywania nie będzie ona mogtapowtarzać przedstawionego uprzednio materiału, a równocześnie tak różnego odpoprzedniego, że nie wywoła interferencji. Jednym z takich zadań może być wykrywaniesłabego sygnału eksponowanego na tle szumów. Tak więc Jeśli początkowo eksponujemyosobie badanej szereg liter w celu ich zapamiętania, a następnie otrzymuje ona trudnezadanie wykrywania sygnału przez 30 sek., po czym sprawdzamy zapamiętanie liter, topowstaje możliwość uniknięcia zarówno powtarzania liter, jak i interferencji (Reitman.1971).

Rezultaty tego rodzaju eksperymentów wskazują na konieczność znalezienia jakiegośkompromisu między dwoma teoretycznymi wyjaśnieniami. W trzydzieści sekund popodaniu materiału do zapamiętania badani odtwarzają go prawie bezbłędnie, brakjakichkolwiek oznak zacierania śladu pamięciowego wraz z upływem czasu. Wydaje sięwięc, że jest to niewątpliwie wynik potwierdzający prawdziwość teorii interferencji. Aleto jeszcze nie wyszystko. Po upływie 30 sekund pamięć staje się bardzo wrażliwa, takżenawet niewielka interferencja powoduje jej zniszczenie. Widocznie po upływie 30 sekundnastępuje jakaś zmiana w pamięci-zmiana, która nie obejmuje zdolności do przypo-mienia sobie wprowadzonych uprzednio jednostek, a dotyczy zmiany podatności tychjednostek na interferencję. Jedno z wyjaśnień wiąże to zjawisko z istotnym obniżeniem sięsiły śladu pamięciowego, który mimo wszystko wyodrębnia się nadal z otaczającegogotłaszumów. Wystarczy jednak nawet drobna interferencja, aby doprowadzić bądź doobniżenia siły śladu poniżej poziomu szumów, bądź też do podniesienia się poziomuszumów do tego stopnia, że przesłonią one ślad (Atkinson i Shiffrin, 1971).

Jak to często bywa, kiedy do wyjaśnienia określonego zjawiska proponowane są dwieteorie, prawda, być może, leży gdzieś pośrodku. Zapewne zapominanie w procesiepamięci krótkotrwałej jest skutkiem zacierania się śladu w wyniku upływu czasu, jak iinterferencji wynikającej z pojawienia się nowego materiału.

właściwości pamięci

Wróćmy ponownie do pytania dotyczącego podstawowej jednostki przechowywania.iaka jest natura śladów w pamięci krótkotrwałej? Jeden z prezentowanych uprzedniomirtów dostarcza nam bardzo ważnej informacji. Okazuje się, że w pamięci krótkotrwałejnogą wystąpić błędy akustyczne.

przeanalizujmy wyraz dom. Celem naszym będzie ustalenie, jak wyraz ten jest^prezentowany w pamięci krótkotrwałej? Przyjmijmy, że w pamięci przechowywane sąspecyficzne cechy, a nie wyrazy. Na przykład, załóżmy na moment, że każdy dźwięk jestpewną cechą. Oczywiście będzie to poważne uproszczenie, ale wystarczająco ilustrująceproponowane pojęcia. Załóżmy, że należy przechować w pamięci jednostkę „dom". Nieutrwala się ona jednak jako całościowa jednostka. Pojedyncza jednostka pamięciprzedstawia się nam jako zbiór trzech cech podstawowych: dźwięków d, o, m. A zatem

• każda z cech wyrazu dom może zostać zapomniana, niezależnie od pozostałych. Kiedybadany próbuje przypomnieć sobie ten wyraz, analizuje jego trzy cechy i stara sięodtworzyć wyraz, który one reprezentują.

i , Jeżeli zapamiętał wszystkie trzy dźwięki d, o i m, to przypomni sobie wyraz| dom.i , Jeżeli zapamiętał tylko o i ni, to możliwe, że przypomni sobie łom, tom, pom, a

także dom.i Jeżeli zapamiętał jedynie d i m, to możliwe, że przypomni sobie dym albo dom., Jeżeli zapamiętał tylko d i o, to możliwe, że przypomni sobie dok, dog albo

dom.

Jeżeli jedna cecha zostanie zgubiona, to liczba wyrazów, jakie mogą być odtworzone napodstawie pozostałych cech (plus wiedza o tym, że cały wyraz składał się z trzechelementów), jest ograniczona. Akustycznie wszystkie one przypominają oryginał.Zwróćcie uwagę, że prawidłowy wyraz względnie często może zostać odtworzony w

i wyniku pomyślnej rekonstrukcji z tego, co pozostało. Jeżeli zgubione są dwie cechy, także w pamięci pozostał jeden tylko dźwięk (d, o lub m), to z tej reszty informacji możnaodtworzyć znacznie więcej jednostek, a szansę na przypadkowe trafienie są niewielkie.Jeżeli zaś zatarły się wszystkie trzy cechy, nic już nie kieruje procesem rekonstrukcji.

Proces rekonstrukcji w pamięci. Przeanalizujmy teraz właściwości rekonstrukcyjnepamięci krótkotrwałej. Widzieliśmy, jak pojawiają się błędy akustyczne w trakcierekonstrukcji na podstawie częściowej informacji. Fakt ten potwierdza w pewnymstopniu przypuszczenie, że w pamięci gromadzone są oddzielne cechy. W takimwypadku jest jasne, że im dłuższa jest nazwa prezentowanej jednostki, tym mniejsza jestliczba jednostek, które mogą być przechowywane w pamięci. Zobaczmy, w jaki sposóbcharakter samych jednostek wyznacza to, co z nich zostanie zapamiętane.

Załóżmy, że trzeba zapamiętać następującą listę liter:

LBXKF 'M

System pamięci zatrzymuje ich cechy akustyczne, a mianowicie:

e,łb,ei,ksk,ae,fe,m

Wiemy, że pojemność pamięci krótkotrwałej jest ograniczona. W danym wypadkuzałóżmy, że pamięć krótkotrwała może pomieścić jedynie sześć cech. Ile nazw litermożna zapamiętać? Zależy to od tego, które sześć cech zostało zachowanych. Jeżelirozdzielone zostały w następujący sposób:

1b,

,ksk,

,f

to prawdopodobnie wszystkie sześć liter może zostać przypomnianych prawidłowo poprostu w drodze rekonstrucji elementów spółgłoskowych w nazwach liter. W końcu jakażinna litera poza X kończy się na „ks"?

Załóżmy, że ułożyło się w pamięci sześć cech, po jednej dla każdej litery w sposóbnastępujący:

e,,e

i,,a

e,c,

\ysZystkiego sześć liter, a proces rekonstrukcji powinien doprowadzić do wyodrębnienia•.ficch z nich. W ten sposób zupełnie przypadkowo można poprawnie przypomnieć sobiepeWną liczbę liter.

Podobnie, nawet wówczas, kiedy przypominanie wynika z domyślania się, możeikazać się trafne. Średnio z dowolnego ciągu sześciu cech można prawidłowo przypom-nieć sobie nazwy 3-4 liter.

Istotna wartość tej demonstracji polega na tym, że pozwala ona nie tylko na określenie|jczby cech utrzymujących się w pamięci krótkotrwałej, ale wskazuje również na inneważne jej aspekty. Działa w niej proces rekonstrukcji zestawiający z dostępnej informacjinajbardziej zgodną z oryginałem reprezentację tego, co było odebrane. Przy pewnejzręczności i odrobinie szczęścia jest bardzo prawdopodobne, że uda się nam przypomniećwszystkie sześć liter, mając w pamięci jedynie sześć cech. Jeżeli nie istniałby procesrekonstrukcji prawdopodobnych liter opartej na posiadanej informacji, to do wykonanialego zadania niezbędnych byłoby dwanaście cech.

Jednakże proces rekonstrukcji nie zawsze przebiega tak pomyślnie. Możliwe jesttworzenie takiej sekwencji wyrazów, które ten proces skomplikują. Rozważmy możli-wość zapamiętania takiej oto sekwencji liter.

DOPONOCOBOTO

Są tu następujące cechy:

d,op,on,o

• c,o

b,ot,o

Załóżmy, jak to czyniliśmy uprzednio, że zapamiętanych zostaje tylko sześć cech. Jeśli sięposzczęści, to wszystkie sześć jednostek będzie można zrekonstruować:

: d,P,n,c,b,t,

dźwięki „o" absolutnie nie przyczyniają się do zapamiętania tej listy, tak więc w

Nawet w takim wypadku proces rekonstrukcji może przynieść zadowalające rezultaty.Zwróćcie uwagę na to, że w trzech wypadkach jednostki pamięci to ,,e ". Jak dużo liter(spółgłosek) zaczyna się na „e"?

F, L, M, N, R i S.

wypadku zagubienia cech „o" nie wystąpią błędy w przypomnieniu. Ale jeżeli właśni,one pozostały, co jest równie możliwe, w procesie rekonstrukcji pojawią się znaczn.trudności:

,o,o,o,0

,0

,0

Spróbujcie na podstawie tych sześciu cech określić, jakie były jednostki początkowe? Njcuda się tego zrobić. Faktycznie, z tego ostatniego zapisu można zapamiętać mniejjednostek niż z poprzedniego. Z rejestru liter L, B, X, K, F i M możemy zazwyczaiprzypomnieć sobie od trzech do sześciu liter, w zależności od tego, jakie cechy zostahzachowane. Średnio wynosi to cztery i pół litery. Ale gdy pojawią się jednostki DO, Po,NO, CO, BO, TO, to można przypomnieć sobie od zera do sześciu jednostek, wzależności od zachowanych cech. Średnio przypomina się w przybliżeniu trzy. Ponadto,w pierwszym wypadku zapamiętamy również porządek liter, w drugim oczywiście niewchodzi to w rachubę.

Analiza ta zmusza do głębokiego zastanowienia. Liczba cech w pamięci nie określabezpośrednio liczby jednostek, które mogą być przypomniane. Aby móc to określić,trzeba wiedzieć co nieco o procesie rekonstrukcji. Jeden rodzaj materiału łatwiej da sięzrekonstruować z cech, które pozostały w pamięci, niż inny. Mówiąc ogólnie możnaprzypomnieć sobie więcej jednostek różniących się akustycznie, niż jednostek akustycz-nie podobnych.

Zapamiętanie bardzo długich słów, na przykład nazw stanów, nie stanowi specjalnegoproblemu dla tego systemu. Załóżmy, że polecono zapamiętać następującą listę:

CONNECTICUTMASSACHUSETTSPENNSYLVANIACALIFORNIAALABAMAMISSISSIPPI

Początkowo może się wydawać, że zapamiętanie długich nazw z tak dużą liczbąznaków będzie trudniejsze. Wcale nie musi tak być. Chociaż, żeby zakodowaćCONNECTICUT - k-uh-n-e-t-i-k-uh-t, rzeczywiście potrzeba dużo cech, to jednak dorekonstrukcji tej jednostki potrzebne będą tylko niektóre spośród nich. Okazuje się, żenawet wówczas, gdy w pamięci pozostały tylko cechy ,,n", ,,e", „t", to dźwięki te pluswiedza o tym, że wyraz jest nazwą stanu, w zupełności wystarczają do rekonstrukcji słowaCONNECTICUT. Długie słowa często przypominają się lepiej niż krótkie, po prostudlatego, że jest ich mniej: jeśli przypomni się chociaż część słowa, jest duża szansa na to,że domyślimy się reszty.

OD PAMIĘCI KRÓTKOTRWAŁEJpO PAMIĘCI DŁUGOTRWAŁEJ

przypuśćmy, że w trakcie spotkania towarzyskiego podano Wam numer telefonu lub teżprzedstawiono któregoś z uczestników tego spotkania. Przez kilka sekund znacienazwisko czy też numer telefonu, a później ginie po nich ślad. Materiał układa siędoskonale w pamięci krótkotrwałej, ale nigdy nie osiąga pamięci długotrwałej. Różnicęmiędzy wyrazistością materiału znajdującego się jeszcze w pamięci krótkotrwałej aszczupłością i ubóstwem pamięci w odniesieniu do pozostałego materiału możnawvkazać z łatwością.

Tabela 9-1*

A

1 ; STOS

: ' KLAMKA

3 | ZIMNY

4 ,' SPODNIE

5 UKŁUĆ

6 KŁODA

7 ; TŁOK

8 INNY

9 PŁACA

10 ! SZCZĘKA

RYSA

PSTRĄG

13 ' PLAMA

14 SMRÓD

15 TAŚMA

16 | MROK

17

18

19

.10

LISTA

PRZEMYT

KACZKA

DUŻY

B

CZAS

PCHAĆ

WIĄZAĆ

DOM

MUFKA

SZKIC

MOWA

DAL

WRZEĆ

DWÓR

RYGIEL

RĘKA

BRUD

SKRZEP

POZA

WITAĆ

ZASTÓJ

TŁOK

KAMIEŃ

KOŚĆ

C

KRUK

NUDA

OPAŚĆ

TALERZ

ZGRZYT

DROGI

ŚMIGŁO

SZARPAĆ

TYKA

ZIELE

ŚMIECH

ATAK

PIEC

WIR

BRZEG

UDZIAŁ

ŚNIEG

FAŁDA

WĄŻ

ZŁOŚĆ

D

IDEA

STADO

KLUCZ

ONA

PIEŃ

BODZIEC

KARTA

KĄPAĆ

UCZYĆ

ŁÓŻKO

OPAR

SKOK

TRON

GRYŹĆ

SIEĆ

ŁABĘDŹ

CENA

SUNĄĆ

PUSTY

PYŁ

E

WĘZEŁ

WIĘC

BAWIĆ

GRUCHAĆ

GLON

PRZESYT

TRWAĆ

PANNA

TALERZ

PLOTKA

ŚCIANA

DAĆ

CZYSTY

DRZEWO

RÓJ

WIĄZ

JĘK

SKLEP

PIÓRO

SKAŁA

F

KRÓTKI

ŻART

ROZWÓJ

STOPIEŃ

RZADKI

PRÓBA

TŁUM

CZAPKA

SZYBKO

POKAZ

TREL

BAWIĆ

BUŁKA

MĄDRY

BLOND

MÓWIĆ

SZKAPA

GNIEW

KSIĘŻYC

SANKI

* Uwaga: Listy wyrazów z tabeli 9-1 stanowią przystosowane do właściwości języka polskiego (długośćwyrazów) tłumaczenie list oryginalnych (Przyp. red. poi.).

Przypuśćmy, że poproszono Was o wyuczenie się listy nie powiązanych ze soh.wyrazów. Każdy z tych wyrazów prezentowany jest oddzielnie; albo w formie napi-.'ukazującego się na ekranie, albo też wypowiadany jest jasno i wyraźnie. Macie dokładry..1 sekundę na odebranie każdego wyrazu, zanim pojawi się następny. W końcu. p;

ekspozycji 20 wyrazów, jesteście proszeni o przypomnienie sobie tylu z nich, ile tylk,,zdołaliście zapamiętać. Przeprowadźcie ten eksperyment wykorzystując 20 wyrazów ?;..mieszczonych w tabeli 9-1. Jeśli poddacie się sami tej próbie, to pomoże Wam ona zn-zumieć istotę tego typu eksperymentu oraz ułatwi orientację w analizie rezultatów

RYSUNEK 9-12

RYSUNEK 9-11. Źródło: Murdod(1962).

Większość ludzi, wykonując to zadanie, sądzi, że najkorzystniej będzie, jeżeli uda imsię jak najszybciej odtworzyć ostatni z przedstawionych wyrazów, zanim podejmą próbęprzypomnienia sobie reszty. Ostatnie wyrazy znajdowały się w czymś w rodzajurezonatora {„echo box"), w pamięci czasowej, z której łatwo je wydobyć pod warunkiembraku przeszkód. Jeśli w tym czasie prowadzona jest rozmowa, albo gdy badany stara sięprzypomnieć sobie od razu inne wyrazy, to ginie zawartość „rezonatora". ,,Rezonator"ten to oczywiście nic innego jak pamięć krótkotrwała. Większość badanych szybko uczysię natychmiastowego opróżniania pamięci krótkotrwałej przed przejściem do następ-nych wyrazów.

Jeden ze sposobów analizowania rezultatów tego eksperymentu polega na ponume-rowaniu wyrazów w porządku zgodnym z ich występowaniem, a następnie określeniuprawdopodobieństwa ich odtworzenia, w zależności od ich miejsca na liście. W wynikutakiej analizy otrzymamy krzywą kolejnej pozycji przedstawioną na rysunku 9-11.

W tym wypadku prezentowana była lista składająca się z 30 wyrazów: przedstawionoprocent przypadków przypominania każdego z nich, z uwzględnieniem miejsca, jakiedany wyraz zajmował na liście. Przytoczone tu dane pochodzą z eksperymentuprzeprowadzonego przez Benneta B. Murdocka Jr, w 1962 r. Dziewiętnastu badanymodczytano listę 30 wyrazów nie powiązanych ze sobą, w tempie jednego wyrazu na

\ 20jednostek,~ 'J \ po 2 sek. na każdą

sekundę. Po skończeniu każdej listy dano 1,5 minuty na zapisanie-w porządkudowolnym - tych wyrazów, które badani zapamiętali. W 5 do 10 sekund po zapisaniuodczytano im nową listę. Procedura ta powtarzana była 80 razy (w ciągu czterech dni, także w czasie jednej sesji eksperymentalnej badani zapamiętywali tylko 20 list).

Krzywa kolejnej pozycji stanowi ważne narzędzie w ręku psychologa. Tak na prawdęto nie jest jedna krzywa i należy podzielić ją na dwie części, jak to pokazano na rysunku9-12. Słowa znajdujące się na końcu listy zapamiętywane są lepiej od pozostałych.Ostatnia jednostka zapamiętywana jest w 97% przypadków. Ta ostatnia część krzywejprzedstawia przypominanie z pamięci krótkotrwałej. Pozostała część krzywej odzwier-ciedla inny proces - wydobycie informacji z pamięci długotrwałej7.

Skąd o tym wiemy? Przede wszystkim pewne procedury wpływają tylko na jeden rodzajpamięci, a na inny nie. Na przykład, jeżeli zwolnić czas ekspozycji, dając na każde słowo2 sekundy zamiast jednej, to uzyskuje się rezultaty takie jak przedstawione na rysunku9-13. W części krzywej dotyczącej pamięci krótkotrwałej nie notujemy zmian, natomiastiv wynikach dotyczących pamięci długotrwałej jest dostrzegalna poprawa (Dane tepochodzą również z badań Murdocka, różnica polegała jedynie na tym, że badanym

Na ty su nku 9-12 procent przypomnień z pamięci długotrwałej nie może być po prostu dodany do procentu^/ypomnień z pamięci krótkotrwałej, aby uzyskać całościowe przypomnienie. Zakładamy raczej, że dana>'dnostka (dany wyraz) jest przypominany albo z pamięci długotrwałej, albo z pamięci krótkotrwałej, ale nie zAu jednocześnie. Tak więc całościowy procent przypomnień jest sumą procentu wyrazów przypominanych zr.imięei krótkotrwałej plusprocent tych wyrazów przypominanych z pamięci długotrwałej, które nie zostały już-tworzone (przypomniane) z pamięci krótkotrwałej. Jeśli za R przyjmiemy procent przypomnień, to

RYSUNEK 9-13. Źródło: Afurdock,

przedstawiono listy składające się z 20 wyrazów i każdy wyraz eksponowany był przez 2sekundy). Oczywiście, dodatkowy czas pozwala badanym dłużej pracować nad materia-łem i powtarzać go, co ułatwia wprowadzenie większej ilości informacji do pamięcidługotrwałej. Na pamięć krótkotrwałą dłuższy czas ekspozycji nie ma wpływu. Zmie-niając liczbę eksponowanych jednostek na liście i czas ich ekspozycji, możemy uzyskaćrodzinę krzywych (rys. 9-14), która ponownie potwierdza, że komponent pamięcikrótkotrwałej jest jednakowy na wszelkich krzywych, podczas gdy części odnoszące siędo pamięci długotrwałej są różne.

RYSUNEK 9-14. Źródło: Murdock (1962).

Można przedstawić również sytuację odwrotną: czynniki, które oddziałują na pamięćkrótkotrwałą, ale nie mają wpływu na pamięć długotrwałą. Jest oczywiste, że aby touzyskać, trzeba zapobiec natychmiastowemu przypominaniu przez badanych wyrazów zpamięci krótkotrwałej w końcowej fazie eksperymentu. Z tego względu osobombadanym, po przedstawieniu całej listy, daje się do wykonania zadanie polegające naliczeniu trójkami wstecz, poczynając od wybranej liczby trzycyfrowej. Przypominanie zpamięci krótkotrwałej znika (Postman i Phillips, 1965). Bardzo łatwo możemy samiprzekonać się o tym przeprowadzając taki eksperyment. Weźcie 20 wyrazów z tabeli 9-1 iczytajcie je w tempie jeden wyraz na sekundę. Kiedy dojdziecie do końca listy, zacznijcie„liczenie wstecz", poczynając od dowolnej liczby trzycyfrowej, na przykład 978. Liczciemożliwie najszybciej przez około 20 sekund. Przez ten czas wasza pamięć krótkotrwałaulegnie całkowitemu zatarciu. Rezultaty podobnego eksperymentu przedstawione są narysunku 9-15. Zwróćcie uwagę na to, że ostatnia część krzywej jest całkowiciespłaszczona: brak jest pamięci krótkotrwałej.

W takich eksperymentach osobom badanym stawia się trudne zadanie. Zakłada się, żepowinny one niezwykle uważnie spostrzegać każde z eksponowanych słów, powtarzać je iświadomie dążyć do wyuczenia się możliwie największej ich liczby. Jeżeli ten świadomywysiłek nie występuje, to tylko bardzo niewielka część podanej informacji zostanieprzekazana do pamięci długotrwałej. Co stanie się wówczas, gdy badani nie będą sięstarali zapamiętać eksponowanego im materiału, jeżeli poświęcą mu zbyt mało uwagi?Uwzględniając to wszystko, co powiedzieliśmy do tej pory, możemy przypuszczać, że wtakiej sytuacji nic się nie znajdzie w pamięci trwałej-po prostu niczego się nienauczą.

Jest rzeczą oczywistą, że procesy uwagi zajmują ważne miejsce w fazie interpretacjiprzekazu. Ważne jest wiec dokładne prześledzenie tych procesów. Jakie są granice i

RYSUNEK 9-15. Źródło: Postman i Philips u

możliwości uwagi? Aby odpowiedzieć na te pytania, musimy odejść od dotychczasowegotoku naszych rozważań i przedstawić główną linię badań nad procesami uwagizachodzącymi w trakcie przetwarzania napływającej informacji.

ZJAWISKA UWAGI

Wyobraźcie sobie, że znajdujecie się w licznym towarzystwie na hałaśliwym przyjęciu.Stoicie wraz z grupką ludzi, wokół was znajdują się inne grupy. Którą z rozmówusłyszycie? Mimo hałasu możecie wybrać tę rozmowę, którą zechcecie usłyszeć, możeciepodsłuchać rozmowę prowadzoną z tyłu za wami, z prawej czy też lewej strony. Ale, jeślisłuchacie jednej z nich, pozostałe rozmowy będą dla was stracone. Na tym polegazjawisko selekcji uwagi. Można wybrać sobie dowolną rozmowę prowadzoną w pokoju iprzysłuchiwać się jej, ale jest niemożliwe uczestniczenie równocześnie w dwu lub wjeszcze większej liczbie rozmów. Oczywiście, można podtrzymywać kilka rozmów,wyłapując trochę słów z każdej z nich, śledząc przy tym ich ogólny sens. Ale jeślirozmowy te są choć trochę poważne, sens każdej z nich gubi się, kiedy chcemy ogarnąćzbyt dużo. Można selektywnie wyławiać sens z całego hałasu na przyjęciu; zdolność dorozumienia różnych rozmów prowadzonych jednocześnie jest ograniczona.

Uwaga to swego rodzaju broń obosieczna. Z jednej strony pozwala nam iść w ślad zaokreślonym ciągiem wydarzeń, które nas interesują, wyodrębnić je z wielu innychzachodzących równocześnie, chociaż każde z nich zagłusza inne. Bez tej selektywnejzdolności życie stałoby się chaotyczne, ponieważ moglibyśmy uchwycić sens zachodzą-cych w świecie zdarzeń tylko wtedy, gdyby każde z nich występowało w izolacji, bezkonkurencji lub interferencji ze strony innych zdarzeń. Z drugiej zaś strony, uwagaogranicza nasze możliwości obserwowania wszystkich zachodzących zdarzeń, choćczęsto byłoby to pożądane. Nawet wówczas, gdy bezpośrednio interesuje nas tylko jedenciąg wydarzeń, niepożądane jest koncentrowanie na nim całej uwagi, bowiem innezdarzenia, które w efekcie mogą okazać się ważniejsze, przejdą niedostrzeżone. Pożądanajest zdolność do koncentracji uwagi na jednym zjawisku, z wyłączeniem innych, ale tylko

nk długo, aż nie zostanie to przerwane przez pojawienie się czegoś ważniejszego. Dlatego,,.,leźy znaleźć sposób pozwalający śledzić nawet te zdarzenia, którymi w danej chwili nie,-jjiTiujemy się, przełączać naszą uwagę w momencie, kiedy pojawiają się inne istotne.oekty, i wyłączać ją, gdy występują nieważne szczegóły.

II ybór przekazów

/acznijmy od eksperymentu. Na rysunku 9-16 i 9-17 przedstawione zostały różnejrukowane przekazy. Zadanie wasze polega na prześledzeniu jednego z nich (przekazuwłaściwego) i ignorowaniu drugiego (przekazu niewłaściwego). Przeczytajcie zakresko-uaną część przekazu na głos możliwie najszybciej, nie zwracając uwagi na inne wyrazy.Spróbujcie zrobić to z tekstem przedstawionym na rysunku 9-16.

KYSUNEK 9-16

Teraz, nie patrząc w tekst, powiedzcie o swoich spostrzeżeniach dotyczących wyrazówniezakreskowanych? Czy pamiętacie któryś z nich? Czy zauważyliście, że każdy wyraz

. powtarzał się dwukrotnie? Prawdopodobnie nie.Mamy oto pierwsze nieprecyzyjne jeszcze wskazówki dotyczące sposobów wyboru

- informacji. Człowiek może z pewnym powodzeniem koncentrować swą uwagę na jednejistotnej dla niego części tekstu. Aby oddzielić przekaz właściwy od niewłaściwego, możnaposłużyć się określoną cechą fizyczną tego przekazu, w danym wypadku- zakreskowa-niem, tak jakby istniał jakiś wewnętrzny przełącznik, przepuszczający przekaz oodpowiednich cechach fizycznych, a odrzucający całą resztę.

Ale do jakiego stopnia byliście w stanie przeanalizować materiał niewłaściwy zrysunku 9-16? Czy rzeczywiście odrzuciliście go wyłącznie z powodu braku zakresko-wania? Jeżeli w pamięci nie pozostało nic z tego odrzuconego przekazu, teorię uwagimożna by wstępnie sformułować w następujący sposób: materiał niewłaściwy analizo-wany jest tylko na tyle, na ile konieczne jest określenie jego ogólnych cech fizycznych. Potym przetwarzanie materiału niewłaściwego zostaje przerwane.

Ta hipoteza wstępna jest jednak nazbyt prosta. Zastanówcie się nad zadaniem

RYSUNEK 9-17

przedstawionym na rysunku 9-17. Ponownie przeczytajcie możliwie jak najszybciej tekstzakreskowany. Pomińcie całkowicie część niezakreskowaną.

Co się teraz wydarzyło? Niespodziewanie zakreskowane zdanie przeszło w ciąg nicpowiązanych ze sobą wyrazów, a zdanie właściwe rozwija się w części niezakreskowanej.którą, zgodnie z instrukcją, powinniście pominąć. Jeżeli materiał nieistotny odrzucanyzostaje wyłącznie na podstawie jego ogólnych cech fizycznych, to wówczas bez trudnościmożemy kontynuować czytanie zakreskowanego materiału. Nawet nie powinniściezauważyć, że tekst kontynuowany jest w części niezakreskowanej. Większość ludzijednak zaczyna czytać wyrazy niezakreskowane, śledząc dzięki temu sens zdania, zamiastpo prostu stosować się do instrukcji i przetwarzać wyłącznie informacje o odpowiednichcechach fizycznych.

Wskazówki fizyczne przydatne są do wyodrębnienia informacji istotnej od nieistotnej.Jednakże dokonując wyboru słów, które należy przeczytać, kierujemy się czymś więcejniż cechami fizycznymi, w przeciwnym bowiem razie nie występowałaby tendencja doprzestawienia się na wyrazy niezakreskowane , kiedy pasują one do kontekstu. Problempolega więc na tym, co właściwie jest przetworzone, a co odrzucone. Jest oczywiste, że dotego potrzebujemy lepszego sposobu śledzenia procesów uwagi. Czy naprawdę koncen-trowaliście się wyłącznie na zakreskowanym przekazie, czy też trochę oszukiwaliście(oczywiście nieumyślnie) i patrzyliście również na pozostałą część przekazu, abyzobaczyć, co on zawiera? Jeżeli chcemy określić granicę pojemności uwagi, musimyupewnić się w tym, czy cała uwaga została skoncentrowana na jednym zadaniu. Jeśli tonam się nie uda, powinniśmy przynajmniej mieć możność zmierzenia, jaka część uwagikoncentruje się na informacji istotnej. Dopiero wówczas możemy przystąpić dookreślenia, jaka część informacji może być wydobyta z materiału niewłaściwego.

Równoczesne powtarzanie materiału (Shadowing). Aby określić, jakiego typu informacjabędzie wydobyta z nie śledzonego przekazu, musimy zastosować takie zadanie ekspery-mentalne, żebyśmy mogli stwierdzić, czy rzeczywiście osoba badana zajmuje sięwyłącznie jego wykonaniem. Jedno z często stosowanych zadań polega na tym, że osobębadaną prosi się o równoczesne powtarzanie przedstawionego jej materiału. W zadaniutego typu osobie badanej odczytywana jest na głos seria wyrazów, a jej zadanie polega napowtarzaniu jednocześnie każdego wyrazu na głos. Trudno jest wykonać to zadanie,

- człowiek - dom - byk - kot

v'SUNEK9-18

zwłaszcza gdy materiał podawany jest w dostatecznie szybkim tempie. W takiej sytuacjiosoby badane muszą poświęcać zadaniu znaczną część uwagi. Eksperymentator możeocenić, ile uwagi poświęcił badany zadaniu, kierując się tym, jak dalece wiernie powtarzaon wyrazy, które zostały mu przedstawione. Zazwyczaj zaleca się stosowanie materiału otakim stopniu trudności i odczytywanie go w takim tempie, aby badany nie popełnił zbytwielu błędów, przykładowo w granicach 10%. W ten sposób na podstawie ewentualnegowzrostu liczby popełnionych przez niego błędów będziemy mogli określić, czy zmieniasię koncentracja jego uwagi na'zadaniu polegającym na powtarzaniu. (Jest rzeczą ważną,aby badany nie mógł powtarzać słów zbyt wiernie, ponieważ, jeśli uda mu się wykonaćzadanie bezbłędnie, może to oznaczać, że było ono zbyt łatwe i wobec tego zyskałby czasna to, żeby zająć się czymś innym.) Tak więc w typowym eksperymencie osobę badanąprosi się o powtarzanie określonego wybranego materiału (zazwyczaj odtwarzanego ztaśmy magnetofonowej), który przekazywany jest przez słuchawkę do jednego ucha.Następnie podaje się materiał eksperymentalny do drugiego ucha (czasem stosowany jestmateriał wzrokowy) (rys. 9-18).

Po zakończonym eksperymencie osobie badanej zadaje się pytania dotyczące treściprezentowanego materiału, aby móc określić, jakie szczegóły potrafi sobie przypom-nieć.

Spróbujcie przeprowadzić podobny eksperyment na sobie. Zaproście jeszcze dwieosoby. Niech jedna z nich siądzie obok Was i czyta na głos w określonym tempie tekst z tejksiążki lub też z jakiegokolwiek czasopisma. Spróbujcie powtarzać ten tekst. Czytaćnależy równym jednostajnym głosem. Powtarzajcie każde słowo w miarę jak jestwypowiadane, nie pozostając w tyle, tj. nie czekając na zakończenie zdania. Potem, gdyjuż potrenujecie powtarzanie, niech następna osoba siądzie obok Was z drugiej strony izacznie czytać drugi urywek, podczas gdy Wy dalej powtarzacie pierwszy (do tego celumożna wykorzystać przypadkowy zestaw wyrazów z tabeli 9-1). Spróbujcie, nieprzerywając powtarzania pierwszego przekazu, śledzić również drugi. Jeżeli zacznieciepopełniać błędy, osoba odczytująca powtarzany przez was materiał powinna zwrócićWam na to uwagę (np. szturchając was w bok). Spróbujcie użyć w tym eksperymencie

zróżnicowanego materiału informacyjnego do obu przekazów, aby zaobserwować, czv

ma to wpływ na trudność zadania. Co odbieracie lub zapamiętujecie z drugiego przekazu''Większą część opisywanych tu wyników badań dotyczących równoczesnego powtarzaniamożna z łatwością sprawdzić na sobie samym.

Przetwarzanie odrzuconego przekazu

Kiedy jesteśmy całkowicie pochłonięci jakimś zajęciem, na przykład równoczesnympowtarzaniem wyrazów, lub gdy znajdujemy się jakby w transie w czasie czytania dobrejpowieści, lub będąc w teatrze czy też w kinie, lub nawet pogrążeni w marzeniach, tosubiektywnie wydaje się nam, że całkowicie pochłonęło nas to, na czym koncentruje sięnasza uwaga. Jak gdyby jakiś wyłącznik odciął naszą świadomość od dopływu wszystkichsygnałów, z wyjątkiem tych, które nas interesują. Wyobraźcie sobie, że zamyśliliście się wtrakcie wykładu. Dźwięki głosu wykładowcy docierają do Waszych uszu, ale niepozostawiają żadnego śladu w świadomości. Wygłaszane kwestie pozostają niezrozumia-łe. Świadomym wysiłkiem woli można przerwać stan zamyślenia i zacząć słuchaćwykładu. Chociaż w przełączeniu uwagi z marzeń na słowa wykładowcy nie uczestniczążadne mięśnie czy części ciała, odbiór wykładu będzie całkowicie odmienny. W obuwypadkach „słyszymy" głos wykładowcy, ale w jednym śledzimy wykład, a w drugim nie.W jakim punkcie zachodzi moment przełomowy? Gdzie następuje zastopowanie analizytreści wykładu?

Najprostsze wyjaśnienie teoretyczne jest takie: sygnały z otaczającego środowiskaprzechodzą przez systemy sensoryczne i znajdujące się w nich mechanizmy analizujące.Jest to oczywiście prawda, ponieważ rzeczywiście „słyszymy" nie śledzone z uwagądźwięki, jeżeli nawet ich nie rozumiemy. Jednakże w pewnym miejscu musi znajdować

.j? przełącznik, przepuszczający sygnały, na które chcemy zwrócić uwagę, i blokującyoZostałe, jak to przedstawiono na rysunku 9-19.Nawet proste badania nad uwagą pozwalają stwierdzić, ze pewne aspekty materiału, na

^óry nie jest zwrócona aktywna uwaga, mogą zostać dostrzeżone. Kiedy badanyjtarannie powtarza przedstawiony mu materiał, ciągle jeszcze możliwe jest, że przy-pomni sobie co nieco z dodatkowych informacji.

jest zdolny do:, przypomnienia sobie, czy w ogóle słyszał głos,, określenia, czy głos męski został zastąpiony żeńskim,, zauważenia Jakich sygnałów, jak gwizd.

>Jie jest zdolny do:

, przypomnienia sobie treści przekazu,, rozpoznania języka przekazu,, stwierdzenia, czy język uległ zmianie w trakcie eksperymentu,, odróżnienia mowy od bezsensownych dźwięków.

Rezultaty te potwierdzają, że osoba badana rejestruje przede wszystkim najprostszewłaściwości sygnałów, na które nie zwraca uwagi. Nie dostrzega ona tego, co wymagainterpretacji, na przykład znaczenia słów, nie rozpoznaje języka, a nawet nie wie, czydźwięki tworzą sensowny przekaz językowy.

1 chociaż materiał właściwy podlega dość pełnej analizie (z udziałem wszystkichpoziomów przetwarzania omówionych w rozdziale 3 o rozpoznawaniu obrazów), analizawszystkich innych napływających sygnałów najwidoczniej dość wcześnie zostaje prze-rwana; możliwe, że dzieje się to na poziomie analizy cech. Wydaje się, że mechanizmselekcji dokonuje oceny cech fizycznych napływającej informacji, a następnie na tejpodstawie wybiera materiał właściwy, wyodrębniając go z pozostałego, niewłaściwego.Następnie włącza się przełącznik, który przepuszcza do dalszej analizy wyłącznie sygnaływłaściwe (rys. 9-20).

System ten wydaje się ogólnie użyteczny w procesie uwagi. Fakt, że mechanizm analizycech poddaje wszystkie sygnały choćby pobieżnej ocenie, stwarza badanemu możliwośćzauważenia i zapamiętania, jakie sygnały w ogóle występują. Z kolei fakt, że szczegółowa

RYSUNEK 9-20

analiza sygnałów nieistotnych zostaje przerwana na poziomie wyodrębniania cechogólnych, stanowi przeszkodę w zrozumieniu ich sensu. Wystarczą pewne cechy ogólneaby można było odróżnić głos ludzki od innych dźwięków, ale na tej podstawie nie możnaokreślić niczego więcej, nawet rozpoznać języka, w jakim się mówi. Ważne jest, że

opisywany tu mechanizm uwagi okazuje się zgodny z systemem rozpoznawania obrazówktóry omówiliśmy wcześniej. Jedyne, co dodaliśmy, to przełącznik.

Oczywiście, istnieje wiele sposobów, za pomocą których układ nerwowy możestworzyć logiczny ekwiwalent przełącznika. Do tego potrzebny jest jedynie jakiśmechanizm hamujący, blokujący informację dotyczącą jednej rozmowy, a przepuszcza-jący inną. Różnorodne mechanizmy synaptyczne komórek nerwowych stwarzają takiemożliwości, ale na razie nie ma potrzeby tworzenia spekulatywnego schematu połączeń,którymi posługuje się układ nerwowy; po prostu przedstawiamy ten proces za pomocąlogicznego schematu wchodzących w grę funkcji.

Prosty model przełącznika z powodzeniem wyjaśnia omawiane dotąd zjawisk uwagi.Ale zjawisk tych jest więcej.

Pamięć bez uwagi

Pierwszym zjawiskiem, które poddamy analizie, jest pamięć. Co dzieje się z pamięcią wsytuacji wyłączenia uwagi? Aby to zbadać, dajemy osobom badanym do równoczesnegowykonywania kilka zadań. Cel eksperymentu polega na tym, aby badani musieliskoncentrować całą uwagę na wykonywaniu jednego z zadań. Później następujesprawdzenie tego, co zapamiętali oni z innych rzeczy, występujących równocześnie, alezwiązanych z innym zadaniem. W jednym z eksperymentów proszono osoby badane opowtarzanie wyrazów przekazywanych przez słuchawkę do jednego ucha, podczas gdydo drugiego ucha docierały w tym samym czasie powszechnie używane słowa angielskie,przy czym każde słowo było powtarzane 35 razy. Po zakończeniu eksperymentusprawdzono zapamiętanie słów, które docierały do tego właśnie ucha. Żadne z tych słównie pozostało w pamięci. Najwidoczniej uwaga potrzebna do powtarzania wyrazówcałkowicie pozbawiła badanych zdolności do analizowania informacji docierającej dodrugiego ucha.

Taki rezultat nie stanowi niespodzianki. Oczywiście badani nie mieli czasu na to, abypowtarzać lub strukturalizować słowa angielskie. Ale czy badani rzeczywiście słyszeli tesłowa? Jak daleko przedostała się ta informacja, na której nie była skoncentrowanauwaga? Czy doszła do pamięci krótkotrwałej?

Aby ustalić, czy materiał leżący poza strefą uwagi trafia do pamięci krótkotrwałej,należy zaraz po ekspozycji tego materiału przerwać wykonywanie zadania, a następniesprawdzić, czy badani pamiętają z niego cokolwiek. Kiedy przeprowadzimy eksperymentw taki sposób, okazuje się, że badani mogą wydobyć ze swej pamięci krótkotrwałej kilkaostatnich jednostek. Ale jeżeli odstęp czasu między prezentacją materiału a sprawdze-niem stopnia jego zapamiętania wyniesie 30 sek., badany nie będzie już mógłprzypomnieć sobie niczego z tego materiału, na którym jego uwaga nie była skoncen-

RYSUNEK 9-2la. Źródło: Madigan i McCabe (1971).

RYSUNEK 9-21 /?. Źródło: Madigan i McCabe (1971)

irowana. Jeżeli uwaga skoncentrowana jest na czymś, dodatkowo napływająca informa-cja rzeczywiście dociera do pamięci krótkotrwałej. Ale tu może zaniknąć bez śladu. Jeżeliod razu sprawdzamy zapamiętanie, to pewna część informacji, która utrzymuje sięjeszcze w pamięci krótkotrwałej, może zostać przypomniana.

Zwróćcie uwagę na podobieństwo między zadaniami z równoczesnym powtarzaniemtekstu a liczeniem wstecz. W czasie wykonywania zadania polegającego na liczeniuwstecz uwaga zajęta jest liczeniem bezpośrednio po przekazaniu informacji. W trakciewykonywania zadania polegającego na równoczesnym powtarzaniu tekstu uwagaskoncentrowana jest na napływającej informacji.

Istnieje również inny sposób przedstawienia wpływu uwagi na pamięć krótkotrwałą.Przyjmijmy, że osoby badane otrzymują listy wyrazów do zapamiętania, i załóżmy, żesprawdza się stopień zapamiętania natychmiast po prezentacji każdej listy. Przypomi-nanie ich będzie odpowiadało standardowej krzywej kolejnej pozycji, przedstawionej narysunku 9-2 la. Eksperyment kontynuowany jest dopóty, dopóki nie zostanie przedsta-wionych 50 różnych list. Następnie, bez żadnego uprzedzenia, prosi się badanych, abyprzypomnieli sobie wszystko, co potrafią ze wszystkich wcześniej prezentowanych list.Co się wtedy dzieje?

Jedyna logiczna odpowiedź polega na tym, że wyniki powinny nieco przypominać te,Móre zostały przedstawione na rysunku 9-15. Inaczej mówiąc, powinny być takie jak narysunku 9-2la, ale bez udziału komponentu pamięci któtkotrwałej. Jednak tak się niedzieje. Okazuje się, że badany zupełnie nie pamięta pozycji, które występowały jakoostatnie na każdej liście, chociaż może sobie przypomnieć wiele pozycji z początku listy(rys. 9-216). Z jakiego powodu zapamiętywanie końcowych pozycji nie występuje w

eksperymencie przedstawionym na rysunku 9-216, podczas gdy w eksperymencieprzedstawionym na rysunku 9-15 pewna część tych pozycji była zapamiętana?

Jedno z możliwych wyjaśnień polega na tym, że w trakcie przeprowadzania obueksperymentów badani stosowali różne strategie podziału uwagi. W eksperymenciektórego wyniki ukazane zostały na rysunku 9-15, osoby badane dobrze wiedziały, ^później nastąpi sprawdzenie stopnia zapamiętania materiału. Natomiast w eksperytnen.cie przedstawionym na rysunku 9-21 b (przeprowadzonycm przez Madigana i McCabe'a1971) badani nic nie wiedzieli o tym, że nastąpi sprawdzenie zapamiętania słów ze

wszystkich uprzednio prezentowanych list. Możliwe jest, że koncentrowali zatem swojąuwagę głównie na początkowych pozycjach z każdej listy, ponieważ są one rzeczywiścienajtrudniejsze do zapamiętania. Nie zwracali uwagi na ostatnie pozycje, licząc na to, że

jeżeli zajdzie konieczność natychmiastowego przypomnienia sobie tych informacji,można je będzie wydobyć z pamięci ktrótkotrwałej bez większego wysiłku. Strategia tadoskonale odpowiada początkowej części eksperymentu, ale okazuje się nieprzydatna,gdy wprowadzimy późniejszą, nieoczekiwaną próbę.

Zarówno w eksperymencie z równoczesnym powtarzaniem tekstu, jak i w ekspery-mencie ze zwykłym przypomnieniem znajdujemy potwierdzenie tego, że całkowity brakuwagi dotyczącej napływającego materiału może spowodować normalne zapamiętaniekrótkotrwałe, ale też całkowity brak przechowania go w pamięci długotrwałej. Powinnoto przypomnieć Wam opis dwu pacjentów H.M. i N.A. przytoczony w rozdziale 8. Tedwie osoby cierpiały wskutek uszkodzenia mózgu, co nie pozwoliło im uczyć się nowychrzeczy ani też zapamiętywać czegokolwiek nawet na krótko, chociaż pamięć krótko-trwała była sprawna. Możliwe więc, że uszkodzenie mózgu miało wpływ na mechanizmyuwagi, uczestniczące w przekazywaniu materiału z jednej pamięci do drugiej.

Wróćmy ponownie do modelu uwagi. Łatwo można zrozumieć, że pamięć chwilowarzeczywiście istnieje niezależnie od tego, czy uwaga koncentruje się na materiale czy teżnie. Wystarczy w tym celu wyobrazić sobie, że system pamięci krótkotrwałej może sięwyłączać bezpośrednio po analizie cech (rys. 9-20), ale przed tym, nim zadziałaprzełącznik. Jeżeli tak jest, to pamięć chwilowa obejmuje każdy materiał podlegającyanalizie sensorycznej, a pamięć trwała obejmuje jedynie materiał przepuszczony przezurządzenie przełączające. Jest to jedno z możliwych wyjaśnień. Pozostają jednak inneproblemy związane z tym modelem: jednym z nich jest bardziej precyzyjne zdefiniowa-nie, jaki materiał przepływający kanałem będącym poza sferą uwagi przechodzi przezprzełącznik.

Czy pamiętacie przykład, w którym mieliście za zadanie odczytać zakreskowany tekstnie zwracając uwagi na niezakreskowany? Nagle sensowne zdanie, zbudowane zzakreskowanych słów, przekształciło się w bełkot, a samo zdanie kontynuowane było wpostaci słów niezakreskowanych, które należało omijać. Jeżeli w trakcie eksperymentu zrównoczesnym powtarzaniem, gdy badany zgodnie z instrukcją powtarzał wyłączniemateriał docierający do lewego ucha (rys. 9-22), nie reagując na nic więcej, naglesensowny ciąg materiału zostanie przełączony do drugiego ucha, to jest duże prawdo-podobieństwo, że przełączy się on z ucha, które odbierało uprzednio tenże materiał, na to

RYSUNEK 9-22

drugie ucho. Kontekst i znaczenie przekazu często wdzierają się do zadania, nierzadkojadani dostrzegają swoją omyłkę, zatrzymują się i przepraszają.

Można stosować szereg różnorodnych wariantów omawianego eksperymentu, wszys-tkie jednak prowadzą w zasadzie do tego samego stwierdzenia: badani uświadamiająsobie w pewnym stopniu materiał docierający kanałami, na które uwaga nie byłaskierowana. Na przykład, osoba badana często zauważa, że wypowiedziane zostało jejimię do ucha, które odbiera informację niewłaściwą. Wyławia z drugiego kanału słowamające sens zbliżony do zadania, jakie wykonuje. Oczywiście nie spostrzega dokładniemateriału docierającego do tego ucha, ale materiał ten nie jest całkiem stracony, czegonależałoby oczekiwać biorąc pod uwagę model przełącznika.

Jak zatem połączyć te wszystkie dane w opisie procesu uwagi? Teoria ostatecznapowinna połączyć wiele aspektów. Po pierwsze, musi wyodrębnić i wyjaśnić organizacjęróżnych procesów uczestniczących w skierowywaniu uwagi na jeden lub kilka sygnałów.Po drugie, musi być zgodna ze wszystkimi danymi eksperymentalnymi, jakimi dyspo-mjemy. Po trzecie, musi być również zgodna z zasadami organizacji systemówuczestniczących w spostrzeganiu i rozpoznawaniu obrazów.

TEORIE UWAGI

Model osłabiacza

Problem związany z przełącznikiem polega na tym, że urządzenie to działa zgodnie zzasadą „wszystko albo nic": informacja albo przechodzi, albo też nie. Ale mieliśmy jużJkazję przekonać się, że pewna część informacji przepływającej kanałem nie będącym w

RYSUNEK 9-23

centrum uwagi, który-jak się przypuszcza-został wyłączony, dociera jednak doświadomości badanego. Możliwe jest więc przyjęcie następującego rozwiązania. Otóżprzełącznik działa w istocie jako osłabiacz (attenuator), czyli urządzenie ograniczająceilość przepływającej informacji, ale nie powodujące jej całkowitego zablokowania.Odpowiednio zatem należy zmodyfikować nasz schemat, takjak to przedstawia rysunek9-23.

Czy model ten może wyjaśnić wszystkie dane eksperymentalne? Jeśli w wynikuosłabienia przepływu informacji w niepożądanym kanale zmniejsza się ładunek energe-tyczny niezbędny do dalszego jej przetwarzania, pozwala to na skierowanie podstawo-wego wysiłku na kanał główny, którym przepływa informacja właściwa, tym samymosłabiacz częściowo spełnia swoją rolę. Ponadto powinien on dawać jednak możliwośćanalizowania pewnych słów- tych, które mają szczególne znaczenie albo które pasują dokontekstu przekazu właściwego, mimo że odbiór ich został osłabiony. Oczywiście,analiza osłabionych sygnałów nie jest tak efektywna, jak analiza sygnałów docierającychbezpośrednio, dlatego też w toku analizy sygnałów osłabionych nieuniknione są licznebłędy. I właśnie to obserwujemy. Model z osłabiaczami lepiej zatem wyjaśnia pewnezjawiska uwagi, aniżeli model z przełącznikami, działającymi zgodnie z zasadą„wszystko albo nic".

Cóż można powiedzieć o zapamiętywaniu sygnałów niewłaściwych? Nie jest wyklu-czone, że bezpośrednio przed osłabiaczem znajduje się jakiś system pamięci. Byłoby tozgodne z wynikami badań: przypuszczalnie tylko sygnały poddawane późniejszejanalizie przechowywane są w pamięci trwałej, ale w pamięci czasowej przechowywane sąwszystkie sygnały.

Skąd będziemy wiedzieli, jaki kanał powinien zostać osłabiony? Wspomnieliśmy otym, że gdy poprosi się osobę badaną o powtarzanie materiału docierającego do jednegoucha:

równocześnie zaś do drugiego ucha przekaże wyrazy:

„Dom jest piłkę do Toma",

to z dużym prawdopodobieństwem powtórzy ona słowa „John rzucił swoją piłkę doToma". Aby zapewnić taki wynik, osłabiacz powinien przełączyć kanały w środku

-ySUNEK 9-24

(dania. Oznacza to, iż system musi być tak skonstruowany, aby oczekiwania wyłonione wirakcie analizy przetwarzanego materiału mogły wpływać na regulację ustawieniaistabiacza do pracy nad przyszłym materiałem. Rysunek 9-24 przedstawia pełny system,vraz i pamięcią krótkotrwałą, poprzedzającą osłabiacze, oraz metodę regulacji względ-nej siły osłabiaczy. Model ten jest nieco przeładowany, ale wszystkie zawarte w nim;[smenty wydają się niezbędne i system wydaje się zaspokajać stawiane mu wymagania.

Model procesu aktywnej syntezy

'rzechodzimy teraz do omówienia modelu uwagi mającego wiele wspólnego z systememozpoznawania obrazów, zaproponowanym w rozdziale 3. Doszliśmy tam do wniosku,;c w analizie sygnałów sensorycznych w znacznej mierze trzeba odwoływać się domechanizmu aktywnej syntezy, który stwarza możliwość uzupełniania i porównywaniaSchodzących sygnałów i tym samym zapewnia dokładne rozpoznawanie nawet w•ytuacji zakłóceń i zmienności napływających sygnałów. Bez procesu aktywnej syntezyludno byłoby analizować sygnały zawierające luki, sprzeczne i wieloznaczne.Wywody te są w pełni zgodne z wymaganiami stawianymi mechanizmowi uwagi.

Rozważcie, co jest potrzebne, aby mechanizm aktywnej syntezy mógł zbudowaćwewnętrzny model środowiska. Przede wszystkim jest niezbędne, żeby cała informacja:otycząca sygnału ułożyła się w zrozumiały obraz. Aby móc przewidzieć na podstawie•ontekstu zdania, jaki będzie następny wyraz, należy uwzględnić omawiany temat, stylmówiącego i analizę gramatyczną odebranej już części zdania. Wówczas będzie możnakreślić, jakie wyrazy mogą mieć związek z danym zdaniem (a więc, jakich wyrazówlalcży szukać), a jakich nie należy oczekiwać. W ten sposób kontekst może z góryuprzedzać mechanizmy spostrzegania, jakich sygnałów należy oczekiwać, i tym samymiitwić im wybór właściwego sygnału, kiedy ten się pojawi, nawet wówczas, gdy nieCdzie on zupełnie wyraźny. Na podstawie danych uzyskanych w badaniach nad uwagą•lożna dojść do wniosku, że proces analizy przez syntezę przebiega w sposób nadzwyczajgraniczony. To znaczy, w każdej jednostce czasu biegnie wyłącznie jedną drogą, tak że•lko jeden zespół sygnałów korzysta z dobrodziejstw rozszerzonej analizy.

irocesy są pasywne, automatyczne i prawdopodobnie mogą dokonywać ciągłej analizy.p/.ystkich napływających sygnałów. Pasywna część analizy nie wystarcza do wykrycia,jchyleń i zniekształceń sygnału i do wydobycia zawartego w nim skomplikowanego,naczenia. Dopełnejanalizyniezbędna jest informacja pochodząca z aktywnych mecha-„j/inów. Przyjmijmy, że te same założenia odnoszą się do równoczesnej analizy kilku,viżnychsygnałów.Przyjmijmy,żewszystkiesygnałyanalizowane sąprzez system pasyw-*\. ale tylko jeden kanał w określonej jednostce czasu podlega analizie w aktywnej częścipsiemu. Sygnały nie analizowane przez aktywną część systemu są w pewnym sensie,,słabione.

Problem polega na ustaleniu, jakie zmiany należy wprowadzić do modelu omówio-nego szerzej w rozdziale 3, aby mógł on uwzględnić równoczesny przepływ pewnej liczbysygnałów, ale tak, żeby pełnej analizie podlegał tylko jeden z nich. Zasadniczy rezultatprzedstawiony jest na rysunku 9-25. Powstaje pytanie, co począć z wynikiem analizycech płynących z kanału nie śledzonego. Na rysunku 9-25 kanał ten po prostu wisi wpowietrzu. A teraz przypomnijmy sobie, że tylko proces zwany „aktywną syntezą" możemieć ograniczenia co do liczby dokonywanych analiz w danej jednostce czasu. Jest toproces aktywny i tylko on wymaga poznawczej, świadomej uwagi. Wszystkie pozostałe

RYSUNl-IK 9.2;

•ttSUNEK 9-26

Zanim jednak zilustrujemy ten system, zastanówmy się ponownie, jaką rolę ne;...pamięć w tym procesie. Przypomnijmy sobie, że istnieje pamięć czasowa obejmuj1. 'wszystke nadchodzące sygnały, bez względu na to, czy skierowana jest na nie uwaga LVteż nie. Zwróćmy uwagę, że w toku analizy przy rozpoznawaniu obrazów niezbędne b- '•'korzystanie z systemu pamięci trwałej, aby móc określić, co reprezentuje konfigura

cech wyodrębnionych z sygnału. Problem polega na tym, aby pogodzić ze sobą olv'formy korzystania z pamięci.

W modelu z osłabiaczem problem ten rozwiązany został dzięki wprowadzeniu <••schematu specjalnego systemu pamięci krótkotrwałej-pamięci dla każdego kanń-informacji. W omawianym wypadku jednak możliwe jest nieco inne rozwiązanie, prża1--wszystkim dlatego, że system pamięci odgrywa tu szczególnie ważną rolę. Przyja-:.założenia, że pamięć krótkotrwała jest formą rozszerzenia pamięci długotrwałej, pozwu'.-nam zbudować dość interesujący system. Teraz uzyskana została pełna symctii-wszystkie kanały informacji poddawane są procesowi przetwarzania przez pasywną cz-x

systemu rozpoznawania obrazów (rys. 9-26).Jednakże kanał, na który skierowana została uwaga, poddawany jest równi-:

dodatkowemu procesowi aktywnego przetwarzania, polegającemu na syntezie sygnałó1.1.porównaniu ich z oczekiwaniami wynikłymi z analizy już odebranych cech. A zatn:system rozpoznawania obrazów przetwarza wszystkie sygnały, poddaje je różn\>:możliwym analizom i w ten sposób wydobywa wszystkie posiadane przez nie cech1,fizyczne. Ale mechanizm aktywnej syntezy dokonuje wdanej jednostce czasu tylko jed:k-analizy. Informacja uzyskiwana przez kanał, na który skierowana jest uwaga, poddawalijest zarówno jednej, jak i drugiej analizie. Ale w przypadku sygnałów przepływający!:przez kanały nie śledzone uwagą, tylko te cechy poddane zostają pełnej analizie, które Mzgodne z oczekiwaniami procesu aktywnej syntezy. System ten może przełączać kanah.jeżeli sygnały nadchodzące z kanału nie śledzonego mają szczególny sens-na przykku:może to być imię osoby badanej. A zatem pasywna analiza informacji nieistotnej -ana-liza osłabiona-wystarcza, aby przyciągnąć uwagę procesu aktywnej syntezy.

10. Struktura pamięci

ODPOWIADANIE NA PYTANIAKiedy należy poszukiwać informacji?Odszukiwanie obrazuOdszukiwanie informacji jako proces rozwiązywania problemówPoszukiwanie i rozumienie

DONIOSŁOŚĆ ROZUMIENIA

MODEL PAMIĘCIZapamiętywanie pojęćPojęcia pierwotne i wtórneZapamiętywanie zdarzeń

Postarajcie się przypomnieć sobie dom, w którym mieszkaliście przed laty: z którejstrony znajdowała się klamka u drzwi wejściowych-z prawej czy też z lewejstrony?

Oto pytanie, które zakłada posiadanie pamięci oraz wydobywanie z niej informacji.Ićdnak w trakcie odpowiadania na nie odkrywamy, że sama sprawa wymaga nie tyle„wypomnienia sobie czegoś, ile rozwiązania określonego problemu.

W istocie badania procesów przypominania, rozwiązywania problemów, myślenia ioperacji myślowych mają wiele elementów wspólnych, gdyż między samymi czynnoś-ciami umysłowymi istnieją niewielkie różnice. Człowiek usiłujący intensywnie sobie cośprzypomnieć wygląda tak, jak gdyby rozwiązywał jakiś trudny problem. Przedewszystkim dokonuje on analizy samego pytania, aby zadecydować, czy zostało onowłaściwie postawione, czy ma on w pamięci potrzebne informacje, a jeżeli tak, to jakątrudność może mu sprawić ich odszukanie. Jeżeli zdecyduje się na próbę przypomnieniasobie potrzebnego materiału, to przystępuje do wypracowania strategii poszukiwawczej.W miarę odnajdywania rozwiązań częściowych konfrontuje je z informacją tkwiącą wzadanym mu pytaniu i w ten sposób formułuje nowe pytania, umożliwiające prowadze-nie dalszych poszukiwań. Jego droga poszukiwań opiera się na wydarzeniach ważnych,wyróżniających się, będących czymś w rodzaju drogowskazów w pamięci, które wznosząsię nad tysiącami zapamiętanych szczegółów. I nawet wówczas, gdy uda się odkryćpotrzebną informację, wydaje się, że nastąpiło to głównie w wyniku logiki, rekonstrukcjimyślowej tego, co właśnie tam powinno było się znajdować.

Badanie pamięci długotrwałej jest zarówno badaniem procesu rozwiązywania tegolypu problemów, jak i struktury pamięci, w której ten proces zachodzi. Fakty, któreprzypominamy sobie, zorganizowane są w złożoną strukturę, w której te czy innezdarzenia i pojęcia powiązane są ze sobą w wyniku uprzedniego doświadczenia. Aktprzypominania polega na systematycznym stosowaniu reguł w analizie tych przechowy-wanych informacji.

ODPOWIADANIE NA PYTANIA

Prawdopodobnie siła ludzkiej pamięci nigdzie nie ujawnia się tak wyraziście jak wwypadku odpowiadania na pytania dotyczące nagromadzonej wiedzy. Aby znaleźćodpowiedź na pytanie, nie wystarcza posiadanie w pamięci odpowiedniej informacji.Konieczne jest odszukanie całej przechowywanej informacji dotyczącej zadanegopytania, dokonanie oceny ewentualnych sprzeczności i w efekcie zestawienie wszystkichdanych tak, aby dojść do najlepszej w zaistniałych warunkach odpowiedzi.

Mózg ludzki nie jest jedynym systemem, przed którym pojawia się problemodpowiadania na pytania na podstawie obszernych zasobów informacji. Wiele systemów,poczynając od tradycyjnych bibliotek, a kończąc na nowoczesnych systemach kompu-terowych, potrafi gromadzić olbrzymie ilości danych. W toku analizy takich systemów

jedną z pierwszych rzeczy, jaką odkryto, było to, że wprowadzenie do nich informacji nie

stanowi zazwyczaj głównego problemu. Trudności pojawiają się dopiero wówczas, kiedychcemy tę informację z nich wydobyć. Niezależnie od tego, który z systemów pamięciwzięlibyśmy pod rozwagę-może to być mózg ludzki, katalog fiszek w księgarni, dużearchiwum albo też pamięć dużego komputera-istnieją takie typy pytań, do którychorganizacyjna struktura pamięci (włączając w to odpowiednie indeksy, katalogi czystreszczenia) okazuje się niedostosowana. Niemniej jednak jakiś wszechwiedzącypostronny obserwator mógłby w zasadzie twierdzić, że informacja potrzebna douzyskania odpowiedzi na dane pytanie znajduje się w systemie i użytkownik może jąuzyskać, jeśli uda mu się prawidłowo sformułować pytania, a następnie umiejętniezestawić otrzymane wyniki. Jak zaprogramować taki system pamięci, który po przezwy.ciężeniu wszystkich trudności związanych z gromadzeniem informacji rzeczywiściepotrafiłby wyszukiwać pożądane informacje? Jakiego typu strategia poszukiwawcza jesttu potrzebna? Jeżeli rodzaj zadawanych pytań znany jest wcześniej, to problem może sięokazać nie taki trudny. Na przykład, względnie łatwo można zbudować system spisuludności, tak aby można było ustalić liczbę ludzi w wieku do 30 lat, jeżeli tylko wiadomobyło wcześniej przed zebraniem danych, że informacja tego typu będzie niezbędna. Aleco zrobić z pytaniami, których wcześniej nie przewidywano? Czy można zbudowaćsystem przetwarzania danych, podobny do pamięci ludzkiej, który mógłby odpowiadaćna każde dowolne pytanie, jakie tylko przyjdzie nam do głowy.

A zatem nie pojemność mechaniczna, pozwalająca na przechowywanie ogromnejliczby informacji, stanowi o wartości dużego systemu pamięci. Raczej stanowi o tym jegozdolność odnajdywania na żądanie określonych porcji danych oraz dawania odpowiedzina pytania odnoszące się do zgromadzonych w nim informacji. Możemy się wielenauczyć o istocie procesu przetwarzania informacji, który zachodzi w pamięci, bezuciekania się do skomplikowanych badań. Należy po prostu usiąść i pomyśleć o tym, najakie pytania ludzie potrafią udzielać odpowiedzi, oraz o mechanizmach i procedurachodpowiadania.

Kiedy należy poszukiwać informacji?

Pytanie: Jaki był numer telefonu Beethovena?

Co odpowiecie na to pytanie? Powiecie, że to nonsens. Beethoven zmarł zanimwynaleziono telefon. Przypuśćmy jednak że spytają Was o kogoś, kto mógł miećtelefon?

Pytanie: Jaki był numer telefonu Hemingwaya?

Jaki numer telefonu ma Twój najlepszy przyjaciel?

Jaki jest Twój numer telefonu?

Przykłady te wyraźnie pokazują, że kiedy poprosi się Was o przypomnienie sobieczegoś, to nie rzucacie się na oślep w pc ".zukiwaniu informacji. Po pierwsze, analizujeciepytanie, aby zdecydować, czy w ogóle można na nie udzielić odpowiedzi. Po tej analiziewstępnej możecie dojść do wniosku, że byłoby w ogóle bezsensowne zawracanie sobieiym głowy. Może się okazać, że wymagana informacja w ogóle nie istnieje. Może też byćtak, że informacja istnieje, ale wiecie o tym, żenię znajdziecie jej we własnej pamięci. Jakajednak informacja jest potrzebna, abyście doszli do przekonania, że nie znacie numeruHemingwaya, jeżeli nawet miał on telefon? Sądzicie chyba, że możliwe byłoby zdobycietej informacji, jednakże wymagałoby to zbyt wiele wysiłku i starań. Czy jesteściecałkowicie przekonani, że przy odrobinie wysiłku nie udałoby się zdobyć numerutelefonu Białego Domu1?

Kiedy zastanowimy się nad pamięcią ludzką, odkrywamy, że występują w niejspecjalne procedury analizujące przekaz ze względu na istnienie w ogóle odpowiedniejinformacji, na prawdopodobieństwo jej obecności w pamięci, na wysiłek potrzebny do jejznalezienia i na szansę powodzenia całej próby. Ta sekwencja operacji najwidoczniejprzebiega w naszym mózgu szybko i nieświadomie. Mamy jedynie niejasne odczuciezłożoności związanych z tym reguł.

Bezspornie, tego rodzaju system organizacji jest niezmiernie użyteczny dla dużegosystemu pamięci. Dzięki temu nie traci on czasu na poszukiwanie tego, czego i tak niewie. Może on również ocenić koszt poszukiwania informacji, którą trudno jest uzyskać.Zobaczymy dalej, że człowiek w sytuacji ciągłego bombardowania przez informacjesensoryczne musi dokładnie wiedzieć, jaka informacja jest mu nieznana, ponieważpozwala mu to skoncentrować się na nowych, ważnych, unikalnych aspektach zdarzeńzachodzących w otoczeniu.

Procedur poprzedzających proces przetwarzania informacji nie potrafimy jeszczeokreślić z taką precyzją, aby pozwalało to nam posłużyć się nimi przy konstruowaniusystemu wydobywania informacji. Wiemy, że mechanizmy takie działają w ludzkiejpamięci. Jesteśmy w stanie określić niektóre z nich i w ogólnych zarysach przedstawić ichgłówne właściwości. Jednak w szczegółach nie potrafimy jeszcze opisać mechanizmutych procesów.

Odszukiwanie obrazu

Pytanie: Ile jest okien w Twoim mieszkaniu?

Znowu odmawiacie odpowiedzi. Po prostu nie znacie tego numeru. Skąd jednakwiecie, że nie znacie tegu numeru? A co z następującymi pytaniami:

Pytanie: Jaki jest numer telefonu do Białego Domu?

Tym razem poszukiwania idą łatwo. Możecie wyobrazić sobie każde pomieszczenie itolejno policzyć okna: najpierw w jednym, potem w drugim i tak dalej aż do końca.

' Telefon Białego Domu ma numer (202) 456-1414.

Zadanie to wydaje się łatwe. Jednakże oprócz samego faktu, że ludzie pamiętają obrazy iposługują się nimi, wiemy bardzo mało o naturze tych obrazów wewnętrznych, jak sąprzechowywane albo jak odszukiwane.

Tak czy inaczej nie ulega wątpliwości, że pamięć nasza potrafi przechowywać znacznąliczbę obrazów z naszego przeszłego doświadczenia. Człowiek może wydobywać ipoddawać analizie różne obrazy: twarz przyjaciela, sceny z ostatniej wycieczkidoświadczenia związane z nauką jazdy na rowerze. Ten zapis doświadczeń wzrokowychwskazuje na pewne zasady ważne dla analizy strategii odszukiwania. Zachowaniepewnego rodzaju kopii informacji pierwotnej zapewnia w następstwie dużą elastycznośćoperacji poszukiwania odpowiedzi na pytania dotyczące naszych doświadczeń. Jestrzeczą mało prawdopodobną, abyście myśleli o tym, że pewnego dnia zostanieciezapytani o ilość okien w swoim mieszkaniu. I oczywiście nie ma potrzeby, byściezajmowali się liczeniem okien za każdym razem, kiedy znajdujecie się w tym czy innympokoju. Tak długo, jak długo w pamięci zachowane są obrazy wszystkich pomieszczeń,nie trzeba się martwić o odszukanie w przyszłości dowolnej informacji o nich.

Nie zawsze jednak wszystko to, co widzimy, zapamiętujemy w całej pełni. Częstoanalizujemy i kondensujemy napływającą informację, odrzucając nieistotne szczegóły, azapamiętując tylko to, co wydaje się ważne. Spróbujcie odtworzyć wszystko to, co zostałodo tej pory powiedziane w niniejszym rozdziale. Nie potraficie wyczarować obrazuposzczególnych stron i odczytać z nich określonych słów. Przypominacie sobie jedyniewysoce abstrakcyjną wersję własnego doświadczenia wzrokowego, przeorganizowanego iprzedstawionego własnymi słowami.

A zatem adekwatny model ludzkiej pamięci powinien wyjaśniać, w jakich warunkachprzeżywane przez nas zdarzenia są zapamiętywane w całości, a w jakich wyodrębniamy izapamiętujemy jedynie pewne cechy istotne. Zapis kopii wrażeń wzrokowych potrzebujeznacznego miejsca w pamięci, przedłuża i komplikuje poszukiwania i może doprowadzićdo zaśmiecenia pamięci nieistotnymi szczegółami. Z drugiej zaś strony, reorganizacja ikondensacja informacji oraz zapamiętywanie wyłącznie ich głównych cech możespowodować zwiększenie ryzyka tego, że informacja, która w konsekwencji może okazaćsię ważna, nie zostanie zarejestrowana. Ogranicza to zakres i różnorodność sposobówposługiwania się przez nas uprzednim doświadczeniem oraz pytań, na które potrafimyodpowiedzieć. Możliwe, że najlepiej byłoby przechowywać zarówno pełny zapisinformacji, jak i jej przekształconą, skondensowaną wersję. Nie jest wykluczone, żeistnieją jeszcze bardziej wyrafinowane sposoby posługiwania się danymi wyuczonymi napamięć. Czy istnieją ogólne reguły zapisu i odtwarzania obrazów, które upraszczającproces zapamiętywania nie powodują równocześnie utraty szczegółów? Poza wszystkimdomy mają wiele rzeczy wspólnych, chociażby dachy i ściany. Być może, system ludzkiejpamięci wykorzystuje te podobieństwa.

Niezależnie jednak od tego, jak informacja wzrokowa jest rzeczywiście zapamiętywa-na, ważne jest, abyśmy dysponowali zarówno jakimś obrazem naszych pokoi, jak iprocedurą pozwalającą policzyćokna. W procesie wydobywania informacji mechanizmyte współdziałają w określony sposób: jeden wydobywa i tworzy obraz, drugi zaś analizuje iprzetwarza uzyskaną informację. Zupełnie tak, jak w czasie rozwiązywania problemów,

wydobywanie informacji wymaga aktywnej konstrukcji i analizy informacji na podstawieokreślonych reguł i procedur. Konstruktywny aspekt ludzkiej pamięci jawi się nam wcałej pełni wówczas, gdy system musi odpowiedzieć na jeszcze inny rodzaj pytań.

Odszukiwanie informacji jako proces rozwiązywania problemów

Pytanie: Gdzie byłeś w poniedziałek po południu w trzecim tygodniu września dwalata temu?

Nie zniechęcajcie się od razu. Zastanówcie się chwilę, może uda wam się znaleźćodpowiedź na to pytanie. Spróbujcie zanotować myśli, które przychodzą wam do głowyw trakcie poszukiwania informacji. A jeszcze lepiej, zadajcie to pytanie przyjacielowi ipoproście, aby myślał na głos.

Typowe odpowiedzi ludzi mogą wyglądać jak przytoczony poniżej protokół.

1. Coś takiego. Skąd mam to wiedzieć? (Eksperymentator: „Proszę jednak spróbo-wać".)

2. W porządku, Zobaczymy. Dwa lata temu...3. Mogłem być w szkole średniej w Pittsburgu...4. Tak, to był mój ostatni rok w szkole.5. Trzeci tydzień września-zaraz po wakacjach-to było w pierwszym półroczu...6. Zaraz. Zdaje mi się, że w poniedziałki mieliśmy ćwiczenia z chemii...1. Nie wiem. Prawdopodobnie byłem w laboratorium chemicznym...8. Jedną chwilkę, to był drugi tydzień zajęć w szkole.- Przypominam sobie, że on zaczął

od tablicy atomów - tak duża dziwna tablica. Pomyślałem wtedy- niepoważny facet,chce] abyśmy to zapamiętali.

9. Już wiem, chyba przypomniałem sobie: siedziałem...

Chociaż protokół ten został sfabrykowany, to jednak daje on określone wyobrażenie otym, jak pracuje system pamięci, kiedy stawia mu się problem podobnego typu. Przedewszystkim pojawia się pytanie, czy należy, czy też nie, zabierać się do poszukiwań:analiza wstępna wskazuje na to, że trudno będzie uzyskać potrzebną informację lub teżokaże się to niemożliwe i badany zdecydowanie odmawia podjęcia jakichkolwiek prób(krok 1). Kiedy jednak zaczyna poszukiwania, nie stara się odtworzyć informacji od razu.Rozbija ogólne pytanie na pytania cząstkowe. Początkowo stara się ustalić, co robił przeddwoma laty (krok 2). Jak tylko udaje mu się rozwiązać tę kwestię (krok 3), wykorzystujezdobytą informację do postawienia nowych, bardziej konkretnych pytań (krok 4).Wykorzystawszy już pierwszą wskazówkę „dwa lata temu", zajmuje się podstawowymelementem postawionego pytania „trzeci tydzień września". Teraz przychodzą mu dogłowy bardziej konkretne wspomnienia (kroki 5 i 6). Większa część tego, co zachodziło wpamięci między zdaniami 7 i 8, nie została zarejestrowana w protokole. Osoba badananajwyraźniej znalazła się w impasie (krok 7); nie ulega jednak wątpliwości, że badany

kontynuował poszukiwania w różnych kierunkach stosując nowe strategie poszukiwaw-cze. Studiowanie tablicy pierwiastków, jak widać, było ważnym wydarzeniem wjeg0

życiu. Odszukanie tej informacji niewątpliwie pozwoliło mu znaleźć nowe drogi douzyskania odpowiedzi. W kroku 8 najwyraźniej gotów jest ponownie przystąpić doodtworzenia tego, czym zajmował się dwa lata temu w poniedziałek po południu.

W przykładzie tym pamięć jawi się nam jako zbiór zhierarchizowanych pytań iodpowiedzi. Poszukiwania mają aktywny, twórczy charakter. Jeżeli nie można iśćbezpośrednio do celu, pamięć rozkłada problem na szereg podproblemów lub podcelówDla każdego podproblemu pytanie brzmi następująco: Czy można je rozwinąć, na ileprzybliży mnie to do wyznaczonego celu? Jak tylko zostanie rozwiązany podproblem,pojawiają się nowe i poszukiwania trwają nadal. W przypadku osiągnięcia powodzenia,system daje w końcu odpowiedź, jednak odpowiedź tę z trudem tylko można by tunazwać prostym przypomnieniem. Jest ona mieszaniną logicznej rekonstrukcji tego, copowinno być, z fragmentarycznymi odtworzeniami tego, czego rzeczywiście doświad-czono.

Przekonanie o tym, że pamięć jest procesem rozwiązywania problemów, nie jest nowe,Podobny pogląd głosili na przestrzeni tysiącleci poeci i filozofowie. Jeśli chodzi opsychologów, to pierwsze przekonywające dowody popierające ten punkt widzeniaprzedstawili William James (1890) oraz Frederick Bartlett (1932). Nowym elementemjest fakt, że dysponujemy dziś pewnymi narzędziami analitycznymi pozwalającymi naszczegółowe badanie podobnych procesów. Istnieją obecnie metody konstruowania ibadania modeli pamięci, które mają tę właściwość, że rozwiązują problem poprzezrozbijanie głównego pytania na pytania szczegółowe i próbują zbliżyć się do rozwiązaniaprzez wielokrotne przeformułowywanie i analizę pytań cząstkowych.

musicie zdobyć się na pewien wysiłek, aby rozstrzygnąć, dlaczego właśnie gołębie niemogą prowadzić samolotów. Po zastanowieniu się możecie nawet zmienić swójpierwotny werdykt: być może gołąb (po pewnych modyfikacjach gołębia lub samolotu)mimo wszystko potrafi prowadzić samolot2.

Żaden system gromadzenia danych, z wyjątkiem mózgu ludzkiego, nie jest zdolny doodpowiedzi na pytanie tego typu. Człowiek jednak, nie zastanawiając się analizujenapływającą informację, sprawdzając jej zgodność ze swym dotychczasowym doświad-czeniem, aby stwierdzić, czy da się ona wyjaśnić w znanych mu terminach.

Zachowanie takie wskazuje na to, że pamięć ludzka nie może być przypadkowymzbiorem faktów. Przeciwnie, informacja w pamięci musi być w wysokim stopniupowiązana i ustrukturalizowana, tak aby można było łatwo porównać ze sobą pojęcia dlawyrobienia sobie sądu o ich podobieństwie lub też różnicach. Nawet więcej, porówny-wanie takie występuje na różnych poziomach. W pierwszym etapie analizy coś namsugeruje natychmiastową odpowiedź, że pojęcia „gołąb" i „prowadzenie samolotu" sąniespójne logicznie. Drugi etap wymaga znacznie szerszej analizy, wyraźnie podobnej doprocedur rozwiązywania problemu, o których wspominaliśmy uprzednio. Pytaniecząstkowe brzmi: Co jest potrzebne, aby gołąb stał się pilotem?-I przechowywanainformacja jest oceniana ponownie z perspektywy tego postawionego w nowy sposóbpytania.

To ostatnie pytanie prowadzi nas do kluczowej kwestii badań nad pamięcią: zdolnościrozumienia. Tak czy owak ludzie rozumieją znaczenie napływających informacji iposługują się tym rozumieniem w ocenie aktualnego doświadczenia z punktu widzeniaich uprzedniej wiedzy. Dowolny model pamięci musi uwzględniać ten podstawowyaspekt pamięci długotrwałej u ludzi.

Poszukiwanie i rozumienie

Pytanie: Czy gołębie mogą prowadzić samoloty?

Na to pytanie szybko znajdziecie odpowiedź. Jeżeli, jak sądzimy, odpowiedź b^l/itprzecząca, to następne pytanie - oczywiście - brzmi: dlaczego? Czy gołąb z zasad\ nicmoże prowadzić samolotu?

W tym wypadku problem nie sprowadza się ani do analizy obrazów wzrokowych, an;też do wstępnego opracowania przekazu czy ustalenia strategii poszukiwawczej w celuuzyskania określonej informacji. Co więcej, odpowiedź na takie pytanie w nas/yniwypadku nie może być zwykłym przypomnieniem. Jest mało prawdopodobne, abyściekiedykolwiek myśleli o konkretnej możliwości prowadzenia samolotu przez gołębie.Również jest mało prawdopodobne, że w Waszej pamięci jako część informacjiskojarzonej z gołębiem znajdziecie zapis informacyjny o tym, że gołębie nie prowadząsamolotów. Tak czy inaczej, odpowiedź, jakiej udzieliliście, jest wynikiem logic/ncianalizy informacji dotyczącej obu pojęć. Ale macie jedynie mglistą świadomość anal'/>.jaką przeprowadziliście udzielając pierwszej impulsywnej odpowiedzi. W konsekwencji

DONIOSŁOŚĆ ROZUMIENIA

Rozumienie to proces dość iluzoryczny. Cóż w istocie znaczy zrozumieć to czy innesłowo? Jak można zorientować się po objawach zewnętrznych, czy człowiek lub maszynarozumie to, co się do nich mówi? Jeśli sądzicie, że możecie odpowiedzieć na to pytanie, toradzimy Wam zapoznać się z dwoma kolejnymi dialogami; uzyskano je od dwu różnychmodeli pamięci występujących w tym wypadku w postaci programów komputero-wych.

Pierwszy to dialog między osobą a programem komputera nazwanym DOKTOR,symulującym zachowanie psychiatry. W procesie porozumiewania się z DOKTOREMczłowiek może wprowadzić do komputera dowolne teksty dzięki maszynie do pisania zklawiszami oznaczonymi literami. Drugi program steruje robotem, który potrafi

! Kiedy pytanie to zostało postawione 8-letniej córce jednego z autorów tej książki, jej pierwszą reakcją byłwiech z tej wyraźnie niedorzecznej myśli. Następną reakcją było jednak zastanowienie się, że może to nie jest;«ie głupie, skoro zarówno gołębie, jak i samoloty latają.

manipulować plastykowymi klockami leżącymi na stole. Wypowiedzi ludzi wydruko-wane są specjalną czcionką i poprzedzone symbolem • Odpowiedzi komputera wydruko-wane są tym krojem czcionki •

Zapoznajcie się z tymi dialogami. Jak sądzicie, czy komputer rozumie to, co do niegomówią ludzie? Program symulujący wywiad psychiatryczny najzwyczajniej oszukujeNie ma najmniejszego pojęcia ani o przyjacielach, ani o tym, co to znaczy „być w stanicdepresyjnym" czy w stanie agresji. Niemniej jednak może on robić wrażenie na zwykłymobserwatorze. Drugi program posiada pewien zasób wiedzy dotyczącej klocków i językaAle czy na pewno rozumie terminy, których używa tak samo, jak rozmawiający z nimczłowiek? Jak to można sprawdzić?

Podobnie jak w procesach percepcyjnych, procesy związane ze zrozumieniemprzekazu przebiegają tak szybko i automatycznie, że uświadamiamy je sobie dopiero wwypadku ich wyraźnego zaburzenia. I właśnie dlatego, podobnie jak w przypadkuprocesów spostrzegania, istotę procesów pamięci możemy badać na takich przekazach, ?którymi odpowiednie mechanizmy nie dają sobie łatwo rady. Na przykład zastanówmysię nad następującym stwierdzeniem:

Oranz minsoki tankin rakany.

Możecie przeczytać każde słowo. Niemniej jednak natychmiast odrzucicie to stwier-dzenie jako bezsensowne. Oczywiście, macie rację: to bezsens. Skąd jednak o tym wiecie?Czy rzeczywiście sprawdziliście wszystkie słowa, jakie napotkaliście w ciągu wielu latposługiwania się językiem, tak aby być rzeczywiście pewnym, że wyrazu minsoki nigdynie napotkaliście? Jeśli tak, to dokonaliście tego bardzo szybko - przecież człowiekpoznaje w toku swego życia średnio około 50 000 różnych słów. Cóż jednak pozwalanam sądzić, że takie sprawdzenie nawet nie jest konieczne? Rozpoznajecie od razu tewyrazy jako nowe, a całe wyrażenie jako bezsensowne z punktu widzenia waszegodotychczasowego doświadczenia. Ale jak zbudować system pamięci zdolny do takszybkiego określenia tego, co nie jest mu znane?

A co powiecie o tym stwierdzeniu?

Te minsoki to rakany.

Tym razem prawdopodobnie będziecie skłonni przyjąć, że tekst ten ma jednak jakieśznaczenie. Nadal nie wiecie, co to są minsoki lub rakany, i uświadamiacie to sobie.Niemniej jednak stwierdzenie to traktujecie inaczej niż poprzednie. Możliwe, iż uda sięWarn dowiedzieć czegoś o minsokach i dodacie to nowe słowo do waszego słownika.Może minsoki to słowo warte zapamiętania?

Odnotujcie, że sam fakt niezrozumienia słowa i niemożności interpretowania go zapomocą nabytego doświadczenia nie przeszkadza we wprowadzeniu tego słowa dopamięci i przechowywania w niej przez dłuższy czas. Jeśli po dwustu stronach tego tekstuzapytamy Was ponownie, co tą są minsoki, to prawdopodbnie będziecie mogliprzypomnieć sobie, że są to rakany, chociaż nie znacie znaczenia obu tych słów. Model,

c Wszyscy mężczyźni są podobni.W jaki sposób?

i Ciągle czepiają się czegoś tam.Proszę podać przykład.

i Dobrze, mój przyjaciel przyprowadził mnie tu.Przyjaciel przyprowadził panie tutaj?

0 On mówi, że ciągle mam stan depresyjny.Przykro mi, że pani ma depresję.

t To prawda. Taka jestem nieszczęśliwa.Sądzi pani, że wizyta ta pozwoli pani nie być nieszczęśliwą?

1 Potrzebuję pomocy, to jest niewątpliwe.Czego pani oczekuje w ramach tej pomocy?

• Być może nauczyłabym się postępować z mamą.Proszę mi powiedzieć coś więcej o swojej rodzinie.

$ Mieszkam z mamą.A kto jeszcze z wami mieszka?

• Mój ojciec.Pani ojciec?

9 Pan mi w czymś przypomina mojego ojca.Jakie podobieństwo pani widzi?

• Nie jest pan zbyt agresywny, ale myślę, że pan to ukrywa przede mną.Dlaczego pani myśli, że jestem mało agresywny?

• Pan się ze mną nie spiera.Jak pani sądzi, dlaczego nie kłócę się z panią?

• Bo pan się może obawia.Czy pani sprawia przyjemność to, że boję się pani?

• Mój ojciec boi się wszystkiego.Co jeszcze przychodzi pani do głowy, gdy myśli pani o ojcu?

• Tchórze.Czy ma to jakiś związek z tym, że przyjaciel przyprowadził panią tutaj?

WSUNEK. 10-1. Źródło: Weizenbaum (1968, s. 172-173).

• Proszę postawić jeden na drugi oba czerwone klocki i jeszcze czerwony sześcianlub piramidkę.

W porządku.• Jaki sześcian leży teraz na stole?

Duży zielony, a na nim czerwona piramidka.• Czy z tyłu za piramidką leży jakiś większy klocek?

Tak, aż trzy: duży czerwony klocek, duży zielony sześcian i niebieski klocek.• Proszę postawić teraz mały klocek na zielony sześcian, na którym stoi piramidka.

W porządku.• Teraz proszę postawić na wierzchu najmniejszą piramidkę.

W porządku.• Czy stoi coś zielonego na najmniejszym z przedmiotów stojących na tym samym

przedmiocie co najwyższa piramidka?Tak, zielona piramidka.

• Jaki to ma kolor?Przez „to", jak sądzę, rozumie pan najmniejszy z przedmiotów stojący na tym

samym przedmiocie, na którym stoi najwyższa piramidka? Jeżeli tak, tojest on czerwony.

• Ile przedmiotów znajduje się teraz nad zielonymi sześcianami?Nie jestem całkiem pewien, co oznacza „nad" w zdaniu „nad zielonymi sze-

ścianami".Czy pan ma na myśli:

1 — Bezpośrednio na powierzchni?2 — Gdziekolwiek powyżej niej?

• Gdziekolwiek powyżej niej.Trzy.

• Czy dotykałeś jakiejś piramidki przed położeniem zielonej piramidki na małymsześcianie?

Tak, zielonej.• Kiedy to było?

Wtedy, kiedy stawiałem jeden na drugim: czerwony sześcian, duży czerwonyklocek i zielony sześcian.

• Po co?Aby ją stamtąd zabrać.

• Po co było ci to potrzebne?Aby uwolnić czerwony sześcian.

• Po co uwalniałeś ten sześcian?Aby móc go położyć na dużym zielonym sześcianie.

• Po co to zrobiłeś?Aby postawić jeden na drugim: czerwony sześcian, duży czerwony klocek

i duży zielony sześcian.

t A dlaczego to zrobiłeś?Ponieważ o to mnie prosiłeś.

9 Jak to zrobiłeś?Położyłem duży czerwony klocek na stole, następnie pozostawiłem go tam,

następnie położyłem na nim duży zielony sześcian, następnie pozostawi-łem ten sześcian, następnie położyłem na ten sześcian czerwony sześcian,następnie pozostawiłem tam ten sześcian.

f Ilu przedmiotów dotykałeś w czasie tej pracy?Czterech.

« Co leżało na czerwonym sześcianie, przed tym nim go wyjąłeś?Zielona piramidka.

« A zatem w tym czasie na lewo od pudełka leżało pięć przedmiotów?Nie, tylko cztery: czerwony sześcian, dwa duże zielone sześciany i duży czer-

wony klocek.• • •• Dziękuję.

Bardzo proszę!

RYSUNEK 10-2. Źródło: Winograd (1970, s. 35-60).

jaki mamy zbudować, musi zatem posiadać zdolność decydowania, jakie rzeczy będąpotencjalnie użyteczne i wymagają zapamiętania, jeśli nawet nigdy się z nimi nie stykalinie rozumie ich.

Często całkowicie sensowne stwierdzenia wymagają od naszej pamięci złożonegowysiłku:

Ci autorzy są faszystami.

Chociaż wszystkie wyrazy mają tu sens, to jednak odbiór tego przekazu nie zachodziczysto automatycznie i biernie. Jeśli traktujecie to sformułowanie serio, to przetworzeniego w umyśle wymaga odszukania i ocenienia ogromnej ilości informacji: o jakichautorach jest mowa, jacy autorzy znani są zarówno nam, jak i Warn, którzy ze znanychWarn autorów są faszystami? Być może, mówimy sami o sobie. W takim razie jestmożliwe, że powinniście prześledzić przeczytaną już część książki, aby ustalić, czy są wniej teksty sugerujące, że jesteśmy faszystami. Ale jak rozpoznać, czy jakieś stwierdzeniejest faszystowskie. Tak czy owak, niezależnie od rozwiązania tego problemu w tej chwili,będziecie wyczuleni na tego typu stwierdzenia w trakcie dalszego czytania tegotekstu.

Znowu pojawia się tu pytanie, jak zbudować taki system pamięci, który wiedziałby,jakie aspekty z tej ogromnej sumy danych przechowywanych w pamięci ważne są dladanego przekazu napływającego na wejściu? System taki ponadto powinien posiadaćzdolność do szybkiego odszukania właśnie tej informacji, która jest niezbędna dla ocenykomunikatu, a nawet, kiedy przekaz zostanie odrzucony, system powinien miećmożliwość wykorzystania go w przyszłości podczas interpretowania nowych zdarzeń.

1 na koniec, jak odniesiecie się do takiej prośby:

Powiedz mi wszystko to, co myślisz o autorach.

Tu otwierają się przed wami nieograniczone możliwości. Możecie mówić w nieskoń-czoność pozostając w granicach wiedzy, jaką posiadacie. Możecie zacząć od omówieniaautorów ogólnie, potem możecie przejść do autorów, których znacie, następnie do ichprac, omówić ich dzieła w kontekście własnych doświadczeń itd. Całkiem prawdopo-dobne, iż uda się Wam uniknąć powtórzeń, mimo że, poczynając od pewnego momentu,zapamiętywanie tego, co zostało już powiedziane, wymaga z pewnością ogromnegowysiłku pamięci. Potrzebny jest nam taki system pamięci, w którym wszystkie informacjesą jak najrozleglej powiązane z wszystkimi innymi informacjami, gdzie nowe związkiwiążące stare pojęcia można łatwo odnaleźć.

Teraz zaczynacie dostrzegać całą złożoność wymagań, jakie stawiamy przed rzeczy-wistym modelem pamięci ludzkiej. Przedstawione przykłady ukazują nam decydującąróżnicę między pamięcią, która pasywnie rejestruje to, co do niej dociera, a takąpamięcią, która aktywnie analizuje i interpretuje napływające informacje. Takie właśniezagadnienia stają przed nami, kiedy próbujemy zarysować wiarygodny model pamięciludzkiej. Model ten musi być zdolny do posługiwania się strukturą pojęć w celu

zinterpretowania odbieranej informacji oraz do porównywania napływających przeka-zów z tym, co jest mu wiadome, wreszcie do oceny wiarygodności tego czy innegoprzekazu z punktu widzenia własnego doświadczenia. Po tym wszystkim możemy zabraćsję wreszcie do zbudowania modelu, który posiadałby te podstawowe właściwościpamięci ludzkiej.

MODEL PAMIĘCI

Do tej pory mówiliśmy o generalnych zasadach, a nie o specyficznych modelach.Postaramy się teraz przekształcić te ogólne zasady w konkretny model. Spróbujemyzatem zbudować system pamięci, który będzie miał pewne właściwości pamięciludzkiej.

Budując taki model należy poczynić jedno ważne rozróżnienie. Pamięć składa się wrzeczywistości z dwu części jednakowo ważnych. Pierwsza- bank danych (data base), tota część systemu pamięci, w której informacje są przechowywane. Bank danych musi byćzdolny do zakodowania i przechowywania pojęć i zdarzeń, a także całej złożonej siecipowiązań wzajemnych między nimi, czyli całego materiału pamięci ludzkiej. Pierwszezadanie, jakie przed nami stoi, to wypracowanie reguł dla banku danych, zajmiemy siętym w następnym paragrafie.

Druga część pamięci to proces interpretacji danych, system, który posługuje sięinformacjami nagromadzonymi w banku danych. Od niego zależy ocena napływającejinformacji, zapamiętywanie nowych danych, odpowiedzi na pytania i poszukiwanieinformacji potrzebnej do tego, aby rozwiązywać problemy, mówić, myśleć oraz kierowaćcodziennymi czynnościami. Badaniom nad tym procesem interpretacyjnym będziepoświęcony następny rozdział.

Zapamiętywanie pojęć

Pamięć ludzka zawiera olbrzymią liczbę różnorodnych pojęć, które mogą być wydoby-wane z niej i wykorzystywane. Ludzie posiadają pojęcia o domach, psach, samochodach,komunistach i zuchach. W większości wypadków, chociaż nie zawsze, do pojęćdołączone są etykietki, czyli nazwy, takie jak w przedstawionych przykładach. Wuzupełnieniu do etykietki w razie potrzeby można wydobyć z pamięci znaczną liczbęinformacji związanych z danym pojęciem. Tak więc pierwsze nasze zadanie polegaćbędzie na ustaleniu, jak powinny być reprezentowane pojęcia w systemie pamięci.

Pomyślmy sobie jakieś słowo, powiedzmy, że będzie to imbryk. Poproście kogoś zprzyjaciół, aby wyjaśnił Wam albo też głośno powiedźcie sami sobie, co znaczy to słowo.Jaki rodzaj informacji zostanie przez Was wykorzystany do opisania tego znaczenia?Typowe wyjaśnienie wygląda na przykład tak:

MODEL PAMIĘCI 393

Imbryk (teapot) rz. Pojemnik czasem przypominający czajnik, zrobiony z metahlub porcelany (The Gulden Book Illustrated Dictionary for Child.ren).

Albo też:

Imbryk (teapot) rz. Pojemnik z uszkiem lub dzióbkiem do przygotowywaniaherbaty (The Thorndike Bernahardt Comprehensive Desk Dictio-nary).

Podobnie o innych słowach, takich jak: gobelin, ciastko owocowe i tawerna, słownikpowie Wam

gobelin to tkanina dekoracyjna, jednostronna, naśladująca malowidło, tkana zcienkiej nici wełnianej lub jedwabnej;

ciastko owocowe to niewielki kawałek słodkiego upieczonego ciasta, przekładanylub przybrany owocami;

tawerna to miejsce, gdzie podają piwo, wino oraz inne trunki.

Przykłady te przypominają nam o tym, że definicja wyrazu zawiera inne wyrazy.Zazwyczaj definicja zaczyna się od tego, że mówi nam „Pojęcie A jest w rzeczywistościniczym innym jak pojęciem B"; gobelin to tkanina dekoracyjna, ciastko owocowe tokawałek ciasta. Następnie definicja koncetruje się na ograniczeniach dotyczących pojęciaA. Specyficzną cechą tawerny jest to, że sprzedaje się w niej piwo i wino. Wyróżniającacecha gobelinu to utkany obraz, który jest na nim przedstawiony. Imbryk ma uszko idzióbek oraz służy do parzenia herbaty.

Innym rodzajem informacji, często wykorzystywanym do wyjaśniania pojęć, jestprzykład. Jeżeli chcielibyście wyjaśnić koledze, co to jest tawerna, prawdopodobnieprzytoczylibyście właściwe przykłady. Kiedy szukamy w słowniku wyjaśnienia dlawyrazu miejsce, zazwyczaj znajdujemy same przykłady.

Miejsce, rz. miasto, miasteczko lub obszar.

(Zauważcie, że słownik nie wymienia tawerny jako przykładu dla słowa miejsce).

Podobnie,

Pojemnik, rz. przedmiot, który zazwyczaj służy do przechowywania cieczy, naprzykład puszka, baryłka, bańka czy dzbanek.

Okazuje się zatem, że jeśli osoba lub słownik pytane są o znaczenie jakichś słów, za\weotrzymujemy w odpowiedzi inne słowa. Jak widać, jednak nie niepokoi nas to zbytnio, i amistyfikacja wyjdzie na jaw dopiero wówczas, gdy będziemy obstawać przy wyjaśnianiutych wyrazów, które były używane do definiowania innych wyrazów. Jeżeli weźmiecieOxford Dictionary, aby znaleźć definicję wyrazu syn, a po odszukaniu jej zechcecie

RYSUNEK 10-4

wyjaśnić użyte w niej wyrazy, i tak dalej, to znajdziecie się w skomplikowanymlabiryncie, który ostatecznie wprowadzi was w ślepy zaułek. Wpadniecie w błędne kołoodkrywając, że dziecko definiowane jest jako potomek, a potomek określany jest jakodziecko.

W ten sposób ważna część znaczenia tego czy innego pojęcia zasadza się na jegozwiązkach pamięciowych z innymi pojęciami. Badanie struktury typowych definicjiprowadzi do wniosku, że kilka z tych związków pełni dominującą rolę, są to: klasa pojęć,

do której należy dane pojęcie, właściwości, wyróżniające je spośród pozostałych pojęć tejsamej klasy, i w końcu przykłady danego pojęcia. Standardowa definicja pojęciaprzedstawiona została schematycznie na rysunku 10-3.

Jeśli wypełnimy puste klatki tego schematu uwzględniając niektóre z omawianychdefinicji, to otrzymamy kolejne schematy (z rysunku 10-4). Ponieważ słowa wykorzy-stane do definicji same stanowią określone pojęcia, mają więc i one swoje definicje. Wrezultacie wyłania się struktura z różnorodnymi powiązaniami, która nie jest widocznapodczas definiowania, ale staje się wyraźnie oczywista, jeżeli zostanie przedstawiona wpostaci graficznej (rys. 10-5).

Aby przedstawić związki pojęć w pamięci, posłużymy się w schematach dwomarodzajami elementów: prostokątami i strzałkami. Prostokąty przedstawiają pojęcia.Strzałki, co jest istotne, charakteryzują się dwiema ważnymi właściwościami. Popierwsze, mają kierunek. Ich końcówki wskazują określony kierunek. Możemy poruszaćsię w kierunku odwrotnym od wskazywanego, ale wówczas znaczenie się zmienia. Podrugie, przypisane są im określone nazwy: do tej pory wymieniliśmy trzy rodzaje nazw:właściwość, przykład i klasa. Oczywiście, jeżeli zechcemy przedstawić coś bardziej

łożonego w systemie pamięci niż konkretne rzeczowniki, to przedstawione tu związkinie wystarczą nam. Pierwszym krokiem w rozbudowaniu naszego systemu powinna byćtaka zmiana nazw ukierunkowanych strzałek, która zapewniałaby możliwość przedsta-wienia prawie każdej czynności lub związku, jakie mogą się zdarzyć.

Nie jest to trudne. Po pierwsze, należy zamienić strzałkę klasa na strzałkę z napisemjesto fis a). Jesto będzie złożonym słowem, zbudowanym z dwu oddzielnych wyrazów jest; 0. Strzałka jesto zawsze łączy się z określonym przedmiotem, na przykład John jestoczłowiek. Po drugie, zamiast strzałki właściwość wprowadźmy dwa czasowniki: ma i jest.kla używane jest głównie w takich wypadkach, kiedy właściwości są przedmiotami:złvierzę ma łapy. Jest natomiast stosowane będzie przede wszystkim wtedy, kiedywłaściwość ma charakter jakościowy, na przykład John jest głodny lub TUmer jest tłusty(Nie można mylić wyrazów jesto i jest, gdyż są one całkowicie różne).

1 na koniec zauważcie, że przykłady prawie zawsze odnoszą się do nazw klas. Strzałki znazwami klasa i przykład łączą te same prostokąty, ale idą w przeciwnych kierunkach.Tak więc, jeżeli klasa tawerna odnosi się do klasy zakład, to przykładem zakładów będzietawerna. Dlatego nie ma potrzeby komplikować schematu przez wprowadzenie oddziel-nej strzałki, przykład.

Zakładamy po prostu, że przykład przedstawiony jest na naszych schematachstrzałkami klasa i jesto, ale biegnących w kierunku odwrotnym. Tak więc:

klasawłaściwośćwłaściwośćprzykład

jestomajestjesto

w kierunkuodwrotnym

Jak w zdaniu: John jesto człowiek.Jak w zdaniu: Zwierzę ma łapy.Jak w zdaniu: John jest wysoki.Jak w zdaniu: John jesto człowiek

Uwzględniając te zmiany, definicję wyrazu tawerna możemy przedstawić tak jak narysunku 10-6.

Jest to bardziej zadowalający opis wzajemnych powiązań. Po pierwsze, wydaje sięprostszy od poprzedniego, co już jest zaletą. Po drugie, lepiej odzwierciedla pewnepojęcia. Zamiast mówić, że jedną z właściwości tawerny jest wino, używając wyrazuwłaściwość w dziwnym sensie, powiemy teraz po prostu, że tawerna ma wino, co jestznacznie odpowiedniejsze dla tego faktu.

Zastanawiając się nad opisanym tu sposobem przedstawienia informacji, możecie sięzaniepokoić widoczną „kołowością" rzeczy: przedmioty definiowane są przez nie same, aczasem jeden przedmiot należy równocześnie do kilku klas. Pamięć może Warn wskazać,że <c>it& jesto zwierzę domowe 3, a także, że pies jesto ssak. Co jest prawdziwe? W gruncierzeczy „kołowość" i widoczne braki precyzji są pożądane w modelach pamięci, bowiemtaka jest właśnie pamięć ludzka. Dla jednej osoby zwierzęciem domowym będzie każdezwierzę przebywające w domu, a zatem pies jest typowym przykładem zwierzęcia

Angielskie słowo pet trudne do przetłumaczenia na język polski. (Przyp. red. poi.)

RYSUNEK 10-6 domowego. Ale inna osoba mogła się wychować w domu, w którym nie było innychzWierząt, jak tylko psy, dlatego będą one dla niej jedynym przykładem zwierzątdomowych. Tak więc na pytanie, co to takiego zwierzę domowe, odpowie ona, że „jest topies przebywający w domu". Z czasem może ona rozszerzyć swoją definicję: „Zwierzędomowe to pies lub kot przebywający w domu". Miną lata, w ciągu których nierazrozszerzy ona swoją definicję i pewnego pięknego dnia zaświta jej myśl, że w istociezwierzę domowe to zwierzę przebywające w domu, a w wielu wypadkach można mówić,że pies jest to zwierzę domowe, a nie zwierzę domowe jest to pies. Jednak struktura jejpamięci już się utrwaliła i musi po prostu dodać nowe pojęcie do starego. Najwidoczniejczysta i systematyczna logika nie jest tym, czego należy szukać w naszym doświadczeniu ijęzyku. Opisujemy jednak realne zachowanie, a ono jest często skomplikowane,zagmatwane i występują w nim błędne koła.

Pojęcia pierwotne i wtórne

Rozpatrując, jak reprezentowane są w pamięci różne rodzaje informacji, napotykamypoważny problem. Przypuśćmy, że staramy się zapamiętać informację:

Leo, głodny lew, ma bolący pysk.

Trudność pojawia się w momencie, kiedy chcemy dodać fakt, że lew ma bolący pysk (rys.10-8). Jest to jeden ze sposobów przedstawienia tego stwierdzenia. Zauważcie, że wyrazbolący powinien być określeniem dla wyrazu pysk. Jeżeli przeprowadzilibyśmy strzałkęod wyrazu słowa Leo do wyrazu bolący, znaczyłoby to, że Leo jest cały obolały, a nie tylkojego pysk.

Opis ten byłby prawidłowy pod warunkiem, że pojęcie pysk byłoby zatrzymane wpamięci tylko w tym jednym wypadku. Ale załóżmy, że wiemy również, iż John jestosobą, która ma wielki pysk. Proste zsumowanie tej informacji dałoby nam co następuje(rys. 10-9).

Jasne jest, że tak być może. Jeśli tak zrobimy, to wydobywając informację o Johniepamięć przekaże nam, że John ma bolący pysk i że Leo ma wielki pysk i również bolącypysk.

RYSUNEK 10-7RYSUNEK 10-8 RYSUNEK 10-9

RYSUNEK 10-10

Aby rozwiązać ten dylemat, musimy mieć tylko jedną definicję pojęcia pysk, alepotrzebujemy wielu przykładów posługiwania się tym pojęciem, przy czym w każdymwypadku może ono występować w zmodyfikowanej formie. Pierwsza, podstawowadefinicja została nazwana definicją pierwotną. Inne konkretne przypadki używaniapojęcia noszą naszwę definicji wtórnej. Przedstawiamy pojęcia wtórne w trójkątnychnawiasach, jak na przykład: <pysk> . Zapis taki należy odczytywać jako „ten pysk",Rozróżnienie pojęć na pierwotne i wtórne jest nieocenione, jak wskazuje rysunek10-10.

Lew

John

Gtodny Bolący RYSUNEK 10-11

Teraz nie jest już nawet konieczne zamieszczanie nazwy odpowiadającej pojęciomwtórnym. Można ją łatwo znaleźć śledząc strzałkę jestu (rys. 10-11). Wtórny węzełnazwany Sl odpowiada pojęciu pysk, a w tym wypadku bolący pysk. Wtórny węzeł S2przedstawia także pojęcie pysk, ale w tym momencie wielki pysk. Odszukując informacjęmożemy automatycznie zastąpić bolący pysk przez Sl oraz wielki pysk przez S2 dlauzyskania każdorazowo prawidłowej informacji. Wprowadzając pojęcie banku danych wcelu wyjaśnienia sposobów przechowywania informacji i sieci powiązań między nimi,ograniczyliśmy się dotąd do opisu konkretnych rzeczowników i trzech podstawowychrodzajów związków: jesto, jest i ma. Te pojęcia konkretne stanowią istotną, lecz nicjedyną część informacji, z którą zazwyczaj ludzie mają do czynienia. A jak wygląda to wodniesieniu do zdarzeń? Co i w jaki sposób zapamiętujemy z intrygi zawartej wprzeczytanej ostatnio książce? Jak w naszym systemie pamięci może być reprezentowanedziałanie?

ZapawiCtywanie zdarzeń

posługując się tą samą podstawową strategią, łatwo możemy dodać do banku danychróżne typy informacji. Wystarczą tylko dwa uzupełnienia, jedno bardzo proste, i drugiebardziej skomplikowane. Łatwy krok polega na zwiększeniu liczby możliwych typówstrzałek, łączących pojęcia. Jednak, zanim dopuścimy do swobodnego rozmnożeniastrzałek, konieczne jest ustalenie, jakiego typu strzałki mogą łączyć się ze zdarzeniami.

Problem polega na tym, aby zdarzenia mogły być reprezentowane w systemie pamięci.Można go rozwiązać dodając nowy typ węzła do pamięci, zwany węzłem zdarzenia. Taknp. do sytuacji

pies gryzie człowieka

chcemy dodać opis tego zdarzenia. W tym celu będziemy analizować zdarzenie jakoscenariusz, który ma akcję, aktorów oraz dekorację i rekwizyty. Cała informacja/wiązana ze zdarzeniem może być zakodowana w systemie pamięci, jeśli w odpowiednisposób za pomocą tych terminów przedstawimy każdą scenę i jej rolę w zdarzeniu.

Zastanówmy się ponownie nad sytuacją pies gryzie człowieka. Zdanie to, opisującepewne zdarzenie, możemy rozbić na trzy części: podmiot (pies), czasownik (gryzie) idopełnienie bliższe (człowiek). Nie ma jednak potrzeby, aby zagłębiać się w analizę pojęćpodmiot, czasownik i dopełnienie bliższe, ponieważ mogą one nawet być mylące. Weźmyna przykład zdanie: człowiek jest gryziony przez psa. Które słowa należy uważać tu zapodmiot? Człowiek czy też pies? Chcemy, żeby to był pies. Przecież to on, a nie człowiekjest sprawcą zdarzenia.

W celu zarejestrowania zdarzeń musimy zdefiniować pewne nowe pojęcia. Zasta-nówmy się, w jaki sposób opisywane jest zdarzenie. Nasza koncepcja polega na tym, abywyłonić zespół prostych powiązań charakteryzujących podstawowe pojęcia zdarzenia.Zdarzenia opisywane są często za pomocą zdań, ale zdania te muszą być analizowane zpewną ostrożnością. Lingwiści dają przykład takiej ostrożności starannie odróżniająckilka poziomów języka. Jeden, zwany strukturą powierzchniową, reprezentuje część,która jest widoczna: rzeczywiste zdania, jakie ludzie wypowiadają. Drugi poziom, zwanystrukturą głęboką lub przestrzenią semantyczną, reprezentuje sens, jaki kryje się wokreślonych zdaniach. Jasne, że dla systemu pamięci ważna jest struktura głęboka lubprzestrzeń semantyczna. Pewne zdania mogą wydawać się podobne na poziomiestruktury powierzchniowej, a równocześnie mogą oznaczać całkiem różne rzeczy napoziomie semantycznym. Rozpatrzmy następujące zdanie:

Matka gotuje.

Kolacja gotuje się.

Oba zdania wydają się podobne, chociaż mają całkowicie różny sens. W jednym wypadkumatka stoi przy kuchni i coś gotuje. W drugim trudno nam sobie wyobrazić kolację, którastoi w kuchni i coś gotuje: prawdopodobnie to matka gotuje kolację.

Matka gotuje kolację.

Aby odkryć podstawową strukturę zdarzenia nie wpadając w pułapkę strukturypowierzchniowej zdania, która je wyraża, musimy zacząć od odrzucenia szczegółówzdania i wyłonić z niego samą akcję, czyli czynność4. Pierwszy krok w naszej analiziepolega na wyjaśnieniu, jaki jest scenariusz! Jaka jest akcja? Następnie odnajdujemyaktorów i przedmioty biorące udział w czynności. Aktorów biorących udział w czynnościbędziemy nazywać wykonawcami lub agensami. Rzeczy, na których zachodzi działanienazwiemy przedmiotami, a osoby, które będą odbierały skutek czynności, określimymianem odbiorcy.

Oto przykłady podobnej analizy:

Matka gotuje.

Czynność: Gotowanie

Wykonawca: Matka

Przedmiot: Nie występuje

Kolacja gotuje się.

Czynność: Gotowanie

Wykonawca: Nie występuje

Przedmiot: Kolacja

Matka gotuje kolację dla Huberta.

Czynność: Gotowanie

Wykonawca: Matka

Przedmiot: Kolacja

Odbiorca: Hubert

Wyodrębnienie rzeczy w taki sposób znacznie upraszcza sprawę.Teraz już wiemy, jak przedstawić zdarzenia w banku danych. Osią zdarzenia okazuje

się być czynność i ją też należy uczynić węzłem centralnym: w schemacie węzeł ten jestprzedstawiony w postaci koła otaczającego słowo (zazwyczaj czasownik). Aktorzy iprzedmioty objęte scenariuszem czynności łączą się z węzłem zdarzenia strzałkamiokreślającymi ich rolę. Ogólny schemat przedstawiony jest na rysunku 10-12.

Tak więc oba zdania:

Matka gotuje kolację dla Huberta.

Kolacja Huberta jest gotowana przez matkę.

przedstawione są na rysunku 10-13 jako mające ten sam scenariusz. I chociaż oba zdaniaoglądają na całkowicie różne (mają różne struktury powierzchniowe), znaczenie ich jestjulcje same (mają tę samą strukturę głęboką) i dlatego rejestrowane są wpamięci tak samo,jgśli chodzi o zapis informacyjny. Ponadto gotowanie zawsze musi odbywać się wokreślonym miejscu (miejsce czynności), za pomocą określonych środków {instrument)oraz w pewnym określonym czasie (czas). Te pojęcia uzupełniające są po prostudodawane do węzła zdarzenia, jeśli są znane. Dlatego też nie ma potrzeby tworzenia dlanjch nowej struktury.

RYSUNEK 10-12

RYSUNEK 10-13

Oprócz podstawowych przypadków (tak nazywamy pojęcia wykonawcy, przedmiotu iodbiorcy) potrzebne będą również takie, jak:

czas: wskazanie, kiedy zachodzi zdarzenie, często nazywa się go po prostu w formieczasownikowej - przeszły, teraźniejszy lub warunkowy (Jack pocałował Lui-zę: czas przeszły).

miejsce: wskazanie, gdzie zachodzi zdarzenie (Bob uderzył Jacka w głowę:miejscem jest głowa).

instrument: przedmiot za pomocą którego wywołane jest zdarzenie (Bob uderzyłJacka w głowę kamieniem: instrument to kamień).

prawdziwość: czy zdarzenie było prawdziwe, czy też nie. (Nie widziałem Jacka:prawdą jest nie).

;jłna lista przypadków użytych do opisu zdarzeń przedstawiona została w tabeli4 Te przyktady wraz z analizami podane są według Fillmore'a (1968) oraz Bacha i Harmsa (1968).

Tabela 10-1. Elementy zdarzenia

Czynność (Action)

Wykonawca lub agens (Agent)

Uwarunkowanie (Conditional)

Instrument (Instrument)

Miejsce, lokalizacja (Location)

Przedmiot (Object)

Cel (Purpose)

Cecha (Quality)

Odbiorca (Recipient)

Czas (Time)

Prawdziwość (Truth)

Zdarzenie jako takie. Czynność jest zwykle wyrażona za pornoczasownika:

The man was bitten by the dog. (Człowiek zosta! ugryziony p^,,psa).

Aktor, który spowodował wystąpienie czynności:

The man was bitten by the dog (pies).

Warunek logiczny uzależniający dwa zdarzenia:

A shark is dangerous only if it is hungry. (Rekin jest niebezpiecznytylko wówczas, gdy jest gjodny).

John flunked the test because he alrays sleeps in lectures. (John oblałegzamin testowy, ponieważ zawsze śpi na wykładach).

Rzecz lub urządzenie powodujące lub umożliwiające zdarzenie:

The wind demolished the house. (Wiatr zdemolował dom).

Miejsce, w którym zachodzi zdarzenie. Często w grę wchodzą dwielokalizacje, jedna na początku, a druga na końcu zdarzenia. Określa się jejako lokalizację od i lokalizację do:

They hitchhikied from La Jolla to Del Mar. (Oni podróżowaliautostopem od La Jolla do Del Mar.

From the University, they hitchhikied to the beach. (Od Uniwersytetuaż na plażę dojechali autostopem).

Rzecz, na którą czynność oddziałuje:

The wind demolished the house. (Wiatr zdemolował dom).

Określa cel zdarzenia:

Jack took Henry to the bar to get him drunk. (Jack zabrał Hcnry'cgo dobaru, aby go upić).

Modyfikator pojęcia - opisuje jego właściwości.

The surf was heavy. (Fala była wysoka).

The were 93 people in class. (W klasie były 93 osoby).

Osoba, na którą oddziałuje skutek czynności:

The crazy professor threw the black-board at Peter. (Zwariowanyprofesor rzucił tablicą w Petera).

Kiedy zachodzi zdarzenie:

The surf was up yesterday. (Fala podniosła się wczoraj).

Stosowane głównie do twierdzeń fałszywych.

I do not like you, Hubert. (Nie lubię Cię, Hubercie).

Oto zdarzenie:

Wczoraj na plaży sfotografowałem swoim nowym aparatem dom na Dziewiątejulicy.

można przeanalizować tak:

czynność: fotografowanie

wykonawca: ja

przedmiot: dom na Dziewiątej ulicy

miejsce: plaża

instrument: mój nowy aparat

czas: wczoraj.

Analizę tę można ciągnąć dalej. Przedmiot może być analizowany}&ko pojęcie (dom) plusmiejsce (Dziewiąta ulica). Instrument to konkretny aparat fotograficzny, właśnie mój. Wrezultacie otrzymujemy strukturę przedstawioną na rysunku 10-14.

Wszystkie te związki są wprowadzane do banku danych dokładnie tak samo jakpojęcia, z tą jednak różnicą, że jest tu znacznie więcej możliwości niż tylkojestojest i ma.Czasem przydatny jest sposób uproszczenia struktury, zwany skróconym zapisem.Często w przypadku prostych zdarzeń, jak np. Matka gotuje kolację, nie ma wątpliwościco do tego, jaką rolę odgrywa w nim każde pojęcie (Matka i kolacja). W takim przypadku

Dom 9-ulica

Nowy

RYSUNEK 10-14

Wczoraj

Plaża

Mój

Aparat

RYSUNEK 10-15

pełny zapis zdarzenia przedstawiony na rysunku 10-15a nie jest nam potrzebnyWystarczy tu skrócony zapis jak na rysunku 10-156. Zauważcie, że w tym skróconymzapisie nazwa czynności służy po prostu za określenie relacji (strzałka), która łączy dwapojęcia. Ten sposób prezentacji nie prowadzi do nieporozumień, ponieważ warianty a i bsą rozpoznawane jako równoważne. Ale, kiedy do opisu zdarzenia dołącza się nowyszczegół, to skrócony zapis staje się nieprzydatny. I tak zdarzenie Matka gotuje kolacjędla jiuberta musi być przedstawione w pełnym zapisie (rys. 10-15c).

Teraz, kiedy ukazują się nam pełne możliwości banku danych, spróbujemy dodać dodanych, przedstawionych wcześniej na rysunku 10-6, następujące zdarzenia:

Bob pije piwo.

Wczoraj „u Luigiego" Mary mocno uderzyła Luizę.

Al właściciel tawerny „u Luigiego".

Bob lubi Luizę.

Henry, pies Ala, ugryzł Sama, ponieważ ten krzyczał na Mary.

Luiza pije wino.

Mary lubi Boba.

Widzimy, że teraz bank danych sta! się znacznie bogatszy, ponieważ nie tylko wzrosłaliczba zdefiniowanych pojęć, ale- przede wszystkim- zaistniała możliwość zrozumieniazdarzeń, w których pojęcia te występują. Wzór takiego wzbogaconego banku danychprzedstawiony został na rysunku 10-16. Zwróćcie uwagę na to, że do przedstawieniazdarzeń zastosowano zarówno zapis pełny, jak i zapis skrócony, a mimo to nie makłopotów ze zrozumieniem wynikających z tego połączeń (w schemacie zastosowanonowe techniki ilustracyjne, tak że warto zapoznać się z nimi dokładnie).

Tawerna^H„U Luigiego"* mlejsce

RYSUNEK 10-16

Mamy zatem podstawowy opis banku danych, tej podstawy pamięci człowieka. Systempamięci jest pewnym zorganizowanym zbiorem dróg umożliwiających przepływ infor-macji w banku danych. Wydobywanie informacji z pamięci jest zatem działaniempodobnym do poszukiwania drogi w labiryncie. Poczynając od danego węzła, możnaporuszać się po najrozmaitszych drogach. Wybór jednej z nich prowadzi do wieluróżnych skrzyżowań, a z każdego skrzyżowania można trafić do różnych pojęć. Każdenowe skrzyżowanie to całkiem nowy labirynt z nowym zestawem punktów wyboru inowymi sieciami dróg. W zasadzie można wystartować z dowolnego punktu banku1anvrh, a następnie wybierając prawidłową kolejność dróg labiryntu dotrzeć w końcu do

innego wybranego punktu. Tak więc w systemie pamięci wszyskie informacje &wzajemnie powiązane.

Do tej pory rozpatrywaliśmy pamięć jako system bierny. Jako sieć potencjalnych drógz których w zasadzie każda może być wykorzystana w procesie wydobywania iinterpretacji informacji. Nadszedł czas, aby prześledzić niektóre z procedur wydobywa-nia i manipulowania przechowywanymi w pamięci informacjami, czyli procedur;opisujące sposób posługiwania się pamięcią.

Jako wprowadzenie do problemu spróbujcie odpowiedzieć na następujące pytaniapochodzące z banku danych przedstawionych na rysunku 10-16.

Pytanie: Czy ludzie piją napoje alkoholowe?Pytanie: Czy Al lubi Mary?Pytanie: Czy Luiza jest klientką?

11. Procesy pamięci

MECHANIZMY WEJŚCIA I WYJŚCIAPrzetwarzanie na wejściuUdzielanie odpowiedzi

WNIOSKOWANIE O STRUKTURZE PAMIĘCI LUDZKIEJ

POSZUKIWANIE INFORMACJI W PAMIĘCIWieloetapowy proces poszukiwań

Relacje podrzędnościRelacje zachodzenia na siebieRelacje rozłączne

REORGANIZACJA STRUKTUR PAMIĘCIPOPRZEZ PROCESY MYŚLOWEKorygowanie błędówOcenianie na wejściu

PENETRACJA BANKU DANYCH

ROZUMIENIE A ZAPAMIĘTYWANIE

PAMIĘĆ JAKO PROCES PRZETWARZANIA INFORMACJI

Na poprzednich stronach przedstawiliśmy strukturę organizacyjną pamięci, łącznie zmetodami kodowania pojęć i zdarzeń. Opis struktury pamięci to tylko jedna strona^gadnienia. Teraz należy zbadać rodzaje procesów poznawczych, które mogą zachodzićy tej strukturze. W rozdziale tym zbadamy drugą grupę procesów pamięci: procesyinterpretacji (rys. 11-1). Wykład nasz ma jedynie na celu zarysowanie ogólnego kierunku

Imbryk

poszukiwań, ponieważ jego pełne rozwinięcie byłoby wplątaniem się w złożonościludzkiego myślenia. Ogólne podejście może mieć prawidłowy kierunek, jednak szczegóływymagają dokładniejszej analizy, zarówno w odniesieniu do logicznych właściwościomawianych procesów, jak i w sensie eksperymentalnego badania ich implikacji.Badanie procesów poznawczych pamięci to rzecz nowa; a zatem omawiane poniżejzasady to zaledwie pierwszy krok w tym kierunku.

MECHANIZMY WEJŚCIA I WYJŚCIA

System pamięci musi komunikować się z otaczającym go światem. Musi być zdofny doodbioru przekazów i przekodowywania ich na odpowiednią do przechowywania wpamięci formułę. Powinien być zdolny również do odpowiadania na pytania. Jeżeliprzyjąć opisaną wcześniej strukturę pamięci, to podstawowa strategia przekształcaniaprzekazów wejściowych i dawania odpowiedzi staje się w miarę prosta.

Rozpatrzmy najpierw dwa typy prostych przykładów takich zadań. Główne zadanie nawejściu to, jak dołączyć nowe przekazy do znajdujących się już w banku danych? Główneudanie na wyjściu polega na przełożeniu informacji przechowywanej w banku danychtt powiązany ciąg przekazów, który opisywałby te przechowywane dane.

RYSUNEK 11-1

Przetwarzanie na wejściu

Przypuśćmy, że po raz pierwszy w życiu spotkaliśmy Mary. Odbieramy ją jako prostepojęcie:

Mary jest tłustą, pryszczatą osobą.

Aby wprowadzić to pojęcie do banku danych, trzeba przede wszystkim nadać mustandardową formę, za pomocą której informacja jest tam przedstawiona. Innymi słowy,pojęcie Mary, którą właśnie poznaliśmy, rozpada się na trzy proste twierdzenia:

Mary jest osobą.

Mary jest tłusta.

Mary ma pryszcze.

yj tym momencie interesuje nas mechanizm, który dołączy te trzy przekazy do bankudanych. Zakładamy, ie pojęcie Mary, będące rezultatem różnorodnych procesówspostrzeżeniowych i rozpoznawczych możemy ująć jako obraz Mary, na który składająsjc te trzy przekazy. Zadanie nasze polega na tym, aby przekodować ten obraz do bankudanych. Przykłady, jakich używamy, mają charakter wyłącznie językowy-Mary jestopisywana za pomocą prostych zdań - wprowadzamy tę konwencję jedynie dla ułatwie-nia wykładu. Przypuszczalnie rzeczywista natura pamięci o Mary jako tłustej ipryszczatej nie jest werbalna. Po prostu opis zawartości banku danych najłatwiej jestprzedstawić za pomocą słów. Należy jednak pamiętać, że te werbalne opisy są jedyniewybranym przez nas sposobem przedstawienia procesów symbolicznych, które musząrzeczywiście zachodzić.

Udzielanie odpowiedzi

Zacznijmy od prostej sytuacji: mamy pewien zbiór pojęć. Bank informacji przedstawionyna rysunku 11 -2 zawiera definicje różnego rodzaju garnków i pojemników. Zauważcie, żenie wszystkim pojęciom odpowiadają określone nazwy. W szczególności są to pojęciapośrednie, oznaczone symbolami Cl, C2, C3, C4, które służą do definiowania innychwejść. Pojęcia pośrednie to pojęcia wtórne, o których mówiliśmy wcześniej. Jeżeliprześledzimy ten zbiór przechodząc od jednej definicji do drugiej, bez trudnościzrozumiemy zasady używania tych pojęć.

W jaki sposób system ten odpowiada na pytania dotyczące tego, co jest mu znane?Przeanalizujmy najpierw proste przykłady.

Pytanie: Co wiesz o imbryku?

System pamięci może odpowiedzieć na nie w następujący sposób:

Imbryk to garnek. Jest on z fajansu, ma ucho, dzióbek, niech się zastanowię,wewnątrz wypełniony bywa gorącym płynem. Garnek to coś w rodzaju okrągłegopojemnika, wykonanego z metalu. Czajnik to też garnek. Pozwólcie mi terazopowiedzieć o czajniku. Czajnik ma dzióbek, niech się zastanowię, tak, wypełnionyjest również wewnątrz gorącym płynem. A teraz powiem wam o...'.

Taki przekaz wyjściowy jest prosty. Jest on po prostu rezultatem usiłowania przejściawszystkich dróg, wychodzących z każdego węzła. Tu nie jest jeszcze wymagana

' Ten hipotetyczny przykład ma nam pokazać możliwe strategie przypominania. Najpierw opisywana jestinformacja znajdująca się wokół głównego węzła, następnie przechodzi się do któregoś z węzłów odnoszącychsię doń i tak dalej. Kiedy przechodzi się do kolejnego węzła, jest on starannie badany najpierw zgodnie zestrzałką jesto, „aby dotrzeć do jego nazwy, a następnie śledzi się inne strzałki, aby określić jego właściwości.Wymaga to czasu i wysiłku i dlatego człowiek wypełnia ten czas takimi nieszkodliwymi wyrażeniami, jak•Jiiech się zastanowię", „ m h m " i ... „no, wiesz".

RYSUNEK 1I--

interpretacja. Co jednak dzieje się wtedy, gdy konieczne będzie przeprowadzenie chuOh\najprostszego rozumowania?

Posługując się rysunkiem 11-2, spróbujcie odpowiedzieć na następujące p\ianja

dotyczące systemu pamięci.

A. Pytanie: Czy dzbanek ma rączkę?2

B. Pytanie: Czy garnek wykonany jest z metalu?C. Pytanie: Czy imbryk jest naczyniem?D. Pytanie: Czy imbryk jest z fajansu?E. Pytanie: Czy odpowiedź dotycząca D jest sprzeczna z wnioskami płynącymi /

odpowiedzi na pytania B i C?

WNIOSKOWANIE O STRUKTURZE PAMIĘCI LUDZKIEJ

Potencjalnie w systemie pamięci wszystko jest ze sobą powiązane. A zatem, jeżeli nie ograniczymyczasu poszukiwań, to mogą one trwać bez końca. Jednak struktura przekazu wyjściowego jest ściślezwiązana ze strukturą banku danych. Fakt ten można wykorzystać w klinicznych badaniachpacjentów. Można w tym celu posłużyć się szeregiem różnych metod. Jedna to metoda swobodnychskojarzeń. Pacjentowi mówi się określone słowo, a następnie prosi się go, żeby odpowiedzią!„pierwszym słowem, jakie przyjdzie mu na myśl". Jeden z wariantów tej metody polega na tym, żepacjenta prosi się o wypowiadanie się na jakikolwiek wybrany przezeń temat, niezależnie od tego,czy ma on, czy też nie ma związku z problemami chorego. W wyniku istnienia struktury powiązańw banku danych, dowolny temat może mieć związek z rozważaniami dotyczącymi innegodowolnego tematu.

Spójrzmy, co nastąpi, jeżeli posłużymy się bardziej rozbudowaną wersją banku danych (rys.11 -3) dla zilustrowania metody swobodnych skojarzeń w powiązaniu z tematem dotyczącym słowaimbryk.

Zacznijmy od imbryka. Droga prowadzi do płynów i napoi. Dalej droga zmierza w dwu różnychkierunkach.

Klienci wydają pieniądze w tawernie, aby otrzymać napoje alkoholowe w celach towarzy-skich.

Alternatywna droga prowadzi do:

Wino i piwo to napoje. W tawernie „u Luigiego" mają wino i piwo, jak też klientów.

A zatem obie drogi doprowadziły nas do pojęcia Klient. Od klienta przejdziemy łatwo do osoby istąd prosto do Mary (dziewczyny z pryszczami). Ale dzięki temu znaleźliśmy się bardzo bliskowszystkich powiązanych ze sobą zdarzeń, stanowiących opis incydentu u Luigiego.

Typ odpowiedzi, jakiej udziela bank danych, jest zdeterminowany w znacznym stopniu przezsystem interpretujący. Do kogo należy ten bank danych? Może to bank danych Sama? Jeżeli tak, toincydent, jak wiemy, dotyczy go bezpośrednio. Jeśli zaczniemy od imbryka, będzie to dobry punktwyjścia do przypomnienia sobie przezeń klienta lub tawerny, a następnie lokalu „u Luigiego". Stąd

RYSUNEK 11-3

2 Prawidłową odpowiedzią jest tak.

A łatwa droga do przypomnienia sobie szeregu zdarzeń, kiedy to Henry go ugryzł, najprawdo-podobniej dlatego, że krzyczał na Mary. Ale Mary, ta tłusta i pryszczata dziewczyna, uderzyłaUizę (Luiza, jak zobaczymy później, jest wysoka i przystojna).

Przypuśćmy, że Sama poproszono o wypowiedzenie swobodnych skojarzeń w związku ze•towem imbryk. Czy jest w tym coś niezwykłego, że odpowiedział słowem pryszcze? Doświadczony••linicysta postara się wykorzystać to dziwaczne skojarzenie do zbadania leżącej u jego podstaw•"uktury pamięci, mając nadzieję, że odtworzy tym sposobem pełny jej obraz. W tym przykładzie'!ruktura pamięci ma racjonalny charakter. Jest rzeczą oczywistą, że w przypadku zaburzeń

RYSUNEK 11-4

psychicznych związki między pojęciami nie są tak racjonalne. Pouczające i zabawne będziezapoznanie się ze strukturą pamięci Leona Gabora, pacjenta, który uważał siebie za JezusaChrystusa3 (rys. 11 -4).

POSZUKIWANIE INFORMACJI W PAMIĘCI

Pytanie: Czy wszystkie turnie są górami?Pytanie: Czy kanarek ma krew?

Pamięć można badać analizując odpowiedzi, jakich ludzie udzielają na zadane impytania, Obecnie jednak interesować nas będzie nie to, co usłyszymy w odpowiedzi, ale z

3 Struktura pamięci Leona-Gabora została odtworzona na podstawie studium tego przypadku zamieszczo-nego w pracy Rokeacha, The Three Christs ufYpsilanti (1964).

:-iką szybkością, zostanie nam udzielona. Aby to zaobserwować, zapoznajmy się z innym,• junientem dotyczącym banku danych, zaczerpniętym z pracy Allana Collinsa i M. Ross,)uilliana (1969) i przekształconym przez nas zgodnie z konwencją stosowaną w tej

„jiążce.Rozważmy następujące pytania:

i Czy kanarek jest żółty?< Czy kanarek ma skrzydła?I Czy kanarek oddycha?

Ijk odpowiedzielibyście na nie posługując się schematem przedstawionym na rysunkuijó? Zacznijmy od pytania najtrudniejszego: 3. Czy kanarek oddycha? Pierwszymi-rokiem jest oczywiście sprawdzenie wszystkich cech specyficznych związanych zlanarkiem i ustalenie, czy oddychanie stanowi część charakterystyki kanarka. Jeżeli naiście tych cech znajdzie się oddychanie, odpowiemy niezwłocznie tak. Ale jeślioddychania tu nie będzie, nie oznacza to jeszcze, że odpowiedź nasza musi brzmieć nie.lest bardzo możliwe, że cecha oddychania jest przechowywana w pamięci jedynie przypojęciu ptaka czy zwierzęcia: Czyż bowiem wspólna cecha nie może określać całej klasy,Jo której przynależy?

Czymjesto kanarek? Kanarek jesto ptak. Następny zatem krok, to sprawdzić definicjęjotyczącą ptaków: Czy ptak oddycha? I tu również nie znajdujemy informacji ooddychaniu, musimy zatem kontynuować poszukiwania w tym kierunku. Ptak jestowierzę. Co wiemy o zwierzętach? Zgoda, zwierzę może oddychać. A zatem ptak (którysio zwierzę) także może oddychać: a więc kanarek (który jesto ptak) może oddychać.Jeżeli informacja reprezentowana jest w pamięci właśnie w taki sposób, to odpowiedź napytanie w rodzaju: Czy kanarek oddycha? wymaga więcej czasu, niż odpowiedź napytanie w rodzaju: Czy kanarek ma skrzydła?

To właśnie chcemy sprawdzić: czas potrzebny na udzielenie odpowiedzi na tego typupytania. Badani udzielają odpowiedzi na pewną liczbę serii takich pytań, a jednocześniemierzony jest czas, jakiego potrzebują na udzielenie każdej odpowiedzi. Wyniki tego typueksperymentu zostały przedstawione na rysunku 11-6. Pokazano tu kilka typów zdań,których prawdziwość ocenia badany. Jedno zdanie Czy kanarek jesto kanarek? zostałowłączone do serii dla celów skalowania czasu. Czas oceny jego prawdziwości przez osobębadaną pozwala eksperymentatorowi ustalić czas niezbędny do przeczytania pytania iudzielenia odpowiedzi w warunkach nie wymagających poszukiwania informacji wpamięci. Ponadto wyróżniono dwa rodzaje zdań. Aby odpowiedzieć na jedno znich- zwane pytaniem jesto- wystarczy iść w kierunku zgodnym ze strzałkami ozna-sającymi relację jesto. A zatem, kanarek jesto ptak? Czy kanarek jesto zwierzę? Czy dąbiesto drzewo? Inny typ pytania dotyczący cech wymaga sprawdzenia takich cech, jak: maskórę, może oddychać, ma żołędzie.

Dane przedstawione na rysunku 11 -6 wskazują na to, że im większa jest liczba pojęć,tóre należy sprawdzić, tym dłuższy czas jest potrzebny na udzielenie odpowiedzi. WOczywistości można zauważyć, że każdy dodatkowy poziom poszukiwań w pamięcizabiera dodatkowo około 0,1 sek. Zauważcie, że odpowiedź tak na stwierdzenie kanarek

Jeść Oddychać

Latać

Pióra

Skrzydła

Pływać

Płetwy

RYSUNEK 11-5

1,5

RYSUNEK 11-6. Źródło: Collins i Quillian (1969).

jesto kanarek następuje po upływie około 1 sek. Jest to czas potrzebny na przeczytanie/dania, podjęcie prostej decyzji i naciśnięcie odpowiedniego guzika. Zdanie wymagająceposzukiwań na jednym poziomie, zgodnie z kierunkiem strzałki.jesto (np. kanarek jestoptak), zajmuje około 1,18 sek., stąd można wnioskować, że dodatkowe 0,18 sek.potrzebne było na poszukiwania w pamięci. Zdanie wymagające przeszukania dwup0/iomów pamięci dotyczących stwierdzeń typu jesto (np. kanarek jesto zwierzę)zajmujeiikoło 1,24 sek. to znaczy o 0,24 sek. więcej niż najprostsze zdanie.

Podobnie w wypadku, gdy wymagane jest sprawdzenie listy cech, najprostszeposzukiwanie - kanarek śpiewa - zabiera około 1,3 sek., a wykrycie tego, że kanarek maskórę-o 0,8 sek. dłużej.

Wyniki tych eksperymentów mają wyłącznie charakter wstępny: pozwalają jedynieprzypuszczać, jaka jest rzeczywista struktura pamięci i jak przebiegają procesy wydoby-ta z pamięci. Prowokują niewątpliwie do dalszych poszukiwań dotyczących ogólnejnatury systemu pamięci.

Ćwiczenie: Zwróćcie uwagę na dodatkowe dane, przedstawione na rysunku 11-6. To-zasy reakcji na fałszywe twierdzenia, takie jak: kanarek ma skrzela i kanarek jesto ryba.Spróbujcie teraz, posługując się rysunkiem 11-5, określić możliwe drogi poszukiwaniaodpowiedzi na te pytania. Jak postąpilibyście z twierdzeniami w rodzaju kanarek jestniebezpieczny lub nawet kanarek jest spokojny, dla których to twierdzeń nie ma w bankuJanych odpowiedniej, przynajmniej bezpośrednio dostępnej informacji?

Na koniec spróbujcie wyobrazić sobie taki bank danych, który pozwoliłby operować/daniami w rodzaju:

Madryt jest meksykański.

Orzech laskowy ma zamek.

Chicago ma góry.

Igloo na pewno roztopi się w Teksasie.

Rowery rozpędzają mgłę.

Wieloetapowy proces poszukiwań

Pytanie: Wszystkie turnie są górami

Aby zdecydować się, czy jest to prawda czy też fałsz, niezbędny jest inny rodzaj pamięci"iz ten, który był potrzebny przy rozstrzygnięciu kwestii typu: kanarek ma skórę. WMestii kanarka podstawowy problem polegał na zadecydowaniu, czy struktura definicjismarków jest zgodna z przedstawionym twierdzeniem. W przypadku turni natomiastkonieczne jest sprawdzenie wszystkich konkretnych przykładów turni. Będzie tooperacja zupełnie innego rodzaju.

D. Meyer (1970) analizował znaczną liczbę pytań tego typu. Rozpatrywał Onodpowiedzi osób badanych na pytania czterech następujących typów:

Wszystkie P są S.

Niektóre P są S.

Wszystkie S są P.

Niektóre S są P.

W zależności od relacji między S i P, pytania te wymagają różnych strategii poszuki-wawczych. Rozważmy następujące przypadki:

Relacje podrzędności. (Zakres jednego pojęcia wchodzi w zakres drugiego - przyp. tłum.).Niech P będzie jednym z przykładów S; tak więc P może być turnią, a S górą, alboP-rubinem, a S-kamieniem szlachetnym. Stąd:

Wszystkie rubiny są kamieniami szlachetnymi. Prawda.

Niektóre rubiny są kamieniami szlachetnymi. Prawda.

Wszystkie kamienie szlachetne są rubinami. Fałsz.

Niektóre kamienie szlachetne są rubinami. ; Prawda.

Relacje zachodzenia na siebie. (Zakresy obu pojęć w części się pokrywają - przyp. tłum.).P i S zachodzą na siebie znaczeniowo, ale żadne z nich nie jest przykładem drugiego.Niech P oznacza kobiety, a S pisarzy albo też P konserwatystów, a S studentów. Tak więcotrzymamy cztery typy zdań.

Wszystkie kobiety są pisarzami.

Niektóre kobiety są pisarzami.

Wszyscy pisarze są kobietami.

Niektórzy pisarze są kobietami.

Fałsz.

Prawda.

Fałsz.

Prawda.

Relacje rozłączne. (Zakresy pojęć nie zachodzą na siebie - przyp. tłum.). W końcu niechP i S oznacza rzeczy nie mające ze sobą nic wspólnego. Niech P oznacza dom, a S próżnię,albo P niech oznacza książki, a S-koty. We wszystkich czterech wersjach zdania będąfałszywe.

Wszystkie książki są kotami.

Niektóre książki są kotami.

Wszystkie koty są książkami.

Niektóre koty są książkami.

Fałsz.

Fałsz.

Fałsz.

Fałsz.

przyjmując istnienie struktury pamięci, z którą zapoznawaliśmy się dotychczas,potrzebne są jeszcze inne procedury poszukiwawcze, aby móc znaleźć odpowiedź na tepytania. Na przykład, odpowiedź na pytanie:

Czy wszystkie krzesła są meblami?

można zacząć od pojęcia krzesło, dokonać przeglądu jego zakresu, czyli wszystkichD,-Zykładów krzeseł, i upewnić się, że każdy stanowi pewien typ mebla. Jeżeli będziemypostępować w ten sposób to czas niezbędny na udzielenie odpowiedzi na pytanie:

Czy wszystkie trony są meblami?

będzie znacznie krótszy niż czas potrzebny do udzielenia odpowiedzi na pytaniepoprzednie. W końcu w naszym życiu z tronem nie spotykamy się tak często jak zkrzesłem, tak więc czas poszukiwania powinien być krótszy. Zgodnie z naszymrozumowaniem możliwe jest sprawdzenie różnych teorii poszukiwania w pamięcipoprzez dobranie pytań z różną liczbą przykładów, które trzeba odszukać, aby znaleźćodpowiedź, a następnie zbadanie, jak zmieniają się odpowiednie czasy reakcji u osóbbadanych.

Rezultaty tego typu eksperymentów wskazują, że proces odpowiadania na pytaniaskłada się przynajmniej z dwu etapów. W pierwszym następuje sprawdzenie, czy obaporównywane przedmioty mają coś wspólnego, to znaczy, czy pojęcia te zachodzą nasiebie? Na przykład, w kolejnych dwu twierdzeniach:

Wszystkie zboża są tajfunami. (Wszystkie S są P.)

Niektóre krzesła są ludźmi. (Niektóre S są P.)

nie ma żadnych wspólnych relacji między S i P (zboża-tajfuny lub krzesła-ludzie), takwięc od razu rzuca się w oczy, że te twierdzenia są fałszywe. Jeżeli jednak oba pojęcia będąmiaiy cokolwiek wspólnego, jak na przykład:

Wszyscy piloci są mężczyznami. (Wszystkie S są P.)

to pierwszy etap analizy nie dostarczy nam odpowiedzi. W takim przypadku koniecznyjest drugi etap analizy, aby sprawdzić, czy wszyscy piloci na pewno są mężczyznami.Dodatkowe przetworzenie informacji wymaga, oczywiście, dodatkowego czasu i osobybadane odpowiednio wydłużają czas swoich odpowiedzi. Zauważmy, że w wypadkutwierdzenia w rodzaju:

Niektórzy piloci są mężczyznami. (Niektóre S są P.)

wystarczy jeden przykład potwierdzający, aby dać odpowiedź: prawda. Odpowiedź takanastępuje szybko, ponieważ uzyskiwana jest od razu w pierwszym etapie analizy. Ogólnieposzukiwanie odpowiedzi na pytania tego typu można przedstawić jako procesdwustopniowy, zachodzący w zorganizowanej strukturze pamięci (rys. 11-7).

Wspólną cechą wszystkich naszych procedur poszukiwawczych jest to, że doudzielenia odpowiedzi na pytania niezbędne jest zarówno wydobywanie informacji z

RYSUNEK 11-7. Źródło: Meyer ny7llPółnoc

pamięci, jak i rozumowanie dedukcyjne. W gotowej formie odpowiedź rzadko przecho-wywana jest w systemie pamięci. Musi ona być wyszukana, wydobyta z cichego kącika,gdzie się skrywała, a następnie trzeba ją pracowicie złożyć z oddzielnych części. Nawettak proste pytanie, jak:

Co to jest ąuigee?4

wymaga intensywnych poszukiwań i logicznych konstrukcji na podstawie posiadanychinformacji (rys. 11-8). W ciągu długiej historii badań psychologicznych wskazano, ze

:e!ona

Radykał

Gra typu bilard. (Przyp. red. poi.)

pamięć rzadko jest zwykłą przechowalnią zdarzeń, jest raczej zbiorem sądów, któremuszą być opracowane w celu zrekonstruowania poszukiwanego obrazu. Jednakżeprawdziwa, konstruktywna natura pamięci ludzkiej odkrywa się przed nami jedyniewtedy, kiedy starannie badamy jej budowę i zachodzące w niej procesy wydobywaniainformacji.

REORGANIZACJA STRUKTUR PAMIĘCIPOPRZEZ PROCESY MYŚLOWE

Dane, które rozpatrywaliśmy przed chwilą, wskazują na to, że informacja zgromadzonaw banku danych jest odpowiednio ustrukturalizowana. Wydaje się, że informacja jestprzechowywana tam, gdzie może być najbardziej wydajna. A zatem, twierdzenie typu maskrzydła nie jest przechowywane przy każdej nazwie ptaka, ale zapisane zostało tylkojeden raz, obok bardziej ogólnego pojęcia „ptaki". Nasuwa się przypuszczenie, że systempowinien mieć pewną inteligencję, ponieważ od czasu do czasu zdarza się, że informacjaprzechowywana w pamięci ulega pewnej reorganizacji. Przeanalizujmy zatem niektóreprocesy zapewniające reorganizację i generalizację informacji.

Przed nami schemat (rys. 11 -9) przedstawiający pojęcia, które mogłyby być zakodo-

RYSUNEK 11-8

RYSUNEK 11-9

RYSUNEK 11-10

Ciało

Niskiego wzrostu

Rude włosy

Istota ludzka

Tłusta

Pryszcze

Quigee Brzydka Radykał Bystry

iv;ine w banku danych czyjejś pamięci. Aby uprościć rozważania, w schemacie nie zostałyprzedstawione zdarzenia, lecz pojęcia dotyczące Mary, Boba i Sama. Jeżeli dysponujemyinformacją w rodzaju: Mary jest niska, tłusta, płci żeńskiej, Bob jest rudowłosy i radykał,, Sam jest bystry, to do jakich wniosków możemy dojść myśląc o istniejących tu/wiązkach? Poza tym, w miarę gromadzenia się coraz większej ilości informacjiodnoszących się do tych czy innych pojęć rozsądnie jest zatrzymać się i ustalić, czegonaprawdę dowiedzieliśmy się.

Pytanie: Powiedz, co wiesz o osobie?

W odpowiedzi na takie pytanie system pamięci powinien przejrzeć listę osób i wskazaćia właściwości każdej z nich. Jednak w procesie formułowania tej odpowiedzi mogą zajśćnieresujące rzeczy. Przeanalizujmy na przykład hipotetyczny efekt pracy procesuinterpretującego:

Mary, Bob i Sam jesto osoba. Mary jest płci żeńskiej, gruba, niska i brzydka. Mary marude włosy. Hmm, Bob ma rude włosy. Sam ma rude włosy. Wszystkie osoby mająrude włosy. Bob jest niski. Ale spójrzmy na to: Bob Mary i Sam są niscy. Wszystkieosoby są niskie.

Zgodnie z informacją przechowywaną w tym banku danych, wszystkie osoby są niskie,rudowłose i mają ciało. Tak więc pojęcie osoba zostało uogólnione przez zestawieniewspólnych informacji.

Taki system uogólniania jest raczej prosty. Wszystkie przykłady danego pojęcia sąanalizowane kolejno w celu wykrycia cech wspólnych. Jeśli przy każdym pojęciuprzechowywana jest ta sama informacja, wiedza o nich zostaje uogólniona. Czy wszystkieosoby mają ciało? W banku danych mamy do czynienia wyłącznie z trzema przypadkamiosób i każda z nich rzeczywiście ma ciało. Oczywisty wniosek natury praktycznej - wy-łączyć cechę dotyczącą ciała każdego z trzech przypadków i umieścić ją tylko raz jakoinformację osoba ma ciało. W ten sposób upraszczamy sobie ogólną strukturę bankudanych.

Takie uogólnienia (rys. 11-10) mogą nam się wydawać nieco osobliwe: Wszyscy ludziemają rude włosy, są niscy i mają ciało. Chętnie godzimy się na to ostatnie, ale nie na dwapierwsze. Źródło błędu tkwi w tym, przynajmniej po części, że ilustrowana na schemaciepamięć zna jedynie trzy osoby. Nie godzimy się z tym, że wszystkie osoby są rude, a todlatego, że mieliśmy okazję spotkać setki i tysiące osób, i wiele z nich wcale nie miałorudych włosów. Jednak w przypadku przedstawionego systemu posiadanie rudychwłosów oraz niskiego wzrostu jest tak samo dobre do scharakteryzowania osoby, jak ifakt, że wszystkie osoby maja ciało.

Możliwe jest pewne udoskonalenie naszego modelu pamięci. Spójrzcie na rysunek11-10. Widać, że Bob i Sam są osobami płci męskiej. Uwzględniając tę informację, możnautworzyć nowe pojęcie NI, osoba płci męskiej (rys. 11-11). W tym momencie systempamięci wie jedynie tyle, że może odnaleźć w banku danych wspólne pojęcia dlaniektórych osób, a mianowicie cechę „być płci męskiej". Później, być może, nauczy się

RYSUNEK 11-11

określać to pojęcie słowem mężczyzna, ale na razie uogólnienie to wyznacza nie nazwanywęzeł wtórny, oznaczony dla wygody symbolem NI.

Mamy więc okazję zaobserwować, jak na podstawie analizy informacji nabytej wuprzednim doświadczeniu tworzą się pewne pojęcia ogólne. Jednak prostota tegoschematu uogólnienia jest myląca. Stopniowo, w miarę kolejnego przystosowywania się,struktura pamięci podlega ciągłej reorganizacji. Cechy wspólne dla pewnych pojęć majątendencję do przemieszczania się w górę, łącząc się z jednostkami ogólniejszymi. Wraz zupływem czasu bezpośrednio powiązane z danym pojęciem pozostają tylko cechy, któresą dla niego albo specyficzne, albo też szczególnie ważne. Myśląc o Mary system pamięcibędzie zwracał uwagę przede wszystkim na to, co jest specyficzne dla Mary, i co wyróżniają spośród innych osób. Cechy bardziej ogólne można łatwo odszukać przechodząc wgórę zgodnie ze strzałkami jesto. Dzięki takiemu mechanizmowi uogólnienia możnauzyskać następującą odpowiedź na pytanie dotyczące pojęcia Mary:

Pytanie: Opowiedz mi o Mary.

Tak, niech się zastanowię. Mary jest grubą, brzydką osobą płci żeńskiej, ma pryszcze i„quigee". I oczywiście jest osobą, a zatem jest niska, ma rude włosy i ma ciało. Czymam porównać Mary z innymi znanymi mi osobami?

Korygowanie błędów

Jestoczywiste, że dokonując uogólnień system pamięci może posługiwać się wyłącznie tąinformacją, którą dysponuje w danym momencie. Prowadzi to do nieuniknionych w tej

,vtuacji błędów, ponieważ jego wiedza może być dość szczupła. Ta cecha systemu jestzbieżna z zachowaniem się rzeczywistych ludzi. Powinna jednak istnieć jakaś przeciw-waga dla tej tendencji do nadmiernych uogólnień; niezbędny jest mechanizm przebudo-wywania pojęć w miarę napływu dalszych informacji. W danym momencie nasz systempamięci przechowuje następujące informacje, związane z pojęciem osoby:

osoba

* jesto istota ludzka.* jest niska.* ma ciało.* ma rude włosy.Mary jesto *.klient jesto *.NI jesto *.

\by uprościć opis danego węzła, podstawiamy symbol * na miejsce tego pojęcia, którechcemy zdefiniować. Tak więc * jesto istota ludzka, oznacza informację, że osoba jestoistota ludzka, a Mary jesto * reprezentuje informację, że Mary jesto osoba. Przypuśćmy,że dostępne są następujące fakty:

Osoba jest szczęśliwa.

Luiza jesto osoba.

Harry jesto osoba

Jak dotąd, nie ma specjalnych problemów. Dodajmy te trzy fakty do listy rzeczy, które jużwiemy o osobie, i utwórzmy też trzy nowe pojęcia: szczęśliwy, Luiza i Harry. (Od tegomiejsca byłoby dobrze, żebyście przerysowali schemat, który został przedstawiony narysunku 11-11 i wprowadzili doń trzy wskazane uzupełnienia, tak abyście mogli goprzekształcać w miarę jak będziemy posuwali się naprzód. Ułatwi wam to zapis dalszychwywodów).

Przypuśćmy, że dowiedzieliśmy się nowych szczegółów:

Sam jest radykałem.

Sam jest brzydki.

Informacja ta umożliwia dalsze udoskonalenie schematu. Przede wszystkim do definicjipojęcia Sam dodajemy nowe informacje, że Sam jest brzydki i jest radykałem. Podobniedodajemy Sam do definicji pojęć radykał i brzydki. Zauważmy, że Mary jest równieżbrzydka, ale jest to jedyna, wspólna dla obojga cecha. Jednakże zarówno Sam, jak i Bob sąradykałami. I jeszcze do tego obaj są NI. Stąd też wynika nowe uogólnienie-NI jestradykałem.

Struktura pamięci przedstawia się teraz w sposób następujący (rys. 11-12):

RYSUNEK 11-12

RYSUNEK 11-13

Sam* jesto NI.* jest bystry.* jest brzydki.

Bob

* jesto NI.

NI

* jesto osoba.* jest płci męskiej.* jest radykałem.Sam jesto *Bob jesto *

Załóżmy, że wiedza systemu pamięci dotycząca ludzi ciągle rośnie, a szczególnie wiedzadotycząca Luizy. Dotychczas system wiedział o Luizie tylko tyle, że Luiza jesto osoba.Teraz dochodzą następujące nowe informacje:

Luiza

* jesto osoba.* jest stara.* jest przystojna.* jest głupia.* jest wysoka.

Co nam teraz wyszło? Luiza jest wysoka, ale Luiza jesto osoba, a osoba jest niska. Wtym punkcie system pamięci musi przedsięwziąć określone środki w celu usunięciakonfliktu.

Pierwsza rzecz, jaką musi uczynić, to sprawdzić prawdziwość napływającej informacji,zadając informatorowi następujące pytanie:

Czy masz pewność mówiąc, że Luiza jest wysoka?

Jeżeli informacja została sprawdzona, system musi znaleźć sposób skorygowaniawcześniej dokonanego, nadmiernego uogólnienia. Jedna ze strategii polega na tym, abywycofać sporną informację z pojęć wyższych i przenieść ją do węzłów wszystkich pojęćpodrzędnych. Inaczej mówiąc, należy wycofać twierdzenie osoba jest niska z definicjiosoby, skoro są dowody przeciw takiemu umiejscowieniu tego twierdzenia, i przypisać jetym osobom, o których pamięć wie, że są niskie, a w szczególności Mary, NI i Harry'emu(rys. 11-13). Następnie system powinien w stosunku do każdej z tych osób dokonaćPonownej analizy zgodności cech.

Druga strategia-i ją właśnie przyjmiemy - polega na podzieleniu pojęcia osoby nadwie różne grupy, w zależności od tego, czy są one wysokie czy też niskie. W ten sposóbtworzymy pojęcia N2 i N3:

N2

* jesto osoba.* jest niska.Mary jesto *NI jesto *

N3

* jesto osoba.* jest wysoka.Luiza jesto *

Teraz musimy dokonać odpowiednich zmian w pojęciu osoba. Oto co otrzymaliśmy:

osoba

* jesto istota ludzka.* ma ciało,klient jesto *N2 jesto *N3 jesto *

A co z Harrym? Wszystko, co o nim wiemy, to, że napewno jesto osoba (a zatem, jakwszystkie pozostałe osoby, jest szczęśliwą rudowłosą istotą ludzką). Ale przypuśćmy, iżdowiedzieliśmy się jeszcze o tym, że:

Harry jest stary.

Harry jest przystojny.

Harry jest wysoki.

Harry, jak z tego wynika, jest bardzo podobny do Lui/y. Harry jesto N3, jest jedną zestarych, wysokich przystojnych osób. ^

Udało nam się zgromadzić raczej pełną listę cech. Wszystkie zostały przedstawione narysunku 11-14. Jak na razie brak tu jedynie uogólnienia informacji, że Luiza i Harrymoboje przystojni i starzy. Jeżeli byłaby to pamięć ludzka, człowiek mógłby rozważyć, cowie jego bank danych i przeprowadzić następujący wywód (rys. 11-14):

Czy Mary jest radykałem? Jeżeli tak, to radykał może być płci męskiej lub żeńskiej i jestbardzo prawdopodobne, że Bob jest brzydki. Jeśli się dobrze nad tym zastanowić, toidę o zakład, że Harry jest głupi. Czy radykałowie płci męskiej mają pryszcze?

RYSUNEK 11-14

Rozważam sobie pojęcie osoby. Każda osoba, najwidoczniej, ma ciało, rude włosy ijest szczęśliwa. Jest ona również istotą ludzką. Jak widać, są dwa podstawowe typyosób: jeden typ to osoby wysokie, stare i przystojne, drugi zaś to osoby niskie. Osobyniskie też mogą dzielić się na dwa typy, jeden jest płci żeńskiej, gruby, brzydki, mającypryszcze i „quigee". Drugi to radykałowie płci męskiej. Niektórzy radykałowie sąbystrzy ale brzydcy. Niektóre wysokie, przystojne osoby wydają się głupie.

Ocenianie na wejściu

Posunęliśmy się znacznie naprzód. W gruncie rzeczy nasz model jest już na tylerozbudowany, że można by rozstrzygnąć pewne kwestie przedstawione na wstępie. Jaksię zachowa omawiany system pamięci, kiedy otrzyma jedno z zadań, o którychmówiliśmy poprzednio? Czy pamiętacie to stwierdzenie?

Ci autorzy są faszystami.

Proponowaliśmy wam wówczas, żebyście nie przyjmowali biernie tego twierdzenia, leczpróbowali aktywnie je zinterpretować. Interesowało nas, jakimi regułami posługujecie sięprzy ocenie tej informacji wejściowej. Teraz mamy już określone podstawy do zbadaniatego typu oceny.

Rysunek 11-15 przedstawia schemat pamięci, którym będziemy się posługiwać.

RYSUNEK 11-15

Brzydki -

Zauważcie, że w stosunku do poprzedniego uległ on pewnej reorganizacji. Ponadlo. cojest widoczne, zawiera więcej informacji o Mary, Bobie i Samie, ponieważ odpowiada-jące im pojęcia zostały uogólnione jako N2. Pamięć ta miała już do czynienia ze >to\\cmfaszyści, ale wie jedynie to, że faszyści są okrutni. I teraz otrzymuje informacjo:

Osoba jesto faszysta.

Tym razem nie wystarczy już akceptacja wartości fasadowej tej informacji. Teraz pamięćmusi powiązać napływającą informację z tymi, które już poznała.

Informator: Osoba jest faszystą.Pamięć: Mało wiem o faszystach, ale nie przypuszczam, żeby osoba miała •.•w.i

cechę tego typu. Być może, mówisz o jakiejś określonej osobie. Czy :.-i-"..••.*:są wysocy czy niscy?

Informator: W7 istocie rzeczy faszyści są zazwyczaj niskiego wzrostu tak jak Hitler.Mussolini i Napoleon.

pamięć: Aha. Czy są brzydcy?Informator: Tak bym ich określił.Pamięć: I są radykałami?Informator: W pewnym sensie.pamięć: Rozumiem. Znam takich ludzi, którzy są faszystami. Po prostu nigdy ich tak

nie nazywałem. Ale, ale, czy są osoby, które już wymieniłeś, Hitler, Mussolini iNapoleon, to mężczyźni czy kobiety?

Informator: Mężczyźni.Pamięć: Dziękuję. Zapamiętam to sobie.

Ta część pamięci, która uczestniczy w powyższym dialogu, została przedstawiona narysunku 11-16. Pierwsza sprawa, jaką należy zaznaczyć, to fakt, że N2 otrzymało nowąnazwę: N2 oznacza to samo co faszysta. A zatem w drodze implikacji bank danychzakoduje, że faszyści bywają grubi, niscy, brzydcy i okrutni i że wobec tego Mary, Bob iSam są faszystami.

Opracowaliśmy tak dokładnie te przykłady, aby zilustrować kilka możliwych procedurstosowanych do reorganizacji informacji przechowywanej w banku danych. Jedna z

RYSUNEK 11-16

procedur polega na uogólnieniu, dedukowaniu wspólnych cech różnych pojęć. I n n a

wprowadza specjalny podział na klasy, przy założeniu, że takie wyspecjalizowaneklasyfikacje okażą się kiedyś przydatne. Jeszcze inna procedura polega na wyszukiwaniua następnie eliminowaniu błędów i niezgodności.

Ćwiczenie: Z banku danych dotyczących garnków i pojemników (rys. 11-2) należywyeliminować następującą niezgodność, że garnek powinien być wykonany z metalujednak równocześnie imbryk może być wykonany z fajansu, chociaż w schemacie jestokreślony jako garnek.

PENETRACJA BANKU DANYCH

Jak wiele danych może być objętych jednocześnie procesem interpretacji? Dotychczas przedsta-wialiśmy na rysunku taki schemat banku danych, który w całości był obejmowany jednoczesnaobserwacją: w takich warunkach nie trudno zrozumieć wzajemne powiązania między przedsta-wionymi rzeczami. Jest jednak bardzo prawdopodobne, że system interpretujący nie obejmujecałego schematu w jednym akcie obserwacji. Jeden ze sposobów przedstawienia sobie tego możebyć.na przykład taki, że interpretator ogląda sieć banku danych oświetlając go latarką. Wtedy widzijedynie to, co zostało oświetlone. Powstaje pytanie, jak szeroki jest snop światła rzucanego przezlatarkę?

Porównując ze sobą rysunki 11-17 i 11-18, dostrzegamy różne możliwe poziomy widoczności.(Zauważcie, że analogia ze snopem światła nie jest zbyt ścisła, ponieważ w rzeczywistości stopieńdostępności sieci w banku danych mierzony jest liczbą równocześnie spostrzeganych strzałek ipojęć, a nie fizyczną miarą średnicy plamy świetlnej). •

Lager

Cabernetsauvignon

Fermentująceowoce

Hałaśliwy RYSUNEK 11-17RYSUNEK 11-18

Ograniczenia w tym, co człowiek może „widzieć" w jakimś jednym momencie w procesiewydobywania informacji ze swej pamięci, mogą w rzeczywistości polegać na ograniczeniachpamięci krótkotrwałej. Jest bardzo prawdopodobne, że to pamięć krótkotrwała przetrzymujeinformację w celu przetworzenia jej w procesie interpretacyjnym. Zakres tej pamięci jest mierzomw jednostkach psychologicznych. Spróbujmy zastanowić się nad tym, jaki charakter mają tejednostki. Możliwe, że jednostką pamięci krótkotrwałej jest węzeł. Można sobie łatwo wyobrazićże ograniczona liczba węzłów zmieści się w pamięci krótkotrwałej, co z kolei ograniczy zdolnościprocesu interpretacyjnego do wyszukiwania oceny informacji przechowywanych w banku danych(tzn. w pamięci długotrwałej).

Przeprowadźmy następujący eksperyment myślowy. Rozważmy incydent w lokalu „u Luigieąo"opisany i przedstawiony na rysunku 11-3 w tym rozdziale i na rysunku 10-16 w poprzednimrozdziale. Wyobraźmy sobie tę scenę: „U Luigiego"-to ciemna, zadymiona tawerna, gdziekonsumenci siedzą w boksach w słabo oświetlonych rogach sali. Właściciel Al, to towarzyskisympatyczny gość. W pobliżu kręci się zawsze jego pies Henry. Nagle w grupie osób siedzących wrogu wybucha kłótnia. Słychać, jak Sam wrzeszczy na Mary. Henry, pies Ala, gryzie Sama; wpewnym momencie w trakcie tego rozgardiaszu Mary uderzyła Luizę. Postarajcie się wywołać \vswojej wyobraźni całą tę scenę. Czy wszystko jest jasne? Jeśli tak, to powiedzcie: Jakiej rasy jest piesHenry? Jak długi jest jego ogon? Spójrzcie na jego obrożę. Jaki napis widnieje na blaszceprzyczepionej do obroży?

Większość osób zgodzi się zapewne z tym, że istnieją pewne granice wyobrażania sobie tej c/)innej sceny. I chociaż początkowo wydawało im się, że wyobrażają sobie dokładnie i wyraźnie cak|bójkę w tawernie,to wystarczy zadać im kilka pytań dotyczących szczegółów ubioru osób, długościczy koloru ich włosów, czy nawet szczegółów samej tawerny, a muszą przyznać, że obraz nie jest takdokładny, jak sądzili. Gdyby poproszono Was o przyjrzenie się psu, to jego obraz znajdzie się wcentrum Waszej świadomości, pozostałe szczegóły incydentu, chociaż w pewnym sensie nicprzestają istnieć, znikają z centralnego miejsca w procesie myślowym. Można tak iść wnieskończoność. Gdyby poproszono Was o przyjrzenie się różnym szczegółom psa, to wówczasokazałoby się, że obraz samego psa nie jest już taki wyraźny. Badając obrożę, gubimy z pola wi-dzenia części ciała psa. W gruncie rzeczy, jeżeli skoncentrujemy uwagę na blaszce wiszącej przyobroży, to stwierdzimy, że sama obroża zeszła na dalszy plan i jakby rozpłynęła się we mgle.

Bardzo interesujące wydaje się założenie, że w pamięci krótkotrwałej może mieścić sięjednocześnie tylko ograniczona liczba węzłów (to znaczy, mówiąc obrazowo, tyle, ile promieńświatła latarki zdoła oświetlić). Jest też prawdopodobne, że w banku danych znajduje się wtórnywęzeł centralny, odnoszący się do całego incydentu w tawernie ,,u Luigiego" (nie pokazany naschemacie). Można go analizować, lecz jest to ogólne pojęcie zdarzenia, które nie powinnoobejmować żadnych szczegółów. Kiedy śledzimy któryś ze szczegółów, na przykład węzłyreprezentujące każdego uczestnika incydentu, inne węzły przedstawiające pozostałe szczegółyzdarzenia przestają być widoczne. Istnieje też, chociaż nie jest pokazany na schemacie, złożonyzbiór połączeń dotyczących Henry'ego, określający jego wygląd zewnętrzny i szczegóły jego psiegożywota. Jeżeli zajmiemy się szczegółową analizą odpowiednich węzłów, to węzły sąsiednie stają sięsłabo widoczne, a te bardzo odległe (na przykład rola Henry'ego w incydencie „u Luigiego")pozostają z dala od centrum rozważań.

ROZUMIENIE A ZAPAMIĘTYWANIE

Główną implikacją tych rozważań jest to, że system pamięci koduje znaczenie tego,czego doświadczaliśmy, a nie samo doświadczenie. Ludzie starają się raczej zrozumieć,niż zapamiętać.

Rozważmy następujący eksperyment (Brandsford i Franks, 1971). Badani zapoznająsię z historyjką składającą się z oddzielnych zdań:

Głaz stoczył się z góry.

Głaz uszkodził chatę.

Chata stoi nad rzeką.

Chata jest mała.

Zdania te nie były prezentowane w takiej kolejności, ale zostały przypadkowopomieszane z innymi zdaniami, które nie wiążą się z tą historyjką, takimi jak:

Wietrzyk jest ciepły.

Mrówki zjadły galaretkę.

Opowiadanie jest wydrukowane w gazecie.

Galaretka jest słodka.

Osoby badane mają wybrać ze wszystkich prezentowanych zdań te cztery, które składająsię na historyjkę, a następnie ułożyć je we właściwym porządku (ze wszystkichprezentowanych zdań można było zbudować cztery historyjki). Po prezentacji każdegooddzielnego zdania badany odpowiadał na proste pytania (Co zrobił? Gdzie?), aby sięupewnić, że prawidłowo zrozumiał każde zdanie. Następnie w 5 minut po zakończeniuekspozycji wszystkich zdań, osobom badanym postawiono pytania testowe; proszono je,aby stwierdziły, czy słyszały wcześniej dane zdania kontrolne, czy też nie. Na przykładtakie trzy zdania:

A. Głaz uszkodził chatę.B. Głaz uszkodził małą chatę nad rzeką.C. Głaz jest mały.

Zdanie A jest to jedno z tych zdań, które było prezentowane pierwotnie. Badanypowinien potwierdzić, że przypomina je sobie. Zdanie C nie należy do tej grupy, cowięcej, jego znaczenie różni się od tego, co było prezentowane. Zdanie B jest najbardziejinteresujące, chociaż bowiem jego znaczenie jest właściwe, to w takiej formie nie byłoprezentowane.

Jak badani przypominają sobie te zdania? Rysunek 11-19 przedstawia cztery zdania iich struktury. Zauważcie, że sposób kodowania informacji przez system pamięci

Głaz stoczył się z góry RYSUNEK 11-19

pozwala połączyć wszystkie struktury w jedną (rys. 11-19). Jeśli w pamięci przechowanajest właśnie ta ostania, to w jaki sposób można stwierdzić, czy zdanie B byłoprezentowane, czy też nie? Niewątpliwie jest zgodne ze schematem. Zdanie C jestwyraźnie błędne: przeczy bowiem temu, co zostało przechowane w pamięci. Ale zdaniaA i B są równie dobre.

W omawianym eksperymencie zestaw zbudowany był ze zdań kontrolnych o różnymstopniu złożoności: niektóre zdania zawierały większą liczbę prostych myśli nizpozostałe, na przykład:

Test 1. Chata stoi nad rzeką.Test 2. Głaz uszkodził małą chatę.

fest 3. Głaz uszkodził małą chatę nad rzeką.fest 4. Głaz, który stoczył się z góry, uszkodził małą chatę nad rzeką.

Jedynie pierwsze z tych zdań było prezentowane naprawdę badanym w eksperymencieifest !)• Kiedy jednak zapytano osoby badane, które z tych zdań słyszały one jużwcześniej, uzyskano zaskakujące wyniki: większość wskazała na Test 4, który w ogóle niej,yj prezentowany. Następny w kolejności uzyskanych głosów okazał się Test 3.Natomiast co do Testów 2 i 1 (a zdanie Test 7-to jedyne, które rzeczywiście byłoprezentowane) osoby badane zdecydowanie twierdziły, że ich nie widziały. Nie mogłobyć inaczej. Pamięć zakodowuje i przechowuje myśli i znaczenie. A zatem, osoby badanepowinny rozpoznawać zdania tym łatwiej, im bardziej są one zgodne ze znaczeniem,które zachowało się w ich pamięci. Zdanie Test 4 stanowi najpełniejszy opis zdarzeń, taki,jaki został zapamiętany, a zdanie Test 1 pokrywa się z nim jedynie częściowo.

PAMIĘĆ JAKO PROCES PRZETWARZANIA INFORMACJI

Opis struktury pamięci dokonany w tym rozdziale przedstawia całkiem inny punktwidzenia na naturę uczenia się, aniżeli ten, który wynika z analizy tworzenia się skojarzeńw klasycznych zadaniach dotyczących uczenia się. Różnica ta polega na położeniunacisku na dynamiczne i integracyjne procesy pamięci. System uczy się poprzez aktywnąinterakcję z otoczeniem, a nie w wyniku pasywnego tworzenia związków międzybodźcem a reakcją. Taki sposób działania przenika wszystkie nasze doświadczenia i jestpodstawowym sposobem, w jaki regulujemy nasze stosunki z otaczającym światem.Prawdopodobnie wielu z Was zapoznało się w dzieciństwie z opowieścią o Hiawacie. Czypamiętacie pierwsze wrażenie, jakie wywarł na was bohater opowieści? Jak myślicie, czypod wpływem lat zmieniły się Wasze wyobrażenia o nim? Dlaczego tak się stało? Czydlatego, że przeczytaliście ponownie tę legendę, czy też w rezultacie tego, że dziś wieciewięcej o świecie, który was otacza, o Indianach, o specyfice literatury dziecięcej i odawnych amerykańskich tradycjach związanych z folklorem indiańskim?

Klasyczne teorie uczenia się zazwyczaj wychodzą z założenia, że wielokrotneoddziaływanie specyficznego bodźca stanowi podstawę zdobywania informacji. Jednaktakt, że stale wzbogaca się nasz zakres pojęć, a ponadto dokonuje się ciągłe ichporządkowanie i wzbogacanie nawet wówczas, gdy nie stykamy się ponownie z danympojęciem bezpośrednio, komplikuje założenia tych teorii. Natomiast taki rozwój jestnaturalną właściwością systemu pamięci tego typu, jaki rozpatrywaliśmy. W miaręgromadzenia coraz większej ilości informacji o świecie, wiedza systemu pamięcinieustannie rośnie, stając się również bardziej precyzyjna. Automatycznie też w wynikuMian struktury pamięci zmienia się wciąż nasza wiedza, będąc niejako produktemubocznym tego procesu. Tak więc jest całkowicie zrozumiałe, że wasze obecnewyobrażenia dotyczące historyjki o Hiawacie różnią się znacznie od początkowych.Każda prowadzona teraz dyskusja dotycząca Hiawaty determinowana jest po części tym,

czego o nim dowiedzieliście się początkowo, a po części tym, co sobie na ten te n i. l t

myśleliście od tego czasu. Spróbujcie przypomnieć sobie tę historyjkę: czy \Vas/,rekonstrukcja nie polega na tym, że staracie się przypomnieć sobie przede wszystkim t0

co rzeczywiście w niej było?Ciągły rozwój gromadzonej wiedzy, przechowywanej w systemie pamięci, wywien

istotny wpływ na to, w jaki sposób przyswajana jest nowa informacja. On też wyznacza teogromną różnicę, jaka istnieje między sposobem zakodowania informacji w pamięcidziecka a sposobem, w jaki ta sama informacja zostaje zakodowana przez dorosłego, 1/dziecka każde nowe pojęcie powinno tworzyć się na pustym miejscu. Początkowy etankonstrukcji banku danych nieuchronnie związany jest z olbrzymią ilością informacjizapamiętywanej w sposób mechaniczny. Zrozumienie dokonuje się powoli, w miaręgromadzenia się cech przedmiotów, poznawania przykładów oraz rozwoju pojęćdotyczących rozumienia wzajemnych stosunków między klasami pojęć. Na początkuwiększość pojęć znajdujących się w pamięci jest tylko w części zdefiniowana i słabopowiązana z innymi przechowywanymi informacjami. W późniejszych latach życiakiedy nagromadzone zostały duże zasoby informacji i zorganizowane w bank danych orozwiniętym systemie krzyżujących się połączeń, uczenie się nabiera zazwyczaj innegocharakteru. Nowe pojęcia mogą już teraz być przyswajane głównie na podstawie analogiiz tym, co jest już znane. Główny problem polega teraz na włączeniu nowego pojęcia doistniejącej struktury. Kiedy zostanie ustalony związek między nimi, całe uprzedniedoświadczenie jest automatycznie włączone do pełniejszej interpretacji i rozumienia tychnowych zdarzeń.

W modelach tego typu występowanie różnic indywidualnych oraz systemów idiosyn-kratycznych będzie raczej regułą niż wyjątkiem. Rozumienie rozwija się w wynikupołączenia doświadczenia zewnętrznego z mechanizmami wewnętrznymi, które mani-pulują i reorganizują napływającą informację. Pamięć dwóch różnych osób rozwijałabysię jednakowo jedynie pod warunkiem, że otrzymują one dokładnie taką samą informacjęw jednakowym porządku i posługują się identycznymi procedurami, pozwalającymi najej przyswojenie i organizację. A zatem, jest bardzo mało prawdopodobne, żeby u dwuróżnych osób ukształtowała się jedna i ta sama struktura pojęciowa, przedstawiającaświat ich doświadczeń.

Zauważcie, co leży u podstaw takiego idiosynkratycznego rozwoju. Przyjmujemy, żepodstawowa struktura pamięci, jak również procesy przetwarzania informacji powinnybyć jednakowe u wszystkich ludzi. Jednakże, jeśli nawet podstawowe mechanizmy sątakie same, nie zawsze prowadzi to do pojawienia się takich samych struktur pamięcio-wych. To, co człowiek sądzi, zależy zarówno od jego doświadczenia, jak i od kolejnychwnioskowi dedukcji, jakie stosowane były w toku gromadzenia informacji. Nawet bardzosubtelne różnice w otoczeniu mogą pozostawić różne ślady w pamięci, bez względu na u\że podstawowe mechanizmy interpretacji i pamiętania informacji są wspóine ii!jwszystkich ludzi.

Zdolność do radzenia sobie z najróżnorodniejszymi sytuacjami za pomocą niewiel-kiego zbioru podstawowych mechanizmów stanowi, bez wątpienia, jedną z główmiM-cech adaptacyjnych systemu pamięci. Należy też się spodziewać, że elastyczność pami^':

,v obchodzeniu się z nowymi informacjami będzie się ciągle zmieniała w miarę^ztałtowania jej struktury. Bardzo rzadko człowiek dorosły spotyka się z czymś zupełnie.jpwym, co jest nie powiązane z jego strukturą pojęciową.

>Jiemal wszystko, z czym się styka, może być w jakiś sposób powiązane z tym, co jest,lU znane z uprzednich doświadczeń. Nawet wówczas, gdy odbierana informacja jest,vvraźnie sprzeczna z tymi doświadczeniami, jego struktura pojęciowa, która wypraco-.viita tak skomplikowany system wzajemnych powiązań, sprzeciwia się rewizji. W-tfultacie człowiek dorosły raczej woli odrzucić sprzeczne informacje lub zmienić ich,,iaczenie, aniżeli przebudować lub zmodyfikować system swych przekonań. Strukturapojęciowa u dzieci jest znacznie słabiej ukształtowana i powiązana wzajemnie niż ujorosłych. Nowe doświadczenie przyswajane jest w dużych dawkach, ponieważ sprzecz-ności pojawiają się rzadko.

Spośród wielu jeszcze nie zbadanych obszarów dotyczących świadomości ludzkiejlaibardziej interesujący jest interakcyjny aspekt umysłu ludzkiego. Człowiek zadajepiania, analizuje własne doświadczenia, czyta, myśli, marzy i działa. Nawet bardzoj-obieżne obserwacje wykazują, że zachowanie dziecka jest związane z aktywnymitączeniem otoczenia w proces systematycznego poszukiwania informacji niezbędnychjo budowania jego wewnętrznej reprezentacji świata. Opisany przez nas model dotyczy•daśnie tych spraw, lecz nie uwzględnia ich w pełnej mierze. Wskazywaliśmy pewiensposób, w jaki system pamięci może zadawać pytania w celu sprawdzenia tworzonychrsrzez siebie porównań i wysuwanych wniosków, ale w gruncie rzeczy ten ważny problemjotraktowaliśmy dość pobieżnie. Podstawowa trudność w danym momencie polega na?raku systematycznych narzędzi analizy naturalnego, eksploracyjnego zachowania się.y.Iowieka w toku pracy i zabawy. Początek został jednak zrobiony.

12. JęzykNabywanie znaczenia poprzez działanieZnaczenie nazw

STRUKTURA JĘZYKAStruktura znaczeniowa a struktura powierzchniowa

GRAMATYKA ANGIELSKA

Przekazywanie strukturyPrzekazywanie znaczenia

UCZENIE SIĘ JĘZYKAUczenie się regułNaśladownictwoJęzyk jako środek komunikowania sięPierwsze kroki w komunikowaniu się

Wytwarzanie a rozumienieNa dm iern a gen era lizać ja

Rozumienie

Rozumienie języka stanowi z pewnością unikalną i najważniejszą właściwość ludzkiegoumysłu. Systemy językowe są tak złożone, że do tej pory nikomu jeszcze nie udało się daćpefnego opisu reguł tworzących te systemy. A mimo to każde normalne dziecko możeopanować dowolny istniejący język. W miarę rozwoju jego zdolności do porozumiewaniajięza pomocą symboli, język i myślenie dziecka przeplatają się tak silnie, że niemożliwejuż staje się ich rozdzielenie.

Opanowanie języka stanowi punkt zwrotny w rozwoju dziecka. Dziecko zaczynaposługiwać się językiem w wieku około dwóch lat i, jak pokażemy w rozdziale 13,pienia się podłoże jego wiedzy o otaczającym świecie: następuje przejście odjoświadczeń czysto sensorycznych i motorycznych do operacji na symbolach. Od tegomomentu dziecko nie musi uczyć się wyłącznie poprzez własne doświadczenia. Możejno uczyć się za pomocą języka.

Nabywanie znaczenia poprzez działanie

Działanie jest podstawą początkowej wiedzy nabywanej przez dziecko. Poprzez działanieniemowlę tworzy ogólne pojęcia o przedmiotach, z którymi się styka. Tak więc jegopojęcie o psie może być oparte na odczuciu dotykowym sierści psa i na zabawnychjźwiękach, jakie wydaje pies, kiedy zostanie uszczypnięty, a pojęcie piłki może opieraćiic na jej ruchu, kiedy zostanie wyrzucona. Do czasu opanowania języka strukturyjercepcyjne i poznawcze mogą tworzyć się wyłącznie na podstawie działania wynikają-;ego z doświadczeń.Te wczesne struktury zawierają sekwencje działań wykonywanych przez dziecko w

jdniesieniu do jego otoczenia. Rozwój odpowiednich schematów działań zostaniejokładnie omówiony w rozdziale 13. Tu wystarczy zaznaczyć, że schematy łącząceioznania sensoryczne z działaniami motorycznymi zwane są schematami sensoryczno-nototycznymi. Różnorodne schematy sensoryczno-motoryczne wyuczone przez dziecko(pierwszych dwóch latach, plus wiedza o stałości i niezależności przedmiotowi zdarzeń,worzą tę podstawę, na której stabilizuje się opanowanie języka.Nawet po opanowaniu języka wczesne mechanizmy inteligencji serisoryczno-moto-

yeznej odgrywają nadal decydującą rolę w organizowaniu doświadczeń dziecka. JeszczeEez długi czas po opanowaniu języka, działanie pozostanie dla normalnego dziecka:mtralną częścią jego struktury pojęciowej. Poproście siedmioletnie dziecko o zdefinio-fanie dowolnego przedmiotu codziennego użytku, a odpowiedź będzie oparta na jegoKalaniu: stoły są do jedzenia; krzesła są do siedzenia; ojcowie są do bawienia się.Język rozwija się w ramach inteligencji sensoryczno-motorycznej. Początkowo

Toblem uczenia się języka może sprowadzać się głównie do przyswojenia językowychlykietek - nazw - dla istniejących już schematów sensoryczno-motorycznych. Pierwszeroki dziecka w posługiwaniu się językiem to nazywanie znanych mu już przedmiotów:ibawek, członków rodziny, prostych przedmiotów z otoczenia. Dziecko nazywaśwnież swoje własne czynności: nie przypadkowo dzieci często rozmawiają same ze'>bą. Ale w końcu struktura taka jest niewystarczająca.

Znaczenie nazw

W miarę jak dziecko zaczyna posługiwać się symbolicznymi nazwami, przekształcaszpodstawa, na której buduje ono swe pojęcia; z organizacji pojęciowej opartej na działaniustopniowo przechodzi do organizacji opartej na słowie. Kiedy język zaczyna uczestniczyćw kształtowaniu pojęć, słowa przejmują rolę punktów oparcia dla struktury pojęciowejOd chwili, gdy słowo staje się nazwą przedmiotu lub zdarzenia, można myślećmanipulując słowami, a to jest często znacznie prostsze niż manipulowanie samymipojęciami. Czy jednak posługiwanie się nazwami (etykietkami językowymi) wpływa nazmianę naszego sposobu myślenia? Czy wpływa na to, co widzimy, czego oczekujemy, copamiętamy?

Siła słów polega na ich nieograniczonej wręcz elastyczności. Nazwy są nadawanearbitralnie. Każda wspólnota językowa dysponuje w pewnym stopniu swobodą wzakresie sposobu podziału swego percepcyjnego doświadczenia poprzez przypisywanienazw określonym sferom tego doświadczenia. Dowolny zbiór konkretnych przedmiotówmoże zostać połączony dzięki nadaniu mu ogólnej nazwy, a tym samym można włączyćdo rozwijającej się struktury pojęciowej dziecka określony wzorzec uogólnienia iróżnicowania. Dziecko z Filipin musi budować system pojęciowy pozwalający murozróżnić 92 rodzaje ryżu; dziecko eskimoskie musi umieć rozróżnić dziesiątki rodzajówśniegu. System symboli, którym posługuje się dana społeczność językowa, odzwierciedlate struktury percepcyjne i symboliczne, które odgrywają w życiu tych społeczności rolęnajważniejszą. Jest jednak całkiem oczywiste, że opanowanie języka nie wpływabezpośrednio na zdolności percepcyjne. Każdy człowiek, bez względu na to, jakimposługuje się językiem, może odróżnić różne rodzaje ryżu, które otrzymały specjalnenazwy u mieszkańców Filipin, nawet wówczas, gdy nie potrafi ich odpowiednio nazwać.A nawet więcej, potrafi bowiem opisać te różnice za pomocą symboli językowych-danyrodzaj ryżu jest drobnoziarnisty, bardziej owalny i ciemniejszy-chociaż musi użyć wtym celu więcej słów.

Zapamiętanie prostego percepcyjnego doświadczenia jest bezpośrednio powiązane ztym, jak prosto dany język potrafi oddać to doświadczenie, ponieważ efektywnośćkodowania doświadczenia w pamięci uzależniona jest od gotowej struktury symbolicznejbanku danych. Sposób, w jaki dany język odnosi się do doświadczenia percepcyjnego,może wywierać znaczny wpływ na kodowanie i przechowywanie informacji sensorycz-nej. Przypomnijmy sobie, że istnieją poważne podstawy, aby sądzić, iż napływającainformacja jest częstokroć kodowana w postaci akustycznych etykietek, zanim dotrze dopamięci długotrwałej. Etykietki te mogą pełnić rolę potencjalnego filtra informacji, którazostanie przechowana o danym zdarzeniu.

Wydaje się, że każda wspólnota językowa wypracowuje własne struktury znaków, odktórych to zależy łatwość kodowania, przechowywania i mówienia na temat określonychdoświadczeń percepcyjnych. Zdarzenia i spostrzeżenia ważne dla danej wspólnoty sązwykle nazywane bezpośrednio za pomocą niewielkiej liczby słów. Słowa wydają siępodporządkowane pewnej zasadzie (zwanej prawem Zipfa). W większości ję/yków

najczęściej używane słowa są zarazem najkrótsze. Zwróćmy na przykład uwagę najtugość przyimków: w, do, na. Stanowią one specjalną klasę słów, których używa sięhardzo często, ponieważ oddają one ogólne relacje istniejące między pojęciami. Skrótyopowiadają tej samej zasadzie. Nowości technologiczne wprowadzane do naszego życia,jakie jak automobil czy telewizja, początkowo otrzymują stosunkowo długie opisoweokreślenia. Jednak w miarę tego, jak ich użycie w języku staje się coraz częstsze, przeważa•endencja do łatwości i ekonomii w procesie porozumiewania się: automobil zastępuje;1uto lub wóz, telewizję natomiast TV (W oryg. angielskim: automobil-auto, car,ielevision-TV, telephone-phone).

A mimo to tyrania słów nie jest absolutna. Ludzie ze wszystkich wspólnot językowychmogą wymieniać między sobą dowolne informacje percepcyjne, które są komunikowaneiv innych językach, chociaż pewne rzeczy mogą okazać się dla nich trudniejsze niż inne.Każdy język wpływa w szczególny sposób na struktury wewnętrzne, uczestnicząceiazwyczaj w nabywaniu doświadczeń i zapamiętywaniu, jednak wpływ ten nie dotyczymechanizmów poznawczych, które są podstawą powstawania tych struktur.

STRUKTURA JĘZYKA

\'ie ma reguł pozwalających określić znaczenie słowa na podstawie jego brzmienia.Odpowiedniość między dźwiękiem a znaczeniem musi być wyuczona oddzielnie dlakażdego słowa w danym języku. Jeżeli zdania byłyby budowane z oddzielnych słówwedług tych samych zasad, które odnoszą się do konstrukcji wyrazów z oddzielnychdźwięków, to język straciłby swą ogromną giętkość jako narzędzie wyrażania iprzekazywania myśli. Ponadto, ponieważ trzeba byłoby uczyć się oddzielnie znaczeniaKażdego nowego ciągu słów, liczba możliwych połączeń słów przewyższyłaby znaczniezdolność naszego systemu pamięci. Konieczny byłby wówczas słownik do określaniaznaczeń każdego możliwego zdania.

Jest oczywiste, że język zbudowany jest inaczej. Znaczenia pojedynczych wyrazów wzdaniu łączą się zgodnie z zasadami gramatyki, tworząc znaczenie całego zdania. Sposób,w jaki powstaje to znaczenie, nie jest prosty. Nie wystarczy po prostu dodać do siebieznaczenia oddzielnych słów, aby uzyskać znaczenie zdania. Jeżeli byłoby to tak proste, to•wuezenie się języka nie sprawiałoby żadnej trudności: dziecko uczyłoby się znaczeńpojedynczych wyrazów, a następnie uczyłoby się łączyć ze sobą wyrazy, kiedypotrzebowałoby połączyć ich znaczenia. Istnieje jednak ogromna różnica międzyiżyciem języka jako mechanizmu nazywania przedmiotów a językiem jako środkiemUrażania twierdzeń o świecie. Jeżeli dana wypowiedź obejmuje więcej niż jedno pojęcie,•0 relacje między tymi pojęciami stają się ważne. Tak więc ze słów: pies, John, gryźć, nie•Unika, kto rzeczywiście gryzie: John czy pies? Aby odpowiedzieć na to pytanie, trzebasiać reguły konstruowania znaczących ciągów słów. Język, dzięki swej złożoności,śanowi użyteczne narzędzie komunikowania się, ale równocześnie jest dla dziecka (albo:'-ż dorosłego) trudny do przyswojenia.

Struktura znaczeniowa a struktura powierzchniowa

Przeanalizujmy sieć związków znaczeniowch i działań przedstawioną na rysunku 12-1Jest to obraz możliwego systemu znaczeń reprezentowanych w strukturze pamięci jakiejosoby. Zbudowano go zgodnie z oznaczeniami wprowadzonymi w rozdziałach 10 i 1! ,,ilustruje on sytuację omawianą w rozdziale 13. Przypuśćmy, że zależy nam na tym. ;i!v.człowiek dorosły zrozumiał związek między krążkiem a odpowiednim otworem wautomacie. Zamiast pozostawić go w pokoju zdanego na przypadek, kiedy to kręcąc y-po pomieszczeniu odkryje wreszcie ten związek, lepiej będzie powiedzieć mu:

Za każdym razem, kiedy znajdzie się pan w pomieszczeniu, w którym będą te właśnieniebieskie krążki i taki automat z otworem, a będzie pan miał ochotę na winogrona,wystarczy włożyć krążek do automatu, a pojawią się winogrona.

Język można rozpatrywać jako metodę przekazywania struktury pamięci mówiącegostrukturze pamięci słuchającego.

Mówiąc o języku, dokonujemy rozróżnienia między słowami służącymi do przekazy-wania myśli a samymi myślami. Słowa są jedyną częścią składową zachowaniujęzykowego, która da się obiektywnie rejestrować. Z tego właśnie powodu nazywani1,konkretne zdania, zarówno pisane, jak i mówione strukturami powierzchniowym.danego języka. Nie można zobaczyć znaczenia, ponieważ zależy ono od strukiur>pamięci ludzi włączonych w sytuację komunikowania się. Z tego właśnie powoduznaczenie przekazywane w komunikacie nazywamy strukturą znaczeniową.

Ponieważ język składa się ze słów, a nie z jakichś kółek i strzałek, takich jak na rysunku12-1, użytych przez nas do przedstawienia struktury znaczeń, muszą istnieć w nim pewnekonwencje, które pozwalają na odróżnianie słów i relacji między nimi oznaczającychpojęcia od słów i relacji oznaczających działania i od słów odnoszących się do stosunkówmiędzy działaniem a pojęciem. Zaznaczmy, że dla dowolnej struktury znaczeniowo1

istnieje znaczna liczba możliwych opisujących ją zdań. Ponadto nie istnieje koniec/nosi:przekazywania struktury znaczeniowej w całości, zwłaszcza gdy zakładamy, że odbiorcainformacji opanował już pewien zasób podstawowych pojęć. A zatem, w zdaniuwyjaśniającym naszemu słuchaczowi, w jaki sposób za pomocą krążków wydostać /automatu winogrona, nie musimy mówić o tym, że winogrona pojawiają się v\odpowiednim pojemniku automatu, albo też o tym, że krążki trzeba wrzucać do otworuw aparacie. Co więcej, nie musimy precyzować tego, że krążki należy uprzednio wziac wrękę, aby móc się nimi posłużyć. Zakładamy, że wszystkie te stosunki są już znane lenn:człowiekowi albo są tak oczywiste, że nie trzeba o nich wspominać.

Różnicę między strukturą powierzchniową a strukturą znaczeniową najlepiej /ilu-strują przykłady. Zastanówmy się nad takim zdaniem:

John przestraszył Mary.

Zdanie to przekazuje tę samą informację, co zdanie:

Okrągły RYSUNEK 12-1

Przedmiot

Winogrona

< C 8 >

Kwadratowy

Przedmiot

DużyPrzedmiot

Okrągły

Mary została przestraszona przez Johna.

hociaż struktura powierzchniowa obu tych zdań jest różna, to ich struktura znacze-•nva jest taka sama. W rzeczywistości podstawowa struktura zdarzenia w którym

•>konawca (agens) John przestraszył odbiorcę Mary, pozwala na utworzenie ośmiu-instormacji zdania, mających to samo znaczenie.

Zdanie czynne:

Zdanie bierne:

Zdanie przeczące:

Pytanie:

Zdanie bierne przeczące:

Pytanie przeczące:

John przestraszył Mary.

Mary została przestraszona przez Johna.

John nie przestraszył Mary.

Czy John przestraszył Mary?

Mary nie została przestraszona przez Johna

Czy John nie przestraszył Mary?

Pytanie bierne: Czy Mary została przestraszona przez Johna?

Pytanie przeczące bierne: Czy Mary nie została przestraszona przez Johna?

W każdym z ośmiu zdań podstawę stanowi jedno zdarzenie: John przestraszający M i l n

W wersjach przeczących występuje negacja tego faktu, w pytających poddaje się g0 -A

wątpliwość. Zdania te zmieniają wyłącznie formalną strukturę powierzchniową. Rysi.nek 12-2 pokazuje strukturę znaczeniową dla wszystkich ośmiu zdań. Te osiemtransformacji struktury podstawowej stanowi zasadę tworzenia się większości strukturpowierzchniowych zdań w języku angielskim.

RYSUNEK 12-3Cl's are students who work

(Cl to studenci, którzy pracują)

RYSUNEK 12-2

Reguły gramatyczne języka określają nam sposób przekształcania struktur znaczenio-wych w struktury powierzchniowe. Człowiek mówiąc lub pisząc sięga do własnychstruktur znaczeniowych i stosuje odpowiednie reguły gramatyczne, aby zbudowaćpoprawne zdania. W czasie słuchania lub czytania zachodzi odwrotny proces: człowiekitara się zrozumieć wypowiadane doń słowa i odtworzyć strukturę znaczeniową.

Warto jednak pamiętać o tym, że chociaż znaczenie i poprawność gramatyczna są zesobą powiązane, to jednak nie są tym samym. Zdanie:

Jeść jabłek

;est niegramatyczne, ale w kontekście jest ono całkiem sensowne; zawarta w nim. formacja o związkach i pojęciach jest jednoznaczna. Pewne zniekształcenia grama-:yczne mogą uczynić przekaz niezrozumiałym. Jeżeli zakłócenia dotyczą informacji ospecyficznych rolach osób biorących udział w zdarzeniu, to część znaczenia gubi się:

Kopać John Mary.

Jest zatem możliwe, że wiele struktur powierzchniowych przedstawia tę sarmistrukturę znaczeniową. Bywa i tak, że różne struktury znaczeniowe leżą u podstaw jedneji tej samej struktury powierzchniowej. Oto przykład (w języku angielskim):

They are working students. (Oni są pracującymi studentami; drugie znaczenie: Onisprawiają, że studenci pracują).

udanie to ma dwa możliwe znaczenia. Każdemu z nich odpowiada odrębna strukturaznaczeniowa, jak to zostało przedstawione na rysunku 12-3.

• reszcie zdanie może być całkowicie poprawne gramatycznie, a mimo to trudne doJterpretacji, ponieważ brak jest informacji pozwalającej na rozszyfrowanie dwuzna-•zności.

Żeglarz zabił ością rekina.

Odwiedziny profesorów mogą być nudne1.

Psychologiczne badania dotyczące gramatyki koncetrują się na procesach poznaw-czych, które pośredniczą między strukturą powierzchniową a znaczeniem. Jeśli nawetprzekaz odpowiada dokładnie regułom poprawnego mówienia, nie stanowi to jednakgwarancji, że mechanizmy poznawcze zdołają odpowiednio wykorzystać jego znaczeniei odwrotnie: wiele zdań o najwyraźniej niejednoznacznej strukturze powierzchniowej jestw praktyce całkiem zrozumiałych, ponieważ konkretny dobór słów może odnosić siętylko do jednego znaczenia. Tak więc zdanie:

Całować John tygrys

jest zarówno niepoprawne gramatycznie, jak i niezrozumiałe, natomiast zdanie:

Strzelać John tygrys

chociaż niepoprawne gramatycznie, to jednak w razie potrzeby może być jednoznaczniezinterpretowane; tylko jeden wyraz John musi z konieczności oznaczać wykonawcy(agensa) będącego istotą ludzką, czynności strzelać, a pozostały wyraz tygrys, jestwystarczającym (a nawet wielce prawdopodobnym) przedmiotem tego działania.Kolejne zdania:

I saw the sparrows flying to the trees (Widziałem wróble lecące na drzewa)

I saw the Grand Canyon flying to New York (Widziałem Grand Canyon lecąc do

Nowego Yorku)mają w języku angielskim podobne struktury powierzchniowe, lecz zupełnie różnestruktury znaczeniowe. Niemniej jednak oba zdania można zrozumieć bez większychtrudności, ponieważ zbiór relacji znaczeniowych jest całkiem ograniczony (Schank.

1969).Z psychologicznego punktu widzenia język jest środkiem komunikacji. Ludzie dość

rzadko mówią zdaniami poprawnymi gramatycznie. W rzeczywistości większość wypo-wiadanych zdań trudno zrozumieć w oderwaniu od ich kontekstu. Liczne opuszczenia,szeroko stosowane zaimki, dwuznaczne odniesienia znaczeniowe bardzo utrudniaj;]analizę formalną wypowiadanych zdań. Jednak w kontekście, gdy znaczenie takich słów.jak: to, oni czy tamten jest oczywiste, struktury znaczeniowe dają się przekazać nawetwtedy, gdy struktura powierzchniowa formalnie nie jest prawidłowa. Z punktu widzeniajęzyka jako środka komunikowania się sytuacja taka jest zupełnie oczywista.

GRAMATYKA ANGIELSKA2

/dania angielskie są złożone z kilku różnych rodzajów składników połączonych ze sobą wedługformalnych reguł gramatycznych. W tej książce głównie zajmowaliśmy się dotąd raczej znaczeniemzdań niż ich bezpośrednią strukturą powierzchniową, w istocie sprawy te są ze sobą ściślepowiązane.

Zgodnie z tradycyjną gramatyką zwykłe proste zdanie angielskie składa się z podmiotu ipfzeczenia lub z podmiotu, czasownika i dopełnienia. Jak to już stwierdziliśmy, tego typurozróżnienia nie są dla nas szczególnie użyteczne; musimy jakoś inaczej rozczłonkować zdanie.

Rozważcie zdanie:

The very old man eats oysters. (Bardzo stary człowiek je ostrygi.)

Możemy rozłożyć to zdanie na różne sposoby. Przyjmijmy, po pierwsze, że fraza the very old man•bardzo stary człowiek) jest frazą rzeczownikową (NP - nounphrase). Po drugie, frazę eats oystersije ostrygi) nazwiemy frazą czasownikową (VP-verb phrase), a po trzecie zauważmy, że frazaczasownikowa składa się z czasownika (V - verb) i z frazy rzeczownikowej. W ten sposób możemywyprowadzić prosty zbiór reguł służących do podziału tego typu zdania:

Reguła 3 umożliwia zastąpienie frazy rzeczownikowej przez rodzajnik (Art - article) plusrzeczownik (N - noun). Reguła 4 stwierdza, że może wystąpić cały ciąg modyfikatorów we frazierzeczownikowej w tym sensie, że N (rzeczownik) może być w sposób ciągły zastępowany przezprzymiotnik lub przysłówek (Ad -adjective, adverb) plus rzeczownik (N). Reguła 4 pozwala nawytworzenie frazy: The very tired big fat hungry dirty old man (Bardzo zmęczony wielki grubygłodny brudny stary człowiek). Reguły te są fakultatywne, to znaczy jedna z nich lub obie mogą byćzastosowane do analizy zdania. Przykładem może tu być zastosowanie Reguły 4, która w ogóle niezostała użyta we frazie the man (Art+N), zastosowano ją raz we frazie the old man (kiedy torzeczownik N z Art+N został zastąpiony przez Ad+N) oraz użyto jej dwukrotnie we frazie the veryold man. (kiedy to rzeczownik N z Art+Ad+N został ponownie zastąpiony przez Ad+N, dając wefekcie Art + Ad + Ad + N).

1 Mogą być dwie struktury znaczeniowe tych zdań: Żeglarz zabił a) przedmiot: kogoś, instrument: ości;)rekina i b) przedmiot: rekina, instrument: ością. W drugim zdaniu występują dwie różne struktury znaczeniowew zależności od tego, czy profesorowie są wykonawcami czy też odbiorcami czynności odwiedzanie. (Przyp-red. poi.)

2 Reguły gramatyczne przedstawione w niniejszym paragrafie wywodzą się z gramatyki generatywno-•ftnsformacyjnej, której celem jest opis uniwersalnych reguł językowych. Zwłaszcza pierwsze z omawianych"Sut. reguły struktur frazowych, które opisują strukturę głęboką języka, mają taki uniwersalny charakter.\o'ejiie reguły, reguły transformacyjne, których celem jest przekształcenie struktury głębokiej w ciąg wyrazówzjawiających się w konkretnej wypowiedzi, mogą mieć bardziej specyficzny charakter. Jakkolwiek więc•Pisane poniżej reguły egzemplifikowane są zdaniami języka angielskiego (tłumaczenia podajemy w nawiasach)-ickióre z nich stosują się wyłącznie do tego języka, to zapis formalny, jaki tu jest prezentowany, z istoty swej~ńc być stosowany do każdego języka naturalnego. (Przyp. red. poi.)

Czytamy je następująco: 1. Zdanie (S - sentence) dzieli się na NP + VP. 2. dzieli się na V +

Fraza rzeczownikowa może być poddana dalszej analizie:

Jeżeli dodamy do tego jeszcze reguły przekształcające wyniki zastosowania powyższych reguł (V.N, Art, Ad) w wyrazy, to analiza zdania The very old man eats oysters zostanie zakończona.

S - Np+Vp

NP

NP - Art+NN - Ad+NN -> Ad+N

Art -> The (rodzajnik określony)N -> man (człowiek)

Ad -> very (bardzo)Ad -» old (stary)

VP

VP - V+NPNP -* ArtVN

V -> eats (je)Art -> (opuszczony)

N -> oysters (ostrygi)

Rysunek 12-4 przedstawia zastosowanie tych reguł w postaci struktury drzewkowcj wraz z

obrazem struktury znaczeniowej tego samego zdania.

Dotychczas opisana gramatyka nie może jednak poradzić sobie z frazami przyimkowymijak np.lV zdaniu:

The very old man lives in the tree House. (Bardzo stary człowiek mieszka w dziupli).

fraza in the tree house jest frazą przyimkową {PP - prepositional phrase) i składa się z przyimka(prep -preposition) plus zwykła fraza rzeczownikowa. Przyimek {in - w) w tym zdaniu oznacza, żenastępująca po nim fraza rzeczownikowa określa lokalizację. Aby nasza gramatyka objęła frazypr/.yimkowe, musimy po prostu rozszerzyć Regułę 2:

2A. VP -> V+NP.

2B. VP -» V+PP.

2C. PP -> Prep+NP.

jest rzeczą oczywistą, że w konkretnej sytuacji stosuje się albo regułę 2A, albo 2B, nigdy obie naraz.

RYSUNEK 12-4 RYSUNEK 12-5

Obecnie uzupełniwszy słownik możemy zastosować powyższe reguły do nowego zdania, jak t0

pokazuje wykres na rysunku 12-5. Słownik przedstawia się następująco:

V -» lives, eats, sings, ... (mieszka, je, śpiewa,...)

N -> man, tree, house, limerick, oyster,... (człowiek, drzewo, dom, limeryk, ostry-ga,...)

Art -» the, a, an,...

Ad -* old, many, few, very, tree,... (stary, dużo, mało, bardzo, drzewny,...)

Prep. -> in, on, at, by, to,... (w, na, przy, przez, do,...)

Wykresy na rysunkach 12-4 i 12-5 pokazują drzewka derywacyjne obu zdań. Ze względu na to, żeomawiane reguły obracają się wokół fraz, określa się je jako reguły struktur frazowych(phrase-structure rules), czasem jako reguły przepisywania (rewrite rules), a pełny zbiór tych regułokreśla gramatykę struktur frazowych. (Tych kilka reguł, które tu przytoczyliśmy, daleko nicwyczerpuje pełnego zestawu). Do reguł struktur frazowych należy jeszcze dodać reguły transfor-macyjne, które wskazują, jak te frazy mogą być przegrupowywane w rzeczywiste strukturypowierzchniowe zdań. Rozważcie dla przykładu zdanie bierne:

The tree house is lived in by the very old man. (Dziupla jest zamieszkana przez bardzo staregoczłowieka).

Utworzenie zdania biernego wymaga przegrupowania fraz zdania. I tak w tym przypadku zdaniewyjściowe miało następującą strukturę frazową:

NP + V + PP

(The very old man) + (lives) + (in the tree house)

(Bardzo stary człowiek) + (mieszka) + (w dziupli)

Skonstruowanie zdania biernego wymaga przegrupowania tych fraz do postaci:

PP + V + NP

(In the tree house) + (lives) + (the very old man)

Zdanie w powyższym układzie, aczkolwiek jest ono całkowicie zrozumiałe, nie uważa się zwykle /azdanie gramatyczne (w języku angielskim - przyp. red. poi.) poza szczególnymi konwencjamistylistycznymi, przyjmowanymi w poezji:

In the tree house livesthe very old man

who constantly eats oystersas fast as he can1.

3 Limeryk ten w wolnym przekładzie:

W dziupli drzewa bardzo staryczłowiek mieszka

co ostrygi jedną po drugiej łykaod rana do zmierzcha.

(Przyp. red. poi.)

\[a ogól konstrukcje bierne są oznaczane przez specjalne formy czasownika. Ponadto wykonawca(lub instrument) czasownika jest oznaczony za pomocą przyimka przez. W związku z tym w zdaniuzachodzi więcej zmian: Przyimek z początkowej PP zostaje opuszczony pozostawiając samą NP; doczasownika zostaje dodana forma posiłkowa {auxiliary- Aux)\ końcową NP poprzedza przyimekprzez, przekształcając ją tym samym w PP; opuszczony Prep z początkowej PP zostaje wstawionypo czasowniku.Zmiany te w kolejnych fazach wyglądają następująco:

(The very old man) (lives) (in the tree house)

(NPi) + (V) + (PP)

(PP) + (V) + (NPi)

(Pr^p+NP2) + ( A "x+V) + Prep + (by+NPi)

(NP2) + (Aux+V) + (Prep) + (PP)

(The tree house) (is lived) (in) + (by the very old man)

Reguły te są transformacyjne, ponieważ pozwalają na przetasowanie różnych segmentów zdania,czyli na jego transformację. Zwykle temu przetasowaniu towarzyszą wskazówki syntaktyczne•/apewne po to, aby osobie słuchającej czy czytającej przekształcone zdanie umożliwić dotarcie dowersji wyjściowej, chociaż, jak to wskazuje przykład z podanego limeryku, nie zawsze jest tokonieczne.

Ze zdań prostych można budować zdania złożone. Tak więc zdanie

The very old man who lives in the tree house eats oysters. (Bardzo stary człowiek, którymieszka w dziupli, je ostrygi.)

jest złożone z dwóch zdań, które dotąd analizowaliśmy. Nieco inny sposób łączenia zdań polega nazastosowaniu spójnika (Conj - conjunction):

1A. S^ S + Conj + S.

IB. S - * N P + VP.

Conj -> and, but, because, or... (i, lecz, ponieważ, lub,...)

Tak więc dzięki Regule 1A nasze dwa zdania można połączyć następująco:

(The very old man lives in the tree house) and (the very old man eats oysters)

Wykres tego zdania znajduje się na rysunku 12-64. Patrząc na samo zdanie, na jego wykres i wykresstruktury znaczeniowej tego zdania, widzimy, że w Si NPi jest zarówno tożsama, jak też pełni tęsamą rolę, co NP2 w S2. Zwykle w takich przypadkach stosujemy regułę opuszczania, którapozwala na wyeliminowanie NP2:

The very old man lives in the tree house and eats oysters.

4 Zauważcie, że wprowadziliśmy nowy symbol do wykresu: duży trójkąt. Stanowi on po prostu skróconą•ormę zapisu struktury drzewkowej, którą należałoby wykreślić dla przekształcenia fraz rzeczownikowych iczasownikowych w końcowe wyrazy. Konkretne struktury, które zostały zastąpione przez trójkąty, przedsta-wione są na wykresach 12-4 i 12-5.

RYSUNEK 12-6

The very old man lives int(Bardzo the tree house

stary człowiek) (mieszka w dziupli)

the very old man(Bardzo

stary człowiek)

eats oysters(je ostrygi)

Dom

Człowiek

jesto

Drzewo

Ostryga

Stary Bardzo

W wyniku takich opuszczeń powstają często trudności w analizowaniu zdań, gdyż po zniknięciujakiegoś elementu zdania może nie być łatwo stwierdzić, co tam było pierwotnie. Dlatego teżopuszczenia zwykle oznaczane są przez zaimki, które zastępują opuszczoną frazę:

The very old man lives in the tree house and he eats oysters (he = on).

I saw the girl you saw talking to John yesterday and she waved at me. (Zobaczyłem dziewczynę,którą ty wczoraj widziałeś rozmawiającą z Johnem i ona mi pomachała.)

przekazywanie struktury

/vby słuchacz lub czytelnik mógł zrozumieć dany tekst, musi ustalić związki międzypojęciami a opisywanymi zdarzeniami. Musi odnaleźć ciąg przyczynowo-skutkowywykonawców czynności, przedmioty itp. W rozdziałach 10 i 11 omawialiśmy sposóbopisu tych relacji. Tabela 12-1 przedstawia te relacje (jest w zasadzie taka sama jak tabela10-1). Wiele czynności określa dość dokładnie typy relacji niezbędne do pełnego opisudanego zdarzenia.

Na przykład, w wypadku czynności położyć, zdarzenie musi obejmować zarównoprzedmiot, jak i miejsce.

Henry położył książkę na podłodze,

wykonawca przedmiot miejsce

Jeżeli opuścimy przedmiot lub miejsce, przekaz będzie niepełny:

Henry położył książkę.

Henry położył na podłodze.

Niektóre relacje są fakultatywne. Tak na przykład, w zdaniu wyjściowym

Henry położył książkę na podłodze.

brak wskazówki dotyczącej czasu lub celu czynności, chociaż jest całkiem możliwe i takiezdanie, w którym znajdują się i te wskazówki:

Wczoraj Henry położył książkę na podłodze, aby mu nie przeszkadzała,

czas cel

Co więcej, jakkolwiek wszystkie przedstawione zdania określają wykonawcę czynności,samo słowo położyć tego nie wymaga:

Wczoraj książka została położona na podłodze.

Czy mówca wymienia wykonawcę czy też nie, zależy to od rodzaju informacji, jaką chceon przekazać. W języku angielskim, kiedy informujący pragnie opuścić wskazówkędotyczącą sprawcy czy wykonawcy działania, może zastosować formę bierną zdania. Wwielu wypadkach wykonawca zastępowany jest po prostu przez instrument, ponieważ sąze sobą ściśle związane: wykonawca (agens) - to po prostu ożywiony instrument.

Pociąg przywiózł quigee.

instrument

Mary przywiozła ąuigee.

wykonawca

Tabela 12-1. Elementy zdarzenia

Czynność (Action)

Wykonawca lub agens (Agent)

Uwarunkowanie (Conditional)

Instrument (Instrument)

Miejsce, lokalizacja (Location)

Tryb (Modę)

Przedmiot (Object)

Cel (Purpose)

Cecha (Quality)

Odbiorca (Recipient)

Zdarzenie jako takie. Czynność jest zwykle wyrażona za pomocączasownika:

The man was bitten by the dog. (Człowiek zostai ugryziony przezpsa).

Aktor, który spowodował wystąpienie czynności:

The man was bitten by the dog (pies).

Warunek logiczny uzależniający dwa zdarzenia:

A shark is dangerous only if it is hungry. (Rekin jest niebezpiecznytylko wówczas, gdy jest głodny).

John fiunked the test because he alrays sleeps in lectures. (John oblałegzamin testowy, ponieważ zawsze śpi na wykładach).

Rzecz lub urządzenie powodujące lub umożliwiające zdarzenie:

The wind demolished the house. (Wiatr zdemolował dom).

Miejsce, w którym zachodzi zdarzenie. Często w grę wchodzą dwielokalizacje, jedna na początku, a druga na końcu zdarzenia. Określa siejejako lokalizację od i lokalizację do:

They hitchhikied from La Jolla to Del Mar. (Oni podróżowaliautostopem od La Jolla do Del Mar).

From the University, they hitchhikied to the beach. (Od Uniwersytetuaż na plażę dojechali autostopem).

Oznacza strukturę powierzchniową zdania, jeśli jest to potrzebne.

Why isn't modę listed in Chapter 10? (Modę is a ąuery). (Dlaczego trybnie został umieszczony w tabeli w rozdziale 10? Tryb w tymprzypadku to pytanie .

Don't ask so many ąuestions. (Modę is imperative). (Nie pytaj takdużo. Tryb rozkazujący).

Rzecz, na którą czynność oddziałuje:

The wind demolished the house. (Wiatr zdemolował dom).

Określa cel zdarzenia:

Jack took Henry to the bar to get him drunk. (Jack zabrał Henry'ego dobaru, aby go upić).

Modyfikator pojęcia - opisuje jego właściwości:

The surf was heavy. (Fala była wysoka).

The were 93 people in class. (W klasie było 93 osoby).

Osoba, na którą oddziałuje skutek czynności:

The crazy professor threw the black-board at Peter. (Zwariowanyprofesor rzucił tablicą w Petera).

C:us (Time)

prawdziwość (Truth)

Kiedy zachodzi zdarzenie:

The surf was up yesterday. (Fala podniosła się wczoraj).

Stosowane głównie do twierdzeń fałszywych:

I do not like you, Hubert. (Nie lubię Cię, Hubercie).

Jeżeli język ma komunikować o zdarzeniach, powinien mieć mechanizmy służące doprzekazywania informacji o pojęciach i relacjach, z których tworzy się strukturaznaczeniowa przekazu. Chociaż zbiór podstawowych relacji może być wyrażony wewszystkich systemach językowych świata, mechanizmy używane do określenia różnoro-dnych relacji różnią się w poszczególnych językach.

Przekazywanie znaczenia

Ma podstawie struktury powierzchniowej przekazu nie możemy dokładnie określić, jakdany język przekazuje znaczenie5. Aby lepiej zrozumieć, o co nam chodzi, przeprowa-dźmy kilka prostych eksperymentów. Zobaczmy, co się zdarzy, jeżeli informacja jestniejednoznaczna lub też niezrozumiała. W tym celu powróćmy do rysunku 12-1 ipodstawmy dla każdego węzła pojęciowego w strukturze pamięci jakieś nazwy nie mająceznaczenia. Uzyskamy w rezultacie coś w rodzaju schematu przedstawionego na rysunku12-7. Przekładając tę strukturę na przekaz werbalny, otrzymamy:

W gliku z rupowymi loksenami i katerem munkniecie loksen w blump i w gracupojawi się bim.

Kiedy w jakimś przekazie pojęcia mające znaczenie zastąpimy wyrazami bezsensowny-mi, pozostanie w nim jedynie informacja dotycząca relacji. Nośnikami jej są takiewyrazy, jak: w, z, i. Wyrazy te zwane sąfunktorami, ponieważ służą głównie do wyrażaniarelacji. Tworzą one podstawowe ramy dla zapisu pojęć w pamięci, charakteryzując wzarysie strukturę zapamiętywanego zdarzenia.

Należy również zaznaczyć, że chociaż przekaz, w którym opuszczono informację opojęciach, jest co najmniej wieloznaczny, to jednak wydaje się, że jest w nim zawartejakieś znaczenie. Tak na przykład, na podstawie samej tylko informacji strukturalnejcałkiem możliwe są sensowne odpowiedzi na następujące pytania:

• Jak zdobyć bim?Munknąć w blump rupowy loksen.

• Gdzie znajduje się kater?W gliku.

• Co jest rupowe?Loksen.

Co to są Minsoki?

Rup Loksen RYSUNEK 12-7

• Co się znajduje w gliku?Pewna ilość loksenów i kater.

Podstawiliśmy nonsensy zamiast pojęć, ale funktory pozostały nie zmienione. Usuńrrnzatem te ostatnie. Otrzymamy całkowicie bezsensowny przekaz:

Glik rupowe lokseny kater munknięcie loksen blump gracu bim.

Kiedy jednak zastąpimy wyrazy bezsensowne wyrazami sensownymi, przekaz będziew pełni zrozumiały, pomimo braku funktorów:

Pomieszczenie niebieskie krążki automat włożyć krążek otwór winogrona.

Chociaż przekaz ten jest zrozumiały, ma telegraficzny styl. Wydaje się, że opuszczonezostały w nim wszystkie słowa nieważne, a pozostały jedynie najbardziej znacząceskładniki zdania. Skoro jednak funktory są podstawowymi nośnikami informacji orelacjach, jak to się dzieje, że mimo ich braku przekaz jest zrozumiały? Skąd czerpiemyodpowiednią strukturę? Na pytanie to mamy dwie odpowiedzi. Po pierwsze, w wielujęzykach, np. w angielskim, informacja o wzajemnych relacjach tkwi również w szykuwyrazów. Pomieszajmy porządek słów, a znaczenie, które przekazywały, zniknie:

Automat niebieskie włożyć pomieszczenie krążki otwór winogrona krążek.

porządek, w jakim pojawiają się po sobie kolejne pojęcia, dostarcza informacji o ichfunkcji, co pomaga określić w przybliżeniu relacje między pojęciami. Po drugie,znaczenie poszczególnych słów pozwala na częściową interpretację ciągu wyrazów nawetwówczas, gdy brakuje wszystkich pozostałych wskazówek. A zatem:

Strzelać John tygrys albo krążek włożyć otwór

niożna interpretować wyłącznie na podstawie semantycznych wyznaczników, nawet wsytuacji braku słów - funktorów.

t CZENIE SIĘ JĘZYKA

Uczenie się reguł

Fakt, że językiem rządzą określone reguły, zmusza dziecko do specjalnego typu uczeniasię w procesie rozwoju. Nie wystarczy po prostu nauczyć się znaczenia wszystkich słów,ale trzeba jeszcze opanować reguły ich łączenia. Uczenie się reguł to zupełnie inna rzeczniż uczenie się nazw czy pojęć.

Od pierwszych dni życia dziecko bombardowane jest mieszaniną zdań poprawnychgramatycznie, niepoprawnych fragmentów zdań, wypowiedzi dotyczących przewidywańprzyszłych zdarzeń, pytań czy wreszcie naśladowań mowy małego dziecka przy próbachporozumiewania się z nim. Ź całej tej plątaniny słów dziecko musi jakoś wyodrębnićreguły dla przekazywania informacji dotyczącej pojęć i relacji. Dziecko mówiące poangielsku powinno nauczyć się, że przymiotnik poprzedza określony rzeczownik. Ale jak!o się odbywa w rzeczywistości? W rzeczywistej mowie te same dwa słowa mogą pojawiaćsię w różnym porządku. Weźmy prosty przykład: dziecko uczy się kolorów. Pyta, jakikolor ma mleko, i otrzymuje odpowiedź: „Kolor mleka- biały". Występuje tu odwrotnakolejność (najpierw rzeczownik, a po nim przymiotnik), chociaż istnieje nieznacznaprzerwa między rzeczownikiem a nazwą koloru. Jak zatem dziecko, ucząc się napodobnych przykładach, dochodzi do wniosku, że należy mówić białe mleko w takimzdaniu, jak na przykład:

Nie chcę białego mleka, chcę różowego (truskawkowego) mleka.

Potocznie sądzi się, że dziecko uczy się mówić prawidłowo wówczas, gdy rodzicenieustannie poprawiają jego błędy. W rzeczywistości jednak nie wygląda to tak prosto.Czasami mowa dziecka jest korygowana, ale zazwyczaj nie zwraca się na to uwagi iodpowiada na jego pytania. Tabela 12-2 przedstawia wybrane przykłady roli, jaką pełniąwypowiedzi matki komentujące mowę dziecka. Brown i Hanlon (1970, rozdział 1) po

Tabela 12-2. Przykłady akceptowanych i nieakceptowanychprzez matki wypowiedzi dzieci*

Akceptowane

Adam Draw a boot paper.Ewa Mama isn't boy, he girl.Sara Her curl my hair.

Matka AdamaMatka EwyMatka Sary

Nieakceptowane

Adam And Walt Disney comes on Tuesday.Ewa What the guy idea.Sara There's the animal farmhouse.

Matka AdamaMatka EwyMatka Sary

That's right. Draw a boot on papc,That's right.Um hmm.

No, he does not.No, that's not right. Wise idea.No, that's a lighthouse.

* Źródło: Brown i Hanton( 1970, tabela 1.12, s. 49). Zrezygnowaliśmy z tłumaczenia tekstu tabeli [2-2. gd\/wypowiedzi są nieprzetłumaczalne na język polski, z kolei wypowiedzi matek wiążą się ściśle z wypowiedziamidzieci i w oderwaniu od nich nie są jasne. (Przyp. red. poi.).

przeanalizowaniu znacznej liczby przykładów (niektóre z nich prezentuje tabela 12-2)rozmów matek z dziećmi, doszli do wniosku, że brak jest podstaw do twierdzenia, iż.matka poprawia błędy gramatyczne dziecka wystarczająco często, aby mogło ononauczyć się form gramatycznych.

Istnieją dwa główne mechanizmy uczenia się. Jednym z nich jest wzmocnienie(omówione w rozdziale 13), drugim naśladownictwo. Ale, jak widać, pierwszy z nich nicdaje odpowiedzi na pytanie Jak następuje opanowanie języka, ponieważ natychmiastowewzmocnienie zdań prawidłowo gramatycznie wymawianych przez dziecko, jak równieżpoprawianie popełnianych przez nie błędów zachodzi nie dość często. A co możemypowiedzieć o naśladownictwie? Czy dziecko może opanować język naśladując po prostumowę dorosłych?

Naślado wnict wo

Naśladownictwo niewątpliwie ułatwia nabywanie rozwiązań praktycznych problemów,jakie otoczenie stawia przed dzieckiem. Może ono uczyć się po prostu obserwując, wjakisposób inni manipulują rzeczami i posługują się nimi. Dziecko niewątpliwie potrafitworzyć na podstawie obserwacji skomplikowane schematy działań. Naśladownictwomoże również odgrywać dużą rolę w rozwoju społecznym dziecka. Otaczająca je rodzina,bohaterowie ulubionych programów telewizyjnych, koledzy stanowią model zachowańinterpersonalnych. W efekcie takich obserwacji, dziecko uczy się zachowań społecznych,które są właściwe w różnych sytuacjach społecznych. Obserwowane wzorce przenosi onodo swojego własnego zachowania.

Czy można jednak uważać naśladownictwo za podstawowy mechanizm uczenia sięjęzyka? Wydaje się to raczej nieprawdopodobne. Etapy rozwojowe w procesie przyswa-jania języka przeczą twierdzeniu, że dziecko uczy się języka przez naśladowanie tego, co

usłyszało. Pierwsze słowa, jakie wypowiada dziecko, są tylko prymitywnym przybliże-niem właściwych układów dźwięków. A mimo to dziecko wcale nie próbuje poprawiać icvzelować pierwszych słów, zanim przejdzie do przyswojenia sobie nowych. Nakolejnych etapach stopniowego przyswajania języka, poczynając od pierwszych poje-dynczych słów, a kończąc na mowie podobnej do mowy dorosłych, wzorce mowy dzieckanie są naśladownictwem słyszanej mowy. Przeciwnie, zaskakująca w mowie dziecka jestjej oryginalność. Jeżeli dziecko uczy się przez naśladowanie, to dlaczego mówi goedzamiast went, doed zamiast did, sheeps, albo you naughty are?

W istocie trudno byłoby dziecku znaleźć odpowiednie wzorce do naśladowania, nawetedyby usilnie ich szukało. Szczególną cechą języka jest nieskończona różnorodnośćwyrażeń. Nie zdarza się, aby dziecko w trakcie uczenia się języka napotkało częściej niżkilka razy identyczną kolejność słów. Ponadto dziecko z wrodzonymi defektami aparatumowy uczy się dobrze rozumieć język, chociaż nie potrafi mówić, a więc naśladować tego,co słyszy.

Wydaje się, że przebieg rozwoju języka dziecka odzwierciedla różne zmagania proce-sów dziecięcej indukcji próbującej wydobyć system reguł leżących u podstaw języka.

Język jako środek komunikowania się

Jeśli traktujemy język jako narzędzie komunikowania się, pojawia się pytanie: jak sobie ztym radzi dziecko? Odpowiedź brzmi: dobrze. Rozważmy kilka prostych zdań zrepertuaru 2-letniego dziecka:

Baby highehair

Sat wali

Pick glove

Mommy eggnog6

Mommy sandwich

Throw Daddy

(Dzidziuś krzesełko)

(Usiadł murek)

(Zdjąć rękawiczka)

(Mama eggnog)

(Mama kanapka)

(Rzuć tatuś)

Czy wypowiedzi te mają sens? Dla Czytelnika chyba nie są zrozumiałe, a to dlatego, że ichzdawkowość nie pozwala na prawidłowe wydobycie istoty stosunków między słowami aczynnościami. Ważna jest tu znajomość warunków, w jakich zostały one wypowiedziane.Dla matki wypowiedzi dziecka są całkowicie zrozumiałe dzięki temu, że kontekst, w•akim je wygłoszono, nie pozostawia cienia wątpliwości co do ich intencji. Brown iBellugi (1964), którzy sporządzili zapis prezentowanych powyżej przykładów mowydziecka, zarejestrowali również te same zdania uzupełnione przez matkę:

r Eggnog- alkoholowy napój jajeczny. (Przyp. red. poi.)

Baby is in the highchair.

Mommy had her eggnog.

Mommy'H have a sandwich.

He sat on the wali.

Throw it to Daddy.

Pick the glove up.

(Dzidziuś siedzi na krzesełku).

(Mama piła eggnog).

(Mama będzie jadła kanapkę).

(On usiadł na murku).

(Rzuć to do tatusia).

(Zdejmij rękawiczkę).

Mowa dziecka sprawia wrażenie telegraficznego przekazu pełnych zdań mowy doro-słych. Funktory zostały opuszczone. Złożone związki gramatyczne prawie nie występujJednak dorosły, często bez trudu, może uzupełnić wypowiedź dziecka, posługując s^informacją kontekstową, pozwalającą na określenie ich znaczenia i dodając funkton, e/\cokolwiek innego, co wydaje się niezbędne.

Dobrą ilustracją tego może być uzupełnienie przez matkę wypowiedzi Ewy: Eve lunch(Ewa obiad). Zgodnie z zapisem Rogera Browna, Ewa wypowiedziała to zdaniedwukrotnie w ciągu pół godziny. Za pierwszym razem matka przygotowywała obiad idlatego uzupełniła jej wypowiedzi w taki sposób: Yes, Mommy is going to fix Eve's lunch(Tak, mama przygotowuje obiad dla Ewy). Po raz drugi Ewa powiedziała Eve lunchsiedząc już przy stole. Odpowiednie uzupełnienie matki było następujące: Yes, Eve iseating lunch (Tak, Ewa je obiad). Pierwsze uzupełnienie stawia Ewę w relacjidzierżawczej wobec obiadu, drugie czyni ją podmiotem czynności jeść, a ohiaiiprzedmiotem tej czynności. Fakt, że matka tak łatwo interpretuje tę samą wypowiedz wdwojaki sposób, świadczy o tym, że Ewa posługuje się w pełni zadowalająco językiemjako narzędziem komunikowania się, chociaż jej umiejętności gramatyczne wciąż *|bardzo ograniczone.

Można zatem wnioskować, że język dziecka oparty jest raczej na znaczeniu aniżeli nagramatyce. Znajduje w nim odbicie zbiór podstawowych pojęć o świecie nabytych prze/dziecko. A zatem badania nad rozwojem języka dziecka należy prowadzić równocześniez badaniami nad jego rozwojem ogólnym.

Pierwsze kroki w komunikowaniu się

Zanim dziecko zacznie posługiwać się językiem, przyswaja sobie już wcześniej niezbędnyzasób podstawowych informacji strukturalnych w wyniku interakcji ze środowiskiem.Musi jednak nauczyć się komunikowania się za pomocą symboli. Pierwsze próbykomunikowania się stanowią prawie bezpośredni przekaz wewnętrznej struktury jegopamięci, szczególnie wyraźny jest brak wszystkich funktorów przekazujących informacjęo relacjach. W efekcie mowa dziecka jest telegraficzna. Istnieje też jeszcze więcejograniczeń. Zakres pamięci dziecka jest znacznie mniejszy w porównaniu z dorosłym.Dziecko nie zna jeszcze wszystkich reguł frazowych i transformacyjnych (jeśli w ogóle zna

jakiekolwiek), nie wie również, jaką informację musi koniecznie przekazać, a jaką możeopuścić. Na przykład w wypadku czasownika put (położyć), miejsce i przedmiot działaniamuszą być określone, podczas gdy inne relacje są fakultatywne. Ale dla dziecka, jak sięokazuje, wszystko jest fakultatywne. Kolejność słów wydaje się jedynym rodzajeminformacji o relacjach, który pojawia się systematycznie od początku w mowie dziecka,jeżeli w wypowiedzi dziecka występuje wykonawca czynności, to istnieje tendencja doumieszczania go przed czasownikiem. Jeśli idzie o inne typy relacji, to trudno jestokreślić, czy dziecko stosuje właściwy porządek słów. W języku angielskim używanymprzez dorosłych, jeżeli opuszczony został wykonawca, a w zdaniu znajduje się jedynieinstrument i przedmiot działania, to w zdaniu czynnym instrument poprzedza czasownik,a przedmiot znajduje się za czasownikiem:

The key opens the door. Klucz otwiera drzwi.

instrument przedmiot

Gdyby dziecko po prostu „telegrafowało" to zdanie, powinno by powiedzieć Key open(Klucz otworzyć). Zamiast tego mówi ono Open key (Otworzyć klucz). Dlaczego?Najwyraźniej dziecko ma w pamięci inne zdanie, w którym występuje wykonawca, naprzykład:

Daddy opens the door with his key. (Ojciec otwiera drzwi swoim kluczem),

W takim wypadku telegraficzne zdanie Open key (Otworzyć klucz) jest prawidłowe.Oczywiście, w żadnym wypadku nie możemy stwierdzić, czy nasza analiza jest

poprawna, ale, jak widać, dostarcza nam wiarygodnego wyjaśnienia. Ogólnie biorąc,dziecko buduje swoje zdania dość swobodnie. Nie określa wszystkich pojęć związanych zdziałaniem i nie posługuje się specyficznymi symbolami językowymi, niezbędnymi doprzekazywania istoty relacji między pojęciami, o których mówi.

II 'ytwarzanie a rozumienie. Brak funktorów we wczesnej mowie dziecka jest oczywisty iuderzający, ale niełatwe jest wskazanie przyczyn tego zjawiska. Czy za tym istotnie kryjesię nierozumienie użytego pojęcia, czy też nieumiejętność właściwego użycia słów?Częściowo opuszczanie funktorów może być związane z główną trudnością, jaką stanowidla małego dziecka niezdolność do postawienia siebie w sytuacji innej osoby. Małe dziecisi egocentryczne: widzą świat jedynie z ich własnej perspektywy. Nawet wówczas, gdyopanują już język, jeszcze przez dłuższy czas z trudem uczą się uwzględnianiaperspektywy innych osób. Brak tej zdolności widoczny jest w wielu dziedzinach: wwykonywaniu różnych zadań percepcyjnych, w uczeniu się pojęć czy wreszcie w próbachwyjaśnienia pojęć innym ludziom.

Piaget badał, jak przebiega rozwój zdolności rozumienia przez dziecko perspektywyinnych osób (Piaget, 1926, rozdział 3). W pracy tej podany jest przykład typowegozadania postawionego przez Piageta 8-letniemu chłopcu. Chłopcu Gio opowiedzianohistorię, a następnie poproszono go, aby opowiedział ją innemu dziecku.

Oryginalna historia

Pewnego razu była sobie pani, którą nazywano Niobe, miała ona 12 synów i \tcórek. Kiedyś napotkała wróżkę, która miała tylko jednego syna i wcale nie miahcórek. Wtedy pani zaczęła wyśmiewać się z wróżki, że ma tylko jednego svna

Wróżka bardzo się rozgniewała i przykuła panią do skały. Pani rozpaczała przez 1()lat. Aż w końcu zamieniła się w skałę, a z jej łez utworzył się strumień, który płyniedo dziś dnia (Piaget, 1926, s. 82).

Historia opowiedziana przez Gio

Pewnego razu była sobie pani, która miała dwunastu chłopców i dwanaściedziewczynek, potem wróżka miała chłopca i dziewczynkę. I wtedy Niobe chciałamieć jeszcze więcej synów. Wtedy ona się rozgniewała. Ona przykuła ją dokamienia. On zmienił się w skałę, a potem z jego łez zrobił się strumień, który płyniedo dziś dnia (Piaget, 1926, s. 102).

Historia ta opowiedziana została przez 8-letnie dziecko, w pełni rozwinięte umysłowo.A mimo to w jej zakończeniu pełno jest zaimków ona, on, jej, jego, których nie możnarozszyfrować. Jeśli pomiń iemy błędy tego przekazu (zresztą nie mają one związku z nasząanalizą), to i tak biedny słuchacz nie może zrozumieć, do jakich osób odnoszą się tezaimki, a Gio nie próbuje mu tego ułatwić.

Kiedy dziecko 2- lub 3-letnie opuszcza funktory, można to więc choć w części wyjaśnićtym, że nie potrafi zrozumieć trudności,jakie sprawia to słuchaczowi. Kiedy Adam mówiDraw a boot paper (rysować but papier), dorosły mimo woli może sobie wyobrazićspecjalny rodzaj papieru, papier do butów; Adam po prostu opuścił funktor określającylokalizację czynności: Draw (a picture oj) a boot (on the) paper. [Rysować (obraz) buta(na) papierze]. Ale możliwe, że Adam nie opanował jeszcze funktorów. Poza tym, jakdługo może porozumiewać się zupełnie dobrze z dorosłymi (jego matka rozumie to, czegochce), tak długo może się koncentrować na słowach bardziej konkretnych, ważniejszych,takich jak nazwy przedmiotów i czynności. Jeżeli jednak ośmioletnie dziecko używazaimków, które odnoszą się nie wiadomo do czego, to przyczyna tego może być tylkojedna; nie nauczyło się jeszcze brać pod uwagę punktu widzenia innych ludzi.

Bez względu na to, czy dziecko rozumie czy też nie informację o funkcjach, nie ulegawątpliwości, że uporczywie pomijają w całym swym zachowaniu werbalnym. Nie możnaskłonić dziecka do wprowadzenia tej informacji, nawet dając mu bezpośrednie wzorce donaśladowania. Jeżeli wypowiemy frazę Daddy's briefcase (taty portfel) i poprosimy o jejpowtórzenie, to powtórzy ono Daddy briefcase (taty portfel). Stwierdzenie: He is goingout (on wychodzi) powróci do nas jako: He go out (on wyjść), zaś zwrot No, you can't writeon Mother's hat (nie, nie wolno ci pisać na kapeluszu mamy) będzie powtórzony jako:Write Mother hat (pisać mama kapelusz).

Nadmierna generalizacja. Z upływem czasu do mowy dziecka zaczyna przenikaćinformacja o funkcjach. W wieku około 3 lat struktury gramatyczne jego mowy w pełni

odpowiadają codziennej mowie dorosłych. Zaczynają pojawiać się końcówki czasowni-kowe, określające czas, końcówki liczby mnogiej rzeczownikowi końcówka dopełniacza(chodzi o końcówkę 's w dopełniaczu języka ang. - przyp. red.). Wzorce uczenia się mowyprzez dziecko wskazują, że początkowo posługuje się ono prostym sygnałem językowymw celu przekazania pojęcia, a dopiero później wyodrębnia ogólną zasadę występującą wdanym języku do wyrażania tego pojęcia. Po opanowaniu tej ogólnej zasady przychodziczas na wyjątki od reguły.

Jaskrawym tego przykładem jest uczenie się informacji o czasie. Początkowo w mowiedziecka nie występują ani końcówki czasownikowe, ani też słowa posiłkowe. Wydaje sięnajwyraźniej mówić wyłącznie o teraźniejszości: o zdarzeniach zachodzących wokółniego, o przedmiotach, które widzi. Pierwsze rozpoznanie czasowych aspektów czyn-ności wydaje się być związane z posługiwaniem się czasownikami mocnymi (strongverbs)(które oznaczają proste czynności konkretne): come (przyjść), go (iść), do (robić), run(biec). W pierwszych wypowiedziach dziecka dotyczących czasu przeszłego z użyciemtych czasowników będą wykorzystane na ogół prawidłowe formy: came (przyszedł), went(szedł), did (zrobił), ran (biegł). Ale tak będzie tylko do czasu aż dziecko opanuje ogólnązasadę tworzenia czasu przeszłego za pomocą końcówki -ed. Poznawszy regułę, dzieckostosuje ją bezwzględnie: run przechodzi w runned, did-w doed. Reguła odrzuciłapoprawne formy. A w końcu, gdy ogólna reguła zostanie już dobrze opanowana, wyjątkizostaną ponownie przyswojone.

Kiedy dziecko opanowało mechanizm przekazywania informacji o różnego rodzajurelacjach, może też stosować go w nowych kontekstach. Pokazano to błyskotliwie weksperymentach ze słowami bezsensownymi (Berko, 1958). Na przykład, czteroletniemudziecku pokazywano obrazek z człowiekiem, który wywijał czymś nad głową. Następniemówiono:

This is a man who knows how to gling

He glings every day.

Today he glings

Yesterday he ?

(To człowiek, który potrafi glingać).

(On glinga codziennie).

(Dziś on glinga).

(A wczoraj on ?).

Dziecko natychmiast proponuje najbardziej prawdopodobne słowo: glinged (glingał).Dorośli mają znacznie większy kłopot z podjęciem decyzji co do wyboru właściwegosłowa; wahają się między glinged, glang, glung i glought.

Rozumienie

Co to znaczy rozumieć? Na jakiej podstawie mogą rodzice czy w ogóle dorośli sądzić, żedziecko zrozumiało to, co zostało do niego powiedziane? Postaramy się wyjaśnić istotęproblemu posługując się przykładem komputera rozumiejącego język angielski. Obecnieistnieje kilka różnych programów działających tak, że można przyjąć, iż w pewnym

stopniu rozumieją one język angielski (2 podobne przykłady przedstawione zostały na

rysunkach 10-1 i 10-2 w rozdziale 10). Ale skąd mamy pewność, że program rzeczywiścierozumie język angielski? Spróbujmy to sprawdzić pisząc takie lub inne zdania naklawiaturze pulpitu komputera. Na przykład napiszmy zdanie:

• The red błock is on top of the big green cylinder. (Czerwony klocek leży na dużym zielonymwalcu).

Program odpowiada:

see, thank you. (Rozumiem, dziękuję).

Zrozumiał czy może nie? Na razie nie wiadomo.Naj lepszy sposób ustalenia, czy program rozumie język angielski, polega na zmuszeniu

go do działania. Należy wydać mu określone polecenie lub zadać pytanie, wymagającekonkretnej odpowiedzi i zobaczyć, co z tego wyniknie.

• Is the green cylinder near the red błock? (Czy zielony walec leży obok zielonegoklocka?)

Jeśli pytanie to skierujemy do programu DOKTOR (rys. 10-1), to prawdopodobnieodpowie on:

Why is it that you want to know? (Po co chcesz to wiedzieć?)

To samo pytanie skierowane do innego programu, tzw. blokowego (rys. 10-2).prawdopodobnie doprowadzi do następujących odpowiedzi:

Which green cylinder do you mean? (Który zielony walec masz na myśli?)

If you mean the big one, the red blocks is on top of it. (Jeżeli mówisz o dużym, toczerwony klocek leży na nim).

If you mean the little one, it is far away. (Jeśli myślisz o małym, to czerwony klocek leżydaleko od niego).

W przypadku programu DOKTOR odpowiedź nie zawiera wskazówki, pozwalającejprzypuszczać, że program zrozumiał pytanie. Jeżeli chodzi o zrozumienie pytania przezdrugi program, to nie może być wątpliwości: musiał zrozumieć pytanie.

Trudności, jakie napotykamy analizując rozumienie, wynikają z tego, że mamy doczynienia z trzema różnymi zadaniami, które człowiek bądź maszyna musi wykonać, abywykazać, że rozumie język angielski.

• Musi prawidłowo interpretować zdanie; to znaczy rzeczywiście je zrozumieć.• Musi wytwarzać prawidłową wewnętrzną reprezentację lub program otrzyma-

nego przekazu.

f Musi być zdolny zaktywizować te wewnętrzne reprezentacje i wytworzyć widoczny,dający się interpretować rezultat.

\Vróćmy jeszcze do programu DOKTOR. Możliwe, że w ogóle nie zrozumiał zadanego mupytania. Możliwe jest również, że pytanie jest dla programu zrozumiałe (warunekoierwszy), ale nie wie on, jak znaleźć na nie odpowiedź. Albo też rozumie on pytanie,potrafi znaleźć odpowiedź (warunek drugi), ale nie wie, jak postąpić z odnalezionąinformacją (trzeci warunek). Problem ten polega na tym, że poziom rozumienia możemyocenić tylko wówczas, gdy wszystkie warunki zostaną spełnione i uzyskamy odpowiedźzbliżoną do tej, jakiej udzielił nam program blokowy.

A jak to wygląda u dzieci: w jakim stopniu rozumieją to, co zostało powiedziane?Podobnie jak i z komputerem, czasami trudno to ustalić. Przypuśćmy, że matka zwracasię do swego 6-miesięcznego dziecka: Give me the bali (Daj mi tę piłkę). W najlepszymrazie dziecko zaledwie spojrzy na matkę, dając tym samym do zrozumienia, że słyszy jejstówa. Czy zrozumiało jednak sens zdania? Prawdopodobnie nie. Jeżeli zaś pytanie tozostanie powtórzone dziecku 12-miesięcznemu, możemy uzyskać bardziej zadowalającąodpowiedź: Będzie ono zapewne przenosiło wzrok z matki na piłkę i z powrotem.Działanie to w najlepszym razie wskazuje, że dziecko rozumie znaczenie słowa bali(piłka), ale nie dowiadujemy się niczego więcej. Możliwe, że nie rozumie znaczenia słowagive (daj). Możliwe też, że je rozumie, ale nie wie, iż słowo me (mi) oznacza odbiorcęczynności (You, baby, please give to me the bali). Albo też rozumie całe zdanie, ale nienauczyło się jeszcze wykonywać określonych czynności: skierować się do przedmiotu,wziąć go do ręki, zanieść do mówiącego oraz wręczyć mu dany przedmiot. Trzebaprzyznać, że dla 12-miesięcznego dziecka jest to dość skomplikowany zespół czynności. Iznów, dopóki dziecko nie spełni wszystkich trzech przedstawionych wyżej warunków,dopóty nie możemy stwierdzić, w jakim stopniu zrozumiało ono to, co zostałopowiedziane.

Natomiast dziecko, które ukończyło 18 miesięcy, potrafi wykonać podobne polecenie.W końcu mamy dowód na to, że nas zrozumiało. Ale ciągle jest to dowód niezbyt pewny.Dziecko mogło po prostu wziąć do ręki pierwszy z brzegu przedmiot. I nawet wówczas,gdy wykona poprawnie polecenie kilka razy z rzędu, to jest całkiem możliwe, żeponownie przyniesie piłkę, chociaż zmienimy polecenia na: Give me the horse. (Daj mikonia). Dziecko bowiem z największym trudem zmienia opanowaną niedawno czynność,a zatem po kilkakrotnym wypełnieniu polecenia: Put a ring on the peg. (nałóż kółko nakołek), powtórzy tę czynność, mimo zmiany poleceń ia na: Take a ring off. (Zdejmij kółkoi kołka ).

Dziecko dwuletnie może wykonać proste polecenia. Nie potrafi jednak postępowaćprawidłowo w sytuacji, gdy ulegną zmianie warunki związane z czynnością, mimo żemiało już okazję do wykazania swych zdolności poznawczych rozwiązując problemy ozbliżonym typie trudności, ale na poziomie niejęzykowym. Jeśli poprosimy dziecko wwieku poniżej dwu i pół lat, aby wydostało monetę spod filiżanki, to okaże się, że niepotrafi ono wydobyć z przekazu słownego odpowiedniej informacji. Tymczasem osiem

miesięcy wcześniej, to znaczy w wieku 22 miesięcy, dziecko rozwiązywało bardziejskomplikowane zadania, związane z odszukiwaniem, naśladując po prostu innychDziecko dwuipólletnie przejawia skłonność do reagowania na polecenie, jeśli tylkozrozumie, o jaką czynność chodzi. Nie czeka przy tym na precyzyjniejsze ustalenia lubograniczenia tej czynności. Jeśli otrzyma polecenie: „Kiedy zapali się światło naciśnijgruszkę", to skoro tylko zidentyfikuje czynność, naciska natychmiast gruszkę nieczekając na pojawienie się światła. Dziecko w wieku trzech i pół lat może reagowaćwłaściwie, tj. poczeka na światło zanim naciśnie gruszkę. Nawet i wtedy nie potrafirozszyfrować bardziej złożonej informacji dotyczącej warunków. Polecenie: „Naciśnijgruszkę, gdy pojawi się światło czerwone, ale nie naciskaj na zielone"wywołuje reakcję naoba rodzaje światła. Dopiero w wieku 4 lub 5 lat dziecko opanowuje umiejętnośćwydobywania informacji o wszystkich warunkach dodatkowych, zakodowanych winformacji werbalnej, i przekształcenia jej we właściwą sekwencję czynności (Łuria, 1961;zobacz również Miller, Shelton i Flavel, 1970).

System, który realizuje określoną sekwencję czynności na podstawie otrzymanejinstrukcji z zewnątrz, musi dysponować czymś znacznie więcej, niż zwykłą zdolnością dowydobywania znaczenia z przekazu słownego. Polecenie musi zostać zintegrowane zistniejącą strukturą pamięci, tak aby odpowiednie zdarzenie mogło być rozpoznane już wchwili pojawienia się i aby prowadziło do odpowiednich czynności. Ponadto należystarannie przeanalizować informację o następstwach czasowych, tak aby czynnościpojawiały się jedna po drugiej we właściwej, prawidłowej kolejności. Dziecko musi umiećzadecydować, czy informacja, jaką posiada, wystarczy do wykonania potrzebnegodziałania, i albo samodzielnie wywnioskować, jakich danych mu brakuje, albo teżpoprosić o wyjaśnienie. Niektóre z wymaganych czynności mogą okazać się niejedno-znaczne, albo też mogą nie występować w repertuarze reakcji dziecka. W takim wypadkudziecko musi zadecydować, czy nie może zastąpić ich innymi czynnościami, którepozwoliłyby osiągnąć ten sam cel. Jeśli chcemy badać rozwój umiejętności językowych,to, oczywiście, musimy analizować wszelkie zdolności umysłowe dziecka, ponieważprocesy te oddziałują na siebie wzajemnie.

1 3. Uczenie sięi rozwój poznawczy

SCHEMATY SENSORYCZNO-MOTORYCZNESchemat sensorycx.no-motorycz.ny

ZJAWISKA UCZENIA SIĘZbieżności między czynnościami a wynikami

W z m ocn ien ie z ach o wan iaPoziom sprawczyGeneralizacjaWygaszanieRóżnicowanieRozkłady wzmacnianiaUczenie się ucieczki i unikaniaKara

Wykrywanie korelacjiWyuczona bezradnośćWygaszanie a różnicowanieEfekt częściowego wzmacniania

Zbieżności między warunkami zewnętrznymi a wynikamiKontrola bodźcowaWybórRóżnicowanieTworzenie łańcucha reakcjiModelowan ie zachowań ia

PodsumowanieWARUNKOWANIE KLASYCZNE

UCZENIE SIĘ POZNAWCZEWzmocnienie jako sygnałUczenie się i świadomośćUczenie się przez eksperymentowanieZnaczenie oczekiwań

Zachowanie ukierunkowane na osiągnięcie celu

ROZWÓJ POZNAWCZYUczenie się sensoryczno-motoryczne

ROZWÓJ OBRAZÓW

Myślenie przedoperacyjneOperacje konkretneOperacje formalne

MYŚLENIE

zdolność do uczenia się, to znaczy zdolność do zapamiętywania skutków własnychdziałań, jest podstawą zachowań przystosowawczych wszystkich organizmów. Wielejjadań nad rozumnym zachowaniem można scharakteryzować jako badania nadWolnością uczenia się o związkach zachodzących w otaczającym świecie.

Istnieje pewna niewielka formalna różnica między uczeniem się a pamięcią. Badającuczenie się, kładziemy przede wszystkim nacisk na nabywanie wiedzy; badając pamięćinteresujemy się natomiast przechowywaniem i wykorzystywaniem tej wiedzy. Jasne jestjednak, że oba te procesy są ze sobą ściśle związane, tak że badając jeden z nich musimy zkonieczności badać i drugi. Omawialiśmy już zasady uczenia się w kilku obszernychrozdziałach poświęconych pamięci. Pominięto tam jednak pewien ważny problem, wjaki sposób nabywana jest ta wiedza, która znajduje się w systemie pamięci: Jak podmiotustala związki zachodzące między różnorodnymi sytuacjami w otaczającym świecie,działaniami człowieka i rezultatami tych działań. Jeżeli pewien wynik występujewyłącznie przy równoczesnym zaistnieniu szeregu specyficznych warunków środowisko-wych albo też po wykonaniu określonego działania, to wówczas mówimy o bezpośred-nich zbieżnościach (contingencies) między warunkami środowiskowymi, działaniami iwynikami (Na przykład, określony rezultat - deszcz -jest zależny od pewnych warunkówatmosferycznych). W rozdziale tym położono główny nacisk na sposób nabywaniawiedzy o zbieżnościach, to znaczy na problemie uczenia się zbieżności.

SCHEMATY SENSORYCZNO-MOTORYCZNE

Badania eksperymentalne nad uczeniem się wskazują, że podstawą inteligentnegozachowania się jest prosta, a jednocześnie uniwersalna reguła. Organizacja naszejpercepcji i zachowania wynika z obserwacji skutków naszych działań. Wyrażając to wjęzyku jednego z czołowych badaczy rozwoju poznawczego, Jeana Piageta, organizmuczy się przez konstruowanie schematów sensoryczno-motorycznych: Wydobywa onzwiązki między informacją odbieraną przez swoje systemy sensoryczne a swoimidziałaniami (czynnościami motorycznymi)1. Jest też szczególnie wrażliwy na pewienrodzaj skutków, takich, które wiążą się z jakimś przyjemnym lub też koniecznymwynikiem, jak na przykład otrzymanie pokarmu. Jednakże w przypadku dziecka każdagwałtowana zmiana w świecie zewnętrznym, dowolny „spektakl sensoryczny", możeprzyciągać jego uwagę i służyć za podstawę do uczenia się zbieżności między działaniamia ich skutkami.

Aby uczyć się zbieżności, organizm musi być zdolny do wykrywania pożądanychnastępstw w miarę ich pojawiania się i następnie starać się ukierunkować swoje

1 Schemat sensoryczno-/notorycznyjest to plan (schemat) zorganizowanego ciągu czynności prowadzącychdo wykonania określonego aktu, koordynującego informację wydobytą z systemu sensorycznego wraz zniezbędnym ruchem motorycznym (mięśniowym). Akty typu jedzenia, chodzenia, jazdy na rowerze- charak-teryzują się dobrze rozwiniętymi schematami sensoryczno-motorycznymi.

zachowania na ich osiągnięcie. Dlatego też musi umieć rozpoznawać, które działaniarzeczywiście są związane z uzyskaniem oczekiwanego wyniku, a które nie mają ztymnicwspólnego. Aby bardziej dokładnie zrozumieć, o co tu chodzi, stworzymy sytuacjehipotetyczną i na jej przykładzie ustalimy, co istotnie musi zajść, żeby organizm nauczyłsię zbieżności między jego czynnościami a wynikiem, którego pragnie. Za przykładposłuży nam zachowanie szympansa w pewnej specyficznej sytuacji. Szympans jestodpowiednim zwierzęciem do naszego eksperymentu, jest dostatecznie inteligentny, a conajważniejsze - nie ma żadnych umiejętności językowych, które ułatwiłyby znacznie jegozadanie, a utrudniły nasze.

Schemat sensoryczno-motoryczny

Umieśćmy szympansa w pokoju, w którym znajduje się szereg różnych przedmiotów: naścianach wiszą obrazki, na podłodze leżą zabawki i pudełka, wokół porozrzucane sąksiążki, żetony i małe różnokolorowe kwadraciki oraz stoi coś w rodzaju automatu zotworem (Rys. 13-1). W podobnych warunkach szympans nie znajdował się jeszczenigdy: jest on eksperymentalnie czysty. Jeżeli będzie on przebywał odpowiednio długo wpokoju, to może odkryć zupełnie przypadkowo, że niebieski krążek włożony do otworuautomatu spowoduje pojawienie się kiści winogron w pojemniku. Ponieważ szympansy

przepadają za winogronami, będzie to więc wynik w pełni pożądany i szympans z chęciąponowi próby (ucząc się w ten sposób) rozwiązania tego zadania.

Problem stanowi dla zwierzęcia przede wszystkim to, że nie posiada ono uprzedniejwiedzy o czynnościach, jakich od niego oczekujemy, ani o wyniku, do którego czynnościte prowadzą. Szympans musi odkryć potrzebną sekwencję czynności poprzez próby ibłędy oraz szczęśliwe zbiegi okoliczności. W dodatku musi on zapamiętać i umiećspożytkować pożądany rezultat, kiedy ten wystąpi. Końcowym produktem jego uczeniasię powinna być struktura pamięci, przedstawiająca schemat sensoryczno-motorycznywrzucania niebieskiego krążka w otwór automatu w celu uzyskania winogron.

Poobserwujmy zatem zachowanie szympansa w pokoju. Początkowo biega on popokoju, bada sytuację, bawi się zabawkami i wskakuje na pudełka. Napotkawszy na swejdrodze automat, bada go, próbując wsunąć różnorodne przedmioty do wszystkich jegootworów: do pojemnika i do otworu szczelinowgo. W trakcie tych działań, zupełnieprzypadkowo, udaje mu się włożyć we właściwy otwór niebieski krążek: automat zaczynapracować, rozlega się głośny dźwięk „klik" i w dolnym pojemniku ukazują sięwinogrona2. Dokonany został pierwszy, przygotowawczy etap uczenia się.

Jak odbiera szympans za istn ialą sytuację? Oto skakał sobie po pokoju wykonując różneczynności nie prowadzące do określonych wyników. I nagle po zrobieniu czegoś pojawiasię kiść winogron. Szympans pamięta jedynie w ogólnych zarysach swoje czynności, nielicząc pewnych szczegółów przechowywanych ciągle jeszcze w jego pamięci krótkotrwa-łej. Po swym pierwszym sukcesie zapamiętał przede wszystkim jedno: coś tam gdzieśwłożył (zdaje się, gdzieś do automatu), a w pojemniku pojawiły się winogrona.

Przedstawmy informację uzyskaną przez szympansa w formie, jaką stosowaliśmyanalizując problemy pamięci ludzkiej w rozdziałach 10 i 11. W celu opisania zdarzeń,należy opracować scenariusz określający czynności oraz rolę różnorodnych przedmio-tów i uczestników. Będzie to pierwszy próbny schemat sensoryczno-motoryczny; zostałon przedstawiony na rysunku 13-2.

Dla wygody Czytelnika podaliśmy słownik nazw różnych pojęć oznaczonych literami.iest oczywiste, że szympans nie dysponuje tymi wiadomościami, przynajmniej w faziepoczątkowej. Nie wykluczamy jednak takiej ewentualności, że może on wypracowaćiobie jakiś abstrakcyjny (niejęzykowy) ekwiwalent tego słownika. Pojęcie Cl reprezentujeśrodowiskowe, czyli poprzedzające warunki związane z daną sytuacją. Pojęcie toobejmuje różne elementy, automat (C3) i pewne inne, na razie nie określone przedmiotyC2 i C4). W tym kontekście sytuacyjnym czynność wkładania określonego przedmiotu w•ftwór prowadzi do następstwa - pojawienia się winogron. Inaczej mówiąc, w warunkach

RYSUNEK 13-1

; Jest mato prawdopodobne, aby szympans nauczył się tej sekwencji zdarzeń, jeśli rzeczywiście będziemy• ohć na „przypadek". Zwykle eksperymentator tak ustala warunki, że „przypadek" jest bardzo prawdopo-•-bn\. Na przykład może on sprawić, żeby szympans przed tym eksperymentem miał do czynienia z•Mcjami, w których umieszczanie przedmiotów w automacie było nagradzające, lub może umieścić•Aieskie krążki bardzo blisko automatu mając nadzieję, że naturalna skłonność szympansa do wsuwania"'Ciimiotów w otwory spowoduje, że i tym razem spróbuje to uczynić. W każdym razie chodzi o to, aby proces••'snia się rozpoczął się. Cała opisana przez nas kolejność uczenia się nie zajdzie dopóty, dopóki nie wystąpi-wszy „przypadkowy" sukces.

SŁOWNIK

RYSUNEK 13-2

Cl OtoczenieC2 PrzedmiotC3 Przedmiot z pojemnikiemC4 PrzedmiotC8 Winogrona w pojemniku RYSUNEK 13-3a

środowiskowych Cl czynność wkładania jakiegoś nieokreślonego przedmiotu prowadzido następstwa C8 (winogrona). Następstwo zdarzeń określone jest przez relacjo jeśli(warunek poprzedzający) i to (następstwo): jeśli Cl, wkładanie, to C8.

Schemat przedstawiony na rysunku 13-2 wskazuje na znaczny postęp w stanie wiedz\szympansa. Zwierzę zrozumiało rolę tak istotnych czynników, jak automat i c/>unosiwkładania. Pozostaje teraz jedynie odkryć, jakie są warunki konieczne cz\nnościuzyskiwania winogron. Mogą tu pomóc ograniczenia,jakie narzuca czynność wkładania.Nawet jeżeli zwierzę nie pamięta żadnych szczegółów, jasne jest, że czynność wkładaniawymaga, żeby jeden przedmiot włożyć do drugiego. W terminach struktury znaczeniowejtrzeba zatem określić przedmiot i jego miejsce. Zakładamy, że szympans, choć nieposiada wiedzy o języku, jest mimo to zdolny do zdobywania wiedzy o czynnościach izdarzeniach zachodzących w świecie. Należy zatem przypuszczać, że w jego pamięć:istnieje wewnętrzna reprezentacja czynności wkładania, jakkolwiek nie występuje ona wformie językowej, to jest jej jakimś, z grubsza rzecz biorąc, odpowiednikiem. Tak więcszympans ma teraz określony cel: odkryć odpowiedni przedmiot i odpowiednie miejsce,do którego należy go włożyć. Jego zachowanie zostało ukierunkowane na osiągniecie tegospecyficznego celu. W pewnym momencie, po wielu próbach, może trafić na praw kilowepołączenie i dodać je do swego scenariusza zdarzeń w pamięci. Jeden z mo/liw>ehschematów sensoryczno-motorycznych dla pełnej akcji zdobywania winogron pr/edsui-wiony został szczegółowo na rysunku 13-3a i w postaci uproszczonej na rysunku 13-3/1-

< Niebieski krążek >

Otoczenie wraz< z niebieskim >

krążkiem< Winogrona >

miejsce

< Automat >

SŁOWNIK

RYSUNEK 13-3A

Cl OtoczenieC2 Niebieski krążekC3 AutomatC4 SkrzynkaC5 ObrazekC6 Czerwony krążekCl Niebieski kwadracikC8 Winogrona w pojemniku

Szympans nauczył się następującego schematu: jeśli w warunkach Cl włoży C2 w otwórC3, to uzyska C8.

Zanim przejdziemy do rozważań dotyczących rozwoju struktur znaczeniowych wprocesie uczenia się, omówimy niektóre znane właściwości uczenia się, aby mócnastępnie określić warunki i sytuacje charakteryzujące tę skomplikowaną formozdobywania doświadczeń.

ZJAWISKA UCZENIA SIĘ

Nasz podstawowy problem polega na ustaleniu, wjaki sposób organizm zdobywa wiedzęo otaczającym go świecie. Przedtem jednak musimy dowiedzieć się nieco więcej opodstawowych zjawiskach związanych z uczeniem się. Tak więc w tej części rozdziałuprześledzimy te zjawiska w celu określenia warunków wpływających na uczenie się,Potem powrócimy do wyjaśnienia problemu uczenia się poprzez dedukowanie mecha-nizmów wewnętrznych, które przekodowują sytuację zewnętrzną w strukturę pamięcidanego organizmu.

Być może, najlepszym dotąd opisem czynnika regulującego zachowanie jest PrawoEfektu:

Czynność, która prowadzi do pożądanego wyniku, ma tendencję do powtarzania się wpodobnych okolicznościach.

Samo prawo jest proste, określa jednak podstawowy warunek, leżący u podłożawiększości wyuczonych zachowań. Pierwszy sformułował je w 1898 r. psychologThorndike; następnie w wyniku rozległych badań uległo ono różnorodnym modyfika-cjom; jednak po dzień dzisiejszy jego pierwotna forma stanowi najbardziej funkcjonalnyopis warunków koniecznych do uczenia się. Ta podstawowa zasada nabywania wiedzy ozbieżnościach w otaczającym świecie stanowi istotę zachowania przystosowawczegowszystkich organizmów. Odgrywa ważną rolę w organizacji zachowań ludzkich wewczesnym dzieciństwie i pozostaje czynnikiem dominującym w ciągu całego ludzkiegożycia.

Zbieżności między czynnościami a wynikami

Rozpatrzmy łącznie zachowanie się noworodka i jego rodziców jako pierwsze interakcjemiędzy nimi. Rozpoczniemy nasz opis od głodnego niemowlęcia. Dziecko niespokojnieporusza się, najwyraźniej widać, że czegoś mu brak, ale ruchy jego nie mają wyraźnegocelu. W końcu zaczyna płakać, co zwraca uwagę jednego z rodziców, który zaspokajapotrzebę dziecka. Tak więc na skutek płaczu dziecko otrzymuje pokarm i zaspokaja głód.Wraz z otrzymaniem pokarmu zaczyna działać prawo efektu. Pokarm jest zdarzeniem

umacniającym i zachowanie typu płacz „ma tendencję do powtarzania się wnodobnych okolicznościach". Jest to ogólny paradygmat uczenia się instrumentalnego,,ionieważ reakcje dziecka są instrumentalne w stosunku do zmiany warunków otoczę-Ina3-

Wzmocnienie zachowania. Pojawienie się zdarzenia wzmacniającego, pokarmu,wywiera dwojaki wpływ na zachowanie dziecka. Zatrzymuje reakcję instrumental-na-płacz. Jednocześnie zwiększa prawdopodobieństwo pojawienia się tej reakcji wprzyszłości, wówczas, kiedy dziecko będzie głodne.

poziom sprawczy. Od początku prawdopodobieństwo tego, że głód doprowadzi dopłaczu, było względnie wysokie nawet wówczas, gdy brak było wzmocnienia. Na tympolega ważny aspekt uczenia się instrumentalnego, ponieważ zachowanie, które niewystępuje, nie może być wzmacniane. Pierwsze wzmocnienie może nastąpić wówczas,kiedy pojawi się pierwsza reakcja instrumentalna, czyli sprawcza. A zatem do rozpo-częcia całego procesu niezbędny jest pewien dość wysoki wyjściowy poziom reakcjisprawczej. Możliwe jest również wzmacnianie innych reakcji, nie tylko płaczu. Mądramatka może wybrać jako sygnał głodu dowolną z kilku różnych reakcji dziecka-podwarunkiem jednak, że ta klasa reakcji ma odpowiednio wysoki wyjściowy poziomsprawczy.

beneralizacja. Dziecko generalizuje udaną reakcję na inne podobne sytuacje. Jest bardzoprawdopodobne, że zacznie płakać nie tylko, gdy odczuje głód, ale również w innychprzykrych sytuacjach. Początkowo prawdopodobieństwo tego, że dziecko zapłacze, jestlym wyższe, im jest bliższa głodu odczuwana przez nie dolegliwość. Płacz pojawiający sięw innych sytuacjach będzie prawdopodobnie także wzmacniany pojawieniem sięrodziców i usunięciem dolegliwości, a to z kolei prowadzi do jeszcze mocniejszego płaczuiv miarę pojawiania się innych form dolegliwości. W końcu dziecko nauczy się płakaćzawsze wtedy, kiedy zechce zwrócić na siebie uwagę, ponieważ jego płacz jestniezmiennie wzmacniany pojawieniem się czułych i troskliwych rodziców. Nadmiernatroskliwość rodziców może w rezultacie doprowadzić do tego, że dziecko będzie płakaćnieustannie, aby zwrócić na siebie uwagę.

W jednym z najbardziej popularnych poradników dotyczących opiekowania siędzieckiem, napisanym przez znanego doktora Spocka i zatytułowanym Baby and ChildCure (1957), problem ten jest wyjaśniony w następujący sposób:

Opis uczenia się zbieżności w niniejszym paragrafie opiera się w znacznej mierze na badaniacheksperymentalnych w dziedzinie zwanej warunkowaniem sprawczym (operant conditioning). Badania w tejJ/^dzinic pozostawały pod silnym wpływem prac B. F. Skinnera, który rozpoczął je na początku lat••/ydziestych. Termin warunkowanie sprawcze pojawił się w wyniku podkreślania faktu, że zachowanie"•3ii;mych organizmów działa sprawczo na środowisko w celu wywołania jakiegoś wyniku. Badania nadlżeniem się sprawczym stanowią część badań nad uczeniem się instrumentalnym — nabywaniem reakcji, którei instrumentem w osiąganiu jakiejś nagrody.

„Jeżeli rodzice nie zdołają ukrócić tego przykrego nawyku, to dziecko nauczy siebudzić w nocy już nie jeden raz, ale coraz częściej i domagać się nie tylUtowarzystwa matki, lecz również noszenia na ręku, i jeśli spróbuje ona położyć je 7powrotem do łóżka, zacznie rozpaczliwie płakać. Sam słyszałem o wypadkachkiedy rodzice musieli nosić dziecko na ręku po trzy, cztery godziny w ciągu nocy" (s'188).

Wygaszanie. Rodzice udręczeni płaczem dziecka mogą spróbować wygasić płacz jakoformę zachowania, wstrzymując jego wzmacnianie, w przeciwnym razie dziecko możeprzepłakać większą część doby. Jak to zrobić? Wróćmy ponownie do doktora Spocka:

„W wielu wypadkach łatwo można zaradzić tej sprawie. Dziecko powinnonauczyć się, że krzykiem pośród nocy nic nie wskóra. Niech płacze - nie podchodź-cie do niego. Pierwszej nocy może przepłakać 20-30 minut (choć wyda wam się tobardzo długo), następnej nocy przepłacze 10 minut, a trzecią noc może w ogóleprześpi spokojnie (s. 188).

Spock uprzedza rodziców, że taki reżim niełatwo wytrzymać, zwłaszcza gdy dzieckozanosi się płaczem i zaczyna wymiotować. Matka jednak powinna okazać „twardeserce", jak mówi Spock, i bezwarunkowo „postawić na swoim": nie podchodzić dodziecka. Wrócimy jeszcze do tego problemu.

Różnicowanie. Niemowlę, które otrzymuje wzmocnienie, gdy płacze z jakiegoś ważnegopowodu, a którego płacz jest wygaszany w sytuacjach mało istotnych, uczy się różnicowaćwarunki prowadzące do wzmocnienia od tych, które nie prowadzą do niego. Jedynaróżnica dotyczy warunków środowiska. Tak więc dziecko powinno uczyć się różnicmiędzy swoimi różnymi stanami sensorycznymi, między głodem lub brakiem komfortufizycznego z jednej strony a osiągnięciem stanu komfortu z drugiej. Kiedy już może onokontrolować swoje zachowanie zgodnie z tymi bodźcami, mówimy, że jego zachowaniejest kontrolowane przez bodźce.

Rozkłady wzmacniania. Niemowlę może wyuczyć się reakcji na rozkład, według któregootrzymuje ono wzmocnienie. Rodzice, nie wiedząc, czy płacz dziecka oznacza głód czyteż jakiś inny przykry stan, sami mogą wymyśleć prostą regułę. Jeśli niemowlę dopiero cootrzymało wszystko, co mu było potrzebne (nakarmiono je, zmieniono pieluszki,pobawiono się z nim, przykryto), to nie należy zwracać uwagi na jakikolwiek płacz wciągu 30 min., zaś po upływie tego czasu należy podejść do dziecka jak tylkozapłacze.

Przyjmując taką zasadę, ustalamy określony rozkład wzmacniania. W danymwypadku wzmocnienie następuje jedynie wówczas, gdy płacz pojawi się po upływie 30minut od otrzymania poprzedniego wzmocnienia. Jest to rozkład wzmacniania o stałym30-minutowym odstępie czasowym (fixed-interval, FI-30).

I chociaż matka pragnie poddać dziecko kontroli bodźcowej, aby płakało tylko przyodczuwaniu głodu, to jednak samo dziecko prawdopodobnie po prostu reaguje na dany

rozkład i zaczyna płakać za każdym razem w pół godziny po otrzymaniu wzmocnienia,które nastąpiło po uprzednim płaczu. Oczywiście, nie rozwiązuje to problemu rodzi-ców.

Możliwe są również inne rozkłady. Zdarza się np., że matka wprowadza do tej regułyróżne zmiany, wytrzymując czasem tylko 10 min., a czasem dopiero po 50 min. reagujena płacz. Jeżeli przy tym średni odstęp wynosi jak dawniej 30 min., to mamy do czynienia1 J0-minutowym rozkładem o zmiennym odstępie czasowym (variable-interval, VI-10).

Jeżeli matka po prostu liczy ataki płaczu, decydując się podejść do dziecka jedynie pokażdym piątym płaczu, mamy do czynienia z rozkładem wzmacniania o stałychproporcjach równych 5 reakcjom (fixed-ratio, FR-5). A jeżeli liczba reakcji, po którejpodchodzi się do dziecka, zmienia się przy tej samej (5 reakcji) średniej proporcji, tomamy do czynienia z rozkładem wzmacniania o zmiennych proporcjach (vańable-ratio,VR-5).

W końcu istnieją również połączone rozkłady. Matka może początkowo odczekać ileśrazy po 20 min. po ostatnim wzmocnieniu (FI-20), a potem podejść do dziecka po takiejlub innej liczbie ataków płaczu, ale średnio ok. 3 razy (VR-3). Mamy tu do czynienia zsekwencją dwóch rozkładów, FI-20; VR-3. Niestety, dziecko dość szybko reaguje nazbieżności występujące w tych połączonych rozkładach wzmacniania i odpowiednioprzystosowuje swoje zachowanie. W sytuacjach normalnej pielęgnacji niemowlęciaprzeważają rozkłady umiarkowanie złożone, ustalające się w wyniku pojawiania sięprzypadkowych frustracji dziecka i czynienia przez rodziców chaotycznych próbopanowania tych sytuacji.

Mówiliśmy do tej pory o wzmocnieniu pozytywnym: niemowlę otrzymuje to, czegochce. Analogiczny system reguł rządzi jego reakcjami na wzmocnienie negatywne, tj. nawarunki związane ze zdarzeniami nieprzyjemnymi bądź też szkodliwymi dla niemow-lęcia. Pozostawmy niemowlę na jakiś czas, aby zastanowić się nad niektórymi głównymicechami wzmocnienia negatywnego.

Uczenie się ucieczki i unikania. Psa umieszczono w skrzynce wahadłowej, urządzeniu,itórego dwie części oddzielone są od siebie barierką. Jego zadanie polegało na uczeniu sięprzeskakiwania przez barierkę z jednej części pomieszczenia do drugiej.

Kiedy pies znajduje się w jednym pomieszczeniu, metalowa siatka znajdująca się napodłodze przewodzi elektryczność i jego łapy odbierają uderzenia prądem. Pies szybko.iczy się uciekać przed wstrząsem przeskakując do drugiego „bezpiecznego" pomiesz-aenia. Można też przed włączeniem prądu dawać ostrzeżenie: dziesięć sekund przeduderzeniem prądu pojawia się sygnał świetlny. Wtedy pies uczy się unikać wstrząsu przezprzeskakiwanie barierki w czasie tych dziesięciu sekund, które oddzielają sygnał świetlnyxl uderzenia prądem. Oba sposoby postępowania nazywają się odpowiednio uczeniem'if ucieczki i uczeniem się unikania.Oba typy uczenia się są związane ze wzmocnieniem negatywnym. Ucieczka przed

mierzeniem prądem pozwala na przerwanie jego oddziaływania na psa, zwiększając tymfimym prawdopodobieństwo tej reakcji ucieczki w przyszłości. Pojawienie się pożąda-

nego zdarzenia zwane jest wzmocnieniem pozytywnym: Zakończenie przykrego zdarze-nia nazywamy wzmocnieniem negatywnym. Zarówno wzmocnienie pozytywne, jak jwzmocnienie negatywne zwiększają prawdopodobieństwo pojawienia się reakcji, którapoprzedziła je bezpośrednio.

Spróbujmy zastanowić się, czego nauczyio się zwierzę w rezultacie wytworzenia sięreakcji unikania. Skoro już reakcja unikania została wyuczona, skoro zwierzę nauczyłosię unikać uderzenia prądem przez przeskakiwanie barierki po pojawieniu się sygnałuświetlnego, jego zachowanie jest bardzo trudne do wygaszenia. Nawet wówczas, gdyźródło prądu zostanie odłączone od podłogi skrzynki wahadłowej, pies po dawnemuprzeskakuje barierkę zaraz po włączeniu światła, powtarza to setki razy. Tak więc, jeślichodzi o zwierzę, to zbieżność, która tu funkcjonuje, polega na tym, że jeśli przeskoczyono przez barierkę, to nie otrzyma uderzenia prądem. Wyłączenie prądu nie ma żadnegowpływu na tę zależność. Zapala się światełko, pies skacze i nie otrzymuje uderzeniaprądem. Czynność prowadzi do pożądanego rezultatu; a zatem nie ma powodu zmieniaćzachowania.

Kara. Jeżeli zakończenie działania przykrego lub pojawienie się przyjemnego zdarzeniazwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia poprzedzającej je reakcji, to pojawienie sięnieprzyjemnego zdarzenia lub przerwanie zdarzenia przyjemnego powinno to prawdo-podobieństwo zmniejszać. Tak też jest w istocie, jednak sytuacja, jaka powstaje w wynikuukarania przez pojawienie się przykrego zdarzenia, różni się nieco od wygaszenia reakcji,która następuje w wyniku przerwania działania nagrody.

Jeżeli zwierzę wyuczyło się reakcji specyficznej w celu otrzymania pokarmu, to jegozachowanie ulegnie szybkiej zmianie, kiedy po tej reakcji zamiast oczekiwanegopokarmu otrzyma uderzenie prądem. Czasem wystarczy jedna próba, aby na staleprzerwać tę reakcję. Kara polegająca na uderzeniu prądem ma tendencję do rozszerzaniasię na inne formy zachowania. Tłumi znaczną liczbę różnych reakcji, zaledwie pośredniozwiązanych z reakcją karaną. Większość organizmów jest szczególnie wrażliwa naprzykre zdarzenia. Okazują się być bardzo ostrożne w ocenianiu źródła kary, starając sięraczej stłumić dużą liczbę zachowań niż ryzykować ponowne ukaranie.

Tendencja ta w powiązaniu ze znaną niekonsekwencją rodziców w stosowaniu karysprawia, że próby oddziaływania na zachowanie dziecka za pomocą kary są przedsię-wzięciem dość wątpliwym. Ponadto wzmożona aktywność i stres, które zazwyczajtowarzyszą karaniu przez przykre zdarzenia, mogą utrudniać uczenie się bardziejwłaściwych form zachowania. W toku naszych rozważań dotyczących motywacji(rozdział 17) wskażemy, że częstą reakcją na przykre lub uciążliwe zda rżenia jest agresja.Wracając do płaczu niemowlęcia należy powiedzieć, że kara jest wyraźnie nieskutecz-nym sposobem redukowania płaczu. Przy próbach karania powstaje błędne koło akcji ireakcji: matka daje dziecku klapsa dlatego, że płacze; dziecko płacze jeszcze głośniejdlatego, że dostało klapsa.

Wykrywanie korelacji

powiliśmy dotychczas o tym, jak zwierzę uczy się zbieżności między własnymiczynnościami a wzmocnieniem. W wielu sytuacjach zbieżności te mają charakterprobabilistyczny. Mówimy wtedy o istnieniu korelacji między czynnością a wynikiem.Korelacje między dwoma zdarzeniami mogą przybierać dowolną wartość od -100% do+100%. Jeżeli wystąpienie czynności gwarantuje wynik, istnieje korelacja 100% (zazwy-czaj określana jako 1,00). Jeżeli czynność wyklucza pojawienie się wyniku, korelacjawynosi-100% (lub -1,00). Jeżeli brak jest jakiejkolwiek współzależności międzyczynnością a wynikiem, korelacja jest równa 0. Możliwe są tu również wartościpośrednie. A zatem możemy powiedzieć, że korelacja między warunkami środowiskaciemne chmury a wynikiem deszcz wynosi 0,75; znaczy to, że w sytuacji dużegozachmurzenia deszcz jest wynikiem w wysokim stopniu prawdopodobnym. Korelacjęmiędzy piękną słoneczną pogodą a deszczem można ocenić na-0,95, znaczy to, że jedenwarunek wyklucza (choć nie całkowicie) drugi.

Zbieżność jest po prostu szczególnym przypadkiem korelacji. Zwierzęta są zdolne nietylko do uczenia się korelacji; uczą się również tego, że między pewnymi czynnościami awynikami istnieje korelacja zerowa.

Wyuczona bezradność. Powróćmy do sytuacji opisanej jako uczenie się ucieczki iunikania. Pies zostaje umieszczony w skrzynce wahadłowej i otrzymuje uderzeniaprądem. Ale tym razem nie ma barierki i nie występuje reakcja, która pozwalałabyuniknąć uderzenia lub też uciec przed nim. Brakjest korelacji międzyjego czynnościamia wynikami. Kiedy pies doświadcza przez pewien czas tej nowej sytuacji, eksperymen-tator zmienia sytuację. Ustawiona zostaje barierka i w tej zmienionej sytuacji możliwejest uniknięcie uderzenia lub też ucieczka przed nim przez przeskoczenie barierki wodpowiednim czasie. I oto okazuje się, że w nowej sytuacji (w odróżnieni u od zachowaniasię zwierząt w opisanych wcześniej eksperymentach) pies, który miał pierwsze doświad-czenia w sytuacji korelacji zerowej, z największą trudnością uczy się, w jaki sposób możeuniknąć uderzenia prądem. Niektóre psy nie mogą się tego nauczyć, mimo żeeksperymentator pokazuje im prawidłowe rozwiązanie, przenosząc je przez barierkę(Scligman, Maier i Solomn, 1969). Wydaje się, że psy te przyjęły hipotezę dotyczącąbezradności. Jeśli taka hipoteza utrwaliła się, to trudno ją wykorzenić. W czasie, gdy piesotrzymywał uderzenia prądem, których nie mógł uniknąć, najwidoczniej przyswoił sobieprzekonanie, że wszystkie reakcje znajdujące się w jego repertuarze powodują uderzeniaprądem. Przy kolejnych uderzeniach prądem hipoteza ta się potwierdzała, potwierdzałysię oczekiwania psa i prawdopodobieństwo tego, że podejmie on jakieś działanie przynastępnym uderzeniu, stawało się coraz mniejsze.

Pewien wgląd w istotę tej sytuacji może dać przeprowadzenie podobnych ekspery-mentów z ludźmi. W tym wypadku korzystne jest to, że możemy ich zapytać, dlaczego niemogą się wyuczyć reagowania ucieczką na zmianę warunków. W jednym z eksperymen-iów tego typu 60% osób badanych, którym nie "udało się wyuczyć ucieczki, stwierdziło że:

„...czują się bezsilni, jeśli chodzi o uniknięcie uderzeń, więc po co próbować? Badanitwierdzili, że znaczną część czasu spędzają na przygotowaniu się do kolejnego uderzeni;,prądem. Około 35% badanych oświadczyło, że po naciśnięciu jednego czy dwuprzycisków (prawidłowa kombinacja pozwalała zapobiec uderzeniu) stracili nadziejeucieczki". (Thoronton i Jacoba, 1971, s. 371). Badani, którzy nie uczyli się w sytuacjikorelacji zerowej, reagowali zupełnie inaczej. Nie tylko nauczyli się unikać uderzeń, aleponad 70% spośród nich „...stwierdziło, że z pewnością istnieje sposób kontrolowanyuderzeń, trzeba go tylko znaleźć". Moc niewłaściwej hipotezy ujawniła się najwyraźniejw zachowaniu tych osób, które uważały, że uderzenia są nieuniknione, a którym wwarunkach, gdy istniała możliwość uniknięcia uderzenia, „przypadkowo" udawało M\-ich uniknąć. Czasami osobom tym udawało się „...uciec lub uniknąć uderzeń nawawięcej niż jeden raz, ale przy następnych próbach ponownie otrzymywały pełneuderzenie, trwające trzy sekundy. Stało się jasne, że osoby te nie kojarzyły swoich reakcjize wzmocnieniem".

Jedna z trudności, jakie napotyka zwierzę lub osoba badana w eksperymentach teuotypu, polega na tym, że warunki korelacji zerowej tylko nieznacznie różnią się od nowej.zmienionej sytuacji. Jest to zjawisko ogólne: jeżeli różnica między dwoma rozkładamiwzmacniania jest trudna do wykrycia, to zmiany w rozkładach nieznacznie wpływają nazachowanie (przynajmniej nie od razu).

Wygaszanie a różnicowanie. Jeżeli zwierzę nauczyło się rozwiązywać jakieś zadanie,powiedzmy naciskać dźwignię w celu otrzymania pokarmu, to co zdarzy się podc/a^wygaszania nawyku, kiedy po naciśnięciu dźwigni nie pojawia się pożywienie? Odpo-wiedź zależy od tego, jakim rozkładem wzmocnienia posługiwano się podczas uczenia.Jeżeli stosowany był rozkład o stałej proporcji równej 1 (FR-1), tak że zwierzę po każdymnaciśnięciu dźwigni otrzymywało pokarm, to wkrótce po rozpoczęciu wygaszaniazwierzę przestanie naciskać dźwignię. Zmiana rozkładu jest wyraźna i łalwu jązauważyć.

Załóżmy teraz, że rozkład zmienia się powoli, od FR-1 do FR-10, następnie do I "R-100i nawet do FR-1000. Jeżeli umiejętnie przeprowadzi się stopniowanie, zwierzę prawdo-podobnie nauczy się zdobywać pokarm nawet wówczas, gdy będzie musiało naciekaćdźwignię po 1000 razy dla jednego wzmocnienia. Zwierzę, które przyzwyczaiło MCdziałać według rozkładu FR-1000, w momencie gdy rozpoczyna się wygas/anic /największym trudem może dostrzec, że pojawiła się jakaś zmiana. Przez dłuższy c/as niczmodyfikuje swoich reakcji, mimo że wzmocnienie zostało wstrzymane. Jeśli zas oralnirozkład przed wprowadzeniem wygaszania był zmienny, na przykład VR-H>00. towygaszanie będzie bardzo powolne, jeśli w ogóle doprowadzi do przerwania reakcji- Imrzadziej (lub z większą zmiennością) wzmiacniamy zwierzę w czasie ćwiczenia. t>mdłużej po rozpoczęciu wygaszania utrzymywać się będą reakcje zwierzęcia. (Ocz> wiście,samo uczenie się w takich warunkach jest trudniejsze).

Efekt częściowego wzmacniania. Przedłużające się występowanie podczas wyga^/aiiureakcji nabytych przy zastosowaniu rozkładu sporadycznego wzmacniania na7>wam>

efektem częściowego wzmacniania (partial reinforcement ejJect-PRE). Aby utrzymać natrwałe daną formę zachowania w warunkach jej wygaszania, najlepiej uczyć zwierzęwedług rozkładu, w którym wzmacniana jest tylko część jego reakcji, najlepiej rzadko iprzy tym w zmiennych proporcjach.

Rozważmy problem ćwiczenia dziecka do efektywnej pracy w szkole podstawowej.Jeśli nauczyciel nagradza dziecko zawsze za prawidłowe wykonanie, powiedzmy, gdywykonuje ono zadanie w terminie, to wszystko będzie szło dobrze dopóty, dopókinauczyciel będzie zawsze obecny. Jeżeli jednak nauczyciel pominie taką okazję donagrody, dziecko stanie się niepewne. Brak oczekiwanego wzmocnienia nie tylkozahamuje daną czynność, ale również można się spodziewać wystąpienia u dzieckareakcji frustracyjnej.

Byłoby idealnie, gdyby nauczyciel zwiększał powoli odstępy między wzmocnieniami,ostrożnie przygotowując dziecko do jeszcze skromniejszego rozkładu nagród. Po takimtreningu wydajność dziecka nie ulegnie zmianie nawet wówczas, gdy nauczyciel niebędzie poświęcał mu tyle uwagi (albo będzie nieobecny przez kilka dni), ponieważprzedłużający się brak nagrody za prawidłowe zachowanie nie będzie łatwo odróżnionyod normalnych wahań w rozkładzie wzmocnień. Aby wprowadzić nowe zachowanie,konieczne jest zastosowanie ciągłego, czyli 100% rozkładu wzmacniania (FR-1); na-tomiast w celu podtrzymania tego zachowania należy wprowadzić rozkład częściowy.

Zastanówmy się ponownie nad problemem płaczącego niemowlęcia. Przypuśćmy, żerodzice zawsze podchodzą do dziecka, jak tylko ono zapłacze. W rezultacie częstość jegopłaczu wzrasta, dziecko zaczyna płakać zawsze wtedy, kiedy budząc się nie spostrzegarodziców. Przypuśćmy również, że sfustrowani rodzice starają się zupełnie nie zwracaćuwagi na płacz dziecka i aby wygasić tę formę jego zachowania postanowili podchodzićdo niego dopiero wówczas, gdy jest spokojne. Z reguły nie udaje się im wprowadzić wżycie tego postanowienia. Jak pisze dobry Dr Spock:

„Rodzicom o wrażliwym sercu trudno słuchać ciągłego płaczu dziecka. Wyobra-żają sobie zaraz najgorsze rzeczy: główka dziecka utkwiła między prętami łóżka, do-stało torsji i leży całe zabrudzone, ogarnął je lęk z powodu osamotnienia" (s. 187).

W rezultacie dziecko otrzymuje częściowe wzmocnienie według jakiegoś rozkładu,powiedzmy co godzinę (VI-60). Wynik jest oczywiście zupełnie odwrotny od pożądane-go. Płacz staje się jeszcze dłuższy i trudniejszy do wygaszenia. Dziecko nauczyło się, żemusi dłużej płakać, aby otrzymać wzmocnienie w takiej sytuacji. Zdaniem Dr Spocka:„Bardzo ważne jest uniknięcie pokusy podejścia do dziecka, aby przekonać się, że nic munie jest, albo je uspokoić, że jesteście w pobliżu. To tylko rozzłości je jeszcze bardziej ibędzie płakało znacznie dłużej" (s. 187).

Zbieżności między warunkami zewnętrznymi a wynikami

Wygaszanie reakcji można traktować jako postawienie zwierzęciu problemu polegają-cego na różnicowaniu. Musi ono wiedzieć, zanim dokona odpowiedniej zmiany swego

zachowania, jakiemu rozkładowi wzmocnienia podlega. Jednym ze sposobów dawaniawskazówek, jaki rozkład wystąpi, jest wprowadzanie zmiany jednego elementu środo-wiska zawsze wtedy, gdy zmienia się rozkład wzmacniania. Taką zewnętrzną wskazówkonazywamy bodźcem sygnałowym.

Kontrola bodźcowa. Bodziec sygnalizujący obecność wzmocnienia oznaczamy jako S!)-bodziec, który sygnalizuje brak wzmocnienia (procedura wygaszania), to SA. Tera/znacznie łatwiej kontrolować sytuację: zwierzę zwykle łatwo uczy się, że może otrzymaćwzmocnienie, kiedy wystąpi SD, a nie ma czego oczekiwać, gdy pojawia się SA. (Zazwyczajw eksperymentach ze zwierzętami SD i SA to-odpowiednio-pojawienie się lub braksygnału świetlnego. Powszechną formą S'4 dla ludzi jest napis „nieczynne").

Wprowadzając pojęcie kontroli bodźcowej, łatwo możemy je rozszerzyć na sygnałyinnego rodzaju. Po pierwsze, sam bodziec SD może mieć właściwości wzmocnieniawtórnego: zwierzę podejmuje różne działania, aby pojawił się SD. Tak więc zwierzę możenauczyć się działać według pewnego rozkładu wzmocnień, aby uzyskać odpowiedni SD.oznaczający początek drugiego rozkładu wzmocnień, prowadzącego w efekcie dootrzymania pokarmu. A w dodatku, jak tylko zwierzę nauczyło się kojarzyć określony S"z odpowiadającym mu rozkładem wzmocnień, uzyskujemy możliwość sprawdzenia,który z danych rozkładów ono preferuje.

Wybór. Przypuśćmy, że trenujemy zwierzę według rozkładu o stałych proporcjach,wzmacniając co setną reakcję. Sygnałem dla tego rozkładu (FR-100) będą pionowe pasyumieszczone na dźwigni. W tym samym czasie, ale w innych godzinach, można teżtrenować zwierzę według innego rozkładu, powiedzmy o zmiennych proporcjach(VR-100), do tego celu służy dźwignia z pasami poziomymi. Następnie pozostawia sięzwierzęciu możliwość wyboru którejś z dwu dźwigni: jednej z poziomymi pasami idrugiej z pionowymi pasami. Jest to sytuacja wyboru. Obserwując reakcje zwierzęciamożemy ustalić względną preferencję dotyczącą jednego z dwu rozkładów, FR-100 lubVR-100. Oczywiście tę technikę można wykorzystać do porównania dowolnych dwu (lubwięcej) rozkładów wzmocnień.

Różnicowanie. Ta sama technika z niewielkimi zmianami może być użyta do badania uzwierząt zachowania polegającego na różnicowaniu. Zaczynamy od dwu rozkładówwzmocnień, o których wiemy, że zwierzę wyraźnie preferuje jeden niż drugi. Prostymprzykładem może być zastosowanie FR-1 w jednym rozkładzie przy braku wzmocnień wdrugim. Niech sygnałem dla pierwszego rozkładu będzie silne światło (to znaczy S ), a dladrugiego - słabe światło (to znaczy SA). Teraz zwierzę ma do czynienia z dwiemadźwigniami oraz dwoma bodźcami, światłem o dużej intensywności i o małej intensyw-ności. Jeżeli zwierzę może odróżnić różnice intensywności obu świateł, to wedługwszelkiego prawdopodobieństwa zawsze będzie wybierać dźwignię „oznaczoną" silnymświatłem SD, po którym zawsze następuje wzmocnienie. Teraz powoli zmieniamyintensywność światła SD, tak że staje się coraz bardziej podobne do SA. Zdolnośćzwierzęcia do różnicowania intensywności światła ustalamy na podstawie jego zdolności

wyboru prawidłowej reakcji (jest oczywiste, że dobór rozkładów i bodźców świetlnych dodanych dźwigni jest przypadkowy, tak aby ich lokalizacja była bez znaczenia). Technikata może być stosowana do pomiaru zdolności różnicowania przez zwierzę dowolnychbodźców stosowanych jako SD lub SA. Jest to standardowa metoda mierzenia wrażliwości iczułości zwierząt na światło, dźwięki i inne sygnały.

Tworzenie łańcucha reakcji. Jeśli bodziec nabrał wartości wzmocnienia wtórnego, możebyć użyty do wzmocnienia reakcji. A zatem, jeżeli nauczymy szympansa zdobywaćwinogrona przez wrzucanie niebieskich krążków do automatu, krążki te prędko nabierająwartości jako wzmacniacze. Teraz możemy wyuczyć szympansa wykonywania innychczynności, w wyniku których uzyskiwać będzie niebieskie krążki. Na przykład, możemynauczyć go pociągać za sznur, aby otrzymać krążki.

Kiedy czynność ta zostanie utrwalona, nabiera mocy wzmacniającej. Można nauczyćszympansa otwierania drzwi, aby mógł dostać się do sznura. Bodźcem (SD) do otwarciadrzwi może być np. światło (drzwi otwierają się tylko wówczas, gdy zapali się światło). Ado włączania światła można sporządzić odpowiedni włącznik.

Końcowym rezultatem tego skomplikowanego ćwiczenia będzie łańcuch następują-cych po sobie reakcji. Obserwowanie tego wywiera niezwykłe wrażenie: wygłodniałyszympans przebiega przez pomieszczenie i włącza światło; następnie podchodzi do drzwi,otwiera je i pociąga za sznurek; w tym momencie wypada błękitny krążek, szympanswrzuca go do szczeliny automatu i otrzymuje kiść winogron.

Tworzenie łańcuchów zachowań wiąże się ze stosowaniem w toku uczenia sięwzmocnień utrwalonych już wcześniej. Dlatego zazwyczaj łańcuch taki przyswajany jestw odwrotnej kolejności niż w opisanym przykładzie.

Modelowanie zachowania. Podczas tworzenia łańcucha reakcji należy postępowaćwspak, gromadząc stopniowo sekwencje reakcji. Stanowi to główny element siły technikinstrumentalnych, ich zdolności do modelowania zachowania Rrzez wybiórcze wzmac-nianie jego pożądanych cech, a nie wzmacnianie innych. Załóżmy, że ktoś chce nauczyćswego psa chodzenia na tylnych łapach. Zgodnie z techniką instrumentalną należy ustalićprzede wszystkim zdarzenie wzmacniające, powiedzmy zjadanie przez psa niewielkiejilości pokarmu. Następnie niezbędne będzie wprowadzenie jakiegoś sygnału różnicują-cego dla pokarmu. W tym celu można posłużyć się gwizdkiem, dając sygnał zawszewtedy, gdy podawany jest pokarm. Wcześniej czy później gwizd przekształci się w SD inabędzie wartości wtórnego wzmocnienia. Teraz gwizd SD może stanowić wzmocnieniedla następnej reakcji. (Oczywiście, aby SD było skuteczne, pies w czasie treningu musi byćw miarę głodny.)

Kiedy już SD ustabilizowało się, można zaczynać ćwiczenie. Początkowo wzmacniamykażdy ruch psa, choćby w niewielkim stopniu przypominał on próbę stawania na tylnychłapach. Stopniowo kryteria wydawania gwizdu zmieniają się: siedzenie na tylnychłapach; oderwanie jednej przedniej łapy od ziemi w pozycji siedzącej; a w końcu próbapodniesienia się bez dotykania do ziemi obu przednimi łapami. Ważne jest, abyformowanie lub modelowanie zachowania zwierzęcia odbywało się bardzo powoli, aż

zostanie osiągnięty pożądany rezultat. Zwróćcie uwagę na to, że nie stosujemy żadnychkar, lecz tylko wzmocnienie. Ścisła kolejność zdarzeń wzmacniających może być różn-dla różnych psów; najważniejsze jest, żeby wzmacniane były te zachowania, którestopniowo przybliżają się do zachowania pożądanego. Modelowanie zachowani'!dokonuje się w wyniku wybiórczego wzmacniania kolejnych przybliżeń do pożądanegozachowania. Potrzebne jest do tego niezawodne i szybko pojawiające się wzmocnię

me.Pierwszy krok w modelowaniu zachowania to ustalenie jego zbieżności ze wzmocnie-

niem. Uczenie psa przez pozwolenie mu, żeby jadł, gdy „sprawuje się dobrze" w czasiećwiczenia, nie przyniesie żadnych rezultatów. Gwizd jest skuteczny dlatego, że można goeksponować w tym czasie, kiedy występuje prawidłowa reakcja. Pies może zrozumiećczego się od niego wymaga, tylko wtedy, gdy wzmocnienie pojawia się natychmiast poprawidłowej reakcji. Gwizd jest nie tylko czynnikiem wzmacniającym, ale równieżźródłem informacyjnego sprzężenia zwrotnego. Należy pamiętać o tym, że podtrzymy-wanie wzmacniajcej wartości gwizdu wiąże się z podawaniem jedzenia zwierzęciubezpośrednio po jego ekspozycji (dozwolony jest częściowy rozkład wzmacniania).Można również posługiwać się wzmocnieniem werbalnym (na przykład słowami „dobrypies"), ale pod warunkiem, że słowa te stosowane są wyłącznie jako SD dla wzmocnienia.Wypowiadane w innych sytuacjach, tracą swą skuteczność jako wzmocnienie.

Podsumowanie

Takie są podstawowe zjawiska związane z uczeniem się bezpośrednich zbieżności międzyczynnościami a wynikami. Ogólnie biorąc, pozwalają one na opisanie, jak czynnościzwierzęcia lub człowieka są związane ze zdarzeniami zewnętrznymi. Jedną z najbardziejzaskakujących właściwości tego uczenia się jest ogromna wrażliwość zwierząt na bardzosubtelne związki między działaniami a wynikami tych działań. Jest to widoczneszczególnie wyraźnie wówczas, gdy zwierzę ma możność nabywania wiedzy wolno isystematycznie. Zapewne informacja, jaką wydobywa ono w trakcie uczenia się,obejmuje już całość korelacji między kontekstem bodźcowym, reakcjami oraz wynikamidziałań. Inaczej mówiąc, Prawo Efektu ma, jak się okazuje, zastosowanie nie tylko wsytuacji wzmocnienia jednostkowego, ale dotyczy również całego układu powiązańmiędzy zdarzeniami.

Zjawiska związane z uczeniem się zbieżności mówią nam o tym, co organizm robi, alenie wiemy jeszcze, jak on to robi. Wróćmy zatem do rozważań nad pewnymi procesami,leżącymi u podłoża zdolności organizmów do przystosowywania swoich reakcji dowymagań świata zewnętrznego.

WARUNKOWANIE KLASYCZNE

potychczas zajmowaliśmy się uczeniem się instrumentalnym. Większość współczesnych badań,i;ld uczeniem się dotyczy tego typu uczenia się. Jednak pierwszy poważny impuls do badań nad.jeżeniem się przyszedł z innej strony: byty to prace rosyjskiego fizjologa 1. P. Pawiowa,prowadzone na początku naszego stulecia. Pawłowowskie (lub klasyczne) warunkowanie różni sięnieco od uczenia się, które omawialiśmy.

!. P. Pawłów byt fizjologiem i swoje badania (za które otrzymat Nagrodę Nobla) zacząt odinteresującego go mierzenia reakcji wydzielania się śliny i soków żołądkowych u głodnegozwierzęcia. W rezultacie opracował szereg technik mierzenia ilości śliny wydzielanej przez psa.Odznaczając się przenikliwością, cechującą prawdziwego naukowca, Pawtow odkryt, że wydzie-lanie śliny wywołane jest nie tylko przez pokarm, ale i przez inne bodźce. Na przykład, za każdymrazem, kiedy wchodzi! do pomieszczenia z psami, zwierzęta zaczynały wydzielać ślinę: Pawłówodkrył silę bodźca warunkowego.

W warunkowaniu klasycznym istnieją dwa rodzaje bodźców i dwa rodzaje reakcji. Pierwszy,kiedy to bodziec (bodziec bezwarunkowy) automatycznie wywołuje specyficzną reakcję (reakcjabezwarunkowa): w skrócie bodźce bezwarunkowe będziemy określać jako Bb, a. reakcje bezwa-runkowe jako Rb. Rb wywołana przez określony Bb ma charakter wrodzonej odruchowejczynności. Wydzielenie śliny jest Rb na Bb, jakim jest pokarm w jamie ustnej. Mruganie jest Rb naBb. jakim jest strumień powietrza skierowany na oko. Ale już naciśnięcie dźwigni po pojawieniu sięświatła nie można uważać za Rb na światło jako Bb: reakcja ta nie ma charakteru wrodzonejczynności odruchowej.

W warunkowaniu klasycznym, jeśli nowy nieznany bodziec, taki jak światło, dzwonek lub osobaeksperymentatora, wywołuje reakcje wydzielania śliny, to mówi się, że ślinienie zostało uwarun-kowane na ten nowy bodziec: nowy bodziec warunkowy określamy jako Bw. Początkowowydzielanie śliny było Rb, która pojawiała się tylko na smak pokarmu. Pokarm zatem byt Bb. Aleteraz wystarczy sama obecność eksperymentatora, aby wywołać u psa wydzielanie śliny. Staje sięon Bw, a reakcja ślinienia na jego obecność to reakcja warunkowa (Rw). A zatem pokarm to Bb,eksperymentator to Bw, a wydzielenie się śliny to albo Rb, albo Rw, w zależności od tego, który zbodźców je wywołał.

Przedstawimy teraz techniki warunkowania klasycznego na klasycznym przykładzie, kiedy topies wydziela ślinę na dźwięk dzwonka. Przed eksperymentem upewniamy się, czy bodziecbezwarunkowy i reakcja bezwarunkowa są rzeczywiście bezwarunkowe. Inaczej mówiąc, spraw-dzamy, czy u psa, który nie byt jeszcze w sytuacji eksperymentalnej; smak jedzenia w pysku (Bb)wywoła wydzielanie śliny (Rb), a dzwonek (Bw) jej nie wywoła. Pawłów uzyskiwał to umieszczającpsa w specjalnym izolowanym pomieszczeniu, w luźnej uprzęży, która ograniczała jego ruchy, a wodpowiednim czasie specjalne urządzenie wdmuchiwało sproszkowany pokarm do pyska zwie-rzęcia.

Teraz, tuż przed wdmuchnięciem sproszkowanego pokarmu, eksponujemy dzwonek. Dzwonekw warunkowaniu klasycznym wyprzedza o około 3 sekundy podawanie pokarmu. Po minuciepowtarzamy całą procedurę. W rezultacie szeregu powtórzeń, po pewnym czasie ślina (Rb) zaczynapojawiać się przed podaniem sproszkowanego pokarmu. W istocie, jeśli przestaniemy podawać psuBb, a tylko będziemy eksponować dzwonek, okaże się, że już Bw wywołuje tę reakcję: za każdymrazem w reakcji na dzwonek zwierzę wydziela ślinę. Na tym polega istota warunkowaniaklasycznego.

Istnieje kilka podstawowych różnic między pawłowowskim lub klasycznym warunkowaniem a

warunkowaniem instrumentalnym lub sprawczym. Stosując warunkowanie klasyczne, możempowiązać daną reakcję z bodźcem (Bw), który zazwyczaj nie wywołuje jej. Ale reakcja ta mus'znajdować się uprzednio w repertuarze reakcji zwierzęcia, jest to taka reakcja, która musi bv'automatycznie wywołana przez Bb. A zatem Rb jest zazwyczaj prostą reakcją fizjologiczną lU[,odruchową. Stosując zaś warunkowanie instrumentalne, możemy wyuczyć zwierzę nieskończeniewielu nowych reakcji. Badamy warunkowanie klasyczne, aby zrozumieć, w jaki sposób zwierzęuczy się skojarzeń. Natomiast badanie warunkowania instrumentalnego pozwala nam zrozumiećw jaki sposób zwierzę uczy się interakcji ze swoim środowiskiem.

UCZENIE SIĘ POZNAWCZE

Dowiedzieliśmy się już co nieco o zjawiskach uczenia się. Teraz zajmiemy się zbadaniemtego, w jaki sposób informacja reprezentowana jest w strukturze pamięci. Oczywiście,celem naszym jest opisanie schematów pojęciowych, które pojawiają się w wynikuuczenia się. Nasz punkt widzenia dotyczący uczenia się jest taki sam jak ten, którydotyczy pamięci: nowa informacja jest dołączona do już istniejących w pamięci strukturznaczeniowych. Problem, jaki staje przed uczącym się, polega na określeniu warunków,które nań wpływają, i na właściwym zarejestrowaniu tej informacji.

Wzmocnienie jako sygnał

W rozważaniach nad uczeniem się stwierdziliśmy, że wzmocnienie pomaga organizmowiw opanowaniu poprzedzającej je właśnie reakcji. Ale wzmocnienie jest również sygnałemwskazującym organizmowi, które warunki są pożądane, a które nie. Można więcoczekiwać, że wzmocnienie tylko wówczas będzie miało optimum właściwości sygnali-zacyjnych, gdy będzie jednoznaczne; to znaczy, gdy nie pojawiają się żadne wątpliwościco do tego, jaka konkretnie czynność jest wzmacniana. Maksymalizacja sygnalizacyjnejwłaściwości wzmocnienia może się dokonywać przy spełnieniu co najmniej jednego zdwu warunków. Po pierwsze, wzmocnienie powinno nastąpić od razu po wykonaniuwłaściwej czynności, tak aby nie wiązało się z wykonaniem innych czynności i abyodpowiednia czynność tkwiła ciągle jeszcze w pamięci krótkotrwałej. Po drugie, kiedywynik jest opóźniony, to związane z nim zdarzenie powinno zdecydowanie odróżniać sięod innych, tak aby można je było łatwo odnaleźć w pamięci długotrwałej, przechowującejzdarzenia.

Normalnie, chcąc wyuczyć zwierzę jakiejś czynności, musimy wzmacniać ją niepóźniej niż po 5 sekundach od momentu pojawienia się tej czynności. Ta granicaopóźnienia wzmocnienia interpretowana była bardzo różnie, ale najprostsza interpreta-cja jest oczywiście taka, że wynik musi pojawić się tak szybko, aby gwarantować, iżwzmacniana czynność pozostaje jeszcze w pamięci krótkotrwałej. Ta reguła 5 sekund

popuszcza jeden bardzo ważny wyjątek. Zwierzęta wydają się zdolne do wykrywania (atym samym unikania) szkodliwego pokarmu, chociaż choroba jako skutek spożyciatakiego pokarmu ujawnia się dopiero po kilku godzinach (Garcia i Koelling, 1966).Skojarzenie między specyficznym pokarmem a symptomami chorobowymi pojawia się,jak można przypuszczać, jako skutek działania wrodzonej strategii organizmu iwłaściwego wykorzystania struktury pamięci długotrwałej. Najwidoczniej zwierzęautomatycznie kojarzy każde uczucie mdłości z ostatnim pokarmem, który jadło, aby goW przyszłości unikać. Taka strategia wymaga, żeby pamięć o ostatnich posiłkach byławystarczająco pełna i stosunkowo łatwo dostępna (warunki te są spełnione z pewnością wprzypadku człowieka, chociaż nie stara się on zapamiętać menu swoich posiłków. - Czypamiętacie, co jedliście w czasie ostatnich dwu posiłków?). Zazwyczaj strategia unikanianowego pokarmu jest wystarczająca, aby zapobiec ponownemu wystąpieniu mdłościwywołanych pokarmem. Wrodzony charakter tej strategii potwierdza fakt, że zwierzę, uktórego wywołano mdłości w jakiś nie związany z karmieniem sposób (na przykładpromieniami Roentgena), odmawia jedzenia ostatniego nowego pokarmu. A nawetwięcej, nie można go nauczyć unikania warunków, które są rzeczywiście silnieskorelowane z przyszłymi mdłościami, nawet wtedy, gdy warunki te są wyraźnieoznaczone przez światła, brzęczyki itp. Mdłości najwidoczniej są wskazówką wstrętu dojedzenia i niczego więcej.

Wzmocnienie nie jest koniecznym warunkiem zapamiętania. Zapamiętanie pojęcialub zdarzenia zapewne zależy od typu procesów przetwarzania w mózgu obrazu tegozdarzenia czy pojęcia w chwili, gdy zwierzę ich doświadcza. Jeżeli informacja zostaniewłączona do jakiegoś schematu lub czynności, istnieje duże prawdopodobieństwo, żezostanie zapamiętana. W przeciwnym razie nie zostanie.

• Czy pamiętacie, kiedy ostatni raz sprawdzaliście, która jest godzina? Pewnie nie,chyba że tę informację w jakiś szczególny sposób wykorzystaliście.

• Czy pamiętacie litery, które znajdują się obok cyfry 7 na tarczy telefonicznej? (wniektórych krajach, w tym w USA, na tarczach telefonicznych umieszczone sązarówno cyfry, jak i litery- przyp. red.). Odpowiedzią jest pewnie „nie", jakkolwiekwidzieliście je i posługiwaliście się nimi niezliczoną ilość razy. (Odpowiedź jestwtedy „tak", kiedy w przeszłości specjalnie się ich wyuczyliście).

• Czy pamiętacie, jak byliście wczoraj ubrani? Raczej chyba tak, chociaż niestaraliście się tego zapamiętać. Akt wyboru odzieży i ubierania automatyczniezachował się w pamięci w formie schematu, ponieważ jest to jedna z pierwszychczynności codziennych, istnieje duże prawdopodobieństwo jej zapamiętania.

• Przypomnijcie sobie, jak zachowuje się człowiek czy zwierzę w sytuacji przyjęciahipotezy bezradności. Dla nich zagrożenie uderzeniem prądem to po prostu przykreinformacyjne sprzężenie zwrotne, potwierdzające i podtrzymujące ich przekonanie,że uderzenie prądem jest nieuniknione. Ta forma zachowania utrzymuje się,chociaż powoduje pojawianie się kary.

Uczenie się i świadomość

Przez wiele lat ważnym teoretycznym problemem było pytanie o to, czy możliwe jestuczenie się bez udziału świadomości. Odpowiedź na to pytań ie jest bardzo trudna, o czymświadczą długie i gwałtowne spory. Ludzie, którzy twierdzą, że świadomość nie jestpotrzebna, często próbują uzasadniać swe stanowisko wskazując na fakt, że w badaniachnad uczeniem się jego wynik może służyć za wzmocnienie, a nie za sygnał. Ale, jakwykażemy w następnych rozdziałach, myślenie człowieka możliwe jest bez świadomościbezpośredniej i, oczywiście, możliwe jest bez świadomości retrospektywnej. Na przykładmożemy uświadomić sobie wskazówkę zastosowaną do rozwiązania zadania albo teżtreść marzenia w momencie, kiedy występuje, jednak po upływie kilku minut możemyzapomnieć i jedno, i drugie. W rezultacie eksperymentator, zadając pytanie kontrolne,może wykryć absolutny brak świadomości tych zdarzeń. Przypuszczalny krótki żywot wświadomości określonych zdarzeń utrudnia eksperymentalne badanie tego problemu.Ale gdyby nawet było to możliwe, nie wydaje się słuszne przypuszczenie, że schematypamięciowe i hipotezy mogą powstawać i być wykorzystywane podświadomie, bezudziału świadomości człowieka.

Uczenie się przez eksperymentowanie

System uczenia się zbieżności nastawiony wyłącznie na wykrywanie korelacji międzyśrodowiskiem, działaniami i ich wynikami ma fatamą wadę. Nie pozwala mianowicie naoddzielenie tych aspektów, które rzeczywiście spowodowały określony wynik, od tych,które korelują z nimi w sposób zupełnie przypadkowy. Gracz może sądzić, żeskrzyżowanie palców pomoże mu wygrać. Spadochroniarz może wierzyć, że talizmanzapewni mu bezpieczeństwo. Szympans zaś może być przekonany, że stanie na lewejnodze jest ściśle związane z pojawieniem się winogron. Zjawisko to otrzymało nazwęzachowania przesądnego. Można bardzo łatwo zademonstrować je w laboratorium.Zakłada się, że skoro już raz zbieżności danego zdarzenia zostały ustalone, to zwierzęskazane jest na powtarzanie swych czynności za każdym razem, kiedy znajdzie się wpodobnych warunkach. Ten aspekt uczenia się zbieżności pozwala wyjaśnić wicierytualnych przesądów, od tańców wywołujących deszcz do odpukiwania w niemalowanedrewno.

U człowieka jednak istnieją pewne mechanizmy zapobiegawcze. Nawet niemowlę niezdaje się ślepo na wskazówki wynikające z kontekstu i nie powtarza mechanicznie reakcjiskojarzonych ze schematami sensoryczno-motorycznymi, powstałymi w wyniku minio-nych doświadczeń. Niemowlę zmienia swoje czynności raczej umyślnie, starając się przytym zaobserwować podobieństwa i różnice w uzyskiwanych rezultatach. Oto, jak naprzykład Piaget (1952) opisuje tego typu eksperymentowanie swego 10-miesięcznegosyna Laurenta:

„Tym razem Laurent leży na plecach, ale kontynuuje swoje wczorajsze ekspery-menty. Chwyta kolejno: celuloidowego łabędzia, pudełko itp., wyciąga rękę iupuszcza przedmiot. Wyraźnie zmienia miejsce upadku przedmiotu. To trzymarękę pionowo, to ukośnie, z tyłu lub z przodu głowy. Kiedy przedmiot spada nanowe miejsce (na przykład na poduszkę), upuszcza go jeszcze dwa, trzy razy w tosamo miejsce, jakby badając stosunki przestrzenne, po czym zmienia sytuację" (s.269).

Hiemowlę eksperymentuje z otaczającym je światem. W ten sposób odkrywa ono, jakjego działania wpływają na otaczające je środowisko i dzięki temu chroni się równieżprzed przypadkowymi związkami między reakcjami a ich zewnętrznymi skutkami.Strategia taka oddziela przyczyny od czystych zbieżności (korelacji). (W pewnychwypadkach, oczywiście, zasadę tę trudno jest zastosować. Spadochroniarz nie zdecydujesię na pozostawienie swego talizmanu w domu, aby w ten sposób sprawdzić jegoskuteczność. Mimo to eksperymentowanie jest decydującym czynnikiem w rozwojuintelektualnym istoty ludzkiej).

Znaczenie oczekiwań

'/.uchowanie ukierunkowane na osiągnięcie celu. Jest oczywiste, że już w najwcześniej-szym wieku życia niemowlę antycypuje określone konsekwencje swych działań. Do 6miesiąca wydaje się reagować wyłącznie na sygnały zewnętrzne: reaguje na zdarzenia,kiedy się pojawiają, ale samo ich nie wywołuje. Jeżeli dziecko widzi przedmiot, może poniego sięgnąć czy też włożyć go do ust, ale gdy ten przedmiot nagle zniknie, to niezbyt siętym przejmuje.

Jednak w wieku około 6 miesięcy zaczyna przejawiać oznaki szczególnych oczekiwańw odniesieniu do interakcji ze swoim środowiskiem. Oczekiwania te ujawniają sięnajpierw w zachowaniu poszukiwawczym. W wieku do 6 miesięcy życia próbyodnalezienia przedmiotu, który zniknął z pola widzenia, mogą wydawać się dośćprymitywne: ostrożne macanie lub szukanie wzrokiem. Szybko jednak dziecko podej-muje systematyczną eksplorację możliwych kryjówek przedmiotu: pod przykryciem, zaprzeszkodą, w zaciśniętej dłoni ojca czy matki. W końcu dedukcje dotyczące miejscadanego przedmiotu, pochodzące z obserwacji zdarzeń zewnętrznych, stają się normalnączęścią jego zachowania poszukiwawczego.

Najbardziej złożone aspekty zachowania ukierunkowanego na osiągnięcie celuujawniają się wtedy, gdy obserwujemy dziecko posługujące się własną inteligencjąsensoryczno-motoryczną do rozwiązywania praktycznych problemów. Przeanalizujemyzachowanie dziecka Piageta - Laurenta:

„Laurent ma 16 miesięcy i 5 dni. Siedzi przy stole. Kładę przed nim skórkę odchleba, ale w takiej odległości, aby nie mógł jej dosięgnąć. Jednocześnie kładę w

pobliżujego prawej ręki kijek długości około 25 centymetrów. Początkowo Laurentstara się dosięgnąć chleba nie zwracając uwagi na kijek. Po kilku próbach zaprzestajedziałań".

Laurent ma problem. Znany mu sposób zdobycia przedmiotu nie prowadzi doosiągnięcia pożądanego celu. Należy próbować jakiegoś nowego sposobu. Ale jak wybraćten nowy sposób: czy przypadkowo, czy na oślep metodą prób i błędów, czy teżwychodząc od tych czynności, które wykonywał do tej pory siedząc przy stole?

„Wtedy kładę kijek między nim a chlebem; nie dotyka on celu, ale zawiera się wtym jakaś niezaprzeczalna sugestia wizualna. Laurent patrzy na chleb siedzącnieruchomo, następnie spogląda na kijek i nagle chwyta go i kieruje w stronę skórki.Jednak nie może jej dosięgnąć, ponieważ złapał kijek w połowie, a nie za któryś zkońców. Wtedy rzuca kijek i wyciąga rękę w stronę chleba. Po czym, bez dłuższegomarudzenia, bierze kijek ponownie, tym razem za koniec (przypadkowo czyświadomie?) i przyciąga chleb do siebie. ...Dwie następne próby prowadzą do tegosamego rezultatu.

Po upływie godziny umieszczam przed Laurentem zabawkę (poza jego zasięgiem)i nowy kijek tuż przed nim. Nawet nie próbuje sięgnąć ręką po przedmiot, od ra/.ułapie za kijek i przyciąga nim zabawkę" (s. 335).

Laurent odkrył w jakiś sposób, że aby osiągnąć określony cel, sekwencja czynność-wynik musi zostać zmodyfikowana. Ale, jak nauczył się nowego schematu? Nigdywcześniej nie posługiwał się kijkiem w celu uzyskania przedmiotów. Co kierowało jegowyborem czynności i czego konkretnie nauczyło go poprzednie niepowodzenie? Czydomyślił się, że jego ręka jest zbyt krótka i musi znaleźć „przedłużenie ręki"? Jak do tegodoszedł? W jaki sposób kontekst zewnętrzny - na przykład obecność kijka-ułatwił muposzukiwanie rozwiązania problemu?

Nauczenie się tego, że można posłużyć się kijkiem, aby dosięgnąć przedmiotu, możewydawać się zadaniem zbyt prostym, tymczasem jest ono zaskakująco trudne. Tenpoziom rozwiązywania problemu przewyższa wyjaśniające możliwości każdej z istnie-jących teorii uczenia się zbieżności, ponieważ występujący tu rodzaj uczenia się jestniezwykle skomplikowany, mimo pozornej prostoty. Faktycznie tu leży granica możli-wości intelektualnych istot pozaludzkich: jedynie bardzo rozwinięte gatunki zwie-rząt - niektóre gatunki naczelnych i człowiek-potrafią rozwiązać „problem kijka".Problem na jeszcze wyższym poziomie - skonstruowanie specjalnego narzędzia służą-cego do określonego celu (zamiast posługiwania się tym, co jest pod ręką) może rozwiązaćwyłącznie człowiek.

ROZWÓJ POZNAWCZY

Zdolności poznawcze człowieka zmieniają się radykalnie w okresie od narodzin do wiekumłodzieńczego. Na początku występuje jedynie zdolność do uczenia się związków wotaczającym świecie, następnie u dziecka zaczyna się powoli pojawiać świadomość pojęćj zdarzeń i rozwijają się proste schematy sensoryczno-motoryczne. W pierwszych latachżycia rozwój intelektualny szympansów przebiega szybciej niż u dziecka w tym samymwieku. Jednak w wieku około 2 lat następują wyraźne, zaskakujące zmiany wzdolnościach poznawczych dziecka ludzkiego. Po pierwsze, pojawiają się początkiinternalizacji myślenia, jego myśli zaczynają w mniejszym stopniu zależeć od zdarzeńzewnętrznych. Po drugie, wtedy zaczyna się też rozwój języka, umiejętności posługiwaniasię symbolami, która pozwoli dziecku czynić szybkie postępy w opanowaniu wiedzy.

W rozwoju zdolności poznawczych człowieka można wyróżnić kilka stadiów.Największy wkład w badania nad intelektualnym rozwojem dziecka ma uczonyszwajcarski, Jean Piaget. Omawialiśmy już niektóre jego poglądy (oraz wspominaliśmytrochę o jego synku Laurencie). Przeanalizujemy teraz stadia rozwoju intelektualnegowyróżnione przez Piageta4.

Piaget wyróżnił poszczególne okresy, podokresy i stadia w rozwoju poznawczymdziecka. Pierwszy to okres rozwoju sensoryczno-motorycznego, trwający od momentunarodzin do 18-24 miesiąca życia. Drugi to okres myślenia przeduperacyjnego, trwającyod końca okresu sensoryczno-motorycznego (około 2 lat) do 7 lat. Następnie zaczyna sięokres operacji konkretnych, trwający mniej więcej do 11 roku życia. Jako ostatniwystępuje okres operacji formalnych (zaczyna się około 11 roku i trwa do okresumłodzieńczego), w którym wyłaniają się cechy inteligencji człowieka dorosłego.

Uczenie się sensoryczno-motoryczne

Omówiliśmy już podstawowe właściwości uczenia się sensoryczno-motorycznego. Wciągu tego okresu dziecko stopniowo opanowuje rozumienie przedmiotów i działań.Uczy się, że można" chwytać przedmioty i manipulować nimi, że można przemieszczaćsię w przestrzeni i wywoływać różne zdarzenia. Dziecko nauczyło się już wyodrębniaćsiebie z otaczającego je świata oraz tego, że przedmioty mają określoną stałość. Nauczyłosię ono co nieco o przestrzeni, czasie i kształtach, jednak brak mu jeszcze dostateczniedobrej wewnętrznej reprezentacji świata. W końcu tego okresu wyobraźnia dopierozaczyna się rozwijać, język zaś znajduje się w zarodku. Zasadniczo dziecko nauczyło sięjuż organizować cechy percepcyjne świata, jednak jego procesy myślowe ciągle jeszcze sąściśle związane ze światem zewnętrznym. Jest ono ograniczone do odkrywania świata zapomocą manipulowania przedmiotami.

Prace Piageta są zbyt liczne, aby je tu wymienić. Bibliografia zawiera niektóre bardziej znane pozycje.

RYSUNEK 13-5

ROZWÓJ OBRAZÓW

Centralne miejsce w uczeniu się zbieżności zajmuje organizacja cech percepcyjnych w wiązkioparte na ich skojarzeniach z ciągami działań. Dziecko zaś musi utworzyć wewnętrzny obrazzdarzeń zewnętrznych.

Zdolność do organizowania informacji percepcyjnej na zasadzie jej zbieżności z reakcjamiorganizmu jest prawdopodobnie wrodzona. Rozwój obrazów wewnętrznych, oparty na tc;zdolności, odgrywa decydującą rolę w rozwoju poznawczym dziecka. Przypuszczalnie, pierwszepojęcia rozwijające się w mózgu niemowlęcia dotyczą przedmiotów z jego doświadczeniaPoczątkowo jednak pojęcia te mogą mieć znaczenie jedynie w odniesieniu do jego własnychczynności (to znaczy wyłącznie znaczenie /notoryczne). W rzeczywistości, początkowo dzieckomoże nawet nie rozumieć tego, że przedmioty zewnętrzne istnieją niezależnie od jego czynności.Piaget sugerował, że w pierwszych rozwijających się u dziecka schematach sensoryczno-motorycznych nie odróżnia ono cech percepcyjnych od samych czynności. Rysunek ] 3-4przedstawia możliwy schemat sensoryczno-motoryczny: zdarzenie - ruch ręki - wywołuje przy-

Błyszczący

DługiPrzedmiot

Niebieski

Długi Niebieski

< Przyjemny >

dźwięk< Przyjemność >

jemny dźwięk, ale nie pojawiło się jeszcze oddzielnie pojęcie dotyczące potrzebnego do tegoprzedmiotu.

Stopniowo, w miarę jak dziecko manipuluje otaczającymi je przedmiotami, komponentysensoryczne oddzielają się od czynności- i zaczynają osiągać samodzielną egzystencję. Jest topierwszy decydujący krok w nabywaniu wiedzy przez dziecko. Jak tylko właściwy zbiór cechpołączy się w oddzielny niezależny obraz, system pamięci może rozpoznać dany przedmiot, gdy jużsię pojawi, operując wewnętrzną wiązką informacji - węzłem pamięci-jako jednostką (rys.13-5).

Ten sam mechanizm działa dalej w miarę rozwoju dziecka, ale problemy związane z organizacjąinformacji percepcyjnej w sytuacji uczenia się ulegają zmianie. Kiedy powstanie już określonyrepertuar obrazów, nowe przedmioty muszą zostać włączone w istniejące struktury pojęciowe zapomocą procesów uogólniania i różnicowania, ponieważ wiele rzeczy z otoczenia niemowlęciawykazuje zarówno podobieństwa, jak i różnice w porównaniu z rzeczami, które ono już zna.

Myślenie przedoperacyjne

W okresie od około 2 do 7 lat dziecko zaczyna się posługiwać wewnętrzną reprezentacjąotaczającego je świata. Jest to pierwszy krok w kierunku myślenia ludzi dorosłych:wykonanie eksperymentu myślowego. Potrafi ono po raz pierwszy przewidzieć biegzdarzeń, nie wykonując równocześnie rzeczywistych czynności. Uczy się równieżodpowiadać na pytania: Co będzie, jeśli...?

RYSUNEK 13-4

Początkowo jednak dziecko ma ograniczoną zdolność do interioryzacji zdarzeńOgranicza się przede wszystkim do konkretnych czynności: nie potrafi tworzyć abstrakcjiczy uogólnień. Ponadto wyobrażanie sobie ciągu czynności, kiedy już się pojawiłoprzebiega systematycznie, krok po kroku, z niewielką elastycznością lub też zupełnym jejbrakiem.

Niektóre z widocznych osobliwości dotyczących zachowania dziecka w zakresietworzenia abstrakcji i uogólnień możemy zauważyć obserwując jego zachowanieklasyfikujące. Przypuśćmy, że pokazujemy dziecku serię obrazków przedstawiającychróżne przedmioty, różniące się między sobą określonymi cechami, a następnie prosimyje, aby ułożyło podobne obrazki na jedną kupkę. Osoba dorosła, mając do rozwiązaniutakie zadanie, zazwyczaj wybiera jakąś cechę fizyczną albo też określoną kombinacjecech, a następnie sortuje systematycznie przedmioty zgodnie z przyjętymi kryteriamiDziecko jednak (w stadium myślenia przedoperacyjnego) zachowuje się zupełnie inaczej.Podobieństwa lub różnice cech fizycznych interesują je dopiero wówczas, kiedy nie mainnego wyboru. W postępowaniu ze znanymi mu przedmiotami dziecko przejawiatendencję do grupowania ich zgodnie ze związkiem, w jaki łączy je wspólna sytuacjazewnętrzna. Obrazki: pieca, lodówki, talerza z kaszką i lalki (oznaczającej mamę) znajdąsię na jednej kupce; możliwe jest również tworzenie kupki obrazków związanych zpodwórkiem czy gospodarstwem wiejskim. Poza tym, w odróżnieniu od dorosłych,dziecko nie martwi się o to, czy między różnymi przedmiotami ułożonymi na jednejkupce istnieją wyraźne podobieństwa.

Pod pewnym względem dorosły, który znajdzie się w sytuacji eksperymentalnejdotyczącej kształtowania się pojęć, zachowuje się dokładnie tak jak dziecko. Jeślipoprosimy studenta, aby podzielił i ułożył obrazki na dwie kupki według dowolnieprzyjętej reguły, to jego strategia polega na wybraniu jednej cechy i posługiwaniu sieniąjako podstawą dokonywanego podziału. Tak więc może on układać obrazki z czerwona,obwódką na jedną kupkę, a z niebieską-na drugą. Jeżeli pojawi się obrazek, który nicodpowiada danemu kryterium, to wybiera i wypróbowuje nową regułę. W sytuacji, kiedybadany ma wykonać zadanie bardziej złożone, może on zapomnieć, jakie reguły zostałyjuż sprawdzone, i zaczyna się powtarzać. Podobnie jak dziecko, dorośli uważają regułyklasyfikowania wymagające uwzględnienia równocześnie kilku cech przy selekcji zaznacznie trudniejsze, niż oparte tylko na jednej cesze. Jeżeli cechy muszą występowaćłącznie, to prosta koniunkcja cech wydaje się najłatwiejsza (aby należeć do danej klasy,przedmiot powinien posiadać wszystkie cechy tej klasy, na przykład musi byćrównocześnie czerwony i duży). Dysjunkcja jest znacznie trudniejsza (przedmiotpowinien posiadać tylko jedną cechę: na przykład musi być albo czerwony, albo duży).Najtrudniej nauczyć się pojęć, które opierają się na zależnościach między cechami (naprzykład, jeżeli przedmiot jest czerwony, to musi on być duży, a skoro jest niebieski, tomusi być mały).

W sumie jednak pewne cechy klasyfikującego zachowania się dziecka różnią sięwyraźnie od odpowiednich cech w zachowaniu dorosłych. Najważniejsze w tym, jak sięokazuje, jest to, że mechanizmy indukcyjne dziecka operują zazwyczaj tylko ograniczo-nym zakresem dostępnej informacji. Dziecko stara się skoncentrować uwagę na

dominujących cechach danego zdarzenia. A nawet więcej, zadowala się ono istniejącą wdanym momencie zgodnością w doborze przykładów, bez konieczności odnoszenia się dopełnego zasobu dostępnej informacji. Dziecko może zgrupować rakietkę i piłeczkę(ponieważ gra nimi), następnie piłeczkę z pomidorem (okrągłe), a w końcu pomidor zróżą (czerwone). Dorosły tak nie postępuje. Dorośli starają się raczej odnaleźć jednąregułę, która znajdzie zastosowanie w odniesieniu do wszystkich przedmiotów.

Dziecko w stadium przedoperacyjnym jest egocentryczne, jego wewnętrzne przedsta-wienia myślowe koncentrują się wokół samego siebie. Inaczej mówiąc, najwyraźniej niepotrafi ono przyjąć czy też choćby zrozumieć perspektywy innej osoby. Mówiliśmy już otym, jaki to może mieć wpływ na zachowanie językowe (rozdział 12), ale wiąże sięrównież ściśle ze zdolnością do uczenia się dziecka przez komunikowanie się z innymiludźmi albo poprzez myślowe przedstawienie danej sytuacji z innej perspektywy niżwłasna.

Ponadto, oprócz tych wszystkich ograniczeń (albo też jako ich nieunikniony wynik)proces myślenia dziecka jest nieodwracalny. Chociaż dziecko może sobie wyobrazićwynik pewnego ciągu operacji, to nie jest w stanie powrócić do stanu wyjściowego.Wygląda to tak, jakby wyobrażenie sobie zdarzenia miało właściwość realnego zaistnie-nia konkretnego zdarzenia: co się stało, to się nie odstanie.

Najbardziej znanym przykładem nieodwracalności myślenia dziecięcego jest problemszklanki wody przedstawiony przez Piageta. Weźmy dwie szklanki, jedną wysoką iwąską, drugą szeroką i niską. Napełnijmy wodą niską, szeroką szklankę. Następnie naoczach obserwującego nas dziecka przelejemy wodę do wąskiej szklanki. Oczywiście,poziom wody będzie tu znacznie wyższy niż poprzednio. Teraz zapytajmy dziecko, czy wdrugiej szklance jest tyle samo wody, ile było w pierwszej. Dziecko w stadiumprzedoperacyjnym odpowie nam: nie, w wąskiej szklance nie jest tyle samo wody.Niektóre dzieci mówią, że wody jest teraz więcej (jest wyższy poziom), inne zaś, że mniej(mniejsza szerokość), jednak bez względu na to, na jakich operacjach się koncentrują, niemożna ich przekonać, że ilość wody nie uległa zmianie. Dziecko nie opanowało jeszczepojęcia zachowania masy.

Operacje konkretne

Około 7 roku życia dziecko wchodzi w stadium operacji konkretnych. Teraz już pojęciezachowania masy nie sprawia mu kłopotu i dziecko szybko rozwiązuje próbę ze szklankąwody. Nauczyło się prawa zachowania masy, jak też i tego, że jeden wymiar (szerokość)może być kompensowany przez inny (wysokość). Myślenie dziecka jest jeszcze ciągleograniczone konkretnymi sądami o przedmiotach, ale dysponuje ono bogatym arsena-łem metod myślenia: opanowuje zasady manipulacji, liczby i przestrzeni oraz prostegouogólnienia i prostej abstrakcji. Mimo to w tym stadium myślenie dziecka pozostajezwiązane z konkretnymi przedmiotami i zdarzeniami, jego uwaga zaś koncentruje sięprzede wszystkim na przedmiotach realnych, brak mu prawdziwego pojęcia abstrakcji.

Rozwój w stadium operacji konkretnych można obserwować dając dziecku dwie

identyczne wielkością i ciężarem kulki plasteliny. Jedną z kulek należy rozwałkować ndługi wałeczek. Przed 7 rokiem życia (przed operacjami konkretnymi) dziecko sądzi żmasa, ciężar i objętość wałeczka zmieniły się. W 7-8 roku życia sądzi ono, że masawałeczka nie uległa zmianie, ale zmieniły się objętość i ciężar. Około 9 roku życiarozpoznaje ono, że masa i ciężar nie uległy zmianie, ale sądzi, że objętość jest inna Idopiero po upływie 11-12 lat stabilizują się wszystkie trzy pojęcia.

Operacje formalne

W końcu, poczynając od około 11 roku życia dziecko wkracza w ostatnie stadium nadrodze do pełnego opanowania całego bogactwa logicznego myślenia. We wczesnychlatach dorastania doskonalą się jego możliwości językowe, pojawiają się operacjelogiczne, opanowuje umiejętność posługiwania się rozumowaniem logicznym i wycia,gania wniosków i zaczyna przejawiać rozumowanie abstrakcyjne, hipotetyczne.

Tabela 13-1. Okresy rozwoju umysłowego dziecka (według J. Piageta)

Wiek dzieckaw przybliżeń tu(lata)

0-2

2-7

7-11

11-15

Opis

Rozwój sensoryczno-motorycznyRozwój schematów sensoryczno-motorycznych. Uczy się stałości przedmiotów :czynności. Ogranicza się jedynie do operacji dotyczących świata otaczającego.

Myślenie przedoperacyjnePoczątki rozwoju języka. Uczy się aktywizowania schematów sensoryczno-moto-rycznych w myśli, bez wykonywania odpowiednich czynności - możliwe są ekspe-rymenty myślowe. Ogranicza się do konkretnych czynności związanych ze zdarze-niami, które wystąpiły w danej chwili. Operacje są egocentryczne, nieodwracal-ne.

Operacje konkretnePojawia się zdolność do rozumowania logicznego. Może posługiwać się konkretnymipojęciami. Ciągle jeszcze egocentryczne (choć w mniejszym stopniu), ciągle ograni-czone do możliwych realnych zdarzeń. Rozwijają się pojęcia stałości, odwracalnościi kompensacji.

Operacje formalneRozwój implikacji, abstrakcji, sądów logicznych, jest zdolne do myślowego spraw-dzania hipotez.

pomoc dla procesów umysłowych wyższego rzędu. Kiedy pojawiają się wewnętrznestruktury, procesy myślowe uniezależniają się od środowiska. Przy wewnętrznejreprezentacji świata nie jest już konieczne wykonywanie czynności wyłącznie po to, abyokreślić jej wyniki. Cały ciąg zdarzeń może być antycypowany dzięki symulacjiumysłowej: symulacja umysłowa jest istotą myślenia.

Rozważmy, jakie korzyści daje możność posługiwania się reprezentacją wewnętrzną.Człowiek myślący może zacząć od jakiegoś pożądanego dlań celu i, posuwając się wsteczw obrębie swoich struktur wewnętrznych, mieć nadzieję, że odkryje w ten sposóbmożliwe czynności prowadzące do celu oraz warunki wymagane do jego osiągnięcia.

Wewnętrzne schematy sensoryczno-motoryczne mogą pełnić rolę selektywnego filtradla uwagi i spostrzegania: podpowiadają człowiekowi, czego szukać, kierują jegobadaniem dostępnych cech środowiska oraz wykrywaniem cech brakujących. Warunkibrakujące można rozpatrywać jako podcele prowadzące do poszukiwania metodywykrywania schematów sensoryczno-motorycznych, które byłyby odpowiednie dla ichosiągnięcia. Oczekiwania mogą tu odgrywać główną rolę nawet wtedy, gdy zdarzają siępomyłki. Mogą one pomóc w wyodrębnianiu krytycznej informacji, niezbędnej doInteligentnego wyboru nowych czynności w wypadku, kiedy stare nie doprowadziły dopożądanego wyniku.

Czy organizmy niższe mają zdolność planowania? Nie wiemy tego dokładnie. Zapewnesą zdolne do tworzenia względnie złożonych łańcuchów czynności, jednak trudnostwierdzić, w jakim stopniu ich aktualne reakcje są uzależnione od antycypacjiprzyszłych zdarzeń. W ciągu pierwszych dwu lat życia dziecko rozwija inteligencję-ensoryczno-motoryczną, przejawiając wówczas jedynie początki rzeczywistej planowejJziałalności. W znacznej większości zwierzęta i dzieci w wieku poniżej 2 lat wydają siępolegać na próbnym działaniu po to, aby zaobserwować, co z tego wyniknie, nie potrafiązaś wypracować określonej strategii osiągania odległego celu, poczynając od samegowyobrażenia celu.

Myślenie wymaga zdolności do umysłowego symulowania całego scenariusza danejsytuacji, stawiania hipotez dotyczących nowych możliwości oraz manipulowania nimi zapomocą symboli. Te same podstawowe zdolności niezbędne dla rozwoju i symbolicznegoprzekształcania schematów sensoryczno-motorycznych są ważne na wszystkich pozio-mach myślenia. Badając zachowanie dorosłych związane z rozwiązywaniem problemów(rozdział 14) i podejmowaniem decyzji (rozdziały 15 i 16), przekonamy się, żerozwiązywanie sytuacji problemowych obejmuje szeregi realnych i umysłowych działań iich skutków oraz różne punkty wyboru, pojawiające się w toku rozwiązywaniaproblemu.

MYŚLENIE

Wstępnym warunkiem zdolności do myślenia jest tworzenie wewnętrznych reprezentacjizdarzeń zewnętrznych. Procesy związane z organizacją i strukturalizacją informacjipercepcyjnej w postaci schematów sensoryczno-motorycznych stanowią nieoceniona

14. Rozwiązywanie problemów

ANATOMIA PROBLEMUProtokołyProtokół rozwiązywania problemu DONALD+GERALD

Analiza

Graf rozwiązywania problemuStany wiedzyGraf zadania DONALD+GERALDCofanie się

STRATEGIE ROZWIĄZYWANIA PROBLEMÓWPoszukiwanie rozwiązańWybór operatorów

HeurystykiGra w szachy

Ograniczenia metody analizy protokołówSTANY WEWNĘTRZNE A STANY ZANOTOWANE W PROTOKOLE

MECHANIZMY MYŚLENIAReguły a faktyPodprogramyPamięć krótkotrwała

Liczenie w pamięci

£o właściwie trzeba zrobić, aby rozwiązać problem? W rozdziale tym zbadamy strategie iprocedury stosowane przez ludzi. Problemy mogą należeć do dwu szerokich klas:problemy dobrze określone oraz problemy źle określone. W dobrze określonymproblemie mamy jasno sformułowany cel. A zatem:

, Jak najlepiej dojechać na drugi koniec miasta, jeżeli wszystkie główne ulice sązamknięte dla ruchu w związku z odbywającym się festynem?

, Jakie jest rozwiązanie problemu szachowego, zamieszczonego we wczorajszejgazecie; białe zaczynają i dają mata w pięciu ruchach?

, Co robiłeś 16 miesięcy temu?

problemy te mają dobrze określone atrybuty: określony cel, określony sposób pozwala-jący ocenić, czy proces rozwiązywania problemu zmierza w prawidłowym kierunku.Jednakże częściej mamy do czynienia ze źle określonymi problemami.

, Wyreżyserować najbardziej znaczący film stulecia., Zrobić coś ważnego w życiu., Stworzyć dzieło sztuki o nieprzemijającej wartości.

Mamy pełne podstawy, aby skoncentrować nasze badania na problemach dobrzeokreślonych. Naszym celem jest zrozumienie procesów zachodzących u człowieka, gdyzajmuje się on rozwiązywaniem określonego problemu. Chcielibyśmy zrozumieć, jaktworzy swój wewnętrzny model problemu, jakie wybiera strategie, jakie stosuje reguły.Chcemy dowiedzieć się, jak ocenia swoje postępy, kiedy zbliża się do rozwiązania.Rezultaty tych badań powinny znaleźć zastosowanie w odniesieniu do wszystkichzachowań związanych z rozwiązywaniem problemu źle lub dobrze określonego.

Formułowaliśmy już wcześniej niektóre podstawowe zasady zachowania dotyczącegorozwiązywania problemów. W rozważaniach nad inteligencją sensoryczno-motorycznąomawialiśmy takie pojęcia, jak: zachowanie poszukiwawcze oparte na oczekiwaniu celu,prześledzenie całego łańcucha schematów sensoryczno-motorycznych w celu wykryciakońcowego efektu jakiegoś ciągu czynności, rozpoczęcie od tego celu końcowego iposuwanie się w myśli wstecz jako metoda zbudowania planu pozwalającego naosiągnięcie tego celu. Badaliśmy, w jakim stopniu strategie te stosowane są dorozwiązania praktycznych problemów środowiska. Teraz wykażemy, że te sameprocedury pojawiają się w badaniu tego, jak ludzie rozwiązują abstrakcyjne problemypojęciowe.

ANATOMIA PROBLEMU

Być może, najlepszy sposób, od którego należy zacząć, to analiza jakiegoś problemu.Ułatwi bowiem nasz wywód, jeśli będziecie mieli jakiś pogląd na kolejne kroki i operacje,które będziemy omawiać. Spróbujcie rozwiązać problem przedstawiony poniżej. Zajmo-

wanie się tym problemem pozwoli Wam zorientować się, jaką można tu przyjąć takuk .oraz, jakie podjąć decyzje nawet wówczas, gdy nie uda się Wam go rozwiązać. A/y.s/c/c nagłos w toku Waszej pracy, wypowiadajcie wszystkie myśli, które przyjdą Wam do glmuw trakcie rozwiązywania. Poświęćcie temu problemowi chociaż 5 minut, nawet jeśljwyda się Wam, że nie czynicie postępów. Pamiętajcie, najważniejszą rzeczą w dokon\.wanej tu analizie jest odkrycie, jakie rodzaje operacji umysłowych wykonują ludzie u,trakcie rozwiązywania problemu. W rzeczywistości nie jest istotne, czy rozwiążecie tenproblem, czy też nie.

D O N A L Dł G E R A L D

R O B E R T

D = 5

Jest to problem typu szyfru arytmetycznego. W wyrażeniu tym wykorz\ stanodziesięć liter, z których każda odpowiada określonej cyfrze. Zadanie polega na tjm.aby dla każdej litery odnaleźć odpowiadającą jej cyfrę, tak aby po zastąpieniu litercyframi działanie arytmetyczne dało prawidłowy wynik.

Prosimy o mówienie wszystkiego, o czym myślicie próbując rozwiązać tniproblem. Jeżeli będziecie mieli ochotę coś zapisać, notujcie to, co uznacie /astosowne.

Protokoły

Pierwszym krokiem w badaniu jakiegoś zjawiska jest obserwacja związanego / nimzachowania. Oczywistą trudność w badaniu rozwiązywania problemów przez człowiekasprawia fakt, że wiele z tego, co robi, nie da się obserwować bezpośrednio. Ludziewykonują własne operacje myślowe po cichu, dla siebie. Jeden ze sposobów pr/e/w\-ciężenia tej trudności polega na skłonieniu człowieka do ujawnienia tych procesów.prosząc go na przykład, aby opisywał na głos to, co robi, kiedy usiłuje rozwiązać problem.W rezultacie otrzymujemy dosłowny zapis jego zwerbalizowanych procesów myślo w\ ch.protokół werbalny. Oczywiście, mimo trudności w interpretowaniu tych protokołów,dostarczają one niezmiernie użytecznej informacji wstępnej o procesach maleniazachodzących w trakcie rozwiązywania problemu.

Przeanalizujemy małą część protokołu werbalnego jednej z osób badanych, którapróbowała rozwiązać problem DONALD plus GERALD. Badany był studentemCamegie-Mellon University, otrzymał podobną instrukcję jak Wy, miał on za zadaniegłośno myśleć w trakcie poszukiwania rozwiązania. Pełny zapis protokołu werbalnegoosoby badanej zawiera około 2200 słów wypowiedzianych w ciągu 20 minut rozu u r -wania problemu. Badany ten po raz pierwszy próbował rozwiązać problem U1 'typu1. ' • ; • ): '/

1 Problem ten, jego analiza i wszelkie cytaty pochodzą z pracy Newella (1967). i

protokół rozwiązywania problemu DONALD+GERALD

Każda litera ma jedną i tylko jedną wartość numeryczną

(Pytanie to skierowano do eksperymentatora, na które on odpowiedział „Jednąwartość numeryczną").

Mamy tu dziesięć różnych liter i każda z nich ma jedną wartość numeryczną.

Więc są dwie litery D i każdej z nich odpowiada 5; zatem T wynosi zero. Tak więcmyślę, że można to tu wpisać. Wpisuję 5 i 5, to razem zero.

Zobaczmy, czy nie ma gdzieś jeszcze T. Nie, nie ma. Zato jest jeszcze jedno D. Toznaczy, że mogę wpisać 5 z drugiego końca.

Dalej, mam dwa A i dwa L,-każda para w jednej kolumnie-aha-i R-trzy R.Dwa L równe są jednemu R. Oczywiście, przenoszę 1 do drugiej kolumny, wynikastąd, że R powinno być liczbą nieparzystą, ponieważ są dwa L-a suma dwujednakowych liczb daje zawsze liczbę parzystą, a 1 to liczba nieparzysta. A zatem Rmoże być równe 1 lub 3, nie 5, 7 lub 9.

(Tu nastąpiła dłuższa przerwa i eksperymentator zapytał „O czym terazmyślisz?)

Teraz G-ponieważ R to liczba nieparzysta, a D równa się 5, to G powinno byćliczbą parzystą.

Patrzę na lewą stronę zadania, tam, gdzie sumuje się D+G. Och, nie, możliwe, żetrzeba tu jeszcze dodać 1, jeżeli musiałbym przenieść 1 z poprzedniej kolumny, gdziedodawane są E+O. Myślę, że zostawię to na chwilę.

Możliwe, że najlepszy sposób rozwiązania tego problemu to wypróbowanieróżnych możliwych rozwiązań. Nie jestem jednak pewien, czy jest to najłatwiejszadroga, czy nie.

\naliza. Tekst ten będzie dla nas materiałem do analizy. Jakie prawidłowości możemy wnim dostrzec? Pierwsze wrażenie z protokołu jest takie, że badany nie podchodzi doproblemu prosto i bezpośrednio. Raczej gromadzi on informacje i sprawdza rozliczne•'ipotezy, ustalając, do czego one prowadzą. Często zapuszcza się w ślepy zaułek i'•'• ycofując się próbuje nowej drogi. Spójrzcie na protokół. Badany startuje energicznie, od"•izu odkrywając, że T jest równe 0. (Zamiast zero wstawiamy znak 0, aby nie było"omyłek z literą O).

Więc są dwie litery D i każdej z nich odpowiada 5; zatem T wynosi zero. Tak więc,myślę, że można to tu wpisać. Wpisuję: 5 i 5, to razem zero.

Następnie patrzy, gdzie da się zastosować w zadaniu wiedzę o tym, że T równa się [) •, i»jest równe 5. Stara się znaleźć T.

Zobaczymy, czy nie ma gdzieś jeszcze T? Nie, nie ma.

To się nie udało, a co z Dl

Za to jest jeszcze jedno D. To znaczy, że mogę wpisać 5 z drugiego końca.

Odnotowawszy już ten fakt, badany odnajduje nowy obiecujący punkt wyjścia ze względuna możliwość rozwiązania problemu.

Dalej mam dwa A i dwa L-każda para w jednej kolumnie i R-trzy R.

Dwa L równe są jednemu R. Oczywiście, przenoszę 1 do drugiej kolumny, wynikastąd, że R powinno być liczbą nieparzystą...

Chociaż doszedł już do wniosku, że R jest liczbą nieparzystą, ponownie wraca do tejsprawy, jakby sprawdzając swój wywód:

... ponieważ są dwa L- a suma dwu jednakowych liczb daje zawsze liczbę parzystą, a Ito liczba nieparzysta.

Ale tym razem posuwa się w analizie nieco dalej i konkretyzuje listę możliwych liczb:

A zatem R może być równe 1 lub 3, nie 5, 7 lub 9.

Po dłuższej przerwie badany jednak rezygnuje z tej drogi, przyczyna jest oczywista: nicma sposobu na wybranie spośród wielu kandydatów odpowiedniej wartości dla R. Po-nownie powraca do myśli, że R jest liczbą nieparzystą i czy daje to jakieś informacje o G.

Teraz G - ponieważ R to liczba nieparzysta, a D równa się 5, to G powinno być liczbąparzystą.

Ta krótka analiza pierwszych pięciu minut protokołu wystarcza, aby ukazać pewneogólne schematy w zachowaniu badanego w czasie rozwiązywania problemu. Zna onogólny cel, który stara się osiągnąć. Pierwsza rzecz, jaką robi, to rozbicie tego końcowegocelu na pewną liczbę małych kroków. Następnie przystępuje do sukcesywnego spraw-dzenia różnych prostych strategii, mając nadzieję, że każda z nich dostarczy muokreślonej informacji. Jedne strategie przynoszą efekty i liczba danych ciągle wzrasta.Inne strategie wyraźnie nie funkcjonują: w takim wypadku badany rezygnuje z nich ipróbuje innych sposobów.

Opis ten można również odnieść do szerokiego wachlarza problemów i zadańpoznawczych. Podobne ogólne zasady odnajdujemy w sensoryczno-motorycznymrozwiązywaniu problemów praktycznych. Ale w przedstawionym opisie jest na raziewiele niejasności, wiele pytań bez odpowiedzi. Co się kryje za procesem rozbijania nakolejne proste kroki w toku osiągania końcowego celu? Skąd osoba badana wie, jakiego

tYpu strategie mogą być przydatne w rozwiązywaniu danego problemu? Skąd wie, jakąkonkretną strategię najlepiej zastosować w danej chwili? Skąd wie, czy zastosowana wjaiiytn momencie strategia pozwoli na osiągnięcie celu, czy też zaprowadzi go w ślepąuliczkę? Aby móc odpowiedzieć na te pytania, potrzebna jest procedura doskonalsza odanalizy protokołu.

Graf rozwiązywania problemu

Protokoły werbalne są dosyć niewygodne do analizy. W celu dokładniejszego zbada-nia procesu rozwiązywania problemu, potrzebna jest metoda pozwalająca na przed-stawienie zachodzących tu zdarzeń. Użyteczną techniką jest zastosowanie obrazu wzro-kowego sekwencji operacji wykonywanych w czasie rozwiązywania problemu. Jednąz technik przydatną do tego celu jest graf rozwiązywania problemu, metoda rozwinię-ta przez Allena Newella z Carnegie-Mellon University (patrz Simon i Newell, 1971).

Sumy wiedzy. Na podstawie analizy protokołu stwierdziliśmy, że badany stopniowogromadzi informację o problemie, stosując odpowiednie reguły lub strategie. Operuje swąn-yjściową wiedzą dodając do niej stwierdzenia dotyczące problemu. Cała informacja oproblemie, jaką badany dysponuje w danym momencie, nazywa się stanem jego wiedzy,h każdym razem, kiedy zastosuje on określoną operację do określonego nowego faktu,zmienia się stan jego wiedzy. Opis jego zachowania w trakcie rozwiązywania problemupowinien uwzględniać to stopniowe przechodzenie od jednego do drugiego stanu wiedzy.\a naszym diagramie stan wiedzy przedstawimy graficznie w postaci kwadratu, aoperację związaną z przechodzeniem z jednego stanu wiedzy do drugiego w postaci>trzałki (rys. 14-1).

Operacja

RYSUNEK 14-1 Stany wiedzy

Teraz protokół możemy przedstawić jako zbiór kwadratów, połączonych strzałkami'pisującymi drogę, jaką musi przejść osoba badana poprzez kolejne stany wiedzy. Aby to"lustrować, powróćmy znów do protokołu zadania DONALD+GERALD.

"'((/zadania DONALD+GERALD. Początkowe wypowiedzi osoby badanej dotyczą po'tostu weryfikacji, czy rozumie reguły zadania. Sama dedukcja zaczyna się dopiero odSierdzenia:

Są dwie litery D i każdej z nich odpowiada 5; zatem T wynosi zero.

Badany w sposób oczywisty przetwarza informację zawartą w tej kolumnie, w którejwystępuje D+D = T. Nazwijmy tę operację przetwarzaniem kolumny 1 (Ponumerujciesześć kolumn zadania, licząc od prawej do lewej. Operacja ta posuwa badanego odpoczątkowego stanu wiedzy (kiedy wie, że D = 5) do nowego stanu, stanu 2, kiedy wierównież, że T = 0. (Zamiast zera wstawiamy znak 0, aby nie było pomyłek z literą O.) Czyosoba badana wie również o tym, że należy dokonać przeniesienia do następnej kolumny2? Do tego momentu nie ma o tym wzmianki w protokole. Wybiegając jednak nieco wprzód, czytamy: Oczywiście, przenoszę 1, a zatem badany wie o tym. Jak do tej chwilinasz graf ma dwa stany wiedzy, co przedstawia rysunek 14-2.

RYSUNEK 14-2

Kilka następnych twierdzeń z protokołu koncentruje się na zapisie danych, które dotego momentu osoba badana zebrała. Następnie mamy próbę znalezienia innychkolumn, w których znajduje się T lub D. Pierwsza operacja poszukiwania nowej kolumnyz (T) nie przynosi sukcesu, druga kończy się powodzeniem, znajduje kolumnę zawiera-jącą D. Graf rozwiązywania problemu posunął się nieco jak na rysunku 14-3 (na rysun-ku stare stany wiedzy są niezacieniowane, zaś ostatni, dodany diagram został zacie-niowany).

RYSUNEK 14-3

Teraz osoba badana decyduje się znów na to, aby sprawdzać nowe kolumny, próbującnajpierw z kolumną 3, a potem z 2.

Dalej mam dwa A i dwa L - każda para w jednej kolumnie - i R - trzy R.

Prowadzi ją to do tego punktu rozważań, gdzie warto zacząć przetwarzać kolumnę 2. Wefekcie przechodzi od stanu wiedzy 4 do stanu 5, gdzie konkluduje, że R jest liczbąnieparzystą. Postęp ten został pokazany na rysunku 14-4.

Cofanie się. Teraz osoba badana cofa się do stanu uprzednio osiągniętego. Zwróćcieuwagę na ciąg czynności. Początkowo, przy stanie 5, mówi:

Dwa L równe są jednemu R. Oczywiście, przenoszę 1 do drugiej kolumny, wynikastąd, że R powinno być liczbą nieparzystą...

Ale teraz decyduje się na ustalenie wartości liczbowej litery R, w tym celu wraca do stanu4 i wypróbowuje nowe podejście.

... ponieważ są dwa L - a suma dwu jednakowych liczb daje zawsze liczbę parzystą,a 1 to liczba nieparzysta. A zatem R może być równe 1 lub 3, nie 5, 7 lub 9.

Na grafie (rys. 14-5) ten ruch cofania się przedstawiony jest w ten sposób, że strzałka donastępnego stanu 6 przechodzi od stanu 4. Stan 6 - to po prostu ten sam stan co stan 4,tylko w późniejszym czasie. W stanie 7 badany ponownie powraca do faktu, że R jestliczbą nieparzystą, a w stanie 8 metodycznie sprawdza wszystkie Hczby nieparzyste.

Zauważcie, że kiedy już badany generuje liczby kandydujące do R, wykonuje tę pracęmetodycznie, nie wykluczając wartości wykorzystanych uprzednio. A więc najpierw poprostu wytwarza, a następnie dopiero odrzuca możliwość, że R = 5. Nie pomija jednakzwyczajnie takiej ewentualności.

Następna partia zapisu ilustruje trudności, jakie ma eksperymentator sporządzającyprotokół. Osoba badana milczy, a więc eksperymentator musi się włączyć i poprosić ją,aby mówiła dalej. W rezultacie nie mamy pewności, jakie możliwe wartości dla R zostaływykorzystane. Widzimy raczej, że proces ponownie się cofa; tym razem badanyprzechodzi do kolumny 6 i wychodząc z założenia, że R jest liczbą nieparzystą, a D jestrówne 5, wnioskuje, że G musi być liczbą parzystą. Prowadzi nas to do stanu 10.

Teraz G - ponieważ R to liczba nieparzysta, a D równa się 5, to G powinno być liczbąparzystą.

Chociaż dedukcja ta nie jest prawidłowa, to jednak w sytuacji przedstawionej w stanie 10odpowiada aktualnemu stanowi wiedzy osoby badanej (patrz rys. 14-6). Jednakże

RYSUNEK 14-5

RYSUNEK 14-4

możliwość że G niekoniecznie musi być liczbą parzystą, dość szybko przychód/i mu dngłowy.

Patrzę na lewą stronę zadania, tam, gdzie sumuje się D+G. Och, nie, możliwi1. txtrzeba tu będzie jeszcze dodać 1, jeżeli musiałbym przenieść 1 z poprzedniej kohiinn>.gdzie dodawane są E4O. Myślę, że zostawię to na chwilę.

To ostatnie stwierdzenie wskazuje, że osoba badana chce ponownie przystąpić do pr.k->nad kolumną 6, która kończy się na stanie 12, uznając możliwość przeniesienia,następnie decyduje się raz jeszcze na cofnięcie się, nie zajmując się już wartością G. Natym zakończymy analizę fragmentu protokołu. Odpowiedni fragment grafu rozwiązy-wania problemu przedstawiony został na rysunku 14-6.

Ten krótki fragment analizowanego protokołu ilustruje metodę rozłożenia 1 graficz-nego przedstawienia kolejnych kroków prowadzących do rozwiązania problemu.

gysunek 14-7 przedstawia w formie schematycznej graf całego protokołu rozwiązywaniaproblemu, osoba badana zużyła na wykonanie tego zadania 20 minut2.

Analizując cały protokół dostrzegamy te same prawidłowości. Osoba badana najwi-doczniej dysponuje niewielkim zasobem różnych strategii, które wielokrotnie powtarza,pełna analiza zawiera nieco ponad 200 przejść między kolejnymi stanami wiedzy, jednakdo opisania ich wystarczyły zaledwie cztery różne operacje.

Graf rozwiązywania problemu jest jedną z metod podziału etapów rozwiązywaniaproblemu, rozłożenia tego procesu na serię małych kroków. Przedstawia graficznieniieszaninę sukcesów i pomyłek typowych w rozwiązywaniu każdego problemu. Taogólna forma analizy i schemat zachowania się wydają się możliwe do zastosowania wbardzo różnorodnych sytuacjach problemowych. Oczywiste jest, że konkretne regułystosowane przez badanego zależą przede wszystkim od rodzaju problemu, jednak ogólnastruktura jego zachowania w toku rozwiązywania problemów jest zawsze podobna.Badany przekształca problem ogólny na szereg prostych podcelów i podproblemów. Wkażdym momencie osiągnięty postęp stanowi sumę stanów wiedzy. Przedstawia infor-mację nagromadzoną do tego momentu. Badany przechodzi od jednego stanu wiedzy dodrugiego usiłując zastosować jedną z operacji wybranych z niewielkiego zbioru. Wwypadku powodzenia zdobywa nową informację, przechodząc tym samym do nowegostanu wiedzy. Posuwa się okrężnie, drogą prób i błędów, sprawdzając skutecznośćróżnorodnych operatorów, cofając się, kiedy dany ciąg operacji doprowadzi go domartwego punktu, aby zacząć od nowa. Do opisu jego zachowania wprowadzone zostałytakie pojęcia, jak: cele, stany wiedzy i operatory. Zobaczymy, na ile te terminy znajdązastosowanie w odniesieniu do rozwiązywania problemów w ogóle.

>TRATEGIE ROZWIĄZYWANIA PROBLEMÓW

Jeśli łamigłówka, którą rozwiązaliście przedtem nim rozwiązaliście tę, byłatrudniejsza aniżeli łamigłówka, którą rozwiązaliście potem, jak rozwiązaliściełamigłówkę, którą rozwiązaliście przedtem, nim rozwiązaliście tę, to czy łamigłów-ka, którą rozwiązaliście przedtem, nim rozwiązaliście tę, była od niej trudniejsza czyteż nie? (Restle, 1969)

Ostateczny cel tej zagadki jest jasny: podanie odpowiedzi tak lub nie. Jeżeli jednakczniemy po prostu analizować zdanie od początku do końca, szybko ugrzęźniemy w

•-o skomplikowanej strukturze lingwistycznej. Poszukiwanie rozwiązania w kierunku

: Stosowanie grafu. Czytając grafy zawsze zaczynamy od lewej górnej klatki i posuwamy się poziomo wWiwo. Kiedy dojdziemy do końca, wracamy do lewego krańca następnej linii i znów posuwamy się poziomo wPrawo. Przechodzimy kolejno przez wszystkie poziomy nie powtarzając żadnego z nich aż przejdziemy przezł«\stkie idąc zawsze z lewa na prawo. Reguta brzmi: Przechodź wszystkie punkty grafu idąc na prawo do"Olka, następnie z powrotem do następnej linii poziomej i tak dalej, Powtórz czytanie grafu tyle razy, ile jest toWtr/ebne.

RYSUNEK 14-6

^ przodu nie daje efektu. A co będzie, jeśli przyjmiemy odwrotną, tj. od tyłu, drogę„oszukiwań? Zacząć od sformułowania celu - odpowiedzieć tak lub n i e - a następnie^stanowić się, czego potrzeba, aby osiągnąć cel. Nie ulega wątpliwości, że najlepsza w:Vm wypadku będzie strategia polegająca na rozbiciu zdania na podcele, z którymi,nacznie łatwiej sobie poradzić. Na przykład, można przyjąć taki podcel, po prostujróbować zrozumieć każdą frazę zdania. Jaki operator okaże się dobry do osiągnięcia

ego podcelu?Jeden sposób polega na wprowadzeniu w miejsce różnorodnych zagadkowych

sformułowań takich oznaczeń, jak np. litery alfabetu. Każdą frazę dotyczącą danejiaaadki zastępujemy zatem odpowiednią literą. Fraza ta odpowiada oczywiście frazie tałamigłówka. Określamy ją konkretnie łamigłówka A. A więc,

ta = ta łamigłówka = łamigłówka A.

podstawiając odpowiednie oznaczenie, przekształcamy tekst zagadki w nowy, bardziejzrozumiały.

Jeśli łamigłówka, którą rozwiązaliście przedtem, nim rozwiązaliście łamigłówkę A,była trudniejsza aniżeli łamigłówka, którą rozwiązaliście potem, jak rozwiązaliściełamigłówkę, którą rozwiązaliście przedtem, nim rozwiązaliście łamigłówkę A, to czyłamigłówka, którą rozwiązaliście przedtem nim rozwiązaliście łamigłówkę A, byłatrudniejsza niż łamigłówka A, czy też nie?

Wyszło nieźle: spróbujmy jeszcze raz tej samej metody. Zastępujemy we wszystkichprzypadkach frazę „łamigłówka, którą rozwiązaliście przedtem nim rozwiązaliściełamigłówkę A frazą „łamigłówka B". Po tym podstawieniu mamy nową wersję tekstuzadania:

Jeśli łamigłówka B była trudniejsza aniżeli łamigłówka, którą rozwiązaliście potem,jak rozwiązaliście łamigłówkę B, to czy łamigłówka B była trudniejsza niżłamigłówka A?

Jeszcze jedna fraza w tekście wymaga interpetacji: „łamigłówka, którą rozwiązaliściepotem jak rozwiązaliście łamigłówkę B". Zgodnie ze stosowanymi zasadami podstawie-nia łamigłówka poprzedzająca A to łamigłówka B. A zatem odwracając stosunkiotrzymamy wariant, w którym łamigłówka następująca po łamigłówce B, to łamigłówkaA. Tak więc frazę „łamigłówka, którą rozwiązaliście potem, jak rozwiązaliście łamig-łówkę B", należy zastąpić frazą „łamigłówka A". Teraz już problem jest wręcztanalny:

Jeśli łamigłówka B była trudniejsza aniżeli łamigłówka A, to czy łamigłówka B byłatrudniejsza niż łamigłówka A?

238 stanów

RYSUNEK 14-7. Źródło: Simon i Newell (1971).

Poszukiwanie rozwiązań

Omawiany przykład wskazuje na nowe strategie, jakie stosują ludzie próbujący rozwiążą •określone problemy. Większość problemów wymaga obrania kierunku poszukiwań <|(przodu". Inaczej mówiąc, początkowo wypróbowujemy określoną metodę atakowani'problemu, a następnie sprawdzamy, czy przyniosła nam ona jakikolwiek postęp. ]^i\-tak, to posuwamy się dalej w tym samym kierunku od osiągniętego już punktu. Proces tenjest podobny do rzeki tworzącej meandry na zboczu góry. Woda po prostu zaczyn•!płynąć w dół po pochyłości: wyłącznie rzeźba powierzchni ziemi określa dokładną drogoprzepływającej wody. Ważnym aspektem tego faktu jest to, że poszukiwanie od początkudo końca dokonuje się za pomocą prostych, bezpośrednich kroków. W tej szczególnejłamigłówce o łamigłówkach, takie proste poszukiwanie do przodu nie dało rezultatu

Inne podejście to zaczynać od końca. W takim ujęciu koncetrujemy się na pożądanymrozwiązaniu i zastanawiamy się, jaki poprzedzający krok należy uczynić, aby dotrzeć dotego rozwiązania. Po dokładnym ustaleniu tego kroku, określamy krok bezpośrednio gopoprzedzający i tak dalej, a w najlepszym wypadku aż do punktu wyjścia, który zostałpodany w sformułowaniu danego problemu. Poszukiwanie w kierunku odwrotnym jestniezwykle użyteczne w wypadku pewnych problemów wzrokowych, na przykładposzukiwanie na mapie drogi z jednego punktu do drugiego.

W poszukiwaniu w kierunku odwrotnym postęp dokonuje się małymi krokami.Określony zostaje podcel i czynione są próby jego rozwiązania. Pojawia się tu jedna znajskuteczniejszych strategii: analiza środków-celów {means-ends analysis). W analizietej pożądany podcel ( w tym wypadku najbliższy podcel) jest porównywany z aktualnymstanem wiedzy. Problem polega na odnalezieniu odpowiedniego operatora - środka -który zmniejszałby istniejącą rozbieżność. W wypadku problemu z łamigłówkami celembyło zrozumienie poszczególnych fraz zdania; stanem wiedzy była złożona strukturalingwistyczna. Środek redukujący różnice między jednym a drugim polegał na uprosz-czeniu fraz przez wprowadzenie właściwych oznaczeń. Jest to jeden z przykładówzastosowania strategii analizy środków-celów. Strategia ta znajduje częste zastosowaniew wielu różnych sytuacjach problemowych, często z nadzwyczajnym powodzeniem.

Wybór operatorów

Skąd przyszła nam do głowy myśl, aby skomplikowaną frazę zastąpić literą i tym samymuprościć problem łamigłówki? Bez wątpienia jednym z głównych problemów jestznalezienie właściwych operatorów, zdolnych do działania w danej sytuacji. Podziałogólnego problemu na podcele jest z pewnością użyteczny w momencie pojawienia sięproblemu. Analiza środków-celów jest użyteczna przy ocenie wartości danego operatoradla rozwiązania zadania. Ale żadna z tych taktyk nie mówi nam, jaki operator należywłaśnie wybrać.

Ijciirystyki. Matematyk Polya (1945) uważa, że w celu rozwiązania problemu:

Po pierwsze, musimy zrozumieć problem. Musimy jasno rozumieć cel, ustalićniezbędne warunki oraz dane. Po drugie, musimy obmyśleć plan, który doprowadzinas do rozwiązania.

.\le sedno sprawy polega na obmyśleniu odpowiedniego planu, właściwych operatorów,!;ióre doprowadzą do rozwiązania.

W badaniach nad rozwiązywaniem problemów rozróżniane są dwa typy planów luboperatorów: algorytmiczny i heurystyczny. Różnica między nimi jest teka, że jeden z nichgwarantuje uzyskanie prawidłowego wyniku. Algorytm to zbiór reguł, które, jeśli są ściśle:ir/estrzegane, prowadzą automatycznie do generowania prawidłowego rozwiązania.Reguły mnożenia stanowią swoisty algorytm: jeśli będziemy je stosować właściwie,zawsze otrzymamy prawidłową odpowiedź. Heurystyki są bardziej podobne do regułtaktycznych; są to procedury lub wskazówki, którymi można posługiwać się bezwiększej trudności, a ich wartość opiera się na ich efektywności w rozwiązywaniupoprzednich problemów. Jednak w odróżnieniu od algorytmów metody heurystyczne niegwarantują pełnego powodzenia. Dla wielu bardziej skomplikowanych i zarazembardziej interesujących problemów nie znaleziono odpowiednich algorytmów rozwiąza-nia, a może w ogóle one nie istnieją. W tych wypadkach należy posłużyć się metodamiturystycznymi.

Niezmiernie ważna metoda heurystyczna polega na odnajdywaniu analogii międzyJanym problemem a innymi problemami ze znanym rozwiązaniem. Często wymaga tojmicjętności rozpoznawania ukrytych podobieństw, a jednocześnie pewnego sprytu, abyignorować oczywiste różnice. Rozwiązanie przez analogię jest niezwykle cenne, jeżelisawet analogia ta jest dość odległa. Istnieje oczywiście niebezpieczeństwo doszukiwania<ic analogii tam, gdzie w ogóle jej nie ma, powoduje to znaczną stratę czasu i wysiłku,zanim błąd zostanie odkryty i poszukiwania podjęte zostaną na nowo.

Heurystyki wchodzą w grę w każdej skomplikowanej sytuacji rozwiązywania proble-mu. W gruncie rzeczy wiele z badań poświęconych myśleniu i rozwiązywaniu proble-mów w znacznej mierze sprowadza się do poszukiwania określonych rodzajów heurystyklosowanych przez ludzi. Rozpatrzenie przytoczonego niżej przykładu ułatwi zrozumie-lie roli strategii heurystycznej.

•jra w szachy. Podręczniki gry w szachy nie dostarczają przepisów gwarantujących•Ograną. Raczej zawierają one pewne reguły heurystyczne:

Należy kontrolować cztery pola środkowe.Należy zapewnić bezpieczeństwo królowi.

'•V istocie różnice między szachistami wydają się wynikać głównie z siły i skutecznościthematów heurystycznych zastosowanych w trakcie gry (patrz Simon i Simon, 1962).działanie tych reguł widoczne jest szczególnie w końcówce partii-to znaczy w trakcie

ostatnich kilku ruchów tuż przed daniem mata królowi (atak na króla przeciwnika t ; !;przeprowadzony, że nie ma przed nim obrony). Niektóre końcówki zaczynają się o ,;,|,.osiem ruchów przedtem nim nastąpi mat.

Jeśli rozważymy wszystkie możliwe ruchy i przeciwruchy występujące w ka/il\jvstadium gry w szachy, to otrzymamy około tysiąca kombinacji, które teoretycznie mo^wystąpić. Liczba możliwych sekwencji złożonych z ośmiu ruchów może być równa 10(m-(a jeśli wolicie, milionowi miliardów miliardów). Jeśli chcielibyśmy zbudować a Igois im.aby ocenić najlepszą z możliwych kombinacji, musielibyśmy zbadać dosłownie miliari!;.różnych możliwości. Podobny wysiłek przekracza nawet możliwości niezwykle v\h.kiego komputera.

Szachista, oczywiście, nie sprawdza wszystkich możliwych kombinacji, aby poi!j;K

decyzję. Analizuje jedynie w dość ograniczonym zakresie te ruchy, które, jego zdanien-..mogą doprowadzić do uzyskania oczekiwanych efektów. Skąd on wie o tym, kió:v /milionów możliwych ruchów należy dokładnie przeanalizować?

Badania nad mistrzami szachowymi-posiadającymi tytuły Arcy mistrzów międ/\ na-rodowych - dostarczają informacji o tym, że mistrzowie szachowi posługują się pr/\ocenie sytuacji i wyborze ruchów licznymi regułami heurystycznymi. Reguły te N

uporządkowane według ich ważności i ten porządek wykorzystywany jest przy w\rw.vnajlepszego ruchu. Próbka wybranych heurystyk wykorzystywanych przez arcymisir/.ówszachowych pozwoli nam lepiej zorientować się, w jaki sposób poszukują oni odpowied-nich operatorów:• Należy dać pierwszeństwo podwójnemu szachowi (ruch, który powoduje równo-

czesne zaatakowanie króla przez dwie figury) oraz odkrytemu szachowi (ruch, któr\stwarza sytuację do ataku króla przeciwnika w efekcie wycofania własnej figim /linii ataku). . . . .

• W przypadku dwu możliwości szachowania równocześnie, atakuj silniejszą hgunj(siła figury zależy od różnorodności ruchów, jakie może ona wykonywać w irakciegry)- . . . . .

• Daj pierwszeństwo tym ruchom, na które przeciwnik może odpowiedzieć jed\nicminimalną liczbą ruchów.

• Daj pierwszeństwo szachowania tej figurze, która do tego momentu nie nale/ala dogrupy figur aktywnych.

• Daj pierwszeństwo takiemu szachowi, który zmusza króla przeciwnika do oddaleniasię od własnych pól.

Są to proste reguły. Jednakże, gdy zastosuje sieje do pewnej liczby typowych końom ckszachowych (wziętych z dowolnego podręcznika szachowego), w wielu wypadkachzapewniają sukces. Jeszcze ważniejsze jest to, że zapamiętanie ich nie jest dla szachM>zbyt uciążliwe i nie wymaga specjalnej pojemności pamięci: wystarczy, aby rozwa/>l onjedynie od 9 do 77 możliwości w fazie eksploracji dotyczącej osiągania rozwiązania. i -"do 19 możliwości w fazie weryfikacji, kiedy utwierdza się w przekonaniu, 70 _u^kombinacja ruchów jest rzeczywiście wartościowa i logiczna. Ponieważ na znale/ICIIK1

rozwiązania niektórych ze wspomnianych problemów arcymistrzowi potrzeba oko.o ..

tfinut, wynika z tego, że zadanie takie nie wymaga uruchomienia jakichś nadzwyczaj-nych zdolności umysłowych. W rzeczywistości zadanie to wydaje się podobne do zadaniawymagającego zapamiętania w ciągu 15 minut 75 do 100 słów, ułożonych w poprawnymgramatycznym porządku (na przykład trzech zdań tego tekstu). Obserwowane różnicemiędzy szachistami pod względem ich różnych możliwości zależą raczej od skuteczności^lektywnych schematów heurystycznych, które stosują, a w mniejszym stopniu od.-/ystych zdolności umysłowych.

Ograniczenia metody analizy protokołów

Zaczynając od zwerbalizowania przez osobę badaną jej myśli w trakcie rozwiązywaniaproblemu, mogliśmy dowiedzieć się nieco o naturze zaangażowanych tu procesów:nyślowych. Co więcej, nawet sama analiza protokołów nie ogranicza się wyłącznie doczystej sytuacji rozwiązywania problemów. Kiedy psycholog kliniczny próbuje zbadać<wego pacjenta, to procedury, jakie stosuje, są oparte na nieco mniej sformalizowanejanalizie protokołu wywiadu ze swoim pacjentem, istota sprawy jest ta sama. Stara się

RYSUNEK 14-8

odgadnąć naturę operacji wewnętrznych w strukturze pamięci, śledząc wybrane pr/c-pacjenta drogi, których odbicie znajduje w jego wypowiedziach.

Niebezpiecznie byłoby całkowicie zawierzyć metodzie analizy protokołu. Przykłademtego może być jedno z wcześniejszych badań nad rozumowaniem (Maier, 1931) \yeksperymencie tym posłużono się dwoma sznurami zwisającymi z sufitu. Zadanie osobybadanej polegało na związaniu obu końców sznura, jednakże były one tak oddalone odsiebie, że badany nie mógł ich równocześnie złapać (rys. 14-8). Liczba możliwychrozwiązań wiązała się ze zręcznym wykorzystaniem wielu różnych przedmiotów, nibyprzypadkowo rozrzuconych na podłodze pokoju, w którym przeprowadzano ekspery-ment. Maiera interesowało tylko jedno rozwiązanie, stosował więc system wskazówek(sugestii), aby skłonić swoich badanych do wybrania tego właśnie rozwiązania. (Świado-mie nie podajemy odpowiedzi, abyście sami spróbowali rozwiązać to zadanie). Ekspe-rymentator (który znajdował się w tym samym pokoju co osoba badana) posługiwał siedwiema różnymi wskazówkami.

Wskazówka 1. Eksperymentator spaceruje po pokoju i przechodząc obok sznurawiszącego bliżej środka pokoju, nieznacznym ruchem powoduje jego rozkołysan ie.Odbywa się to w taki sposób, aby osoba badana niczego nie podejrzewała.Eksperymentator, idąc po prostu w stronę okna, po drodze zaczepia o sznur.

Wskazówka 2. W wypadku, gdy wskazówka 1 nie przyniosła rezultatu, ekspery-mentator po upływie kilku minut bierze w ręce szczypce i zwracając się do osobybadanej mówi: „Posługując się wyłącznie tym przedmiotem, można znaleźć innysposób rozwiązania tego zadania". [Szczegółowy opis wskazówek udzielanych przezMaiera znajduje się w jego artykule (1931).]

Maier podzielił osoby badane, które prawidłowo rozwiązały problem po otrzymaniuwskazówek, na dwie grupy-do jednej grupy należały osoby, które rozwiązały problemod razu „całościowo" („Rozwiązanie przyszło samo, nie wiem jak"), a do drugiej te, którenajwyraźniej rozwiązywały go etapami („Popatrzmy, jeżeli mógłbym ruszyć sznur...rzucić weń czymś... dmuchnąć na niego... rozkołysać jak wahadło... aha!")- Interesującenas różnice między obiema grupami polegają na różnym sposobie relacjonowaniawartości wskazówek. Osoby badane, które rozwiązały zadanie od razu „całościowo", niewspomniały o tym, że korzystały ze wskazówek; ci zaś, którzy dochodzili do rozwiązaniadrogą kolejnych kroków, przyznali (z jednym wyjątkiem), że wskazówka pomogła im wtym. Interesująca jest kwestia, czy istotnie przedstawiciele grupy „całościoyvej" niewiedzieli o tym, że korzystali ze wskazówek. Jeżeli tak było, to możemy oczekiwać, żeprotokoły robione w czasie eksperymentów nad rozwiązywaniem problemów, mogąpomijać szereg kroków ważnych dla rozwiązania tych problemów.

Po pierwsze, jest jasne, że osoby badane, które nie wspominały o roli wskazówek,rozwiązały zadanie szybciej niż grupa osób, które nie otrzymały w ogóle żadnejwskazówki w tym względzie. Średnio, większość badanych znalazła rozwiązanie wciągujednej minuty od otrzymania wskazówki. W grupie, która nie korzystała w ogóle zewskazówek, jedynie 20% osób znalazło prawidłowe rozwiązanie, chociaż otrzymały poi

godziny na rozpracowanie problemu. A może osoby z grupy „całościowej" dostrzegływskazówkę, ale nie chciały się do tego przyznać. Wydaje się to mało prawdopodobne. Teosoby badane, które rozwiązywały problem etapami, bez wahania przy opisywaniusposobu rozwiązywania wymieniają rolę wskazówki. Dlaczego zatem dla osób z grupy„całościowej" miałoby to być tajemnicą? Nasuwa się wniosek, że wskazówka wznacznym stopniu ułatwiła im rozwiązanie, chociaż nie uświadamiały sobie jej roli. Jeżeliosoba badana nie dostrzega oczywistego kroku w swym postępowaniu, to jej protokół zcałą pewnością jest niepełny.

Musimy założyć zatem, że badany rozwiązując problem odwzierciedla w swym opisiesłownym różnorodne strategie i operacje myślowe, które przeprowadza w trakciedochodzenia do rozwiązania. Pomimo to nie wszystkie jego procesy wewnętrzne znajdujądokładne odbicie w jego sprawozdaniach werbalnych. To, co jest w nich dostępne,stanowi jedynie częściowy opis zachodzących procesów wewnętrznych.

W konkluzji musimy stwierdzić, że tylko część aktywności poznawczej osoby badanejdostępna jest obserwacji zewnętrznej. Zapis będzie bardziej kompletny, jeśli zachęcimybadanego do szczegółowego werbalizowania swego procesu myślowego i jeśli będziemysporządzać protokół w trakcie trwania czynności rozwiązywania. Nawet „całościowi"badani Maiera mogliby uświadomić sobie rolę wskazówki, gdyby uprzedzano ichwcześniej, że powinni uważnie śledzić tok swoich myśli i informować na głos o drogachdochodzenia po omacku do rozwiązania. Tak czy inaczej, bez względu na pewne jejsłabości analiza protokołów stanowi skuteczną metodę rekonstrukcji zdarzeń zachodzą-cych w świadomości człowieka rozwiązującego problem oraz badania strategii myślenia,którymi posługuje się on w tych złożonych zadaniach.

STANY WEWNĘTRZNE A STANY ZANOTOWANE W PROTOKOLE

W celu zilustrowania naszego problemu rozpatrzmy różnice między trzema różnymi przestrze-niami problemu: wewnętrzną, zapisaną w protokole, i zewnętrzną. Przyjmujemy, że badanyrozwiązuje problem wewnętrznie według pewnych ogólnych strategii i określonych operacji, które,jak mamy nadzieję, są zgodne ze strategiami i operacjami analizowanymi w grafie rozwiązywaniaproblemu. Rozwiązanie to jest przedstawione w przestrzeni wewnętrznej, dlatego nie możemy goobserwować bezpośrednio. Wypowiedzi ustne dokonywane przez osobę badaną w trakcierozwiązywania problemu - protokół - są zapisem rozwiązywania problemu w przestrzeni proto-kołu. Ponadto badany, posuwając się w kierunku rozwiązania, robi jakieś notatki, wykonuje pewneczynności, tworząc w ten sposób przestrzeń zewnętrzną swego rozwiązania.

Zastanówmy się, jak te trzy „przestrzenie" mają się do siebie wzajemnie. Przestrzeń wewnętrznąmożna przedstawić schematycznie w postaci grafu rozwiązywania problemów. Na rysunku 14-9przedstawiony został przykład przestrzeni wewnętrznej, w której występują 22 stany. Ale osobabadana może przedstawić jedynie część z nich, w swym protokole-co zaznaczone zostało wpostaci zaciemnionych kwadratów. W tym wypadku, jedynie 13 z 22 stanów pojawia się w jegoprotokole. Graf rozwiązywania zadania w przestrzeni protokołu może wyglądać na przykład tak,jak to zostało przedstawione na rysunku 14-10.

RYSUNEK 14-9

Wyraźnie widać co zaszło. W „przestrzeni" protokołu wygląda to tak, jakby osoba badanaprzeszła bezpośrednio od stanu 1 do stanów 5 i 6. Stany pośrednie 2 i 4, jak też ślepa drogaprowadząca do stanu 3, zostały całkowicie pominięte. Na dodatek stany 10 i 13 następują po stanie7. Często w toku analizy protokołu można dostrzec brak pewnych łączących ogniw. W omawianym

Przestrzeń protokołu

RYSUNEK 14-10

RYSUNEK 14-11

wypadku protokół zawiera sprzeczności: stany 10 i 13 nie mają takiego charakteru, aby jedenwynikał z drugiego, a ponadto żaden z nich nie może występować bezpośrednio po stanie 7. Wtakim wypadku możemy wprowadzić pewne stany hipotetyczne, nazwijmy je A i B. Wiemy, że sąone niezbędne, ponieważ jednak nie zostały zapisane w protokole, możemy jedynie domyślać sięich istnienia. Podobnie gubi się stan 18, ponieważ nie można go odróżnić od stanu 20.

Ostateczny graf zrekonstruowany na podstawie protokołu ma wiele podobieństwa z grafemstanów wewnętrznych, jednakże nie stanowi on z pewnością odbicia zachodzących tam procesów(rys. 14-11). Stosunki między stanem wewnętrznym a stanem protokołowym można sobiewyobrazić na przykład w ten sposób, że procesy wewnętrzne znajdują swe odzwierciedlenie w

protokole jedynie okazjonalnie. Przechodząc przez kolejne stany wewnętrzne, badany tworzy rrpoziomie zachowania skondensowaną wersję wewnętrznych procesów myślowych.

MECHANIZMY MYŚLENIA

Strategie rozwiązywania problemów, które omawialiśmy, zależą od ogólnego charakteruprocesów zachodzących w mózgu człowieka oraz od ich organizacji. Co więcej, te ogólnezasady organizacji muszą też stosować się do określonych systemów, które przechowują,wydobywają i wykorzystują informacje, niezależnie od tego, czy są to systemy elektro-niczne czy biologiczne. Każdy system, będący w interakcji z nieustannie zmieniającymsię światem zewnętrznym, musi gromadzić i przetwarzać informacje, z tego właśnie faktuwynika szereg fundamentalnych problemów, wspólnych dla wszystkich systemów tegotypu.

W związku ze znacznym stopniem ogólności, gdy usiłujemy odnaleźć zasadyorganizacji mózgu ludzkiego, celowe jest przeanalizowanie zasad organizacji i strukturwszelkich systemów informacyjnych. Nacisk kładziemy tu na słowo zasady. Szczegółydotyczące różnych sposobów funkcjonowania oraz mechanizmy uruchamiania tychsystemów w tym miejscu zupełnie nas nie interesują. Jeśli jesteśmy w stanie stwierdzić, żedany system posługuje się metodą heurystyczną analizy środków-celów, to nie maznaczenia, czy zbudowany jest on z neuronów, elektronicznych obwodów scalonych, czyteż przekładni i dźwigni-heurystyka we wszystkich wypadkach jest taka sama.

W badaniu struktur systemów przetwarzających informacje należy skupić uwagę napewnych podstawowych sprawach, ponieważ nakładają one fundamentalne ogranicze-nia na pracę tych systemów. Dotyczy to na przykład takich kwestii: czy system za-pamiętuje rozwiązania poszczególnych problemów czy też wyłącznie procedury docho-dzenia do rozwiązań? Co dzieje się z procedurami, które są stale wykorzystywane do ro-związywania różnorodnych zadań? Czy ograniczona jest zdolność systemu do spraw-dzania na bieżąco, w jakim stanie znajduje się proces rozwiązywania problemu, orazw razie konieczności podawania odpowiedzi częściowej? Jeśli istnieją ograniczenia tegotypu, to jaki mają one wpływ na zdolność systemu do rozwiązywania problemów.

Reguły a fakty

Obliczcie w pamięci:

Ile to będzie 8x4? Ile to będzie 262x127?

Aby odpowiedzieć na oba pytania, musimy posłużyć się dwiema różnymi strategiami.W pierwszym wypadku odpowiednia informacja przechowywana jest w naszej pamięci ikiedy zostanie zadane pytanie, przypominamy sobie właściwą odpowiedź. W drugim zas

wypadku najprawdopodobniej nie znamy prawidłowej odpowiedzi, wiemy jednak, jak jązaleźć. Bierzemy zatem ołówek i papier, aby posługując się regułami mnożenia uzyskaćprawidłową odpowiedź. Są to dwie różne strategie posługiwania się informacją. Pierwszapolega na gromadzeniu faktów bezpośrednio w pamięci. Druga strategia polega najroniadzeniu programu, zestawu reguł, które pozwalają na wytworzenie potrzebnejinformacji.

W wielu wypadkach możliwy jest wybór między obiema strategiami. Każda z nich majVvoje zalety. Dzięki bezpośredniemu gromadzeniu informacji przyspieszamy i uła-[wiatny sobie odszukanie ich później, ale dzieje się to kosztem nieekonomicznegowykorzystania przestrzeni pamięci. Kiedy rzecz dotyczy już większej liczby informacji,bardziej efektywne okazuje się zapamiętywanie reguł, dzięki którym można je uzyskać;pozwala to na zaoszczędzenie miejsca w przestrzeni pamięci, ale kosztem obniżeniaszybkości odszukania informacji. Jeśli chodzi o mnożenie, musimy na ogół pamiętaćiloczyny wszystkich par liczb jednocyfrowych (około 45 iloczynów) i niektóre ziloczynów dwucyfrowych (do 4950 iloczynów). Niektórzy zagorzali entuzjaści sztuczekliczbowych, tzw. błyskawiczni kalkulatorzy, mają w pamięci dość znaczną liczbęiloczynów liczb trzycyfrowych (jednak nie wszystkie 499500 z możliwych). Od tego, jak;zcsto wykorzystujemy dany materiał, zależy to, czy damy pierwszeństwo zapamięty-waniu reguł czy też konkretnych wyników. Jeśli całe życie zajmujecie się liczeniem w

• myśli, uczenie się konkretnych wyników ma swój sens. Dla większości z nas jednak takibalast w pamięci byłby nieuzasadniony.

Podprogramy

Zdarza się często, że w trakcie rozwiązywania danego problemu wielokrotnie powtarza>:c określone następstwo operacji. W takich wypadkach dobrze jest mieć w pamięci jedenodpowiedni program i posługiwać się nim zawsze, gdy jest to konieczne. Za przykładposłuży nam program niezbędny do mnożenia dwu liczb dwucyfrowych. W tym celuwystarczy dwukrotnie zastosować regułę mnożenia jednej liczby dwucyfrowej przez.:cdnocyfrową. Taki jednostkowy zestaw reguł będziemy nazywać podprogramami.

Posługiwanie się podprogramami wymaga spełnienia pewnych warunków. Po pier-wsze, potrzebny jest pewiem program nadrzędny, który we właściwym momenciewwoła z pamięci podprogram. Program nadrzędny nazywany jest zazwyczaj progra-mem wykonawczym. Ponadto trzeba mieć możność kontrolowania, skąd wziąć podpro-?am i gdzie go zwrócić po wykorzystaniu. Jeżeli podczas rozwiązywania określonegorobieniu podprogram wykorzystywany jest wielokrotnie, ważne jest, aby w danymuomencie było wiadome, który to raz jest on wykorzystywany.Specjalne środki powinny być przygotowane na wypadek, kiedy w trakcie działania

'odprogram musi wykorzystać sam siebie. Taki proces nazywamy rekursją (powróce-•iein). Ludzie na ogół mają trudności w sytuacji, która wymaga rekursji. Na przykład, abySzumieć następujące zdanie, podprogram, który analizuje oddzielne podrzędne frazyarnknięte w nawiasach), wymaga podprogramu, który analizuje całe frazy;

The movie (that the script (that the novel (that the producer (whom slio thanki-didiscovered) became) madę) was applauded by the critics. [Millcr, ll)7()|. | | . j | n

(którego scenariusz (z której powieści (którą producent (któremu ona (l/ickimał-nodkrył) został) zrobiony) był entuzjastycznie przyjęty przez krytykę.]

Z problemem rekursji wiążą się niemałe trudności. Podprogram wykorzysiyuam ^(i

analizy zdania that the novel (z której powieści) przerywa się w trakcie działaniu i iL<n .p..podprogram musi być użyty do uporządkowania zdania that the produccr (któraproducent); ale i tu podprogram zostaje przerwany po to, aby przepracować zdanie whomshe thanked (któremu ona dziękowała). To samo zdanie można zbudować inac/ci. m k a*vbyło zrozumiałe bez stosowania rekursji. Teraz tę samą informację można w/s:lodnicłatwo zrozumieć.

She thanked the producer who discowered the novel that became the script that mad?the movie that was applauded by the critics. (Miller, 1970). (Ona d/ię-kowalaproducentowi, który odkrył powieść, z której zrobiono scenariusz. / któregozrobiono film, który był entuzjastycznie przyjęty przez krytykę).

Pamięć krótkotrwała

W pracy nad jakimś złożonym problemem podstawową trudność sprawia to. że mu\ini\ciągle pamiętać o tym, na jakim etapie obecnie jesteśmy i jakie wyniki osiągnęliśmy dotego momentu. Wraz ze wzrostem stopnia złożoności problemu, rośnie ilość inlormaciidoraźnej, którą musimy śledzić. Czasami opieramy się na pomocach zewnętrznych.odnotowując wypróbowane już drogi dochodzenia do rozwiązania ora/ ws/yMkieuzyskane wyniki częściowe. Zapisy te stanowią coś w rodzaju pamięci zewnętrznej naszejaktywności w toku rozwiązywania problemu.

Fakt, że często uciekamy się do tych pomocy zewnętrznych, świadczy o tym. żegłównym czynnikiem wpływającym na przebieg wewnętrznych procesów rozwią/y waniaproblemów oraz podejmowania decyzji są ograniczenia w utrzymywaniu inlonnaeji wpamięci krótkotrwałej. Zwierzęta, które nie dysponują takimi możliwościami w zakresiepomocy zewnętrznych, mają odpowiednio większe trudności w rozwiązywaniu /łożo-nych zadań poznawczych. Nawet u człowieka mała pojemność pamięci krótkotrwałej(5-lOjednostekinformacji)stwarzapewneograniczenia wstrukturzei stopniu /ło/onosciprocesów myślenia, posługuje się on nią bowiem do śledzenia przebiegu procesurozwiązywania zadania i zapisu uzyskanych wyników częściowych. W istocie możnaprzewidzeć, kiedy człowiek nie będzie mógł rozwiązać takiego czy innego problemu poprostu dlatego, że nie będzie w stanie śledzić równocześnie wszystkich zdar/enzachodzących w danym momencie.

Liczenie w pamięci. Zastanówmy się nad prostym zadaniem pamięciowym. W ięks/.i'*.ludzi ma kłopoty z przemnożeniem w pamięci dwu liczb dwucyfrowych. Czy wiąże -»ię w

RYSUNEK 14-12Zadanie

; ograniczoną pojemnością pamięci krótkotrwałej? Spróbujmy ustalić, jakie są wyma-cania dla pamięci, aby rozwiązać zadanie tego typu.

Zacznijmy od pomnożenia dwu liczb jednocyfrowych, na przykład 9 razy 4.Zakładamy, że odpowiedź jest już od dawna w pamięci. A więc, nie potrzeba więcej niż::zech rejestrów pamięciowych: jeden dla 9, jeden dla 4 oraz jeden dla odpowiedzi 36. Jakvidać zadanie jest łatwe.

Zajmijmy się teraz mnożeniem liczby dwucyfrowej przez jednocyfrową, powiedzmy 69razy 8. Problem ten można rozwiązać za pomocą kroków. Pierwszy krok polega nawprowadzeniu do pamięci krótkotrwałej dwu liczb, które należy pomnożyć, jest to krokornych liczb.W drugim kroku wytwarza się pierwszy wynik częściowy; w pamięci krótkotrwałejznajduje się pięć liczb. Dwie z tych pięciu liczb odpadają (fakt, że 9 pomnożono przez 8),pozostaje jedynie wynik operacji (3 krok). W czwartym kroku oblicza się ostatni wynik.•/ęściowy (6x8 = 48) i teraz w pamięci krótkotrwałej znajduje się sześć liczb. Dalejnastępuje piąty krok, w którym wszystkie liczby wymagające pomnożenia zostajązapomniane, a w pamięci pozostają jedynie dwie liczby, które po prawidłowymrozmieszczeniu i dodaniu prowadzą do rozwiązania. Obciążenie pamięci krótkotrwałej•Aaha się zatem w trakcie rozwiązywania w sześciu krokach, między dwiema a sześcioma'izbami równocześnie. W jednym punkcie obciążenie zbliża się do granic możliwościpamięci krótkotrwałej (gdzieś około siedmiu), ale ponieważ nie przekracza się tej granicy,możemy przyjąć, że większość ludzi rzeczywiście jest zdolnych, nie bez pewnego wysiłku,przemnożyć w pamięci liczbę dwucyfrową przez jednocyfrową.

Ale opisany system ulegnie zaburzeniu, kiedy zajdzie konieczność przemnożenia dwu•xzb dwucyfrowych. Przeanalizujmy zadanie: 95x49. Kolejne kroki w działaniu pamięci/ostały przedstawione na rysunku 14-13. Obciążenie pamięci rośnie od 6 jednostek w4,7i 10 krokach do siedmiu jednostek w 9 kroku. Oprócz tego w pamięci krótkotrwałej,-hociaż nie jest to pokazane na wykresie, musi być przechowywana również innaformacja, na przykład wskazówka o tym, jaka część zadania jest opracowywana w•-unym momencie albo liczba, którą należy przenieść lub dodać do rozwiązaniateściowego w celu podsumowania, dającego ostateczną odpowiedź. Tak więc, siedemfclnostek na 9 kroków-to zaniżony poziom obciążenia pamięci.

Struktura pamięci krótkotrwałej

Zadanie R Y S U N K K I4.,j

Prawdę mówiąc, większość ludzi przekonana jest o tym, że pomnożenie lic/hydwucyfrowej przez inną liczbę dwucyfrową przekracza ich możliwości. Jest oczy w istc. xcgranice te wyznacza pojemność pamięci krótkotrwałej, a nie zdolności intelektualne.Wystarczy wziąć ołówek i kartkę, a zadanie staje się dziecinnie proste, bowiem tera/papier zastępuje nam pamięć krótkotrwałą.

Niektórzy ludzie-na przykład magicy estradowi-osiągają niezwykłe elekt) wliczeniu w pamięci, mimo, że pojemność ich pamięci krótkotrwałej jest taka, jak u i nn\ cliludzi. Po prostu przy mnożeniu posługują się innymi regułami, pozwalając) mi n;izmniejszenie ilości informacji, które muszą być przechowywane w pamięci krótkotrwa-łej. Zastanówmy się nad prostym trikiem, który pozwoli nam łatwo rozwiązać w myśliostatnie zadanie. Zwróćcie uwagę na fakt, że 49 równe jest 7x7. Oznacza to, że możemysprowadzić zadanie do dwu zadań prostych: najpierw pomnożyć 95x7, a uzyskany wynikpomnożyć znów przez 7. Cały problem został sprowadzony do dwu prostych działań. Poprzeprowadzeniu obliczeń, zobaczycie, że maksymalne obciążenie pamięci /ostałoobniżone do sześciu liczb. Inne triki polegające na zmniejszeniu obciążenia pamięcikrótkotrwałej mogą przynieść jeszcze bardziej efektowne wyniki.

Struktura pamięci krótkotrwałej

1 5. Podejmowanie decyzji

OKREŚLANIE WARTOŚCIPsychologiczna wartość pieniędzyWartość złożonych alternatyw

Jak wybrać małżonka?Strategie decyzyjneOgólne wrażeniePorównywanie wymiarówOcena strategu

Przeciążenie poznawczeCo jest przedmiotem optymalizacji?

LOGIKA WYBORU

PODEJMOWANIE DECYZJI RYZYKOWNYCHUżyteczność w sytuacji ryzykownego wyboruPra wdopodobieńst woWartość oczekiwanaPrawdopodobieństwo subiektywneReprezentatywność i dostępnośćSubiektywnie oczekiwana użyteczność

GROMADZENIE DOWODÓWSzansęTestowanie raka

Dowody

EFEKTY NASTĘPCZE PODEJMOWANIA DECYZJIRacjonalizacjaO konikach polnych i innych rzeczachRacjonalizacja podecyzyjna

WNIOSKI

• Tak rozmyślając całe tygodnie,skąd wziąć kapelusz, chatkę i spodnie,łódź ratunkową, kozę i kury,leżał na piasku brzuchem do góry.Pić mu się chciało, męczył go głód,bo wciąż nie wiedział co zrobić wprzód.

I tak nic zgoła nie robiąc w końcu,w szal owinięty leżał na słońcu.Ja wniosek prosty wyciągam stąd, żetak postępując czynił niemądrze...Aż dwaj koledzy przyżeglowalii marynarza wyratowali.

[„Stary marynarz" („The Old Sailor").Ze zbiorku: A. A. Milne Now we are six 1927,w przekładzie Ireny Tuwim, 1957]

Decyzje przenikają całe nasze życie, ciągle stoimy wobec problemu wyboru jednej zalternatywnych form zachowania, z których każda musi być oceniona ze względu na jejwartość. Czasami decyzja zależy od reakcji innych ludzi; czasami odgrywa rolę przy-padek, często podjęciu decyzji towarzyszy kłopotliwa mieszanina osiągnięć i porażek.

Porównanie kilku sposobów działania i wybór jednego z nich-to bardzo trudnezadanie psychologiczne. Po pierwsze, jeśli każdy sposób działania jest chociaż trochęskomplikowany, pamięć krótkotrwała może być przeciążona nawet wówczas, gdy będziemiała zobrazować tylko jedną z alternatyw i wszystko to, co się z nią wiąże, nie mówiącjuż o sytuacji, kiedy musi przedstawić wszystkie warianty równocześnie dla porównaniaich ze sobą. Po drugie, w przypadku występowania złożonych alternatywnie ma dobrychsposobów ich porównywania, nawet jeśli istnieje możliwość rozważania poszczególnychwyborów w konfrontacji z niektórymi innymi. A w końcu trzeba powiedzieć, że zawszemoże wystąpić pewna liczba nieznanych czynników, komplikujących sytuację: pewneefekty działania są jedynie problematyczne - kto wie, co się zdarzy naprawdę? Pewnenastępstwa decyzji zależą od tego, jak zareaguje na nią inna osoba, która sama często zgóry nie wie, jaka będzie jej reakcja. Nie budzi też zdziwienia fakt, kiedy sama tylkozłożoność sytuacji podejmowania decyzji prowadzi często do tego, że człowiek zdespe-rowany opuszcza ręce i stara się jak najdłużej odwlec moment decyzji, w końcu podnaciskiem podejmuje decyzję, nie starając się nawet przeanalizować jej wszystkichmożliwych następstw. Później, po wszystkim, kiedy już za późno na zmianę, nadchodziczas dręczenia się i żałowania tego, co się zrobiło, a co mogłoby być, gdyby zostałowybrane inne, lepsze rozwiązanie.

Teoria podej mowania decyzji daje receptę na to, jak wybrać określoną linię działania wsytuacji niepewnej. Uczy nas, jakie informacje są konieczne i jak należy je złożyć, abydojść do optymalnej decyzji. Badając zachowanie człowieka w trakcie podejmowania

decyzji, odkryjemy, że teoria podejmowania decyzji napotyka szereg problemówpodobnych do tych, które wyłoniły się w toku analizy uczenia się zbieżności (rozdział 13)Istota tego ostatniego sprowadzała się do określenia poprzez doświadczenie warunkówzewnętrznych i działań, które prowadzą do pożądanych wyników. Badania nadpodejmowaniem decyzji dotyczą sytuacji, w których zmuszeni jesteśmy do podjęciadecyzji oraz działania, mimo ograniczonej wiedzy odnoszącej się do warunków. Wybórmożliwych działań i przewidywanie oczekiwanych wyników musi wynikać z logicznejanalizy sytuacji. Często w tym samym stopniu może on zależeć od zachowania innychludzi, jak też od naszych własnych działań. W uczeniu się zbieżności zachowanieregulowane jest przez wyniki, do których prowadzi; pozytywny (nagroda) bądź iK-ya-tywny (kara). Przy podejmowaniu decyzji przez człowieka możliwe wyniki są c/csioznacznie bardziej skomplikowane i nie tak łatwo ocenić je właściwie.

Istnieje ścisły związek między działaniami ludzkimi a ograniczonymi możl i woniamiludzkiego poznania. A zatem, badając proces podejmowania decyzji, musirm >,uilcpamiętać o różnicy między tymi regułami, którymi człowiek powinien się posługiwać. ;itymi, którymi w rzeczywistości się posługuje. Różnica ta jest dość subtelna, ponieważludzie często opisują swoje zachowanie jako jasne i logiczne nawet wówczas, iiik wrzeczywistości tak nie jest. Jeśli ktoś podejmuje decyzję nielogiczną z punktu wid/eniaosoby postronnej, zazwyczaj okazuje się, że decyzja ta miała sens z jego własnego punktuwidzenia, przynajmniej w świetle tej informacji, jaką właśnie analizował. Jeśli jegooczywisty błąd zostanie mu wytknięty („Dlaczego poszedłeś tym pionkiem? Pr/ecieżteraz zabiorę ci królową"), najczęściej odpowie nam, że po prostu „zapomniał" o tejważnej informacji („O do diabła, przecież wiedziałem to wcześniej, a później zupełnie <itym zapomniałem"). W znacznym stopniu utrudnia to badanie procesu podejmowaniadecyzji. Jakie zachowanie mamy badać, pełne błędów, ale rzeczywiste, c/\ teżprzemyślane i celowe? Odpowiedź brzmi: oczywiście jedno i drugie.

OKREŚLANIE WARTOŚCI

Funkcja racjonalnej teorii podejmowania decyzji polega na wyodrębnieniu informacjiistotnych dla decyzji oraz ustaleniu, w jaki sposób połączyć je, aby dojść do właściwejkonkluzji. Najważniejszą zasadą racjonalnej decyzji jest zasada optymalizacji: pr/ypozostałych równych warunkach, wybrany wariant powinien mieć największą wartom.Jest to podstawowa zasada uczenia się zbieżności. Jest ona również podstawową reuułąteorii decyzji.

Na pierwszy rzut oka, ta prosta maksyma działania w celu maksymalizacji z\sku iminimalizacji straty wygląda całkiem rozsądnie. Ale w tak prostej postaci ma onawzględnie niewielką wartość dla teorii podejmowania decyzji przez człowieka. Rzec/ wtym, że różni ludzie w różny sposób oceniają wartości zysków i strat.

Główna trudność związana z pojęciem optymalizacji polega na ustaleniu, jak lud/ieszacują wartości i koszty w sytuacji podejmowania decyzji. Wartość psychologiczną. j;ik<!

dana osoba wiąże z określonym sposobem działania lub określonym przedmiotem,nazywamy ich użytecznością dla tej osoby. Zadanie teorii decyzji polega na określeniu, wjaki sposób ludzie przypisują danej rzeczy określoną wartość i jak te oceny użytecznościsa wykorzystywane w trakcie podejmowania decyzji.

Psychologiczna wartość pieniędzy

Naturalną koleją rzeczy rozważania nad użytecznością rozpoczniemy od psychologicz-nej wartości pieniędzy. Jasne jest, że użyteczność pieniądza nie stanowi prostegoodpowiednika jego wartości nominalnej: w oczywisty sposób musi ona zależeć międzyinnymi od stopnia zamożności danej osoby. Jeden dolar dany'biedakowi ma dla niegowyższą użyteczność niż dla bogatego, który mu go ofiarowuje.

Zastanówmy się nad takim prostym eksperymentem. Wyobraźcie sobie, że dostaliściew prezencie 20 dolarów bez żadnych zobowiązań. Nie spodziewaliście się tych pieniędzyi nie macie pojęcia, kto je przysłał. Zastanówcie się teraz, jak dużą przyjemność sprawiłWam taki prezent. A teraz spróbujcie na serio określić wielkość tego zadowolenia z 20dolarów w jakichś jednostkach. Powiedzmy, ile trzeba pieniędzy, aby zadowolenie waszebyło dwukrotnie większe? A czterokrotnie? Ośmiokrotnie? (Jest to technika skalowaniaoceny wielkości w jej zastosowaniu do pieniędzy1, omawiana w Dodatku A. Zróbcie teneksperyment, zanim przejdziecie do dalszego czytania.)

Różni ludzie różnie odpowiadają na te pytania-i to jest naturalne. Dla niektórychwzględnie biednych ludzi prezent 20 dolarów będzie powodem do radości; na tych zaś,których dochody miesięczne wynoszą 1000 dolarów, nie wywoła większego wrażenia.Innymi słowy, ich ocena sytuacji znacznie się różni. Niemniej jednak wszyscy zgodni sąco do tego, że aby podwoić zadowolenie, suma pieniędzy musi zwiększyć się więcej niżdwukrotnie. W rzeczywistości typowa odpowiedź brzmi: suma powinna wzrosnąćczterokrotnie, aby zadowolenie (użyteczność) mogło wzrosnąć dwukrotnie. Oznacza to,że użyteczność pieniądza wydaje się rosnąć z pierwiastkiem kwadratowym ich wartościnominalnej.

Nie należy traktować tej zależności zbyt poważnie. Ważne jest, że z tego przykładuwypływa stwierdzenie, iż wartość psychologiczna określonych jednostek, nawet takdobrze znanych, jak pieniądze, nie rośnie proporcjonalnie do ich nominalnej wielkości.Na ogół biorąc, rośnie znacznie wolniej.

Wartość złożonych alternatyw

K co się stanie, kiedy będziemy mieli do czynienia z czymś innym, aniżeli z prostąilościową oceną wartości pieniądza? Jak określić wartość złożonych celów bądź sytuacji?Abstrakcyjna natura problemów czasem lepiej daje się przedstawić za pomocą takiej

Eksperyment ten byt przeprowadzony po raz pierwszy przez Galantera (19626).

sytuacji, która nie całkiem ściśle wynika z rzeczywistości; w ten sposób możecie unikną •wpływu przeszłego doświadczenia w trakcie poszukiwania rozwiązań. Oderwij im s j .zatem na moment od rzeczywistości i zajmijmy się opowiastką.

Jak wybrać małżonka? W odległym kraju, gdzie kobiety, zgodnie z obyczajem. *,władczyniami i sułtanami po dziś dzień, Maga z Kantabary zapragnęła małżonkaktórego mogłaby dołączyć do swojej kolekcji. Ponieważ słyszała, jak mówiono o dwuswatach, że są najlepsi w całym kraju, zażądała, aby właśnie oni udali się na poszukiwanianowego małżonka. Opierając się na długiej, naukowo ustalonej tradycji, Maga określiłanajważniejsze cechy, jakie powinien posiadać kandydat na męża. Następnie, zgodn ie / jejwymaganiami, każdy potencjalny kandydat miał zostać poddany surowej próbie kMuwcjw kilku najważniejszych wymiarach. Każdy miał być poddany ocenie liczbowej wrangach od -5 do +5, zależnie od umiejętności i uzdolnień; zero punktów oznac/alośrednią, +5 nadzwyczajny, -5 całkiem do niczego.

Obaj swaci powrócili ze swymi kandydatami, jeden przyprowadził Shara, a drugiMalika. Cena obu była taka sama. Ich indywidualne oceny przedstawione zostaK wtabeli 15-1.

•fabela 15-1. Ocena przyszłego małżonka

Wymiary

Umiejętności militarneUmiejętności seksualneUmiejętność konwersacjiInteligencjaOsobowośćAtrakcyjność fizycznaPrestiż rodowy

Kandydat

Shar

25

-2-4

423

Malik

-143321

Opis kandydatów przedstawiony przez swata:

SHAR: Mężczyzna z rodu cieszącego się dużym prestiżem. Przyczyni sięo reputacji dworu. Przyjemny, o atrakcyjnej powierzchowności, świetny w•alce. Posiada bogatą wiedzę i umiejętności w sztuce miłosnej.

MALIK: O wybijającej się inteligencji, bardzo przystojny. Atrakcyjnylaterial na męża, zwłaszcza ze względu na wysoki poziom umiejętnościrowadzenia konwersacji. Pochodzi z dobrego rodu i posiada znaczną wiedzęzakresu umiejętności wojennych.

Strategie decyzyjne. Prześledzenie sytuacji wyboru, wjakiej znalazła się Maga, wykazuje,iż zasadniczy problem polega tu na porównaniu różnych wymiarów. Ale jak ma onazestawić ze sobą umiejętności seksualne z inteligencją, w końcu są to różne rzeczy.

Pierwszy krok do osiągnięcia rozwiązania to upewnienie się, czy wszystkie te wartościmają wspólną skalę. Ważne jest, aby stwierdzić, czy +3 przyznane Sharowi za prestiżrodowy ma dokładnie tę samą psychologiczną wartość dla Magi, co +3 przyznaneMalikowi za inteligencję. Przyjmijmy jednak, że ten pierwszy problem został rozwiązanyi każda z przypisanych na poszczególnych wymiarach ocen jest tak starannie wyważona,że mogą one być porównywane bezpośrednio ze sobą2 (rys. 15-1)

Pozostaje wciąż problem łączenia różnych wymiarów. Spróbujmy podjąć decyzję:Którego z nich powinna Maga wybrać? Jak Wy poradzilibyście sobie z różnymi ocenamina różnych wymiarach?

Podejmując próbę rozwiązania tego problemu, musimy rozpatrzeć dwie całkowicieróżne strategie tworzenia kombinacji wartości wielowymiarowych dla obu kandydatóww celu wyboru jednego z nich. Jedną ze strategii określimy mianem ogólnego wrażenia,drugą zaś porównywaniem wymiarów.

RYSUNEK 15-1

2 Jeden ze sposobów takiego porównania polega na przekształceniu każdej wartości rangowej na jedną skalę,np. skalę monetarną. Przypuśćmy, że jest dwóch kandydatów A i B, którzy są identyczni na wszystkichwymiarach, z wyjątkiem jednego, na którym A oceniony jest wyżej od B. Jak duża różnica w cenie kupnamogłaby wyrównać tę różnicę w ocenach? Załóżmy, że przyszłemu nabywcy zaoferowano kandydata A zaokreśloną cenę, a kandydata B za obniżoną cenę. Jeśli obniżka ta, wynosząca powiedzmy 1.000 $, jestwystarczająca, aby zrównoważyć niższą rangę B natym jednym wymiarze, to wtedy różnica w tej jednej oceniema tę samą psychologiczną wartość, co 1.000$. Poprzez oferowanie kilku takich wyborów dla różnych ocen narożnych wymiarach staje się możliwe wyrażenie ocen na każdym z wymiarów za pomocą powszechnie znanejskali monetarnej.

Ogólne wrażenie. Strategia ta przewiduje oddzielne zbadanie każdego z kandydatów •)pojedyncza wartość cyfrowa stanowi całościową ocenę kandydata. Ta sama procedunstosowana jest w odniesieniu do każdego kandydata, a jeden z nich, ten z nąjwyższ-iogólną użytecznością, zostaje wybrany. Tak więc wartość Shara łącznie wynosi 10. Dlakandydata Malika ta sama procedura daje wynik ogólny 13. Zgodnie z tą strategiadecyzyjną Maga powinna zakupić Malika na małżonka.

Porównywanie wymiarów. W tej strategii alternatywy są porównywane bezpośredniowymiar po wymiarze. Najpierw różnice między alternatywami są oszacowane dla każ-dego wymiaru. Następnie końcowy sąd opiera się na analizie różnic tych wymiarów. Wtym przypadku Shar wygrywa w umiejętnościach wojskowych i seksualnych, przewyższateż Malika w ocenie osobowości i prestiżu rodowego. Wynik tej analizy wymiarów stawiaShara jako zwycięzcę w czterech wymiarach, Malika zaś w dwu, przy jednym wymiarzeidentycznym dla obu. Prosta reguła decyzyjna polega na wyborze kandydata mającegopreferencje w większej liczbie wymiarów: tu Shar będzie zwycięzcą z wynikiem 4 do 2.

Ocena strategii. Mamy tu do czynienia z dwiema strategiami, z których każda prowadzido innego rozwiązania. Co powinna zrobić Maga? To już jej sprawa. Ale có robiwiększość ludzi, jaką strategię wybiera? Odpowiedź brzmi: obie, raz jedną, raz drugą.Obie strategie, jak się wydaje, są stosowane przez ludzi w różnych sytuacjach. Każda mazalety i wady. W metodzie ogólnego wrażenia, każda alternatywa jest oceniona odrębnie inastępnie suma tych ocen tworzy jedną wartość. Procedura ta jest prawdopodobnienajbardziej dokładna, ale jest ona również trudna do stosowania: oszacowanie danejalternatywy jest względnie trudne. W metodzie porównywania wymiarów, samoporównanie między sobą alternatyw na prostych wymiarach jest względnie łatwe, mimoże wynik jest mniej efektywny. Istnieje skomplikowany związek między złożonościąreguły decyzyjnej, jej dokładnością i zdolnością człowieka do dokonania niezbędnejoceny.

Tak więc przedstawiliśmy problem podejmowania decyzji w sytuacji, gdy wszystkoodbywa się „na spokojnie". W normalnych sytuacjach nie jest jednak możliwe takiepełne ocenianie wartości. W istocie, nawet wtedy, gdy efektywnemu biznesmenowi lubpracownikowi administracji państwowej wyższego szczebla uda się przekonać decyden-tów, żeby poczynili tego typu oceny alternatyw, to zazwyczaj osoba, która musi podjąćdecyzję, nie jest z tego w pełni zadowolona. Tak więc, mimo posiadania naukowouzasadnionej skali ocen dla przyszłego małżonka, Maga najprawdopodobniej odpowie:„Dobrze, wszystko to jest dobre dla dokonania wstępnej selekcji kandydatów, lecz możeraczej zostawcie mi każdego z nich po kolei na jeden wieczór, a wtedy zobaczę, jacy sąnaprawdę".

Maga ma całkowitą rację nie wykazując zadowolenia z takiej ściśle określonej listywartości kandydatów: oczywiście w każdej z tych alternatyw jest coś więcej ponad to, coda się ująć liczbowo. Główną zaletą oceny liczbowej jest to, że pozwala ona na podjęcieracjonalnej decyzji. Nie ulega również wątpliwości, że wiele ważnych subtelności zostajetu pominiętych. Jednakże, niestety, osobisty kontakt może przynieść marne rezultaty.

trudności związane z porównywaniem dwu złożonych alternatyw nakładają się w tejsytuacji na ograniczenia wynikające z osobistych kontaktów. W osobistym kontakcienawet najbardziej trywialne wydarzenie może często nabrać znaczenia. Przypuśćmy, żejeden z kandydatów potknie się o dywan lub też ubrany jest w krzykliwe kolory, albo też,-obi coś innego równie przypadkowego a irytującego: „Ten Malik jest zanadto nie-zdarny, żeby zostać mężem Magi. Niewątpliwie Shar okazałby się bardziej zręczny".

Przeciążenie pozna wcze

Głównym czynnikiem stanowiącym o zdolności człowieka do podejmowania decyzjialbo do wykonania dowolnej pracy umysłowej, takiej jak rozwiązywanie problemów,uczenie się czy myślenie, jest stopień przeciążenia poznawczego w toku tych operacji.Najpoważniejszym czynnikiem ograniczającym jest tu pojemność pamięci krótkotrwa-łej. W poprzednim rozdziale zwróciliśmy uwagę na związek między stopniem skompli-kowania różnych zadań obliczanych w pamięci a liczbą cyfr, które należy przechowywaćrównocześnie w pamięci krótkotrwałej; i w ten sposób wyjaśniliśmy, że ograniczonemożliwości człowieka w zakresie liczenia w pamięci wynikają z ograniczonej pojemnościjego pamięci krótkotrwałej.

Poważne ograniczenia w zdolności do liczenia nałożone przez pamięć krótkotrwałą uczłowieka podejmującego decyzje wpływają na jego sposób podejścia do różnych zadań.Wiele osób sądzi, że mistrzowie szachowi (arcymistrzowie międzynarodowi) posiadająjakiś specjalny, wyższy poziom zdolności umysłowych. W istocie jednak jest inaczej. Poprostu mistrz szachowy zdobył tak szerokie doświadczenie w grze w szachy, że potrafirozpoznać znaczenie różnorodnych kombinacji figur na szachownicy równie łatwo, jakmy rozpoznajemy i określamy znaczenie konfiguracji liter tworzących wyrazy. Łatwozapamiętujemy wyrazy, a to dlatego, że dany wyraz stanowi jednostkę psychologiczną,niezależnie od długości (liczby liter). W wypadku nonsensownej konfiguracji liter,pamięć nasza zaraz ulega przeciążeniu, ponieważ każda litera przekształca się wsamodzielną jednostkę psychologiczną (spróbujcie zapamiętać XPCWPIMSQXKR).Utalentowany szachista posługuje się znanymi mu układami figur, dokładnie tak samojak my posługujemy się dobrze znanymi wyrazami. Umiejętność wyboru najlepszego zmożliwych ruchów, która wydaje się nam niezwykła, można wyjaśnić tym, że szczególnawiedza szachowa pozwala mistrzowi szachowemu na operowanie całymi układami figurjako oddzielnymi jednostkami psychologicznymi. Jeśli przedstawicie szachiście dozanalizowania przypadkowy i bezsensowny z punktu widzenia gry w szachy układ figurna szachownicy, to znika zarówno jego znakomita pamięć, jak i umiejętności analityczne,podobnie jak to się dzieje w przypadku zapamiętywania przez Was liter, które nie tworząsensownych wyrazów.

Analogiczne problemy pojawiają się przed człowiekiem, kiedy ma podjąć decyzję.Chociaż jest w stanie zrozumieć racjonalnie reguły, których trzeba się trzymać przypodejmowaniu decyzji, to śledzenie tych reguł stanowi takie obciążenie jego pamięci, żenapotykając realną sytuację najczęściej bardzo je upraszcza. Mówiąc o swym zachowa-

niu, człowiek opisuje je z zasady jako racjonalne, to znaczy takie, jakie powinno h\<;- u

danej sytuacji, a nie takie, jakim było w rzeczywistości. Zazwyczaj można jednakzrozumieć, dlaczego właśnie ten czy inny człowiek podjął taką, a nie inną decyzji- jwskazać na to, że u jej podłoża tkwiły logiczne przesłanki nawet wówczas, gd> dcc\ ziajaką podjął, okazała się nielogiczna. Tak więc, jeśli Maga wybiera jako partnera Sharaponieważ wydaje się jej bardziej zręczny niż Malik, to musimy uznać, że jest to całkiemlogiczna reguła decyzyjna, mimo że możemy zarzucić jej brak konsekwencji. Zosiawpi-Madze ocenę faktu, że przecież jedno potknięcie nie czyni jeszcze nikogo niezdarą I uh. >c

wysoka inteligencja Malika może rekompensować popełniane przezeń od czasu do cza>i.niezręczności, bowiem cały problem pojawi się od początku w całej swej złożoności. lł

n/;,tym, jeśli ma się oceniać ponownie inteligencję Malika, to dlaczego nie pow rócić dooceny osobowości Shara?

Co jest przedmiotem optymalizacji?

Czy zawsze po ustaleniu wartości decydent wybiera tę alternatywę, która ma dlańnajwiększą wartość? Przypuśćmy, że student Bob długo zbierał pieniądze, ab\ kupiisobie aparat fotograficzny z lustrzanym obiektywem. Pracował studiując równocześnie, awięc nie łatwo przyszło mu zarobić potrzebną sumę. Ma 140 dolarów i za wszystkiepozostałe po zakupieniu aparatu pieniądze zamierza kupić podręczniki potrzebne wnastępnym semestrze.

Pod koniec tygodnia Bob wraz z przyjacielem zrobili wypad do Los Angeles (około 160km). Bob spodziewał się, że kupi tam odpowiedni aparat w granicach swoich możliwościfinansowych. Biegał cały dzień po mieście od jednego do drugiego sklepu z aparatamifotograficznymi. Rano znalazł sklep A, gdzie aparat kosztował 135 dolarów. W południetrafił na sklep B, w którym ten sam aparat kosztował 115 dolarów, a w końcu n 1 f>"-znalazł się w sklepie C, w którym cena aparatu wynosiła 120 dolarów. Oczywiste,wydawałoby się, że Bob powinien wrócić do sklepu B. Ale jest już głodny i zmęczony. Nienie jadł przez cały dzień. Niedługo też musi spotkać się z przyjacielem, aby razem wrócićdo domu. A zatem pozostaje mu do wyboru albo wrócić do sklepu B i zaoszczędzić 5dolarów, ale wówczas nie będzie miał czasu na to, żeby coś zjeść, albo też zrobić zakupy wsklepie C, stracić 5 dolarów, spokojnie zjeść i chwilę odpocząć przed podróżą powrotna,.Bob najprawdopodobniej wybierze drugi wariant, w ten sposób głód i zmęczenie wezm;|górę nad ewentualną stratą 5 dolarów. W danym momencie jest to logiczna decyzja.Nazajutrz jednak bardzo możliwe, że Bob pożałuje swojej decyzji, kiedy już zapomniał ozmęczeniu i głodzie, a uzmysłowił sobie, że te 5 dolarów trzeba będzie zarobić pracującdodatkowo 2 godziny w kafeterii.

Kiedy usiłujemy zrozumieć konkretne decyzje podejmowane przez kogoś innegonapotykamy wielkie trudności, ponieważ nie znamy i nie możemy znać \wWkichzmiennych wpływających na daną sytuację decyzyjną. („Tak, wiem, że popełniłem błądwychodząc tak wcześnie, ale musiałem pójść do łazienki"). Zasada maksymali/acii.jaksię sądzi, jest podstawą każdej decyzji. Jednakże, kiedy nadchodzi czas dokonywania

•pilnego wyboru, może się okazać, że w danej sytuacji pojawiły się nowe zmienne, a.-^które ze starych nie zostały uwzględnione. A zatem nawet decyzja prowadząca do•..pełnie zwariowanego wyboru może być traktowana jako logiczna i rozsądna, jeśli•A/ględnione zostaną wszystkie informacje związane z analizą alternatyw. Jawnie•-logiczny wybór decyzyjny może być po prostu wynikiem tego, że w pewnej chwili.•kazało się, iż psychologiczna wartość wypoczynku lub minimalizacji wysiłku intelek-:.:j!nego jest warta więcej niż wynik, który można by osiągnąć, gdyby prowadzić dalszą i•viniejszą analizę alternatyw. Właściwości pamięci krótkotrwałej, ograniczające liczbę•vrównań, jakie mogą być dokonane w określonej jednostce czasu, okazują się często.•Jnym z najważniejszych czynników determinujących aktualny wybór. Nasze podsta-ii'we założenie jest takie, że każda decyzja optymalizuje użyteczność psychologiczną,-..:uet jeśli ktoś z zewnątrz (a czasem i sam decydent) będzie później zdziwionyskonanym wyborem.

iiKJIKA WYBORU

\!.iio kto zaprzeczy, że procesy decyzyjne powinny być logiczne. Więcej, formalne teorie•A\ jmowania decyzji wywodzą się z tej samej zasady logicznej spójności, jaka powinna-i--.vii|/.ywać przy porównywaniu ze sobą różnych przedmiotów. Jeśli A ma wyższą wartość niż B,. li wyższą wartość niż C, to logicznie rzecz biorąc A powinno mieć wyższą wartość niż C.•r.whodniość tego rodzaju jest podstawową cechą myślenia logicznego i możemy ją zaobserwować.•.we. kiedy porównujemy ze sobą jakiekolwiek przedmioty. Niech symbol > oznacza prefero-

.•..•.:"..e jednego przedmiotu nad inny, a symbol = kompletny brak różnicy między dwoma••.-.•dmiotami. Wówczas podstawowe reguły logicznego wyboru mogą być przedstawione w•.Kepu.ja.cy sposób:

.k:śli A > B i B > C, to A > C.:. I oś! i A = Bi B = C, to A = C."•. .Kih A = B i C > 0, to A + C > B.

1- trzy reguły stanowią racjonalny zespół postulatów dotyczących zachowania decyzyjnego..•v. usuniemy oznaczenia matematyczne, to postulaty te będą wyglądały jak wskazówki••vv.eplywane przez zdrowy rozsądek. Jednakże uczeni badający procesy decyzyjne przekonali• -,'• rc istnieje pewna różnica między tymi regułami, o których ludzie sądzą, że się nimi posługują, a;•;!.; regularni, którymi rzeczywiście się posługują. I chociaż te trzy założenia stanowią jądro•'• szóści teorii podejmowania decyzji, to jednak wiadomo, że nie zawsze są one stosowane,'•'•z na znaleźć dostatecznie dużo przykładów wskazujących na naruszenie każdej z tych reguł.

srecjalista w zakresie teorii decyzji może przyjąć dwojaką postawę wobec tych trudności. Albo-"•i;.T>wać je, zakładając, że naruszenie reguł zachodzi jedynie w niezwykłych okolicznościach,•;-Włączających poza sytuacje analizowane przez teorię, albo też może włączyć fakty związane z••••:' i szaniem reguł do samej teorii, ukazując równocześnie, w jaki sposób wynikają one z takich czy'••'•'•: ch niedostatków człowieka traktowanego jako system przetwarzania informacji. Poniżej"•.'Alstawiamy kilka anegdotycznych przykładów naruszenia każdej z trzech podstawowych regułr'-^-jmowania decyzji.

Błędne koło: reguła 1

Jeżeli A > B i B > C, to Ą > C.

Przeanalizujmy problem decyzyjny stojący przed studentem, który studiując nauki społecznedo wyboru wysłuchanie i zaliczenie jednego z trzech przedmiotów: psychologię, socjolouiantropologię. Przyjmij my, że system preferencji studenta koncentruje się na trzech cechach-jakoś-wykładu, oczekiwanej oceny (z uwzględnieniem trudności materiału i wymagań egzaminatoniosobistym zainteresowaniu przedmiotem. Aby podjąć racjonalną decyzję, ocenia wszystkaprzedmioty według tych trzech wymiarów.

Przedmiot

PsychologiaSocjologiaAntropologia

Jakośćwykładu

WysokaNiskaŚrednia

Oczekiwanaocena

NiskaŚredniaWysoka

Zainteresowaniemateriałem

ŚrednieWysokieNiskie

Socjologia czy psychologia? Kiedy student przyszedł zapisać się na kursy przedmiotowe. zobac/\ Idiugie kolejki chętnych do zapisu. Zmuszony jest szybko podjąć decyzję, aby zdążyć przedzamknięciem list. Przypuśćmy, że zaczął od kolejki na psychologię. Stojąc zaczyna myśleć o swymwyborze między socjologią a psychologią, Jakość wykładu z psychologii jest bardzo wysoka, ale nieoczekuje tu wysokiego stopnia, a i sam przedmiot nie jest dla niego tak bardzo interesujący jaksocjologia. A zatem socjologia na dwu z trzech wymiarów oceniana jest wyżej niż psychologia. Takwięc socjologia jest dla niego lepsza od psychologii, ponieważ logiczne reguły podejmowaniadecyzji prowadzą do wyboru przedmiotu mającego wyższe oceny na większej liczbie wymiarów.Student powinien więc przejść do kolejki zapisujących się na socjologię. Przypuśćmy, że takwłaśnie zrobił.

Antropologia czy socjologia? Student stoi w kolejce na socjologię. Ale teraz rozmyśla o trzecimprzedmiocie, antropologii. Wykłady z tej dziedziny przewyższają socjologię zarówno podwzględem jakości, jak i spodziewanej oceny, chociaż są mniej interesujące. Zgodnie z tą samą regułąpodejmowania decyzji, student utwierdza się w przekonaniu, że antropologia jest wyraźnie lepszaod socjologii i słusznie będzie przenieść się do trzeciej kolejki. Przypuśćmy, że tak postąpił.

Psychologia czy antropologia? Stojąc w kolejce na antropologię nie przestaje jednak myśleć opsychologii. Poza wszystkim, wykładana jest lepiej niż antropologia, a i sam przedmiot też jestbardziej interesujący. A może powinien powrócić do kolejki na psychologię?

Przyczyna tego „błędnego koła" w zachowaniu naszego studenta tkwi w braku przechodniości wjego wyborze pomiędzy przedmiotami. Jeżeli oznaczymy antropologię A, socjologię H, apsychologię C, to wyraźnie widać, że preferuje raczej A niż B i B niż C, ale również C niż A:

A > B > C > A > B...

Ponadto wszystkie te wahania związane zjego wyborem pojawiają się, mimo że posługuje się onprostą i logiczną regułą w celu dokonywania swoich wyborów.

Kiedy musimy uczynić wybór między złożonymi przedmiotami, to podobna sytuacja nicjest rzadka. Problem podjęcia decyzji często wiąże się z analizą większej liczby wymiarów, wy-

,vażaniem ich wartości oraz na koniec obraniem odpowiedniej strategii dla porównania różnych'lC'en. Kiedy przedmioty są złożone, istnieje dość duże prawdopodobieństwo pojawienia się błę-jnego koła.

Inacienie małych różnic: reguła 2

Jeżeli A = B i B = C, to A = C.

Tvm razem historyjka dotyczy zakupu nowego samochodu. Kupujący zdecydował się na sportowy•yóz. którego cena podstawowa wynosi 3500 dolarów. Sprzedawca ze swej strony proponuje mu.,vybór wariantu z takim czy innym wyposażeniem dodatkowym - oczywiście za odpowiedniąJoplatą.

RYSUNEK 15-21-tylko 72,50$; 2 -tylko 37,95 $; 3-tylko 27,00 $; 4-tylko 50,00 $; 5 - tylko 49,50 $; 6-tylko 20,00 $;- tylko 92,95 $; 8 - tylko 42,00 $; 9 - tylko 75,00 $.

Klient wybrał czerwony solidny wóz. Oczywiście, pokryte aluminium obręcze kół znaczniepoprawiają wygląd samochodu. Sprzedawca skromnie zauważa, że za te obręcze trzeba będzie•iopłacić zaledwie 49 dolarów; samochód kosztuje 3500 dolarów, więc ta dodatkowa dopłata jestnieznaczna. Tak jest chyba naprawdę. Kupujący stwierdza, że nie sprawia mu różnicy, czy zapłaci3500 czy 3549 dolarów za samochód. Tak więc, jeżeli A będzie ceną samochodu, a B cenąamochodu z chromowanymi obręczami kół, to dla kupującego A = B.

Kontynuujmy rozważania w tym duchu: pokrowiec na tablicę rozdzielczą z pięknej czarnej*óry kosztuje tylko 37 dolarów 95 centów. To konieczne, zwłaszcza gdy dach jest częstoodsłonięty. Poza tym realnie nie ma różnicy między ceną 3549 dolarów a 3586 dolarów. A zatem,

jeżeli B to cena samochodu z chromowanymi osłonami kół, a C =.B plus cena czarnego pokrow -to dla kupującego B = C.

A co z białym pokrowcem na tylne siedzenie? Zanim kupujący zorientuje się, że wszystkiedrobne dopłaty stanowią odczuwalną sumę, łączny koszt samochodu przekroczy już4000 dolarówNie ulega wątpliwości, że różnica między 3500 a 4000 dolarów nie jest już dlań bez znaczeni'

Jednakże mając takie doświadczenie, kupujący zaczyna orientować się, że trudno mu si-zatrzymać. Klient wie, że całkowicie może się obejść bez obicia wewnątrz bagażnika z imitat-i'krokodylej skóry, ale byłaby to oszczędność 19 dolarów 95 centów- zupełna błahostka biorąc po^uwagę, że wydał już 4000. Możliwe, że psychologicznie rzecz biorąc jest mu łatwiej zapłacićdodatkowe pieniądze niż precyzować wykaz tych uzupełniających dodatków, bez których mógtbssię obyć, i tym samym obniżyć cenę wozu. Zręczny sprzedawca unika oczywiście wymienienia całejskumulowanej ceny z dodatkami. Podkreśla jedynie znikomość ceny każdego dodatku wporównaniu z całą sumą. Jeżeli sprzedawca jest dostatecznie sprytny, to zatrzyma się w porę zanimkupujący zastanowi się poważnie nad tym, czy zawsze z A= B, i B = C wynika, że A = C.

Problem Paryż-Tokio: reguła 3

Jeśli A = B i C > 0, to A + C > B.

Istnieje bardzo popularny przykład ilustrujący sytuację będącą w opozycji do tej reguły, jest onznany zarówno ekonomistom, jak i specjalistom w zakresie teorii podejmowania decyzji. Wyglądato tak. Wygraliście na loterii główną nagrodę - wycieczkę zagraniczną. Możecie sami wybrać trasępodróży: całkowicie bezpłatną wycieczkę do Paryża czy też podobną do Tokio? Przyjmijmy, że jest\Vani całkowicie obojętne, gdzie pojedziecie, i możecie rozstrzygnąć problem grając w „orła ireszkę". Oznaczmy psychologiczną wartość podróży do Paryża przez P, a wycieczki do Tokio przezT. Ponieważ jest Warn obojętne, dokąd pojedziecie, ustalamy, że P =T.

przypuśćmy, że teraz ktoś zaoferuje wam w prezencie butelkę wina3. Jak odniesiecie się do tejpropozycji? Zakładamy, że raczej przyjmiecie prezent, niż z niego zrezygnujecie. Oznacza to, żepsychologiczna wartość prezentu (oznaczmy go W) stanowi dla Was wielkość pozytywną: W > 0.Teraz wyobraźcie sobie, że otrzymacie butelkę wina tylko wówczas, gdy wybierzecie podróż doParyża. A zatem wycieczka do Paryża powinna mieć wyraźną preferencję w porównaniu zwycieczką do Tokio: przecież P = T, a W > 0, zatem P+W > T. Nie godzicie się z tym? Słusznie,logika nie znajduje tu zastosowania. Jakoś butelka wina naprawdę tu „nie pasuje".

Nie jest to problem, że wino nie ma wartości. W oderwaniu od tej sprawy większość ludzi woliotrzymać bezpłatnie wino niż go nie dostać. Sprawa polega na tym, że wartość przedmiotu zależyrównież od kontekstu, w jakim on występuje. W tej sytuacji wino wyraźnie nie ma związku zproblemem wyboru. W innej ta sama butelka może okazać się czynnikiem decydującym.

PODEJMOWANIE DECYZJI RYZYKOWNYCH

W życiu codziennym często się zdarza, że podejmujemy decyzje w sytuacjach niepew-nych. Nieraz, aby móc dokonać wyboru, nie wystarczy ocena użyteczności różnychmożliwych wyników, ale trzeba starać się przewidzieć rozwój wydarzeń. Wartość decyzjidotyczącej wzięcia na spacer parasola zależy od prawdopodobieństwa deszczu. Pytanie,czy ubezpieczyć się na wypadek śmierci czy też nie, jest ściśle związane z szansą przeżyciajeszcze pewnego określonego odcinka czasu. Wybór strategii politycznej zależy od-prawdopodobieństwa zastosowania przez przeciwników pewnych kontrdziałań. Todołączenie czynnika szansy do sytuacji nie zmienia podstawowej zasady optymalizacji,po prostu analizując zachowanie decyzyjne człowieka należy brać pod uwagę zarównoużyteczność, jak i szansę.

Użyteczność w sytuacji ryzykownego wyboru

Rozważcie zespół następujących alternatyw. Powiedzcie, co wolicie:

1. Całkowicie pewne 0,10 dolara czy jedną na dziesięć szansę uzyskania 1 dolara?

RYSUNEK 15-3

3 W tradycyjnym przykładzie podawanym przez teoretyków decyzji mowa jest o martini, nie o winie. Wy zaśMożecie wstawić tu dowolny przedmiot wedle Waszego życzenia, ale musi to być niewielka ilość tego, co jestPrzez Was pożądane.

2. Całkowicie pewnego 1 dolara czy jedną na dziesięć szansę uzyskania 10 dolarów?3. Całkowicie pewnych 10 dolarów czy jedną na dziesięć szansę uzyskania 1()()

dolarów?4. Całkowicie pewnych 100 dolarów czy jedną na dziesięć szansę uzyskania 1000

dolarów?5. Całkowicie pewnych 1000 dolarów czy jedną na dziesięć szansę uzyskania 10 000

dolarów?6. Całkowicie pewny milion dolarów czy też jedną na dziesięć szansę uzyskania 10

milionów dolarów? (według Markowita, 1952, s. 150).

Pozwolimy sobie wysunąć dwa przypuszczenia dotyczące Waszych preferencji tejsytuacji. Po pierwsze, nie jest Warn wszystko jedno, który z wariantów wybrać. Wwypadku na przykład wyboru 1 preferujecie prawdopodobnie raczej szansę wygrania 1dolara niż pewne 10 centów. Podobnie uczynicie w wypadku propozycji wygrania 10dolarów, które wolicie od 1 pewnego dolara, być może, jeszcze będziecie preferowaćszansę wygrania 100 dolarów nad pewne 10. Ale od jakiegoś momentu sytuacja ulegniezmianie i zaczniecie preferować pewne pieniądze niż nadzieję na szczęśliwy przypadek.Prawdopodobnie jedynie zwolennik silnych wrażeń związanych z ryzykiem nie przyjmie1 000 000 dolarów, mając nadzieję na 10% prawdopodobieństwa wygrania 10 000000dolarów.

Drugie przypuszczenie wiąże się z tym, że moment, w którym człowiek przestaje „iśćna ryzyko" i woli otrzymać pewne pieniądze, zależy od jego sytuacji materialnej. Im jestbogatszy, tym chętniej będzie ryzykował dla wygrania odpowiednio wysokiej stawki. Wsytuacjach ekstremalnych można nawet preferować monetę 10-centową nad szansę wy-grania 1 dolara. Podobny eksperyment można łatwo przeprowadzić z przyjaciółmi. Wy-bierzcie kilku znajomych, w miarę możliwości o zróżnicowanych dochodach; zacznij-cie od pierwszego wyboru i posuwajcie się w dół listy; następnie zaznaczcie, w jakimmomencie każdy z nich wybierze pewne pieniądze, a nie podejmie ryzyka. Przekona-cie się, że im bardziej zasobny jest człowiek, tym później następuje przestawienie się.

Przejście od ryzyka do pewności następuje wówczas, gdy użyteczność pieniędzyzaczyna rosnąć wolniej niż ich wartość nominalna. Jeśli pewnych 100 dolarówprzedkłada się nad 10% prawdopodobieństwa zdobycia 1000 dolarów, oznacza to, żeużyteczność 1000 dolarów jest mniejsza niż dziesięć razy 100 dolarów. Jest to typowyprzykład podejmowania decyzji w sytuacji ryzykownej. Kiedy wyniki są niepewne,należy brać pod uwagę zarówno prawdopodobieństwo, jak i użyteczność. Aby wprowa-dzić porządek, musimy dodać dwa nowe pojęcia do naszych rozważań: prawdopodo-bieństwo oraz oczekiwana wartość.

Pra wdopodobieństwo

Prawdopodobieństwo jakiegoś zdarzenia to po prostu jego względna częstość pojawieniasię w długim ciągu oczekiwań. Wartości prawdopodobieństwa układają się liczbowo

iniędzy zerem a jednością. Jeżeli prawdopodobieństwo jakiegoś zdarzenia jest równezeru, to można z pewnością stwierdzić, że nigdy ono nie nastąpi. Prawdopodobieństwotego, że przy jednym rzuceniu monetą wypadnie i orzeł, i reszka, jest równe zeru. Wodniesieniu do zdarzeń, których prawdopodobieństwo wynosi jeden, wiemy z całąpewnością, co nastąpi: jeśli wszyscy ludzie są śmiertelni, to prawdopodobieństwo śmiercidowolnego człowieka równe jest jedności. Jest do pomyślenia, że w przyszłościprawdopodobieństwo to ulegnie zmianie. Podobnie jest możliwe, że nastąpi zdarzenie oprawdopodobieństwie zerowym. Po prostu nie jest ono oczekiwane.

Kiedy przypisujemy pośrednie wartości prawdopodobieństwu, oznacza to, że wystą-pienie określonego zdarzenia przewidywane jest w określonym procencie (w przedzialemiędzy 0 a 1) przypadków przy długiej serii prób. Zdarzenie, którego prawdopodobieńs-two wynosi 0,28, wystąpi w 28% przypadków podczas długotrwałej serii obserwacji.Orzeł powinien pojawić się w przybliżeniu w 50% rzutów monetą przy odpowiedniodużej liczbie prób. Nie oznacza to jednak, że dokładnie wiemy, ile razy wystąpi danezjawisko. Znaczy to wyłącznie tyle że, mówiąc językiem statystyki, oczekuje się, iżzdarzenie zajdzie z określoną częstością.

Teoria prawdopodobieństwa stanowi aparat matematyczny pozwalający na określeniestopnia prawdopodobieństwa, z jakim można oczekiwać wystąpienia takich czy innychzdarzeń albo też całej kombinacji zdarzeń. Często można obliczyć prawdopodobieństwozdarzeń, analizując cechy fizyczne urządzeń, które są ich źródłem. Fakt, że kostka do gryma sześć boków symetrycznych w stosunku do jej środka ciężkości, powoduje, iż pra-wdopodobieństwo pokazania się jednego z boków wynosi średnio 1 /6. Czasami istota me-chanizmów fizycznych powodujących dane zdarzenie nie jest nam znana; w takich wy-padkach prawdopodobieństwo pojawienia się danego zjawiska określone jest dzięki dłu-gotrwałej obserwacji jego względnej częstości występowania w przeszłości. Jeśli mówi sięo tym, że prawdopodobieństwo opadu deszczu w Kalifornii wynosi na dany dzień 0,01,to liczba ta stanowi ocenę wynikającą z wieloletnich obserwacji meteorologicznych.

Wszystko to dotyczy pojęcia prawdopodobieństwa obiektywnego, wynikającego zwłaściwości fizycznych danej sytuacji. Jak zobaczycie za chwilę, nie zawsze musi onopokrywać się z konkretną subiektywną oceną przez danąjednostkę prawdopodobieństwawystąpienia takiego czy innego zdarzenia.

Oczekiwana wartość

W przypadkach, kiedy wyniki mają charakter probabilistyczny, teoria podejmowaniadecyzji przewiduje, że racjonalny decydent maksymalizuje na dłuższą metę oczekiwanezyski. Zarówno prawdopodobieństwo samego zdarzenia, jak i jego wartość muszą byćbrane pod uwagę w wyborze optymalnego sposobu działania. Prosta gra hazardowalustruje podstawowe zasady łączenia obu tych aspektów w sytuacji decyzyjnej.

Przypuśćmy, że nadarzyła się Wam okazja do wzięcia udziału w następującej grze.Zostaje rzucona moneta. Jeżeli wypadnie orzeł, otrzymujecie 10 dolarów. Jeżeliwypadnie reszka, płacicie 5 dolarów. Czy warto zagrać?

Oczekiwana wartość wygranej w tej grze to po prostu suma algebraiczna wygranu-n iprzegranych po dłuższym okresie gry. Obliczenia są bardzo proste. Oba zdarzeni;,możliwe w danej sytuacji mają równe prawdopodobieństwo. Szansa pojawienia się or\:i

czy też reszki jest jednakowa. Prawdopodobieństwo pojawienia się orla jest równo (i.*\p (orzeł) = 0,5], a wartość tego zdarzenia wynosi 10 dolarów [V (orzeł) = 10 dolaniu |Kiedy wypada reszka, wartość przegranej jest równa 5 dolarów [F(reszka) = -5 dolarów ]Z prostego połączenia tych wartości i prawdopodobieństw możemy uzyskać calaoczekiwaną wartość (EV) dla tej gry.

E V- [ F(orzeł) xp (orzeł)]+[ F(reszka) xp (reszka)].

EV=\0 dolarówxO,5+(-5 dolarów)x0,5.

EV=2,5 dolara.

Tak oto w trakcie dłużej trwającej gry powinniście wygrać średnio 2,5 dolara w Każihmrzucie. Po wykonaniu 1000 rzutów będziecie mieli zatem około 2500 dolarów.

Oczekiwaną wartość można obliczyć dla każdej dowolnej sytuacji w wypadku. gd\możemy przypisać prawdopodobieństwo każdemu z możliwych wyników. Aby podjąćdecyzję optymalną, należy wybrać taką strategię działania, która doprowadź i douzyskania najwyższej oczekiwanej wartości. Nie znaczy to oczywiście, że w każdej próbiezawsze będziecie wygrywać. Znaczy to tylko, że przy wielokrotnym powtarzaniu slraiedioptymalnej, prowadzącej do uzyskania najwyższej oczekiwanej wartości, możecieuzyskać po pewnym, dłuższym czasie łączną wygraną maksymalną.

Chociaż obliczenie oczekiwanej wartości zapewnia wybór optymalnej decyzji, małokto rozumie tę procedurę albo też rozumiejąc ją zadaje sobie trud przeprowadzenianiezbędnych obliczeń przed podjęciem decyzji. (Ale możecie być pewni, że właścicielekasyn gry, towarzystwa ubezpieczeniowe oraz inni zajmujący się zbliżoną branża.odnoszą się do niej z pełnym szacunkiem i uznaniem.) Zastanówmy się teraz nad tym. jakzachowuje się w podobnej sytuacji przeciętny człowiek.

Prawdopodobieństwo subiektywne

Jeśli rzucacie jednocześnie dwie kości to, jak sądzicie, na ile prawdopodobni.- jeslwyrzucenie 7 punktów? Urządzenia takie jak dwie kości nie mają pamięci, a każda koscjest całkowicie niezależna od drugiej (mamy na myśli czystą grę i nie sfałszowane kości).Jest możliwe, że uprzednio 7 punktów wyrzucane było 100 razy pod rząd, a może niezdarzyło się ani razu; nie ma to najmniejszego znaczenia, same kości nie mogą przecie/ otym wiedzieć. Jednakże gracz często gotów jest założyć się, że w następuj.ni rzuciewyjdzie 7 punktów: „Dlatego, że w ostatnich 100 rzutach 7 punktów nie było. lo teraz,zgodnie z regułą prawdopodobieństwa, muszą się pojawić". Reaguje on na swesubiektywne poczucie prawdopodobieństwa, a nie na realną sytuację. Kości. moneU iinne podobne rzeczy nie mogą pamiętać tego, co zdarzyło się wcześniej, a zatem rozkład

prawdopodobieństwa różnych możliwych zdarzeń jest zawsze ten sam w każdym rzucie,niezależnie od wyników uzyskanych wcześniej.

Ocenę aktualnego obiektywnego prawdopodobieństwa poprzez subiektywną perce-pcję szans wystąpienia takiego lub innego zdarzenia nazywamy prawdopodobieństwemsubiektywnym.

Reprezentatywność i dostępność

Często bywa tak, że dla człowieka subiektywne prawdopodobieństwo wystąpieniajanego zdarzenia jest następstwem własnej oceny tego, na ile jest ono typowe dla procesujędącego podstawą jego pojawienia się4.

Przypuśćmy, że sporządziliśmy spis wszystkich rodzin w Kalifornii, które mają po-ześcioro dzieci. Zauważyliśmy, że około jedna trzecia tych rodzin ma trzech synów i trzy„•orki. Przypuśćmy następnie, że interesuje nas kolejność pojawienia się chłopców iJziewcząt w takich rodzinach. Jaka kolejność według Was jest bardziej prawdopodobna:

a: D Ch Ch D Ch D

b: Ch Ch Ch D D D

Kiedy myślimy o przypadkowej kolejności, to zazwyczaj wyobrażamy ją sobie jako..coś pomieszanego". Najwyraźniej pierwszy przykład (a) bardziej odpowiada wyobra-żeniu o przypadkowej kolejności pojawiania się dzieci i większości ludzi wydaje się onbardziej prawdopodobny. Inaczej mówiąc, prawdopodobieństwo subiektywne sekwencji• jest znacznie wyższe od prawdopodobieństwa subiektywnego sekwencji b. W rzeczy-wistości natomiast obie sekwencje są równie prawdopodobne. W wypadku rodzinynającej 3 synów i 3 córki istnieje 20 możliwych kolejności narodzin synów i córek, przy.y.ym wszystkie te warianty są równie prawdopodobne. A jednak sekwencja a wydaje się"ardziej odpowiadać wyobrażeniom przez ludzi czystego przypadku niż sekwencja b.'. udzie rozumują następująco: skądby się wziął taki uporządkowany układ, skoro proces>,t przypadkowy?

Problem w istocie jest bardzo prosty. Ludzie najwyraźniej traktują jako podobne takw.ne sekwencje, jak:

a: D Ch Ch D Ch D

c: D Ch D Ch Ch D

d: Ch D Ch D D Ch

e: Ch D D Ch D Ch

1 Pomysł, aby opisywać reprezentatywność zdarzeń w podejmowaniu decyzji w postaci tworzonych wyśle scenariuszy możliwych wyników, pojawił się w pracach Daniela Kahnemana i Amosa Tversky'ego z

•'•• rajskiego Uniwersytetu w Jerozolimie.

Mogą więc wyobrazić sobie wiele różnych sposobów dojścia do sekwencji „w rodzaju"'c, cl lub e (dokładnie 18), ale tylko dwa sposoby uzyskania sekwencji „w rodzaju" h u-\Ch Ch D D D, i D D D Ch Ch Ch). Oczywiście pytanie postawione było inac/u'-porównywane były tylko dwie ściśle określone sekwencje a i b, nie zaś inne podobneNiemniej jednak jest to pouczająca lekcja: ludzie oczekują tego, że w życiu urzeczywistniają się typowe (reprezentatywne) wzorce.

Drugi, pokrewny sposób określania subiektywnego prawdopodobieństwa wystąpieniuzdarzenia polega na rozważeniu wszystkich przykładów, jakie tylko możemy sobieprzypomnieć. Im zdarzenie jest „dostępniejsze" w pamięci, tym bardziej uważamy je /a

prawdopodobne. Zastanówmy się na przykład nad tym, jakich wyrazów jest więcej wjęzyku angielskim:

a: wyrazów zaczynających się na literę k;

b: wyrazów, w których k jest trzecią literą.

Jeśli podacie wszystkie wyrazy, które Warn przyjdą na myśl, a które by odpowiadaływarunkom a lub b, to okaże się, że te pierwsze można znaleźć znacznie łatwiej niż drugie.A zatem większość ludzi będzie oceniała możliwość a jako znacznie bardziej prawdo-podobną niż możliwość b. W rzeczywistości wyrazów z ,,k" jako trzecią literą jest wjęzyku angielskim trzy razy więcej niż wyrazów zaczynających się od tej litery. Problempolega na tym, że organizacja ludzkiej pamięci sprzyja poszukiwaniu słów wedługpierwszej litery (lub początkowego dźwięku), ale nie ułatwia poszukiwań środkowychliter.

Ocena oparta na „dostępności" zniekształca szacunek subiektywnego prawdopodo-bieństwa. Jeśli zostaniecie zapytani o to, czy wykładowcy matematyki są dobrzy czy źli.będziecie opierać się w swej odpowiedzi na własnych wspomnieniach, chociaż mogliścieznać jedynie znikomą część z tych tysięcy wykładowców matematyki działających wcałym kraju.

To wyjaśnienie zależności między ocenami subiektywnego prawdopodobieństwa zjednej strony a reprezentatywnością próbki i dostępnością zdarzeń w pamięci z drugiejstrony prowadzi często do sformułowania trzech ogólnych postulatów dotyczącychsubiektywnego prawdopodobieństwa.

1. Ludzie zdradzają skłonność do przeceniania występowania zdarzeń mających niskieprawdopodobieństwo i niedoceniania pojawienia się zdarzeń mających duże praw-dopodobieństwo.

2. Ludzie skłonni są podzielić błędny punkt widzenia graczy przewidujących, żezdarzenie, które nie wystąpiło przez dłuższy czas, ma większe prawdopodobieństwowystąpienia w najbliższej przyszłości.

3. Ludzie zdradzają skłonność do przeceniania rzeczywistego prawdopodobieństwa tychzdarzeń, które są dla nich pomyślne, i niedoceniania tych, które są niepomyślne.

Subiektywnie oczekiwana użyteczność

y[imo niepewności realnych zdarzeń życiowych, należy jednak działać tak, abyuwzględniając prawdopodobieństwo subiektywne oraz użyteczność można było wefekcie końcowym maksymalizować oczekiwany zysk. W tym celu należy połączyćsubiektywne prawdopodobieństwo zdarzenia z oceną jego użyteczności i posługując się tąoceną dokonać wyboru, który maksymalizuje oczekiwany na dłuższą metę zysk.połączenie subiektywnego prawdopodobieństwa z użytecznością nazywane jest subiek-lywnie oczekiwaną użytecznością (subjective expecled utility-SEU) danego zdarze-nia.

Wzór na obliczenie SEU jest analogiczny do wzoru obliczania oczekiwanej wartości, ztym że w miejscu obiektywnego prawdopodobieństwa (p) pojawia się subiektywne pra-wdopodobieństwo (sp), a zamiast wartości (V) pojawia się użyteczność (U). Jeśli więc zda-rzenie E może doprowadzić do wyniku A z subiektywnym prawdopodobieństwem rów-nym sp (A) lub do wyniku B, mającego prawdopodobieństwo subiektywne sp (B), to

SEU(E) = [U(A)xsp(A)]+[U(B)xsp(B).

Tak jak przy obliczeniach oczekiwanej wartości, tak również i tu mało kto zajmuje siętymi rachunkami przed podjęciem decyzji. Co zaś dzieje się w istocie? Jedna z możliwościpolega na wytwarzaniu przez ludzi wyimaginowanych scenariuszy zdarzeń z możliwymikonsekwencjami każdej alternatywnej decyzji, a następnie na wyborze scenariuszanajbardziej atrakcyjnego. Jednak w rzeczywistości konstrukcja scenariusza ściśle wiążesię z ogólną oceną subiektywnie oczekiwanej użyteczności. Pomimo to, wyobrażającsobie możliwe konsekwencje każdego zdarzenia, trzeba tak czy inaczej połączyć jegoużyteczność z subiektywnym prawdopodobieństwem jego pojawienia się, chociaż takaocena SEU nie będzie ściśle odpowiadała wyżej zaprezentowanym obliczeniom doko-nywanym wedle wzoru.

Weźmy dla przykładu lekarza, który zamierza przepisać choremu lekarstwo. Możewybrać jedno z dwu lekarstw A lub B, każde z nich ma swoje plusy, każde też ma pewnedziałania uboczne. Zasadniczo lekarz powinien porównać SEU lekarstwa A z SEUlekarstwa B i wybrać to, dla którego uzyska większą wartość SEU. Jednakże odwoła się onw swej analizie przede wszystkim do własnego doświadczenia w zakresie stosowania tychmedykamentów. Może przypomnieć sobie, że lekarstwo A wywołało u jednej pacjentkisilne bóle głowy, jednak „w wielu przypadkach" nie było żadnych skarg. Jeśli chodzi olekarstwo B, to wywołało ono wysypkę u jednego z pacjentów, który skarżył się na niąprzez dwa tygodnie. Może jednak okazać się, że w istocie .„wiele przypadków", którelekarz sobie przypomina dla leku A, to raptem 15, z tego trzej chorzy odeszli niekontaktując się z nim ponownie, a u czterech wystąpił ból głowy, lecz pacjenci nieskarżyli się, uważając, że jest to „normalne". W przypadku leku B jest całkiem możliwe,że pojawienie się wysypki u nieprzyjemnego pacjenta było jedynym na 50 pacjentówprzypadkiem wystąpienia skutków ubocznych. Niemniej jednak ten właśnie przypadek

utrwalił się najsilniej w pamięci lekarza. Tak więc ten scenariusz przeważa i lekarzwybiera lek A.

Prawidłowy wybór należy obliczyć w następujący sposób.

SEU(lek A) = [U(wyleczenie)xsp(wyleczenie]+[U(ból głowy)xsp(ból głowy)];

SEŁ/(lek B) = [U(wyleczenie)xsp(wyleczenie)]+[U(wysypka)xsp(wysypka)].

Załóżmy, że oba lekarstwa prowadzą do wyleczenia pacjenta. Dla leku A prawdopodo-bieństwo działania ubocznego przejawiającego się bólem głowy wynosi Vis lub Vi. Dlaleku B prawdopodobieństwo wysypki wynosi Vso. Jednak na myśl o tym, że trzeba zapisaćlek B, lekarz przypomina sobie uciążliwe rozmowy z nieprzyjemnym pacjentem iwysypką. W efekcie dla tego lekarza, SEU (B) <SEU (A).

GROMADZENIE DOWODÓW

W większości wypadków zaczynamy od wysunięcia pewnych hipotez wyjściowu-lidotyczących tego, co ma się zdarzyć. Mamy jakieś przeczucia lub też intuicje dol\ezacetego, jakie jest prawdopodobieństwo, że przyjaciel zgodzi się na proponowany przez na*interes, akcje pójdą w górę albo też uda się nam sprzedać używaną rzecz za całkiemgodziwe pieniądze. Jednakże przed podjęciem ostatecznej decyzji możemy zgromadzićdodatkowe informacje, które pozwoliłyby zwiększyć szansę dokonania prawidłowegowyboru. W tym paragrafie zastanowimy się nad tym, jak najlepiej wykorzwaćzgromadzone dowody, żeby dokładnie ocenić prawdopodobieństwo tego czy innegowyniku.

Jak zawsze rozpoczniemy od omówienia idealnej procedury gromadzenia dowodów.Procedura ta jest całkiem sensowna i chyba oddaje ducha tego, co człowiek cz\ ni wpodobnej sytuacji. Wątpliwe jest, żeby ludzie zawsze dokonywali obliczeń, które tuprezentujemy, ale wydaje się oczywiste, że obliczenia te oddają istotę rzeczywistegozachowania.

Szansę

U podłoża wszystkich teorii dynamicznego wyboru leży jedno twierdzenie teoriiprawdopodobieństwa wyrażone po raz pierwszy w 1736 r. przez ks. Thomasa Haycsa.Twierdzenie Bayesa służące do określenia prawdopodobieństwa prawdziwości danejhipotezy można łatwiej zrozumieć po zapoznaniu się z jego modyfikacją, cz> li t7w.formułą stosunku szans a priori do prawdopodobieństwa a posteriori, albo też prościej,formułą obliczania szans. Przez słowo szansę rozumiemy prawdopodobieństwo tego, żenastąpi raczej to a nie inne zdarzenie. Przede wszystkim należy określić, jakie będą dwiemożliwe alternatywne hipotezy.

Przypuśćmy, że kolega, znany oszust, starannie spreparował monetę, tak że w 70%rzutów wypada orzeł. Kiedyś zajrzawszy do jego pokoju zobaczyłeś, że gra z kimś w orła ireszkę. Jesteś ciekaw, jaką monetą posługuje się kolega, spreparowaną (prawdopodo-bieństwo wypadnięcia orła równe 0,7) czy też normalną (prawdopodobieństwo, żewypadnie orzeł = 0,5). Zwracasz się do drugiego gracza szepcząc: „Stawiam trzy dojednego, że moneta nie jest w porządku", a następnie uważnie śledzisz wynikirzutów.

Stwierdzenie „trzy do jednego"-to wyjściowa ocena szans dokonana przed uzyska-niem danych rzeczywistych. Ta wyjściowa ocena szans nazywana jest szansami a priori.W tym wypadku zakładasz, że kolega w 3 przypadkach na 4 posługuje się spreparowanąmonetą. Przejście od szans do prawdopodobieństwa jest całkiem proste, ponieważ poprostu wyrażają one w różny sposób ten sam fakt. Jeżeli szansę zdarzenia A i szansęzdarzenia M mają się tak jak a do m, oznacza to, że na każde m przypadków pojawieniasię zdarzenia M wypada a przypadków pojawienia się interesującego nas zdarzenia A.Wynika stąd, że prawdopodobieństwo zdarzenia A równe jest a/(a+m). Szansę trzy dojednego na korzyść jakiegoś zdarzenia oznaczają, że prawdopodobieństwo jego pojawie-nia się jest równe 0,75.

Reasumując: jeśli zdarzenia A i M mają szansę jak a do m: to prawdopodobieństwodla A

Z kolei szansę zdarzenia A do zdarzenia M, czyli szansę (A, M) przedstawianastępujący wzór:

Testowanie raka

Aby zobaczyć, jak opisane powyżej szansę są wykorzystane i modyfikowane w miaręgromadzenia rzeczywistych danych, przeanalizujmy los dwu osób, pana A, który byłchorowity, i pana Z, który cieszył się dobrym zdrowiem. Obaj rozważają możliwośćzachorowania na raka. Pan A to hipochondryk; zawsze zaniepokojony o stan swegozdrowia. A w dodatku przeczytał właśnie gazetę „Sunday", gdzie w części naukowejdowiedział się o przypadkach niewykrytego raka i jest poważnie zatroskany o swojezdrowie. Przypuszcza, że istnieje co najmniej 1 szansa na 5, że ma raka. Tak więc dla panaA, /;(rak) = 0,2.

Pan Z cieszy się dobrym zdrowiem, nigdy w życiu nie chorował. Jest krzepki, nie myśli

prawdopodobieństwo dla M:

o chorobach, a prawdopodobieństwo zachorowania na raka ocenia dla siebie jak 1 do Mitysięcy. Dla pana Z, p(rak) = 0,0001.

Pan A:

Pan Z:

Dowody. A teraz przypuśćmy, że A i Z zostali poddani normalnym badaniommedycznym, włącznie z testem raka. Rezultat był niewesoły, u obu test dał wynikipozytywne.

Następny krok polega na tym, jak potraktują oni uzyskane dane z testu raka.Problemem jest to, jak posłużyć się tymi nowymi informacjami, aby zmodyfikowaćoceniane a priori szansę posiadania tej choroby. Główna sprawa polega na sprawdzeniuwartości nowych informacji. >

Zgodnie z teorią Bayesa, wartość faktów zależy od prawdopodobieństwa ich wystą-pienia, przy założeniu, że każda z przyjętych hipotez jest prawdziwa, a ściślej: jakie jestprawdopodobieństwo uzyskania pozytywnego wyniku testu raka, kiedy jesteśmy rzeczy-wiście chorzy na raka, jakie jest prawdopodobieństwo uzyskania wyniku pozytywnego,kiedy jesteśmy zdrowi. Warunkowe prawdopodobieństwo tych obu sytuacji wyra/iistosunek prawdopodobieństw5.

Test raka, jak i szereg innych testów medycznych, nie jest narzędziem doskonałym. Niezawsze udaje się wykryć raka, i odwrotnie- wynik pozytywny można uzyskać nic będącchorym na raka. Załóżmy, że w badaniu raka mogą wystąpić następujące prawdopodo-bieństwa: jeżeli badany jest chory na raka, prawdopodobieństwo pozytywnego wynikutestu wynosi 0,9, a w wypadku, gdy jest zdrów-0,05

/>(test pozytywny I rak) = 0,9;

^(test pozytywny | nie rak) = 0,05.

A zatem będziemy mieli następujące stosunki prawdopodobieństw:

5 Należy czytać pionową kreskę jako „przy danym".Tak więc p (test pozytywny I rak) należy czy,,prawdopodobieństwo pozytywnego wyniku testu, przy danym fakcie, że rzeczywiście jest rak".

Względne szansę uzyskania pozytywnego wyniku testu przy chorobie na raka wynoszą180 do 1.

Ostatnim krokiem jest połączenie wcześniejszych oczekiwań z faktami rzeczywistymi,aby odpowiedzieć na pytanie: jakie jest prawdopodobieństwo raka, jeśli mamy ipoczątkowe oczekiwania i wyniki testu? Zgodnie z twierdzeniem Bayesa, jest to sprawaprosta:

nowe szansę = stosunek prawdopodobieństwxpoczątkowe szansę.

Podstawiając dane otrzymujemy:

Dla Pana A {chorowitego):

nowe szanse = 180x0,25 = 45 (45 do 1).

Dla Pana Z {zdrowego):

nowe szansę = 180x0,0001 =0,018 (około 1 do 50).

Mamy zatem ciekawą sytuację. Na podstawie wyników testu A jest całkowicieprzekonany o tym, że ma raka. Szansę za rakiem są 45 do 1 (odpowiednio subiektywneprawdopodobieństwo raka wynosi 45/46 = 0,98). Ale Z jest nadal nastawiony sceptycznie.Według jego nowej oceny szansę na to, że nie ma raka, wynoszą 50 do 1, a subiektywneprawdopodobieństwo tego, że jest chory równa się '/si, to znaczy 0,02. Obaj uzyskali tesame dane. Jedyna różnica między nimi polega na ich różnych początkowych ocenachswoich szans zachorowania na raka.

Zgodnie z tą strategią postępowania z uzyskanymi danymi, zebrana informacjawykorzystywana jest do zmiany wyjściowych oczekiwań warunkowego prawdopodo-bieństwa wystąpienia zdarzeń, na nowy szacunek tych prawdopodobieństw. Stopieńzmiany w ocenie zależy od jakości danych, czyli" stosunku prawdopodobieństw. Wniosekkońcowy jest wynikiem połączenia wyjściowych oczekiwań i uzyskanych danych.

Nietrudno zrozumieć praktyczny sens tych obliczeń. Mówią nam one o tym, że naszeoczekiwania są dość powoli modyfikowane przez doświadczenie. Każda,-porcja rzeczy-wistych danych może nieco zmodyfikować nasze poglądy w takim czy innym kierunku.Jeśli przejawiamy lekką skłonność do hipochondrii, to może się zdarzyć, że najdrobniej-sze dowody utwierdzą nas w przekonaniu, że jesteśmy rzeczywiście chorzy na raka,ponieważ nasza ocena wyjściowa prawdopodobieństwa zachorowania na raka byławysoka.

Czy wierzycie w ESP? (spostrzeganie pozazmysłowe - przyp. tłum.). Dla ludzi chociażtrochę wierzących w ESP wystarczą bardzo słabe dowody, aby ich utwierdzić we własnymprzekonaniu. Natomiast, aby przekonać tych, którzy odnoszą się do tych sprawsceptycznie, potrzebna jest cała góra niezbitych dowodów zanim ich ocena wyjściowa

ulegnie zmianom na tyle, aby chcieli poważnie podejść do tych zjawisk. Analogicw1 •tych, którzy od początku wierzą w coś takiego, trudno jest przekonać, że jest inac/i.-Zdarza się, że obserwacje empiryczne (inaczej mówiąc, prawda) zdołają przełamać n;i\>. ••najsilniejsze uprzedzenie (wyjściowe szansę). Jednak w wypadku silnychpotrzeba na to, niestety, bardzo dużo czasu.

EFEKTY NASTĘPCZE PODEJMOWANIA DECYZJI

Co następuje po tym, kiedy już decyzja została podjęta i właściwa czynność wykonana1.1

Czy decydent odczuwa pewien niepokój w związku z dokonanym wyborem? Czy żałujeswojej decyzji? Czy też jest całkowicie przekonany o tym, że wybrał właściw;|alternatywę? Pytania te są stałym przedmiotem badań wielu psychologów społecznych,którzy próbują określić efekty następcze procesu podejmowania decyzji.

Największa grupa psychologicznych teorii zachowania człowieka występuje podwspólną nazwą - teorii zgodności (Consistency Theory). Termin ten łączy w rzeczywis-tości dość różnorodne punkty widzenia, ale wszystkie je łączy wspólny pogląd dotyc/a>-\procesów poznawczych człowieka: mianowicie sprowadza się on do tego, że człow iekdąży do zgodności w swoich myślach i działaniach. Jeżeli pewne aspekty jego myślenialub działania są sprzeczne z jakimiś innymi aspektami, to wówczas pojawiają się: stannapięcia, konflikt, brak równowagi czy też dysonans, które to stany muszą ulec redukcji.Różne rodzaje teorii zgodności obejmują różnorodne aspekty tego zagadnienia albo teżprzedstawiają odmienne sposoby rozwiązywania konfliktu; wszystkie jednak wychodzą,ze wspólnej zasady: jednostka normalna dąży do minimalizacji lub eliminacji konfliktówpoznawczych.

Racjonalizacja

Dla ilustracji tej zasady spróbujcie prześledzić sposób myślenia jakiegoś fikc>JIHTOdecydenta, powiedzmy MDM. Poszukuje on używanego samochodu, a w końcuodrzucając mniej atrakcyjne warianty wybrał dwa:

Samochód A: model sportowy, dość starej marki, ogólnie w dobrym stanie, ale zbardzo złymi oponami;

Samochód B: nowszy model typu sedan ze znakomitym silnikiem i dość dobrymioponami, ale z wgnieceniami i zadrapaniami na karoserii.

Nasz kupujący wypisał na kartce wszystkie pozytywy i negatywy obu aut, starając siępodjąć decyzję, które z nich bardziej mu odpowiada. Okazało się jednak, że wszystkie za iprzeciw w obu wypadkach równoważą się. W takich warunkach wybór między dwomasamochodami jest rzeczywiście trudny, niezależnie od tego, jaką zastosuje się strategu,'.

1'rzypuśćmy, że kupujący podjął w końcu decyzję: kupuje samochód B. Ale wnastępstwie jego decyzji natychmiast powstaje sytuacja konfliktowa czy też dysonans.

Problem polega na tym, że chociaż kupujący wybrał wóz B, bezpośrednio przed tymzakończył jednak dokładną analizę i doszedł do wniosku, że oba samochody są w sumie•nniej więcej tyle samo warte. Dlatego wybór był trudny-kupujący zaczyna żałowaćpodjętej decyzji: „Być może, lepiej byłoby wybrać samochód A-wyglądał znacznieepiej..." Nastąpił okres żalu podecyzyjnego, który towarzyszy trudnym decyzjom.

Lekarstwem na tę chorobę w wypadku MDM będzie-zgodnie z teorią dysonansupoznawczego-zwiększenie kontrastu między analizowanymi alternatywami. Tak więcVIDM powinien przeanalizować obie alternatywy i sam się przekonać, że różnią się one w-posób wyraźny między sobą, i to na korzyść samochodu B. Jak ma to zrobić? Bardzoprosto. Cały proces przypisywania wartości takim czy inny cechom samochodu jest:iąjoczywiściej subiektywny. Nasz kupujący musi więc po prostu ponownie oszacowaćwszystkie właściwości, oceniając je tym razem bardziej stanowczo. I oto MDM, wielki-acjonalizator, przystępuje do pracy.

• „Chodźcie" - mówi do przyjaciół - „przejedziemy się moim nowym samochodem".Nie ulega wątpliwości, że auto B uzyska w takim wypadku wyższą ocenęprzydatności, albowiem prowadząc zatłoczony samochód, nowy właściciel możesobie powiedzieć: „Czy nie zrobiłem dobrze? Czy wszyscy oni zmieściliby się dotamtego wozu? Posiadanie pojemnego samochodu ma dla mnie większe znaczenie,niż początkowo sądziłem".

t MDM widzi samochód z przebitą dętką lub czyta prospekt reklamujący ogumienie:„Hm, z moim samochodem mam niewiele kłopotu. To bardzo ważne miećsamochód z dobrymi oponami". (Wóz A oczywiście miał słabe opony).

• Lakier samochodu B jest jednak w znacznie gorszym stanie niż samochodu A. Idlatego, kiedy jeden z przyjaciół MDM przymocowując na bagażniku narty wodnezadrapał lakier, MDM powiedział: „Drobiazg, i tak zadrapań nie brak, a na jazdę tonie ma wpływu. Na szczęście nie kupiłem tego sportowego wozu, tam nawet niebyłoby gdzie umieścić nart". (Jeżeli MDM wybrałby mały wóz, to łatwo możemysobie wyobrazić, jak racjonalizowałby swój wybór: „Chodź, Mary, siadaj, ruszamy.Przykro mi chłopcy, ale więcej miejsca w tym wozie już nie ma").

0 konikach polnych i innych rzeczach^

Czy lubicie pieczone koniki polne? Przypuśćmy, że wasz ulubiony profesor, kulturalny isympatyczny pan, przyniósł do sali kilka sztuk upieczonych koników i proponujechętnym, aby popróbowali. Jak sądzicie, czy dużo studentów, którzy skorzystali zzaproszenia i zjedli po jednym koniku polnym, zmieni na lepsze opinię o ich smaku?

Przypuśćmy teraz, że to samo powtórzyło się w innej sali z innym profesorem,

6 Omówienie eksperymentów, z których wybrano poniższy przykład, patrz Zimbardo i Ebbeson(1969).

agresywnym, apodyktycznym i niepopularnym. On również przyniósł pieczone kon -polne, ale częstuje zupełnie inaczej: kładzie po jednym przed każdym z 15 studentów imówi: „Jedzcie". Jest oczywiste, że nikt nie musi go posłuchać, jeśli nie ma ochoty, aleczy wielu z tych, którzy jednak spóbowali pieczonego konika, zmieni w efekcie na lepszeswą opinię o jego smaku? Większość ludzi ceni sobie łagodny, ujmujący sposób bycia irzeczywiście takie podejście jest zazwyczaj bardziej efektywne - łatwiej jest w taki sposóbnakłonić człowieka do zjedzenia konika polnego niż stosując metody apodyktycznego inieprzyjemnego profesora. A co sądzą o smaku koników polnych ci, którzy je zjedli''Dlaczego to zrobili?

Sympatyczny profesor jest powszechnie lubiany przez studentów, jeżeli już poprosiaby zrobili coś, co nie jest miłe, to dlaczego nie sprawić przyjemności sympatycznemufacetowi? Ale sama czynność nie staje się przez to przyjemniejsza.

Studenci niesympatycznego profesora odczuwają to inaczej. Czy przyszłoby im dogłowy robić cokolwiek, aby sprawić mu przyjemność? Z jakiej racji mają troszczyć się ojego odczucia, skoro on nie interesuje się ich odczuciami. Co zatem może ich skłonić dozjedzenia konika polnego? A chociażby to, że, prawdę mówiąc, pieczony konik nic jesttaki niesmaczny.

Zmiany zachodzące po podjęciu decyzji dadzą się przewidzieć zgodnie z teoriądysonansu. Wynika z niej fakt, że jeżeli ktoś wykonuje niezbyt przyjemną czynność bezwidocznych racjonalnych przyczyn, to czynność ta może w końcu nie jest taka zła. Zatemwynika stąd niezupełnie zgodne z intuicją przewidywanie, że „dobrowolne" wykonanieokreślonej czynności na polecenie niesympatycznego człowieka może zmienić wwiększym stopniu opinię o tej czynności na bardziej pozytywną, niż ta sama dobrowolnaczynność wykonana dla sympatycznego człowieka, który w taki sam sposób pragniezmienić Waszą opinię.

Racjonalizacja podecyzyjna

Teraz chyba uchwyciliście już podstawową ideę: pozytywne aspekty wybranej alterna-tywy są uwypuklane, a aspekty negatywne minimalizowane lub też ignorowane.Alternatywa odrzucona jest poddawana zabiegom odwrotnym: jej słabe punkt \ sauwypuklane, a punkty mocne pomijane lub minimalizowane. Obserwując rzec/\wistezachowanie ludzi (nie wyłączając własnego zachowania), którzy właśnie podjęli inuln;|decyzję, łatwo można dostrzec przejawy takiej racjonalizacji. Mamy również po<Nlaw>.aby przypuszczać, że druki reklamowe i dokumentację techniczną ludzie zac/\naiastudiować starannie dopiero po dokonaniu wyboru danego produktu. Decydent odc/uw ajakby specjalną potrzebę przekonania samego siebie o tym, że wybór dokonain bytwyborem słusznym. Studiowanie danych dotyczących odrzuconego wariantu, najw> raź-niej służy jednemu celowi-upewnieniu się o jego słabych stronach.

WNIOSKI

W rozdziale tym opisaliśmy niektóre zasady, jakimi kieruje się decydent podczasporównywania alternatyw, zbierania informacji, a następnie oceny dokonanego wyboru.Wybór dokonany przez racjonalnie działającego decydenta jest zdeterminowany przedewszystkim przez oczekiwane wartości powiązane z możliwymi decyzjami, prawdopodo-bieństwem zdarzeń, zyskami i stratami przy różnych wynikach. Należy wybierać sposóbdziałania maksymalizujący zysk. Chociaż zdarza się, że ludzie działają zgodnie z zasadąoptymalizacji, to nie zawsze można przewidzieć, w jaki sposób postąpią. Takie zmiennewewnętrzne, jak nuda czy zmęczenie, często mają wpływ na podjęcie decyzji. Poza tymograniczona pojemność pamięci krótkotrwałej często zmusza ludzi do stosowaniastrategii minimalizującej napięcia poznawcze. Zdarza się wówczas, że nie dostrzegają onipewnych zmiennych istotnych albo też posługują się strategią, która będąc logiczną niejest jednak optymalną, a nawet jest niekonsekwentna.

Aby połączyć nakazy racjonalnego podejmowania decyzji z rzeczywistym zachowa-niem człowieka, należy każdą obiektywnie określoną wielkość przekształcić w jejsubiektywny ekwiwalent. Ogólnie, model oparty na pojęciu subiektywnie oczekiwanejużyteczności pozwala na zadowalający opis różnorodnych zachowań ludzkich w sytuacjidecyzyjnej. Ale oceny dotyczące prawdopodobieństwa i użyteczności takich czy innychzdarzeń nie zawsze pozostają stałe. W większości wypadków jest to całkiem oczywiste.Użyteczność zdarzeń ulega zmianie w miarę jak człowiek zyskuje lub traci, ponieważużyteczność jest przede wszystkim funkcją jego ogólnego samopoczucia. Różni ludziepowinni mieć i mają różne sądy o wartości tego samego zdarzenia. Ocena prawdopodo-bieństwa subiektywnego także się różni. Jakieś rzadkie zdarzenie może utrwalić się wpamięci jednego człowieka, a nie pozostawić śladu w pamięci innych ludzi, prowadzi todo ukształtowania się u tego pierwszego sądu o tym, że prawdopodobieństwo tegozdarzenia jest znacznie większe niż jest ono w rzeczywistości.

Teorie podejmowania decyzji stanowią swego rodzaju receptę na optymalne zacho-wanie. W sytuacji decyzyjnej pomocna może się okazać analiza sytuacji w myślwyłożonych tu zasad i dokonanie oceny wartości i kosztów związanych z przyjęciemkażdej z możliwych strategii. Jeśli jednak będziecie tak postępować, to nie zawierzajcieswojej pamięci; róbcie notatki.

1 6. Społeczny kontekst decyzji

WPŁYW CZYNNIKÓW SPOŁECZNYCHNA PODEJMOWANIE DECYZJI

ZACHOWANIE SIĘ OSÓB POSTRONNYCHRzucanie krążkami (frisbee)Pokój wypełniający się dymemCierpiąca dama

Apatia osób postronnychPodporządkowanie się autorytetowi

DECYZJE INTERAKCYJNETargowanie sięProcedura targowania sięProces negocjacji

Poziom aspiracjiStrategia uczciwaStrategia bezlitosna

Negocjacje strategiczneTaktyka konfliktu

RacjonalnośćDobra komunikacjaWładzaManipulowanie macierzą wypłatEskalacja gróźb i przeciwgróźbGRY I DECYZJE

, Sprzedawca używanych samochodów przypadkowo znalazł książeczkę czekowąswojego klienta. Jednak nie chciał zaglądać do niej, obawiając się, że jeśli będziewiedział zbyt dużo, to nie będzie dobrze prowadził transakcji.

, Prezes dużej korporacji stoi przed perspektywą prowadzenia pewnych bardzodelikatnych negocjacji ze związkiem zawodowym. Interesy idą kiepsko i bardzo muzależy na tym, aby te przetargi okazały się korzystne dla przedsiębiorstwa.Decyduje, że najlepiej będzie, jeśli na negocjacje wyśle niższego rangą urzędnika.

, Pewna 18-letnia telefonistka, będąc sama w biurze w Bronx, zostaje zgwałcona ipobita. Wyrwawszy się nagle, obnażona i pokrwawiona, ucieka na ulicę wołając opomoc. Tłum liczący około 40 przechodniów zbiera się i gapi na to, jak w biały dzieńgwałciciel próbuje wciągnąć ją z powrotem do budynku; nikt nie interweniuje"(Łatane i Darley, 1970).

Przedstawione wyżej sytuacje decyzyjne zachodzą w określonym kontekście społecz-nym. Wynik końcowy zależny jest nie tylko od działań jednej osoby, ale też od innychludzi, zaangażowanych w tę sytuację. Czasami ci inni są przeciwnikami, zainteresowa-nymi w optymalizacji ich własnego zysku- często zresztą czyimś kosztem. Czasami inniludzie są skłonni do współpracy, tak więc każdy może zyskać, jeżeli uda im sięporozumieć co do wzajemnie korzystnej decyzji. Czasami ci inni są po prostu ludźmiobcymi, stanowiącymi widownię, która może wywierać pewną delikatną presję spo-łeczną na proces decyzyjny. Proces podejmowania decyzji przy wprowadzeniu czynni-ków społecznych wykracza poza sytuacje opisywane w poprzednim rozdziale, w którychoptymalna, racjonalna strategia może być ustalona z matematyczną precyzją i w którychdecyzja podejmowana jest w izolacji, niezależnie od nacisków ze strony innych ludzi.Aby zrozumieć podejmowanie decyzji społecznych, musimy poznać zagadnieniadotyczące negocjacji, gróźb, konfliktów i zmiany postaw.

WPŁYW CZYNNIKÓW SPOŁECZNYCHNA PODEJMOWANIE DECYZJI

Kilka nowych interesujących zmiennych wchodzi w grę, kiedy decyzja jest podejmowanaw kontekście społecznym. Różnorodne typy sytuacji mogą tu występować, wspólne jestto, że opinie i działania innych ludzi stają się równie ważne, jak koszty i zyski sytuacjidecyzyjnej.

Możemy rozpocząć naszą analizę czynników społecznych w sposób dość prosty,rozpatrując sytuacje bardzo zbliżone do tych, które występowały w poprzednimrozdziale, tylko obecnie dodajemy jeszcze wartość opinii innych osób. To, czy danarodzina zdecyduje się nabyć nowy samochód lub też kolorowy telewizor, czy też nie,może zależeć znacznie bardziej od ich percepcji reakcji kolegów i przyjaciół, niż od ichaktualnych warunków materialnych czy potrzeby posiadania danego przedmiotu. ( Wpewnych środowiskach - takich jak wykładowcy uniwersyteccy - presja społeczna działa

odwrotnie, sprawiając, że unikają oni zakupu fantastycznego auta lub kolorowegotelewizora, jeśli nawet mogą sobie na to pozwolić). Do tego typu sytuacji analiza /poprzedniego rozdziału nadaje się z powodzeniem, z wyjątkiem tego, że musimy dodaćjeszcze wartość presji czynnika społecznego.

Część trudności wiąże się z niepewnością, jaka towarzyszy każdej indywidualniepodejmowanej decyzji. Wiele konkretnych decyzji okazuje się trudnymi, jeżeli towarzy-szy im rzeczywisty konflikt i dysonans związany z dokonaniem wyboru. Czy wezwali-byście straż ogniową, gdyby dym wypełniał pokój? Oczywiście, chyba że dym możnawyjaśnić prosto i naturalnie albo też, gdyby inni zdążyli już to uczynić. Każdy musisamodzielnie decydować o tym, co zrobić w nieprzewidzianych okolicznościach. Ale wicrównież, że życie jest skomplikowane i wypełnione niezwykłymi sytuacjami, które częstostają się kłopotliwe dla działających w nich osób. Do prostego oszacowania sytuacjidecyzyjnej trzeba dodać rozważanie skutków ubocznych każdego działania.

Zacznijmy naszą analizę wpływów czynników społecznych na podejmowanie decy-zji od przyjrzenia się, co zdarzyło się we względnie naturalnych sytuacjach: przeanali-zujmy działania ludzi znajdujących się w wypełniającym się dymem pokoju lub mają-cych do czynienia z dziwnie zachowującymi się graczami we frisbee albo będącychświadkami zbrodni.

ZACHOWANIE SIĘ OSÓB POSTRONNYCH

Sprawa Kitty Genovese, którą bito prawie przez 30 minut aż do utraty życia na oczachsąsiadów, a mimo to nikt nie wezwał policji; zabójstwo Andrew Mormile, pchniętegonożem i wykrwawiającego się na śmierć w kolejce podziemnej w obecności jedenastupasażerów, a nikt nie próbował mu pomóc; gwałt dokonany na telefonistce, opisany napoczątku tego rozdziału - takie oto rodzaje wydarzeń skłoniły Łatane i Darley (1970) dozbadania, dlaczego osoby postronne nie podejmują odpowiednich działań.

Mamy tu do czynienia ze sposobem postępowania w takich sytuacjach decyzyjnych,które mają określone, specyficzne składniki: występuje tu niepewność, jakie działanienależy podjąć; inne osoby są w takiej samej sytuacji, okazje do porozumienia się sąograniczone lub nie wykorzystane. Każdy sam musi zadecydować, czy jest to sytuacjakrytyczna, aby móc podjąć właściwe działanie. Łatane i Darley przeprowadzili seriępomysłowych badań nad zachowaniem decyzyjnym w podobnych sytuacjach. Zarównostosowane przez nich techniki badawcze, jak i uzyskane wyniki badań są pouczające.

Rzucanie krążkami {frisbee). Miejscem inscenizacji była Grand Central Station wNowym Jorku. Eksperymentatorki, dwie dziewczyny, siedzą naprzeciw na ławkach wpoczekalni, rzucając do siebie nowo kupionymi krążkami {frisbee). Po kilku minutachzabawy krążek jakby przypadkowo trafia w osobę postronną (którą w rzeczywistości jestpodstawiony pomocnik eksperymentatorek). Zadaniem osoby podstawionej było stwo-rzenie modelu czy wzorca zachowań dla osób postronnych, znajdujących się w takich

okolicznościach. Osoba podstawiona bądź ochoczo dołącza się do zabawy krążkiem,bądź agresywnie kopie krążek wyrażając przy tym opinię, że zabawa jest dziecinna iniebezpieczna dla otoczenia. W niektórych warunkach eksperymentalnych osobapodstawiona wyłącza się z działania po wyrażeniu swej opinii; w innych zaś pozostajeprzez jakiś czas, gdy dziewczyny badają reakcję rzeczywistych osób postronnych.Badanie to polega na rzucaniu krążka do każdej z osób siedzących na ławce w poczekalni:osobę postronną traktowano jako kooperującą, jeśli co najmniej dwukrotnie odrzuciładziewczętom krążek.

Na ogół osoba postronna wypowiada się, a następnie działa w zaistniałej sytuacjizgodnie z modelem dostarczonym jej przez osobę podstawioną. Jeżeli osoba podstawionanie przejawiała tendencji do współpracy, to osoba postronna postępowała podobnie,odchodząc na bok, wypowiadając uwagi podobne do tych, jakie usłyszała od osobypodstawionej. Natomiast wówczas, gdy osoba podstawiona była chętna do współdziała-nia, odnotowywano 90% wypadków współpracy ze strony osób postronnych; właściwieproblemem okazuje się wtedy raczej zakończenie zabawy niż pobudzenie do uczestnic-twa w niej. Wszystko zależy od zachowania werbalnego osoby podstawionej oraz jejdalszej obecności. Jeżeli osoba podstawiona po prostu pozostawi na ziemi krążek tam,gdzie został rzucony, i nie powie ani słowa, to nie zahamuje tym zainteresowania uinnych. Jeżeli zaś wyrazi się o całej zabawie z lekceważeniem i odejdzie, osoby postronnedołączą do zabawy po jej odejściu: cała Grand Central Station zamienia się w placzabaw.

Pokój wypełniający się dymem. Osoby badane siedzą w pokoju i wypełniają „kwestio-nariusz handlowy", gdy nagle przez otwór wentylatora zaczyna wydobywać się dym.Podczas gdy kontynuują one pracę, dym ciągle napływa, „pod koniec czwartej minutytak dużo dymu przedostaje się do pokoju, że pogarsza się widoczność, wydziela siędrażniący zapach, co utrudnia oddychanie" (Łatane i Darley, 1970). Sposób reakcji danejosoby uzależniony jest od tego, czy pracuje ona sama czy też w towarzystwie innych osób.Kiedy osoby badane pracują pojedynczo, 75% z nich reaguje racjonalnie na możliwezagrożenie pożarem. Badają one dymiący otwór wentylacyjny i wychodzą na zewnątrz,aby zameldować o tym wypadku. Jednak, gdy tylko w sali znajdą się jeszcze dwie inneosoby, większość badanych jak dotąd nie miała odwagi zameldować o wydobywaniu siędymu. Próbują odpędzić fale dymu, nie ustając w wypełnianiu kwestionariusza ażlitościwi eksperymentatorzy zakończą eksperyment.

Cierpiąca dama. I w tym przypadku osoby badane siedzą w pokoju wypełniając„kwestionariusz handlowy". Pracując tak mogą słyszeć, jak „przedstawicielka marke-tingu" krząta się w sąsiednim pokoju. Po upływie czterech minut od chwili rozpoczęciapracy nad kwestionariuszem, z sąsiedniego pomieszczenia dobiega głuchy, silny łoskot,któremu towarzyszy krzyk kobiety i jęki (odgrywane z taśmy magnetofonowej) „och, mójBoże, moja noga... Ja... nie mogę się ruszyć. Och, moja kostka..., nie mogę... nie mogę...się wydostać... spod tego". Kiedy badani pracują samotnie, 70% z nich spieszy z pomocąreagując na zaistniałą sytuację. Ale kiedy każdy z badanych pracuje w towarzystwie dwu

innych osób (w danym przypadku osób podstawionych, które zostały poinstruowane, abynie ruszały się z miejsc), jedynie 7% zareagowało na cierpienia kobiety.

Apatia osób postronnych

Badania te wykazały, że obecność innych osób wywiera znaczny wpływ na działaniajednostki. Na ogół przejawia ona tendencję do działań po najmniejszej linii oporu,dostosowując swoje zachowanie do zachowań sąsiadów. Działania te nie zawsze jednakmuszą mieć charakter aspołeczny ani też nie muszą być przejawem zwykłej obojętnościna los innych ludzi. Raczej ukazują one, jak bardzo skomplikowany może byćrzeczywisty proces podejmowania decyzji.

Zastanówmy się nad przypadkiem kobiety opisanej w paragrafie otwierającym tenrozdział. Czy przyszedłbyś jej z pomocą? Prawdopodobnie nie, ponieważ dla podejmu-jącego decyzję świadka takiego zdarzenia problem nie jest bynajmniej tak prosty, jakwynikałoby to z krótkiego opisu. Tłum lub hałas przyciągnęłyby zapewne Twoją uwagę.Zbliżywszy się, aby zobaczyć, co się zdarzyło, ujrzałbyś nagą dziewczynę wzywająca,pomocy i jakiegoś mężczyznę próbującego wciągnąć ją do budynku. „Co tu się dzieje"?pytasz znajdującej się obok osoby i słyszysz w odpowiedzi „Nie wiem". Być może, ktośkręci film, być może, jest to kłótnia rodzinna, a może ten mężczyzna usiłuje jej pomóc.Chociaż sprawa może wyglądać poważnie, jednak wydaje się, że nikt się tym nieinteresuje. Wzruszasz więc ramionami i odchodzisz mrucząc, że Nowy Jork torzeczywiście bardzo dziwne miasto.

Sytuacja może być całkiem inna, jeżeli będąc sam zobaczysz dziewczynę i jejprześladowcę. W takim przypadku niektóre z przytoczonych wyjaśnień nie wydają sięmożliwe i jest wysoce prawdopodobne, że będziesz chciał zainteresować się tą sprawą ipodjąć odpowiednie działania. Tłum ludzi, rzecz jasna, nie zawsze powoduje apatię lubbezczynność, czego dowodzą poczynania tłumu dokonującego linczu lub samosądy KuKJux Klanu. Często obecność w tłumie prowadzi też do dobrego, jak wówczas, gdy ludziez tłumu łączą się w grupę, aby wspólnie usunąć materialne skutki katastrofy żywiołowej.Sedno sprawy tkwi w tym, że indywidualne podejmowanie decyzji jest zadaniemtrudnym i niepewnym, a konformizm społeczny zwykle przyczynia się do uproszczeniaproblemu decyzyjnego danej jednostki. Osoba podejmująca decyzję ma wątpliwości codo poprawności swego wyboru. Reakcje innych osób stanowią dla niej źródło inlormnąi.Zmniejszają one niepewność co do możliwych interpretacji sytuacji - „Musi \o !">>cwłaściwe. Skoro tak wiele innych osób postępuje tak samo". Fakt, że większość osób /.tłumu postępuje zgodnie po prostu dlatego, że inni zdają się zgadzać z nimi, je-u iii lxvznaczenia, gdyż fakt ten nie jest znany. Reakcje innych ukazują także niekinrekonsekwencje możliwych działań. W obecności biernego tłumu indywidualne d/ulaniemoże nie spotkać się z poparciem i w rezultacie dana osoba może narazić MOHC n;ipoważne ryzyko.

Wpływ nacisku grupy może być wręcz zaskakujący. Preferowanym sposobem

demonstrowania w laboratorium konformizmu jest polecenie osobie badanej (nazwijmyją badanym H), aby oceniła, która z dwóch kresek jest dłuższa. Zadanie to można uczynićdość trudnym wtedy, gdy porównywane linie różnią się bardzo nieznacznie. Ekspery-ment ten przeprowadza się w grupie, tak że kilka różnych osób badanych podejmujedecyzje w tym samym czasie. Każdy może być świadkiem udzielania odpowiedzi przezinnych. Zwykle odpowiedzi badanych są dość zgodne, z wyjątkiem, być może, bardzotrudnych wyborów. Gdy eksperyment trwa już przez pewien czas, zaleca się badanymdokonanie dość prostego wyboru, takiego, w którym zawsze występuje 100% popraw-nych reakcji. Zanim przyjdzie kolej na odpowiedź badanego H, stwierdza on, że wszyscyinni badani wybrali odpowiedź, którą on uważa za niewłaściwą. Co powinien zrobić?

Osoba badana znajduje się w trudnej sytuacji, gdy zetknie się z rozbieżnością międzyswym własnym procesem decyzyjnym a postępowaniem innych. Oczywiście różne osobyznajdą różne wyjaśnienia dla rozbieżności, której doświadczają, lecz ostatecznymrezultatem jest zawsze dominująca tendencja do liczenia się w dużym stopniu zdziałaniami lub bezczynnością innych przy podejmowaniu własnej decyzji. Być może,najważniejszym wynikiem takich obserwacji nie jest jednak to, że ludzie są skłonnidostosowywać się do działań innych, lecz to, że takie postępowanie jest dla nichtraumatyzujące i trudne. Gdy silne naciski społeczne zmuszają daną osobę do podpo-rządkowania się w swych działaniach, mimo istnienia silnych dowodów przemawiają-cych przeciw takiemu postępowaniu, czyni to ponosząc wielkie koszty natury psychicz-nej. Pewien badacz, który studiował ten aspekt uległości, stwierdził, że badani, którzypodporządkowali się, wykazywali silny lęk: niektórzy czuli się psychicznie „całkiemodosobnieni" od innych osób biorących udział w tym eksperymencie, inni czuli się„dziwnie" lub jakoś „odmiennie" (Crutchfield, 1955). Powrócimy jeszcze do tegoaspektu zachowania konformistycznego.

Podporządkowanie się autorytetowi

Ścisły związek z mechanizmami konformizmu ma posługiwanie się autorytetem jakośrodkiem do nakłaniania innej osoby, aby robiła to, czego sobie życzysz. Niekiedyautorytet wiąże się z ukrytą groźbą kary za niepodporządkowanie się. Czasami autorytetjest spostrzegany jako dobroczynny, tak że podporządkowanie się jego wymaganiomzapewnia uzyskanie pozytywnych wartości, które mogą zrekompensować wszelkiezwiązane z tym koszty. Niekiedy autorytet w sposób ukryty lub jawny kieruje procesamipodejmowania decyzji: zadanie zostaje wykonane, ponieważ jego uczestnicy nie musząrozstrzygać w ogóle o niczym, po prostu robią to, co się im każe.

Szereg kontrowersyjnych badań daje dobrą okazję do poznania niektórych czynnikówdziałających w przypadku podporządkowania się autorytetowi. Poniższy scenariusz dajeCi szansę odegrania roli osoby badanej. Spróbuj wyobrazić sobie tę sytuację iprzewidzieć, jak zachowałbyś się w niej1.

Opis tego eksperymentu oraz cytaty zaczerpnięte są z pracy Milgrama (1963).

Wyobraź sobie, że przeczytałeś ogłoszenie i zgłaszasz się, aby uczestniczyć w badanipsychologicznym nad uczeniem się, przeprowadzanym w Yale University. Wchodzisz dnowego imponującego budynku Pracowni Interakcji i idziesz do określonego wogłoszeniu pomieszczenia, gdzie wita Cię naukowiec w białym fartuchu. W królenadchodzi drugi badany. Naukowiec wyjaśnia Warn, że bada związki między karą •[uczeniem się. Szczególnie interesuje go to, jaka wielkość kary jest najlepsza dla uezcni-isię i czy różnice pod względem wieku i płci między nauczycielami a uczniami wplywanna tempo uczenia się.

Ciągniecie losy, aby ustalić, który z Was ma być „nauczycielem", a który „uczniem'"(okazuje się, że wyciągnąłeś żeton oznaczający „nauczyciela"), a następnie zostajeciewprowadzeni do przyległego pomieszczenia. „Uczeń" zostaje przymocowany do apara-tury („w celu zapobieżenia nadmiernym ruchom"), zaś elektroda zostaje przymocowanado jego nadgarstka za pomocą specjalnej, galaretowatej substancji („w celu uniknięciupęcherzy i oparzeń"). W Twojej obecności eksperymentator zapewnia ucznia, że chociażwstrząsy elektryczne, jakie będzie otrzymywał, mogą być niezwykle bolesne, to jednaknie spowodują one żadnego trwałego uszkodzenia tkanek. Następnie zabiera Cię /powrotem do pomieszczenia eksperymentalnego i wyjaśnia Twoją rolę w badaniu.

Masz za zadanie nauczyć „ucznia" listy słów. Musisz przeczytać całą listę par słów,następnie wrócić do początku i zacząć czytać słowa pojedynczo. Czytasz pierwsze stówo zdanej pary, a następnie cztery słowa testowe. „Uczeń" ma nacisnąć guzik wskazujący,które z czterech słów testowych należało do pierwszej pary. Za każdym razem, gdypopełni on błąd, aplikujesz mu wstrząs elektryczny. Przy każdym kolejnym błędzie siłęwstrząsu zwiększa się o jeden stopień. Aparatura do aplikowania wstrząsów ma szeregprzełączników służących do nastawiania różnych poziomów siły wstrząsów. Zakreswynosi od 15 do 450 woltów, co 15 woltów. Najniższe napięcie jest oznaczone napisem„Słaby Wstrząs", a najwyższe napięcie - napisem „Niebezpieczeństwo: Silny Wstrząs",a następnie XXX.

Po praktycznym zapoznaniu się z procedurą rozpoczynają się próby eksperymentalne.Gdy czytasz kolejne słowa z listy, okazuje się, że „uczeń" przeciętnie podaje zaledwiejedną poprawną odpowiedź na trzy błędne. Zgodnie z planem eksperymentu, po każdymbłędzie zwiększasz siłę wstrząsu. Po kilku powtórzeniach listy napięcie prądu wynosi 300woltów. W tym momencie badany zaczyna walić w ścianę swego pomieszczenia.Eksperymentator mówi Ci, abyś dawał mu 5 do 10 sek. na odpowiedź, a następnietraktował brak odpowiedzi jako błąd i postępował zgodnie z procedurą. Po nastęnymsłowie testowym znowu słyszysz walenie w ścianę, ponieważ jednak brak jest odpowiedzi,aplikujesz wstrząs o napięciu 315 wolt. Gdy zwracasz się do eksperymentatora o radę,wydaje się on całkowicie bierny i po prostu wymaga od Ciebie dalszego stosowania tejsamej procedury mówiąc „Proszę kontynuować". Jeśli nadal okazujesz opór, może onpoinformować Cię, że „Eksperyment tego wymaga, abyś kontynuował" lub „Nie maszinnego wyboru; musisz iść dalej". Jak dalece zgodziłbyś się posunąć?

Opisaliśmy tę sytuację dość szczegółowo, abyś mógł wyobrazić sobie, jak prawdopo-dobnie zachowałbyś się w takich okolicznościach. Gdy opis tego rodzaju podanostudentom psychologii Uniwersytetu Yale i poproszono ich o podanie swych przewidy-

wań, byli na ogół zgodni co do tego, że ludzie w tej sytuacji odmówiliby kontynuowaniaeksperymentu, przewidywali oni na ogół, że jedynie nieznaczna mniejszość osóbbadanych (1-3%) chciałaby kontynuować eksperyment do najwyższego poziomunapięcia wstrząsów (450 woltów). Nieformalna ankieta przeprowadzona wśród psychia-trów i kolegów eksperymentatora dała w wyniku podobne przewidywania.

W rzeczywistym eksperymencie wszyscy badani aplikowali wstrząsy o napięciu 300woltów lub wyższym. 26 spośród badanych, tj. 65%, zgodziło się aplikować wstrząs omaksymalnym napięciu 450 woltów. Wyniki te były całkowicie nieoczekiwane.Wzbudziły one wiele sporów i kontrowersji, dotyczących zarówno ich społecznychimplikacji, jak i etyki psychologów eksperymentatorów.

Eksperyment ten był bowiem pewnego rodzaju mistyfikacją. Nie stosowano żadnychwstrząsów elektrycznych: człowiek udający „ucznia" był w rzeczywistości jednym zeksperymentatorów odgrywającym tę rolę i reagującym na rzekome wstrząsy zgodnie zdobrze wyuczonym scenariuszem. Rzeczywistą osobą badaną w tym eksperymencie byłosobnik występujący w roli „nauczyciela". Badanym zagadnieniem było to, jak dalecestosunkowo niewielkie zachęty ze strony psychologa skłonią osobę badaną do stosowaniacoraz silniejszych wstrząsów.

Rezultaty te tym bardziej zaskakują w świetle faktu, że decyzja każdego z badanych,aby kontynuować aplikowanie wstrząsów, była najwyraźniej trudna i sprawiająca ból.Obserwowano, że osoby badane „pociły się, drżały, jąkały się, zagryzały wargi,pojękiwały i wbijały paznokcie w swoje ciało. Były to charakterystyczne, nie zaśwyjątkowe reakcje na ten eksperyment". U badanych, którzy odmówili kontynuowaniaeksperymentu, typowe wyjaśnienie ukazuje głębię przeżywanego konfliktu:

„On się tam tłucze. Mam już tego dosyć. Chciałbym kontynuować, lecz nie mogętego zrobić temu człowiekowi... Przepraszam, nie mogę tego zrobić temu człowie-kowi. Uszkodzę mu serce. Weź swój czek... Nie, naprawdę ja nie mogę tegozrobić".

Osoby badane wydawały się przeżywać wewnętrzny konflikt emocjonalny, gdywalczyły one z lękiem wywołanym chęcią podporządkowania się autorytetowi. Pewienobserwator- oglądający ten eksperyment przez przesłonę jednokierunkową stwierdził:

„Obserwowałem dojrzałego i początkowo zrównoważonego biznesmena, którywchodził do laboratorium roześmiany i pewny siebie. W ciągu 20 minut został zniego skurczony i jąkający się wrak, który szybko zbliżał się do punktu załamanianerwowego. Nieustannie pociągał się za ucho i załamywał ręce. W pewnymmomencie przycisnął pięść do swego czoła i wymamrotał: «O Boże, niech się toskończy». A jednak nadal reagował na każde słowo eksperymentatora i byłposłuszny do końca" (Milgram, 1963).

Te skutki emocjonalne występują nie tylko w sytuacjach tak dramatycznych jakeksperyment, w którym stosuje się wstrząsy elektryczne. Nawet w pozornie niewinnymeksperymencie z ocenianiem długości kresek, o którym wspomnieliśmy poprzednio, oso-

by badane doznawały dość silnego urazu psychicznego, gdy stawały wobec problemu n0

legającego na tym, że oceny innych badanych były niezgodne z ich własnymi spostrzcżeniami.

Czego właściwie dowodzi ten eksperyment? Praca ta oraz badania, które nastąpiły n0

niej, są powszechnie przytaczane jako dowód świadczący o powszechnej u ludziskłonności do podporządkowania się autorytetom. Trzeba być jednak niez.wykleostrożnym przy formułowaniu tak daleko idącego wniosku. Najwyraźniej ludzie starająsię ocenić cały układ zdarzeń, gdy mają podjąć decyzję dotyczącą wyboru najwłaści-wszego kierunku działania. W omówionym eksperymencie za spokojnym, łagodnymgłosem eksperymentatora stała cała nienaganna reputacja nauki. Badany musiał zestawićswe własne psychiczne cierpienie (i pozorne cierpienia ucznia) z możliwą użyteczności;)wyników eksperymentu. Mógł odmówić kontynuowania eksperymentu tylko wtedygdyby jego osobiste cierpienie przekraczało spostrzeganą wartość badania.

W rzeczywistości można argumentować, że badani mieli całkowitą słuszność w swejocenie sytuacji, gdy kontynuowali aplikowanie wstrząsów nawet na najwyższychpoziomach napięcia. Ostatecznie eksperymentator polecał im kontynuować ekspery-ment, dając przez to do zrozumienia, że nie spowoduje to żadnego trwałego uszkodzenia.I w rzeczywistości oni (i on) mieli słuszność: okazało się, że jest to eksperyment, w którymw ogóle nikt nie był rażony prądem.

Wyniki te zatem nie muszą mieć nic wspólnego z jakąś naturalną czy trwałą cecha,uległości, lecz raczej ujawniają one racjonalną ocenę określonego układu okoliczności.Zadziwiające nie jest zatem to, że ludzie podporządkowują się, lecz ich ocena względnychużyteczności w tej sytuacji-najwyraźniej wysoka, pozytywna wartość przypisywanainstytucji naukowej w stosunku do osobistych kosztów zadawania bólu innemuczłowiekowi. Krytykujący ten eksperyment wskazali, że sami eksperymentatorzydemonstrowali wzorzec zachowania całkiem podobny do tego, jaki występował u osóhbadanych. Fakt, że zechcieli przeprowadzić podobny eksperyment i narazić swychbadanych na takie napięcie i przykrości wskazuje, iż oni także przypisywali wyższąwartość nauce w porównaniu z cierpieniem badanych.

Aczkolwiek eksperyment tego typu wzbudził głośny sprzeciw, osoby badane, którewzięły w nim udział, zdają się nie podzielać takiego punktu widzenia. Po zakończeniubadań każdej osobie badanej wyjaśniono i starannie tłumaczono intencje badania iwypływające z niego wnioski. Badani byli zdania, że eksperyment ten był pożyteczny i żeich osobiste doświadczenia związane z nim były pouczające2. Zdawali się być przeko-

2 W tym badaniu, podobnie jak we wszystkich tego typu eksperymentach, w których wprowadza się w błądosoby badane, po sesji eksperymentalnej następuje tzw. sesja wyjaśniająca. W tym przypadku osobombadanym opisywano dokładnie charakter eksperymentu, informowano, jakie właściwie czynniki w nimbadano, oraz zapoznawano je z „ofiarą", która w rzeczywistości była jednym z eksperymentatorów. Ponadtoosoby badane otrzymały później opis tego badania, a także odwiedzano je, aby stwierdzić, czy nie wystąpiłyjakieś późniejsze skutki. (Pełny opis można znaleźć w pracy Milgrama, 1964.)

Niepożądane jest to, że niekiedy w początkowych stadiach eksperymentów tego rodzaju, badanych trzebaoszukiwać, lecz, jak dotąd, nie wynaleziono żadnego innego sposobu zbierania informacji naukowych,potrzebnych do oceny zachowania się ludzi. Ustalone zasady etyki zawodowej wymagają jednak, aby po takicheksperymentach ze wszystkimi badanymi przeprowadzać posiedzenia wyjaśniające. Często osoby badane

nani, że nauczyli się czegoś wartościowego - że trzeba postępować zgodnie ze swymiwłasnymi zasadami, a nie ulegać zbyt łatwo poleceniom autorytetu (zobacz Miligram,1964). Eksperymenty te ukazują zagadnienia ważne dla nas wszystkich, zarówno jakojednostek, jak i członków społeczeństwa. Miligram podsumował te zagadnienia w takioto sposób:

,,Z wprawiającą w osłupienie regularnością obserwowaliśmy, jak porządni ludzieulegali żądaniom autorytetu i postępowali w sposób okrutny i nieczuły. U ludzi,którzy w codziennym życiu są odpowiedzialni i uczciwi, dostojeństwo autorytetupowoduje osłabienie krytycyzmu w percepcji sytuacji i w przyjmowaniu tego, co imeksperymentator podsuwa, skłaniając ich do wykonywania brutalnych działań.

Jakie są granice takiej uległości? Próbowaliśmy ustalić jakąś granicę. Wprowa-dzaliśmy krzyki ofiary: to nie wystarczyło. Ofiara skarżyła się na kłopoty z sercem:osoby badane nadal aplikowały jej wstrząsy na żądanie. Ofiara błagała, aby jąwypuścić, a aparatura przestawała rejestrować jej odpowiedzi - badani nadalaplikowali wstrząsy. Początkowo nie wyobrażaliśmy sobie, aby takie drastyczneprocedury były potrzebne dla wywołania braku posłuszeństwa i każde noweposunięcie wprowadzaliśmy dopiero wtedy, gdy nieskuteczność stosowanychwcześniej technik stała się oczywista. Ostatnim usiłowaniem zmierzającym dookreślenia granicy było umieszczenie ofiary tak blisko, że można ją było dotknąć.Lecz już pierwszy badany w tych warunkach dręczył ofiarę na żądanie i doszedł donajwyższego poziomu napięcia prądu. Jedna czwarta osób badanych postępowała wtych warunkach podobnie.

Wyniki, jakie obserwuje się w laboratorium, są dla autora niepokojące. Podważająone wiarę w to, że demokratyczne społeczeństwo amerykańskie produkuje charak-tery, które są w stanie przeciwstawiać się brutalności i nieludzkiemu traktowaniu napolecenie autorytetu przejawiającego złą wolę. Znaczna część ludzi zrobi to, co imsię nakazuje, aby robili, bez względu na treść tych poleceń i bez ograniczeńspowodowanych sumieniem dopóty, dopóki uważają, że nakaz ten pochodzi oduprawnionego autorytetu. Jeśli w badaniu tym anonimowy eksperymentator mógł zpowodzeniem nakazywać ludziom dorosłym, aby dręczyli 50-letniego człowieka iaplikowali mu przymusowo bolesne wstrząsy elektryczne mimo jego protestów, tomożna tylko zastanowić się nad tym, co rząd z jego znacznie większym autorytetem iprestiżem mógłby rozkazać swym «poddanym». Nasuwa się, oczywiście, niezmie-

dochodzą do wniosku, że eksperyment był dla nich wartościowym doświadczeniem i że nauczyły się czegośpożytecznego o sobie.

W większości eksperymentów psychologicznych nie ma żadnych oszustw. W wielu przypadkach ekspery-mentator naprawdę bada to, co podaje jako przedmiot swych zainteresowań. Nieraz, kiedy eksperymentatorusiłuje badać coś tak niewinnego, jak np. słyszenie, doznaje niepowodzeń, ponieważ osoby badane spodziewająsię jakiegoś podstępu, podczas gdy w rzeczywistości żadnego podstępu nie ma. Wielu czytelników tej książkimoże pełnić rolę osób badanych w eksperymentach psychologicznych. Jeśli weźmiesz udział w badaniach i jeślipo eksperymencie nie powiedzą Ci, że byłeś wprowadzony w błąd, to o ile nie miałeś do czynienia z małoprawdopodobnym przypadkiem eksperymentatora, który jest niemoralny i narusza mocno ustalone zasadyetyczne tej dziedziny nauki, możesz być pewny, że nie było żadnego oszustwa; naprawdę, pomogłeśeksperymentatorowi ustalić to, co wedle jego słów było przedmiotem zainteresowania.

rnie ważne pytanie, czy wykazujące złą wolę instytucje polityczne powstaną bądźmogłyby powstać w społeczeństwie amerykańskim. Niniejsze badanie nie dajeżadnej odpowiedzi na to pytanie" (Miligram, 1965).

DECYZJE INTERAKCYJNE

We wszystkich omawianych poprzednio sytuacjach występowały naciski działające najednostkę. Decyzja jednak bywa wciąż stosunkowo prosta wówczas, gdy jednostkapodejmuje ją sama. Wtórny podstawowy wpływ kontekstu społecznego występuje tam.gdzie kilku uczestników wchodzi ze sobą w interakcje, aby targować się lub spierać, tak żeostateczny przebieg działania zdeterminowany jest przez decyzje podejmowane wzajem-nie przez wszystkich uczestników. Na proces ten oddziałują różne czynniki. Po pierwsze,interesy różnych stron mogą się różnić, tak że decyzja optymalna dla jednej ze stron niejest optymalna dla drugiej. W takiej sytuacji trzeba osiągnąć jakiś kompromis. Po drugie,może zachodzić brak komunikacji między uczestnikami, tak że nie zawsze jest możliweprzedyskutowanie ewentualnych decyzji i ich następstw. Na przykład, w negocjacjachhandlowych żadna ze stron nie zna na ogół dokładnie problemów drugiej strony. Wnegocjacjach między narodami często występuje wzajemna nieufność, wskutek czegokomunikowanie się jest utrudnione.

Targowanie się

Niektóre z czynników działających w przypadku interakcyjnego podejmowania decyzjimożna zilustrować na przykładzie pewnej prototypowej sytuacji, a mianowicie targo-wania się. Sytuacja targowania się ma charakter zarówno rywalizacyjny, jak i koopera-cyjny. Jest ona rywalizacyjna, ponieważ dwaj przeciwnicy - kupujący i sprzedający - sta-rają się zmaksymalizować swoje własne zyski za pomocą negocjacji: zazwyczaj wynikoptymalny dla jednego nie jest wynikiem optymalnym dla drugiego. Jednak targowaniesię może także być kooperacyjne: uczestnicy muszą uzgodnić jakąś cenę, jeśli każdy znich ma coś zyskać i transakcja ma dojść do skutku. Komunikowanie się jest dozwolone,lecz ograniczone. W najprostszym przypadku targowanie się przeprowadzone jest wsposób bezosobowy i niemożliwe jest wywieranie żadnych nacisków społecznych.Komunikowanie się jest ograniczone do negocjacji na temat ceny i ilości towaru.Targowanie się jest zwykle sytuacją podejmowania decyzji, w której każdy z uczestnikówdysponuje niekompletną wiedzą: nie zna on macierzy wypłat swego przeciwnika.

Naszą analizę targowania się zaczniemy od przykładu z targowiska. Chcemy przeciw-stawić sobie kupującego i sprzedawcę w społecznej sytuacji podejmowania decyzji, abyprzekonać się, jakiego rodzaju interakcje będą miały miejsce. Postaraj się wykonać tozadanie: jest ono pouczające, jak również zabawne. Przykład ten najlepiej spełni swezadanie, jeśli odegrasz tę grę wspólnie z kolegą. (Niezbędne macierze decyzyjne

umieszczono w tej książce w taki sposób, aby dwie osoby mogły grać w tę grę). Widealnym przypadku powinieneś grać rolę jednej ze stron i polecić koledze, aby grał rolędrugiej strony. (Jeśli nie możesz znaleźć partnera do tego przedsięwzięcia, uzyskasz takżewiele satysfakcji z odgrywania obu ról samemu, występując na zmianę jako kupujący isprzedający). To pomoże ci wczuć się w rolę tej strony, którą masz grać.

Zdecydujcie się, jaką rolę każdy z uczestników chce grać, kupującego czy sprzedają-cego. Następnie odnajdźcie te stronice w książce, na których podano w ramkach opisyodpowiednich ról, i niech każdy z uczestników przeczyta ten opis, który odnosi się doniego (tekst na rys. 16-1 albo na rys. 16-2, zależnie od tego, jaką rolę wybrał). Nie czytajcieobu opisów, ponieważ przeszkodziłoby to Warn w odgrywaniu Waszych ról.

Procedura targowania się1*

ICażdy uczestnik zna strukturę swych interesów; zależność zysku lub straty od ceny iilości towaru, który kupuje lub sprzedaje. Stosunek między ceną, ilością towaru i zyskiemjest jednak złożony, przy czym wiele różnych czynników powoduje, że struktura ta jestnieco inna niż sugeruje to intuicja. Tak więc zarówno kupujący, jak i sprzedającyprzygotowali dla własnego użytku tabele zysku; zawierają one liczby dostarczające iminformacji niezbędnych w sytuacji targowania się. Oczywiście, tabele te trzeba utrzymaćw głębokiej tajemnicy. Ani sprzedający, ani kupujący nie mogą pozwolić na to, aby drugastrona obejrzała ich tabelę. Krótko mówiąc, w tej sytuacji żaden z graczy nie zna macierzywypłat swego przeciwnika. Przykładowe tabele tego rodzaju pokazano na rysunku 16-3,(zarówno kupujący, jak i sprzedający mogą przeanalizować ten rysunek). U góry każdejtabeli podano ilości danego towaru. Wzdłuż lewej strony tabeli podano ceny najednostkową ilość towaru. Liczby w tabeli przedstawiają zysk, jaki się osiągnie, jeśli targzakończy się przyjęciem określonej ceny i ilości towaru.

W przedstawionych, uproszczonych fragmentach tabeli zysku ukazany jest zacho-dzący tu konflikt; kupujący wyjdzie najlepiej wtedy, kiedy zakupi dużą ilość towaru poniskiej cenie, sprzedający osiągnie największy zysk, jeśli sprzeda małą ilość po wysokiejcenie. (Rzeczywiste tabele, które będziecie stosować w negocjacjach, są bardziej złożone,jak wykaże dalsza analiza, lecz nie oglądajcie i nie porównujcie swych tabel, dopókiWasze negocjacje nie zostaną zakończone).

W Waszych negocjacjach każdy z uczestników będzie dysponował pełną tabelą. Każdyuczestnik zaczyna targowanie się w punkcie, który jest korzystny dla niego samego, leczobaj będą musieli w końcu poczynić ustępstwa. Należy stosować się do następującychzasad uczciwej gry:

• Powinieneś albo zaakceptować daną ofertę, albo wysunąć kontrofertę.• Targowanie odbywa się w dobrej wierze. Oznacza to, że każda oferta jest zawsze

rzetelna. Jeśli nawet jakaś oferta zostanie początkowo odrzucona, każda ze stron

Zarówno kupujący, jak i sprzedający powinni przeczytać ten paragraf.

może później zdecydować się ją przyjąć. Jednocześnie strona, która początkowowysunęła tę ofertę, musi jej dotrzymać.Nie mogą być zaakceptowane żadne umowy, które wiążą się ze stratami jednej zc

stron.Wszystkie oferty zgłasza się na piśmie, przy czym w każdej ofercie określa sięzarówno cenę, jak i ilość towaru.Nie wolno rozmawiać.

proces negocjacji

Gdy zakończycie grę negocjacyjną, przeanalizujcie procesy, dzięki którym doszło doporozumienia. Zwróćcie uwagę, w jaki sposób zachowanie każdej z osób wpływało nazachowanie drugiej osoby. Przy ustalaniu swej pozycji przetargowej każdy z uczestnikówmusiał brać pod uwagę ograniczenia nałożone na drugiego uczestnika, nawet jeśli niewiedział dokładnie, jakie one mogą być.

KUPUJĄCY

Zamierzasz zakupić kukurydzę. Jesteś właścicielem sklepu spożywczego, zaś StowarzyszenieNiezależnych Właścicieli Sklepów Spożywczych wybrało cię, abyś reprezentował ich w negocja-cjach z farmerami. Małe miejscowe sklepy spożywcze znajdują się w poważnych kłopotachekonomicznych ze względu na konkurencję ze strony wielkich domów towarowych. W ubicgtymroku czasy były ciężkie i wielu właścicieli małych sklepów było zmuszonych ogłosić bankructwolub odsprzedać swe sklepy za bardzo niską cenę przedstawicielom supermarketów. Tego rokuwielu właścicieli małych niezależnych sklepów ma długi z poprzednich lat. Co najmniej jedna zrodzin ma do uregulowania duże rachunki lekarskie, nie zapłacone we właściwym czasie. W tymroku właściciele sklepów porozumieli się, aby działać wspólnie przy nabywaniu produktówrolnych, mając nadzieję, że ich połączona siła nabywcza pozwoli im kupować dostatecznie dużeilości produktów spożywczych, tak aby płacone przez nich ceny nie były zbyt wysokie wporównaniu z cenami płaconymi przez domy towarowe. Ponadto jesteście gotowi zakupićkukurydzę wcześnie, spodziewając się uzyskać przewagę w czasie nad domami towarowymi, którenie są jeszcze gotowe do rozpoczęcia negocjacji. (Działy zaopatrzenia wielkich supermarketów sądotknięte strajkiem ich personelu). W tej sytuacji jesteś jedynym kupcem na dużą, handlową skalę.Tak więc reprezentujesz jedyny rynek zbytu dla kukurydzy i chcesz uzyskać możliwie najwyższezyski dla swych kolegów - kupców. (Teraz przeczytaj paragraf zatytułowany Procedura targowa-nia się na s. 565).

RYSUNEK 16-1

A teraz spróbujcie rozegrać tę grę. W książce zamieściliśmy zarówno tabele zyskówkupującego, jak i tabelę zysków sprzedającego. Jeśli prowadzicie negocjacje we dwóch (iposługujecie się tylko jedną książką), usiądźcie po obu stronach stołu. Tabele w książceumieściliśmy w ten sposób, że każdy z Was będzie mógł widzieć tylką tę tabelę, którą sięposługuje. Tabela dla kupującego znajduje się na s. 568, a dla sprzedającego na s. ."^1.Przewodnik kupca jest po lewej stronie kartki, przewodnik sprzedawcy po prawej,rozdzielone są one jedną kartką tekstu. Trzymajcie kartkę oddzielającą obie tabele wpołożeniu pionowym, tak aby stanowiła przegrodę między wami4.

SPRZEDAJĄCY

Wyobraź sobie, że zamierzasz sprzedać kukurydzę. Jesteś farmerem i Spółdzielnia Farmerówwybrała cię, abyś reprezentował ją w negocjacjach. Ubiegłego roku w wielu farmach wystąpiłypoważne trudności, gdyż susza i choroby przyczyniły się łącznie do powstania takich trudności wróżnych indywidualnych, małych farmach, które reprezentuje Spółdzielnia. W tym roku sytuacjabyła znacznie lepsza, lecz wielu farmerów i ich rodziny mają duże długi z poprzedniego roku. Conajmniej jedna z rodzin ma do tej pory nie zapłacone duże rachunki lekarskie. Jest ważne, abyśwynegocjował dobrą cenę za tegoroczne zbiory kukurydzy, W tym roku zebraliście kukurydzęwcześnie, tak że stanowicie jedyne źródło zaopatrzenia w kukurydzę w ilościach handlowych. Takwięc reprezentujecie jedyne źródło podaży. Chcesz uzyskać możliwie największy zysk, ponieważtwoi farmerzy potrzebują go. (Teraz przeczytaj paragraf zatytułowany Procedura targowania się nas. 565).

RYSUNEK 16-2

Poziom aspiracji. Jednym z czynników, który w istotny sposób wpływa na zachowaniesię osób targujących się, jest poziom ich aspiracji. Przypomnij sobie swoje własnezachowanie. Prawdopodobnie początkowo zacząłeś od zbadania zakresu możliwychzysków, odpowiadających różnym kombinacjom cen i ilości towarów w tabeli, wybie-rając jako swój cel taki zakres zysków, jaki miałeś zamiar osiągnąć. Następnie wysuwałeśswoje oferty w taki sposób, aby w końcu znaleźć się blisko swego celu. Zapewne zostałeśbrutalnie sprowadzony na ziemię przez początkowe oferty swego przeciwnika, ponieważoferty te najprawdopodobniej oznaczały dla ciebie niewielki zysk lub żaden. Poczynającod tego punktu targowanie zwykle przebiega nieco podobnie jak mecz szermierczy, przyczym każdy z uczestników stara się utrzymać swe zyski na możliwym do zaakceptowaniapoziomie, jednocześnie usiłując wykryć, jaki zakres cen i ilości towaru wydaje się

4 Jeśli grasz rolę obu stron, czyń to uczciwie. Wczuj się w rolę kupującego i zapisz ofertę na kawałku papioi i..Następnie znajdź tabelę sprzedającego, wczuj się w rolę sprzedającego i przeanalizuj tę ofertę. Poslugu.1. A1

tabelą zysku i pamiętając poprzednie oferty albo zaakceptuj ofertę, albo wysuń kontrofertę. Następnie wróć doroli sprzedającego. Tabele te są dostatecznie skomplikowane, abyś miał pewne trudności w uzyskaniunieuczciwej przewagi, jeśli grasz w tę grę uczciwie. Pamiętaj jednak, że zakłada się tutaj, iż ani kupujący, anisprzedający nie znają tabeli zysków drugiej strony.

Cena

240230220210

200190180170160

150140130120110

10090807060

5040302010

1

71727

3747576777

8797107117127

137147157167177

187197207217227

2

62646

6686106126146

166186206226246

266286306326346

366386406426446

3

03060

90120150180210

240270300330360

390420450480510

540570600639660

4

2868

108148188228268

308348388528568

608648688728768

808848888928968

5

1565

115165215265315

365415465515565

615665715765815

86591596510151065

6

060

120180240300360

420480540600660

720780840900960

10201080114012001260

7

50

120190260330400

470540610680750

82089096010301100

11701240131013801450

8

Zyski

24

104184264344424

504584664744824

904984106411441224

13041384146415441624

//9

ość10

kupującego w

0

90180270360450

540630720810900

9901080117012601350

14401530162017101800

70170270370470

570670770870970

10701170127013701470

15701670177018701970

11 12 13 14 15 16 17 18

centach

i

1

33 0143 120 91 42 0253 240 221 182 150 112 51 0363 360 351 322 300 272 221 180473 480 481 462 450 432 391 360

583 600 611 602 600 592 561 540693 720 741 742 750 752 731 720803 840 871 882 900 912 901 900913 960 1001 1022 1050 1072 1071 10801023 1080 1131 1162 1200 1232 1241 1260

1133 1200 1261 1302 1350 1392 1411 14401243 1320 1391 1442 1500 1552 1581 16201353 1440 1521 1582 1650 1712 1751 18001463 1560 1651 1722 1800 1872 1921 19801573 1680 1781 1862 1950 2032 2091 2160

1683 1800 1911 2002 2100 2192 2261 23401793 1920 2041 2142 2250 2352 2431 25201903 2040 2171 2282 2400 2512 2601 27002013 2160 2301 2422 2550 2672 2771 28802123 2280 2431 2562 2700(2832 2941 j3060

RYSUNEK lfi-4. Źnitlh: Sic.zal i I-uuraker H9M). s. 114-115i.

Przewodnik kupca

DECYZJE INTERAKCYJNE 569

RYSUNEK 16-3

możliwy do zaakceptowania przez jego przeciwnika. Ostateczny cel, jaki starasz sięosiągnąć, nazywany jest poziomem aspiracji.

Poziom aspiracji odgrywa ważną rolę w wielu zachowaniach człowieka, ponieważzwykle określa on sposób, w jaki ludzie będą zachowywać się w najrozmaitszychsytuacjach. Osoba, która z reguły ustala sobie wysoki poziom aspiracji, postępuje wsposób zupełnie odmienny niż osoba, która ustanawia sobie niski poziom aspiracji.Często poziom aspiracji decyduje o sukcesie, przy czym osoba o wysokim poziomieaspiracji ma większe osiągnięcia niż osoba o bardziej skromnych ambicjach. Osiągnięciate mogą, oczywiście, wynikać z dwu przyczyn. Człowiek, który ustala sobie wysokipoziom aspiracji, może być bardziej kompetentny czy mieć wyższe kwalifikacje niżczłowiek, który ustanawia sobie niski poziom aspiracji. Z drugiej strony, człowiek, któryma wysoki poziom aspiracji może być przez to pobudzony do efektywnego działania,zarówno odmawiając zgody na rezultaty zbyt odległe od celu, jaki sobie postawił, jak idzięki dużej pewności siebie, która często towarzyszy wytyczaniu ambitnych celów.

Na przykład w przedstawionej tu sytuacji targowania się końcowy rezultat zależy odugody osiągniętej wspólnie przez obie targujące się osoby. Poziom aspiracji każdego ztargujących się ma duży wpływ na ten końcowy rezultat. Uczestnik, który ustala sobie

20 Procesy przetwarzania

wysoki poziom aspiracji i trzyma się go, może z powodzeniem uzyskać w końcu większyzysk niż ten, który ustanowił sobie niski poziom aspiracji. Dzieje się tak nie dlatego, żezwycięzca posiada jakąśjedyną w swoim rodzaju umiejętność czy też ma jakąś przewagęw tabeli zysków. Po prostu odmawia on czynienia ustępstw na rzecz swego przeciwnikaktóre spowodowałyby osiągnięcie zysku niższego od jego poziomu aspiracji.

Oprócz tego ogólnego wpływu poziomu aspiracji, w serii eksperymentów przeprowa-dzonych przez Sięgała i Fourakera wykryto także kilka innych aspektów sytuacjitargowania się. [Podana tu gra targowania się, łącznie z tabelami, pochodzi z książki, wktórej Siegal i Fouraker opisali swe eksperymenty (1960)]. Jedno z głównych zagadnieńdotyczy różnych typów strategii przyjmowanych przez targujących się.

Istnieje wiele różnych, możliwych odmian procedury targowania się i strategietargujących się różnią się zależnie od sytuacji. W sytuacji ilustrowanej tu za pomocą tabelżaden z targujących się nie zna tabeli zysków swego przeciwnika, taka sytuacjaeksperymentalna zwana jest niekompletna-niekompletna: Każda z osób dysponujeniekompletną wiedzą co do tabeli zysków swego partnera. Co jednak się dzieje, gdy jednaze stron zna obie tabele zysków, lecz druga strona zna tylko swoją własną-sytuacjazwana kompletna-nie kompletna! Wynik zależy od strategii negocjacyjnej przyjętejprzez stronę, która dysponuje wiedzą. Szczególnie interesujące są dwie strategie, jednąmożna nazwać uczciwą {fair); drugą można określić jako bezlitosną (ruthless).

Strategia uczciwa. Jeśli obaj przeciwnicy są uczciwymi, rozsądnymi ludźmi, to posia-danie zbyt wielu informacji o drugim może w konsekwencji okazać się niekorzystne. Oto,co się dzieje. Gdy jeden z targujących się zna obie tabele zysków, może on po prostuwiedzieć, jakie wartości zysków byłyby do przyjęcia dla obu uczestników. Stwierdza on,że większość cen i ilości towarów, które dałyby mu duże zyski, są nie do przyjęcia dladrugiej strony, toteż unika ich. Może on postawić sobie za cel osiągnięcie takiej ceny iilości towaru, które przyniosą równe zyski dla obu uczestników - „uczciwe" rozwiązanie.Innymi słowy, ustala on sobie niski poziom aspiracji.

Jego przeciwnik nie zna obu tabel zysków. Zazwyczaj ustala on sobie początkowowysoki poziom aspiracji. Ponadto zachowanie jego jest wzmacniane przez szybkość, zjaką jego przeciwnik zaczyna oferować mu możliwe do przyjęcia zyski. Oferty dające mutakie rozsądne zyski, wysuwane przez poinformowanego uczestnika, potwierdzają jegooceny dotyczące tego, jak daleko może się posunąć. Uczestnik nie poinformowany częstowygrywa, ponieważ targującego się, który dysponuje kompletną informacją, spotykająliczne niepowodzenia, gdy stara się trzymać swych rozsądnych wymagań. Sytuacjatargowania się wytwarza silne naciski, wynikające z usiłowań uratowania pewnychzysków, a zarazem uczynienia ustępstw na rzecz przeciwnika Gęśli nie osiągnie sięporozumienia, nie można uzyskać żadnych zysków). Jest oczywiste, że człowiek, któryjest uczciwy, znajduje się w gorszym położeniu, jeśli posiada zbyt wiele informacji.

Strategia bezlitosna. Jeśli osoba targująca się posiada kompletną informację, a jest przytym bezlitosna w swym postanowieniu, żeby uzyskać jak największe zyski, to może onawykorzystaćją do systematycznego manipulowania poziomem aspiracji swego przeciw-

Przewodnik sprzedawcy

RYSUNEK 16-5. Źródło: Siegal i Fonraker (1960, s. 114-115).

Cena Ilość1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Zyski sprzedającego w centach

240 230 440 630 800 950 1080 1190 1280 1350 1400 1430 1440 1430 1400 1350 1280 1190 1080230 220 420 600 760 900 1020 1120 1200 1260 1300 1320 1320 1300 1260 1200 1120 1020 900220 210 400 570 720 850 960 1050 1120 1170 1200 1210 1200 1170 1120 1050 960 850 720210 200 380 540 680 800 900 980 1040 1080 1100 1100 1080 1040 980 900 800 680 540

200 190 360 510 640 750 840 910 960 990 1000 990 960 910 840 750 640 510 360190 180 340 480 600 700 780 840 880 900 900 880 840 780 700 600 480 340 180180 170 320 450 560 650 720 770 800 810 800 770 720 650 560 450 320 170 0170 160 300 420 520 600 660 700 720 720 700 660 600 520 420 300 160 0160 150 280 390 480 550 600 630 640 630 600 550 480 390 280 150 0

150 140 260 360 440 500 540 560 560 540 500 440 360 260 140 0140 130 240 330 400 450 480 490 480 450 400 330 240 130 0130 120 220 300 360 400 420 420 400 360 300 220 120 0120 110 200 270 320 350 360 350 320 270 200 110 0110 100 180 240 280 300 300 280 240 180 100 0

100 90 160 210 240 250 240 210 160 90 090 80 140 180 200 200 180 140 80 080 70 120 150 160 150 120 70 070 60 100 120 120 100 60 060 50 80 90 80 50 0

50 40 60 60 40 040 30 40 30 030 20 20 020 10 010 0

nika. W zasadzie człowiek bezlitosny potrzebuje tylko dwóch rzeczy. Po pierwsze, musion znać główne zasady teorii uczenia się, a mianowicie, że rodzaj wzmocnień zapozytywne zachowanie, jak też brak wzmocnień za negatywne zachowania może miećpotężny wpływ na postępowanie. Wzmocnienia za negatywne zachowania mogą byćbardzo słabe, jeżeli są stosowane i wstrzymywane w sposób konsekwentny. I tak pewnabezlitosna, w pełni poinformowana osoba targująca się rozpoczęła od oferty, która niedawała jej przeciwnikowi żadnej szansy na jakikolwiek zysk. Następnie małe przyrostyzysku oferowała jedynie za duże ustępstwa. Gdy tylko przeciwnik stawiał opór nie chcącczynić ustępstw, poinformowana osoba targująca się zmieniała swoje oferty w takisposób, że nie dawały przeciwnikowi żadnego zysku. Ostateczny rezultat był taki, że wpełni poinformowana osoba targująca się uzyskała znaczny zysk, podczas gdy osoba oniepełnej informacji była bardzo zadowolona z małej sumy, którą udało jej się uratować.Zaletą teorii uczenia się, odpowiednio stosowanej, jest to, że nie tylko może onaprowadzić do uzyskiwania korzystnych rezultatów przez bezlitosnego gracza - otrzymy-wanie wielu kolejnych wzmocnień jest tak przyjemne, że niepoinformowana osobatargująca się jest nie tylko zadowolona ze swych osiągnięć, lecz ponadto chce grać (itracić) znowu.

We wszystkich tych przykładach społecznego podej mowania decyzji nie działały żadneczynniki osobowościowe. Wszystko było (lub powinno być) przeprowadzone w zimny,bezosobowy sposób. Co się jednak stanie, jeśli włączą się w to czynniki osobowościowe?Zgodnie z podstawowymi zasadami teorii decyzji powinno się maksymalizować zyski, azatem czynniki osobowościowe nie powinny naprawdę czynić żadnej różnicy. Oczywiś-cie tak nie jest. Zastanów się, co mogłoby się zdarzyć, gdybyś znał położenie swegoprzeciwnika. Czy cała struktura targu nie uległaby zmianie, gdyby było wiadome, żejeden z uczestników jest złośliwy, nastawiony na zysk i bezlitosny, w pełni świadomyproblemów swego przeciwnika, lecz całkowicie nieczuły na nie, dbający jedynie o swojezyski bez względu na koszty innych?

Negocjacje strategiczne

Wiemy już coś nie coś o naturze negocjacji interpersonalnych w czasie targowania się.Główną cechą normalnej sytuacji targowania się jest to, że żaden z przeciwników nie znamacierzy wypłat swego partnera, a jednak obaj muszą dojść do pewnego kompromisu,jeśli każdy z nich ma coś zyskać. W sytuacjach tych komunikowanie się jest zarównobezosobowe, jak i ograniczone. Posunięcia i kontrposunięcia podczas negocjacji rzadkoograniczają się do prostej, nieodwołalnej oferty określonego wyniku. W większościsytuacji, w których dwie strony muszą negocjować ze sobą, możliwych taktyk negocjo-wania jest znacznie więcej i są bardziej wyrafinowane. Ponadto macierz wypłat każdegozprzeciwników jest zwykle znana obu stronom. Ogólny cel jest nadal ten sam: zmaksy-malizować własną wygraną, usiłując zmusić przeciwnika do podjęcia korzystnej dlaCiebie decyzji. Gdy kanały komunikacji otwierają się, taktyka zmienia się: można teraz

stosować broń w postaci groźby, obietnicy i zobowiązania. Zbadajmy, w jaki sposóbdziałają te środki?

Przeanalizujmy sytuację konfliktową. Obie strony nie wierzą sobie nawzajem, tak żenie jest możliwe osiągnięcie zadowalającego rozwiązania po prostu dzięki wzajemnemuzrozumieniu i dobrej woli, mimo że taka ugoda prawdopodobnie byłaby dla obu stronlepsza niż niezadowalający kompromis, na jaki się zgodzą w wyniku groźby iprzeciwgroźby.

Taktyka konfliktu

Konflikt można uważać za walkę, w której każda strona stara się polepszyć swojepołożenie. Zwykle obie strony mogą równocześnie poprawić swoją sytuację, tak że niemuszą one nieodmiennie przeciwstawiać się sobie nawzajem. W konflikcie groźby sąlepsze niż działania, ponieważ te ostatnie często niszczą tyle samo, ile przynoszą zysków.Konflikt jest zatem w zasadzie sytuacją targowania się5.

W jaki sposób pozbawiona skrupułów osoba targująca się zmusza przeciwnika dopodporządkowania się swym wymaganiom? Racjonalność nie jest zaletą. Pełna infor-macja, dobra komunikacja i zdolność skutecznego podejmowania decyzji - wszystko tomoże stać się ciężarem. Często człowiek (lub naród) dysponujący mocniejszymi atutamiw sytuacji konfliktowej jest stroną słabszą.

Racjonalność. Racjonalność jest często słabym punktem. Jeśli druga strona wie, że jesteśracjonalny, możesz być wskutek tego w gorszym położeniu. „Jeśli jakiś człowiek zapukado Twoich drzwi i powie, że pchnie Cię nożem, jeśli nie dostanie 10 dolarów, to jest dosyćprawdopodobne, że otrzyma te 10 dolarów, zwłaszcza gdy jego oczy są nabiegłe krwią".Człowiek, który porywa samolot i zmusza pilota do lądowania w jakimś odległym kraju,wzbudza większy strach, gdy jest irracjonalny (cierpiał niegdyś na zaburzenia psychicz-ne), niż wtedy, gdy zdaje się być konsekwentny i sprawny. Jeśli jakiś maleńki kraikstarannie rozpowszechnia wieści, że jego przywódca jest szaleńcem o dyktatorskiejwładzy, to przywódca ten może zagrozić, że zrzuci śmiertelną truciznę do źródeł wódzaopatrujących Paryż, jeżeli Stany Zjednoczone nie przeproszą go za posadzenie jegoambasadora na zbyt mało zaszczytnym miejscu przy stole w czasie bankietu.

Normalne reguły targowania się oparte są na założeniu, że każdy z uczestników oceniakoszty i kary w sposób racjonalny i że każdy stara się maksymalnie polepszyć własnąsytuację. Jeśli jednak jedna ze stron jest irracjonalna, to wówczas strategie negocjacyjnezostają całkowicie zaburzone. Jeśli jest się przekonanym, że przeciwnik jest zdolny dowłaściwej oceny kosztów i kar lub jeśli nie dba on o nie, strategiczne manipulacje stają sięwówczas nieefektywne.

s Następujące dalej omówienie oparte jest na książce Scheilinga The slrategy ofConflict (1963). Wszystkiecytaty w tym paragrafie pochodzą z pracy Scheilinga.

Dobra komunikacja. Strona dysponująca najbardziej sprawną komunikacją często jest wgorszym położeniu. Jeżeli sprzeczasz się przez telefon ze swym przyjacielem, gdzie maciczjeść kolację, przy czym on ma ochotę na morskie ryby i skorupiaki w jednym końcumiasta, a Ty wolisz chińskie potrawy podawane w drugim jego końcu, to najlepszastrategia, jaką możesz wybrać, polega na tym, że oświadczasz, iż będziesz w chińskiejrestauracji o godzinie 600 wieczorem i natychmiast wieszasz słuchawkę. Jeśli zechce onzjeść z Tobą kolację, to nie ma innego wyboru niż tam się z Tobą spotkać.

Manipulacja kanałami komunikacyjnymi jest skuteczna zarówno jako groźba, jak iobrona przeciw groźbie. Jeśli groźba nie jest słyszana ani rozumiana, to zobowiązanie dowykonania jej staje się pozbawione sensu. Ojciec, który podejrzewa, że jego córka zostałaporwana, może wyjechać z miasta przed rozpoczęciem jakichkolwiek negocjacji ipozostawać nieosiągalnym. Zastosowanie obcych wojsk przy tłumieniu rozruchów idemonstracji obywatelskich jest skuteczne także dlatego, że bariera językowa czyni jeodpornymi na groźby, obietnice i zobowiązania. Ponadto może to nawet dodać pewnegoelementu irracjonalności sytuacji decyzyjnej.

Władza. Człowiek wyposażony we władzę podejmowania decyzji znajduje się w gorszympołożeniu. Na negocjacje zawsze najlepiej jest wysłać osobę na niskim stanowisku, kogoś,kto po prostu wypełnia rozkazy. Wówczas, bez względu na to, jak przekonywające sąargumenty drugiej strony, nawet jeśli w końcu zgodzi się on z nimi, nie może zmienić swejdecyzji przetargowej. Jeśli jedna ze stron reprezentowana jest przez szefa, to każdy wic, żegdy tylko zostanie on przekonany - bez względu na to, jak dalece - to ma on dość władzy,aby ustąpić.

Mądry rektor uniwersytetu zdecydowanie zaprzeczy, jakoby miał jakąś władzę nadpolicją. Tak więc, gdy na terenie uniwersytetu dojdzie do zaburzeń, może on powiedziećstudentom, że rozumie ich problemy i sympatyzuje z nimi, lecz naczelnik policji wmieście poinformował go, że jeśli zaburzenia nie skończą się w ciągu 1 godziny, /ostaniewysłany oddział operacyjny. Dzięki brakowi władzy nad policją rektor może w rad\ kalinsposób zwiększyć swą władzę nad całą sytuacją.

Manipulowanie macierzą wypłat. Jeśli groźba nie ma żadnego wpływu na proco*decyzyjny, to traci ona skuteczność. Taktyka ta wydaje się słuszna, ponieważ / occn:|czyichś kosztów i wartości wiąże się zwykle wysoki stopień niepewności. Jeżeli grupaporywaczy ma zakładnika ze sfer rządowych, to kontrreakcją rządu może być postępo-wanie w taki sposób, jak gdyby życie tego zakładnika nie miało żadnego znaczenia. Jc*liktoś porwie syna wybitnego przedsiębiorcy, to mógłby on zareagować na to stuierd/e-niem Jak to dobrze, że się go pozbyłem".

Eskalacja gróźb i przeciwgróźb. Przypuśćmy, że ruch „Keep New York Smali(„Utrzymajmy Nowy Jork Małym") sprzeciwia się budowie nowego 125-picirowoiiowieżowca przy wjeździe na most Jerzego Waszyngtona. Nikt ich nie słucha, wobec czegodecydują się udramatyzować swe stanowisko grożąc, że zatrzymają ruch kolejowy, jeżeliich żądania nie zostaną spełnione. Zamierzają zrobić to wszystko w sposób pokojowy:

>Jikt nie chce żadnych gwałtów. Koleje ignorują to oświadczenie. Teraz ruch realizuje5wą groźbę w ten sposób, że jego uczestnicy siadają na jednym z torów kolejowych,zmuszając pociąg podmiejski do zatrzymania się. Maszynista pociągu jest rozsądnymczłowiekiem, nie ma żadnego innego wyboru i musi się zatrzymać. Punkt dla ruchu.

Towarzystwo kolejowe decyduje się zastosować przeciwgroźbę: polecając maszyniście,iiby nastawił mechanizm sterowniczy pociągu w taki sposób, żeby posuwał się on bardzopowoli po szynach, a następnie wyskoczył z pociągu i szedł obok niego. Teraz nie ma onjuż możności zatrzymania pociągu, nawet gdyby chciał to uczynić: druga strona zrobilepiej, jeśli zejdzie z torów. Punkt dla taktyki brak władzy.

Jednakże ruch „Keep New York Smali" dysponuje oczywistą przećiwgroźbą. Tak więcnastępnym razem, gdy usiądą oni na torach, pozbawią się swej władzy poruszania się:przykują się kajdankami do torów. Następny punkt dla taktyki brak władzy. Maszynistanie odważy się opuścić pociągu. Ta ostatnia taktyka ma jednak słabe punkty, ponieważ wtym wypadku komunikacja odgrywa bardzo dużą rolę. Członkowie ruchu nie odważą sięprzykuć naprawdę, jeżeli nie będą pewni, że maszynista wie, iż oni są przykuci.Oczywiście, najlepszą kontrakcją kolei jest wyznaczyć na służbę w tym pociągu głuchegomaszynistę. Punkt dla taktyki brak komunikacji.

Przykład ten dobrze ilustruje trudności, jakie nasuwa stosowanie wszystkich tychtaktyk opartych na groźbie. Przede wszystkim są to chwilowe, niestabilne rozwiązaniaokreślonych sytuacji. Wymuszają one jedynie zgodę zaocznie, gdyż partnerzy niedochodzą do żadnego prawdziwego zrozumienia występujących tu problemów. Prze-kształcają one proces negocjacji w grę, zaś główna trudność związana z ujmowaniemsprawy w ten sposób polega na tym, że zawsze zdaje się istnieć jakieś kontrposunięcie.Niestety, gdy negocjacje trzeba prowadzić w sytuacji braku wzajemnego zaufania, częstonie ma innego wyjścia niż postępować zgodnie z tym scenariuszem, cios za cios.

Nie istnieje żadne sensowne rozwiązanie tych problemów. Psychologowie starają sięanalizować je formalnie, zwykle za pomocą zbioru technik matematycznych, znanychpod nazwą „teorii gier". Ostrzegamy, że chociaż teoria gier może być interesująca, tojednak jest ona wysoce kontrowersyjna jako metoda analizowania zachowania ludzi. Wswej analizie jest ona również wysoce specjalistyczna i często wymaga dobrej znajomościwyższej matematyki.

GRY I DECYZJE

Jednym ze sposobów podejścia umożliwiającego analizę podejmowania decyzji w kontekściespołecznym jest teoria gier. Teoria gier jest w swym duchu podobna do badań nad racjonalnympodejmowaniem decyzji, które omawialiśmy w poprzednim rozdziale. Dąży ona do ustaleniaformalnej definicji sytuacji decyzyjnej i wyprowadzenia racjonalnych rozwiązań. Aczkolwiek dolej pory teoria gier nie zdołała uwzględnić w wystarczający sposób niektórych bardziej złożonychczynników działających w sytuacji społecznego podejmowania decyzji, stanowi ona doskonałyPunkt wyjścia dla badań nad podejmowaniem decyzji w kontekście społecznym.

Gra ściśle rywalizacyjna

Podstawowym elementem społecznego podejmowania decyzji jest fakt, ze wynik zależy odłącznych działań wielu osób. Zaczniemy od najprostszego przypadku-sytuacji, w której dwajgracze są swymi przeciwnikami w pewnej grze. Każdy z graczy wybiera pewien sposób działaniaspośród różnych dostępnych mu działań. Swego wyboru dokonuje sam, bez komunikowania się zdrugim graczem. Obaj gracze, gdy już podejmą swe decyzje, równocześnie ujawniają je (właściwymsposobem dokonania tego jest zapisywanie wybranych działań i wręczenie ich bezstronnemurozjemcy). Najistotniejszym elementem gry jest macierz wypłat: zbiór wyników, jakie przynosząróżne kombinacje działań wybranych przez graczy.

Jedna z możliwych form macierzy wypłat została przedstawiona w trzech częściach na rysunku16-6. Górna macierz pokazuje, ile otrzyma gracz A za każdą kombinację działań, jakie możewybrać on i jego przeciwnik. Druga macierz przedstawia te same informacje dla gracza B. Dolnamacierz jest macierzą łączną, która jest kombinacją obu powyższych macierzy-w taki właśnie

RYSUNEK 16-6

sposób przedstawia się zwykle te informacje. W macierzy łącznej liczba po lewej stroniereprezentuje zawsze wypłaty gracza wymienionego po lewej stronie macierzy; liczba po prawejstronie oznacza wypłaty gracza wymienionego u góry.

Zgodnie z tymi macierzami wypłat, jeśli zarówno gracz A, jak i gracz B wybiorą działanie 1, Aotrzyma 3 dolary, a B straci 3 dolary. Jeśli obaj wybiorą 2, A straci 5 dolarów, a B zyska 5 dolarów.Problem zatem jest następujący: jeśli obaj gracze wiedzą, jak wygląda macierz wypłat, to jakpowinni oni postąpić?

Strategia decyzji w przypadku tej sytuacji jest dość prosta. Gracz A powinien rozumować mniejwięcej tak:

„Oczywiście ja chcę wygrać jak najwięcej - to znaczy, że powinienem grać 2, zaś B powiniengrać 1, lecz B nie jest głupi. Straci on najwięcej, jeśli tak się stanie, a więc zagra onnajprawdopodobniej 2. Jeśli B zagra 2, ja muszę grać 1, bo inaczej stracę 5 dolarów. A nawetjeśli B zagra 1, to i tak zyskam na tym".

Sytuacja gracza B jest nieco inna: ma możność wyboru. Jeśli Bgra 1, to zawsze traci. Jeśli gra 2, to wnajgorszym wypadku może zremisować. A zatem w tej szczególnej grze oczekiwalibyśmy, że Awybierze 1, a B wybierze 2. Gra wtedy zawsze skończy się remisem.

Jest to jedna z najprostszych sytuacji decyzyjnych, w których wyniki zależą od łącznych działańobu przeciwników. Określa się ją jako ściśle rywalizacyjna (lub ściśle konkurencyjną), ponieważcokolwiek jeden z przeciwników wygra, drugi musi stracić. W języku teorii gier jest to gra o sumiezerowej. Nie istnieje taka kombinacja decyzji, przy której obaj mogliby zyskać lub obaj stracić. Grętę określa się także jako grę zdeterminowaną, ponieważ jej wynik dla racjonalnych graczy jestzawsze ten sam. Nie ma tu miejsca dla negocjacji, perswazji czy podstępów. Gracz B możezawczasuogłosić swój sposób gry i stwierdzić, że zawsze będzie grał 2. Ta otwarta deklaracja nie skłoni A dozmiany swego wyboru z 1 na 2, ponieważ wtedy straciłby on 5 dolarów. Podobne oświadczeniegracza A, że zagra 2, nie wpłynęłoby na zachowanie B. To, czy istnieje komunikowanie się, czyzachowana jest dyskrecja, nie ma znaczenia i nie wpływa'na wynik. Aby zapoznać się z bardziejinteresującą i bardziej typową sytuacją, trzeba przede wszystkim usunąć podstawowe ograniczeniewystępujące w tej prostej, zdeterminowanej grze: a mianowicie tę jej właściwość, że istnieje takałączna decyzja, która jest optymalna dla obu graczy.

Gdy wiele zależy od podstępu

Inne rozmieszczenie wypłat dla różnych kombinacji decyzji przekształca tę podstawową grę wznacznie ciekawszą i bardziej realistyczną sytuację decyzyjną. Przykład z historii zilustruje nam, cozdarza się wtedy, gdy nie istnieje określona kombinacja decyzji, która byłaby optymalna dla obustron.

Przed lądowaniem aliantów we Francji podczas II wojny światowej Niemcy musieli przewidzieć,gdzie zostanie skierowane główne uderzenie inwazji. Wzdłuż zachodniego wybrzeża Francji byłowiele możliwych miejsc do wyboru, a do najbardziej prawdopodobnych należał port w Calais.Urządzenia portowe były niezbędne do szybkiego zorganizowania zaopatrzenia dla sił inwazyj-nych. Mniej prawdopodobne, lecz też możliwe było lądowanie na plażach wzdłuż brzegówNormandii. Niemcy musieli wybrać, gdzie zlokalizować swe główne fortyfikacje i siły obronne;alianci musieli wybrać, czy atakować port czy plażę. Jest to łączna sytuacja decyzyjna i wynikimożna przedstawić za pomocą macierzy wypłat (rys. 16-7).

RYSUNEK 16-7

W macierzy tej zakłada się, że jeżeli alianci zaatakują silnie ufortyfikowany port broniony,przezduże siły przeciwnika, to wynik będzie nierozstrzygnięty (0).

Atak na otwarte plaże Normandii przeciw skoncentrowanej obronie byłby zapewne nieskutecz-ny: strata 5 dla aliantów, zysk 5 dla Niemców. Przyjmiemy także, że alianci zyskają więcej, jeślizaatakują niebroniony port, niż jeśli zaatakują niebronioną plażę.

Na pozór można by oczekiwać, że strategie decyzyjne obu przeciwników będą kształtować siętak, jak w poprzednim przykładzie.

Obie strony mają przybliżone wypłaty dla różnych kombinacji decyzji. Gdy alianci przeanali-zują tę sytuację decyzyjną, to powinni dojść do wniosku, że mogą zminimalizować swemaksymalne straty atakując port. Podobnie Niemcy mogliby uważać, że ich optymalna strategiapolega na skoncentrowaniu swych możliwości obronnych w porcie (co w rzeczywistości uczynili).Można by oczekiwać, że wybór strategii © przez obie strony byłby niejako wynikiem automa-tycznym; wynik ten oznaczono ©.

Jednakże dalsza analiza sugeruje, że w przeciwieństwie do poprzednio rozpatrywanej sytuacjiwynik ten nie jest oczywisty. Przyjmijmy, że alianci śledzą przypuszczalne rozumowanieNiemców. Wówczas zorientują się oni, że Niemcy mogą oczekiwać, iż zaatakują port; Jeśli jednakNiemcy rzeczywiście przyjmą strategię ®, to alianci mogliby zyskać atakując plażę. Wynikiem tegobyłaby klatka oznaczona © w macierzy decyzyjnej. Lecz Niemcy powinni przewidzieć tę linięrozumowania aliantów i mogliby odgadnąć, że alianci w rzeczywistości zaatakują plażę. W tymprzypadku ich optymalny wybór uległby zmianie i powinni oni także skoncentrować swojeoperacje obronne na plażach. Wynikiem byłaby klatka oznaczona ®. Jeśli jednak alianciprzewidzą, co Niemcy pomyślą, że alianci pomyślą, to powinni oni zwrócić swój atak naniebroniony (obecnie) port, spodziewając się wyniku oznaczonego ©jako wyniku ostatecznego.Oznacza to, że Niemcy powinni powrócić do swej początkowej strategii, aby uzyskać wynik ©.Krótko mówiąc, w tej sytuacji decyzyjnej nie ma żadnej stabilnej kombinacji wyborów: najlepszastrategia zależy od tego, co jeden gracz sądzi, że jego przeciwnik będzie sądził, że on sądzi, i takdalej.

Ta zmiana macierzy wypłat otwiera możliwość uwzględnienia działania czynników społecznychw sytuacji podejmowania decyzji. Nadaje ona znaczenie kombinacji, perswazji i podstępom. Nie

można już prawdziwej decyzji ogłaszać z góry, nie dając w ten sposób przewagi przeciwnikowi. Imwięcej masz informacji o prawdopodobnej decyzji innych, tym większa twoja przewaga podwzględem możliwości wpływania na ostateczny wynik.

Dylemat więźnia

Często mamy do czynienia z taką sytuacją decyzyjną, w której obaj uczestnicy stają wobecproblemu polegającego na usiłowaniu określenia możliwych działań przeciwnika, mimo braku

: możliwości porozumienia się z nim. Sytuacja jest tego rodzaju, że istnieje rozwiązanie koopera-cyjne, to znaczy, jeśli obaj przeciwnicy wybiorą właściwe postępowanie, obaj zyskają na tym.Istnieje także rozwiązanie rywalizacyjne, w którym pewna kombinacja działań przynosi stratę obuuczestnikom. W dwóch pozostałych możliwych wynikach, jeden korzysta kosztem drugiego. W

\ jaki sposób uczestnicy dochodzą do podjęcia decyzji, jeśli negocjacje są niedozwolone?

: Sytuacja decyzyjna. Zasadniczy wzorzec sytuacji pochodzi jakoby od typowych propozycjiwysuwanych pod adresem więźniów przez prokuratora prowadzącego śledztwo. Więźniowie A i Bzostali aresztowani wskutek podejrzenia, że wspólnie popełnili poważne przestępstwo, lecz nie ma

: przeciw nim dowodów. Toteż prokurator okręgowy usiłuje skłonić więźniów do przyznania się. Wtym celu oferuje „nagrodę". Każdego więźnia informuje się, że jeśli się przyzna, to uzyskaprzebaczenie i zostanie wypuszczony na wolność. W przeciwnym razie prokurator zrobi wszystko,co tylko jest możliwe, aby dostał najwyższy możliwy wyrok. Jeśli nie przyzna się, a jego wspólnik sięprzyzna, otrzyma maksymalną karę za to przestępstwo - 25 lat więzienia. Jeśli żaden z nich nieprzyzna się, dowody umożliwiające skazanie nie będą zbyt silne. W najgorszym przypadku mogązostać skazani za jakieś pomniejsze wykroczenie (takie jak zakłócenie porządku publicznego) idostaną po 1 roku więzienia.

Jeśli obaj przyznają się, to wówczas prokurator nie może zwolnić ich obu, lecz zaleci łagodnywymiar kary: przewiduje, że każdy otrzyma 10 lat więzienia. Sytuację tę przedstawia rysunek

;16-8.

RYSUNEK 16-8

RYSUNEK 16-9

Dylemat jest oczywisty: najlepsza ogólna strategia polega na nieprzyznaniu się obu więźniów A iB. Lecz taki wspólny wybór zachowania wymaga, aby każdy z nich ufa! drugiemu, a wobecniemożności komunikowania się utrzymanie wzajemnego zaufania może być trudne. Ponadtopolicja prawdopodobnie zrobi wszystko co w jej mocy, aby zmniejszyć do minimum możliwość! żejeden więzień będzie wierzył drugiemu, dając do zrozumienia, że wspólnik już się przyzna!.

Problem, przed którym stoją obaj więźniowe, jest w rzeczywistości problemem decyzyjnym odość ogólnym charakterze: macierz wypłat jest przedstawiona na rysunku 16-9. Jeśli ktoś wierzydrugiemu, powinien wybrać strategię 2 (nie przyznawać się). Jeśli jednak istnieją jakieśwątpliwości, to wówczas strategia 1 pozostaje do przyjęcia.

1 7. Motywacja

MÓZGOWE MECHANIZMY MOTYWACJIElektryczna regulacja głodu i pragnieniaZaburzenia systemu regulacji motywacyjnej

SYSTEMY REGULACJI MOTYWACYJNEJSprawdzian liczbowy

Niesmaczny pokarmKraina mlekiem i miodem płynąca

Zakończenie jedzeniaKarmienie z przetoką przełykowąNapełniony żołądek

Czynniki pozabiologiczne

REAGOWANIE NA NIEPEWNOŚĆReakcje na stres

BIOCHEMICZNE REAKCJE NA STRES

Jak wytworzyć stres?Strach

Reakcje na konfliktKonflikt dążenie-unikanieFrustracja

Reakcje na nicDeprywacja sensoryczna

Nerwowe mechanizmy wzbudzeniaWzbudzający układ siatkowaty

SEN

INTERPRETACJA WZBUDZENIA EMOCJONALNEGOEmocje: jedna czy wiele?

Po m ia ry flzjo logie z n eBiofeedback (Biologiczne sprzężenie zwrotne)

Jak wywołać gniew lub euforię?Wzbudzenie emocjonalneWarunki sytuacyjneEuforiaGniewWyniki

MOTYWACJA A POZNANIE

Różnorodne źródła informacji współdziałają ze sobą i wpływają na to, co zwierzę lubczłowiek czyni - od jego myśli do poziomu hormonalnego, do potrzeb pokarmowych, dotego, co widzi w świecie zewnętrznym. Dotychczas koncentrowaliśmy się na badaniuczystych systemów odbioru i przetwarzania informacji: systemów, które pobierałyinformację z otoczenia lub z pamięci i poddawały ją niezbędnym kolejnym operacjom. Wbadaniach nad motywami biologicznymi będziemy po raz pierwszy mieli do czynienia zsystemami, które bezpośrednio opierają się w swych operacjach na czynniku bioche-micznym-systemami, dla których stan chemiczny organizmu jest jednym z najważniej-szych wejść.

MÓZGOWE MECHANIZMY MOTYWACJI

Elektryczna regulacja głodu i pragnienia

Weźmy dobrze nakarmione zwierzę, które wygląda na zupełnie zadowolone i któremunic nie brakuje. Umieśćmy je w pomieszczeniu, gdzie będzie miało łatwy dostęp doulubionego pokarmu. Jeśli jest ono naprawdę najedzone, nie będzie nic jadło. A terazwłączmy aparat stymulujący, połączony z elektrodą inplantowaną w struktury śródmóz-gowia zwierzęcia. Jeżeli elektroda została umieszczona w odpowiednim miejscu, zwierzęzacznie jeść i będzie jadło dopóty, dopóki utrzymywać się będzie stymulacja elektryczna.Przestanie jeść wkrótce po tym, jak przekręcimy wyłącznik prądu. Elektrody umiesz-czone we właściwych rejonach mózgu mogą w praktyce regulować reakcje pokarmowezwierzęcia (Hoebel, 1969).

Kiedy oglądamy taką demonstrację regulacji elektrycznej reakcji pokarmowych,nasuwa się nam podstawowe pytanie, czy w ten sposób rzeczywiście wzbudzamynormalny motyw głodu? Sceptycy dowodzą, że takie reakcje zwierzęcia nie mają nicwspólnego z motywacją. Jest całkiem możliwe, mówią oni, że elektroda po prostuwzbudza program regulacji mięśniowej związany z jedzeniem. Możliwość aktywizowa-nia reakcji mięśniowych przez bodźce elektryczne ani nie jest czymś nowym, ani też nicnam nie mówi o motywacji.

Jak można by przekonać sceptyków o tym, że stymulacja poprzez elektrody oddziałujerzeczywiście na motywacyjny system regulacji zachowania? Przede wszystkim reakcjazwierzęcia musi charakteryzować się pewną liczbą cech istotnych. Po pierwsze, jegoreakcja na prąd elektryczny nie powinna być po prostu automatyczną reakcją jedzeniajakiegokolwiek dostępnego pokarmu. Powinna ona zależeć raczej od tego, czego zwierzęnauczyło się w normalnych warunkach w swej przeszłości. Ponadto, zwierzę powinnoprzyswajać sobie nowe wzorce reakcji, jeżeli stare nie przynoszą pożądanych rezultatów.Wreszcie jego zachowanie powinno wyraźnie odnosić się do określonego typu motywacji,np. albo dla wody, albo dla pokarmu. Ten ostatni dowód rzeczowy jest potrzebny dowykluczenia możliwości, że elektroda po prostu wpływa na ogólny system aktywacji,

czyniąc zwierzę ogólnie bardziej gotowe do reakcji na wszystko to, co znajduje się w jegootoczeniu, łącznie zjedzeniem. Dopóki nie rozpatrzymy tych wszystkich problemów,dopóty sprawa regulacji elektrycznej systemów motywacyjnych pozostaje w zawie-szeniu.

Reakcje zwierzęcia na drgania elektryczne, które aktywizują obwody nerwowe wśródmózgowiu, są identyczne z reakcjami będącymi rezultatem biologicznego popędugłodu. Nie je ono po prostu pierwszego lepszego pokarmu, na który się natknie, a którynadaje się do jedzenia. Zwierzę konsekwentnie wykonuje te reakcje, które w jegouprzednim doświadczeniu prowadziły do uzyskania pokarmu. Będzie też zmieniać tęreakcję, która przestaje być efektywna w osiąganiu jedzenia. Krótko mówiąc, jegozachowanie jest takie samo, jak zachowanie się głodnego zwierzęcia, mimo że głód ten jestraczej elektrycznego niż biochemicznego pochodzenia (Hoebel, 1969). Podobne wynikiuzyskano ostatnio dla wielu różnych systemów motywacyjnych. Kozy, szczury, koty imałpy uczą się różnorodnych reakcji pod wpływem elektrycznej stymulacji mózgu w celuuzyskania takich rzeczy, jak: pokarm, woda czy partnerzy seksualni. Aktywizacjaokreślonego systemu motywacyjnego zależy od dokładnego umieszczenia elektrody wodpowiednich strukturach śródmózgowia. Obecnie precyzyjna lokalizacja tych obsza-rów jest już dobrze poznana. W ten sposób zachowanie motywacyjne można dowolnieaktywizować całkiem niezależnie od jakichkolwiek deficytów biochemicznych worganizmie.

Istnieją z kolei miejsca lokalizacji elektrod, które dają efekt wręcz przeciwny:zablokowanie motywacji. I tak głodne lub spragnione zwierzę może przestać jeść lub pić ipowrócić do swego posiłku dopiero wówczas, gdy przestaje działać elektryczna stymu-lacja. Pierwszą wskazówką dotyczącą natury systemów motywacyjnych jest to, że ma wnich zastosowanie ogólna zasada pracy układu nerwowego, odbierającego i przetwarza-jącego informacje: że występują w nim zawsze dwa przeciwstawne sobie systemy-nie-zależnie od tego, czy odnosi się to do regulacji mięśniowej, analizy percepcyjnej, czy domotywacji-system pobudzeniowy będący w opozycji do systemu hamującego.

Zaburzenia systemu regulacji motywacyjnej

Jeżeli pobudzenie określonych obszarów mózgu zmusza nasycone zwierzę do jedzenia, tozniszczenie tych samych części mózgu poprzez przecięcie powoduje efekt odwrotny -sprawia, iż zwierzę, nawet gdy jest głodne, nie przejawia zainteresowania pokarmem. Po-dobniejeżeli stymulacja elektryczna pewnych obszarów mózgu powstrzymuje jedzenie ugłodnego zwierzęcia, to chirurgiczne zniszczenie tego obszaru powoduje, że zwierzę jeprzez cały czas, nawet wtedy, kiedy nie jest głodne. Wnioski te opierają się na założeniu,że system regulacyjny przeciwstawia sobie mechanizmy pobudzenia i hamowania.

Uszkodzenia mogą objąć zarówno pola pobudzeniowe, jak i hamulcowe. Uszkodzeniew określonym polu pobudzeniowym ośrodka głodu powoduje, że zwierzę odmawiaspożycia pokarmu nawet wówczas, kiedy dosłownie umiera z głodu. Uszkodzenie wokreślonym polu hamowania powoduje, że zwierzę objada się i w końcu osiąga wagę ciała

kilkakrotnie wyższą niż normalna (ten stan nazywany jest hiperfagią). Uszkodzeniehamulcowego ośrodka głodu powoduje, że zwierzę wygląda tak, jakby bezustannie byłogłodne. Pomimo wilczego apetytu jest wybredne w tym, co dostaje do jedzenia. Takdługo, jak jedzenie jest łatwo dostępne, zjada niezwykłe jego ilości i nadmiernie zwiększaswą wagę. Niemniej jednak nie przejada się tymi pokarmami, które normalnie są dlańneutralne lub odpychające (Teitelbaum i Epstein, 1962).

Występują pewne typy uszkodzeń, które mogą poważnie zmienić dotychczasowepreferencje zwierzęcia dotyczące pokarmu lub napoju. Je i pije ono to, co normalnieodrzuca ze wstrętem. Uszkodzenia te wywołują również niezróżnicowane zachowaniaseksualne oraz brak ukierunkowania na cel. Wskazywałoby to na całkowite zaburzeniewszelkich mechanizmów oceniających w normalnych warunkach trafność informacjipłynącej z otoczenia dla określonego motywu. Ten rozprzestrzeniający się wpływuszkodzenia na różnorodne formy zachowania nasuwa nam wniosek, iż może istniećwspólny proces oceny służący wielu różnym systemom motywacyjnym.

Techniki elektryczne i chirurgiczne stopniowo odsłaniają nam ogólny zarys mecha-nizmów uwikłanych w motywację. Brak jeszcze wielu szczegółów do pełnego obrazu.Powszechne stało się obecnie implantowanie elektrod do mózgu, aby za naciśnięciemguzika włączać i wyłączać reakcje motywacyjne zwierzęcia. Gdyby dążeniem psychologiibyła kontrola zachowania, a nie zrozumienie mechanizmów leżących u jego podstaw, tomożliwości kontrolowania reakcji motywacyjnych mogłyby świadczyć o sukcesiepsychologów.

SYSTEMY REGULACJI MOTYWACYJNEJ

Aby zrozumieć podstawy systemu regulacji motywacyjnej, zbadajmy prototypowysystem-regulację głodu. Celem naszym jest przedstawienie w ogólnym zarysie strukturoddziaływających na siebie w ten czy inny sposób w toku regulacji zachowaniamotywacyjnego organizmu. Pierwszy etap polega na rozstrzygnięciu, co system marobić?

Ogólnie funkcja systemu regulacji motywacyjnej jest jasna. Organizm nieprzerwaniepobiera substancje odżywcze: proteiny, tłuszcze, witaminy, cukry, wodę. Systemregulacji biologicznej musi zapewnić dostateczne rezerwy tych substancji dla normalnegoprocesu przemiany materii. Co pewien czas system ten musi podjąć działanie w celuuzupełnienia tych rezerw. Musi także upewnić się, że nie zgromadził się ich nadmiar. Aponadto, utrzymując taką zrównoważoną dietę, ów system powinien jeszcze ochronićorganizm przed potencjalnie szkodliwymi substancjami. Wszystko to należy czynićdyskretnie, jakby w tle, aby nie przeszkadzać innym czynnościom, które zaprzątająorganizm w jego codziennej egzystencji.

W tym miejscu możemy już zestawić kilka pierwszych elementów modelu systemu,regulacji głodu. Podstawową funkcją systemów regulacji motywacyjnej jest kontrolowa-nie dopływu ogromnej ilości substancji chemicznych, które wspólnie tworzą stan

PS = Porównywacz stanów

RYSUNEK 17-1

biochemiczny organizmu. Oczywiście wymaga to istnienia pewnych mechanizmówfizjologicznych, wykrywających stan rezerw tych substancji biochemicznych. Dlapotrzeb modelu nazwiemy takie urządzenie-urządzeniem kontrolnym stanu rezerw (wskrócie kontroler stanu). Jego praca polega na śledzeniu ilości danej substancji worganizmie, a jego reakcję można przedstawić liczbowo: jest to aktualny poziom rezerwysubstancji, o którą w danym wypadku chodzi. (Jest rzeczą oczywistą, że musi być wieleróżnorodnych rodzajów takich urządzeń kontrolnych związanych z różnorodnymisubstancjami metabolicznymi, dajemy im jednak wspólną nazwę, ponieważ wszystkieone pełnią tę samą funkcję logiczną w systemie regulacji.)

W miarę jak substancje są zużywane w toku normalnego procesu przemiany materiiwystępują ciągłe zmiany na wyjściu kontrolera stanu. W pewnym punkcie rezerwy mogąosiągnąć poziom krytyczny i to jest ten punkt, w którym organizm staje się motywowany.Ten aspekt systemu regulacji może być przedstawiony logicznie jako porównanie międzywyjściem z kontrolera stanu a pewnym poziomem krytycznym, zwanym stanemdocelowym. Rysunek 17-1 reasumuje wzajemne związki między stanem biochemicznym,kontrolerem stanu i stanem docelowym, przedstawionymi jako układ bloków. Kołooznacza proces porównywania; prostokąty przedstawiają procesy zachodzące w syste-

mie. Strzałki i kropki zbiegające się w kole przedstawiają wejścia, które są porównywane,a strzałka wychodząca z koła wskazuje wyniki tego porównania. Podobnie jak tostosowaliśmy na rysunku połączeń nerwowych strzałka oznacza wejście pobudzeniowe(dodawane), a kropka oznacza wejście hamujące (odejmowane). Te strzałki i kołaoczywiście przedstawiają raczej całe struktury nerwowe, a nie pojedyncze neurony.

W modelu urządzenie, które porównuje dane z kontrolera stanu ze stanem docelowym,czyli porównywacz stanów (PS), odejmuje wartość stanu biochemicznego od wartościstanu docelowego. Tak więc wynik ujemny wskazuje, że istnieją wystarczające rezerwybiochemiczne. Kiedy stan biochemiczny spada poniżej poziomu wartości stanu docelo-wego, wyjście z PS staje się dodatnie i dostarcza wskazówki, że coś jest źle: organizmpowinien powziąć kroki korygujące ten stan.

Kiedy PS osiąga wyjścia dodatnie, wówczas zwierzę powinno zacząć przejawiać rodzajzachowań typu poszukiwania jedzenia. Dokładne rodzaje powstających reakcji mogązależeć od repertuaru reakcji zwierzęcia oraz środowiska, w którym ono się znajduje. Jestto ten punkt, w którym czynniki motywacyjne zaczynają wchodzić w interakcję zwyuczonym doświadczeniem, i na rysunku 17-2 przedstawiliśmy to po prostu łącząc

PS = Porównywacz stanów

RYSUNEK 17-2

porównywanie stanów z selektorem zachowania, czyli systemem odpowiedzialnym zazapoczątkowanie zachowania poszukującego pokarmu. Pojawienie się selektora za-chowania ma służyć do uzmysłowienia sobie warunków, w których system motywa-cyjny przejmuje pełną władzę nad zachowaniem organizmu i zaczyna kierować jego rea-kcjami.

Co się dzieje dalej? Następne pytanie dotyczy tego, jak informacja z otoczenia jestwykorzystywana przez organizm podczas zachowania poszukującego pokarmu. Zakła-damy, że w zależności od rodzaju deficytu motywacyjnego organizm może poszukiwaćokreślonych zdarzeń w swym otoczeniu. Nie będzie poszukiwać jedzenia, kiedy jestspragniony. Zatem od momentu, kiedy porównywacz stanów daje wynik dodatniinformacje płynące z otoczenia zaczynają być analizowane ze względu na ich związek zaktualnym deficytem. Informacja nadchodząca za pośrednictwem systemów sensorycz-nych jest porównywana z tym, co zwierzęciu jest wiadome o celu, a wyniki tegoporównywania zależą od tego, na ile przedmioty z otoczenia pasują do jego wewnętrz-nego obrazu celu, jakim jest pokarm.

Podsumowując ten aspekt zachowania motywacyjnego, musimy uzupełnić nasz sy-stem (rysunek 17-3). Po pierwsze, należy przedstawić, jak przedmioty są analizowane

przez system sensoryczny i porównywane z obrazem wewnętrznym celu, czyli włączyćdo systemu analizę sensoryczną i obraz celu. Po drugie, aby pokazać, jak te dwa źródłainformacji są porównywane ze sobą, należy dodać jeszcze porównywacz celów (PC).

Jak dotąd uzyskaliśmy mechanizmy służące do pomiaru biochemicznego stanuorganizmu, jeden do inicjowania działań poszukiwania pokarmu, kiedy poziom spadazbyt nisko, i drugi do analizy nadchodzących danych sensorycznych w celu ustalenia ichzwiązku z deficytem motywacyjnym. Pozostaje tylko regulacja upływu czasu, kiedy toorganizm przestaje szukać, a zaczyna jeść. Uzyskujemy to podłączając jeszcze jednourządzenie porównujące stan z celem (porównywacz stanu z celem-PSCj (rys. 17-4).PSC po prostu dodaje wejścia porównywacza stanu i porównywacza celów. Dodatniewyjście z PSC aktywizuje blok konsumpcji i jednocześnie wygasza selektor zachowania.Jak się przekonamy później, system ten pozwala bardzo głodnemu zwierzęciu jeść niemalwszystko, nawet jeżeli porównywacz celów mówi, że pokarm ten ma wartość ujemną.Pozwala on również zwierzęciu, które wcale nie jest głodne, jeść, jeżeli pokarm jestdostatecznie atrakcyjny.

System ten przedstawia następstwo zdarzeń prowadzących do zapoczątkowaniaspożywania pokarmu. Jak następuje przerwanie raz zaczętej konsumpcji? Najbardziej

RYSUNEK 17-3 RYSUNEK 17-4

Tabela 17-1. Lista składników i ich właściwości

Selektor zachowania

Stan biochemiczny

Konsumpcja

Trawienie

Środowisko

Porównywacz celów (PC)

Analiza sensoryczna

Porównywacz stanów (PS)

Porównywacz stanu z celem (PSC)

Kontroler stanuObraz celu

Stan docelowy

Inicjuje zachowanie poszukiwania pokarmu. Działa wyłączniewtedy, kiedy PS i PSC zezwalają na to. Dodatnia wartość PSpobudza działanie selektora zachowania, a dodatnia wartośćPSC zatrzymuje je.

Magazyn rezerw substancji biochemicznych potrzebnych orga-nizmowi.

Konsumpcję inicjuje przedmiot analizowany przez Analizę Sen-soryczna, ale tylko wówczas, kiedy wyjście z PSC ma wartośćdodatnią.

Proces transformacji zjedzonych przedmiotów na podstawowewartości biochemiczne.

Świat, w jakim zwierzę żyje. Na naszych rysunkach będą tozawsze warunki istniejące na zewnątrz ciała zwierzęcia.

Porównuje analizę sensoryczna z obrazem wewnętrznym. War-tość pojawiająca się na wyjściu określa wynik tego porówna-nia.

Analizuje informację o przedmiocie płynącą ze środowiska, wjakim znajduje się zwierzę, a która jest informacją dostarczonąprzez system sensoryczny. Obejmuje stadia rozpoznawaniaobrazu. Daje dodatnie reakcje wyłącznie w odniesieniu doprzedmiotów należących do kategorii pokarmu. >

Odejmuje wartość kontrolera stanu od wartości stanu docelowe-go. Wartość na wyjściu odzwierciedla wielkość głodu.

Dodaje wartości PS i PC. Wartość na wyjściu określa, jak bardzopokarm jest pożądany, łącząc rodzaj pokarmu z potrzebąpożywienia. Wartość ujemna oznacza, iż konsumpcja niepowinna nastąpić.

Mierzy stan aktualnej koncentracji substancji biochemicznych.Wewnętrzna reprezentacja przedmiotu, którego poszukuje ana-

liza sensoryczna. Zazwyczaj ma charakter ogólny.Reprezentuje pożądaną wartość substancji biochemicznej.

oczywiste rozwiązanie mamy wówczas, gdy pokarm trafi już do wewnątrz ciała, układtrawienny zaczyna pracować odbudowując deficyt występujący w stanie biochemicz-nym. Zmiana ta jest stale nadzorowana przez kontrolera stanu, tak że kiedy deficytzostanie odbudowany, poziom porównywacza stanu obniża się do wartości ujemnej, comoże spowodować ewentualnie wyłączenie zachowania konsumpcyjnego i pozwalazwierzęciu na powrót do jego normalnego zajęcia. Później przekonamy się, że nie jest torzeczywisty sposób zahamowania zachowania konsumpcyjnego. Na razie jednak zamykapętlę i pozwala kontynuować sprawdzanie modelu. (Tymczasem spróbujcie określić,dlaczego potrzebny jest inny sposób zahamowania spożycia pokarmu.)

Model ten zatem jest opisem wydedukowanych mechanizmów wchodzących w systemregulacji motywacyjnej. Jest on wystarczająco pełny, aby można zacząć go sprawdzać.Pierwsze pytanie brzmi: jaki byłby wzorzec reakcji organizmu, gdyby system takiregulował jego zachowanie? Pytanie drugie brzmi: jakie systemy zarysowane w modelusprawdzają się w badaniach eksperymentalnych nad motywacją?

Sprawdzian liczbowy

Wyobraźmy sobie hipotetyczne zwierzę, którego zachowanie regulowane jest przezsystem przedstawiony na rysunku 17-4. Jak wyglądałoby zachowanie zwierzęcia? Czytaki system regulacji potrafiłby utrzymać na optymalnym poziomie wewnętrzne rezerwykontrolowanej przezeń substancji? Jakiego rodzaju preferencje pokarmowe mogłobymieć zwierzę oraz jakie zmienne mogłyby wpływać na wzorzec jego reakcji jedzenia? Czypotrafiłoby ono dostatecznie dobrze odróżniać substancje jadalne od niejadalnych i jeśćodpowiednią ilość substancji odżywczych?

Posłużymy się kilkoma przykładami, aby uzmysłowić sobie, jak nasz system działa.Weźcie kartkę papieru i wykreślcie kolejno osiem kolumn: Czas, Kontroler stanu, PS,Analiza Sensoryczna, PC, PSC, Selektor Zachowania, Konsumpcja (patrz tabela 17-2).Tabela może być wykorzystana do śledzenia reakcji każdego ze składników w tokubadania, jak działa system1.

Zakładając, że okoliczności są typowe, zaczynamy od czasu 1 (przyjmujemy, że czasten mierzymy w godzinach). Przyjmijmy, że w tym czasie zwierzę ma częściowowypełniony żołądek. Jest tam 100 jednostek stanu biochemicznego i kontroler stanuinformuje o tej liczbie. Wartość stanu docelowego wynosi 90, tak więc wyjście zporównywacza stanów wynosi-10. Jest rzeczą jasną, że zwierzę nie jest jeszcze głodne, azatem inne kolumny można pominąć. Nie zaczęło się jeszcze zachowanie typuposzukiwania pokarmu.

W miarę upływu czasu, w toku normalnej aktywności zwierzęcia następuje zużyciejego wewnętrznych rezerw. Załóżmy, że zwierzę zużywa 3 jednostki substancji odżywczejna godzinę. W ten sposób, godzina po godzinie, kontroler stanu donosi o ubytku wartościsubstancji biochemicznej. W końcu, w piątej godzinie wartość oznaczona przezkontrolera stanu spada do 88, czyli poniżej stanu docelowego. Teraz PS staje się dodatniei uruchamia zachowanie poszukiwania pokarmu (następuje włączenie selektora zacho-wania).

Fakt, że zwierzę jest teraz motywowane głodem, niekoniecznie musi oznaczać, żebędzie ono jadło natychmiast wszystko, na co natrafi wokół siebie. Przyjmijmy, żeprzedmioty, które znajdują się w otoczeniu zwierzęcia, mają dla analizy sensorycznejwartość równą 0, to znaczy, że normalnie nie są oceniane jako rzeczy jadalne. Załóżmyjeszcze, że zwierzę jest zazwyczaj dość wybredne w doborze swego pokarmu, to znaczy, żenie chce zaakceptować niczego jako przedmiotu jadalnego, co by dawało wewnętrznyobraz celu o wartości niższej niż 25. Stąd w tym wypadku wyjście z porównywacza celówwynosi-25, a wyjście z porównywacza stanu z celem-23. Zwierzę nie je. Tak więc po 5godzinach, kiedy stan biochemiczny osiągnie wartość 88, stan docelowy wynosi 90,

1 Najbardziej ambitni z Was mogą opracować program dla komputera. Stwierdziliśmy, że jest to zadaniełatwe, zwłaszcza gdy ma się do dyspozycji komputer z drukarką. BASIC jest najodpowiedniejszym językiem dlatego zadania.

Tabela 17-2

Szybkość przemiany materii: 3 jednostki na godzinęStan docelowy: 90Obraz celu: 25

analiza sensoryczna wykazuje 0, a wewnętrzny obraz celu dla pokarmu wynosi 25.Upewnij się, czy potrafisz wypełnić wszystkie pozostałe kolumny.

Kiedy zwierzę zacznie jeść? Aby to nastąpiło, muszą być spełnione dwa warunki. Jeżelianaliza sensoryczna doniesie o wystarczająco atrakcyjnym przedmiocie-pokarmie, tozje go natychmiast. (Pokarm musi koniecznie osiągnąć w analizie sensorycznej wartośćco najmniej 24.) Alternatywnie, jeżeli czas płynie i zwierzę będzie stawało się corazgłodniejsze (kontroler stanu osiągnie wystarczająco wysokie wartości), będzie ono wkońcu jadło rzeczy o wartości pokarmowej 0 (PS musi wzrosnąć do +26). Wreszcie oba tewarunki - stopień atrakcyjności pokarmu i stan głodu u zwierzęcia - mogą się zrówno-ważyć i ów pokarm jest spożyty.

Niesmaczny pokarm. Przypuśćmy najpierw że zwierzę nie potrafi znaleźć czegokolwiekdo zjedzenia, co miałoby wartość pokarmową powyżej 0. Jak przedstawia to nasza tabela,powstrzymuje się ono od jedzenia godzinę po godzinie, podczas gdy jego stanbiochemiczny stale spada. W końcu po 13 godzinach wartość wskazywana przezkontrolera stanu obniża się do 64, a PSC uzyskuje wartość dodatnią +1. Zwierzę zaczniejeść, choćby nawet substancja jadalna znajdująca się przed nim miała 0 atrakcyjności.

Jeżeli ów pokarm będzie miał wartość odżywczą około 10 jednostek, to w 14 godzinie

dostarczy on 10 jednostek stanowi biochemicznemu. Kontroler stanu będzie wskazywałwartość 74. (Jeżeli zwierzę np. zgubiło się w lesie, to prawdopodobnie pokarmem, jaki wkońcu zacznie jeść, będą korzenie roślin). Choć zwierzę jest dalej głodne, odzyskało onowystarczającą ilość substancji pokarmowej, aby nie zmuszać się dalej do jedzeniaczegokolwiek, co analiza sensoryczna ocenia jako 0. W miarę jak ponownie obniża sięwartość stanu biochemicznego o 3 jednostki na godzinę, po 18 godzinach powinien onwynosić 62 jednostki, a porównanie stanów da wynik plus 28, zwierzę znowu pokonawstręt do pokarmu o atrakcyjności 0 (korzenie roślin) i zacznie jeść.

Zwierzę znajduje się teraz w sytuacji bez widoku na zmianę. Pozostaje stale głodne zestanem biochemicznym gdzieś między 60 i 70. Co 4 lub 5 godzin zmusza się ono doprzezwyciężenia swego wstrętu do pokarmu znajdującego się w jego otoczeniu (korzenie)i je taką ilość, aby wytrzymać następne 4 lub 5 godzin. Ale przez cały ten czas rozgląda siędokoła szukając, czy nie pojawi się w pobliżu coś lepszego niż korzenie.

Kraina mlekiem i miodem płynąca. Przeanalizujmy teraz sytuację, w której pokarm owzględnie wysokiej wartości jest stale dostępny (patrz tabela 17-3). Zaczyna się tak samojak poprzednio. Po upływie 5 godzin zwierzę jest głodne, ale od razu znajduje jedzenie,które jest całkiem smaczne - analiza sensoryczna tego ulubionego pokarmu wynosi 30.Zaczyna natychmiast jeść. Jeżeli pokarm ma taką samą wartość odżywczą jak korze-nie- 10 jednostek-będzie ono nasycone przez kilka godzin, ściśle biorąc do 9 godzin,kiedy to znowu jest głodne, ale i tym razem głód swój natychmiast zaspokaja.

Odnotujmy te drastyczne różnice w zachowaniu zwierzęcia spowodowane po prostuprzez zmianę wartości preferencji dostępnego pokarmu. Działa dokładnie ten sam systemmotywacyjny, ale kiedy dostępny pokarm ma niską atrakcyjność, zwierzę jest ciągległodne. Wszytko obraca się wokół poszukiwania czegoś do jedzenia. Ponadto traci onoprawdopodobnie na wadze, gdyż jego stan biochemiczny waha się gdzieś w granicach 60

Tabela 17-3

Szybkość przemiany materii: 3 jednostki na godzinęStan docelowy: 90Obraz celu: 25

Czas(godziny)

12345

6789

10

Kontrolerstanu

10097949188

9895928999

PS

-10-7-4-1+2

-8—5-2+1-9

Analizasensoryczna

-__30

_--30-

PC

_--_5

_--5-

PSC

--_7

_--6-

Selektorzachowania

-__-_----

Konsumpcja

_-__

Tak

__

Tak-

Czas Kontroler PS Analiza PC PSC Selektor Konsumpcja(godziny) stanu sensoryczna zachowania

1 100 -10 - - - -2 97 -73 94 -44 91 -15 88 +2 Włączona -25 -23 Włączony

6 85 +5 Włączona -25 -20 Włączony7 82 +8 Włączona -25 -17 Włączony8 79 +11 Włączona -25 -14 Włączony9 76 +14 Włączona -25 -11 Włączony

10 73 +17 Włączona -25 -8 Włączony

11 70 +20 Włączona -25 -5 Włączony12 67 +23 Włączona -25 -2 Włączony13 64 +26 Włączona -25 +1 - Tak14 74 +16 Włączona -25 -9 Włączony15 71 +19 Włączona -25 -6 Włączony

16 68 +22 Włączona -25 -3 Włączony17 65 +25 Włączona -25 0 Włączony18 62 +28 Włączona -25 +3 - Tak19 72 +18 Włączona -25 -7 Włączony20 69 +21 Włączona -25 -4 Włączony

jednostek. Kiedy zmieniamy rodzaj pokarmu, zwierzę przestaje się w ogóle zajmowaćswoim głodem. Co 4 lub 5 godzin je, ale nie jest głodne między posiłkami. Nie musimyśleć godzinami o jedzeniu. Ponadto waga jego ciała jest zapewne stosunkowo wysoka,gdyż jego stan biochemiczny waha się między 87 a 99.

Jest rzeczą ważną, aby zwrócić uwagę, że w obu tych wypadkach odżywcza wartośćpokarmu pozostaje taka sama. Zmieniła się jedynie jego atrakcyjność. Jest pewna różnicamiędzy wartością 800 kalorii korzeni roślin a wartością 800 kalorii befsztyka. Wpierwszym z analizowanych tu wypadków zwierzę będzie ciągle głodne i chude, staleposzukujące lepszego pokarmu. W drugim będzie szczęśliwe i zadowolone, dobrzeodżywione, mające pod dostatkiem wolnego czasu. Jaki wpływ na przebieg jego reakcjijedzenia będą miały pokarmy o jednakowej atrakcyjności, lecz różnych wartościachodżywczych? Rozpatrz to na przykładzie i zobacz, co z tego wyniknie.

Oczywiście model nasz jest krańcowym uproszczeniem rzeczywistych procesówmotywacyjnych. Jest on dobry dla wstępnego rozumienia tego, jak może działać procesregulacji motywacyjnej, a w istocie ilustruje niektóre z podstawowych zasad wchodzą-cych tu w grę. Kiedy jednak przyjrzymy mu się bardziej szczegółowo, to wyłoni się wieleproblemów. Wystąpią one wyraźnie wówczas, kiedy model przeniesiemy do laborato-rium i poddamy eksperymetalnemu sprawdzeniu. '

Zakończenie jedzenia

Jedną z największych rozbieżności między modelem, którym posługiwaliśmy się dotąd,a rzeczywistymi systemami biologicznymi, jest sposób, w jaki kończy się sekwencja sta-nów motywacyjnych. W modelu przyjmuje się założenie, że jedzenie zostanie przerwane,jak tylko stan biochemiczny powróci do odpowiedniego poziomu, dzieje się tak albow wyniku ustania głodu (wyjście kontrolera stanu spada do wartości ujemnej), albo dla-tego, że atrakcyjność pokarmu przestaje być wystarczająco wysoka, aby podtrzymywaćreakcję jedzenia (wartość PSC spada do wartości ujemnej). Należałoby zatem przyjąć za-łożenie, że proces trawienia przebiega bardzo szybko. Założenie takie nie odpowiadaprawdzie.

Systemy trawienne u większości organizmów są dość powolne. Mogą one częstozużywać około 2 godzin lub więcej na całkowite przetworzenie posiłku na składnikibiochemiczne, niezbędne dla procesów przemiany materii. Jest oczywiste, że musi byćjakiś sposób zatrzymania spożywania na długo przed tym, zanim deficyt w staniebiologicznym organizmu zostanie przywrócony.

Organizmy żywe mają pewne możliwości kontrolowania ilości spożywanego pokar-mu. Większość zwierząt jest wyposażona w mechanizmy wrażliwe na ilość i jakośćpokarmu, który podlega procesowi trawienia. Te urządzenia kontrolne przekazująsygnały, że spożycie jest wystarczające, zanim nastąpi rzeczywista zmiana poziomubiochemicznego.

Jednym ze sposobów poznania lokalizacji i właściwości takiego systemu kontrolnegojest zbadanie, czy i jak można go oszukać. Może jest to prosty aparat kontroli ilości

(J\ Zwierzę eksperymen-talne wyposażone wprzetokę przełykową

Q Spragnione zwierzę^^^ pije, ale woda nie

dociera w ogóledo jego żołądka

pokarmu w żołądku, wyłączający się, kiedy żołądek jest pełny?Jeśliby tak było, to można by ominąć zupełnie czynność jedzenia ipołykania (przez proste napełnienie pokarmem żołądka głodnegozwierzęcia za pomocą rurki) i następnie zbadać, czy tak napełnionyżołądek zaspokoi głód zwierzęcia? Z drugiej strony zwierzę mogłobyjeść normalnie, ale dzięki rurce wyprowadzającej pokarm z jegoprzełyku nie dociera on w ogóle do żołądka. Czy zwierzę przestaniejeść po skonsumowaniu normalnej ilości posiłku?

Karmienie z przetoką przełykową. Możliwe do przyjęcia rozwiąza-nie dotyczące lokalizacji receptorów, które sygnalizują ilość pokar-mu, zakłada, że mieszczą się one w jamie ustnej lub w okolicachgardła. Oczywistym kandydatem jest tu język, ponieważ jest ondobrze wyposażony w receptory smakowe. Receptory te dostarcza-łyby różnorodnych informacji o właściwościach substancji podlega-jących trawieniu. Informacje te mogłyby być wykorzystywane przezsystem motywacyjny do podjęcia decyzji o przerwaniu jedzenia.Jeżeli ta informacja receptoryczna miałaby regulować ilość spoży-wanego przez zwierzę pokarmu, to będzie ono jeść w normalnychilościach nawet wówczas, kiedy pokarm nie dociera w ogóle do jegożołądka. Można to zbadać przeprowadzając prostą operację. Plasty-kowa rurka zostaje tak wprowadzona do ciała zwierzęcia, że pokarmwchodzi do pyska, ale wychodzi przez gardło nie dostając się dożołądka. Kiedy zwierzę je lub pije, połykane produkty pobudzająpysk i gardło w normalny sposób, nigdy jednak nie docierają dożołądka. Technika ta nosi nazwę karmienia z przetoką przełykową(esophagus bypass).

Jeżeli receptory w języku zwierzęcia oraz w gardle sygnalizująilość pokarmu, to wówczas zwierzę z przetoką przełykową powinnojeść i pić normalnie, połykając odpowiednią ilość pokarmu i wewłaściwym momencie przerywać jedzenie, chociaż w rzeczywistościnic nie dociera do jego żołądka. Później, kiedy system regulacyjnystwierdzi, iż został oszukany i przerwie konsumpcję nie osiągajączmiany warunków deficytowych, zwierzę powinno znowu zacząćjeść. Jeżeli te obwodowe receptory nie są jedynym źródłem infor-macji lub też nie są w ogóle wykorzystywane w celu regulacji ilościspożywanego pokarmu, to wtedy zwierzę powinno kontynuowaćspożywanie w nieskończoność, skoro już raz zacznie jeść.

Przeprowadźmy eksperyment: zwierzę podlega ścisłemu rozkła-dowi karmienia i otrzymuje jedzenie i picie wyłącznie raz na 24godziny. Kiedy już przyzwyczai się do tego rozkładu, dokonuje sięstarannych pomiarów ilości pokarmu i wody, jakie normalniespożywa podczas dziennego posiłku. Ustala się w ten sposób jego RYSUNEK I 7-5

) Niemniej jednak wyraź-nie nasycone przestajepić po wypiciu swejnormalnej porcji

(4) Ale w 5 czy 10 minutpóźniej pije znowu, i towięcej niż poprzednio

typowe zachowania w warunkach trwania eksperymentu. Następnie odbywa się operacjai wprowadzenie przetoki przełykowej. Po tym zabiegu zwierzę ponownie poddane jest24-godzinnemu rozkładowi karmienia. W końcu, kiedy wróci ono całkowicie do siebiepo operacji, jest już gotowe do przeprowadzenia tekstu krytycznego. W 24 godziny ponormalnym posiłku uzyskuje ono wolny dostęp do jedzenia i picia. Czy będzie ono jadło ipiło tyle, ile wynosi jego stała porcja, a po tym przestanie, czy też będzie jadło i piłodopóty, dopóki pokarm i woda są dostępne? Odpowiedź brzmi zarówno tak, jak i nie,zależy ona bowiem od tego, czy pytamy o jedzenie czy o picie.

Spragnione zwierzę z przetoką przełykową będzie piło swoją normalną porcję wody,po czym przerwie picie wyraźnie zaspokojone, chociaż płyn nie dostał się wcale do jegożołądka. W pięć minut później zaczyna ono znowu pić swą dzienną porcję wody. Cyklciągnie się dalej wraz ze stopniowo rosnącą ilością wypitej wody, w miarę jak deficytwody wzrasta (Adolph, 1941). Nieuchronnie nasuwa się tu następujący wniosek.Receptory obwodowe w pysku i gardle sygnalizowały, gdy właściwa ilość wody zostaławypita, i ta informacja wystarczała do zaprzestania czynności picia.

Występuje przerwa od 5 do 10 minut, zanim system regulacji motywacyjnej wykryjeraczej dziwną sytuację, kiedy to dostateczna ilość wody przechodzi przez pysk i gardło,,ale jakoś wcale nie dociera do żołądka.

Głodne zwierzę zaopatrzone w przetokę przełykową bez przerwy je. Pies, na przykład,może skonsumować ilość pokarmu dochodzącą do 80% swojej wagi ciała; odpowiedniailość pokarmu dla człowieka wynosiłaby około 60 kg(Hull, 1951). W przeciwieństwie dobadań nad pragnieniem, wnioski, jakie można wyciągnąć z eksperymentu z przetokąprzełykową w odniesieniu do głodu, są raczej skromne, jeżeli istnieje mechanizmprzerywający spożywanie pokarmu, to z pewnością nie znajduje się on w jamie ustnej aniteż w gardle ssaków.

Napełniony żołądek. Druga technika badania natury kontroli głodu i pragnienia polegana umieszczeniu rurki (przetoki) w żołądku zwierzęcia tak, aby pokarm lub woda mogłybyć wprowadzone bezpośrednio do żołądka i nie przechodziły przez pysk. Przetoka jestwszczepiona w taki sposób, aby nie przeszkadzała w przyjmowaniu i trawieniu pokarmuwtedy, kiedy zwierzę ma doń dostęp.

Jaka jest prognoza zachowania spragnionego zwierzęcia, któremu najpierw napeł-niono wodą żołądek, a potem dano okazję do napicia się? Ponieważ informacja zwrotna,jaką otrzymuje zwierzę o swym poborze wody, powstaje w receptorach obwodowych wpysku i gardle, to w tym przypadku nie została ona przekazana, gdyż wodę wprowadzonobezpośrednio do żołądka. Mówiąc prościej, napełnienie żołądka zwierzęcia wodą niepowinno wpłynąć od razu na jego pragnienie, powinno ono wypić normalną ilość wody,jeśli istnieje taka możliwość.

Przeprowadźmy eksperyment: znowu ważne jest wstępne ustalenie, jaką ilość wodyśrednio zwierzę może wypić w warunkach kontrolowanych. Jak w poprzednim badaniuzrobiono to przez zastosowanie ścisłego rozkładu pojenia i zezwolono na dostęp do wodyjedynie co 24 godziny. Kiedy pobieranie wody w tych warunkach ulega stabilizacji, RYSUNEK 17-6

Zwierzę zostaje przyuczone do24-godzinnego rozkładu pojenia,a następnie mierzymy średniąkonsumpcję wody

Wprowadzamy rurkę(przetokę) do żołądka

Napełniamy żołądekdzienną porcją wody

Dajemy pićnatychmiast

Dajemy pićpo 5 minutach

Dajemy pićpo 20 minutach

Pije normalnąilość

Pije mniejniż normalnie

Nie chce pić

dzienna średnia porcja wypijanej wody zostaje zmierzona. Skoro znana jest ilość wodyjaką zwierzę normalnie wypija, można przeprowadzić z nim eksperyment. W czasiebezpośrednio poprzedzającym czas pojenia, żołądek zwierzęcia zostaje napełniony jegocałodzienną porcją wody. Następnie daje mu się dostęp do naczynia z wodą, a ilośćwypitego przez nie płynu jest mierzona. Użyteczne jest przeprowadzenie badania zezmiennym czasem opóźnienia między napełnieniem żołądka a dostępem zwierzęcia dowody po to, aby zobaczyć, jak zmienia się jego zachowanie związane z piciem wraz zewzrostem upływu czasu.

Ogólnie rzecz biorąc, wyniki uzyskane w eksperymencie tego typu są dokładnie takie,jakich można się było spodziewać. Po napełnieniu żołądka wodą zwierzę wydaje się wdalszym ciągu spragnione i wypija swoją normalną porcję wody, gdy tylko nadarzy sięstosowna po temu okazja. Jeżeli czas między napełnieniem żołądka a uzyskaniemdostępu do wody zostaje wydłużony powiedzmy o 5, 10 lub 15 minut, to wtedy ilośćwypitej wody będzie odpowiednio malała. Po przerwie trwającej około 20 minut,strawienie wody wydaje się dokonane i zwierzę nie zdradza zainteresowania piciem(Adolph, 1941). Napełnienie żołądka zwierzęcia wodą z wolna zaspokaja jego pragnienie.Na początku zwierzę zachowuje się tak, jak gdyby wcale nie otrzymało wody (rys.17-6).

Jak wygląda eksperyment z napełnianiem żołądka w wypadku głodu? Czy zwierzę pootrzymaniu pokarmu będzie nadal głodne, czy też bezpośrednie wprowadzenie pokarmudo jego żołądka będzie dostatecznym powodem do zahamowania jego zachowaniakonsumpcyjnego? Zachowanie głodnego zwierzęcia jest różne od zachowania zwierzęciaspragnionego. Kiedy następuje napełnienie żołądka pokarmem, głód zostaje zreduko-wany (Smith, Duffy, 1955). Możemy wyprowadzić stąd wniosek, że musi istniećsprzężenie zwrotne receptorów w wyższej części układu trawiennego czy też w okolicachżołądka, które powiadamiają system regulacji motywacyjnej w momencie, kiedyodpowiednia ilość pokarmu została wprowadzona do żołądka.

Wydaje się niewątpliwe, że system głodu jest zdolny zahamować konsumpcję na długoprzed tym, zanim proces trawienia będzie miał możność przywrócić biochemicznewarunki w organizmie. Dalsze eksperymenty wykazały, że dotyczy to zarówno pokarmustałego, jak i płynnego. Ponadto może on różnicować między substancją jadalną iniejadalną i wydaje się zdolny do „obliczania" wartości kalorycznej pobieranegopokarmu. Nie ma wątpliwości, że taki szybki mechanizm sprzężenia zwrotnego działa iże pewne ogólne jego cechy charakterystyczne zostały poznane. Zaskakujące jest jednak,że nikt nie potrafi dotąd precyzyjnie określić, gdzie on się mieści ani też, w jaki sposób wszczegółach rzeczywiście spełnia on swoje zadanie. Mamy jedynie dane fragmentaryczne,a pełny obraz wciąż nie jest zbyt jasny.

Wydaje się jednak, że osiągnęliśmy wyraźny postęp. Większość organizmów, którepoznaliśmy, włączając w to ludzi, okazuje się być wyposażonych w bardzo wyszukanymechanizm sprzężenia zwrotnego dla kontroli i analizy substancji, które są pobierane.System ten dostarcza informacji dotyczącej ilości materiału pokarmowego oraz pewnychcech ogólnych pobieranej substancji, takich jak stopień stężenia soli oraz jej względnawartość odżywcza. Takie urządzenie uwalnia zwierzę z zależności od powoli funkcjo-

nującego układu trawiennego, a wyposaża je w szybką i dość dokładną informacjęzwrotną o względnej wartości otrzymywanego pokarmu.

Następny krok, jaki powinniśmy uczynić, to zdecydować, jak włączyć tę nowąinformację do naszego modelu systemu regulacji motywacyjnej. Jest oczywiste, żemusimy dołączyć nowy blok zwany kontrolerem sprzężenia zwrotnego (feedbackmon itor). Ale, z czym należy połączyć wyjście tego systemu sprzężenia zwrotnego? Jednąz możliwości jest bezpośrednie połączenie z kontrolerem stanu. Porównywacz stanuosiąga wtedy wartość ujemną, kiedy tylko mechanizm sprzężenia zwrotnego wskaże, żeodpowiednia ilość pokarmu lub wody została spożyta. Na pierwszy rzut oka wydaje się tonajprostszy i najbardziej logiczny sposób wykorzystania informacji zwrotnych. Pozosta-wiamy Wam zadanie polegające na uzupełnieniu obrazu przez dodanie do niego me-chanizmu sprzężenia zwrotnego. Bądźcie cierpliwi, gdyż nie jest to wcale takie łatwe.

Czynniki pozabiologiczne

Chociaż istnieje znacznie bogatsza wiedza na temat podstawowych biologicznych'systemów regulacji-więcej faktów płynących z eksperymentów, więcej obwodównerwowych i chemicznych - to dla naszych aktualnych celów poprzestaniemy na tym, coprzedstawiliśmy dotychczas. System regulacji motywacyjnej działa poprzez mechanizmynerwowe i chemiczne, które kontrolują całość czynności zwierzęcia i regulują jegorezerwy wewnętrzne. Istnieją jednak jeszcze inne rodzaje regulatorów w systemiemotywacyjnym. Uczymy się być głodni o określonej porze dnia. Uczymy się określonegowzorca spożywania pokarmu zgodnie z wymaganiami kultury, w której żyjemy, coś cotrudno jest wyjaśnić, jeżeli chcemy po prostu wytłumaczyć zachowanie pokarmowedziałaniem rezerw biochemicznych. Pod wpływem poważnych napięć psychicznych lubemocjonalnych cały system regulacyjny może ulec rozstrojeniu. Wiele tych różnychczynników pozabiologicznych, które włączają się do systemu motywacyjnego, wskazuje,że muszą istnieć inne części tego systemu, o których nic nie mówiliśmy. Tak więc modelnasz nie jest pełny i to nie tylko dlatego, że pewne jego części nie zostały omówione, alerównież dlatego, że inne zasady muszą tu być wprowadzone.

Niemniej jednak główne zasady wydają się dostatecznie określone. Gdybyśmy się terazzajęli badaniem innych motywów leżących u podstaw zachowania się organizmów, tostwierdzilibyśmy, że badanie podstawowych biologicznych systemów regulacji stanowiwłaściwy start dla zrozumienia bardziej złożonych mechanizmów motywacyjnych,działających u człowieka i u zwierząt.

Mówiliśmy o ogólnej strukturze systemu motywacyjnego leżącego u podłoża biolo-gicznego przetrwania organizmu. A co wiemy o innych rodzajach motywacji, któredziałają u ludzi? Co wiemy o takich sprawach, jak miłość i pożądanie, gniew i nienawiść?Czy u podstaw każdego z tych motywów leżą odrębne mechanizmy psychologiczne ibiologiczne, czy też mamy do czynienia z pewnym procesem ogólnym, warunkującymcałe doświadczenie motywacyjne?

Kiedy zaczynamy zastanawiać się nad motywacją ludzką, jeden temat wyłania się

wciąż na nowo. Niepewność, niewystąpienie oczekiwanego zdarzenia, przerwanie gładkoprzebiegającej sekwencji reakcji, przewidywanie niemożności poradzenia sobie z zacho-dzącym zdarzeniem - wszystko to wydaje się podstawowymi siłami napędowymi zacho-wania się ludzi. Nicią przewodnią wydaje się tu rzeczywista lub przewidywananiezgodność między tym, co ma miejsce w rzeczywistości, i tym, co jest oczekiwane.Organizm ludzki lub zwierzęcy działa tak, jakby miał jakiś swój wewnętrzny model, zktórym porównuje zdarzenia świata zewnętrznego. Emocje i wzbudzenie wypływają znieadekwatności tego modelu, w którym szwankuje aparat przewidywania.

To wszystko oczywiście jest Warn już znane. Odkrywamy wciąż na nowo, że możemyprzedstawić obraz psychiki jako urządzenie, które aktywnie angażuje swoje środowisko,interpretując zachodzące zdarzenia w kontekście nabytego doświadczenia i oczekiwań.Uprzednio badaliśmy tego typu procesy działające w percepcji, pamięci, rozwiązywaniuproblemów i podejmowaniu decyzji. Obecnie znów odkryjemy wiele takich samychzasad działających w odniesieniu do emocji i motywacji. Można tego oczekiwać,ponieważ dla złożonych motywów ludzkich istota warunków zewnętrznych nie wydajesię tak ważna, jak ich interpretacja. Pamięć i czynniki poznawcze są ściśle powiązane zmotywami, które określają zachowanie się ludzi.

REAGOWANIE NA NIEPEWNOŚĆ

Takie słowa, jak oczekiwanie, niepewność,przerwanie, rozbieżność, dysonans i konflikt,są kluczowymi określeniami w eksperymentalnej analizie emocji i motywacji ludzkich.W rozważaniu dotyczącym tych badań pożyteczne jest pojęcie porównywacz stanów,które omówiliśmy uprzednio. W wielu rodzajach sytuacji motywacyjnych organizmdziała tak, jak gdyby coś kontrolowało w nim przebieg procesów poznawczych,wypatrywało potencjalnego zaburzenia w postępowaniu z otoczeniem i sygnalizowałotrudności, kiedy się pojawiają. Podobne jest to coś do porównywacza stanów dla głodu, ztym że koncentruje się przede wszystkim na wynikach procesu poznawczego, a nie nabiochemicznych warunkach organizmu. Dopóki sprawy zachodzą w rozsądnych grani-cach, pozostaje on w spokoju. Ale gdy tylko natknie się na coś nowego lub odmiennego odtego, co było oczekiwane, lub zagrażającego, działa podobnie do mechanizmu przery-wającego, alarmując organizm w związku z potencjalnym zadaniem i mobilizując do tegoodpowiednie zasoby. Rezultatem jest zmiana w ogólnym poziomie wzbudzenia, czyliaktywacji. Może ona sięgać od wysokiego poziomu pod wpływem stresu i strachu doniskiego poziomu, kiedy środowisko nie stawia organizmowi żadnych wymagań.

Reakcje na stres

Dwie małpy zostały umieszczone w przylegających do siebie klatkach, w każdej z nichznajdowała się dźwignia. Jedna z małp nazwana małpą odpowiedzialną (z powodów,

które staną się oczywiste za chwilę) musi nauczyć się naciskać swoją dźwignię co najmniejraz na 5 sekund. Jeżeli nie zdąży nacisnąć w przewidzianym czasie, to zarówno ona, jak ijej sąsiadka w przyległej klatce otrzymują uderzenie prądem. Dźwignia drugiej małpy niema żadnego wpływu na pojawienie się uderzenia. Tak więc obie małpy mają tyle samodoświadczeń z wstrząsem elektrycznym, ale tylko małpa odpowiedzialna ma nad nimkontrolę. Tylko ona musi pozostawać w częstym pogotowiu i działać odpowiednio, abyuniknąć wstrząsu.

Małpy znajdują się w sytuacji eksperymetalnej przez 6 godzin, po czym następuje6-godzinny okres wypoczynku między sesjami, codzienne testy fizjologiczne niewykazują żadnych nieprawidłowości u obu małp. Obie one otrzymują odpowiedniewyżywienie i utrzymują swą wagę. Po około 20 dniach małpa odpowiedzialna zdycha.Przyczyną śmierci jest owrzodzenie żołądka (Brady, 1958).

Wrzody u małpy odpowiedzialnej są tylko jedną z wielu zmian biochemicznych,będących wynikiem procesów psychicznych. Chociaż obie małpy w tym eksperymencie

RYSUNEK 17-7. Małpa ,,odpowiedzialna" (z lewej) została wyuczona naciskania lewą łapą na dźwignię, copowoduje ochronę obu zwierząt przed uderzeniem prądem. Druga małpa (z prawej) straciła zainteresowanieswoją dźwignią i zachowuje się jak manekin. Źródło: Brady (1958). U. S. Anny Photograph, Medical AudioVisual Department, Walter Reed Anny Inslitute of Research, Washington, D. C.

otrzymały identyczne uderzenia prądem, druga małpa pozostaje całkiem zdrowa. Małpaodpowiedzialna różni się od swojej partnerki tym, że to właśnie ona podejmuje decyzjeMożliwość kontrolowania sytuacji wydaje się krytycznym czynnikiem dla wywołaniastresu. Tak więc, to nie sam kontakt z przykrym zdarzeniem powoduje stres, pojawia sięon wyłącznie wtedy, gdy organizm musi wypracować pewien sposób radzenia sobie zsytuacją zagrożenia.

Ogromna rozpiętość warunków, które mogą powodować stres, powiązana ze zmien-nością międzyosobniczą w reakcjach na sytuacje stresowe, zdumiewa badaczy i znacznieutrudnia badania nad tym zjawiskiem. W odpowiednich okolicznościach prawiewszystko może wywołać stres. Może to być tak dramatyczna sytuacja, jak na przykładskok spadochronowy, lub też tak nieszkodliwa, jak na przykład cieknący kran.Zagrożenie istnieje bowiem w umyśle. Zdolność sytuacji do wzbudzenia stresu zależy ododbioru tej sytuacji i jej kontekstu, od ubiegłego doświadczenia i od możliwościzastosowania reakcji przystosowawczych. Stres pojawia się jako rezultat indywidualnej,aktywnej interpretacji otoczenia oraz interakcji z tym otoczeniem. Zmienia się dyna-micznie, kiedy jednostka próbuje uporać się z sytuacją stresową.

Gruczołynadnercza

Normalne

ocPo stresie

Grasica

BIOCHEMICZNE REAKCJE NA STRES

Owrzodzenie i inne dolegliwości gastryczne są tylko jedną z wielu możliwych zmian biochemk1/-nych, które występują w wyniku przedłużającego się stresu. Reakcje fizjologiczne przechodząposzczególne dające się wyodrębnić fazy. Początkowo kontakt z sytuacją stresową wywołujereakcję alarmową. Charakteryzuje ją wzrost wydzielania adrenaliny, przyspieszenie bicia seroi.obniżenie temperatury ciała i napięcia mięśniowego, anemia, krótkotrwały wzrost poziomu cukruwe krwi oraz nadkwasota żołądka. Symptomy te, kiedy występują równocześnie, określane są jaki>stan klinicznego szoku. Jeżeli stres nie ustępuje, faza alarmowa uruchamia wzorzec reakcjiobronnej ciała, podczas której system kontroli fizjologicznej mobilizuje organizm do obron;,przeciw czynnikowi stresującemu. Zmiany te są związane przede wszystkim ze zmianą aktywnościw systemie przysadkowo-nadnerczowym, który skierowuje różnorodne hormony, a szczgólnichormony wykorzystywane w procesie trawienia, do przyspieszenia rozwoju przeciwciał iutrzymania podwyższonego poziomu przemiany materii. Przyczynia się on również do wzrosiustopnia uwolnienia substancji chemicznych z magazynu rezerw, a szczególnie cukru zmagazyno-wanego w wątrobie, ułatwia to tworzenie się „powszechnego oporu". Te dwa czynniki odpowie-dzialne są za powstanie warunków patologicznych, takich jak owrzodzenie żołądka i przewodutrawiennego, oraz za hipoglikemię, kiedy normalne zasoby cukru zostaną wyczerpane. I ;iwzmożona aktywność w systemie przysadkowo-nadnerczowym może prowadzić do powiększeńi:isię odpowiednich narządów (por. rys. 17-8). Jeżeli faza oporu przeciw czynnikowi stresującemuzakończy się niepowodzeniem, system biologiczny w końcu wejdzie w fazę wyczerpania, zapaść: iśmierci.

Odnotujmy zatem szereg spraw dotyczących biochemicznej reakcji na stres. Po pierwsze, reaLjt.1

te są podobne bez względu na to, jakiego rodzaju jest czynnik stresowy. Występują zatem piv>zmianach temperatury, infekcji, zatruciach, obrażeniach ciała, urazach pooperacyjnych równiedobrze, jak przy uszkodzeniach fizycznych lub bodźcach bólowych. Występują także przy stresie.

Węzłylimfatyczne

Wewnętrznapowierzchniażołądka

RYSUNEK 17-8. Charakterystyczne symptomy stresu: powiększone i odbar-wione gruczoły nadnercza, zanikająca grasica i węzły limfatyczne oraz owrzo-dzone ścianki żołądka. Źródło: Selye (1952).

będącym przede wszystkim pochodzenia psychicznego, takim jak psychologicznie zagrażającasytuacja, lub przy konieczności walki z nieustającym zagrożeniem płynącym z otoczenia. Ogólnysyndrom adaptacji w różnym stopniu obecny jest we wszystkich tych okolicznościach. Po drugieniektóre fazy reakcji na stres mogą nie wystąpić. Przy szczególnie nagłym i silnym stresie zwierzęmoże przejść bezpośrednio od początkowego alarmu do krańcowego wyczerpania. Faza alarmowajakkolwiek by było, zawsze wydaje się konieczna.

Oprócz tych ogólnych reakcji biochemicznych, wspólnych dla wszystkich sytuacji stresotwór-czych, występują specyficzne reakcje na specyficzne zdarzenia. Wzrost temperatury powodujerozszerzenie się naczyń krwionośnych; obniżenie temperatury powoduje ich skurcz. Rodzajtworzących się przeciwciał zależy od rodzaju infekcji, jaką należy zwalczyć. Siła reakcji na streszależy od typu czynnika stresującego, jego siły i nagłości jego wystąpienia. Odporność na stres możesię rozwijać, lidzie różnią się bardzo znacznie podatnością na sytuacje stresotwórcze. Poszczególnejednostki wydają się „immunizowane", kiedy powtórnie zetkną się z warunkami stresotwór-czymi.

Jak wywołać stres. Mieliśmy już wcześniej możność zapoznania się z eksperymentami, wtrakcie których wywołano wysoki poziom stresu:-matpa odpowiedzialna w tymrozdziale oraz testy na konformizm i uległość wobec autorytetu opisane w rozdziale 16.'Ścisła zależność stresu od czynników poznawczych powoduje jednak, że stres jestwyjątkowo trudny do badania w laboratorium. Na przykład, w jednym z eksperymentówpsychologowie próbowali badać reakcję na stres u żołnierzy odbywających ćwiczeniabojowe z użyciem ostrej amunicji (Berkun, Białek, Kearn i Yagi, 1962). Zostali onizaskoczeni wyraźnie niskim poziomem stresu towarzyszącego tym ćwiczeniom. Ćwi-czący żołnierze po prostu nie chcieli uwierzyć, że wojsko zechciałoby postawić ich wtakiej sytuacji, w której mogłoby dojść do zranienia. Przyjmują założenie (fałszywe), żesytuacja, kiedy tkwią oni na drzewie, a wokół nich świszczą kule (ćwiczenia w strzelaniu),musi być znacznie bezpieczniejsza niż się wydaje, bo inaczej wojsko na to by niezezwoliło.

Podobne trudności stwierdza się w innych badaniach eksperymentalnych nad stresem.Najwięcej osób przypuszcza, że złe traktowanie wdanym eksperymencie musi stanowićczęść działań wynikających z danego testu. Ta niechęć do odrzucenia obrazu ekspery-mentatora jako zawsze życzliwego, jako kogoś, kto nie narazi ich na żadne ryzyko czyprzykrość bez realnego powodu, sprawia, że badani sami przeciwdziałają skutkom,jakich spodziewa się eksperymentator.

I chociaż problemy te utrudniają badanie stresu w warunkach kontrolnych, uwypuk-lają one znaczenie czynników poznawczych w wywoływaniu reakcji emocjonalnych.Jeżeli jednak rzeczy będą zainscenizowane prawidłowo, stres może być wywołany. Wlunaparku jazdę karkołomną kolejką (roller coaster) można uczynić bardziej stresującą(nie wpływając na samą jazdę jako taką) przez ustawienie pewnej liczby znakówdotyczących jakości pokonywanej trasy:

Ostrzeżenie. Trasa obluzowana. Odcinek trasy w naprawie. Nie można korzystać wprzypadku wywieszenia czerwonej flagi (i duża czerwona flaga wisi na znaku).

Operatorzy z lunaparku nie mają śmiałości do stosowania podobnych trików nawet dlażartu, gdyż uzyskanie prawdziwego sukcesu zależy od stopnia konfliktu międzypoczuciem bezpieczeństwa samej jazdy a zewnętrznymi pozorami niebezpieczeństwa.Jeśli klienci uwierzyliby w niebezpieczeństwo, to cały interes mógłby splajtować.

Różnorodne, dobrze rozreklamowane próby typu „stacje kosmiczne", gdzie pewnaliczba ochotników zostaje umieszczona na pokładzie statku kosmicznego-symulatora izamknięta na kilka miesięcy, także przegrywały jako próby naśladowania warunkówstresotwórczych. Wiedza o tym, że jest się w rzeczywistości na ziemi, obserwowanym całyczas przez telewizję oraz za pomocą różnorodnych fizjologicznych przyrządów pomia-rowych, odbiera cechy realizmu temu eksperymentowi. Taka symulacja pomaga wudzieleniu odpowiedzi na wiele pytań dotyczących np. niezawodności urządzeńsanitarnych i innych części ekwipażu, ale na reakcje człowieka poważnie wpływa wiedza,że to tylko próba.

Ogólnie można powiedzieć, że dobre symulowanie warunków, mające na celuspowodowanie normalnych reakcji u ludzi, zależy w dużej mierze od tego, jak skuteczniesymulacja naśladuje rzeczywistość. Te różnice między reakcją psychiczną na symulację ina realne doświadczenie stały się w każdym razie podstawą jednego z rozwiązańproblemu w opowiadaniu typu „science fiction", problemu, jak uczynić astronautówopanowanymi i kompetentnymi podczas trwania rzeczywistej misji kosmicznej, nawet wwypadku zetknięcia się z poważnym defektem urządzeń pokładowych. Trick wopowiadaniu „sciene fiction" był prosty-astronauci byli przekonani, że działają wbardzo realistycznych warunkach symulacji podróży kosmicznej.

Stres wywołuje ściśle określone reakcje fizjologiczne zarówno u człowieka, jak i uzwierząt. Pojawia się on, ilekroć człowiek ma do czynienia z zagrożeniem lubniepewnymi okolicznościami przez dłuższy czas. To, czy wystąpi pełna reakcja na stres izostanie wywołana ostateczna nań reakcja, zależy od poznawczej oceny sytuacji przezdaną jednostkę, w miarę jak usiłuje ona znaleźć odpowiednie reakcje, przystosowane doradzenia sobie z okolicznościami stresowymi.

Strach. Stres i strach są to bliskie, ale zarazem różnorodne zjawiska. Sytuacje, którewywołują stres, są raczej nieokreślone i niepewne i mogą one oddziaływać w długimokresie czasu. Nagłe, wyraźnie określone niebezpieczeństwo płynące z otoczeniaprowadzi do bardziej skoncentrowanej reakcji, strachu. Podstawowa różnica międzystresem a strachem jest ta, że w strachu pewne reakcje specyficzne stają się widoczne,szczególnie zaś takie, jak ucieczka i atak. Chociaż dokładnie przeciwstawne w swychskutkach, reakcje ucieczki i ataku są wysoko zbieżne. Ta sama sytuacja możesprowokować zarówno atak, jak i ucieczkę, lub wahanie się między nimi.

U organizmów niższych, a prawdopodobnie także i u ludzi, strach i związane z nimreakcje ataku wydają się dobrze zorganizowanym wzorcem zachowania, regulowanymprzez określone ośrodki nerwowe w mózgu. Elektryczne drażnienie tych ośrodkównerwowych może spowodować dobrze skoordynowaną reakcję ataku. Nawet małe, białeszczury laboratoryjne, które normalnie są względnie spokojne i nastawione pokojowo(całkowicie niepodobne do swych przodków, dużych szarych szczurów, które są dzikie i

drapieżne), mogą zaatakować mysz pod wływem drażnienia prądem elektrycznym. Przypewnej lokalizacji elektrody, atakowi towarzyszą wszystkie zewnętrzne objawy wściek-łości, jak zjeżenie sierści, szczerzenie zębówitp. Przy innych lokalizacjach elektrody, atakmoże przebiegać chłodno i spokojnie bez zewnętrznych objawów emocjonalnegowzbudzenia. Typowy wzorzec ucieczki jako rezultat strachu może również byćwywołany przez drażnienie elektryczne. Pod wpływem impulsów elektrycznych zwierzęmoże okazać strach i próbować ucieczki przed tym, co napotkawszy w normalnej sytuacjizaatakowałoby; np. kot, który kuli się z wielkiego przerażenia na widok swegotradycyjnego wroga-myszy.

Reakcje na konflikt

Organizm napotyka problem, jeżeli ta sama sytuacja zawiera równocześnie komponentypożądane i niepożądane. Czy zechce dążyć do tej sytuacji w celu uzyskania nagrody? Naile uda mu się uniknąć w tym samym czasie jej aspektów negatywnych? Sytuacja takazostała sformalizowana i badana nieco staranniej ze względu na jej potencjalnie szerokiezastosowanie w różnorodnych kontekstach motywacyjnych.

Konflikt dążenie-unikanie. Ogólna strategia badania konfliktu dążenie-unikanie zostałapo raz pierwszy jasno pokazana przez Neala Millera (1951). Główne jej myśli będąłatwiejsze do uchwycenia, kiedy przedstawimy je w formie graficznej.

Rozważmy sytuację, w której cel jest równocześnie odrażający i atrakcyjny. Przedsta-wiamy ją na rysunkach 17-9 i 17-10. Linia przedstawia siłę tendencji dążenia, którarośnie w miarę jak zwierzę zbliża się bezpośrednio do celu. Podobnie siła tendencji

RYSUNEK 17-10

unikania także wzrasta, gdy zwierzę zbliża się do celu. Względną wyższość siły jednego zmotywów wyraża fakt, że krzywa unikania wznosi się szybciej niż krzywa dążenia.Kierunki, w jakich te dwie tendencje działają w organizmie, przedstawione zostały narysunku 17-11 za pomocą strzałek (wektorów); organizm (koło) jest przyciągany w lewoprzez tendencję dążenia i odpychany w prawo przez tendencję unikania. Kierunek jegoruchu zależy od względnej siły przeciwstawnych tendencji.

Przypuśćmy, że zwierzę jest daleko od celu-daleko na prawo na rysunku. Tutendencje dążenia do celu są silniejsze od tendencji do unikania, toteż kieruje się ono wstronę celu. Jeżeli jednak znajdzie się zbyt blisko (z lewej strony na rysunku), to wtedy

RYSUNEK 17-9 RYSUNEK 17-11

tendencje unikania przeważą i zaczyna się cofać. Wytwarza się zatem sytuacja, która mastały punkt równowagi, punkt, w którym obie te siły znoszą się wzajemnie.

Ten typ konfliktu dążenie-unikanie jest łatwy do obserwowania. Widocznym jegoprzykładem może być pływak, którego pociąga przyjemność pływania, lecz odstręczatemperatura wody. W sytuacji idealnej możemy czasem zaobserwować osobę wahającąsię przez jakieś 15 minut, stojącą nad wodą, posuwającą się w jej stronę i cofającą sięnieznacznie, ale zasadniczo stojącą w punkcie równowagi. W końcu coś się zdarza ipowoduje zmianę sytuacji-w jedną lub drugą stronę. Osoba cofa się i odchodzi lub teżzamyka oczy, zaciska zęby i wchodzi do wody. Można taki konflikt zaobserwować kołobudki telefonicznej, kiedy studenci zamierzają telefonicznie umówić się na randkę.Konflikt dążenie-unikanie, jaki zachodzi w przewidywaniu kłopotliwej rozmowytelefonicznej, może przebiegać bardzo wyraziście. Pewien obserwator opowiadał, że miałokazję przez 30 min, oglądać kogoś, kto siedział w budce telefonicznej ciągle szykując siędo wykręcenia numeru, ale nie mógł się zdecydować na ten ostateczny ruch.

Kształty obu linii nie są, oczywiście, raz na zawsze ustalone. Cele mogą zmienić się nabardziej atrakcyjne, powodując, że krzywa dążenia wznosi się wyżej, a punkt równowagiprzesuwa się bliżej celu. Z drugiej strony, gradient unikania może wzrastać, jeżeliwzrośnie strach związany z wynikiem, powodując przesunięcie się punktu równowagidalej od celu. Tak więc, redukcja strachu u człowieka w danej sytuacji powoduje alboprzyrost aspektów dodatnich (wzrost linii dążenia), albo spadek aspektów ujemnych(obniżenie linii unikania). Inaczej mówiąc, cała ta sytuacja może być zinterpretowana nanowo, zmieniając względną wartość obu tendencji-dążenia i unikania.

Taki sam rodzaj analizy może być zastosowany do innych typów konfliktów:

* dążenie-dążenie. Zwierzę jest w rozterce z powodu konieczności wyboru międzyjedną z dwu pożądanych sytuacji. Może wybrać tylko jedną z nich.

• unikanie-unikanie. Zwierzę zmuszone jest wybrać jedną z dwu sytuacji, lecz każda znich jest niepożądana.

Pozostawiamy wam jako dalsze ćwiczenie konstruowanie odpowiednich wykresów dlatych dwu sytuacji. Powinniście zauważyć, że konflikt dążenie-dążenie ma pewienchwiejny punkt równowagi. Skoro tylko organizm oddali się od tego punktu, to będziemiał przez całą drogę skłonność do powrotu do tej pierwszej sytuacji. Przy sporządzaniuwykresu reprezentującego siły działające w sytuacji unikanie-unikanie rzuca się Wam woczy pewna bezpośrednia analogia z podobnym wykresem sił fizycznych, gdzie najlepszerozwiązanie to opuszczenie sytuacji, pionowo w górę lub w dół. Rozwiązanie takie jest teżczęsto stosowane. Student, stojąc przed wyborem: napisać kolokwium lub spotkać się iporozmawiać ze swym profesorem (czynność, która ma wyraźnie wysoką wartośćunikania), czasami znajduje wyjście z trudności, wywołanych konfliktem unikanie-uni-kanie, opuszczając szkołę, cały wybór staje się problemem czysto akademickim.

Frustracja. Konflikt może pojawić się, ponieważ ta sama rzecz ma zarówno wartośćdodatnią, jak i ujemną. Może pojawić się również, kiedy coś przeszkadza w osiągnięciu

określonego celu. Wówczas, gdy pojawia się przeszkoda na drodze do pożądanegodziałania, rezultatem jest frustracja, a najbardziej typową reakcją na frustrację jestagresja. W klasycznych badaniach nad tym rodzajem konfliktu poddano frustracji dzieciw wieku przedszkolnym (Barker, Dembo i Lewin, 1941)..W pierwszej części ekspery-mentu dziecko wprowadzono do pokoju zabaw, który zawierał dziwną mieszaninęzabawek. Wszystkie zabawki pozbawione były jakichś części, na przykład deski doprasowania bez żelazek, zabawki wodne bez wody. Te różnorodne braki w zabawkach niezaniepokoiły zbytnio dzieci. Bawiły się one nimi tworząc wyimaginowane, częstoskomplikowane sytuacje, w których zastępowały nie istniejące przedmioty, używająctego, co było pod ręką.

Zachowanie ich jednak uległo zmianie, kiedy na krótko umożliwiono im obejrzenielepszego świata. Pozwolono im popatrzeć na zabawki kompletne i znacznie bardziejatrakcyjne od tych, którymi bawiły się uprzednio. Efekt tego doświadczenia ujawnił sięnastępnego dnia, kiedy dzieci dostały znów „stare" zabawki. Nie zadowalała je już więcejmieszanina zabawek. Bawiły się krótko, następnie zaczęły się sprzeczać między sobą,stawały się wojownicze wobec eksperymentatora, a w dodatku zaczęły niszczyćzabawki.

Intuicja podpowiada nam, że te zachowania agresywne są typowe jako reakcja nafrustrację. Jeżeli utrudnione jest osiągniecie celu, to agresja kieruje się często bezpośred-nio na przeszkodę. Jeżeli jest to niemożliwe, mamy do czynienia z przeniesieniem naotoczenie zachowań agresywnych. Agresja stanowi część naszej potencjalnej reakcji nakonflikt frustracyjny. Agresja jednak nie zawsze musi być wynikiem frustracji. Jest topoziom uogólnienia, który rzadko można stosować do tak skomplikowanego organizmu,jakim jest człowiek.

Reakcja na nic

W sytuacjach, które omawialiśmy do tej pory, niepewność pojawia się wtedy, kiedyorganizm ma trudności w uporaniu się z pewnymi aspektami jego otoczenia. Próbuje onzastosować reakcję przystosowaną do określonej, szkodliwej sytuacji lub jakiś sposóbrozwiązania konfliktu między swymi reakcjami, albo też za pomocą odpowiednichśrodków przezwyciężyć przeszkodę blokującą pożądane działanie. Co się jednak zdarzy,kiedy otoczenie nie stawia żadnych wymagań? Sądzicie, być może, że wywoła tokompletny spokój organizmu; nie ma nic, co wywołałoby jego reakcje, i nic, coobciążałoby jego zdolności poznawcze.

Deprywacja sensoryczna. W roku 1959 na Uniwersytecie McGill w Montrealu stwo-rzono studentom okazję do uczestniczenia w pewnym eksperymencie, który wydawał się„studenckim rajem" (Heron, 1961). Mieli być wysoko opłacani za to, że nie będą robićabsolutnie nic. Praca ich polegała na przebywaniu w małym, pustym pokoju, bezumeblowania, tylko z kozetką. Pokój był bez przerwy oświetlony, a badani mielizałożone okulary ochronne, rozpraszające światło, które uniemożliwiały widzenie.

RYSUNEK 17-12. Źródło: Heron (1961).

Nałożono im nauszniki tłumiące dźwięki, a ręce i nogi mieli owinięte, aby ograniczyćwrażenia dotykowe. Mogli oni opuszczać pomieszczenie wyłącznie wtedy, gdy musielipójść do toalety. Jak taka sytuacja wpływała na badanych? (rys. 17-12).

Studenci stwierdzili, że nic nie robić, to nie przelewki. W rzeczywistości ten poziomdeprywacji sensorycznej był bardzo przykry. Pierwszą reakcją większości badanych byłsen. Ale nie mógł on trwać bez przerwy, a więc zaczęli szybko uczyć się poszukiwaniapewnej formy stymulacji. Wielu badanych miało halucynacje. Wszyscy uznali sytuację zabardzo przykrą. Najlepiej świadczy o tym fakt, że tylko niewielu badanych wytrzymało wtej sytuacji dłużej niż 24 godziny, pomimo że dobrowolnie zgodzili się na badanie przezczas dłuższy. Woleli oni nie mieć zatrudnienia, niż dostawać wysoką opłatę za udział wtych niezwykłych badaniach.'

Od czasu tych początkowych eksperymentów opublikowano bardzo dużo badańdotyczących deprywacji sensorycznej i zubożonego bodźcowo środowiska. Opracowanobardziej doskonałą aparaturę. Teraz osoba badana znajduje się zazwyczaj zawieszonanago w basenie z wodą o temperaturze ciała, co redukuje do minimum jej wrażeniaskórne, działanie zmian temperatury oraz siły przyciągania. Brak stymulacji sensorycz-nej jest niezwykle przykry. Osoby badane stwierdzają, że próbują skoncentrować się wpełni na jakiejkolwiek ilości istniejącej stymulacji, aby jakoś urozmaicić ten nudnyeksperyment. Powtarzająca się lub nie zmieniająca się stymulacja wydaje się działać

mniej więcej tak samo, jak deprywacja bodźcowa. Ciągły szum dźwiękowy (biały dźwięk)wydaje się równie szkodliwy jak całkowita cisza.

Nie ulega wątpliwości, że ludzie odbierają otoczenie jako odstręczające, kiedy jest onow pełni przewidywalne lub kiedy normalny poziom zewnętrznej stymulacji zostaniedrastycznie ograniczony. Jest to wiadome już od dłuższego czasu w zakładach peniten-cjarnych. Próby ustalenia bardziej specyficznych efektów ubocznych deprywacji senso-rycznej nie pozwalają na podanie jasnej odpowiedzi. Jeden pogląd, będący wynikiemznacznej liczby badań, jest taki, że ludzie poddają się znacznie łatwiej sugestii poprzebyciu długotrwałego okresu deprywacji sensorycznej. Może to posłużyć do wyjaś-nienia efektów „prania mózgu". Nie ma wątpliwości, że strach może dawać skuteczneefekty sugestywności przy perswazji. Ale laboratoryjne badania nad wpływem strachu nasugestywność nie są w pełni przekonujące-być może dlatego, że okresy deprywacji,zazwyczaj stosowane, były względnie krótkie. Ponadto jest oczywiste, że w sytuacjilaboratoryjnej trudno jest naśladować warunki podobne do stresu i strachu wzbudzanegorealnymi sytuacjami życiowymi.

Nerwowe mechanizmy wzbudzenia

Niepewność pojawia się w licznych sytuacjach, na przykład: kiedy zachodzą nowezdarzenia, kiedy nie można przewidzieć biegu zdarzeń, kiedy natrafiamy na okolicznościpotencjalnie zagrażające, kiedy występuje konflikt związany z wyborem odpowiedniegodziałania lub kiedy pożądane działanie zostanie zablokowane. Subsystem nerwowymający do czynienia z problemami niepewności musi spełniać określone wymagania.

• System taki musi ściśle współdziałać z procesami poznawczymi zachodzącymi wwyższych ośrodkach korowych.

• System powinien zarówno kontrolować, jak i regulować efektywność procesówkorowych.

• System powinien być wrażliwy na napływające informacje sensoryczne, aby mógł onostrzec organizm, zwłaszcza wtedy, gdy pewne nadchodzące sygnały wymagająpierwszeństwa uwagi i przetwarzania.

Jest taki system nerwowy, który ma większość z tych właściwości. Przechodząc przezczęść mózgu zwaną śródmózgowiem stanowi luźną siatkę neuronów, połączoną zpozostałą częścią mózgu. Normalna aktywacja mózgu zależy od tego obszaru - nazywasię on wzbudzający układ siatkowaty (WUS), patrz rysunek 17-13.

Wzbudzający układ siatkowaty. Logika funkcji układu siatkowatego polega na wyko-rzystaniu obfitości i złożoności jego powiązań wzajemnych z resztą ośrodkowego układunerwowego. Przekazy sensoryczne przechodzą przez WUS w drodze do kory. Oprócztych powiązań sensorycznych, układ siatkowaty łączy się bezpośrednio z ośrodkami

Występujący WUS

Zstępujący WUS

RYSUNEK 17-13. Na górze: Wstępujący siatkowaty układ wzbudzający. Na dole: Wzajemna interakcjaprzekazów z kory w dół i z siatkowatego układu wzbudzającego w górę. Źródło: Lindsley (1957).

mózgu leżącymi ponad nim i wysyła też niezliczoną liczbę włókien, które łączą go wsposób rozsiany z całą korą. Komunikacja działa w obu kierunkach. Kora otrzymujeznaczną liczbę danych z włókien układu siatkowatego i, odwrotnie, przekazuje mubezpośrednio informacje zwrotne. Z anatomicznego punktu widzenia układ siatkowatyznajduje się w idealnym miejscu do pełnienia głównej roli w koordynacji i integracjiprzebiegu impulsów nerwowych w ośrodkowym układzie nerwowym. Badania nadukładem siatkowatym zaczęły od niedawna odsłaniać tę jego główną rolę.

Ogólnie wygląda na to, że WUS moduluje ogólny poziom aktywności kory, wpływającna skuteczność przetwarzania napływających danych sensorycznych. Przypuśćmy, żezwierzęciu zaprezentowano błysk światła lub trzask. Wiązka impulsów nerwowychwytworzonych w systemie sensorycznym wędruje do sensorycznych pól odbiorczychkory, gdzie impulsy te wywołują odpowiednie reakcje w znacznej liczbie komórek korymózgowej. Zsynchronizowana aktywność tych jednostek korowych może być mierzonaza pomocą zwykłej elektrody - nazywa sieją potencjałem wywołanym. U znieczulonegozwierzęcia reakcja korowa na napływające sygnały wydaje się szybko wygasać iutrzymuje się jedynie w tych obszarach kory, które jako pierwsze odebrały sygnałysensoryczne. U czuwającego zwierzęcia reakcje nerwowe rozchodzą się po korze i mogąbyć łatwo wykryte w wielu różnych punktach rejestrujących. Brak u znieczulonegozwierzęcia wrażliwości na sygnały może być wynikiem niemożności przetwarzania przezkorę przekazów sensorycznych poza bezpośrednimi polami odbiorczymi. Ponieważśrodki znieczulające mają przede wszystkim wpływ na obniżenie wrażliwości układusiatkowatego, wyniki te sugerują, że efektywność procesów korowych zależy odwłaściwego funkcjonowania układu siatkowatego.

Jest wiele poważnych dowodów potwierdzających tę ogólną tezę. Jeżeli WUS jestpobudzony przez elektrodę jednocześnie z pojawieniem się sygnału zewnętrznego, tozarówno wielkość reakcji nerwowej w części sensorycznej kory, jak i zakres jejrozszerzenia się na różne obszary korowe znacznie się wzmaga. Podobne wpływy mogądotyczyć pojedynczych komórek dróg sensorycznych. Na przykład neurony znajdującesię na szlaku wzrokowym, które nie zareagowały na jakiś nadchodzący sygnał, mogąnagle stać się bardzo aktywne, kiedy elektroda osadzona w układzie siatkowatym zostaniewłączona. Aktywacja układu siatkowatego nie zawsze jednak wywołuje wzrost wrażli-wości dróg transmisji sensorycznej. Aktywacja pewnych obszarów układu siatkowategowydaje się wywoływać efekt przeciwny - redukuje raczej niż wzmaga poziom aktywnościnerwowej na sygnały sensoryczne.

Zmiany w poziomie aktywacji układu siatkowatego wydają się zatem wytwarzaćrozległe zmiany w przewodnictwie zarówno dróg korowych, jak i sensorycznych. I naodwrót, aktywność tych połączeń wpływa na układ siatkowaty. Pewne komórki w WUSzdają się być wrażliwe na aktywność każdego z systemów sensorycznych i mogą onereagować z równą siłą na pojawienie się bodźców wzrokowych, słuchowych, dotyko-wych, a nawet węchowych. Ten typ komórek okazuje się być przede wszystkim wrażliwyna ogólny poziom przewodnictwa sensorycznego, a nie na charakterystyczne cechydanego przekazu. Najczęściej znajdują się one w dolnej połowie WUS. Inne komórkisiatkowate są bardziej selektywne w swych reakcjach. Niektóre z nich wydają się służyć

przede wszystkim do kontroli informacji o określonej modalności zmysłowej i sąwrażliwe wyłącznie na zmiany charakterystycznych cech odpowiedniego sygnału. Tedwa różne wzorce reakcji mogą być podstawą do podziału WUS na dwa oddzielneobszary. Niższa połowa nastawia się przede wszystkim na „grubsze" poziomy aktyw-ności sensorycznej i wydaje się powolna i względnie mało selektywna w swych reakcjach.Podstawową jej funkcją może być utrzymywanie dolnej granicy lub ogólnego poziomu tładla czuwania lub aktywności. Wyższa część układu siatkowatego (niekiedy zwanaukładem rozlanej projekcji wzgórza) jest bardziej wrażliwa na przemijające zmiany wpoziomie stymulacji i może odgrywać podstawową rolę w ostrzeganiu organizmu przedzmianami warunków zewnętrznych oraz modulować przepływ przekazów sensorycz-nych w reakcji na wymagania stawiane przez zmieniające się otoczenie.

Tu też znajduje się struktura nerwowa zdolna do znacznej kontroli natężeniaprzepływu przekazów w systemie sensorycznym, do wykrywania krótkotrwałych zmianw stymulacji płynącej z otoczenia, do zmiany właściwości i sprawności procesówkorowych, do wzmagania lub redukowania przekazów w ich drodze do kory i doodbierania przekazów z wyższych ośrodków nerwowych, regulujących aktywność własnąmózgu. Ma ona ważny wpływ na aktywność organizmu, sprawując wszelkie sposobykontroli, od naprzemiennych cykli snu i czuwania do specyficznych zmian w uwadze isprawności procesów korowych. Z punktu widzenia inżyniera,1 byłby to system ouprawnieniach kontrolera komunikacji, czyli system odpowiedzialny za koordynacjęprzepływu informacji w układzie nerwowym oraz za kontrolę umiejscowienia obliczeń ianaliz ułatwiających działanie wyższych ośrodków nerwowych. Nie możemy jednakprzyjąć takiego ostatecznego wniosku, mimo że intuicyjnie wydaje się bardzo prawdo-podobny. Chociaż bowiem zebrane dotychczas informacje stanowią dobry punkt wyjściado zrozumienia WUS, jesteśmy jeszcze dalecy od zrozumienia wszystkiego.

SEN

Wydaje się, że WUS zawiera w sobie zegar biologiczny, który budzi zwierzę oraz każe mu zasnąćzgodnie ze stałym porządkiem. Śpiące organizmy znajdują się, oczywiście, na niskim poziomie nakontinuum wzbudzenia. Wskaźniki metabolizmu są obniżone, organizm nie porusza się (zwyjątkiem ruchów gałek ocznych i ciągłej pracy żołądka) i jest niewrażliwy na normalny poziomstymulacji. Przez wiele lat dyskusje nad mechanizmami nerwowymi snu polegały przedewszystkim na rozważaniu typowych wzorców aktywności elektrycznej wytwarzanej w mózguśpiącego w porównaniu z całkowicie obudzonym, przytomnym organizmem. Ogólna reakcjaelektryczna znacznej części obszarów korowych mózgu ssaków nabiera wyraźnie różnegocharakteru w miarę jak zwierzę przechodzi od stanu całkowitego obudzenia, poprzez stanodprężenia, i w końcu do stanu snu. Kiedy jest ono obudzone i aktywne, elektryczna reakcja wmózgu mierzona na zewnętrznej powierzchni czaszki układa się w szybki, nieregularny wzorzec.Nieregularność wzorca jest prawdopodobnie wynikiem tego, że różnorodne komórki korowe wróżnych obszarach mózgu działają niezależnie jedne od drugich. Ale kiedy organizm jest w stanieodprężenia, pojawiają się w elektroencefalogramie mózgu regularne oscylacje o częstotliwości od 8

RYSUNEK 17-14. Źródło: Kleitman (1963).

do 12 Hz. Wzorzec ten sugeruje, że znaczny procent komórek mózgu funkcjonuje wówczas wsposób zsynchronizowany. Te powtarzające się wzorce wyładowań elektrycznych noszą nazwę falalfa, a termin blokowanie alfa opisuje zmiany zachodzące od regularnej cyklicznej aktywnościmózgu w stanie odprężenia do nieregularnej, niezsynchronizowanej reakcji mózgu, typowej dlaczuwającego aktywnego organizmu. Kiedy organizm zasypia, reakcje jego mózgu przechodząpewną liczbę charakterystycznych faz związanych z różnymi poziomami snu, od drzemki (bardzolekkiej) do głębokiego snu (rys. 17-14).

Dawne teorie dotyczące snu skłaniały się ku zrównaniu go z reakcją na brak stymulacji. Toznaczy przyjmowano, że istnieje pewien system aktywacji, który trzyma zwierzę w stanie czuwaniai pobudzenia. Przy braku wzbudzenia pojawia się sen. Tak więc czuwanie jest wynikiem działaniawzbudzenia, a senność jest wynikiem niskiego poziomu wzbudzenia. Teoria tajest błędna. Okazałosię bowiem, że sen znajduje się pod kontrolą specjalnych „ośrodków snu" w mózgu. Zwierzęta,nawet gdy zostaną pozbawione wszelkiej informacji sensorycznej, utrzymują 24-godzinny cykl snui czuwania.

Uszkodzenia pewnych części układu nerwowego, pewnych okolic we wstępujących drogachrdzenia mózgu, mają ściśle określone skutki dla snu i pełnego przebudzenia. Jeżeli uszkodzeniaobejmą wyższe części mózgu, to ich wynikiem będzie sen zwierzęcia przez cały czas, bez przerwy.Jeżeli uszkodzenie dotyczy niższej części mózgu, to wówczas nie ma ono wpływu na wzorce snu iczuwania. Wzbudzający układ siatkowaty leży pomiędzy tymi dwoma poziomami.

INTERPRETACJA WZBUDZENIA EMOCJONALNEGO

Niezgodność między oczekiwaniami a rzeczywistością jest przyczyną ogólnej aktywnościprocesów fizjologicznych i poznawczych. Centralnym problemem dla teoretyków jeststwierdzenie, czy istnieje jeden mechanizm wzbudzający, który po prostu alarmujeorganizm i pozwala na pojawienie się jakiejkolwiek możliwej reakcji, czy też możewzorzec aktywacji jest różny zależnie od różnych przyczyn? Koncepcję, która głosi, żewzbudzenie emocjonalne jest niespecyficzne i u jego podstaw leży jeden mechanizm,będziemy nazywać Teorią Grającej Szafy w odniesieniu do emocji (Mandler, 1962).

Emocje: jedna czy wiele?

Zgodnie z Teorią Grającej Szafy wzbudzenie emocjonalne jest w pewnym stopniupodobne do wrzucania monety do grającej szafy - włączona maszyna jest przygotowanado ruszenia, gotowa grać w równym stopniu każdy utwór ze swojego repertuaru.Aktualne zachowanie jest określone tylko przez to, jaki guzik zostanie naciśnięty.Aktywacja emocjonalna zaczyna działać z chwilą, kiedy moneta dostanie się do wnętrzamaszyny. Czynniki zewnętrzne dokonują wyboru zachowania, działają więc tak jaknaciśnięcie na guzik wybierający określoną płytę.

Tak jak ze wszystkimi analogiami, podobieństwa nie należy brać dosłownie. Jedenważny czynnik w reakcjach emocjonalnych nie poddaje się tej analogii, a mianowicie to,że zdarzenia, które prowadzą do reakcji emocjonalnej, wpływają następnie na dalszezachowanie, kiedy system został już wzbudzony. Nakłada to poważne ograniczenia na to,jakie zachowanie wyniknie ze stanu emocjonalnego.

Teoretycznie jest możliwe, że mechanizmy aktywacji są różne dla różnych emocji. Wgruncie rzeczy, czyż nie jesteście świadomi różnic w tym, w jaki sposób Wasze ciało jestpobudzane przez głód, przez zimno, strach lub seksualnie? Odpowiedź brzmi: tak, albonie. Z jednej strony jest oczywiście możliwe podzielenie typów aktywacji nerwowej nadwie ogólne kategorie: czynniki pobudzające i czynniki uspokajające. Jeden zespółemocji wydaje się wynikiem aktywacji sympatycznego układu nerwowego i prowadzi doogólnego stanu napięcia, szczególnie mięśni podtrzymujących ciało (nazywanych teżmięśniami antygrawitacyjnymi). U człowieka typowe objawy to: napięcie w kolanach,wyprostowane ciało, zaciśnięte ręce i szczęki... Wzrasta rytm pracy serca, naczyniakrwionośne kurczą się i tym samym rośnie ciśnienie krwi. W terminach dotyczącychemocji będą to często symptomy wściekłości, nienawiści lub gniewu. Inny zespół emocjiwydaje się charakteryzować symptomami, które są prawie całkiem przeciwstawne. Jeston wynikiem aktywacji parasympatycznego układu nerwowego. Będzie to zwolnieniepracy serca, rozszerzenie naczyń krwionośnych oraz obniżenie ciśnienia krwi. Kończynysą rozluźnione. W terminach dotyczących emocji będą to często symptomy stanówprzyjemnych, np. nasycenia po przejedzeniu się.

Nie powinno być wątpliwości w odróżnianiu stanów napięcia od stanów odprężenia,przynajmniej w krańcowych przypadkach. Ale czy subtelniejsze różnicowanie może byćdokonywane w obrębie tych dwu grup? W tej sprawie dowody są niezbyt jasne. Jedenteoretyk w każdym razie dowodził, że te dwie podstawowe emocje są po prostu wynikiemnormalnej obrony ciała przed zimnem i gorącem (Stanley-Jones, 1970). Kurczenie sięnaczyń krwionośnych oraz wszystkie związane z tym efekty są częścią reakcji obronnej nazimno. Rozszerzanie się naczyń krwionośnych i towarzyszące temu efekty są częściąreakcji obronnej na gorąco. Zgodnie z tą teorią, cały zespół stanów emocjonalnych wiążesię z tymi dwiema podstawowymi reakcjami fizjologicznymi. Różnice, jakie odczuwamypomiędzy stanami- przyczyna tego, że na ogół nie mieszamy odczucia ciepła ze stanempodniecenia seksualnego lub odczucia zimna z gniewem-tkwią w tym, że czynnikipoznawcze przejmują nad tym kontrolę. Tak więc ten sam czynnik poznawczy, którypowoduje rozluźnienie naczyń krwionośnych, przyczyni się również do tego, że stannaszego ciała zinterpretujemy jako miłość, a nie po prostu przegrzanie się.

Problem w rozwiązaniu tego zagadnienia tkwi w ograniczoności naszej świadomości.W zasadzie wszyscy psychologowie chcieliby wiedzieć, czy napięcie wywołane przezstrach da się odróżnić od napięcia wywołanego gniewem lub nawet zimnem. W praktycestwierdzają oni, że nie tak łatwo przekonać się o tym.

Pomiary fizjologiczne. Wspomnieliśmy już o tym, że podczas wzbudzenia emocjonal-nego wiele wskaźników fizjologicznych ulega zmianie. Oczywiste jest pytanie, czy istniejąróżne wzorce reakcji fizjologicznych w zależności od rodzaju emocji. Czy stanfizjologiczny danego organizmu, kiedy jest on zły, różni się od stanu przestraszonegoorganizmu?

W jednym z eksperymentów (Ax, 1953) osoby badane były podłączone do różnoro-dnych urządzeń mierzących procesy fizjologiczne, a następnie asystent współdziałającyw badaniach denerwował je lub straszył. Strach był wywołany nieumiejętnym posługi-waniem się aparaturą przez asystenta; złość była spowodowana przez odpowiedniosformułowane złośliwe uwagi.

Wystąpiły pewne różnice w ogólnym wzorcu reakcji fizjologicznych na obie emocje.Dokładny wzorzec aktywności zależy jednak nie tylko od siły wzbudzenia emocjonal-nego, lecz również od całego kontekstu. Ponadto trudno jest powiedzieć, czy te różnicefizjologiczne odzwierciedlają rzeczywiste, leżące u ich podłoża przyczyny fizjologiczne,czy też po prostu odzwierciedlają skutki reakcji emocjonalnej. Ax stwierdził, że osobarozzłoszczona ma obniżony rytm serca i wzrost napięcia mięśniowego oraz rozkurczo-wego ciśnienia krwi, podczas gdy osoba przestraszona szybciej oddycha. Ale może to teżbyć wynikiem usiłowań danej jednostki, żeby poradzić sobie z własną percepcją strachu izłości. Na reakcje fizjologiczne wpływa to, czy dana jednostka otwarcie wyraża swą złość.Ponadto, jeżeli nawet wewnętrzny wzorzec wzbudzenia jest nieco różny dla różnychemocji, pozostaje ciągle pytanie, czy te wzorce wzbudzeniowe są wystarczająco róż-ne, aby dostarczyć jednostce niezawodnych wskazówek co do emocji, jakiej ona do-świadcza.

Biofeedback {Biologiczne sprzężenie zwrotne). Dlaczego nie można po prostu polegać nasłowach ludzi i nie zapytać ich wprost, co odczuwają, kiedy mówią, że coś „czują"? Jeżelinawet na takie pytanie otrzymamy odpowiedź, nie będzie to właściwa droga do poznaniana ile odpowiedź ta jest zdeterminowana przez czynniki poznawcze, które wytwarzająstany ciała, a na ile przez rzeczywiste oszacowanie tych stanów. Ponadto u ludziwystępują dające się w pełni kontrolować stany ciała, których sam człowiek nie potrafiopisać.

Poruszcie drugim palcem u ręki, a teraz poruszcie trzecim palcem tej samej ręki.Opiszcie, co różni te dwie czynności. Po prostu nie jest to możliwe. Mimo to fakt, żeposiadacie tak precyzyjną kontrolę dotyczącą ruchów własnych palców, świadczy, iżWasz mózg może świadomie posługiwać się własnymi rozkazami motorycznymi, abyporuszyć tymi palcami. Przypuśćmy, że macie nauczyć kogoś, jak ma poruszać swoimipalcami lub uszami? Od czego byście zaczęli? Nie ma możliwości dokonania tego przezopis, musicie posłużyć się bardziej wyszukanymi technikami. Tak samo może być zemocjonalnymi stanami ciała. Możecie jednak stwierdzić - „ja zawsze wiem, kiedyjestem głodny, ponieważ wtedy mój żołądek burczy i ściska". Jest to niesłuszne. Ludzie zusuniętym żołądkiem ciągle mają „skurcze żołądka". Dlaczego czasem odczuwasz teskurcze dopiero po spojrzeniu na zegarek? Przyczyna tego nie jest dotąd dokładnieznana.

Jedna z metod próbujących ocenić wiedzę ludzi o stanach własnego ciała to poddaniekontroli tych stanów i sprawdzenie, czy ludzie mogą reagować stosownie do tego, co sięwydarzy. Większość z wcześniejszych eksperymentów kończyła się niepowodzeniem. Wjednej z takich pionierskich prób zadaniem osoby badanej było przewidywanie, które zdwu świateł zapali się. Włączenie światła było zdeterminowane przez rytm pracy sercaosoby badanej; jedno ze świateł zapalało się, ilekroć rytm serca wzrastał, drugie natomiastzapalało się, gdy obniżał się. Po 5000 prób nie zauważono najmniejszego śladu nabyciaumiejętności przewidywania właściwego światła.

Dzisiaj jednak powszechnie praktykuje się poddawanie kontroli przez badanegowszystkich rodzajów stanów ciała, które są nieuświadamiane, ale wymaga to zastosowa-nia odpowiednich form pomocy z zewnątrz. Jeżeli poprosimy Was, abyście zaczęlimedytować nad tym, jak zmienić obraz elektrycznej aktywności Waszego mózgu, niewiedzielibyście zapewne, jak się do tego zabrać. Ale nie przejmujcie się, można się tegonauczyć, a mimo to być kompletnie niezdolnym do opisania tego, co się robi (tak jak niepotrafiliście opisać, w jaki sposób poruszacie własnym palcem).

Tymczasem rozwiązanie polega na posłużeniu się aparaturą elektryczną do wykrywa-nia sygnału elektrycznego płynącego z mózgu (lub inne procesy ciała), który ma byćpoddany kontroli przez badanego. Do kontrolowania fal mózgowych aparat taki jest dośćwygodny. Przewody elektryczne podłączone są do skóry głowy, a powstający potencjałelektryczny zostaje zmocniony i może być kontrolowany. Potencjał ten z kolei używanyjest do regulowani,! wysokości tonu wytarzanego przez audiooscylator. Osoby badanesłyszą ten ton w sv, lich słuchawkach. Normalnie, aktywność mózgu osoby badanejzawiera bardzo powolny (około 1 OHz) komponent o dość wysokiej amplitudzie, dzieje się

tak wówczas, gdy nie myśli ona o niczym lub niczego nie ogląda-występuje tuwspomniany uprzednio rytm typu alfa.

Zadanie osoby badanej polega na wytwarzaniu aktywności typu alfa w stanie czujnościprzy całkowitym obudzeniu. W naszym laboratorium stosujemy tę procedurę w sposóbnastępujący: wtedy, kiedy nie ma komponentu typu alfa w zapisie z mózgu osobybadanej, słyszy ona równomierny stały ton w słuchawkach. Im więcej jest wytwarzanychfal typu alfa, tym niższy ton jest prezentowany. Zadaniem osoby badanej jest postępowaćtak, aby ton ten stawał się na tyle niski, na ile to jest możliwe. Po treningu wiele osób możewłączać lub wyłączać swój rytm alfa wtedy, kiedy tego chcą.

Kontrolowanie własnych procesów wewnętrznych, takich jak rytm serca i falemózgowe, jest również możliwe, chociaż nie łatwe. Wymaga to znalezienia sposobu nauczynienie tych wewnętrznych stanów łatwo obserwowalnymi przez osoby badane. Takwięc najnowsze dane prowadzą do obalenia poglądu, że ludzie nie mają żadnego wpływuna to, co dzieje się w ich ciele. Wiele danych świeżej daty odnosi się do zdolnościczłowieka do kontrolowania funkcji własnego ciała, ale z kontroli takiej nie musi on wpełni zdawać sobie sprawy.

Jak wywołać gniew lub euforię?

Słynny eksperyment przeprowadzony przez Schachtera i Singera (1962) dotyczyłnastępującego problemu: czy możliwe jest wzbudzenie systemu emocjonalnego różnychosób w ten sam sposób, ale dający różne efekty w ich zachowaniu, zależnie od sytuacjizewnętrznej, w jakiej osoby te się znalazły?

Wzbudzenie emocjonalne. Wiele sytuacji emocjonalnych wywołuje hormon adrenalina(bardziej właściwa nazwa epinefryna) wydzielany wewnątrz ciała. Schachter i Singerrobili osobom badanym zastrzyki z adrenaliny, ale udzielali im fałszywej informacji co doistoty tych preparatów. W ten sposób wzbudzenie emocjonalne było wywołane przezsubstancję pobudzającą, podczas kiedy stan poznawczy był regulowany przez sytuację, wjakiej znalazła się każda z osób badanych.

Były dwie grupy osób badanych: jedna, która po otrzymaniu zastrzyków zostałapoinformowana jakich objawów może się spodziewać-grupę tę określimy jako poinfor-mowaną; druga, która otrzymała zastrzyki, ale została wprowadzona w błąd przezzapowiedź, że nie wystąpią żadne uboczne efekty, określimy ją jako niepoinformowaną.Wszystkie osoby badane dobrowolnie uczestniczyły w eksperymencie dotyczącymbadania efektów działania różnych środków farmakologicznych na widzenie.

Każdego z badanych, w momencie gdy przybył na badania, pytano o to, czy zgodzi sięna zastrzyk „z zestawu witamin typu Suproxin". Jeżeli wyrażał zgodę, obecny tam lekarzdawał mu ten zastrzyk. Ponadto osoby badane wybrane do grupy niepoinformowanejpowiadamiano, że zastrzyk nie spowoduje żadnych skutków ubocznych. Osobombadanym z grupy poinformowanej powiedziano, że niektórzy z badanych „...odczuwają

uboczne działanie Suproxinu. Te efekty uboczne trwają tylko 15 do 20 minut. Ręcezaczynają się trząść, serce łomoce, a gorąco uderza do twarzy i występują wypieki". Opisten jest w rzeczywistości dokładnym określeniem skutków działania zastrzyku zadrenaliny.

Warunki sytuacyjne. Po otrzymaniu zastrzyków osoby badane zostały wprowadzone dopoczekalni, „aby dać czas na zadziałanie zastrzyku". Po wejściu do poczekalni osobabadana zastawała tam już inną osobę. Dla nas szczególne znaczenie mają dwa z różnychtypów warunków eksperymentalnych, zastosowanych w tym badaniu w celu zaobser-wowania wpływu sytuacji na osobę badaną: jeden zwany euforycznym, drugi zwanygniewnym. Mamy zatem cztery grupy eksperymentalne: poinformowaną-eufbrycznq,niepoinformowaną-euforyczną,poinformowaną-gniewną i niepoinformowaną-gniewną.Oprócz grup eksperymentalnych było jeszcze kilka grup kontrolnych, którym w tychsamych warunkach sytuacyjnych nie wstrzykiwano adrenaliny.

Euforia. W warunkach euforycznych osoba badana wchodząc do poczekalni zastawałajuż tam wesołego osobnika. Ta druga osoba w doskonałym humorze puszczała papierowesamolociki, bawiła się wszystkim, co wpadało jej w rękę, i ćwiczyła sobie grę wkoszykówkę posługując się zgniecionym papierem i koszem na śmiecie. Zaczynała teżnamawiać swego towarzysza, aby przyłączył się do zabawy.

Gniew. W tych warunkach osobę badaną zaprowadzono do poczekalni i poproszono owypełnienie w całości doprowadzającego do wściekłości kwestionariusza. Jedno ztypowych pytań zawartych w nim miało następującą formę:

Z jak wieloma mężczyznami (poza twoim ojcem) miała twoja matka seksualnestosunki pozamałżeńskie?

4 lub mniej5 do 9

10 lub więcej

Odpowiedź na to pytanie miała na celu zirytowanie respondentów. Druga osobaznajdująca się w tym samym czasie w poczekalni przejawiała wzrastające zdenerwowa-nie, aby wreszcie podrzeć z wściekłością kwestionariusz i na koniec wyjść z pokojurzucając go na podłogę.

Wyniki. Zastanówmy się teraz nad tym, do czego doprowadziły te różne warunki. Mamyosoby badane, których biologiczne systemy są w stanie wzbudzenia i które pozostawionow pokoju sam na sam z dziwnie zachowującą się osobą. Jeżeli emocja jest po prostuwynikiem reakcji na kombinację stanu wzbudzenia wewnętrznego i sytuacji zewnętrznej,to nie powinno być różnicy między zachowaniem osób z grupy poinformowanej o tym, cobędą odczuwały po zastrzyku, a zachowaniem osób z grupy niepoinformowanej. Jeżelistan wzbudzenia jest specyficzny dla określonego typu emocji i niezależny od otoczenia,

GRUPA POINFORMOWANAOsoby badane zostały poinformowa-

ne o tym, że wszyscy będą odczuwaćuboczne skutki, takie jak wypieki natwarzy, drżenie rąk oraz przyspiesze-

nie bicia serca

Wszyscy osobnicy otrzymalizastrzyki z adrenaliny, ale powiedziano im,

że jest to mieszanina witamin

RYSUNEK 17-15

GRUPA NIEPOINFORMOWANĄOsoby badane zostały powiadomione,

że nie będą odczuwać żadnychubocznych skutków

POINFORMO-WANY-EUFORYCZNY

Badany wchodzi do pokoju,w którym znajduje się innaosoba. Osoba ta śmieje się,tańczy dookoła i bawi się

POIN-FORMOWANY- GNIEWNY

Badany otrzymuje do wy-pełnienia kwestionariusz z

obraźłiwymi pytaniami, dru-ga osoba wypełniająca także

kwestionariusz przejawiagłośno swój gniew

NIEPOINFOR- ,MOWANY-EUFORYCZNYBadany wchodzi do pokoju,w którym znajduje się innaosoba. Osoba ta śmieje się,

tańczy i bawi się

)FORMOWANY- GNIEWNY

Badany otrzymuje do wy-pełnienia kwestionariusz zobraźłiwymi pytaniami, dru-ga osoba wypełniająca także

kwestionariusz przejawiagłośno swój gniew

Badany interpretuje swojesensacje fizyczne jako efektuboczny i nie włącza się dotego, co czyni druga osoba

Badany interpretuje swojesensacje fizyczne jako efektuboczny i nie włącza się dotego, co czyni druga osoba

Badany interpretuje swojesensacje jako wzbudzenie

emocjonalne i włącza się weuforyczne zachowanie

drugiej osoby

Badany interpretuje swojezachowanie fizyczne jakowzbudzenie emocjonalnei włącza się w agresywnezachowanie drugiej osoby

to wówczas obie te grupy zachowają się podobnie do siebie w warunkach euforycznych ipodobnie w warunkach gniewnych. Jeżeli zaś czynniki otoczenia zewnętrznego majasilny wpływ, to wtedy osoby z każdej z grup będą reagować odpowiednio do zachowaniapartnera w poczekalni.

To, co stwierdzono, było bardzo proste. Osoby poinformowane spokojnie podchodziłydo swoich zadań, grzecznie czekając lub też wypełniając kwestionariusz i ignorującbłazeństwa współtowarzysza. Osoby niepoinformowane przejawiały jednak tendencję donaśladowania zachowania swoich współtowarzyszy, stając się euforyczne lub zagniewa-ne, odpowiednio do nastroju tych partnerów.

Mamy zatem dwie grupy osób badanych, poinformowanych i niepoinformowanych, zidentycznymi stanami wzbudzenia wewnętrznego i identycznymi doświadczeniamiwynikającymi z sytuacji. A jednak postępują oni w różny sposób. Dlaczego? Jednispodziewają się wewnętrznych doznań, które odczuwają i (prawidłowo) przypisują jedziałaniu zastrzyku, są więc zdolni zająć się swymi sprawami, ignorując błazeństwawspółtowarzysza w pokoju. Drudzy natomiast czują bicie serca i rumieńce na twarzy. Nieznajdują wyjaśnienia dla tych odczuć, ale nabierają one sensu, jeżeli potraktuje się je jakoeuforię lub gniew. W ten sposób bez próby szukania wyjaśnienia łatwo poddają sięmanipulacji2.

MOTYWACJE A POZNANIE

Istnieje wiele eksperymentów, których wyniki stanowią na ogół poparcie dla tychgłównych punktów: stany emocjonalne są wypadkową działania trzech różnych czynni-ków -procesów poznawczych (oczekiwania), stanów fizjologicznych i wpływów środowi-ska. Mówiąc że czynniki poznawcze odgrywają ważną rolę w regulowaniu zachowaniaemocjonalnego, nie mamy na myśli tego, że ludzie muszą mieć świadomość swychprocesów poznawczych. Nieraz, kiedy nas złości lub przeraża czyjaś uwaga lub postępek,rozum mówi nam, że nie ma się czym tak przejmować, ale nasze reakcje wewnętrznemówią coś całkiem przeciwnego. W takich przypadkach może wystąpić znacznarozbieżność między racjonalizacją naszego zachowania a samym zachowaniem.

Przełożenie aktywnej interpretacji teorii emocji na nasz model działającego systemumotywacyjnego oznacza, że musi być zapewnionych kilka istotnych interakcji pomiędzyprocesami regulującymi zachowanie. Przede wszystkim system taki musi tworzyć modelwewnętrzny świata, który to model dostarczałby oczekiwań tak ważnych dla emocji.Oznacza to, że główną cechą systemu musi być poznanie; aktywne powstawanie obrazu

2 Na posiedzeniu wyjaśniającym po eksperymencie przedstawiono osobom badanym istotny cel tegobadania. Poinformowano je, jakiego typu substancja została im wstrzyknięta i jakie byto jej działanie uboczne iże druga osoba towarzysząca im w pokoju była w rzeczywistości jednym z eksperymentatorów.

Jak już objaśnialiśmy w przypisie 2 do rozdz. 16 (s. 562), oszukiwanie osób badanych w eksperymentachpsychologicznych, jakkolwiek czasem konieczne, po przeprowadzonym badaniu musi być zawsze sprostowanepodczas sesji wyjaśniającej cel i istotę konkretnego eksperymentu.

RYSUNEK 17-16

świata, obejmującego przeszłość, teraźniejszość i oczekiwania dotyczące przyszłości.Ponadto potrzebna jest również możliwość oceny, czy wszystko przebiega prawidłowo.Czy nasze oczekiwania się spełniają? Jakie przewidywania możemy poczynić naprzyszłość, jeśli sprawy będą biegły nadal w ten sam sposób?

Następnie potrzebny nam jest jakiś sposób korygowania zaburzeń w zachowaniu.Załóżmy, że pojawia się niezgodność między oczekiwaniem a zdarzeniem. Przyjmijmy,że musimy dostarczyć w określonym terminie, np. w piątek, pracę seminaryjną, boinaczej możemy zawalić rok. Po zbadaniu, jak dalece jesteśmy zaawansowani, docho-dzimy do wniosku, że możemy nie zdążyć. Panika. Napięcie. W jaki sposób nasz systempowoduje panikę? Oczywiste jest, iż musi on zacząć od operacji poznawczych, któredoprowadzą do przewidywań, że nieprzekraczalny termin nie zostanie dotrzymany. Alena ile świadomość tego faktu zmienia rytm serca, napięcie mięśniowe, wydzielanie potu,ciśnienie krwi albo nawet system głodu?

Przeanalizujmy działanie tego systemu. W procesie aktywnej syntezy tworzą sięprzewidywania dotyczące świata; system pamięci wspomaga ten proces, a działania, jakiezachodzą, są nieustannie porównywane z tymi, jakie były oczekiwane. Jeżeli temechanizmy syntetyzujące i przewidujące nazwiemy procesami poznawczymi, to systemten będzie wyglądał tak, jak przedstawia to rysunek 17-16. Wykres ten, oczywiście,stanowi duże uproszczenie, ale podkreślono na nim fakt, jak ważnym wyjściem jestporównanie między poznaniem a działaniem. Jak działa to wyjście? Zadaniem jego jestregulacja chemicznych i nerwowych czynności systemu. To znaczy, że odpowiednipoziom niezgodności w porównywaczu poznawczym (PP) wyzwala odpowiednie sub-stancje chemiczne (w większości hormony) w biochemicznych strukturach ciała izmienia aktywację nerwową struktur mózgowych. Sygnały te są odbierane w tokunormalnej analizy dokonywanej przez różne systemy ciała.

Powróćmy do systemu głodu. System głodu zbiera informacje w różny sposób. Przedewszystkim dokonuje analizy biochemicznej, poza tym posiada on stan docelowy dla

RYSUNEK 17-17

poziomu odżywienia, który stara się utrzymać. Ma on również wytworzony wewnętrznyobraz poszukiwanego celu. Na koniec dokonuje analizy informacji sensorycznej. Procesypoznawcze mogą tu współdziałać w różny sposób. Aktywacja chemiczna wywołana przezPP może wpływać na analizę biochemiczną w stanie głodu. Aktywacja nerwowa możewpływać na różne procesy, ale głównie na te, które określają wewnętrzny obraz celu.Jeżeli zechcemy pokazać te interakcje, to otrzymamy obraz podobny do tego, któryprzedstawia rysunek 17-17.

Wszystkie systemy motywacyjne mają jednak podobne punkty. Oczywiście wszystkieone kontrolują stany biochemiczne, jak również nerwowe. Przeto cały obraz możewyglądać tak, jak przedstawia to rysunek 17-18. Zwróćcie uwagę na to, co zostałopokazane. System poznawczy może regulować biologiczne procesy emocjonalne.Podobnie system biochemiczny może regulować działanie. Cały obraz przedstawia sięjako kołowy regulacyjny system sprzężenia zwrotnego. Jeżeli działania nie idą dobrze, tosystem poznawczy prawdopodobnie wysyła przekazy o błędzie za pomocą stymulacjichemicznej - może to być wprowadzenie adrenaliny do systemu. Ale stymulacja ta możemieć dokładnie przeciwny skutek niż ten, który jest potrzebny. Współczesny człowiek nie

RYSUNEK 17-18

musi przecież polować na tygrysy, raczej powinien rozwiązywać problemy intelektualne.Wzrost napięcia i stany ciała związane z polowaniem będą prawdopodobnie szkodliwedla pracy intelektualnej. Ponadto nie jest wykluczone, że ów biedny człowiek, któregosystem został po prostu wzbudzony, może zauważyć wszystkie występujące zmianyfizjologiczne: przyśpieszenie rytmu serca, głęboki oddech, napięcie, pocenie się, i dojśćdo wniosku, że się boi. Wtedy rzeczy lecą mu z rąk, skoro bowiem jest przestraszony, tomoże powinien uciekać. A wszystko to z powodu terminu pracy seminaryjnej.

System, który zarysowaliśmy, pracuje równocześnie we wszystkich kierunkach.Aspekt poznawczy strachu może stać się przyczyną biochemicznej (hormonalnej)stymulacji ciała. Również na odwrót, wydzielanie hormonów może wywołać uczuciestrachu. Czy kiedykolwiek będziemy umieli powiedzieć, co było czego przyczyną?Dlaczego martwimy się o to? Bardzo istotną sprawą w tym systemie jest to, w jaki sposóbróżne jego części współdziałają ze sobą. Poznanie i emocje ściśle przeplatają się zesobą.

DODATEK A

Mierzenie zmiennychpsychologicznych

DOZNANIA ZMYSŁOWE

SKALOWANIERodzaje skal

Skala nominalnaSkala porządkowaSkala przedziałowaSkala stosunkowaSkala absolutna

Techniki skalowaniaSkalowanie oparte na pomyłkachSkalo wan ie bezpośredn ie

Ocenianie wielkościPrawo potęgowe„Ile" wobec „jakiego rodzaju"?Interpretacja funkcji potęgowejZakres zastosowaniaPorównywanie między modalnościamiJak skalować?

MetodaAnaliza wynikówPorównywanie między modalnościamiAnaliza

DOZNANIA ZMYSŁOWE

Zajmując się doznaniami zmysłowymi, takimijak widzenie i słyszenie, musimy pamiętaćorozróżnieniu między światłem i fałami dźwiękowymi występującymi w środowiskufizycznym a doznaniami psychicznymi występującymi w umyśle. Fizyczne aspektyświatła i dźwięku są stosunkowo łatwe do badania, określenia i mierzenia. Możemydokładnie ustalić rodzaj fali fizycznej - poprzez określenie jej energii lub zmiennościciśnienia w czasie-jak też jej widmo-poprzez określenie ilości energii występującej wposzczególnych częstotliwościach. Aspekty psychiczne nie dają się tak łatwo określić.Dla dźwięku najbardziej oczywistymi wymiarami psychologicznymi są głośność iwysokość, ale występują tu również inne doznania związane zjakością dźwięku, jak jegobarwa, dysonans, konsonans, harmoniczność. Podobnie dla światła najbardziej oczywi-stymi wymiarami psychologicznymi są jasność i barwa, ale inne wyróżnienia, z innychpunktów widzenia, są tu również możliwe.

Najprostsze fizyczne rodzaje fal, np. zwykła sinusoidalna fala świetlna produkowana wlaserze lub fala dźwiękowa z prostego gwizdka czy też elektronicznego oscylatora, mogąbyć, jeśli idzie o ich aspekty fizyczne, opisane za pomocą pojęć częstotliwości iintensywności. Zdawałoby się więc, że można by pokusić się o próby łączenia tychprostych zmiennych fizycznych z psychicznymi doznaniami jasności i barwy czy teżwysokości i głośności. Nie jest to jednak prawidłowe podejście. Po pierwsze dlatego, iżrelacje między nimi nie są całkowicie liniowe: podwojenie intensywności fali fizycznejnie prowadzi do podwojenia spostrzeganej jasności lub głośności. Po drugie, nie są torzeczy niezależne: zmiany częstotliwości wpływają jednocześnie na odbiór zarównojasności, jak i głośności czy też barwy i wysokości. Wreszcie nie są one stałe: spostrzeganiebarwy i jasności światła czy też wysokości i głośności dźwięku zależy nie tylko od ichczęstotliwości czy intensywności, lecz także od kontekstu, w jakim występują - to znaczyod właściwości innych świateł lub dźwięków, które mogą występować w tym samymczasie. Nawet najprostszy wymiar fizyczny podlega skomplikowanej analizie w układzienerwowym. Nie należy popełniać błędu polegającego na mieszaniu psychicznych doznańgłośności, jasności, wysokości i barwy z fizycznymi właściwościami intensywności iczęstotliwości (rys. A-l i tabela A-l). Są to różne rzeczy.

Badając relacje między właściwościami fizycznymi i psychicznymi, możemy dokład-nie mierzyć te pierwsze, lecz dla określenia tych drugich dysponujemy jedynie naszymijednostkowymi doznaniami. Chcąc badać doznania psychiczne ludzi musimy ich prosićaby powiedzieli nam coś o swoich wrażeniach. Pytanie po prostu o to, co ktoś spostrzega,jest jednak zbyt niepewnym sposobem. To, co usłyszymy w odpowiedzi od danej osoby,będzie bowiem wynikiem nie tylko rzeczywistej reakcji jej systemów sensorycznych, lecztakże jej znajomości języka i jej oczekiwań dotyczących tego, co powinna powiedzieć.Prowadzone od wielu lat badania nad danymi introspekcyjnymi pozwoliły zrozumiećniektóre trudności wynikające z takiego bezpośredniego podejścia. Przy zachowaniuodpowiedniej ostrożności możliwe jest jednak zdobycie wiedzy o spostrzeżeniach, z

Tabela A-l

Zmienne psychologiczne

Słyszenie

Głośność

Wysokość

Barwa (jasność)Donośność (wielkość)GęstośćKonsonans (zgodność)Dysonans (szorstkość)Hałaśliwość

Przykrość

Widzenie

Jasność

Odcień (barwa)

Nasycenie (soczystość barwy)Kontrast

Zmienne

Pierwszego rzędu

Intensywność dźwięku

Częstotliwość fal dźwiękowych(Hz)

Skład złożonej fali dźwiękowejCzęstotliwość i intensywnośćCzęstotliwość i intensywnośćStruktura harmoniczna

Intensywność

Intensywność

Intensywność światła

Długość fali

Struktura widmaIntensywność, długość fali, światło

otaczające

fizyczne

Drugiego rzędu

Częstotliwość fal dźwiękowych(Hz)

Intensywność dźwięku

---

Muzyczne współbrzmienie

Układ częstotliwości, parametryczasowe

Układ częstotliwości, znaczenie

Długość fali świetlnej, adaptacjaoka

Struktura widma, intensywnośćodcień światła otaczającego

Światło otaczające-

514 RYSUNEK A-l

małym ryzykiem niewłaściwej interpretacji. Ważną rzeczą jest przy tym umiejętnośćstawiania właściwych pytań.

Dobrą techniką badania wrażeń zmysłowych jest ograniczanie zadania osoby badanejdo decyzji elementarnych - czy wystąpił bodziec; czy dwa bodźce są takie same czy teżróżne-czyli do operacji wykrywania i porównywania. Zamiast więc pytania: ,,Cousłyszałeś?", należy zapytać: „Czy słyszałeś cokolwiek?" Zamiast prośby o opisaniedoznania, należy zapytać: „Czy te dwie rzeczy były takie same czy nie?" Stosując takieproste i bezpośrednie pytania w odpowiednio starannie przygotowanych eksperymen-tach, możemy dowiedzieć się bardzo wiele o podstawowych mechanizmach procesówprzetwarzania informacji sensorycznych.

SKALOWANIE

Posłuchajmy jakiejś muzyki. Jak głośno ona brzmi? Rzecz jasna, narzucającą sięodpowiedzią jest stwierdzenie w rodzaju: niezbyt głośno lub niezwykle głośno. Alestwierdzenie to nic nam nie daje. Potrzebujemy jakiegoś precyzyjnego sposobu określa-nia, co właściwie słyszymy: powinien to być przy tym sposób pozwalający na uogólnieniadotyczące wielu ludzi, a także pozwalający na przewidywania dotyczące odczuwania

odbioru nowych dźwięków. Co więcej, chcąc zrozumieć działanie układu nerwowego,musimy umieć powiązać subiektywne wrażenia dotyczące głośności ze znanymiwłaściwościami fizycznymi dźwiękowi właściwościami systemu sensorycznego. Krótkomówiąc, potrzebujemy precyzyjnych określeń o charakterze ilościowym, a nie słów wrodzaju: „ależ to jest bardzo głośne". Jeśli idzie o zagadnienia omawiane w tej książce,potrzebujemy jakiegoś sposobu skalowania lub pomiaru naszego odbioru głośności iwysokości dźwięku, jasności światła, barwy i jego odcieni.

Rodzaje skal

Spróbujmy podstawić liczby pod zmienne psychologiczne. Nasze zadanie polega na do-kładnym określeniu stosunków liczbowych istniejących między właściwościami fizycz-nymi a przeżyciami psychicznymi. Aby spełnić to wymaganie, musimy rozporządzaćjakąś metodą psychologicznego pomiaru wrażeń: techniką skalowania. Nie wystarczyjednak przypisać liczby doznaniom psychicznym; musimy też wiedzieć, jakiego ro-dzaju operacje matematyczne możemy wykonywać na tak przypisanych liczbach.

Skala nominalna. Na przykład, jeśli liczby przypisywane są dowolnie różnym przed-miotom - podobnie jak numeruje się koszulki graczy w koszykówkę lub piłkę nożną - do-konujemy czynności pozwalającej na identyfikowanie różnych przedmiotów. Takieprzypisywanie liczb jest równoważne z możliwością nazywania tych przedmiotów, leczjest oczywiste, że przypisywanie z kolei tym liczbom jakiejkolwiek wartości nie mażadnego sensu. Stąd ten rodzaj przypisywania liczb jakimś przedmiotom jest najmniejznaczącym sposobem wykorzystywania liczb przy skalowaniu czegokolwiek. Takutworzoną skalę liczbową nazywamy skalą nominalną (nominowanie w celu nazwaniaobiektu).

Skala porządkowa. Następny stopień skalowania osiągamy wtedy, kiedy liczby przypi-sane przedmiotom korespondują w jakiś sposób ze swoimi matematycznymi wartościa-mi. W tym przypadku najczęściej stosowanym krokiem jest takie uporządkowanieskalowanych przedmiotów, aby przypisywane liczby odzwierciedlały owo uporządko-wanie. Ten typ skali nazywany jest skalą porządkową (uporządkowaną ze względu napewien układ odniesienia). Skalą porządkową jest np. skala twardości skał albo jakościpociętych kloców drewna, pod warunkiem że, im twardsza skała lub lepsza jakośćdrewna, tym większa liczba na skali. Podobnie, jeśli ludzi znajdujących się w jakimśpomieszczeniu ustawimy w porządku alfabetycznym i pierwszej osobie w szeregu damynumer 1, a następnym kolejne numery, to utworzymy w ten sposób skalę porządkową.Ktoś, kto ma numer osiem, nie jest jednak dwa razy większy od kogoś, kto ma numercztery: oznacza to tylko, że występuje on dalej w alfabecie.

Skala przedziałowa. Lepszą niż skala porządkowa jest skala, w której różnice w liczbachodpowiadają różnicom w wartości psychologicznej. Skale, w których odstępy między

liczbami mają charakter znaczący, nazywane są skalami przedziałowymi. Używanezwykle skale temperatury są skalami przedziałowymi (Celsjusza lub Fahrenheita).Temperatura, którą określamy jako 0°, jest całkowicie arbitralna, lecz różnica wtemperaturze między przedmiotem, który ma 80°, a przedmiotem, który ma 70°, jestdokładnie taka sama, jak różnica między przedmiotem, który ma 40°, a przedmiotem,który ma 30°. Stosunki między nimi nie mają tu znaczenia. Przedmiot, który matemperaturę 80°, nie jest dwa razy cieplejszy od przedmiotu, który ma 40°. W skaliprzedziałowej jedynie różnice między wartościami skali mają znaczenie. Wartość, którajest przypisywana zeru, jest zupełnie dowolna i może być zmieniona bez wpływu natrafność skali.

Skala stosunkowa. Wreszcie na koniec spośród metod skalowania najbardziej pożąda-nych wymieńmy taką technikę, która prowadzi do uzyskania znaczących odstępów iznaczących stosunków między liczbami, czyli skalę stosunkową. W ten sposób, kiedyznamy czyjś wzrost w centymetrach i ma on wartość 180, oznacza to, że ten ktoś jest dwarazy wyższy od kogoś, kto ma 90 cm wzrostu. W tej skali znaczenie mają zarównoodstępy, jak i punkt zerowy. Pomiar temperatury w skali Kelvina, czyli temperaturyabsolutnej, pokazuje nam istotę skali stosunkowej. Długość, wzrost, waga, systemmonetarny są przykładami pomiarów w skali stosunkowej. Skale stosunkowe nie sąjednak szczytowym osiągnięciem wśród rodzajów skal, ponieważ przypisywanie liczbposzczególnym przedmiotom jest wciąż cokolwiek arbitralne. Możemy przecież powie-dzieć, że czyjś wzrost wynosi 80 cali, 6,67 stopy, 203 centymetrów lub 2,22 jarda.Pomnożenie wszystkich wartości skali przez jakąkolwiek liczbę stałą nie zmienia aniwłaściwości odstępów na skali, ani właściwości stosunków.

Skala absolutna. Czasem możemy napotkać przykłady absolutnego przypisywania liczbprzedmiotom. Dzieje się tak wtedy, kiedy przypisywanie liczb jest tak ściśle określone, żew żaden sposób nie możemy zmieniać liczb ani nawet ich mnożyć, gdyż wpływa to nastosunki istniejące między nimi (punktami skali). Skala taka nazywana jest skaląabsolutną. Liczba elementów w stosie jest obliczana w skali absolutnej.

Techniki skalowania

W psychologii podczas przypisywania liczb właściwościom psychicznym posługujemysię wieloma różnorodnymi sposobami. Dwie procedury są współcześnie najczęściejużywane i traktowane jako podstawowe. Pierwsza z nich nazywana jest skalowaniemopartym na pomyłkach, druga skalowaniem bezpośrednim.

Skalowanie oparte na pomyłkach. W tej procedurze psychologiczny dystans międzydwoma obiektami określany jest przez to, ile razy są one mylone ze sobą. Wyobraźmysobie, że chcielibyśmy określić względne odstępy słodkości psychologicznej dla różnychilości stężenia cukru (sacharozy). Weźmy filiżankę destylowanej wody o dokładnie

zmierzonej pojemności, wrzućmy do niej dokładnie odmierzoną 1 łyżeczkę cukru. Dajeto nam roztwór o określonym stopniu słodkości. Nazwijmy ją słodkością wzorcową.Teraz weźmy 10 filiżanek i przygotujmy inne roztwory, pięć stopniowo coraz mniejsłodkich w stosunku do wzorca, pięć zaś stopniowo coraz bardziej słodkich. Uzyskamywięc 11 roztworów wody z cukrem różniących się od sąsiednich w bardzo niewielkimstopniu.

Ilość cukru rozpuszczonegoir / filiżance wody destylowanej

RYSUNEK A-2

0,50,60,70,80,9

łyżeczkiłyżeczkiłyżeczkiłyżeczkiłyżeczki

1,0'lyżeczka(wzorzec)

1,11,2

1=41,5

lyzeczklyżeczkłyżeczklyżeczkłyżeczk

WzorzecStężenie roztworu porównywanego

Prosimy osoby badane o spróbowanie pary takich roztworów, przy czym każda parazawiera zawsze roztwór wzorcowy oraz drugi o innym stężeniu cukru (porównywany zwzorcem) i wskazanie, który z nich wydawał się im słodszy. W ten sposób możemyokreślić względną wrażliwość smakową1.

Gdy stężenia będą względnie podobne (np. przy porównywaniu roztworów z 1,0łyżeczką i 1,1), będą one często mylone. Jeśli natomiast stężenia będą bardzo różne (np.przy porównywaniu roztworów z 1,0 łyżeczką i 1,5), dokładność porównań zbliżać siębędzie do J 00%. Względnie typowy zbiór wyników takich porównań przedstawiono narysunku A-2.

Zbiór tych wyników pokazuje, na ile dokładnie osoba badana umie odróżnić dwapoziomy słodkości-jeden o wartości wzorcowej 1,0 i drugi o wartościach porównywa-nych, które podano na osi poziomej. Funkcja ta jest nazywana funkcją psychometryczną.Odgrywa ona bardzo ważną rolę. Widzimy, że kiedy porównujemy na przykład roztwór ostężeniu 1,4, jest on oceniany jako słodszy od wzorca w 88% przypadków. Innymi słowy,błąd w ocenie występuje tylko w 12% przypadków. Jeśli popatrzymy na rysunek A-2,zauważymy, że 12% błędów w ocenie słodkości roztworu występuje również wtedy, gdystężenie nieco słabsze od 0,7 jest porównywane z wzorcem 1,0.

Jeśli stężenia 1,4 oraz 0,7 są równie często mylone z wzorcem, czy nie oznacza to, iżpozostają one w równej odległości od wzorca na psychologicznej skali wartości?Podstawą metody skalowania opartego na pomyłkach jest następujące założenie:

1 Oczywiście w rzeczywistym eksperymencie moglibyśmy zapewne pozwolić sobie na określanie słodkościw terminach uwzględniających molarne stężenie sacharozy, a nie w tak prosty sposób, jak ilość łyżeczek cukruw filiżance destylowanej wody. Do porównywania słodkości wykorzystywalibyśmy osoby o dużym doświad-czeniu w tego typu zadaniach. Prosilibyśmy ich o porównywanie roztworów w identycznych pojemnikach,zawierających dokładnie wymierzoną ilość płynu. Byliby też proszeni o wypluwanie płynu za każdym razem,aby nic nie zostało połknięte. Po każdej próbie musieliby płukać usta jakimś neutralnym płynem, zapewnewodą destylowaną. Kolejność substancji podawanej do porównania i wzorca zmieniałaby się losowo, tak abyosoba badana nie wiedziała, który roztwór jest wzorcem. Byłaby ona pytana tylko o to, który płyn był słodszy,pierwszy czy drugi.

• Dwie różnice fizyczne, które bywają równie często mylone, są psychologicznie sobierówne.

Jest to podstawa skalowania opartego na pomyłkach. Pozwala ona na obliczanie różnicmiędzy wartościami skali psychologicznej. To zaś pozwala stwierdzić, że przedmiotymierzone są na skali przedziałowej.

Skalowanie oparte na pomyłkach odegrało niezmiernie ważną rolę w historiipsychologii. Było ono podstawą szerokiego i bardzo ważnego zastosowania metodyskalowania w psychologii, mianowicie w skali inteligencji (I.I.). Dalsze omówieniezałożeń i implikacji tej metody skalowania przedstawiamy w Dodatku B.

Skalowanie bezpośrednie. Alternatywna metoda przypisywania liczbowych wartościskali zjawiskom psychicznym jest znacznie prostsza niż metoda skalowania opartego napomyłkach: prosimy po prostu ludzi, aby przypisali liczby cechom fizycznym w sposóbproporcjonalnie odpowiadający ich subiektywnym doznaniom. Podstawowa proceduraw tej dziedzinie została zapoczątkowana przez prof. S. S. Stevensa w czasie jego pracy naUniwersytecie Harvardzkim. Dalszą część tego rozdziału poświęcimy opisowi tej metodyi kilku sposobów jej zastosowania.

Ocenianie wielkości

Podstawowa technika jest bardzo prosta. Osobie badanej eksponuje się bodziec i prosi sięją, aby oceniła go względem wzorca. Stevens (1956) opisuje powstanie tej techniki wnastępujący sposób:

„Wszystko zaczęło się od przyjaznej sprzeczki z kolegą, który powiedział:«Zdajesz się utrzymywać, że każda głośność ma swoją liczbę i że, jeśli ktoś wyda jakiś

ton, będę mógł mu powiedzieć jaka to liczba». Odpowiedziałem mu: „Tointeresująca idea. Wypróbujmy ją". Zgodziliśmy się, że tak jak przy każdymzagadnieniu pomiaru musimy najpierw ustalić jakiś moduł-wielkość naszejjednostki - wydałem więc głośny ton i zgodziliśmy się jego głośność uznać za 100.Potem wydawałem serie dźwięków o różnym natężeniu w przypadkowym porząd-ku, on zaś, ku zdziwieniu nas obojga, przyporządkowywał liczby tym dźwiękom widealnie zgodny sposób.

Takie więc było pierwsze praktyczne zastosowanie tej metody. Dopiero po kilkumiesiącach pracy nad jej techniką odkryłem - a raczej skojarzyłem sobie - że jest onabardzo podobna do metody stosowanej przez Richardsona i Rossa (1930), którąopisałem w 1938 r. (Stevens i Davis, 1938). Jak łatwo człowiek zapomina!

W każdym razie dowody zgromadzone w ostatnich dwu latach wskazują, że me-toda oceniania wielkości, jeśli jest właściwie stosowana, może dostarczyć pros-tych i bezpośrednich sposobów określania skali subiektywnej wielkości. Meto-da ta ma szerokie możliwości zastosowań, lecz podobnie jak wszystkie metody psy-chofizyczne ma swoje pułapki i źródła potencjalnych błędów. W każdej okreś-lonej sytuacji większość czynników zakłócających może być zapewne wykryta i usu-nięta albo zrównoważona poprzez odpowiedni schemat eksperymentu" (s. 21).

Po latach doświadczeń z ocenianiem wielkości jako narzędziem pomiaru subiektyw-nych doznań wydaje się, że jest to metoda rzetelna i nie budząca większych zastrzeżeń.Jest prosta i efektywna. Daje wyniki pewne. Tak pewne, że można ją wykorzystaćpodczas wykładów do demonstracji skalowania nie obawiając się przy tym, że otrzymasię wyniki fałszywe. Największe trudności w tej metodzie mogą wystąpić wtedy, gdyeksperymentator próbuje jej pomagać sugerując na przykład, że osoba badana możewyznaczyć sobie granicę wchodzących w grę liczb: albo też eksponując wzorzecwielokrotnie, ażeby osoba badana go nie zapomniała: albo też przedłużając próby, abyzebrać jak najwięcej wyników dla uzyskania wysokiej statystycznej wiarygodności.Wszystkie tego rodzaju ulepszenia w rzeczywistości pogarszają wyniki. Jak stwierdzaStevens, eksperymentator „powinien trzymać swoje nerwy na wodzy i pozwolić osobombadanym formułować ich własne sądy". W rzeczywistości nie jest nawet potrzebnaprezentacja wzorca. Osobom badanym należy pozwalać na przypisywanie liczb, jakie imwydają się najbardziej odpowiednie, do każdego prezentowanego bodźca. Jest to dla osóbbadanych znacznie bardziej naturalne niż arbitralne poinformowanie ich, jaka liczbapowinna być użyta w stosunku do pierwszego bodźca. Obecnie wielu eksperymentatorównie używa liczb. Zamiast tego stosują oni procedurę zwaną porównywaniem miedzymodalnościami (opisaną nieco dalej).

Prawo potęgowe

W odniesieniu do wielu funkcji sensorycznych wrażenia psychiczne odzwierciedlającefizyczną intensywność bodźca dadzą się przedstawić za pomocą funkcji matematycz-

nej -funkcji potęgowej. Dla przykładu głośność i jasność wzrastają, jeśli chodzi o ichsubiektywną wielkość, proporcjonalnie do potęgi vh (pierwiastka sześciennego) fizycznejintensywności światła lub dźwięku. Ciężkość wzrasta z potęgą 1,5 rzeczywistej wagi(ciężaru) danego przedmiotu; psychologiczna ocena czasu trwania dźwięku rośnie niemalliniowo (z potęgą 1) wraz z rzeczywistym przekazem czasu mierzonego w sekundach.Ogólnie dla wielu zjawisk sensorycznych:

/ = kJ",

gdzie /to ocena wielkości psychologicznej, /to intensywność fizyczna, zaś/? to wykładnikpotęgowy określający zależność między wielkością fizyczną a psychologiczną, k topewna arbitralnie ustalona stała, służąca po prostu do otrzymania wielkości psycholo-gicznej w liczbach używanych przez osoby badane. Jeśli głośność wzrasta z pierwiastkiemsześciennym intensywności dźwięku, top = ]/i lub 0,3. Jeśli dźwiękowi o intensywności 1osoba badana przypisała liczbę 100, to wtedy k= 100. Możemy więc przewidywać, żedźwięk o intensywności 8 wywoła u osoby badanej odpowiedź 200. Tego typu zależnośćnazywana jest prawem potęgowym, ponieważ podnosimy intensywność fizyczną dopotęgi (Jp), aby uzyskać wielkość psychologiczną. (Zauważmy, że nie jest to funkcjawykładnicza-wyrażenie pJ byłoby wykładnicze. W funkcji potęgowej interesująca naszmienna J jest podnoszona do potęgi. W funkcji wykładniczej zmienna ta byłaby wwykładniku potęgi). Zależność ta nazywana jest również prawem Stevensa od nazwiskapsychologa, który opracował tę technikę, opisał ją jako pewną standardową procedurę iudowodnił jej użyteczność w wielu zakresach badań.

,,Ile" wobec ,,jakiego rodzaju"

Wyróżniamy dwa rodzaje wrażeń: jeden, który łączy się z pytaniem ile, oraz drugi, któryłączy się z pytaniem, jakiego rodzaju lub gdzie? Wydaje się, że prawo Stevensa dotyczącefunkcji potęgowej ma zastosowanie do wszystkich zależności między zmiennymifizycznymi a psychologicznymi, które łączą się z pytaniem ile? Wyodrębnienie tych dwurodzajów wrażeń jest proste, ale ważne.

Kontinuum psychologiczne łączące się z pytaniem ile ma charakter addytywny.zmienia się przechodząc z jednego poziomu na drugi poprzez dodawanie lub odejmo-wanie od czegoś, co już istnieje. Ciężar jest takim addytywnym wymiarem, ponieważzwiększamy go lub zmniejszamy przez dodanie lub odjęcie pewnej masy. Co więcej,zakładamy, że psychologiczny odpowiednik ciężkości zależy od liczby i tempa reakcjineuronów. Większy ciężar odpowiada większej liczbie reakcji. Głośność, natężeniezapachu lub smaku, siła ścisku ręki, intensywność doznawanego wstrząsu elektrycznegowydają się wymiarami addytywnymi. Wszystkie więc podlegają funkcji potęgowej.Pasuje do nich intuicyjnie pojęcie czegoś wzrastającego. Takie addytywne kontinuumnazywane jest kontinuum protetycznym.

Kontinuum psychologiczne łączące się z pytaniem jakiego rodzaju lub gdzie macharakter substytutywny; zmienia się od jednej wartości do drugiej poprzez zastąpienie

Tabela A-2

Ocenianie

Głośności (jedno ucho)Jasności, oko zaadaptowane do ciemności, kąt 5°Zapachu kawySmaku sacharynySmaku soliSmaku sacharozyChłodu (na ramieniu)Ciepła (na ramieniu)Grubości drewnianych klocków wyczuwanej palcamiCiężkości podnoszonych ciężarówSiły ścisku rękiGłośności własnego głosuWstrząsu elektrycznego aplikowanego na palce (60 Hz)Długości linii

Wykładnik

0,30,30,550,81,31,31,01,61,31,51,71,13,51,0

starej nową. Jeśli będziemy naciskali na skórę, zmiany nacisku będą miały charakteraddytywny, nacisk ma bowiem wymiar protetyczny. Lecz jeśli zmienimy miejsce naciskuna skórę, czynność nasza będzie miała charakter substytutywny. Usuwamy bowiempoprzedni nacisk i zastępujemy nowym w innym miejscu. Psychologiczny odpowiednikwymiaru substytuty wnego wyraża się w tym, że pewna grupa neuronów przestaje działać,a inna grupa neuronów zaczyna pracować. Wysokość dźwięku, odczuwane nachylenieciała, odczuwanie położenia przedmiotu, lokalizacja dźwięku mają charakter substytu-tywny. Wymiary te niekoniecznie podlegają funkcji potęgowej. Pasuje do nich intuicyjniepojęcie, że coś jest czymś zastępowane. Takie kontinuum substytutywne nazywane jestkontinuum metatetycznym.

Interpretacja funkcji potęgowej

Funkcję potęgową zapisujemy po prostu jako: J=KIP. Logarytmując obie strony tegorównania, otrzymamy

log J-p\ogI+\og k.

Jest to proste. Oznacza to, że jeśli w układzie współrzędnych odłożymy na osi pionowejlogarytm natężenia wrażenia psychicznego, a na osi poziomej logarytm intensywnościfizycznej, to otrzymamy w efekcie linię prostą, której nachylenie wyraża/?, zaś logarytm kprzesunięcie. Punkty te możemy też nanieść na specjalny papier do wykresów, na którymobydwie osi podane są w skali logarytmicznej - papier taki nazywamy logarytmicznym.Zabieg ten pozwala nam na bardzo łatwe testowanie funkcji potęgowej; mianowicie, gdywyniki są umieszczone na papierze logarytmicznym, powinny one leżeć na linii prostej.

Jak to przedstawiono na rysunku A-3, wykresy na papierze logarytmicznym są bardzoproste i łatwe do wykonania. Zauważmy przy okazji, że oceny spostrzeganej długości

Wielkość bodźca (jednostki arbitralne)

Wielkość bodźca (jednostki arbitralne)

RYSUNEK A-3. Źródło: Słevens (1961a).

zmieniają się prawie dokładnie wraz z długością rzeczywistą. Wykładnik funkcjipotęgowej wynosi 1,0, co oznacza, żeJ-kJ. Ponieważ p = 1, prawo potęgowe sprowadzasię w tym przypadku do zwykłej proporcjonalności.

Zakres zastosowania

Techniki oceny wielkości można wykorzystywać niemal do wszystkich wymiarówpsychologicznych o charakterze addytywnym (lub protetycznym). Sellin i Wolfgang

(1964) używali tej techniki jako narzędzia do mierzenia, jaką wagę społeczeństwoprzywiązuje do poszczególnych przestępstw i kar. Dla przykładu osoby badane(sędziowie sądów dla nieletnich, oficerowie policji, studenci college'u) oceniały wagęprzestępstw. Sądziły one, przykładowo, że kradzież samochodu i porzucenie go jest o 0,1raza mniej poważne niż zrabowanie 5 dolarów i zranienie ofiary. Waga przestępstwawzrastała 2,5 raza, jeśli było ono połączone z zabiciem ofiary. Natomiast ocenę wagirabunku w zależności od ilości zrabowanych pieniędzy określa funkcja potęgowa owykładniku 0,17. Tak więc, aby jedno przestępstwo było dwakroć poważniejsze niżdrugie, ilość ukradzionych pieniędzy musi być 70 razy większa (70°'17 = 2).

Porównywanie między modalnościami

Jednym z problemów oceniania wielkości jest problem zaufania do liczb. Jaką właściwieliczbę powinniśmy przypisać danemu wrażeniu? Popatrzmy na jasność tej stronicyksiążki. Jaką liczbę możemy jej przypisać? 10? 1000? 45,239? Co do techniki ocenianiawielkości podnoszone są często poważne zastrzeżenia, ponieważ wydaje się, iż zasadyrządzące matematycznymi właściwościami liczb mogą tak wpływać na wyniki, że teukładają się w funkcję potęgową, a leżące u ich podstaw wrażenia psychiczne wcale jej niepodlegają. Jedną z odpowiedzi na tę krytykę jest pytanie, skąd brałaby się tak dużazgodność wyników, kiedy to samo zadanie wykonują różni ludzie. Przecież z całąpewnością doświadczenia ludzkie różnią się, toteż możemy oczekiwać, że znajdzie toswoje odzwierciedlenie w ocenianiu. Ale, jeśli nawet w samej procedurze tkwiłby jakiśartefakt prowadzący zawsze do funkcji potęgowej, to dlaczego wysokość dźwięków ilokalizacja nie podlegałyby temu?

RYSUNEK A-4. Źródło: Stevens (1966a).

Kara (w jednostkach 30-dniowych)

RYSUNEK A-5. Źródło: Stevens (I966a).

Prostym sposobem uniknięcia tego rodzaju krytyki jest po prostu nieużywanie liczb.Łatwo to zrobić prosząc oceniających, aby subiektywną wielkość bodźca wyrażali zapomocą jakiegoś wyniku, który byłby równy tej subiektywnie odczuwanej wielkości.Taką prostą metodą jest np. polecenie badanym, żeby słuchając dźwięków o różnejintensywności informowali o ich głośności poprzez zaciskanie swojej ręki tak silnie, jakbardzo głośny wydaje im się dźwięk. My zaś możemy mierzyć siłę ścisku za pomocą

RYSUNEK A-6. Źródło: Stevens (1961a).

Tabela A-3. Wykładniki funkcji równych wrażeń (nachylenia prostej)przewidywane na podstawie skal stosunkowych wielkości subiektywnejoraz otrzymane na podstawie procedury porównywania z siłą ścisku dłoni"

Skala stosunkowa

Kontinuum

Wstrząs elektryczny (prąd 60cykli)

Temperatura (ciepło)

Ciężkość podnoszonych cię-żarów

Nacisk na dłońTemperatura (zimno)

Wibracja o częstotliwości 60Hz

Głośność białego szumu*

Głośność dla tonów o czę-stotliwości 1/000 Hz*

Jasność (luminacja) białegoświatła

Wykładnikfunkcji potęgowej

3,5

1,6

1,45

1,11,0

0,95

0,6

0,6

0,33

Skalowanie za pomocą ścisku dłoni

Zakres bodźca

0,29-0,72 mA

2,0-14,5°C powyżej tem-peratury neutralnej

28-480 g

227-2.268 g3,3-30,6'C poniżej tempe-

ratury neutralnej17-48 dB odnosząca się w

przybliżeniu do progu59-95 dB w odniesieniu do

0,0002 dyny/cm2

47-87 dB w odniesieniu do0,0002 dyny/cm2

59-96 dB w odniesieniu do10"10 lambertów

Wykładnikprzewidywany

2,06

0,94

0,85

0,650,59

0,56

0,35

0,35

0,20

Wykładnikuzyskany

2,13

0,96

0,79

0,670,60

0,56

0,41

0,35

0,21

" Źródło: Stevens (196la).* Należy tu wspomnieć o pewnym zagadnieniu technicznym, które często jest powodem zamieszania. W

tekście stwierdziliśmy, że wykładnik dla oceny głośności jako funkcji intensywności dźwięku ma wartość 0,3.Natomiast w niniejszej tabeli wielkość tego wykładnika wynosi 0,6. Skąd ta rozbieżność? Chodzi po prostu o to,że dźwiękmożna mierzyć zarówno w jednostkach energii, jak i amplitudy. Intensywność dźwięku odnosi się dopomiarów energii: poziom ciśnienia dźwiękowego (PCD) odnosi się do pomiarów amplitudy. Energia dźwiękujest wprost proporcjonalna do kwadratu amplitudy dźwięku (/ = A2). Stąd, jeśli wykreślimy funkcję potęgową,uzyskamy:

J = /»>3 = (A2)0-1 = A™.

Obydwa wykładniki są poprawne: 0,6 stosuje się w pomiarach ciśnienia dźwiękowego, a 0,3 w pomiarachintensywności dźwięku.

dynamometru. Możemy też poprosić osobę badaną, aby oceniała głośność tonu zapomocą odpowiedniej jasności światła, albo też rysowała linię tak długą jak bardzoszorstki wydawał jej się papier ścierny, albo wreszcie, żeby aplikowała odpowiednio silnywstrząs elektryczny odpowiadający wielkością psychicznemu odczuciu siły zapachukawy. Czy metoda taka nie wydaje się nazbyt dziwna? Wypróbuj ją (porównajeksperyment opisany nieco dalej). W opisie wydaje się ona może nieco niezwykła, lecz wpraktyce jest całkiem prosta i bezpośrednia.

Możemy też przewidywać, jakie powinny być wyniki takiego porównania międzyróżnymi modalnościami. Porównajmy dla przykładu dwa kontinua A i B. Określiwszywielkość wzorcową dla każdego wymiaru stwierdzamy, że wartości intensywności

Względna intensywność bodźców kryterialnych

Względna intensywność bodźców kryterialnych

RYSUNEK A-7. Górny: Funkcje równych wrażeń uzyskane przez porównywanie siły ścisku ręki z różnymibodźcami kryterialnymi. Względne położenie funkcji wzdłuż osi poziomej jest dowolne. Linia przerywanaprzedstawia nachylenie równe 1,0 w tych współrzędnych. Dolny: Funkcje równych wrażeń uzyskane przezporównywanie głośności z różnymi bodźcami kryterialnymi. Względne położenia funkcji są dowolne,natomiast nachylenia linii wyznaczone są przez uzyskane dane. Źródło: Stevens (19664).

wynoszą IA oraz IB, zaś oceny wielkości psychologicznych JA oraz JB możemyprzedstawić następująco:

Dla oceny A:

Jeśli więc będziemy chcieli określić wartość IB dla oceny B odpowiadającej ocenie \to otrzymamy

i wyciągając b-ty pierwiastek po obydwu stronach:

POWIERZCHNIE

Weź kartkę poliniowanego papieru i oznacz linieod A do H.Następnie oceń wielkość każdego koła wstosunku do powierzchni wzorcowej. Nie dokonujżadnych obliczeń, zapisz po prostu swoje subiektywnewrażenie. Koło wzorcowe ma wartość 1. Zakryj pozostałekota, a następnie kolejno je odkrywaj. Jeśli będzie Ci się

wydawać, że dane koło jest 5 razy większe od koławzorcowego, zapisz dlań cyfrę 5. Jeśli myślisz, że innekoło stanowi 1/10 powierzchni koła wzorcowego, zapisz1/10. Na raz oglądaj tylko jedno koło. Nie wracaj do swoichpoprzednich odpowiedzi, nie patrz na pozostałe koła ani teżna koło wzorcowe.

RYSUNEK A-8

Kiedy na wykresie zestawimy intensywność bodźca B, którą osoba badana przypisujesubiektywnemu odczuciu intensywności bodźca A, nadal otrzymujemy funkcję potęgo-wą. Wykładnik tej funkcji potęgowej otrzymany w wyniku porównywania międzymodalnościami wyraża się stosunkiem wykładników, które uzyskujemy w eksperymen-cie nad ocenianiem wielkości.

Jak skalować?

Metoda. Weź poliniowany arkusz papieru i oznacz linie od A do H (8 linii). Swojeodpowiedzi będziesz zapisywać na tych liniach. Przedstawimy ci serię nieuporządkowa-nych bodźców. Zadanie twoje polegać będzie na natychmiastowym określeniu wrażeniapsychicznego, jakiego będziesz doznawać przy każdym bodźcu. Będziesz to robić zapomocą liczb. Nie próbuj wykonywać żadnych obliczeń: zapisuj po prostu to, co ciprzyjdzie do głowy.

Pierwszy z przedstawionych Ci bodźców jest wzorcem. Przypisz mu wartość 1.Następnie, kiedy będziesz przyglądać się kolejnym bodźcom, przypisuj im równieżliczby - tak aby odzwierciedlały one Twoje subiektywne wrażenia. Jeśli np. jakiś bodziecbędzie Ci się wydawać 20-krotnie intensywniejszy, przypisz mu wielkość 20. Jeśli zaśwydawać Ci się będzie, że ma '/s intensywności wzorca, przypisz mu liczbę 0,2 (lub Vs)itd. Możesz posługiwać się ułamkami, liczbami bardzo dużymi lub bardzo małymi.Musisz po prostu pamiętać, żeby każdy zapis liczbowy był proporcjonalny do Twoichsubiektywnych wrażeń.

Zapisuj swe odpowiedzi na arkuszu kolejno od góry do dołu. Nie patrz przy tym naswoje poprzednie odpowiedzi. Najlepiej po napisaniu odpowiedzi zakryj ją, zanimprzystąpisz do następnej. Nie przejmuj się też, jeśli w którymś momencie zacznie Ci sięwydawać, że nie pamiętasz, jaka była wartość wzorcowa. Wszystko będzie dobrze.

Pamiętaj, że liczby należy przypisywać bodźcom zgodnie z bezpośrednimi wrażenia-mi, jakie wywarły one na Tobie. Wartość wzorcowa wynosi 1. Jeśli bodziec przewyższa

Zaś dla oceny B:

Kiedy następnie poprosimy nasze osoby badane, aby w odpowiedzi na spostrzeganybodziec A o intensywności IA zareagowały taką intensywnością /B na wymiarze B, którapod względem psychologicznym byłaby równa IA, to wtedy wiemy, że

oraz że:

gdzie

LICZBA KROPEK

Weź czystą kartkę papieru i oznacz na niejlinie od A do H. Następnie oceń liczbę kropekznajdujących się w poszczególnych kwadratachw porównaniu z liczbą kropek znajdujących sięw kwadracie wzorcowym. Nie wykonuj żadnychobliczeń. Zapisz po prostu swoje subiektywnewrażenie. Liczbie kropek w kwadracie wzorcowymprzypisano wartość 1.

Wzorzec

RYSUNEK A-9

5-krotnie wartość wzorcową, przypisz mu wartość 5. Wykonaj teraz obydwa zadania - naocenę powierzchni i ocenę liczebności.

Analiza wyników. Nanieś na rysunek A-10 liczby przypisane poszczególnym bodźcom wocenie powierzchni i liczebności (zastosuj różne symbole posługując się ołówkiem, abymożna było zetrzeć zapis). Być może, okaże się przydatna zamiana ułamków zwykłych RYSUNEK A-10

na dziesiętne (posłuż się tabelą A-4). Zwróć uwagę, że na osi poziomej każdego wykresu wodpowiadających im miejscach zostały naniesione bodźce. Skale na osi poziomej ipionowej wykresu są skalami logarytmicznymi. Znaczy to, że wykres przedstawiliśmy napapierze logarytmicznym. Zastosowanie papieru tego rodzaju powinno sprawić, żepunkty przedstawiające Twoje wyniki powinny układać się wzdłuż linii prostych. Wrzeczywistości wiele punktów ułoży się losowo, co wynika ze zmienności statystycznej(„szumów"), tak że faktycznie nie będą one leżeć na linii prostej. Jeśli jednak przez tepunkty poprowadzisz dwie najbardziej zbliżone do prostych linie -jedną przez punktyodnoszące się do danych o powierzchni, drugą przez punkty odnoszące się do danych oliczebności - to odchylenia nie powinny być zbyt znaczne.

Tabela A-4. Zamiana niektórych ułamków na liczby dziesiętne

Vj2

7 l 6

V32

h732

7 | 6

7J2

A

hhUh

hh

0,030,060,090,130,160,190,220,25

0,500,330,250,200,170,140,13

732

7 l 6

'732

7s'73 2

7 l 6]732

<h

'/•>

7 i o

7 l !

7 l 2

Vi 3

Vl4

Vl5

0,280,310,340,380,410,440.470,50

0,110,1000,0910,0830,0770,0710,067

'7327 l 6

'73278

2l/32n/l623/ 3 2

74

Vl6

Vl7

VisVl9

V20

725

V30

0,530,560,590,630,660,690,720,75

0,0630,0590,0590,0530,0500,0400,033

»/3213/l6

"/32

782 732

7 l 63 732

V40

Vso'Ao770

7so•AoAoo

0,780,810,840,880,910,940,97

0,0250,0200,0170,0140,0130,0110,010

Porównywanie między modalnościami. Pamiętamy, że jeden z zarzutów, jakie stawia sięprocedurom oceny wielkości, polega na tym, iż w tego typu badaniach wymaga się odosób badanych, aby dawały odpowiedzi w postaci liczb, co jest raczej dosyć arbitralnymsposobem postępowania. Nie musimy jednak posługiwać się liczbami. Wykonajmy więcraz jeszcze eksperyment z oceną liczebności posługując się przy odpowiedziachrysowaniem odpowiednich kół zamiast liczbami. Rysuj więc koła, które swoją wielkościąbędą odpowiadać liczebności kropek. Nie jest to tak trudne, jak się wydaje. Jeśli maszwrażenie, że kropek jest 5 razy więcej niż w przypadku wzorcowym, narysuj koło, któregopowierzchnia będzie 5-krotnie większa od koła wzorcowego. Właściwie nie powinno sięw ogóle myśleć o liczbach: należy po prostu dokładnie się przyjrzeć i rysować nawyczucie.

Analiza. Zestaw wielkości kół odpowiadające liczebności kropek. Aby to zadanieułatwić, przedstawimy wykres na rysunku A-ll, na którym bodźce oznaczająceliczebności są już naniesione na oś poziomą. Na-osi pionowej nanieś wielkości Twoichkół. Wielkość koła przedstawiana na wykresie powinna odpowiadać średnicy koła

RYSUNEK A-ll

WzorzecWartości przypisane liczebnościom

mierzonej w calach (używaj znów ołówka). (Przydatna okaże się także tabela A-4przestawiająca zamianę ułamków na liczby dziesiętne.)

Sprawdź, czy możesz przewidzieć swoje wyniki. Wróć do funkcji oceny wielkości dlatych dwóch bodźców. Odszukaj liczbę, którą przypisałeś liczebności bodźca C. Następniespójrz na funkcję oceny wielkości powierzchni, która powinna dać wynik identyczny.(Przez naniesione punkty należy przeprowadzić możliwie prostą linię interpolującwynik, gdyż jest mało prawdopodobne, aby jakakolwiek wielkość spośród kół, którepodaliśmy, odpowiadała dokładnie szukanej liczbie). Teraz już wiadomo, w jaki sposóbliczby pozwalają przewidywać zgodność powierzchni kół z liczebnością. W zasadzie posprawdzeniu kilku wartości liczebności i powierzchni kół można wykreślić całąprzewidywaną funkcję. Na ile one pasują do siebie?

DODATEK B

Charakterystyki funkcjonowania

PROBLEM DECYZJI

GRA W KOŚCIReguła określania kryterium

Trafienia i chybieniaFałszywe alarmyZmiana kryteriumCharakterystyka funkcjonowania

Oceny pewnościRozkład normalny

PROBLEMYProblem tryskoczy przeciwpożarowychPamięćGra w kości po raz drugi

PROBLEM DECYZJI

W większości rzeczywistych decyzji, jakie musimy podejmować, nie ma rozwiązania,którego poprawność byłaby zagwarantowana. W wielu sytuacjach trzeba wybieraćmiędzy działaniami, które mogą mieć zarówno dobre, jak i złe następstwa, w nadzieizminimalizowania szans niepowodzenia i zmaksymalizowania szansy uzyskaniadobrego rezultatu.

RYSUNEK B-l

W niniejszym Dodatku przeanalizujemy pewną często spotykaną, prostą formępodejmowania decyzji. Sytuację tę można opisać następująco. Po pierwsze, istniejepewna informacja, którą dana osoba wykorzystuje przy podejmowaniu decyzji. Infor-macja ta pochodzi z obserwacji dokonywanych przez osobę podejmującą decyzję.Wyniki tych obserwacji oznaczamy literą O. Po drugie, jedyny wybór, przed jakim stoiosoba podejmująca decyzję, polega na wyborze, które z dwóch działań, A czy B, zamierzawykonać. I wreszcie, wybór ten może być poprawny lub niepoprawny. Tak więc mamyprosty łańcuch zdarzeń z czterema możliwymi wynikami, który przedstawiono narysunku B-l. Typowym przykładem takiej sytuacji jest opisana poniżej gra w kości.

GRA W KOŚCI

Grasz w grę polegającą na odgadywaniu. Twój partner rzuca trzy kostki. Dwie z tychkostek są normalne, a jedna jest bardzo szczególna pod tym względem, że trzy jej boki są

oznaczone cyfrą „3", zaś pozostałe trzy boki-cyfrą „0". Twoje zadanie polega naodgadywaniu, którym bokiem do góry upadla specjalna kostka; partner podaje ci tylkosumę punktów ze wszystkich trzech kostek. (Oczywiście, jeśli ogólna suma punktówwynosi 2, 3, lub 4, to specjalna kostka musiała wypaść na „0"; jeśli ogólna suma wynosi14, 13, lub 15, to specjalna kostka musiała paść na „3".) Powiedziano Ci, że ogólna sumawynosi 8. Co powinieneś powiedzieć?

Twoja obserwacja O wynosi 8.

Alternatywa A: Zadecydować, że wypadła 3.

Możliwe wyniki: 1. Była 3. Wygrywasz zakład.2. Wypadło 0. Tracisz postawione pieniądze.

Alternatywa B: Zadecydować, że 3 nie wypadła.

Możliwe wyniki: 1. Wypadła 3. Tracisz postawione pieniądze.2. Wypadło 0. Wygrywasz.

Ważną cechą tej sytuacji jest to, że na ogół nie możesz uniknąć popełniania błędów. Niema żadnego sposobu, który by gwarantował podejmowanie bezbłędnych decyzji.

W celu przeanalizowania tej gry w kości, rozpatrzmy wszystkie jej możliwe wyniki. Popierwsze, ile może być różnych wyników? No cóż, najniższy możliwy wynik otrzyma sięwtedy, gdy na dwóch normalnych kostkach wypadnie „1" , a na specjalnej kostcewypadnie „0": daje to w sumie 2. Najwyższy wynik otrzymamy wtedy, gdy na dwóchnormalnych kostkach wypadnie po „6", a na specjalnej kostce wypadnie „3": w sumiedaje to 15. Tak więc jest 14 możliwych wyników, od 2 do 15.

Teraz spróbujmy określić, jakie są szansę, że uzyskamy każdy z 14 wyników wprzypadku, gdy na specjalnej kostce wypadnie „3" lub „0". Aby to zrobić, musimyobliczyć, w ile różnych sposobów mogą ułożyć się kostki, tak aby w sumie dać określonywynik. Poniżej pokażemy, w jaki sposób się to oblicza.

Przypuśćmy, że w sumie wypadło 8: może to się zdarzyć w różne sposoby, zależnie odtego, czy na specjalnej kostce wypadła 3 czy 0.

Jeśli na specjalnej kostce wypadła 3:

Na dwóch normalnych kostkach musiało w sumie wypaść 5. Może się tozdarzyć czterema różnymi sposobami: na dwóch normalnych kostkach mogłowypaść 1 i 4, 2 i 3, 3 i 2, lub 4 i 1.

Jeśli na specjr- nej kostce wypadło 0:

Na dwóc- normalnych kostkach musiało w sumie wypaść 8. Mogło się tozdarzyć pięci ima sposobami: na dwóch normalnych kostkach mogło wypaść 2 i6, 3 i 5, 4 i 4, 5 i 3 lub 6 i 2.

W tabeli B-l podano liczbę możliwych układów kostek dla wszystkich wyników.A teraz przypuśćmy, że otrzymaliśmy wynik 10. Na ile sposobów mogło to się zdarzyć?

Spojrzawszy na tabelę B-l widzimy, że może to się zdarzyć na trzy sposoby, jeśli naspecjalnej kostce wypadło 0, i na sześć sposobów, jeśli wypadło na niej 3: jest więc ogółemdziewięć sposobów, kiedy te trzy kostki mogą dawać w sumie wynik 10. Tak więc,ponieważ wiemy, że uzyskaliśmy wynik 10, to wiemy także, że przeciętnie w 6/9przypadków zdarzy się to wtedy, gdy na specjalnej kostce wypadnie 3, zaś w 3/<>przypadków wtedy, gdy na specjalnej kostce wypadnie 0. Jeśli więc przewidujemy, żewynik 10 oznacza, iż na specjalnej kostce wypadło 3, to będziemy mieli słusznośćprzeciętnie w 6 próbach na 9, zaś pomylimy się w 3 próbach na 9. Gdybyś byłzawodowym graczem, to powiedziałbyś: wynik 10 oznacza, że są szansę 2 do 1 lub 6 do 3,że na specjalnej kostce wypadnie 3.

Reguła określania kryterium

Wydawałoby się, że gdy ogólny wynik wynosi 10, to zawsze warto powiedzieć, iż naspecjalnej kostce wypadło 3-bo przecież ma się wówczas większe szansę wygrania.Istotnie, spójrzmy na poniższą tabelkę:

Ogólnywynik

189

10111213

Procent przypadków, w którychna specjalnej kostce jest „ i "

V9 = 33%*h = 44%s/9 = 56%6/9 = 6 7 %5/7 = 71 %Vs = 80%V.i= 100%

Ogólnie biorąc, procent przypadków, w których poprawne będzie stwierdzenie, iż naspecjalnej kostce wypadło 3, wzrasta stale w miarę jak rośnie ogólny wynik, przy czymszansę wygrania są większe niż przegrania dopiero wtedy, gdy ogólny wynik wynosi 9 lubwięcej. Tak więc wydawałoby się, że dobra reguła decyzyjna będzie brzmieć następująco:„powiedz, że na specjalnej kostce wypadło 3 zawsze wtedy, gdy wynik ogólny wynosi 9lub więcej". Spójrzmy, jakie byłyby tego skutki.

Trafienia i chybienia. Przypuśćmy, że rzucaliśmy kostkę 100 razy i za każdym razemmusieliśmy zdecydować, czy na specjalnej kostce wypadło 3. Stosujemy regułę decyzyj-ną, nakazującą odpowiadać „tak" za każdym razem, gdy ogólny wynik wynosi 9 lubwięcej. Teraz spójrzmy na tabelę B-l. Będziemy odpowiadać tak (tzn., że na specjalnejkostce wypadło 3), gdy ogólny wynik wyniesie 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. W innychprzypadkach będziemy mówić nie. Lecz jest 36 możliwych kombinacji dwóch norma-lnych kostek, a jeśli na specjalnej kostce wypada 3, to tylko 26 spośród tych kombinacji

Ogólnywynik

012345

6789

10

111213141516

Sumakombinacji:

„0"

001234

56543

210000

36

„3

000001

23456

543210

36

daje ogólny wynik 9 lub więcej. (Wyniki mniejsze od 9- to jest 8, 7, 6 i 5-możemyotrzymać w 10 sposobów). A więc mówiąc tak odpowiemy trafnie w 26 spośród 36 prób,w których na specjalnej kostce istotnie wypadła 3. Chybimy w 10 spośród 36 prób, wktórych na specjalnej kostce w rzeczywistości wypadła 3.

Procent przypadków, w których uzyskujemy trafienie poprawnie decydując siępowiedzieć „tak, wyszła 3", przedstawia się jako/? (taki 3). I znaczy „pod warunkiem, że"lub „przy danym". Tak więc określenie to brzmi: „proporcja trafień jest równa/; (tak 13),co oznacza proporcję tak, pod warunkiem, że na specjalnej kostce rzeczywiście wypadła3". W tym przypadku wskaźnik trafień, czyli p (tak I 3) = 26/36 równa się 72%. Podobniewskaźnik chybień p (nie I 3) wynosi '%6, czyli 28%.

Fałszywe alarmy. A co wtedy, gdy na specjalnej kostce naprawdę wypadło 0? Zaczynamyreagować słowem tak za każdym razem, gdy ogólny wynik wynosi 9,10,11 lub 12. Takwięc spośród 36 kombinacji dwóch normalnych kostek, jakie występują, gdy naspecjalnej kostce wypadło 0, dokładnie 10 z nich prowadzi do ogólnego wyniku 9 lubwięcej, podczas gdy 26 pozostałych kombinacji prowadzi do ogólnego wyniku równego 8lub mniej. Powiedzenie tak, gdy dane zdarzenie nie zachodzi, zwane jest fałszywymalarmem. W tym przypadku wskaźnik fałszywych alarmów wynosi 10/36: p (tak I 0) == 1O/36=28%.

Zmiana kryterium. Możemy mieć wpływ na częstość poprawnych odgadnięć, że naspecjalnej kostce wypadło „3", zmieniając wynik krytyczny, przy którym zaczynamyodpowiadać „nie" zamiast „tak". Gdy jednak wynik krytyczny zmienia się, zmienia siętakże liczba trafień i fałszywych alarmów. Wskaźniki trafień i fałszywych alarmów są zesobą powiązane; zwiększając jeden z nich, zawsze zwiększamy i drugi. Ten ścisły związekmiędzy wskaźnikiem trafień i wskaźnikiem fałszywych alarmów odgrywa bardzo ważnąrolę w teorii. Wynik krytyczny, na którym opieramy nasze decyzje, nazwijmy kryterium.Zawsze, gdy ogólny wynik równa się kryterium lub przekracza je, mówimy, że naspecjalnej kostce najprawdopodobniej wypadło „3"; w przeciwnym razie mówimy, żeprawdopodobnie wypadło „0".

Charakterystyka funkcjonowania. Łatwiej jest spostrzec związek między fałszywymialarmami i trafieniami, jeśli umieścimy je na wspólnym wykresie, jak pokazano narysunku B-2. Związek ten zwany jest charakterystyką funkcjonowania1. Krzywa tapokazuje wyraźnie, że zmiana kryterium (liczby umieszczone pod poszczególnymipunktami) zmienia zarówno procent trafień, jak i procent fałszywych alarmów.

O tym, że reguła decyzyjna zawsze musi być związana ze stosunkiem międzytrafieniami a fałszywymi alarmami, można przekonać się też w inny sposób - spójrzmyznów na rozkład wyników przedstawionych w tabeli B-l. Następnie narysujmy wykrestych rozkładów (rys. B-3). Są to te same informacje, które pierwotnie były przedstawionew tabeli, lecz teraz jest oczywiste, dlaczego zawsze muszą być błędy. Rozkład ogólnychwyników (na wszystkich kostkach), otrzymywanych wtedy, gdy na specjalnej kostce

1 Początkowo związek ten otrzymano w badaniach nad odbiornikami radarowymi, których zadaniem byłookreślić, czy obserwowany sygnał jest prawdziwym sygnałem, czy po prostu szumem. Stąd też krzywe tenazwano charakterystyką funkcjonowania odbiornika (Receiver Operating Characteristic), czyli krzywą ROC.Termin krzywa ROC jest nadal szeroko stosowany w literaturze psychologicznej.

Wskaźnik fałszywych alarmów Wskaźnik trafień

Kryterium Ułamek Procent Ułamek Procent

1 «/36 100 3'/36 1002 «/36 100 36/36 1003 «/36 97 36/36 1004 3V36 92 36/36 1005 30/36 8 3 36/J6 100

6 «/36 72 35/36 977 2l/36 58 33/36 928 15/36 42 30/36 839 '%6 28 2ć/36 72

10 */36 17 2l/36 58

11 3/36 8 15/36 4212 '/36 3 l0/36 2813 %6 0 6/36 1714 °/36 0 3/36 815 °/36 0 '/36 3

Liczba sposobów, jakimi może się to zdarzyć,jeśli na specjalnej kostce wypadło:

Tabela B-l

RYSUNEK B-2

Wskaźnik fałszywych alarmów

wypadło 0 (rozkład po lewej), pokrywa się w znacznym stopniu z rozkładem wyników,otrzymywanych wtedy, gdy na specjalnej kostce wypadło 3 (rozkład po prawej). Na topokrywanie się rozkładów nie można nic poradzić: jeśli ogólny wynik wynosi 8, tomogliśmy go otrzymać niezależnie od tego, co wypadło na specjalnej kostce. Na rysunkuzaznaczono kryterium równe 11. Przy tej wartości kryterium decydujemy się powiedzieć,że na specjalnej kostce wypadło 3, jeśli otrzymaliśmy ogólny wynik 11 lub więcej;wówczas szansa, że odgadliśmy prawidłowo, jest równa szansie, że uzyskaliśmyobserwację 11 lub więcej z rozkładu narysowanego po prawej stronie. Szansa fałszywego

RYSUNEK B-3Ogólny wynik

(suma punktów na kostkach)

alarmu jest równa szansie, że obserwacja 11 lub więcej pochodzi z rozkładu narysowa-nego po lewej stronie. Tak więc po prostu sprawdzając, jaka część każdego rozkładu leżyna prawo od kryterium, możemy przekonać się, w jaki sposób wskaźniki trafień ifałszywych alarmów zmieniają się w miarę obniżania lub podwyższania kryterium.Oczywiście jest to dokładnie to samo, co robiliśmy przy rysowaniu charakterystykifunkcjonowania.

Charakterystyka funkcjonowania pokazuje, w jaki sposób osiągane rezultaty zmieniająsię, gdy zmieniamy regułę decyzyjną. A teraz zastanówmy się, co się stanie, jeśliuczynimy zadanie łatwiejszym? Przypuśćmy, że zmieniliśmy naszą grę w kości w tensposób, iż specjalna kostka ma 6 na trzech ściankach i 0 na pozostałych trzech ściankach.Co wtedy? Pozostawiamy rozwiązanie tego problemu Czytelnikowi. Narysuj nowyrozkład obserwowanych wyników dla przypadku, gdy na specjalnej kostce wypadła 6.(Masz już rozkład, gdy na specjalnej kostce jest 0). Narysuj teraz charakterystykęfunkcjonowania. Powinien na niej być punkt, w którym wskaźnik trafień wynosi 83%, awskaźnik fałszywych alarmów 8%. Jeśli takiego punktu nie ma, to musisz zapoznać sięlepiej z treścią paragrafu o charakterystyce funkcjonowania.

Oceny pewności

Wykres przedstawiający rozkłady mówi nam coś jeszcze o regule decyzyjnej: jeśli poprostu przyjmiemy strategię polegającą na mówieniu „3", gdy ogólny wynik przekroczykryterium, to tracimy informację. Są przypadki, gdy nie mamy absolutnie żadnychwątpliwości co do ścisłości naszej odpowiedzi, lecz są też przypadki gdy wiemy, że poprostu zgadujemy: w jaki sposób reguła decyzyjna określa to? Odpowiedź jest prosta.Zawsze, gdy otrzymujemy niski ogólny wynik, powiedzmy między 2 a 4, jesteśmy pewni,że na specjalnej kostce wypadło 0; zawsze, gdy otrzymujemy wysoki wynik, powiedzmymiędzy 13 i 15, jesteśmy pewni, że na specjalnej kostce wypadła 3. Gdy ogólny wynikwynosi 8 lub 9, wówczas zgadujemy. Tak więc możemy odpowiedzieć czymś więcej niżsamym tak lub nie na pytanie, czy na specjalnej kostce wypadło 0 czy 3: możemy takżedodać stwierdzenie, jak pewni jesteśmy swej odpowiedzi. Możemy łatwo zmodyfikowaćnasze odpowiedzi dodając stwierdzenia typu „Jestem bardzo pewien", „Jestem dosyćpewien" lub „Po prostu zgaduję" do naszego stwierdzenia tak lub nie. Gdy to uczynimy,wówczas w rzeczywistości jest sześć reakcji:

Tak, na specjalnej kostce wypadła 3 i jestembardzo pewnypewnyniepewny

Nie, na specjalnej kostce wypadło 0 i jestemniepewnypewnybardzo pewny

RYSUNEK B-4

Te sześć reakcji można uporządkować według sumy punktów na wszystkich kostkach,przy czym reakcja „bardzo pewny, że wypadła 3", zawsze wiąże się z najwyższym wy-nikiem, a „bardzo pewny, że wypadło 0", zawsze wiąże się z wynikiem najniższym.

Gdybyśmy narysowali, w jaki sposób reakcje wynikają z rozkładów wyników nawszystkich kostkach, to moglibyśmy uzykać coś podobnego do wykresu przedstawionegona rysunku B-4.

Te oceny pewności są niezwykle użyteczne. Zwróćmy uwagę, że możemy traktować tesześć różnych reakcji niemal tak, jak gdybyśmy mieli sześć różnych kryteriów reagowa-nia. Tak więc charakterystykę funkcjonowania można narysować tak, aby odzwiercied-lała oceny pewności, a nie kryteria ilustrowane przez nią uprzednio. Aby tego dokonać,po prostu należy zwrócić uwagę, że szansa odpowiedzenia tak ze stopniem pewnościpewny lub większym jest wyznaczona przez szansę, że ogólny wynik na wszystkichkostkach jest 11 lub więcej. Tak więc w przykładzie pokazanym na rysunku B-4 związekmiędzy kryteriami a ocenami pewności wygląda następująco:

Aby symulowaćkryterium

13119752

Połącz te reakcje

Tak - bardzo pewnyTak - bardzo pewny i pewnyKażda z reakcji takNie - niepewny i każda z reakcji takNie - niepewny, pewny i każda z reakcji takWszystkie reakcje w ogóle

Zwróćmy uwagę, że dla wyznaczenia charakterystyki funkcjonowania nie musimywiedzieć naprawdę, jakie są kryteria. Musimy wiedzieć jedynie, jakie są wskaźniki trafieńi fałszywych alarmów dla różnych reakcji.

Przypuśćmy, że rozegraliśmy tę grę w kości 200 razy. Przypuśćmy ponadto, że w 100

próbach na specjalnej kostce wypadło 0, zaś w 100 próbach wypadło na niej 3. Po tymeksperymencie klasyfikujemy reakcje według tego, czy wynikły one z 3 czy z 0 naspecjalnej kostce. Przypuśćmy, że stwierdziliśmy, co następuje.

Reakcje Liczba przypadków, gdyna specjalnej kostce było

Nie troszcząc się o wyliczenie, jakie kryterium reprezentuje każda reakcja, przyjmijmypo prostu, że możemy traktować te reakcje tak, jak gdyby każda wynikła z przyjęciapewnego kryterium i teraz-jeśli reakcje odznaczające się określonym stopniem pew-ności połączymy z reakcjami o większej pewności:

Reakcje

AB lub AC, B lub A

D, C, B lub AE, D, C, B lub AF, E, D, C, B lub A

(Na specjalnej kostcebyło „O")Wskaźnik fałszywychalarmów

01728

5883

100

(Na specjalnej kostcebyło „3")Wskaźnik trafień

175872

92100100

Jeśli wyznaczymy na wykresie wskaźniki trafień i fałszywych alarmów, to otrzymamycharakterystykę funkcjonowania (rysunek B-5) - tę samą krzywą, którą przedstawiono narysunku B-2.

Dokładnie w ten sam sposób analizujemy prawdziwe dane, z tą tylko różnicą, że wprawdziwym eksperymencie nie uzyskalibyśmy tak „czystych" wyników. Ludzie nietrzymają się tak konsekwentnie ustanawianych przez siebie kryteriów. Jednakżeniekonsekwencje te są stosunkowo niewielkie.

Rozkład normalny

Osoby badane prosimy, aby słuchały bardzo słabego sygnału, który podaje się co pewienczas za pośrednictwem pary słuchawek. Chcemy ustalić, czy mogą usłyszeć ten sygnał,czy też nie. W rzeczywistości sprawa jest jednak znacznie bardziej złożona, ponieważ

„0" „ i "

A. Tak - bardzo pewny 0 17B. Tak-pewny 17 41C. Tak-niepewny 11 14

D. Nie-niepewny 30 20E. N i e - pewny 25 8F. Nie-bardzo pewny 17 0

OGÓŁEM: 100 100

RYSUNEK B-5

Wskaźnik fałszywych alarmów

badani zawsze coś słyszą: muszą oni zadecydować, czy to, co usłyszeli, było podanymsygnałem, czy też po prostu wynikiem występujących normalnie fluktuacji wrażeńsłuchowych. Fluktuacje te wynikają z różnych powodów. W wielu eksperymentach poprostu podajemy przez słuchawki także szum, aby przekonać się, jak dobrze osobybadane potrafią wyodrębnić sygnał z tego szumu.

Dla badanego sytuacja ta jest bardzo podobna do sytuacji opisanej jako gra w kości.Słucha on przez pewien czas, kiedy to może być podany sygnał, co daje mu w rezultaciejakąś obserwację - przypomina to nasze rzucanie kostek i otrzymanie jakiegoś ogólnegowyniku. Pytanie brzmi: „Czy obserwacja ta jest wynikiem sygnału czy tylko szumu?",analogiczne pytanie dla gry w kości oczywiście brzmiało: „Czy ten ogólny wynikuzyskaliśmy w rezultacie tego, że na specjalnej kostce wypadło 0 czy, że wypadło 3.

Zakładamy, że osoba badana, która stara się wykryć sygnał, wybiera jakieś kryterium:jeśli jej obserwacja przekracza to kryterium, to mówi „sygnał". W przeciwnym raziemówi „brak sygnału". Na podstawie wskaźnika trafień i wskaźnika fałszywych alarmówstaramy się ustalić różnicę (separation) między rozkładami, którymi muszą się posługi-wać badani przy podejmowaniu swych decyzji. Następnie, na podstawie określonychprzez nas rozkładów, staramy się dojść do wniosku, w jaki sposób system słuchowy musiprzetwarzać sygnały.

Rozpatrzmy teraz parę przykładów. Przedtem jednak musimy przedstawić pewienspecjalny typ rozkładu obserwacji, zwany rozkładem normalnym.

Przy okazji gry w kości opracowaliśmy rozkład ogólnych wyników, to jest sumypunktów na wszystkich kostkach (rysunek B-3). Na ogół jednak często spotyka się

Tabela B-2. Wysokość (Y) rozkładu normalnego oraz procent powierzchnipod krzywą rozkładu na prawo od danego kryterium

RYSUNEK B-6

Kryterium

-3,0-2,9-2,8-2,7-2,6

-2,5-2,4-2,3-2,2-2,1

-2,0-1,9-1,8-1,7-1,6

-1,5-1,4-1,3-1,2-1,1

Y

0,0040,0060,0080,1100,014

0,0180,0220,0280,0350,044

0,0540,0660,0790,0940,111

0,1300,1500,1710,1940,218

Procent

99,999,899,799,799,5

99,499,298,998,698,2

97,797,196,495,594,5

93,391,990,388,586,4

Kryterium

-1,0-0,9-0,8-0,7-0,6

-0,5-0,4-0,3-0,2-0,1

00,10,02

0,30,4

0,50,60,70,80,9

Y

0,2420,2660,2900,3120,333

0,3520,3680,3810,3910,397

0,3990,3970,3910,3810,368

0,3520,3330,3120,2900,266

Procent

84,181,678,875,872,6

69,265,561,857,954,0

50,046,042,138,234,5

30,127,424,221,218,4

Kryterium

1,01,11,21,31,4

1,51,61,71,81,9

2,02,12,22,32,4

2,52,62,72,82,9

0,2420,2180,1940,1710,150

0,1300,1110,0940,0790,066

0,0540,0440,0350,0280,022

0,0180,0140,0100,0080,006

15,913,611,59,78,1

6,75,54,53,62,9

2,31,81,41,10,8

0,60,50,40,30,2

ProcentY

RYSUNEK B-7 Średnia jest równa RYSUNEK B-8

-5 -4

odmienny typ rozkładu. Rozkład ten nosi nazwę rozkładu normalnego i jego znajomośćjest niezmiernie użyteczna. Ma on szerokie zastosowanie w wielu dziedzinach badań, zpsychologią włącznie, i zwykle okazuje się, że jeśli nawet badane rozkłady rzeczywiste niesą normalne, to rozkład normalny jest doskonałym przybliżeniem rozkładu rzeczywis-tego. Na rysunku B-6 przedstawiono rozkład normalny. Zwróćmy uwagę, że wygląda onbardzo podobnie do rozkładu gry w kości, z tą różnicą, że jest narysowany linią ciągłą, anie łamaną. Wynika to stąd, że ogólny wynik gry w kości może być tylko liczbą całkowitą,taką jak 6 czy 7, nie może zaś przybierać wartości pośrednich. Natomiast rozkładnormalny może przybierać wartości odpowiadające każdej liczbie rzeczywistej dodatniejlub ujemnej. Rozkład normalny pokazany powyżej charakteryzuje jedna liczba - wartośćśrednia, czyli przeciętna. Został on narysowany w taki sposób, że ma wartość średniąrówną zeru. Gdybyśmy chcieli, aby miał on wartość średnią równą np. 1,5, to rozkład tentrzeba by po prostu przesunąć w prawo, tak abyjeden szczyt znajdował się nad punktem owartości 1,5; rozkład taki przedstawiono na rysunku B-7.

W tabeli B-2 podano wartości rozkładu normalnego. Znajdujemy tu wysokość krzywejdla różnych wartości na osi poziomej. Oprócz tego podano, jaki procent powierzchni podkrzywą znajduje się na prawo od każdego z kryteriów. Tymi ostatnimi wartościamiposługujemy się przy obliczaniu charakterystyk funkcjonowania.

Zwykle interesuje nas, jak daleko od siebie znajdują się średnie wartości dwóchrozkładów. Przypuśćmy, że przeprowadzamy wspomniany przez nas eksperyment, wktórym prosimy osoby badane, aby starały się wykryć podawany im sygnał. Chcemyustalić, w jakiej odległości rozkład obserwacji wynikających z sygnału znajduje się odrozkładu obserwacji wynikających z szumu. Sądzimy, że sytuację tę charakteryzujewystarczająco rysunek B-8.

Chcemy wykryć zarówno dokładne umiejscowienie rozkładu sygnału w stosunku dorozkładu szumu, jak i miejsce kryterium. Na początek określmy średnią wartość rozkładuszumu jako 0. Jest to uzasadnione, ponieważ przy braku sygnału przeciętna obserwacjapowinna być zbliżona do 0. Ponadto, ponieważ chodzi nam tylko o względnerozdzielenie obu tych rozkładów, w rzeczywistości nie ma więc znaczenia, jaką liczbęprzyjmiemy dla średniej wartości szumu (nasz pomiar będzie na skali przedziałowejzobacz Dodatek A). Odległość od średniej wartości rozkładu szumu do kryteriumnazwiemy A, odległość od średniej rozkładu sygnału do kryterium-B, zaś odległość od

średniej rozkładu szumu do średniej rozkładu sygnału określimy jako d'. Symbolu d'używa się ze względów historycznych; w ten sposób jest to przyjęte w literaturzepsychologicznej. Zarówno A, jak i B są to odległości od średniej wartości rozkładu. Jeślikryterium znajduje się na prawo od średniej, A i B są dodatnie. Jeśli kryterium odpowiadadokładnie średniej, to wówczas wartość odległości jest równa 0. Jeśli kryterium znajdujesię na lewo od średniej, odległość ta jest ujemna. Tak więc d' = A-B.

Przypuśćmy, że pewna osoba badana uzyskała wskaźnik fałszywych alarmów równy14%, zaś wskaźnik trafień równy 95%. Możemy niezwłocznie określić^: jeśli znajdziemy14% w tabeli B-2, to przekonamy się, że kryterium musi być umieszczone w odległości1,1 jednostek na prawo od średniej rozkładu szumu. Tak więc ,4 = 1,1. Podobniewidzimy, że wskaźnik trafień równy 95% wymaga, aby kryterium znajdowało się wodległości 1,6 jednostek na lewo od średniej rozkładu sygnału (wartość kryterium wynosi-1,6). Tak więc B=-\,6. Wiemy teraz, że cl' =2,7. I to wszystko.

PROBLEMY

Teraz prawdopodobnie możemy nauczyć się najwięcej o stosowaniu charakterystykfunkcjonowania i o rozkładzie normalnym rozwiązując parę problemów.

Problem tryskoczy przeciwpożarowych

Instalujemy system tryskaczy jako część systemu przeciwpożarowego w pewnymbudynku. Chcemy teraz zainstalować czujnik temperatury, który włączyłby wszystkietryskacze, gdy tylko wybuchnie pożar. Czujnik ten jest umieszczony w pobliżu sufituwielkiego pomieszczenia magazynowego. Dach jest zrobiony z blachy cynkowej, a wpomieszczeniu tym nie ma okien. Pytanie: na jaką temperaturę powinniśmy nastawić tenczujnik? Jeśli nastawimy na zbyt niską temperaturę (np. 55°), to wówczas w bardzoupalne dni, kiedy temperatura na zewnątrz dochodzi do 42°, jest całkiem prawdopodob-ne, że gorące powietrze gromadzące się pod pułapem magazynu ogrzeje się jeszczebardziej przez zetknięcie z blaszanym dachem rozpalonym promieniami słońca. Takwięc wkrótce temperatura powietrza"osiągnęłaby 55° i włączyłaby system przeciwpoża-rowy: fałszywy alarm.

Gdybyśmy jednak nastawili czujnik na temperaturę wyższą, np. 80°, to jest całkiemprawdopodobne, że pożar mógłby się rozwinąć i zniszczyć mnóstwo materiałów wmagazynie, zanim płomienie sięgnęłyby tak wysoko, by ogrzać powietrze przy pułapie dotemperatury 80°. Tak więc nie udałoby się nam wykryć wielu pożarów dostateczniewcześnie, aby nasz system tryskaczy mógł je ugasić. Byłoby to chybienie. Jak więc mamynastawić temperaturę?.

Aby rozwiązać ten problem, potrzebujemy informacji o trafieniach i fałszywychalarmach. Musimy znać prawdopodobieństwa, z jakimi one występują. W idealnymprzypadku przeprowadzilibyśmy eksperyment, obserwując, co zdarzy się powiedzmy wciągu 3 miesięcy, starannie zliczając trafienia (poprawne uruchomienie systemu wprzypadku pożaru), chybienia (niezareagowanie systemu w ciągu np. 5 minut odwybuchu pożaru), fałszywe alarmy (uruchomienie systemu, gdy nie ma-pożaru), orazpoprawne odrzucenia (niereagowanie systemu w warunkach normalnych). Następniemoglibyśmy wyznaczyć charakterystykę funkcjonowania.

Sposób, który umożliwiłby nam wyznaczenie charakterystyki funkcjonowania, polegana nastawianiu czujnika na różne temperatury i zbieraniu informacji o wskaźniku trafieńi fałszywych alarmów przy każdej nastawionej na nim temperaturze. Jeśli więcnastawilibyśmy czujnik na temperaturę 60°, moglibyśmy zaobserwować, że rzeczywistatemperatura pomieszczenia osiąga tę wartość średnio co piąty dzień-dając wskaźnikfałszywych alarmów równy 20%-i moglibyśmy także stwierdzić, że 88% wznieconychprzez nas pożarów powoduje, iż temperatura pomieszczenia osiąga tę wartość w ciąguwymaganych przez nas 5 minut - wskaźnik trafień równy 88%. Tak więc mamy pierwszypunkt na naszej krzywej: p (alarm I pożar) równa się 88%; p (alarm I brak poża-ru) =20%.

Ten jeden punkt w rzeczywistości wystarczy, jeśli jesteśmy przekonani, że wszystkierozkłady są normalne. Możemy teraz obliczyć wartość d', a następnie obliczyć, jakpowinna wyglądać reszta krzywej.

Przyglądając się tabeli rozkładu normalnego (tabela B-2), przekonamy się, że jeślimamy wskaźnik fałszywych alarmów równy 20%, to kryterium musi znajdować się naprawo od najwyższego punktu rozkładu, mniej więcej w punkcie 0,8. Tak więc wartość Awynosi 0,8. Wskaźnik trafień równy 88% oznacza, że kryterium musi znajdować się nalewo od najwyższego punktu rozkładu, w punkcie o wartości około -1,2. Tak więcB=-1,2. Teraz możemy obliczyć d', które jest po prostu odległością między tymi dwomarozkładami, i wynosi 0,8+1,2 = 2,0. Nasz system przeciwpożarowy ma <i' = 2,0. Całakrzywa zatem jest podobna do krzywej przedstawionej na rysunku B-9.

Aby teraz uzupełnić informację o wpływie nastawiania czujnika na różne temperatury,procedurę naszą możemy uprościć: musimy tylko określić, jaki byłby wskaźnikfałszywych alarmów przy różnych temperaturach. Aby uzyskać tę informację, możemyzainstalować w budynku na parę miesięcy urządzenie rejestrujące automatycznie

RYSUNEK B-9 Procent fałszywych alarmów [p(alarm|nie ma pożaru)]

temperaturę. Następnie przeanalizujemy rozkład temperatur, jakie wystąpiły w tymokresie. Możemy na przykład stwierdzić, że przy czujniku nastawionym na temperaturę65° fałszywe alarmy wystąpiłyby w 10% przypadków, przy temperaturze 70° tylko w 1%przypadków, zaś przy temperaturze 55° w 60% przypadków. Wartości te wyznaczająpunkty na charakterystyce funkcjonowania, jak widzimy na rysunku B-9.

W tym momencie jest już oczywiste, że nigdy nie poradzimy sobie zd' tak niskim, jak2,0. Jeśli ustalimy wartość fałszywych alarmów na poziomie do przyjęcia dla strażypożarnej, powiedzmy 1%-czujnik temperatury nastawiony na 70°-to wówczas naszetowarzystwo ubezpieczeniowe będzie skarżyć się, że nasze szansę wykrycia pożaruwynoszą jedynie 37/ioo. Jeśli zaś spróbujemy podnieść szansę wykrycia pożaru do 95/ioo, tootrzymamy wskaźnik fałszywych alarmów zbliżony do 40% - oczywiście nie do przyjęciadla straży pożarnej. Nie ulega wątpliwości, że nigdy nie uda się nam rozwiązać tegoproblemu zmieniając temperaturę, na którą nastawiony jest czujnik uruchamiającytryskacze. Musimy podnieść wartość d'.

Przypuśćmy, że zarówno straż pożarna, jak i towarzystwo ubezpieczeniowe zgodziłosię, iż możliwy do zaakceptowania wskaźnik trafień jest równy 99%, zaś wskaźnikfałszywych alarmów = 1 %. Jaką wartość d' musielibyśmy przyjąć?

Pamięć

Z eksperymentów nad pamięcią wiemy, że jeśli przedstawi Ci się jeden raz listęzawierającą 30 imion (licząc około 2 sekundy na imię), to po godzinie będziesz pamiętaćbardzo niewiele z tej listy. W istocie dla każdego poszczególnego imienia d' równa się0,8.

Załóżmy, że jesteś jednym z gospodarzy oficjalnego przyjęcia i że w ciągu 60 sek.zostało ci przedstawionych 30 osób. Godzinę później starasz się przypomnieć sobie ich

Tabela B-3

Wartość S

01-)z345678

Wskaźn ik fałszywychalarmów

8%8%8%8%8%8%8%8%8%

Wskaźnik trafień

8%--

42%--

83%-_

A

1,41,41,41,41,41,41,41,41,4

B

1,4--

0,2--

-1,0--

A-B =

0--1,2--

2,4--

nazwiska. Przyjmując, że twój wskaźnik fałszywych alarmów będzie równy 8%, jakiprocent nazwisk przypomnisz sobie poprawnie?

Gra w kości po raz drugi

Rozpatrzmy teraz pewną wersję gry w trzy kości, w której specjalna kostka ma 0 na trzechściankach i S na pozostałych trzech ściankach. Jeśli przyjmiemy rozkład normalny jakodobre przybliżenie rozkładu wyników rzutów kostką, jaki jest związek między d' awartością S?

Przyjmijmy stałe kryterium równe 11. Oznacza to, że wskaźnik fałszywych alarmówbędzie równy 8%. Jeśli więc S jest równe 3, to z naszej tabeli gry w kości wynika, żewskaźnik trafień wynosi 15/36, czyli 42%. W tabeli rozkładu normalnego znajdujemyA = 1,4, B = 0,2, a więc d' -A-B-\,2. Tabela B-3 pokazuje związek między d',wkaźnikiem trafień i wskaźnikiem fałszywych alarmów (przy założeniu stałego kryte-rium, które jest równe 11). Związek między d' a S jest też przedstawiony graficznie narysunku B-10. A teraz spróbuj uzupełnić zarówno tabelę, jak i wykres.

RYSUNEK B-10

Bibliografia

WSKAZÓWKf BIBLIOGRAFICZNERoczne Przeglądy (Annual Reviews)Abstrakty Psychologiczne (Psychological Abstracts)Indeks Cytowań (The Science Citation Index)Czasopisma

PODRĘCZNIKIZbiory artykułów

BIBLIOGRAFIA

WSKAZÓWKI BIBLIOGRAFICZNE

Czytelnik, który chciałby się dowiedzieć czegoś więcej o różnorodnych problemach omawianych wtej książce, może poszukiwać dalszych informacji w różnych miejscach. Najważniejszymi źródłamitakich informacji są Roczne Przeglądy (Ann ualReviews), Abstrakty Psychologiczne (PsychologicalAbstracts), Indeks Cytowań (Science Citation Index) i różne specjalistyczne czasopisma.

Roczne Przeglądy (Annual Reviews)

AnnualReviews stanowią serie tomów z różnorodnych dziedzin nauki publikowanych corocznie.Wydawane są przez Annual Reviews, Inc., Pało Alto, Kalifornia. Jakkolwiek co roku publikowanesą takie przeglądy, to specjalistyczne działy danej nauki omawiane są w dłuższych niż roczneodstępach - zwykle co trzy lub cztery łata. Korzystanie z Rocznych Przeglądów jest chybanajszybszym sposobem zorientowania się w aktualnym stanie wiedzy w określonej dziedzinie. Niesą one jednak łatwe w czytaniu, gdyż napisane zostały dla specjalistów, a niektóre z przeglądówbywają nawet i dla nich niezrozumiałe. Nie zrażając się tymi trudnościami, powinniścieprzestudiować starannie te rozdziały Przeglądów, które dotyczą interesującej Was problematyki, iwyszperać w nich odnośniki do najnowszych artykułów, które następnie należy samemuprzeczytać w bibliotece. Zwykle artykuły są łatwiejsze do zrozumienia niż ich omówienia wPrzeglądach.

Roczne Przeglądy publikowane są z różnych dziedzin, dwa z nich pokrywają prawie całymateriał w tej książce. Są to Roczne Przeglądy z psychologii i fizjologii (Annual Reviews ofPsychology i Annual Reviews of Physiology), [Annual Reviews są dostępne w Polsce tylko wBibliotece Głównej Uniwersytetu Warszawskiego i w PAN.]1

Abstrakty Psychologiczne (Psychological Abstracts)

Psychological Abstracts jest czasopismem wydawanym przez Amerykańskie Towarzystwo Psy-chologiczne (American Psychological Association) i zawiera abstrakty, czyli streszczenia artyku-łów specjalistycznych, publikowanych w wielu różnych czasopismach. Przeglądając indeksabstraktów, uporządkowany tematycznie, można natrafić na artykuły dotyczące przedmiotuzainteresowań. Same abstrakty dają tylko ogólne streszczenie treści artykułu, pozwalając jedyniezorientować się, czy należy dany artykuł studiować dokładniej.

Główną trudność w posługiwaniu się abstraktami stanowi to, że mówią one zbyt dużo.Zaprowadzą do znacznie większej liczby prac niż ta, którą moglibyście przeczytać. Zwykleprzyczyną tego jest to, że nie potraficie znaleźć właściwej dziedziny przy przeglądaniu indeksu. Jeślinp. będziecie szukać w indeksie pod hasłem „pamięć", to zapewne znajdziecie około 500artykułów. Ten konkretny artykuł, który Was rzeczywiście interesuje, znajdzie się zapewne na tejliście, ale go nigdy nie odszukacie. Zadanie Wasze polega więc na bardziej przemyślanymwykorzystaniu indeksu, tak aby zredukować wyjściową liczbę artykułów do dającej się prześledzić.

1 Dalej w tekście w nawiasach kwadratowych będziemy umieszczać uwagi redakcji przekładu polskiego.

Trzeba to zrobić z pewnym zastanowieniem: głównie chodzi tu o wybór bardziej szczegółowychhaseł w indeksie. Ma to tę zaletę, że może Warn pozwolić na odkrycie artykułu lub nawet całejdziedziny badań, która okaże się jeszcze bardziej interesująca niż ta, której poszukiwaliście. Wielejuż osób odkryło swe prawdziwe zainteresowania przypadkowo, trafiając na jakiś artykuł przyprzeglądaniu abstraktów.

Abstrakty są oprawione jako roczniki. Trzeba przejrzeć kilka roczników pod interesującym Washasłem. Najlepiej jest zacząć od ostatniego rocznika i cofać się kolejno do lat poprzednich.[Psychological Abslracts znajdują się w większości uniwersyteckich bibliotek w Polsce.]

Indeks Cytowań (The Science Citation lndex)

Często się zdarza, że trafia się na jakiś świetny artykuł, ale raczej już nie najnowszy. Problem polegana znalezieniu, co nowego opublikowano na ten sam temat. Można wtedy skorzystać z ScienceCitation Index (wydawany kwartalnie przez Institute for Scientific Information, Inc.). Szukacie wnim artykułu, który Was właśnie zainteresował. Indeks Cytuwań wskaże Warn, jakie z późniejpublikowanych prac powoływały się na ten artykuł. Jest to doskonały sposób na śledzenie oddawniej publikowanego artykułu do najnowszych prac na dany temat. Czasem metoda ta zawodzii to zarówno dlatego, że prace cytujące interesujący Was artykuł mogą dotyczyć zupełnie innegotematu, jak i dlatego, że nie wszystkie artykuły, które powinniście przeczytać, powołują się na tenartykuł, który zdarzyło się Warn przeczytać.

Indeks Cytuwań także oprawiany jest w roczniki, musicie więc śledzić wybrany artykuł przezkolejne roczniki aż do ostatniego, aby zobaczyć, co nowego ukazało się na ten temat. [The ScienceCitation I ndex jest dostępny w Polsce tylko w Ośrodku Informacji Naukowej Biblioteki GłównejUW.]

Czasopisma

Kiedy powyższe metody zawiodą, trzeba szukać bezpośrednio w czasopismach naukowych.Sposób pisania artykułów naukowych jest często bardzo specjalistyczny, lecz czasem zadziwiającołatwy do czytania. Najlepiej jest znać nazwy kilku czasopism, które obejmują dziedziny Waszychzainteresowań (nazwy czasopism można znaleźć przeglądając nasz spis bibliografii), i starać sięmożliwie często wertować je w czytelni, zwłaszcza najnowsze, nieoprawione jeszcze numery.Natkniecie się wtedy zapewne na jakieś interesujące artykuły, jak też znajdziecie odniesienia dowcześniejszych prac. Czasem, gdy natraficie na czasopismo dotyczące bezpośrednio dziedziny,która Was interesuje, warto jest przekartkować je dokładnie, zaczynając od najnowszego rocznika icofając się wstecz jak najdalej. Metoda ta nie jest tak pracowita, jakby się to z pozoru wydawało, iprawie każdy poważny naukowiec nieraz ją stosował. (Nie pomijajcie najstarszych numerów.Dziwna jest historia psychologii, najbardziej fascynujące artykuły zostały ogłoszone w latachmiędzy 1890 a 1910).

Najbardziej interesujące czasopisma z omawianej przez nas dziedziny to następujące tytuły:

* American Journal ofPsychology (ogólna psychologia eksperymentalna).* Bńtish Journal ofPsychology (ogólna psychologia eksperymentalna).* Canadian Journal ofPsychology (ogólna psychologia eksperymentalna).

* Cognitne Psychology (teoretyczne i eksperymentalne artykuły na temat pamięci, spostrze-gania i procesów poznawczych).

* Journalofthe Acoustical Society ojAmerica (JASA) (teoretyczne i eksperymentalne artykułyna temat słyszenia i rozumienia mowy).

* Journal ofExperimentalPsychology (artykuły eksperymentalne z prawie wszystkich dziedzinpsychologii).

* Journal of Mathematical Psychology (problemy psychologiczne przedstawiane głównie wkategoriach teorii i modeli matematycznych).

* Journal ofthe Optical Society of America (JOSA) (teoretyczne i eksperymentalne artykuły natemat percepcji wzrokowych).

* Journal of Yerbal Learing and Verbal Behavior (artykuły eksperymentalne główniedotyczące badań nad pamięcią ludzką).

* Perception and Psychophysics (głównie artykuły eksperymentalne).* Psychological Bulletin (zawiera artykuły przeglądowe z poszczególnych dziedzin psychologii.

Dobre artykuły podsumuwające i oceniające badania na dany temat).* Psychological Review (zawiera artykuły teoretyczne na różne tematy).* Quarterly Journal ofExperimental Psychology (ogólne artykuły z psychologii eksperymen-

talnej).* Science (od czasu do czasu dłuższe artykuły przeglądowe, zwykle krótkie specjalistyczne

artykuły).* Scientific American (dobre artykuły wprowadzające w różne dziedziny).

Vision Research (badania z dziedziny wzroku).

[Nazwy czasopism oznaczone gwiazdką są w Polsce dostępne w niektórych bibliotekachuniwersyteckich lub PAN-owskich. Podajemy też listę polskich czasopism psychologicznych:

Przegląd Psychologiczny, kwartalnik, organ PTP.Studia Psychologiczne, rocznik.Psychologia Wychowawcza, kwartalnik, organ ZNP.Polish Psychological Bulletin, kwartalnik ukazujący się w języku angielskim.]

PODRĘCZNIKI

Oprócz podanych w bibliografii książek, w których ważne dla nas mogą być pojedyncze rozdziały,istnieją bardziej ogólne źródła. Są to książki, które niewątpliwie warto przewertować, aby uzyskaćbardziej pogłębioną wiedzę z psychologii. Oto lista podręczników, jakie-naszym zdaniem-na-leży polecić Czytelnikowi, który przestudiował tę książkę i pragnie dalej poszerzać swą wiedzę. Jestto oczywiście lista niekompletna:

R. S. Woodworth i H. Schlosberg Experimental Psychology, New York, Holt, 1938,1954,1971.[Psychologia eksperymentalna, 1.1 i II, tłum. poi. A. Lewicki, E. Vielrose i J. Ekel, Warszawa, 1963,PWN.] Jest to doskonały traktat o całej psychologii eksperymentalnej. Przez wiele lat stosowanyjako obowiązujący tekst dla kończących psychologię. Istnieją trzy wersje tego podręcznika:oryginalna wersja Woodwortha z 1938 roku, druga Woodwortha i Schlosberga (1958), i nowa,poprawiona Klinga i Riggsa z 1971 roku. Wersja z 1938 roku jest niezwykłym dokumentemówczesnego stanu wiedzy psychologicznej. Zawiera omówienie i rozważania dotyczące wielu

ważnych problemów, które zostały częściowo pominięte w wersji z 1958 roku. Musicie samizdecydować, którą wersję wybierzecie do przestudiowania, po przejrzeniu obu. W najnowszymwydaniu autorzy chcieli uaktualnić problematykę omawianą w poprzednich wydaniach, ale-wnaszym przekonaniu - nie udało im się wywiązać w pełni z tego zadania.

G. A. Miller, E. Galanter i K. H. Pribram Plans and the structure ofbehavior, New York, Holt,1960. [Plany i struktura zachowania, tłum. na jęz. poi. A. Grzybowska i A. Szewczyk, Warszawa1980, PWN.] Krótkie przedstawienie wielu zagadnień, które poruszamy w niniejszej książce, wsposób do naszego podobny. Była to jedna z pierwszych książek, które wprowadziły problematykęprzetwarzania informacji do psychologii - dobrze napisana książka, łatwa w czytaniu.

D. E. Wooldridge The machinery ofthe brain. New York, McGraw-Hill, 1963. [Brak przekładupolskiego.] Doskonałe wprowadzenie w problematykę czynności mózgu i ich wpływu nazachowanie się. Często zalecaliśmy tę książkę jako uzupełniającą lekturę do naszych wykładów.Wooldridge jest autorem jeszcze kilku innych książek, które mogą Was zainteresować, choć niedotyczą bezpośrednio problematyki psychologicznej. [Polskiemu Czytelnikowi możemy polecićnastępujące pozycje w języku polskim: J. Konorski Integracyjna działalność mózgu. Warszawa1969, PWN, i B. Sadowski Fizjologiczne mechanizmy zachowania. Warszawa 1977, PWN.]

C. H. Coombs, R. M. Dawes i A. Tversky Mathematical psychology. An introduction.Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hali, 1970. [Wydanie polskie: Wprowadzenie dopsychologii matematycznej. Tłumaczyli J. Grzelak, T. B. Iwiński, J. Radzicki i T. Tyszka,Warszawa 1977, PWN.] Wiele współczesnych teorii psychologicznych posługuje się modelamimatematycznymi. Książka stanowi doskonałe wprowadzenie do tego typu prac.

G. A. Miller Psychology. The science of mental life. New York: Harper and Row, 1962.Doskonałe wprowadzenie do psychologii zawierające przegląd historyczny. [Brak przekładupolskiego. W zamian polecamy inne wprowadzenia tłumaczone z języka angielskiego: E. R. Hil-gard Wprowadzenie do psychologii. Tłumaczył J. Radzicki, Warszawa 1967, PWN, i znacznienowsze P. G. Zimbardo, F. L. Rush Psychologia i życie. Tłumaczył J. Radzicki 1988, jak teżdoskonały Wstęp do psychologii T. Tomaszewskiego, Warszawa 1963, PWN.

Zbiory artykułów

Istnieje wiele zbiorów wybranych artykułów z różnych czasopism. Zbiory poświęcone określo-nemu tematowi okazują się bardzo przydatne w pracy dydaktycznej i naukowej. Dwa takie zbiorywydają się nam szczególnie użyteczne w związku z tematyką poruszaną w tej książce dlatego, żedotyczą ogólniejszej problematyki, jak też dlatego, że dostarczają bezpośredniego materiałuźródłowego:

R. C. Atkinson (red.) Contemporary psychology. Readings from Scientific American, SanFrancisco, W. H. Freeman, 1971. [Brak przekładu polskiego.]

I. M. Foley, R. A. Lockhart i D. M. Messick (red.) Contemporary readings in psychology. NewYork, Harper, 1970. [Brak przekładu polskiego.]

BIBLIOGRAFIA2

Adolph, E. F. The intemal environment and behavior. III. Water content. American Journal ofPsychiatry, 1941,97, 1372.

Adrian, E. D. The mechanism ofnervous actiun: Electrical studies ofthe neurons. Philadelphia:University of Pennsylvania Press, 1959.

Albers, J. Interaction of color. New Haven: Yale University Press, 1963. [Also sec Bucher(1961).]

Allen, V. L. Situational factors in conformity. In L. Berkowitz (Ed.), Advances in experimentalsocialpsychology. Vol. 2. New York: Academic Press, 1965.

Alpern, M., Lawrence, M., & Wolsk, D. Sensory processes. Belmont, Calif.: Brooks/Cole,1967.

Arnheim, R. Art and wisualperception. Berkeley: Univ. of California Press, 1969. (a)Arnheim, R. Visual thinking. Berkeley: Univ. of California Press, 1969. (b)Arnold, M. B. (Ed.) Feelings and emutions: The Loyola symposium. New York: Academic Press,

1970.Asch, S. E. Social psychology. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice-Hall, 1952.Asch, S. E. Opinions and social pressure. Scientific American, 1955, 193, 31-35.Atkinson, R. C. (Ed.) Contemporary psychology. Readings from Scientific American. San

Francisco: Freeman, 1971.Atkinson, R. C.,andShiffrin,R. M. Thecontrolofshort-termmemory. Scientific American, 1971,

225 (2), 82-90.Averbach, E., & Coriell A. S. Short-term memory in vision. Bell System Technical Journal, 1961,

40, 309-328.Ax, A. F. The physiological differentation between fear and anger in humans. Psychosomatic

Medicine, 1953, 15,433-422.Bach, E., & Harms, R. G. (Eds.) Universals in linguistic theory. New York: Holt, 1968.Backus, J. A plea for conformity. Journal ofthe Acoustical Society of America, 1968, 44, 285.Barbizet, J. Human memory and its pathology. San Francisco: Freeman, 1970.Barker, R. G., Dembo, T., & Lewin, K. Frustration and regression: An experiment with young

children. University uflowa Studies in Child Welfare, 1941, 18, No. 386.Barlow, H. B., Hill, R. M., & Levick, W. R. Retinal ganglion cells responding selectively to

direction and speed of image motion in the rabbit. Journal of Physiology, 1964, 173,377-407.

Barron, F., Dement, W. C, Edwards, W., Lindman, H., Philips, L. D., Olds, J., & Olds, M. Newdirections in psychology. Vol. 2. New York: Holt, 1965.

Bartlett, F. C. Remembering. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1932.Bartlett, N. B. Dark adaptations and light adaptation. In C. H. Graham (Ed.), Vision and visnal

perceptions. New York: Wiley, 1965.Bartley, S. The psychophysiology of vision. In S. S. Stevens (Ed.), Handbook of experimental

psychology. New York: Wiley, 1951.Beach, F. A., Hebb, D. O., Morgan, C. T., & Nissen, H. W. (Eds.) The neuropsychology ofLashley.

New York: McGraw-Hill, 1960.

2 Bibliografię podajemy in extensu.

Bekesy, G. von. On the resonance curve and decay period at various points on the cochlearpartition. Journal ofthe Acoustical Society of America, 1949, 21, 245-254.

Bekesy, G. von. Experiments in hearing. New York: McGraw-Hill, 1960.Bekesy, G. von Sensory inhibition. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 1967.Bem, D. J. Beliefs, attitudes, and human affairs. Belmont, Calif.: Wadsworth, 1970.Berko, J. The child's learning of Engłish morphology. Word, 1958, 14, 150-177.Berkowitz, L. Advances in expeńmental socialpsychology. Vol. 2, New York: Academic Press,

1965.Berkun, M. M, Białek, H. M., Kearn, R. P., & Yagi, K. Experimental studies of psychological

stress in man. PsychologicalMonographs, 1962, 76 (15, Whole No. 534).Berlyne, D. E. Children's reasoning and thinking. In P. Mussen (Ed.), Handbook of child

psychology. New York: Wiley, 1970.Bever, T. G. The cognitive basis for linguistic structures. In. J. R. Hayes (Ed.), Cognition and the

development of language. New York: Wiley, 1970.Bishop, P. O. Central nervous system: Afferent mechanisms and perception. Annual Review of

Physiology, 1967, 29, 472-484.Bishop, P. O. & Henry, G. H. Spatial vision. Annual Review of Psychology, 1971, 22, 119-160.Bjork, R. A. Repetition and rehearsal mechanisms in models for short-term memory. In D. A.

Norman (Ed.), Models of human memory. New York: Academic Press, 1970.Black, A. H. The direct control of neural processes by reward and punishment. American Scientist,

1971,59,236-245.Bolt, R. H., Cooper, FS., David, E. E., Jr., Denes, P. B., Pickett, J. M, & Stevens, K. N.

Identification of a speaker by speech spectrograms. Science, 1969, 166, 398-342.Bouman, M. A. History and present status of ąuantum theory in vision. In W. A. Rosenblith (Ed.),

Sensory communication. Cambridge, Mass.: M. I. T. Press, 1961.Bourne, L. E., Jr., Ekstrand, B. R., & Dominowski, R. L. The psychology of thinking. Englewood

Cliffs, N. J.: Prentice-Hall, 1971.Brady, J. V. Ulcers in „executive monkeys". Scientifk American, 1958, 199 (4), 95-100.Bransford, J., & Franks, J. Abstraction of linguistic ideas. Cognitive Psychology, in press.Brazier, M. A. B. (Ed.) Brain function. Vol. II. Berkeley, Calif.: UnWersity of California Press,

1964.Bredberg, G., Lindeman, H. H., Ades, H. W., West, R., & Engstróm, H. Scanning electron

microscopy of the organ of corti. Science, 1970,170, 861-863.Breland. K., & Breland, M. Animal behavior. New York: Macmillan, 1966.Brooks, L. Spatial and verbal components of the act of recall. Canadian Journal of Psychology,

1968,22,349-368.Brown, R. Social psychology. New York: Free Press, 1965.Brown, R. A flrst language, the early stages. Cambridge, Mass.: Harvard University Press,

1973.Brown, R., & Bellugi, U. Three processes in the chikTs acquisition of syntax. In E. Lenneberg (Ed.),

New directions in the study of language. Cambridge, Mass.: M. I. T. Press, 1964.Brown, R., & Hanlon, C. Derivational complexity and order of acąuisition in child speeach. In J. R.

Hayes (Ed.), Cognition and the development of language. New York: Wiley, 1970.Brown, R., Galanter, E., Hess, E. H., & Mandler, G. New directions in psychology I. New York:

Holt, 1962.Bruner, J. S. The course of cognitive growth. American Psychologist, 1964, 19, 1-15.Bruner, J. S., Goodnow, J. J., & Austin, G. A. A study of thinking. New York: Wiley, 1956.

Bryden, M. P. Attentional strategies and short-term memory in dichotic listening. CognitivePsychology, 1971,2,99-116.

Bucher, F. Joseph Albers. Despite straight lines. New Haven: Yale University Press, 1961.Burdick, E. The 480. New York: Dell, 1965. Orginally published by McGraw-Hill, New York,

1954.Bureś, J., & Bureśova, O. The use of Lead's spreading cortical depression in research on

conditioned reflex. EEG. Clinical Neur o physiology, 1960, 359-376. (Suppl. 13.)Bureś, J., Petrań, M., & Zacharj, J. Electrophysiological methods in biological research. (3rd ed.)

New York: Academic Press, 1967.Byrne, W. L., Samnel, D., Bennett, E. L., Rosenzweig, M. R., Wasserman, E., Wagner, A. R.,

Gardner, F., Galambos, R., Berger, B. D., Margules, D. L., Fenichel, R. L., Stein, L., Corson,J. A.,Enesco,H. E.,Chorover,S. L.,Holt,C. E.,III,Schiller,P. H.,Chiappetta,L.,Jarvik,M. E.,Leaf, R. C, Dutcher, J. D., Horovitz, Z. P., & Carlson, P. L. Memory transfer. Science, 1966,153, 658-659.

Carraher, R. G., & Thurston, J. B. Optical illustions and the visual arts. Princeton, N. J.: VanNostrand-Reinhold, 1968.

Chapanis. A. The dark adaptation of the color anomalous measured with lights of different hues.Journal of General Physiology, 1947, 30, 423-437.

Chomsky, N. The formal naturę of language. In E. H. Lenneberg (Ed.), Biological foundations oflanguage. New York: Wiley, 1967.

Chomsky, N., & Halle, M. The sound pattern of English. New York: Harper, 1968.Cofer, C. N., & Appley, M. H. Motivation: Theory and research. New York: Wiley, 1964.Cogan, D. B. Neurology ofthe visual system. Springfield, 111.: Thomas, 1966.Cohen, J. Behavior in uncertainty. New York: Basic Books, 1964.Collins, A., & Cjuillian, M. R. Retrieval time from semantic memory. Journal ufYerbalLearning

i? Yerbal Behavior, 1969, 8, 240-247.The Color Tree. (2nd ed.) New York: Interchemical Corp., 1965.Conel, J. L. The postnatal development ofthe human cerebralcortex. Vols. I-VI. Cambridge, Mass.:

Harvard University Press, 1939-1963.Conrad, R. Errors of immediate memory. British Journal of Psychology, 1959, 50, 349-359.Coombs, C. H., Dawes, R. M., & Tversky, A. Mathematical psychology: An introduction.

Englewood Cliffs. N. J.: Prentice Hali, 1970.Corballis, M. C, & Beale, J. L. Bilateral symmetry and behavior. PsychologicalReview, 1970,77,

451-464.Coren, S. Brightness contrast as a function of figure-ground relations. Journal of Expeńmental

Psychology, 1969, 80, 517-524.Corkin, S. Acąuisition of motor skill after bilateral medial temporal-lobe excision. Neuropsycho-

logia, 1968,6,255-265.Corning, W. C, & John, E. R. Effect of ribonuclease on retention of response in regenerated

planarians. Science, 1961, 134, 1363-1365.Cornsweet, T. N. Information processing in human visual systems. Stanford Research Institute

Journal, 1969, Feature issue No. 5.Cornsweet, T. N. Visual perception. New York: Academic Press, 1970.Creutzfeldt, O., & Sakmann, B. Neurophysiology ofvision. Annual Review of Physiology, 1969,31,

499-544.Crutchfield, R. S. Conformity and character. American Psychologist, 1955, 10, 191-198.Davidson, D., Suppes, P., & Siegal, S. Decision making: An experimental approach. Stanford,

Calif.: Stanford University Press, 1967. Reprinted in W. Edwards and A. Tversky (Eds.),Decision making. Harmondsworth, Middlesex, England: Penguin Books, 1967.

Davson, H. (Ed.) The eye. New York: Academic Press, 1962.DeGroot, A. D. Thought and choice in chess. The Hague: Mouton, 1965.DeGroot, A. D. Perception and memory versus thought: Some old ideas and recent fmdings. In B.

Kleinmuntz (Ed.), Problem sofoing: Research, method, and theory. New York: Wiley, 1966.DeGroot, M. H. Optima! statistical decision. New York: McGraw-Hill, 1969.Delafresnaye, J. F. (Ed.) Brain mechanisms and consciousness. Oxford, England: Blackwell,

1954.Dement, W. C. An essay on dreams: The role of physiology in understanding their naturę. In F.

Barron et al. (Eds.), New directions in psychology II. New York: Holt, 1965.Denes, P. B., & Pinson, E. N. The speech chain. Murray Hill, N. J.: Bell Telephone Laboratories,

Inc., 1963. (Available from the business office of the local Bell System Telephone Compa-ny.)

de Sausmarez, M. Bridget Riley. Greenwich, Conn.: New York Graphic Society Ltd., 1970.Deutsch, J. A. The physiological basis of memory. Annual Review of Psychology, 1969, 20,

85-104.Deutsch, J. A. (Ed.) Physiological basis of memory. New York: Academic Press, 1973.Deutsch, J. A., & Deutsch, D. Physiological psychology. Homewood, 111.: Dorsey Press, 1966.Deutsch, S. Models ofthe nervous system. New York: Wiley, 1967.DeValois, R. L., Abromov,I.,& Jacobs, G. H. AnalysisofresponsepatternsofLGN cells. Journal

ofthe Optical Society of America, 1966, 56, 966-977.DeValois, R. L., & Jacobs, G. H. Primate color vision. Science, 1968, 162, 533-540.Dodwell, P. C. Yisual pattern recognition. New York: Holt, 1970.Eccles, J. C. The neurophysiological basis ofmind. London and New York: Oxford University

Press, 1953.Eccles, J. C. The physiology of synapses. Berlin and New York: Springer-Verlag, 1964.Eccles, J. C. Possible ways in which synaptic mechanisms participate in learning, remembering and

forgetting. In D. P. Kimble (Ed.), The anatomy of memory. Vol. I. Pało Alto, Calif.: Science andBehavior Books, 1965.

Edwards, W. Controller decisions in space flight. In R. Patton et al. (Eds.), Applications ofresearchon human decision making, NASA SP-209. Washington, D. C: National Aeronauticsand SpaceAdministration, Office of Technology Utilization, 1970.

Edwards, W., & Tversky, A. (Eds.) Decision making. Harmondsworth, Middlesex, England:Penguin Books, 1967.

Edwards, W., Lindman, H., & Philips, L. Emerging technologies for making decisions. In Newdirections in psychology. Vol. 2. New York: Holt, 1965.

Egan, J. P., & Clarke, F. R. Psychophysics and signal detection. In J. B. Sidowski (Ed.),Experimental methods and instrumentation in psychology. New York: McGraw-Hill, 1966.

Enright, J. T. Stereopsis, visual latency and three-dimensional moving pictures. AmericanScientist, 1970, 58 (5), 536-545.

Epstein, R. A. The theory of gambling and statistical logie. New York: Academic Press, 1967.Ernst, G. W., & Newell, A. GPS: A case study in generality and problem sohing. New York:

Academic Press, 1969.Escher, M. C. The graphic work of M. C. Escher. New York: Meredith Press, 1967, (Ist ed.

1961).

Fay, R. R. Auditory freąuency stimulation in the goldfish (carassius auratuś). Journal ofComparative 6- Physiological Psychology, 1970,73(2), 175-180.

Fay, R. R. & MacKinnon, J. R.A simplified techniąue for conditioning respiratory mouthmovements in fish. Behavioral Research Methods and Instrumentation, 1969, 1, 3.

Festinger, L. A theory ofcognitive dissonance. New York, Harper, 1957.Festinger, L. Conflict, decision, and dissonance. Stanford, Calif.: Stanford University Press,

1964.Festinger, L., Coren, S., & Rivers, G. The effect of attention on brightness contrast and assimilation.

American Journal of Psychology, 1970,83, 189-207.Festinger, L., Riecken, H. W., & Schachter, S. When prophecy fails. Minneapolis: University of

Minnesota Press, 1956.Fillmore, C. J. The case for case. In E. Bach & R. G. Harms (Eds.), Unhersal in linguistic theory.

New York: Holt, 1968.Fillmore, C. J. Toward a modern theory of case. In D. A. Reibel & S. A. Schane (Eds.), Modern

studies in English. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice-Hall, 1969.Finger, F. W., & Mook, D. C. Basic drives. Annual Review of Psychology, 1971, 22, 1-38.Fisher, A. E. Chemical stimulation ofthe brain. Scientific American, 1964, 210 (6), 60-68.Flavell, J. H. The developmental psychology of Jean Piaget. Princeton, N. J.: Van Nostrand-

Reinhold, 1963.Flavell, J. H. Role-taking and communication skills in children. Young Children, 1966, 21.Flavell, J. H.,Botkin,P. T.,Fry,C. L.,Wright, J. W.,&Jarvis, P. E. The development of role-taking

and communication skills in children. New York: Wiłey, 1968.Flexner, L. B., Flexner, J. B., & Roberts, R. Memory in mice analyzed with antibioties. Science,

1967,155, 1377-1383.Flock, H. R., & Freedberg, E. Perceived angle of incidence and achromatic surface color.

Perception bJPsychophysics, 1970, 8, 251-256.Foley, J. M.,Lockhart, R. A.,&Messick, D. M. (Eds.) Contemporary readings in psychology. New

York: Harper, 1970.Frijda, N. H. The simulation of human memory. Psychological Bulletin, in press.Gaito, J. (Ed.) Macromolecules and behavior. (2nd ed.) New York: Appleton, in press. Ist ed.,

1966.Galanter, E. Contemporary psychophysics. In R. Brown, E. Galanter, E. H. Hess, & G. Mandler,

New directions in psychology. Vol. 1. New York: Holt, 1962. (a)Galanter, E. The direct measurement of utility and subjective probability. American Journal of

Psychology, 1962, 75, 208-220. (b)Garcia, J., & Koelling, R. Relation of cue to cbnseąuence in avoidance learning. Psychonomic

Science, 1966,4, 123-124.Gardner, R. A., & Gardner, B. T. Teachnig sign language to a chimpanzee. Science, 1969, 165,

664-672.Gazzaniga, M. S. The bisected brain, New York: Appleton, 1970.Geldard, F. A. The human senses. New York: Wiley, 1953.Geschwind, N. The organization od language and the brain, Science, 1970, 170, 940-944.Gibson, A.R., & Harris, C. S. The McCollough effect: Color adaptation of edge-detectors or

negative afterimages? Paper presented at the annual meeting of the Eastern PsychologicalAssociation, Washington, D. C, April 1968.

Gibson, J. J. The perception ofthe yisual world. Boston: Houghton, 1950.

Gibson, J. J. The senses considered as perceptual systems. Boston: Houghton, 1966.Glass, D. C. (Ed.) Studies of obesity and eating in neurophysiology and emotion. New York:

Rockefeller University Press, 1967.Glassman, E. The biochemistry of learning: An evalution of the role of RNA and protein. Annual

Review of Biochemistry, 1969, 38, 605-646.Glassman, G., & Wilson, J. E. The incorporation of uridine into brain RNA during short

experiences. Brain Research, 1970, 21, 157-168.Glucksberg, S., & Cowen, G. N., Jr. Memory for nonattended auditory materiał. Cognitive

Psychology, 1970, 1, 149-156.Gombrich, E. H. Art and illusion. New York: Pantheon, 1960.Graham, C. H. (Ed.) Yision and visual perception. New York: Wiley, 1965Grasselli, A. (Ed.) Automatic interpretation and classification ofimages. New York: Academic

Press, 1969.Greeff, Z. Graefe-Seamisch Hb. ges. augenheilk, II, Kap. 5, 1900, 1.Green, B. F., Jr. Current trends in problem solving. In B. Kleinmuntz (Ed.), Problem sohing. New

York: Wiley, 1966.Green, D. M., & Swets, J. A. Signal detection theory and psychophysics. New York: Wiley,

1966.Greenwood, D. D. Auditory masking and the critical band. Jorunal ofthe Acoustical Society of

America, 1961,33,484-502.Gregory, R. L. Eye and brain: The psychology ofseeing. New York: McGraw-Hill, 1966.Gregory, R. L. The intelligent eye. New York: McGraw-Hill, 1970.Gross, C. G. A comparison of the effects of partial and total lateral frontal lesions on test

performance by monkeys. Journal of Comparaiin- i> Physiological Psychology, 1963, 56,41^17.

Guirao, M., & Stevens, S. S. Measurement of auditory density. Journal ofthe Acoustical Society ofAmerica, 1964,36, 1176-1182.

Gulick, W. L. Hearing: Physiology and psychophysics. London and New York: Oxford UniversityPress, 1971.

Gurowitz, E. M. The molecular basis ofmemory. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice-Hall, 1969.Guzman. A. Decomposition of a visual scenę into three-dimensional bodies. In A. Grasselli (Ed.),

Automatic interpretation and classification ofimages. New York: Academic Press, 1969.Haber, R. N. (Ed.) Current research in motivation. New York: Holt, 1967.Haber, R. N. (Ed.) Contemporary theory and research in visual perception. New York: Holt,

1968.Haber, R. N. Eidetic images. Scientific American, 1969, 220, 35-44. (a)Haber, R. N. (Ed.) Information-processingapproaches to visualperception. New York: Holt, 1969.

(b)Haber, R. N. How we remember what we see. Scientific American, 1970, 222, (5), 104-112.Hamlyn L. H. An electron microscope study of pyramidal neurons in the Ammon's Horn ofthe

rabbit. Journal of Anatomy, 1963, 97, 189-201.Harlow, H. F., & Woolsey, C. N. (Eds.) Biological and biochemical bases ofbehavior. Madison,

Wis.; University of Wisconsin Press, 1958.Harris, C. S. Perceptual adaptation to inverted, reversed, and displaced vision. Psychological

Review, 1965,72,419-444.Harris, C. S., & Gibson, A. R. Is orientation-specific color adaptation in human vision due to edge

detectors, afterimages or "dipoles?" Science, 1968, 162, 1506-1507. (a)

Harris, C. S., & Gibson, A. R. A minimal model for McCollough's orientation-specific coloraftereffect. Paper presented at the annual meeting of the Psychonomic Society, St. Louis,November 1968. (b)

Hartline, H. K. Milne, L. I., & Wagman, I. H. Fluctuations of response of single visual cells.Federation Pwceedings (Federation of American Societes for Experimental Biology) 1947, 6,124. (Abśtract)

Hartline, H. K., & Ratliff, F. Inhibitory interaction of receptor units in the eye of limulus. Journalof General Physiology, 1957, 40, 357-376.

Hartline, H. K., Wagner, H. G. & Ratliff, F. Inhibition in the eye of łimulus Journal of GeneralPhysiology, 1956,39,651-673.

Hawkins, J. E., Jr., & Stevens, S. S. The masking of pure tones and of speech by white noise. Journalofthe Acoustical Society of America, 1950, 22, 6-13.

Hayes, J. R. Cognition and the development oflanguage. New York: Wiley, 1970.Hebb, D.O. The organization ofbehavior. New York: Wiley, 1949. Reprinted in paperback by

Science Editions, 1961.Hecht, S., & Hsia, Y. Dark adaptatiort following light adaptation to red and white lights. Journal of

the Optical Society of America, 1945, 35, 261-267.Held, K. Two modes ofprocessing spatially distributed visual stimulations. In F. O. Schmidt (Ed.),

The neurosciences: Second study program. New York: Rockefeller University Press, inpress.

Held, R. Dissociation of visual functions by deprivation and rearrangement. PsychologischeForschung, 1968, 31, 338-348.

Henney, K. Principles of radio. (3rd ed.) New York: Wiley, 1938.Heron, W. Cognitive and physiological effects of perceptual isolation. In P. Solomon et al. (Eds.),

Sensory deprivation. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1961.Hilgrad, E. R., & Bower, G. H. Theories of learning. New York: Appleton, 1966.Hochberg, J. Perception. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice-Hall, 1964.Hochberg, J. In the mind's eye. In R. N. Haber (Ed.), Contemporary theory and research in visual

perception. New York: Holt, 1968.Hochberg, J., & Beck, J. Apparent spatial arrangement and preceived brightness. Journal of

Experimental Psychology, 1954, 47, 263-266.Hoebel, B. G. Feeding and self stimulation. Annals ofthe New York Academy of Sciences, 1969,

157, Art. 2, 758-777.Hoebel, B. G. Feeding: Neural control of intake. Annual Review of Physiology, 1971, 33,

533-568.Hoffman, L. R. Group problem solving. In L. Berkowitz (Ed.), Advances in experimental social

psychology. Vol. 2. New York: Academic Press, 1965.Hubel, D. H., & Wiesel, T. N. Receptive fields, binocular interaction and functional architecture in

the cafs visual cortex. Journal of Physiology (London) 1962, 160, 106-154.Hubel, D. G., & Wiesel, T. N. Shape and arrangement of columns in cafs striate cortex. Journal of

Physiology (London) 1963,165, 559-568.Hubel, D. H., & Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture in two nonstriate visual

areas (18 and 19) ofthe cat. Journal of Neurophysiology, 1965, 28, 229-289.Hubel, D. H., & Wiesel, T. N. Receptive fields and functional architecture of monkey striate cortex.

Journal of Physiology (London), 1968, 195, 215-243.Huey, E. B. The psychology and pedagogy of reading. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1968.

Originally published 1908.

Hull, C. L. Essentials of behavior. New Haven: Yale University Press, 1951.Humphrey, N. K., & Weiskrantz, L. Vision in monkeys after removal of the striate cortex. Naturę

(London), 1967, 215, 595-597.Hunt, E. What kind of computer is man? Cognithe Psychology, 1971, 2, 57-98.Hurvich, L. M., & Jameson, D. The perception of brightness and darkness. Rockleigh, New

Jersey: Allyn & Bacon, 1966.Hurvich, L. M., Jameson, D., & Krantz, D. Theoretical treatments of selected visual problems. In

R. Luce, R. R. Bush, & E. Galanter (Eds.), Handbook ofmathematicalpsychology. Vol. III. NewYork: Wiley, 1965.

Hurwicz, L. Gamę theory and decisions. Scientific American, 1955, 192 (2), 78-83.Hyden, H., & Egyhazi, E. Glial RNA changes during a learning experiment with rats. Proceedings

of the National Academy of Sciences ofthe United States of America, 1964, 49, 618-624.Ingle, D. Two visual mechanisms underlying the behavior of fish. Psychologische Forschung, 1967,

31,44-51.Jacobson, E. Biology of emotions. Springfield, 111.: Thomas, 1967.Jakobson,R.,Fant,G. M., &Halle,M. Preliminaries tospeechanalysis. Cambridge, Mas.: M. I. T.

Press, 1951.James, W. The principles of psychology. New York: Holt, 1890. Reprinted by Dover, New York,

1950.Jameson, D., & Hurvich, L. M. Opponent chromatic induction: Experimental evaluation and

theoretical account. Journal of the Optical Socieły of America, 1962, 51, 46-57.Jarrard, L. E. (Ed.) Cognitive processes of nonhuman primates. New York: Academic Press,

1971.Jensen, D. D. Paramecia, planaria, and pseudo-learning: Learning and associated phenomena in

invertebrates. Animal Behavior Supplement, 1965, 1, 9-20.John, E. R. Studies on learning and retention in planaria. In M. A. B. Brazier (Ed.), Brainfunction.

Vol. II. Berkeley, Calif: University of California Press, 1964.John, E. R. Mechanisms ofmemory. New York: Academic Press, 1967.Jones, M. R. (Ed.) Nebraska symposium on motivation. Lincoln, Neb.: UnWersity of Nebraska

Press, 1957.Judd, D. B. Basic correlates ofthe visual stimulus. In S. S. Stevens (Ed.), Handbook ofexperimental

psychology. New York: Wiley, 1951.Julesz, B. Binocular depth perception of computer-generated patterns. Bell System Technical

Journal, 1960,39, 1125-1162.Julesz, B. Binocular depth perception without familiary cues. Science, 1964, 145, 356-362.Julesz, B. Foundations of cyclopean perception. Chicago: Uniwersity of Chicago Press, 1971.Jung, R. Allgemaine Neurophysiologie. In Handbuch der Inneren Medizen. Bd. V/l. Berlin and

New York: Springer-Verlag, 1953.Kahneman, D. Methods, findings, and theory in studies of visual masking. PsychologicalBulletin,

1968,69,408-425.Karlins, M., & Abelson, H.. J. Persuasion: How opin ions andattitudes are changed. (2nd ed.) Berlin

and New York: Springer-Verlag, 1970.Kavanagh, J. F., & Mattingly, I. G. (Eds.) Language by ear and by eye. The relationship between

speech and reading. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1972.Kepes, G. (Ed.) Yision and value series: 1. Education of yision; 2. Structure in art and in science; 3.

The naturę and art on motion; 4. Module, proportion, symmetry, rhythm: 5. The man-madęobject; 6. Sign, image, symbol. New York: Braziller, 1965, 1966.

Khrushchev, N. Khrushchev remembers with a introduction, commentary and notes by EdwardCrankshaw. Translated and edited by Strobe Talbott. Boston: Little, Brown, 1970.

Kiang, N. Discharge patterns of single fibers in the cat"s auditory nerve. Cambridge, Mass.: M.I.T.Press, 1965. (Res. Monogr. No 35.)

Kimble, D. P. (Ed.), The anatomy ofmemory. Vol. I. Pało Alto, California.Kimble, G. A. Hilgard and Marąuis' conditioning and learning. New York: Appleton, 1961.Kinney, G. C, Marsetta, M., & Showman, D. J. Studies in display symbol legibility, part XII. The

legibility of alphanumeric symbols for digitalized telemsion. Bedford, Mass.: The MitręCorporation, November 1966, ESD-TR-66-117.

Kintsch. W. Learning, memory, and conceptualprocesses. New York: Wiley, 1970.Kleinmuntz, B. (Ed.) Problem sohing. New York: Wiley, 1966.Kleinmuntz, B. (Ed.) Concepts and the structure ofmemory. New York: Wiley, 1967.Kleinmuntz, B.(Ed.) Formal representation of human judgement. New York: Wiley, 1968.Kleitman, N. Patterns of dreaming. Scientific America, 1960, 203 (5), 82-88.Kleitman, N. Sleep and wakefulness. (Rev. ed.) Chicago: University of Chicago Press, 1963.Kling, J. W., & Riggs, L. A. (Eds.) Woodworth/Schlosberg's experimentalpsychology (Sr& ed.) New

York: Holt, 1971.Koch, S. Psychology: A study of a science. Vol. IV. New York: McGraw-Hill, 1962.Kóhler, W. The mentality ofapes. London: Routledge and Kegan Paul, 1925. (2nd ed., 1927).

Available in papreback from Vintage Books, New York, 1959.Kolers, P. A., & Eden, M. (Eds.), Recognizing patterns: Studies in living and automatic systems.

Cambridge, Mas.: M.I.T. Press, 1968.Krantz, D. H., Luce, R. D., Suppes, P., & Tversky, A. Fundations ofmeasurement. Vol. 1. Additive

and polynomial representations. New York: Academic Press, 1971.Kryter, K. D. The effect ofnoise on man. New York: Academic Press, 1970.Kuffler, S. W. Discharge patterns and functional organization of mammalian retina. Journal of

Neurophysiology, 1953, 16, 37-68.Lashely, K. S. Mass action in cerebral function. Science, 1931, 73, 245-254.Lashley, K. S. In search ofthe engram. Symposium ofthe Society ofExperimental Biology, 1950,4,

454^82Lashley, K. S. The problem of serial order in behavior. In L. A. Jeffress (Ed.), Cerebral mechanisms

in behavior: The Hixon symposium. New York: Wiley, 1951.Łatane, B., & Darley, J. M. Bystander "apathy" American Scientist, 1969, 57, 244-268.Łatane B., & Darley, J. M. The unresponsive bystander. New York: Appleton, 1970.Leask, J., Haber, R. N., & Haber, R. B. Eidetic imagery in children: II. Longitudinal and

experimental results. Psychonomic Monograph Supplements, 1969, 3 (3, Whole No. 35).LeGrand, Y. Light, colour, and vision. London: Chapman & Hali, 1957.Leibowitz, H., Myers, N. A., & Chinetti, P. The role of simultaneous contrast in brightness

constancy. Journal of Experimental Psychology, 1955, 50, 15.Lenneberg, E. H. (Ed.) New directions in the study of language. Cambridge, Mass.: M. I. T. Press,

1964.Lenneberg, E. H. Biulogical foundations of language. New York: Wiley, 1967.Lettvin,J. Y.,Maturana,H. R.,McCulloch, W. S.,&Pitts,W. H. What the frog's eye tells the frog's

brain. Proceedings ofthe IRE, 1959, 47 (11), 1940-1951.Lettvin, J. Y., Maturana, H. R., Pitts, W. H., & McCulloch, W. S. Two remarks on the visual

system of the frog. In W. A. Rosenblith (Ed.), Sensory communication. Cambridge, Mass.:M.I.T. Press, 1961.

Levelt, W. J. M. On binocular rivalry. Soesterberg, The Netherlands: Institute for PerceptionRVO-TNO, 1965.

Levine, M. Hypothesis theory and nonlearning despite ideał S-R reinforcement contingencies.Psychological Review, 1971,78, 130-140.

Liberman, A. M. The grammars of speech and language. Cognitive Psychology, 1970, 1 (4),301-323.

Lindgren, N. Machinę recognition of human language. Institute of Electrical and ElectronicsEngineers Spectrum.Part 1. Automatic speech recognition, March 1965, 2, 114-136.Part 2. Theoretical models of speech perception in language, April 1965, 2, 45-59.Part 3. Cursive script recognition, May 1965, 2, 104-116.

Lindsley, D. B. Emotion. In S. S. Stevens (Ed.), Handbook ofexperimental psychology. New York:Wiley, 1951.

Lindsley, D. B. Psychophysiology and motivation. In M. F. Jones (Ed.), Nebraska Symposium onMotivation. Lincoln, Nebraska: University of Nebraska Press, 1967.

Loehlin, J. C. Computer models of personality. New York: Random House, 1968.Lorenz, K. Z. On Aggression. New York: Bantam Books, 1969, First published 1966 by Harcourt,

New York.Luce, G. G., & Segal, J. Sleep. New York: Coward-McCann, 1966.Luce, R. D., Bush, R. R., & Galanter, E. (Eds.) Handbook ofmathematical psychology. 3 vols. New

York: Wiley, 1962-1965.Luce, R. D., & Suppes. P. Preference, Utility, and subjective probability. In R. D. Luce, R. R. Bush,

and E. Galanter (Eds.),Handbook ofMathematicalPsychology. Vol. III. New York: Wiley, 1965.Luckiesh, M. Yisual illusions. Princeton,N. J.: Van Nostrand-Reinhold, 1922. Also available inpaperback from Dover Publications, 1965.

Luria, A. R. The role of speech in the regulation ofnormal and abnormal behayior. New York:Liverright, 1961.

Luria, A. R. The mind of a mnemonist. New York: Basic Books, 1968.Madigan, S. A., & McCabe, L. Perfect recall and total forgetting: A problem for models of

short-term memory. Journal ofYerbal Learning to Yerbal Behavior, 1971, 10, 101-106.Magoun, H. W. The ascending reticular system and wakefulness. In J. F. Delafresnaye (Ed.), Brain

mechanisms and consiousness. Oxford, England: Blackwell, 1954.Magritte. See Syh/ester (1969).Maier, N. R. F. Reasoning in humans. II. The solution of a problem and its appearance in

consciousness. Journal of Comparatwe Psychology, 1931, 12, 181-194.Maier, S. F., Seligman, M. E. P., & Solomon, R. L. Pavlovian fear conditioning and learned

helplessness. In. B. A. Campbell and R. M. Church (Eds.), Punishment and aversive behavior.New York: Appleton, 1969.

Mandler, G. Emotion. In R. Brown et al. (Eds.). New Direction in psychology. New York: Holt,1962.

Markowitz, H, The utility of wealth. Journal of Political Economics, 1952, 60, 152-158.McCollough, C. Color adaptation of edge detectors in the human visual system. Science, 1965,149,

1115-1116.McConnel, J. V. Memory transfer through cannibalism in planarians. Journal ofNeuropsychiatry

Supplement 1, 1962, 3, 542-548.McConnell, J. V. Cannibalism and memory in flatworms. New Scientist, 1964, 21, 465^168.McConnell, J. V., Jacobson, A. L., & Kimble, D. P. The effects of regeneration upon retention ofa

conditioned response in the planarian. Journal of Comparative to Physiological Psychology,1959,52, 1.

McGinniss, J. The Selling ofthe President 1968. New York: Trident Press, 1969.Melton, A. W. Implications of short-term memory for a generał theory of memory. Journal of

Yerbal Learning to Yerbal Behavior, 1963,2, 1-21.Mershon, D. H., & Gogel, W. C. Effect of stereoscopic cues on perceived whiteness. American

Journal of Psychology, 1970, 83, 55-67.Messick, D. M. (Ed.) Mathematical thinking in behavioral sciences. Readings from Scientific

American. San Francisco: Freeman, 1968.Meyer, D. On the representation and retrieval of stored semantic information. Cognitive

Psychology, 1970, 1, 242-300.Milgram,S. Behavioral study of obedience. Journal of Abnormal Psychology, 1963,67,371—378.Milgram, S. Issues in the study ofauthority: A reply to Baumrind. American Psychologist, 1964,19,

848-Ś52.Milgram, S. Someconditionsofobedienceanddisobediencetoauthority. HumanRelations, 1965,

18, 57-75.Miller, G. A. Decision units in the perception of speech. IRE Transactions on Information Theory,

1962,8, 81-83. (a)Miller, G. A. Psychology: The science ofmental life. New York: Harper, 1962. (b).Miller, G. A. The cybernetic approach. In G. A. Miller, The psychology ofcommunication. New

York: Basic Books, 1967. Reprinted in J. M. Foley, R. A. Lockhart, & D. M. Messick (Eds.),Contemporary readings in psychology. New York: Harper, 1970. (also Penguin).

Miller, G. A., & McNeill, D. Psycholinguistics. In G. Lindzey and E. Aronson (Eds.), Thehandbook of socialpsychology. Vol. III. (2nd ed.) Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1969.

Miller, G. A., Galanter, E., & Pribram, K. H. Plans and the structure ofbehavior. New York: Holt,1960.

Miller.N. E. Comments on theoretical models illustrated by the development ofa theory of conflictbehavior. Journal of Personality, 1951, 20, 82-100.

Miller, S. A., Shelton, J., & Flavell, J. H. A test of Luria's hypotheses concerning the developmentofverbal self-regulation. Child Development, 1970, 41, 651-665.

Milne, A. A. Now we are six. New York: Dutton, 1927.Milner, B., Corkin, S., & Teuber, H. L. Futher analysis ofthe hippocampal amnesia syndrome:

14-year followup study of H. M. Neuropsychologia, 1968, 6, 215-234.Minsky, M. (Ed.), Semantic information processing. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1968.Moray, N. Attention in dichotic listening: Affective cues and the influence of instructions.

Quarterly Journal of Experimental Psychology, 1959, 11, 56-60.Morgan, C. T. Physiological psychology. (3rd ed.) New York: McGraw-Hill, 1965.Morgenstern, O. The theory of games. Scientific American, 1949, 180 (5), 22-25.Mountcastle, V. B. (Ed.) Interhemispheric relations and cerebral dominance. Baltimore, Md.:

Johns Hopkins Press. 1962.Mueller, C. G. Sensory psychology. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice-Hall, 1965.Mueller, C. G., Rudolph, M., & the Editors of Time-Life Books. Lightand \ision. New York: Time,

Inc., 1969.Murdock, B. B., Jr. The retention of individual items. Journal ofExperimental Psychology, 1961,

62,618-625.Murdock, B. B., Jr. The serial effect of free recal. Journal ofExperimental Psychology, 1962, 64,

482-488.

Mussen, P. (Ed.) Handbook ufchild psychulogy. 2 vols. (Rev. ed.) New York: Wiley, 1970.Myers, R. E. Transmission of visual information within and between the hemispheres: A

behavioral study. In V. B. Mountcastle (Ed.). Interhemispheric relations and cerebraldominan-ce. Baltimore, Md: Johns Hopkins Press, 1962.

Neisser, U. Visual search. Scientijic American, 1964, 210 (6), 94-102.Neisser, U. Cognitive Psychulogy. New York: Appleton, 1967.Newell, A. Studies in problem solving: Subject 3 on the crypt-arithmetic task, DONALD plus

GERALD eąuals ROBERT. Pittsburgh: Carnegie-Mellon Institute, 1967.Norman, D. A. Memory and attention: An introduction to human information processing. New

York: Wiley, 1969. (a)Norman, D. A. Memory while shadowing. Quarterly Journal ofExpeńmental Psychology, 1969,

21, 85-93. (b)Norman, D. A. (Ed.) Models of human memory. New York: Academic Press, 1970.Norman, D. A., & Rumelhart, D. E. In D. A. Norman (Ed.), A system for perception and memory.

Models of human memory. New York: Academic Press, 1970.Norman, D. A., & Wickelgren, W. A. Short-term recognition memory for single digits and pairs of

digits. Journal of Experimental Psychology, 1965, 70, 479^89.Olds, J. Pleasure centers in the brain. Scientific American, 1956, 195 (4), 105-116.Olds, J., & Olds, M. Drives, rewards, and the brain. In F. Barron et al. (Eds.), New directions in

psychology. Vol. 2. New York: Holt, 1965.Pantle, A. J., & Sekuler, R. W. Velocity-sensitive elements in human vision: Initial psychophysical

evidence. Vision Research, 1968,8,445-450.Patterson, R. D. Noise masking of a change in residue pitch. Journal ofthe Acoustical Society of

America, 1969,45, 1520-1524.Patton, R. M., Tanner, T. A., Jr., Markowitz, J., & Swets, J. A. (Eds.) Applications ofresearch on

human decision making. NASA-SP-209. Washington, D. C: National Aeronautics and SpaceAdministration, Office of Technology Utilization, 1970.

Penrose, L. S., & Penrose, R. Impossible objects: A special type of illusion. British Journal ofPsychology, 1958,49, 31.

Peterson, L. R. Short-term memory. Scientific American, 1966, 215 (7), 90-95.Peterson, L. R., & Peterson, M. Short-term retentionofindividual items. Journal ofExperimental

Psychology. 1959,58, 193-198.Philips, J. L., Jr. The origins ofintellect: Piaget's theory. San Francisco: Freeman, 1969.Piaget, J. The language and thought ofthe child. New York: Harcourt, 1926.Piaget, J. Play, dreams, and imitation in childhood. New York: Norton, 1951 (lst ed., 1945).Piaget, J. The origins ofintelligence in children. New York: International University Press, 1952'.

(Isted., 1936).Piaget, J. The construction of reality in the child. New York: Basic Books, 1954, (lst ed.,

1937)Piaget, J. Six psychological studies. In D. Elkind (Ed.), (translated by A. Tenzer.) New York:

Random House, 1967, Published in paperback by Vintage Books, 1968.Piaget, J., & Inhelder, B. The child's conception of space. London: Routledge and Kegan Paul,

1956.Pirenne, M. H. Vision and the eye. (2nd ed.) London: Associated Book Publishers, 1967.Pirenne, M. H. Optics, painting, and photography. London and New York: Cambridge University

Press, 1970.

Polya, G. How to sobe it. Princeton, N. J.: Princeton University Press, 1945.Polyak, S. The vertebrate visual system. Chicago: University of Chicago Press, 1957.Pomeranz, B., & Chung, S. H. Dendritic-tree anatomy codes from-vision physiology in tadpole

retina. Science, 1970, 170, 983-984.Postman, L., & Philips, L. W. Short-term temporal changes in free recall. Quarterly Journal of

Experimental Psychology, 1965,17, 132-138.Premack, D. Language in chimpanzee? Science, 1971, 172, 808-822.Pritchard, R. M. Stabalized images on the retina. Scientific American, 1961, 204, 72-78.Rachlin, H. Introduction to modern behaviorism. San Francisco: Freemen, 1970.Raiffa, E. Decision analysis: Inroductory lectures on choices under uncertainty. Reading, Mass.:

Addison-Wesley, 1968.Rapoport, A. Fights, games, and debates. Ann Arbor: University of Michigan Press, 1960.Rapoport, A. The use and misuse of gamę theory. Scientific American, 1962, 207 (6),

108-118.Rasmussen, G. L., & Windle, W. F. (Eds.) Neural mechanisms ofthe auditory and vestibular

systems. Springfield, 111.: Thomas, 1960.Ratliff, F. Inhibitory interaction and the detection and enhancement of contours. In W. A.

Rosenblith (Ed.), Sensory communication. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1961.Ratliff, F. Mach bands: Quantitative studies on neural networks in the retina. San Francisco:

Holden-Day, 1965.Ratliff, F., & Hartline, H. K. The response oflimulus optic nerve fibers to patterns of illumination

on the receptor mosaic. Journal of General Physiology, 1959, 42, 1241-1255.Reddy, D. R. Phoneme grouping for speech recognition. Journal ofthe Acoustical Society of

America, 1967,41,1295-1300. (a)Reddy, D. R. Computer recognition of connected speech. Journal of the Acoustical Society of

America, 1967,42,329-347. (b)Reitman, J. S. Mechanisms of forgetting in short-term memory. Cognitive Psychology, 1971, 2,

185-195.Restle, F. Mathematical models and thought: A search for stages. In J. F. Voss (Ed.), Approaches to

thought. Columbus, Ohio: Charles E. Merrill, 1969,Reynolds, G. S. A primer of operant conditioning. Glenview, 111.: Scott, Foresman, 1968.Richardson, L. F., & Ross, J. S. Loudness and telephone current. Journal of General Psychology,

1930,3, 288-306.Riggs, L. A., Ratliff, F., Cornsweet, J. C, & Cornsweet, T. N. The disappearance of steadily-fixated

objects. Journal ofthe Optical Society of America, 1953, 43, 495-501.Riley, B. See de Sausmarez, M. (1970).Ripps, H., & Weale, R. A. Color vision. Annual Review of Psychology, 1969, 20, 193-216.Robinson, D. A. Eye movement control in primates. Science, 1968, 161, 1219-1224.Robinson, D. W., & Dadson, R. S. A redetermination ofthe equal-loudness relation forpure tones.

British Journal of Applied Physics, 1956, 7, 166-181.Rokeach, M. The three Christs ofYpsilanti. New York: Alfred A. Knopf, 1964.Rosenblith, W. A. (Ed) Sensory communication. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1961.Rosner, B. S. Brain functions. Annual Review of Psychology, 1970, 21, 555-594.Rumelhart, D. E. A multicomponent theory ofthe perception of briefly exposed visual displays.

Journal of Mathematical Psychology, 1970, 7, 191-218.Rumelhart, D. E., Lindsay, P. H., & Norman, D. A. A process model of long-term memory. In E.

Tulving and W. Donaldson (Eds.), Organizatiun of me mury. New York: Academic Press,1972.

Saltz, E. The cognitive bases ofhuman learning. Homewood, 111.: Dorsey Press, 1971.Schachter, S. Cognitive effects on bodily functioning. In D. C. Glass (Ed.), Studies ofobesity and

eating in neuruphysiology and emutiun. New York: Rockefeller University Press, 1967.Schachter, S. Emotion, obesity, and crime. New York: Academic Press, 1971.Schachter, S., & Singer, J. E. Cognitive, social and physiological determinants of emotional state.

Psychological Review, 1962, 69, 379-399.Schachter, S., & Wheeler, L. Epinephrine chlorpromazine and amusement. Journal of Abnormal

Psychology, 1962,65, 121-128.Schade, J. P., & van Groenigen, W. B. Structural organization of the human cerebral cortex:

Maturation of the middle frontal gyrus. Ada Anatumica, 47, 74-111.Schank, R. A. Conceptual dependency representation for a computer oriented semantics. AI

Memo-83. Stanford, Calif.: Computer Science Department, Stanford University, 1969. (Also,Cognitive Psychology, 1972.)

Scharf, B. Critical bands. In J. V. Tobias (Ed.), Foundations of modern auditory theory. Vol. I.New York: Academic Press, 1970.

Scheerer, M. Problem solving. Scientific American, 1963, 204(4), 118-128.Schelling, T. C. The strategy ofconflict. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 1963.Schlesinger, A. M., Jr. A thousanddays: John F. Kennedy in the White House. Boston: Houghton,

1965.Schmitt, F. O. (Ed.) The neurosciences: Second study program. New York: Rockefeller University

Press, in press.Schneider, A. M. Retention under spreading depression: A generalization-decrement phenome-

non. Journal of Comparative ir Physiological Psychology, 1966, 62, 317-319.Schneider, A. M. A control of memory by spreading cortical depression: A case for stimulus

control. Psychological Review, 1967, 74, 201-215.Schneider, A. M., & Ebbesen, E. Interhemispheric transfer of lever pressing as stimulus

generalization of the effects of spreading depression. Journal of the Experimental Analysis ofBehavior, 1964, 7, 350.

Schneider, A. M., & Hamburg, M. Interhemispheric transfer with spreading depression: A memorytransfer or stimulus generalization phenomenon? Journal of Comparative PhysiologicalPsychology, 1966,62, 133-136.

Schneider, A. M., & Kay, H. Spreading depression as a discriminative stimulus for lever pressing.Journal of Comparative ó Physiological Psychology, 1968,65, 149-151.

Schneider, A. M., & Sherman, W. Amnesia: A function of the temporal relation of foot shock toelectroconvulsive shock. Science, 1968. 159, 219-221.

Schneider, G. E. Contrasting visuomotor functions of tectum and cortex in the golden hamster,Psychologische Forschung, 1967, 1968, 31, 52-62.

Schneider, G. E. Two visual system. Science, 1969,163, 895-902.Schurnecht, H. F. Neuroanatomical correlates of auditory sensitivity and pitch discrimination in

the cat. In G. L. Rasmussen and W. F. Windle (Eds.), Neural mechanisms ofthe auditory andvestibular systems. Springfield, 111.: Thomas, 1960.

Scoville, W. B. Amnesia after bilateral mesial temporal-lobe excision: Introduction to case H. M.Neuropsychologia, 1968, 6, 211-213.

Seitz, W. C. The responsive eye. New York: Museum of Modern Art, 1965.

Sekuler, R. W., & Ganz, L. Aftereffect of seen motion with a stabilized retinal image. Science, 1963,139,419-420.

Selfridge, O. Pandemonium: A paradigm for learning. In Symposium on the mechanization ofthought processes. London: HM Stationery Office, 1959.

Selfridge, O., & Neisser, U. Pattern recognition by machinę. Scientific American, 1960, 203 (2),60-68.

Seligman, M. E. P. Can we immunize the weak? Psychology Today, June 1969, 42-44.Seligman, M.E. P. On the generality ofthe laws of learning. Psychological Review, 1970, 77,

406-418.Seligman, M. E. P., Maier, S. F., & Solomon, R. L. Unpredictable and uncontrollable events. In

F. R. Brush (Ed.), Aversive conditioning and learning. New York: Academic Press, 1969.Sellin, T., & Wolfgang, M. E. The measurement of delinąuency. New York, Wiley, 1964.Selye, H. The story of the adaptation syndrome. Montreal: Acta, 1952.Sidman, M., Stoddard, L. T., & Mohr, J. P. Some additional quantitative observations of

immediate memory in a patient with bilateral hippocampal lesions. Neuropsychologia, 1968,6,245-254.

Sidowski, J. B. Experimental methods and instrumentation in psychology. New York: McGraw-Hill, 1966.

Siegel, S., & Fouraker, L. E. Bargaining and group decision making: Experiments in bilateralmonopoly. New York: McGraw-Hill, 1960.

Simon, H. A, & Newell, A. Human problem sohing. Englewood Cliffs, N. J.: Prentice Hali,1971.

Simon, H. A., & Simon, P. A. Trial and error search involving difficult problems: Evidence fromthe gamę of chess. Behavioral Science, 1962, 7, 425-429.

Singer, H., & Ruddell, R. B. (Eds.) Theoretical models and processes ofreading. Newark, Del.:International Reading Association, 1970.

Skinner, B. F. Science and human behavior. New York: Macmillan, 1953.Skinner, B. F. Cumulative record. (Rev. ed.) New York: Appleton, 1961.Slobin, D. I. (Ed.) The ontogenesis ofgrammar. New York: Academic Press, 1971.Smedslund, J. The acquisition of substance and weight in children.

I. Introduction. Scandinavian Journal of Psychology, 1961, 2, 11-20 (a)II. External reinforcement of conservation of weight and of the operations of addition and

subtraction. Scandinavian Journal of Psychology, 1961, 2, 71-84. (b)III. Extinction of conservation of weight acąuired "normally" and by means of empirical

controls on a balance scalę. Scandinańan Journal of Psychology, 1961, 2, 85-87. (c)IV. An attempt at extinction of the usual components of the weight concept. Scandinavian

Journal of Psychology, 1961, 2, 153-155. (d)V. Practice on conflict situations without external reinforcement. Scandinavian Journal of

Psychology, 1961, 2, 156-160. (e)VI. Practice on continuous versus discontinuous materiał in conflict situations without external

reinforcement. Scandinaman Journal of Psychology, 1961, 2, 203-210. (f)Smith, M. P., & Duffy, M. The effects of intragastric injection of various substances on subseąuent

bar pressing. Journal oj'Comparative 6- Physiological Psychology, 1955, 48, 387-391.Soby, J. T. Renę Magritte. New York: Museum of Modern Art, 1965.Spciling, G. Information in a brief visual presentations. Unpublished doctoral dissertation,

Harvard University, 1959.

Sperling, G. The information available in brief visual presentations. Psychulogical Munugraphs,1960,74, (WholeNo. 11).

Sperling, G., & Speelman, R. G. Acoustic similarity and auditory short-term memory experimentsand a model. In D. A. Norman (Ed.), Models oj human memory. New York: Academic Press,1970.

Sperling, H. G., & Harwerth, R. S. Red-green cone interactions in the increment-threshold spectralsensitivity of primates, Science, 1971, 172, 180-184.

Sperry, R. W. Cerebral organization and behavior. Science, 1961, 133, 1749.Sperry, R. W. Hemisphere disconnection and unity in conscious awareness. American Psycholo-

gist, 1968, 23, 723-733.Spielberger, C. D. (Ed.) Anxiety and behavior. New York: Academic Press, 1966.Spinelli, D. N. Receptive field organization of ganglion cells in the cafs retina. Expeńmental

Neuwlugy, 1967,19,291-315.Spock, B. Baby and child care. New York: Pocket Books, 1957.Squire, L. R., & Barondes, S. H. Inhibitions of cerebral protein on RNA synthesis and memory. In

J. Gaito (Ed.), Macromolecules and behańor. (2nd ed.) New York: Appleton, in press.Staddon, J. E. R., & Simmelhag, V. L. The "superstition" experiment: A reexamination of its

implications for the principles of adaptive behavior. Psychological Review, 1971, 78, 3-43.Stanley-Jones, D. The biological origin of love and hate. In M. Arnold (Ed.), Feelings and

emotions. New York, Academic Preśs, 1970.Sterling, P., & Wickelgren, B. G. Visual receptive fields in the superior colliculus of the cat. Journal

ojNeurophysiology, 1969,32, 1-15.Stevens, C. F. Neurophysiology: A primer. New York: Wiley, 1966.Stevens, S. S. The attributes of tones. Proceedings ofthe National Academy of Science oj the United

States of America, 1934, 20, 457-459.Stevens, S. S. The relation ofpitch to intensity. Journal ofthe Acoustical Society ofAmerica, 1937,

8, 191-195.Stevens, S. S. (Ed.) Handbook oj experimental psychology. New York: Wiley, 1951.Stevens, S. S. The direct estimation of sensory magnitude-loudness. American Journal of

Psychology, 1956,69, 1-25.Stevens, S. S. The psychophysics of sensory function. In W. A. Rosenblith (Ed.), Sensory

communication. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press, 1961. (a)Stevens, S. S. To honor Fechner and repeal his law. Science, 1961, 133, 80-86. (b)Stevens, S. S. A metric for the social consensus. Science, 1966, 151, 530-541. (a)Stevens, S. S. On the operation known as judgment. American Scientist, 1966, 54, 385-401. (b)Stevens, S. S. Power-group transformations under glare, masking and recruitment. Journal ofthe

Acoustical Society of America, 1966, 39, 725-735. (c)Stevens, S. S. Matching functions between loudness and ten other continua. Perception 6

Psychophysics, 1966, 1 (1), 5-8. (d)Stevens, S. S. Ratio scales of opinion. In D. K. Whitla (Ed.), Handbook of measurement and

assessment in behavioral sciences. Reading, Mass.: Addison-Wesley, 1968.Stevens, S. S., & Davis, H. Hearing: Its psychology and physiology. New York: Wiley, 1938.Stevens, S. S., Warshofsky, F., & the Editors of Life. Sound and hearing. New York: Time, Inc.,

1965.Stromeyer, C. F. Further studies ofthe McCollough effect. Perception and Psychophysics, 1969,6,

105-110.

Stromeyer, C. F., & Mansfield, R. J. Colored aftereffects produced with moving images. Perception6 Psychophysics, 1970,7, 108-114.

Suppes, P., & Zinnes, J. L. Basic measurement theory. In R. D. Luce, R. R. Bush, & E. Galanter(Eds.), Handbook of Mathematical Psychology. Vol. I. New York: Wiley, 1963.

Swets, J. A. Information retrieval systems. Science, 1963, 141, 242-250.Swets,J. A. (Ed.) Signal detection and recognition by human observers. New York: Wiley, 1964.Sylvester, D. Magritte. Catalogue of an exhibition of paintings by Renę Magritte, 1898-1967.

London: The Arts Council of Great Britain, 1969.Talland, G. A. Deranged memory. New York: Academic Press, 1965.Talland, G. A. Disorders oj memory and learning. Harmondsworth, Middlesex, England: Penguin

Books, 1968.Talland, G. A., & Waugh, N. (Eds.) The pathology of memory. New York: Academic Press,

1969.Teitelbaum, P. The biology ofdrive. In G. C. Quartorn, T. Melnechuk, & F. O. Schmidt (Eds.), The

neurosciences. New York: Rockefeller University Press, 1967.Teitelbaum, P., & Epstein, A. N. The lateral hypothalmic syndrome: Recovery of feeding and

drinking after lateral hypothalmic lesions. Psychological Review, 1962, 69, 74-90.Terrace, H. S., & Stevens, S. S. The quantification of tonal volume. American Journal of

Psychology, 1962, 75, 596-604.Teuber, H. L. Perception. In J. Field, H. W. Magoun, & V. E. Hali (Eds.), Handbook ofphysiulogy,

Section 1: Neural physiology. Vol. 3. Baltimore: Wiliams & Wilkins, 1960.Teuber, H. L., Milner, B., & Vaughan, H. G., Jr. Persistent anterogradeamnesia after stab wound of

the basal brain. Neuropsychologia, 1968, 6, 267-282.Thornton, J. W., & Jacobs, P. D. Learned helplessness in human subjects. Journaloj"Expeńmental

Psychology, 1971, 87, 367-372.Thorp, E. O. Beat the dealer: A winning strategyfbr the gamę of Wenty-one. New York: Random

House, 1966.Tobias, J. V. (Ed.) Foundations of modern auditory theory. Vol. I New York: Academic Press,

1970.Treisman, A. M. Strategies and models of selective attention. Psychological Review, 1969, 76,

282-299.Trevarthen, C. B. Two mechanisms of vision in primates. Psychologische Forschung, 1968, 31,

299-337.Tulving. E., & Donaldson, W. (Eds.) Organization of memory. New York: Academic Press,

1972.Tversky, A. Intransitivity of preferences. Psychological Review, 1969, 76, 31 ^48.Tversky, A., & Kahneman, D. The belief in the law of smali numbers. Psychological Bulletin, in

press.Uhr, L. (Ed.) Pattern recognition. Theory, experiment, computer simulations, and dynamie models

ofform perception and discovery. New York: Wiley, 1966.Ungar, G. Chemical transfer of learning; its stimulus specificity. Federation Proceedings,

Federation of American Societies for Expeńmental Biology, 1966, 35, 109.Ungar, G., & Oceguera-Navarro, C. Transfer of habituation by materiał extracted from brain.

Naturę (London), 1965, 207, 301.van Bergeijk, W. A. Variationonathemeof Bekesy: a model of binaural interaction. Journalojthe

Acoustical Society of America, 1962,34, 1431-1437.

van den Brink, G. Two experiments on pitch perception: Displacusis of harmonie AM signals andpitch of inharmonic AM signals. Journal of the Acoustical Society of America, 1970, 48,1355-1365.

van der Velden, H. A. Over het aantal lichtąuanta dat nodig is voor een lichtprikkel bij het meselijkoog. Physica (Utrecht), 1944, 11, 179.

van der Velden,H. A. Thenumberofąuanta necessary for the perception oflightofthehuman eye.Ophthalmobgica, 1946, 111, 321.

Varela, J. A. Psychological Solutions to Social Problems. New York: Academic Press, 1971.Vasarely, V. Vasarely. Translated by H. Chevalier. Neuchatel, Switzerland: Editions du Griffon

Neuchatel, 1965.Verheijen, F. J. A simple after image method demonstrating the involuntary multi-directional eye

movements during fixation. Optica Acta, 1961, 8, 309-311.Vemon, M. D. (Ed.) Experiments in visual perception. Harmondsworth, Middlesex, England:

Penguin Books, 1966.Voss, J. F. (Ed.) Approaches to thought. Columbus; Ohio: Charles F. Merrill, 1969.Wagner, H. G., MacNichol, E. F., Jr., & Wolbarsht, M. L. The response properties of single

ganglion cells in the goldfish retina. Journal of General Physiology, 1960, 43, 45-62.Wald, G. The receptors for human color vision. Science, 1964, 145, 1007-1017.Warren R. M., & Warren, R. P. Helmholtz on perception: Its physiology and development. New

York: Wiley, 1968.Warren, R. M.,&, Warren R. P. Auditory illusionsandconfusions. Scientific American, 1970,223,

30-36.Warrington, E. K., & Weiskrantz, L. An analysis of short-term and long-term memory defects in

man. In J. A. Deutsch (Ed.), Physiolugical basis of memory. New York: Academic Press, to bepublished. '

Wason.P. C.,&Johnson-Laird, P. N.(Eds.) Thinking andreasoning. Harmondsworth, Middlesex,England: Penguin Books, 1969.

Wathen-Dunn, W. (Ed.) Models for the perception ofspeech and visual form. Cambridge, Mass.:M.I.T. Press, 1967.

Webb, W. B. Sleep: An experimental approach. New York: Macmillan 1968.Weber, R. J., & Castleman J. The time it takes to imagine. Perception 6- Psychophysics, 1970, 8,

165-168.Weiskrantz, L. Contour discrimination in a young monkey with striate cortex ablation Neuropsy-

chologia, 1963, 1, 145-164.Weisstein, N. What the frog's eye tells the human brain: Single celi analyzers in the human visual

system. PsychologicalReview, 1969, 72, 157-176.Weizenbaum, J. Contextual understanding by computers. In P. A. Kolers and M. Eden (Eds.),

Recognizingpatterns: Studies in livingand automatic systems. Cambridge, Mass.: M.I.T. Press,1968.

Wertheimer, M. Productive thinking. New York: Harper, 1945.Wever, E. G. Theory of hearning. New York: Dover Publications, 1970.White, B. W., Saunders, F. A., Scadden, L., Bach-y-Rita, P., & Collkis, C. C. Seeing with the skin.

Perception 6- Psychophysics, 1970,7,23-27.Whitfield, I. C. The auditory pathway. London: Arnold, 1967.Whitfield, I. C, & Evans E. F. Responses of auditory cortical neurons to stimuli of changing

freąuency. Journal of Neurophysiulogy, 1965, 28, 655-672.Whitty, C. W. M, & Zangwill, O. L. (Eds.) Amnesia. London: Butterworth, 1966.

Wickelgren, B. G., & Sterling, P. Influence of visual cortex on receptive fields in the superiorcolliculus of the cat. Journal of'Neurophysiulogy, 1969, 32, 16-23.

Wickelgren, W. A. Sparing of short-term memory in an amnesic patient: Implications for strengththeory of memory. Neuropsychologia, 1968, 6, 235-244.

Wickelgren, W. A. Multitrace strength theory. In D. A. Norman (Ed.), Models of human memory.New York: Academic Press, 1970.

Wickelgren, W. A., & Norman, D. A. Strength models and serial position in short-term recognitionmemory. Journal of Mathematical Psychology, 1966, 3, 316-347.

Williams, J. The complete strategist. New York: McGraw-Hill, 1954.Williams, M. Memory disorders associated with electroconvulsive therapy. In C. W. M. Whitty &

O. L. Zangwill (Eds.), Amnesia. London: Butterworth, 1966.Winograd, T. Procedures as a representation for data in a computer program for understanding

natural language. Unpublished doctoral dissertation, Department of Mathematics, Massachu-setts Institute of Technology, 1970.

Winograd, T. A program for understanding natural language. Cognitive Psychology, 1972, 3.Woodworth, R. S. Experimental psychology. New York: Holt, 1938.Woodworth, R. S., & Schlosberg, H. Experimental psychology. New York: Holt, 1954.Wooldridge, D. E. The machinery of the brain. New York: McGraw-Hill, 1963.Wyszecki, G. W., & Stiles, W. S. Color science, cuncepts and methods, quantitative data and

formulas. New York: Wiley, 1967.Young, P. T. Motivation and emotion. New York: Wiley, 1961.Zelman, A., Kabat, L., Jacobson, R., & McConnell, J. V. Transfer of training through injection of

"conditioned" RNA into untrained planarians. Worm Runnefs Digest, 1963,5, 14-19.Zimbardo, P., & Ebbesen, E. Influencing attitudes and changing behańor. Reading, Mass.:

Addison-Wesley, 1969.Zwicker, E., & Scharf, B. Model of loundness summation. Psychological Review, 1965, 72,

3-26.Zwislocki, J. Analysis of some auditory characteristies. In R. D. Luce, R. R. Bush, and E. Galanter

(Eds.), Handbook of mathematical psychology, Vol. III. New York: Wiley, 1965.

Indeks nazwisk

Abromov I. 227, 674Ades H. W. 245, 672Adolph E. F. 596, 598, 671Adrian E. D. 677Albers J. 54, 166, 671Allen V. L. 671Alpern M. 67/Appley M. H. 673Arnheim R. 67/Arnold M. B. 67/, 656Aronson E. 681Asch S. E. 671Atkinson R. C. 352, 670, 67/Austin G. A. 672Averbach E. 67/Ax A. F. 67/

Bach E. 671, 675Bach J. S. 400Bach-y-Rita P. 73, 655BackusJ. 261,67/Barbizet J. 319, 67/Barker R. G. 609, 67/Barlow H. B. 67/Barondes S. H. 656Barron F. 67/, 674, 682Bartlett F. C. 384, 67/Bartley S. 67/Bayes T. 546, 548Beach F. A. 67/Beale J. L. 673Beck J. 204, 677Bekesy G. von 267, 67/Bell A. G. 172Bellugi U. 461, 672Bem D. .1.67/Bennett E. L. 673Berger B. D. 675Berko J. 465, 671Berkowitz L. 671, 672, 677Berkun M. M. 604, 672Berlyne D. E. 672Bever T. G. 672Białek H. M. 604, 672Bishop P. O. 672Bjork R. A. 672Black A. H. 672

Bolt R. H. 672Botkin P. T. 675Bouman M. A. 672Bourne L. E. Jr. 672Bower G. H. 677Brady J. V. 601, 672Bransford J. 435, 672Brazier M. A. 672, 678BredbergG. 245,672Breland K. 672Breland M. 672Brooks L. 672Brown R. 459, 460, 461, 462,

672, 675, 580Bruner J. S. 672Brush F. R. 685Bryden M. P. 673Bucher F. 675Burdick E. 673Bures J. 329, 673BuresovaO. 329, 67JBush R. R. 675, 650, 687, 689Byrne W. L. 673

Carlson P. L. 673Carraher R. G. 49, 167, 673Castleman J. 688Chapanis A. 207, 208, 673Chiappetta L. 675Chinetti P. 679Chomsky N. 673Chorover S. L. 67iChung S. H. 78, 79, 683Clarke F. R. 674Cofer C. N. 675Cogan D. B. 675Cohen J. 675CollinsA. 415,416, 67JCollins C. C. 73, 688Conn C. G. 262Conel J. L. 334, 673Conrad R. 675CoombsC. H. 670,675Cooper F. S. 672Corballis M. C. 673Coren S. 673, 675Coriell A. S. 67/

Corkin S. 322, 673, 681Corning W. C. 312, 673Cornsweet J. C. 62, 65, 212,

655Cornsweet T. N. 62, 91, 92, 100,

180, 184, 199; 200, 673,683

Corson J. A. 675Cowen G. N. Jr. 676Creutzfeldt O. 673Crutchfield R. S. 559, 675

Dadson R. S. 260, 655Dali S. 37, 72Darley J. M. 555, 556, 557, 679David E. E. Jr. 672Davidson D. 675Davis H. 634, 656Davson H. 674Dawes R. M. 670, 675DeGroot A. D. 674Delairesnaye J. F. 674, 650Dembo T. 609, 67/Dement W. C. 67/, 674Denes P. B. 236, 672, 674de Sausmarez M. 674Deutsch D. 674Deutsch J. A. 315, 329, 674,

655Deutsch S. 674DeValois R. L. 226, 227, 674Dodwell P. C. 674Dominowski R. L. 672Donaldson W. 684, 687Duffy M. 598, 655Dutcher J. D. 673

Ebbeson E. 551, 684, 689EcclesJ. C. 81,304,674Eden M. 679, 688Edwards W. 67/, 674Egan J. P. 674Egyhazi E. 310, 675Ekstrand B. R. 672Engstrom H. 245, 672Enright J. T. 674Epstein A. N. 585, 657

Epstein R. A. 674Ernst G. W. 674EscherM.C. 53,6 74Evans E. F. 254, 255, 655

Fant G. M. 152, 675Fay R. R. 279, 280, 281,675Fenichel R. L. 675Festinger L. 675Field I. 657Fillmore C. J. 400, 675Finger F. W. 675Fisher A. E. 675Flavell J. H. 468, 675,65/Flexner J. B. 675Flexner L. B. 675Flock H. R. 675FoleyJ. M. 670,675,65/Fouraker L. E. 568, 570, 571,

655Franks J. 435, 672Freedberg E. 675Frijda N. H. 675Fry C. L. 675

Gaito J. 675, 656Galambos R. 675Galanter E. 529, 670, 672, 675,

678, 680, 681, 687, 689Ganz L. 655Garcia J. 489, 675Gardner B. T. 675Gardner F. 675Gardner R. A. 675Gazzaniga M. S. 328, 332, 333,

675Geldard F. A. 675Geschwind N. 675Gibson A. R. 51, 675, 676, 677Gibson J. J. 71,675,676Glasheen R. 165GlassD. C. 675, 684Glassman E. 676Glassman G. 676GlucksbergS. 676Gogel W. C. 65/Gombrich E. H. 676Goodnow J; J. 672Graham C. H. 67/, 676Grasselli A. 676GreefZ. 180,676Green B. F. Jr. 676Green D. M. 676Greenwood D. D. 676Gregory R. L. 67, 676Gross C. C. 676Guirao M. 676Gulick W. L. 676

Gurowitz E. M. 676Guzman A. 44, 45, 676

Haber R. B. 679HaberR. N. 676, 677, 679Hali E. V. 657Halle M. 152, 673, 678Hamburg M. 654Hamlyn L. H. 676Hanlon C. 459, 672Harlow H. F. 676HarmsR. G. 400, 67/, 675Harris C. S. 71, 675, 676, 677Hartline H. K. 99, 677, 683Harwerth R. S. 656Hawkins J. E. Jr. 657Hayes J. R. 672, 677Hebb D. O. 671, 677Hecht S. 207,210,677Held K. 677Held R. 677Helmholtz 271, 273Henney K. 677Henry G. H. 672Hering E. 59, 60, 225Heron W. 609, 610, 677Hertz H. R. 171,235Hess E. H. 672, 675Hilgard E. R. 677Hill R. M. 671Hochberg J. 204, 677Hoebel B. G. 583, 584,677Hoffman L. R. 677Holt C. E. 675Horovitz Z. P. 675HsiaY. 207,210, 677Hubel D. H. 131, 132, 133, 677Huey E. B. 677Hull C. L. 675Humphrey N. K. 675Hunt E. 675Hurvich L. M. 675Hurwicz L. 675Hyden H. 310, 675

Ingle D. 675Inhelder B. 652

Jacobs G. H. 226, 227, 674Jacobs P. D. 482, 657Jacobson A. L. 65/Jacobson E. 31 1, 675Jacobson R. 659Jakobson R. 152, 675James R. C. 168James W. 384, 675Jameson D. 675Jarrard L. E. 675

Jarvik M. E. 675Jarvis P. E. 675Jeffress L. A. 679Jensen D. D. 675John E. R. 312, 673, 678Johnson-Laird P. N. 655Jones M. R. 675Judd D. B. 675J u lesz B. 675Jung R. 675

Kabat L. 689Kahneman D. 543, 675, 657Karlins M. 675Kavanagh J. F. 675Kay H.654Kearn R. P. 604, 672Kepes G. 675Kiang N. 679Kimble D. P. 311, 674, 679, 65/Kimble G. A. 679Kinney G. C. 146, 148, 679Kintsch W. 679Kleinmuntz B. 674, 676, 679KJeitman N. 615, 679Kling J. W. 669, 679Koch S. 679Koelling R. 489, 675Kóhler W. 679Kolers P. A. 679, 788Krantz D. H. 675, 679Kry ter K. D. 679Kuffler S. W. 106, 679

Land E. 230, 231Lashley K. S. 324, 679Łatane B. 555, 556, 557, 679Lawrence M. 561Leaf R. C. 673Leask J. 679Le Grand Y. 679Leibowitz H. 679Lenneberg E. H. 334, 672, 673,

679Lettvin J. Y. 77, 78, 679Levelt W. J. M. 650LevickW. R. 67/Levine M. 650Lewin K. 609, 67/Liberman A. M. 650Lichtenstein R. 155Lindgren N. 650Linderman H. H. 245, 672Lindman H. 67/, 674Lindsay P. H. 654Lindsley D. B. 612, 650Lockhart R. A. 670, 675, 65/Loehlin J. C. 650

Lorenz K. Z. 650Luce G. G. 680Luce R. D. 678, 679, 650, 687,

689Luckiesh M. 57, 680Łuria A. R. 468, 680

Mach E. 195MacKinnon J. R. 279, 280, 675MacNichol E. F. Jr. 107, 688Madigan S. A. 369, 370, 680Magoun H. W. 680, 687Magritte R. 47, 49, 58, 72, 680Maier N. R. F. 481, 516, 680Maier S. F. 680, 685Mandler G. 616, 672, 675, 680Mansfield R. J. 72, 687Margules D. L. 673Markowitz H. 680Markowitz J. 682Marsetta M. 146, 148, 679Mattingly 1. G. 678Maturana H. R. 77,679McCabe L. 369, 370, 680McCollough C. 70, 680McConnell J. V. 311, 313, 680,

689McCulloch W. S. 77,679McGinniss J. 681McNeill D. 681Melnechuk T. 687Melton A. W. 681Mershon D. H. 681Messick D. M. 670,675, 681MeyerD. 418,65/Milgram S. 559, 561, 562, 563,

564, 681MillerG. A. 156, 157,468,522,

670, 681Miller N. E. 606, 681Miller S. A. 681Milne A. A. 527, 681Milne L. J. 677Milner B. 322, 323, 681, 687Minsky M. 681Mohr J. P. 6<S\5Mook D. C. 675Moray N. 681Morellet F. 40Morgan C. T. 67/, 681Morgenstern O. 681Mountcastle V. B. 681, 682Mueller C. G. 681Murdock B. B. Jr. 345, 358, 359,

361, 682Mussen P. 672, 682Myers N. A. 679Myers R. E. 682

Neisser U. 682, 685Newell A. 502, 505, 510, 674,

682, 685Newton I. 214Nissen H. W. 67/Norman D. A. 672, 682, 684,

686, 689

Oceguera-Navarro C. 314, 687Ohm G. 236, 237Olds J. 671, 682Olds M. 67/, 682

Pantle A. J. 682Patterson R. D. 277, 682Patton R. M. 674, 682Pawlow I. P. 487Penrose L. S. 52, 53, 682Penrose R. 52, 53, 682Peterson L. R. 344, 682Peterson M. 344, 652Petran M. 673Phillips J. L. Jr. 682Phillips L. D. 671, 674Phillips L. W. 361, 362, 652Piaget J. 463,464,471,490,493,

497, 498, 682Pickett J. M. 672Pinson E. N. 236, 674 *Pirenne M. H. 182, 682, 683Pitts W. H. 77, 679Polya G. 683PolyakS. 89, 183, 683Pomeranz B. 78, 79, 683Postman L. 361, 362, 683Premack D. 683Pribram K. H. 670, 681Pritchard R. M. 63, 683Purkinje J. 209

Quillian M. R. 415,416, 673Quartorn G. C. 687

Rachlin H. 683Raiffa E. 683Rapoport A. 683Rasmussen G. L. 243, 683, 684RatlifFF. 62,99, 197,677,653Reddy D. R. 683Reibel D. A. 675Reitman J. S. 352, 683Restle F. 509, 683Reynolds G. S. 683Richardson L. F. 634, 683Riecken H. W. 675Riggs L. A. 62, 669, 679, 683Riley B. 41, 683Ripps H. 683

Rivers G. 675Roberts R. 675Robinson D. A. 683Robinson D. W. 260, 653Rokeach M. 414, 683Rosenblith W. A. 672, 679, 683,

686Rosenzweig M. R. 673Rosner B. S. 683Ross J. S. 634, 683Ruddell R. B. 655Rudolph M. 681Rumelhart D. E. 682, 683, 684

Sakmann B. 673Saltz E. 684Samnel D. 673Samuel A. 48Saunders F. A. 73, 655Scadden L. 73, 688Schachter S. 619, 675, 684Schade J. P. 334, 684Schane S. A. 675Schank R. A. 684Scharf B. 266, 267, 284, 684,

689Scheerer M. 684Schelling T. C. 684Schiller P. H. 673Schlesinger A. M. Jr. 684Schlosberg H. 669, 689Schmitt F. O. 677, 684, 687Schneider A. M. 684Schneider G. E. 193, 684Schurnecht H. F. 684Scoville W. B. 684Sedgley P. 63, 64, 65Segal J. 680Seitz W. C. 684Sekuler R. W. 682, 685SelfridgeO. 139, 685Seligman M. E. P. 481, 680,

685Sellin T. 637, 685Selye H. 603, 685Seurat G. 222Shelton J. 468, 681Sherman W. 684Shiffrin R. M. 352, 671Showman D. J. 146, 148,679Sidman M. 685Sidowski J. B. 674, 685Siegal S. 568, 570, 571, 673,

685Simmelhag V. L. 686Simon H. A. 505, 510, 513, 685Simon P. A. 513, 685Singer H. 684, 685

Singer J. E. 619Skinner B. F. 477, 685Slobin D. I. 685Smedslund J. 685Smith M. P. 598, 685Soby J. T. 685Solomon R. L. 481, 680, 685Speelman R. G. 686Sperling G. 685, 686Sperling H. G. 341, 342, 686Sperry R. W. 331/656Spielberger C. D. 686Spinelli D. N. 72, 686Spock B. 477,478, 483, 686Springer R. 61Squire L. R. 686Staddon J. E. R. 656Stanley-Jones D. 617, 656Steele J. 48, 49Stein L. 673Sterling P. 686, 659Stevens C. F. 656Stevens K. N. 672StevensS. S. 201, 633, 634, 637,

638, 639, 641, 671, 676, 677,678, 680, 686, 687

Stiles W. S. 689Stoddard L. T. 655Stromeyer C. F. 72, 686, 657Suppes P. 673, 679, 650, 657Swets J. A. 676, 652, 657SyWester D. 657

Talland G. A. 657Tanner T. A. Jr. 652Teitelbaum P. 585, 657Terrace H. S. 657Teuber H. L. 322, 681, 657ThomasD. 156Thorndike E. L. 476

Thornton J. W. 482, 657-ThorpE. O. 657Thurston J. B. 49, 167, 673Tobias J. V. 684, 687Treisman A. M. 657Trevarthen C. B. 657TuWing E. 684, 687Tversky A. 543, 670, 673, 674,

679,657

Uhr L. 657UngarG. 314, 657

van Bargeijk W. A. 291, 657van den Brink G. 655van der Velden H. A. 655van Groenigen W. B. 334, 684Varela J. A. 655Vasarely V. 39, 655Vaughan H. G. Jr. 657Verheijen F. J. 62, 655Vernon M. D. 655Voss J. F. 655

Wagman I. H. 676Wagner A. R. 673Wagner H. G. 103, 677, 655Wald G. 224, 655Warren R. M. 655Warren R. P. 655Warrington E. K. 655Warshofsky F. 656Wason P. C. 655Wasserman E. 673Wathen-Dunn W. 655Waugh N. 657Weale R. A. 653Webb W. B. 655Weber R. J. 273,655Weiskrantz L. 675, 655

Weisstein N. 655Weizenbaum J. 387, 655Wertheimer M. 655West R. 245, 672Wever E. G. 248, 688Wheeler L. 684White B. W. 73, 655Whitfield I. C. 252, 253, 254,

255, 655Whitla D. K. 656Whitty C. W. M. 655, 659Wickelgren B. G. 656, 659Wickelgren W. A. 321, 322, 652,

659Wiesel T. N. 131, 132, 133,

677Williams J. 659Williams M. 316, 659Wilson J. E. 676Windle W. F. 243, 653, 684Winograd T. 389, 689Wolbarsht M. L. 107, 655Wolfgang M. W. 637, 655Wolsk D. 67/Woodworth R. S. 669, 659Wooldridge D. E. 670, 659Woolsey C. N. 676Wright J. W. 675Wyszecki G. W. 659

Yagi K. 604, 672Young P. T. 659

Zacharj J, 673Zangwill O. L. 655, 659Zelman A. 659Zimbardo P. 551, 659Zinnes J. L. 657Zwicker E. 266, 267, 659Zwislocki J. 272, 273, 285, 659

Indeks rzeczowy

Abe rracja chromatyczna 175- sferyczna 175Adaptacja patrz: WidzenieAdrenalina 619Algorytm 513Amnezja 316, 320- wsteczna 317, 318, 320Analiza- cech 139, 153, 154- informacji sensorycznej 165,

167—, cechy sensoryczne 165, 167,

168—, oczekiwania 165, 167, 168- mowy 151-153- przez syntezę 154-156- - , znaczenie kontekstu

154-157- spostrzegania patrz: Spostrze-

ganie- wyników patrz: SkalowanieAspiracji poziom 567, 569

Barwa 214- a mieszanie świateł 220-222- dopełniająca 214-, koło 215-, kontrast indukowany 230,

231-, mieszanie 215-218-, obrazy następcze 222, 223-, przestrzeń 214-, widzenie patrz: Widzenie

barw-, właściwości psychologiczne

215-, -jakość 215-, -, jasność 215-, -, nasycenie 215-, wrażliwość czopków 223

Ciało kolankowate boczne118-120, 189

-, struktura anatomiczna 119

Decyzje interakcyjne 564-, negocjacje 567, 569, 570

-, - strategiczne 572, 573-, strategia uczciwa 570-, - bezlitosna 570, 572-, taktyka konfliktu patrz: Konf-

likt-, targowanie się 564-, -, procedura 565, 566Decyzji podejmowanie 649- a teoria gier 575, 586-, efekty następcze 550-, -, racjonalizacja 550, 551-, -, - podecyzyjna 552-, optymalizacja 528, 534-. podporządkowanie się auto-

rytetowi 559-563-, prawdopodobieństwo 540,

541, 546-, - subiektywne 542-544-, reprezentatywność i dostęp-

ność 543, 544- ryzykownych 539, 540-, strategie 531. 532-, szansę 546, 547-, teoria 527, 528-, wpływ czynników społecz-

nych 555-557-, wybór 535-, zachowanie sdę osób postron-

nych 556-558Demony 139, 154- cech 139-141. 145, 147- decyzji 144- linii prostych 149- obrazu 139, 145- poznawcze 140, 143Deprywacja sensoryczna

609-611Detektor-, anatomia 78-80- ciemności 77, 78- dźwięku 252- kontrastu ruchu 77, 78- krawędzi 77, 78, 122, 178- linii 123, 128, 178- ostrości 77- ruchu 115, 131- szczeliny 123, 178

- zmian częstotliwości 253-256

DNA 309Dźwięk 234-, częstotliwość 235-237, 259,

260,263,271-281-, głośność 259, 260, 264, 265,

274-, -, maskowanie 265,266,269.

274-, intensywność 237, 238, 259,

260, 263-, krytyczne pasmo częstotli-

wości 259, 283-286-, maskowanie 292, 293-, przestrzenne spostrzeganie

259,286-, -, lokalizacja 286, 288.

290-292, 295, 296-, przetwarzanie informacji słu-

chowej 251-253-, reakcje elektryczne 246-248,

263-, wysokość 259-, -, skala muzyczna 269-, -, - melowa 270—, —, położenie na błonie pod-

stawowej 270-273, 276-, zapis 293, 295

Efekt McCollough 70-72Efekty następcze 66-70- barwy 68- podejmowania decyzji 550- ruchu 66-68-, wyjaśnianie 68-70Emocje 616, 617, 619-, czynniki 622-, -, procesy poznawcze 622,

623-, -, stany fizjologiczne 622—, -, wpływy środowiska 622-, euforia 620, 622-, gniew 620, 622

Frustracja 608, 609Funkcja potęgowa 636, 638

Gra w kości 649-659, 665

Hamowanie- naprzednie 110, 112- oboczne 89-93, 95, 110, 112,

114,230- typu sprzężenia zwrotnego

112Heurystyki 513-515

Język 441- a uczenie się patrz: Uczenie się

języka- jako środek komunikowania

się 461, 462- , pierwsze kroki 462, 463—, -, nadmierna generalizacja

464, 465, -, rozumienie 463, 464

-, przekazywanie znaczenia457-459

-, struktura 443-, - powierzchniowa 444—449-, - znaczeniowa 444—449-, znaczenie nazw 442, 443

Komórka nerwowa 85, 88- dwubiegunowa 85, 107, 110- karłowata 182- pozioma 182- prosta 120-123- superzłożona 130-135- złożona 128-130- zwojowa 85, 104, 110- - karłowata 182Konflikt 606- dążenie-dążenie 608- dążenie-unikanie 606-608-, taktyka 573-, -, eskalacja gróźb i przeciw-

gróźb 574-, -, manipulowanie 574-, -, racjonalność 573-, -, władza 574- unikanie-unikanie 608Kontinuum metatetyczne 636- protetyczne 635Krata Heringa 59

Matryca pomyłek 148Metoda swobodnych skojarzeń

412,413Motywacja 592-596, 598- a poznanie 622-625-, regulacja głodu 583-585,

587-589, 623, 624-, -, systemy 585,586,589,590-, -, -, zaburzenia 584, 585

-, struktura systemu 599-,-, mechanizmy biologiczne

599-, -, - psychologiczne 599Mowa-, analiza 151-153-, -, detektory cech 151-, cechy dystynktywne

151-153-, fonemy 151-, rozpoznawanie 149-, segmentacja 150, 151Mózg 303-, kora 303-, płaty ciemieniowe 303-, - potyliczne 303-, - skroniowe 303-, półkule 303, 325, 327-329,

332-, rozszczepienie u człowieka

329-334-, - u zwierząt 327-329Myślenie 498, 499-, mechanizmy 520

Neuron 80-82-, obwody neuronowe 84, 85

por. Obwody sensoryczne-, -, typy 86-, rejestracja reakcji 82-84Nystagmus fizjologiczny 61

Obrazy- konkurencyjne 37- następcze 222-, organizowanie niepełnych 36-, rozpoznawanie 29-44, 139,

141, 153, 154, 168-,-, analiza cech 139-,-, dopasowywanie do wzorca

29-45-,-, rola aktywnego ruchu 74,

75-, -, schemat 33-,- , znaczenie błędów 145-148-, rozwój 494, 495- pozbawione znaczenia 39-, zatrzymywanie 61-66Obwody sensoryczne- podstawowe 85-88- służące do wykrywania ruchu

114-117- - do wyodrębniania konturów

93-101- do wytwarzania przemijają-

cych reakcji 109-112- włączeniowo-wyłączeniowe

105-108

-, wrażliwość 88-89Oko 171, 173-, akomodacja 177l 178-, ciało szkliste 171, 178-, płyn wodnisty 171-, rogówka 171-, ruchy 185, 187, 189-, siatkówka 171, 178,180,185,

195-,-, sieć nerwowa 182-, soczewka 171, 175, 176-,-, konwergencja 175, 176-,-, ogniskowanie 175, 176-, źrenica 173-175

Pamięć- a rozwiązywanie problemów

383, 384- a uczenie się patrz: Uczenie się

a pamięć- bez uwagi 368-370- czasowa 376- długotrwała 299, 301, 379,

488- -, lokalizacja 324, 325-, korygowanie błędów 424,

425, 428- krótkotrwała 299, 300, 314,

344, 345, 434, 488, 522- a błędy 346,347- a długotrwała 357-361- a powtarzanie 348—, pojemność 523, 524, 533- - , właściwości 353-356-, mechanizmy 323, 324- , - wejścia 409-411-, - wyjścia 409, 411-.model 391-, obwody nerwowe 303, 305,

307-, -, konsolidacja 308-, -, reweberacja 306, 307-, pojęcia pierwotne i wtórne

397, 398-, poszukiwanie informacji 414,

415,417-, -, wieloetapowy proces

418-420-, przechowywanie informacji

sensorycznej 337, 343, 344-,-, system 299, 300-, przekazywanie 313, 314-, przetwarzanie informacji

379-382, 437^39-, rodzaje 299-, struktura 412, 413Pamięć, struktura, reorganizacja

421-424

Pamięć zaburzenia 314, 315,320-323 patrz także: Am-nezja

-, zapamiętywanie-, - a rozumienie patrz: Rozu-

mienie a zapamiętywanie-, - pojęć 391-395-, - zdarzeń 399-406-, zapominanie 349, 351, 352Pandemonium 139, 149, 154,

161-, budowa 141, 142Paralaksa ruchowa 42Pasy Macha 195Plamka ślepa 178Plamka żółta 59, 181, 182, 185Problemów rozwiązywanie 383,

384,501,502- a pamięć patrz: Pamięć-, graf 505-509, 519-, operatory 512-, - algorytmiczny 513-, - heurystyczny 513-, podprogramy 521-, poszukiwanie 512-, protokoły 502-505, 515-517,

519-, strategie 509, 512, 521Proces aktywnej syntezy 161,

162Przeciążenie poznawcze 533Purpura wzrokowa (rodopsyna)

178-180

Redundancja 158RNA 309- a uczenie się 303, 310-312Rozktad normalny 657-660,

665Rozumienie 384-386, 390, 391.

463, 465^168- a zapamiętywanie 435^137- języka 441Rozwój poznawczy 493-, okresy 493, 498-, -, rozwoju sensoryczno-mo-

torycznego 493-495-, -, myślenia przedoperacyj-

nego 493, 495-497-,-, operacji konkretnych 493,

497, 498-,-, operacji formalnych 493,

498

Schemat sensoryczno-moto-ryczny 441, 471-474, 501

Sen 614, 615Skala

- absolutna 631- nominalna 630- porządkowa 630- przedziałowa 630, 633, 660- stosunkowa 63 1Skalowanie 629, 630-, analiza wyników 644, 646- bezpośrednie 631, 633, 634-, metoda 642, 643- oparte na pomyłkach

631-633-, porównywanie między mo-

dalnościami 638-640, 646Strach 605, 606, 625Stres 600-603- wywoływanie 604, 605Spostrzeganie 28-75-, analiza cech 59-72- bez wyodrębniania cech

72-75- jasności 195-, - a głębia 203-206--, kontrast 200, 201, 203- przestrzeni 46-55-- dźwięku 286, 288Sprzężenie zwrotne biologiczne

618

Światło 171-, cechy 171-, częstotliwość 171-, intensywność 172-, reakcje chemiczne 178, 179

Tachistoskop 338, 339

Ucho 233, 236-, błona podstawowa bęben-

kowa 233- , - podstawowa 234, 240-243,

270, 272,273, 280-, budowa 249-, funkcjonowanie 239, 241-, komórki włoskowe 243-, narząd Cortiego 243-, okienko owalne 239-, - okrągłe 239-, ślimak 234, 239, 240, 242-, wewnętrzne 239Uczenie się- a kora 480- a pamięć 471-, generalizacja 477- i świadomość 490- języka 459- klasyczne patrz: Warunkowa-

nie klasyczne-, kontrola bodźcowa 484

-, mechanizmy 460-,-, naśladownictwo 460, 461-, -, wzmocnienie 460-, modelowanie zachowania

485- poznawcze 488- przez eksperymentowanie

490-, różnicowanie 478, 482-^-85- reguł 459- sensoryczno-motoryczne

patrz: Rozwój poznawczy; o-kres rozwoju sens.-mot.

-, tworzenie się łańcucha reakcji485

- ucieczki 479-481- unikania 479-481-, wzmacnianie 477, 483-, - jako sygnał 488, 489-,-, rozkłady 478, 479-, wybór 484-, wygaszanie 478, 482- zbieżności 471, 486Układ nerwowy parasympa-

tyczny 616- sympatyczny 616Uwaga 362-365, 368-370- a pamięć 368-370-, teorie 371-, model osłabiacza 372, 373-, - procesu aktywnej syntezy

373-375

Warunkowanie klasyczne 487,488

Widmo absorpcji 179Widzenie-, adaptacja 206-208-,-, warstwice 209-213- barw 225, 226, 230, 231- bez udziału kory wzrokowej

191, 192- bez udziału wzgórków czwora-

czych górnych 192, 193-, identyfikowanie 189-, lokalizowanie przedmiotów

189, 190-, neuroanatomia 180-, właściwości związane z cza-

sem 211„Widzenie skórne" 72Wzbudzający układ siatkowaty

611, 613, 714Wzgórek czworaczy- górny 189, 192- dolny 290Wstrząs elektryczny 315/316