 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
Многие исследователи различают предварительные и завершающие этапы в распознавании
объекта. Эти этапы мы охарактеризуем по тому, что совершается на каждом из них. На
предварительных этапах перцептивная система использует информацию с сетчатки глаза, в частности
вариации интенсивности, и описывает объект на языке элементарных составляющих, таких как линии,
края и углы. На основании этих элементарных составляющих система составляет описание самого
объекта. На завершающих этапах система сравнивает это описание с описаниями форм разного рода
объектов, хранящихся в зрительной памяти, и выбирает наилучшее ему соответствие. Например,
опознать определенный объект как букву В — значит сказать, что его форма больше соответствует
форме буквы В, чем форме других букв.
Детекторы признаков в коре мозга. Многое из того, что на сегодня известно об элементарных
признаках объекта восприятия, было получено в биологических экспериментах над другими видами
(кошками, обезьянами) с применением регистрации активности отдельных клеток зрительной коры. В
этих исследованиях изучалась чувствительность специфических нейронов коры во время предъявления
различных стимулов на те участки сетчатки глаза, которые связаны с этими нейронами; такой участок
сетчатки называют рецептивным полем кортикального нейрона. Первые исследования с одноклеточной
регистрацией были проведены Хьюбелем и Визелем (Hubel & Wiesel, 1968), которые получили за них
Нобелевскую премию в 1981 году. Хьюбел и Визел выделили в зрительной коре три типа клеток,
различающихся по признакам, на которые они реагируют. Простые клетки реагируют, когда глазу
предъявляют стимул в виде линии (тонкой полоски или прямой грани между темным и светлым
участками), имеющей определенную ориентацию и положение в рецептивном поле. На рис. 5.11
показано, как реагирует простая клетка на вертикальную полоску и на полоски, наклоненные
относительно вертикали. По мере отклонения ориентации от оптимальной реакция снижается. Другие
простые клетки настроены на другие ориентации и положения. Сложные клетки тоже реагируют на
полоску или край определенной ориентации, но для них не обязательно, чтобы стимул находился в
определенном месте рецептивного поля. Они реагируют на стимул, находящийся в любом месте их
рецептивного поля, и реагируют непрерывно, пока стимул перемещается по их рецептивному полю.
Сверхсложные клетки реагируют на стимул не только определенной ориентации, но и определенной
длины. Если длина стимула выходит за пределы оптимальной, реакция ослабляется и может совсем
прекратиться. Со времени публикации Хьюбелем и Визелем своих первых данных ученые обнаружили
клетки, реагирующие на другие формы стимулов, помимо полосок и краев; например, они обнаружили
сверхсложные клетки, реагирующие на углы и кривые линии определенной длины (Shapley & Lennie,
1985; DeValois & DeValois, 1980).
Рис. 5.11. Реакция простой клетки. На рисунке показана реакция простой клетки коры на
полоску света. Сверху показан стимул, снизу — реакция; каждый большой всплеск на графиках внизу
соответствует одному нервному импульсу. При отсутствии стимула регистрируется только
случайный импульс. Когда стимуляция включена, клетка может реагировать или не реагировать в
зависимости от положения и ориентации полоски света. У данной клетки предъявление
горизонтальной полоски не меняет реакцию, полоска с наклоном в 45° вызывает небольшое изменение
реакции, а вертикальная полоска вызывает очень большое изменение.
Все вышеописанные типы клеток называются детекторами признаков. Поскольку края, полоски,
углы и изломы, на которые реагируют эти детекторы, могут использоваться для аппроксимации
