Ментальные образы: природа, функции и исследования сознания

Введение

Представление в уме объектов, действий или событий, существовали они или нет.

В философии сознания, нейробиологии и когнитивной науке ментальный образ – это переживание, которое в большинстве случаев значительно напоминает опыт "восприятия" какого-либо объекта, события или сцены, но возникает, когда соответствующий объект, событие или сцена фактически не представлены чувствам. Иногда возникают эпизоды, особенно при засыпании (гипнагогические образы) и пробуждении (гипнопомпические образы), когда ментальные образы могут быть динамичными, фантасмагорическими и непроизвольными, неоднократно представляя узнаваемые объекты или действия, переходящие из событий бодрствования или противоречащие восприятию, создавая калейдоскопическую картину, в которой невозможно различить отдельные объекты. Ментальные образы порой способны вызывать те же эффекты, что и воображаемое поведение или опыт. Природа этих переживаний, то, что делает их возможными, и их функция (если таковая имеется) долгое время были предметом исследований и дискуссий в философии, психологии, когнитивной науке и, в последнее время, нейробиологии. Современные исследователи используют этот термин, когда говорят, что ментальные образы или воображение могут включать информацию из любого источника сенсорного ввода; можно испытывать слуховые образы, обонятельные образы и так далее. Однако большинство философских и научных исследований этой темы сосредоточены на визуальных ментальных образах. Иногда предполагалось, что некоторые виды животных, подобно людям, способны испытывать ментальные образы. В силу фундаментально интроспективной (рефлексивной) природы этого феномена, сложно оценить, испытывают ли животные ментальное воображение. Философы, такие как Джордж Беркли и Дэвид Юм, и ранние экспериментальные психологи, такие как Вильгельм Вундт и Уильям Джеймс, понимали идеи в целом как ментальные образы. Сегодня широко распространено мнение, что многие образы функционируют как ментальные представления (или ментальные модели), играя важную роль в памяти и мышлении. Уильям Брант (2013, с. 12) прослеживает научное использование фразы "ментальные образы" к речи Джона Тиндола 1870 года под названием "Научное использование воображения". Некоторые полагают, что образы лучше всего понимать как форму внутреннего, ментального или нейронного представления. Другие отвергают точку зрения, что образный опыт может быть тождественен (или непосредственно вызван) каким-либо таким представлением в уме или мозге, но не принимают во внимание нерепрезентативные формы воображения.

In the philosophy of mind, neuroscience, and cognitive science, a mental image is an experience that, on most occasions, significantly resembles the experience of "perceiving" some object, event, or scene but occurs when the relevant object, event, or scene is not actually present to the senses. There are sometimes episodes, particularly on falling asleep (hypnagogic imagery) and waking up (hypnopompic imagery), when the mental imagery may be dynamic, phantasmagoric, and involuntary in character, repeatedly presenting identifiable objects or actions, spilling over from waking events, or defying perception, presenting a kaleidoscopic field, in which no distinct object can be discerned. Mental imagery can sometimes produce the same effects as would be produced by the behavior or experience imagined. The nature of these experiences, what makes them possible, and their function (if any) have long been subjects of research and controversy in philosophy, psychology, cognitive science, and, more recently, neuroscience. As contemporary researchers use the expression, mental images or imagery can comprise information from any source of sensory input; one may experience auditory images, olfactory images, and so forth. However, the majority of philosophical and scientific investigations of the topic focus on visual mental imagery. It has sometimes been assumed that, like humans, some types of animals are capable of experiencing mental images. Due to the fundamentally introspective (reflective) nature of the phenomenon, it has been difficult to assess whether or not non human animals experience mental imagery. Philosophers such as George Berkeley and David Hume, and early experimental psychologists such as Wilhelm Wundt and William James, understood ideas in general to be mental images. Today, it is very widely believed that much imagery functions as mental representations (or mental models), playing an important role in memory and thinking. William Brant (2013, p. 12) traces the scientific use of the phrase "mental images" back to John Tyndall's 1870 speech called the "Scientific Use of the Imagination". Some have suggested that images are best understood to be, by definition, a form of inner, mental, or neural representation. Others reject the view that the image experience may be identical with (or directly caused by) any such representation in the mind or the brain, but do not take account of the non representational forms of imagery.

Глаз разума

Понятие «глаз ума» восходит, по крайней мере, к упоминанию *mentis oculi* у Цицерона в его рассуждениях о надлежащем использовании оратором сравнений. В этой дискуссии Цицерон отметил, что аллюзии на «Сирт его отчины» и «Харибду его владений» содержали сравнения, которые были «слишком натянутыми»; и он посоветовал оратору вместо этого просто говорить о «скале» и «водовороте» (соответственно), поскольку «глаза ума легче направляются на те объекты, которые мы видели, чем на те, о которых мы лишь слышали». Концепция «глаза ума» впервые появилась на английском языке в «Повести о человеке закона» из «Кентерберийских рассказов» Чосера (ок. 1387 г.), где он рассказывает, что один из трех мужчин, живущих в замке, был слеп и мог видеть только «глазами своего ума» – то есть теми глазами, «с помощью которых все люди видят после того, как ослепли».

Физическая основа

Биологическая основа мысленных образов не до конца понята. Исследования с использованием фМРТ показали, что латеральное коленчатое ядро и область V1 зрительной коры активируются во время выполнения задач, связанных с мысленным воображением. Ратей пишет: зрительный путь – это не улица с односторонним движением. Более высокие области мозга также могут отправлять визуальную информацию обратно к нейронам в нижних областях зрительной коры. [ ] Как люди, мы обладаем способностью видеть глазами разума – испытывать перцептивное переживание при отсутствии зрительного ввода. Например, ПЭТ-сканирование показало, что когда испытуемые, сидя в комнате, представляют, что находятся у входной двери и начинают идти влево или вправо, активация начинается в коре зрительных ассоциаций, теменной коре и префронтальной коре – всех высших центрах когнитивной обработки мозга. Биологическая основа мысленных образов находится в глубоких отделах мозга, ниже неокортекса. В крупном исследовании с участием 285 испытуемых Tabi, Maio, Attaallah и др. (2022) исследовали связь между установленной мерой визуального мысленного воображения, показателями опросника «Яркость визуальных образов» (VVIQ), и объемами структур мозга, включая гиппокамп, миндалевидное тело, первичную моторную кору, первичную зрительную кору и веретеновидную извилину. Tabi и др. (2022) обнаружили значительную положительную корреляцию между яркостью визуальных образов и объемами гиппокампа и первичной зрительной коры. Также были получены значительные положительные корреляции между показателями VVIQ и структурами гиппокампа, включая двусторонние CA1, CA3, CA4 и гранулярные клетки (GC) и молекулярный слой (ML) зубчатой извилины (DG). Последующий анализ показал, что визуальные образы особенно коррелировали с четырьмя подполями, представленными на вышеуказанной иллюстрации (Tabi et al., 2022). Таламус, как было установлено, отличается от других компонентов тем, что он обрабатывает все формы перцептивных данных, поступающих как от нижних, так и от высших отделов мозга. Повреждение этого компонента может привести к стойкому нарушению восприятия, однако при повреждении коры головного мозга мозг адаптируется к нейропластичности, чтобы компенсировать любые препятствия для восприятия. Можно предположить, что неокортекс – это сложный склад памяти, в котором данные, получаемые в качестве входных сигналов от сенсорных систем, секционируются посредством коры головного мозга. Это позволяет идентифицировать формы, хотя, учитывая отсутствие внутренней фильтрации входящих сигналов, как следствие, может возникнуть галлюцинация – по сути, видеть что-то, что не поступает в качестве внешнего входного сигнала, а скорее является внутренним (т.е. ошибка в фильтрации сегментированных сенсорных данных из коры головного мозга может привести к тому, что человек видит, чувствует, слышит или испытывает что-то, не соответствующее действительности). Не все люди обладают одинаковой способностью к мысленному воображению. Для многих, когда глаза закрыты, преобладает ощущение темноты. Однако некоторые люди способны воспринимать красочные, динамичные образы (McKellar, 1957). Использование галлюциногенных препаратов повышает способность субъекта сознательно получать доступ к мысленным образам, включая синестезию (McKellar, 1957). Кроме того, шишковидная железа является гипотетическим кандидатом на роль создателя «глаз разума». Рик Страссман и другие предположили, что во время околосмертных переживаний (ОСП) и сновидений железа может выделять галлюциногенное химическое вещество N,N-диметилтриптамин (ДМТ) для создания внутренних визуальных образов, когда внешние сенсорные данные блокируются. Однако эта гипотеза пока не полностью подтверждена нейрохимическими данными и правдоподобным механизмом производства ДМТ. Состояние, при котором человек не способен к мысленному воображению, называется афантазией. Термин был впервые предложен в исследовании 2015 года. Распространенными примерами мысленных образов являются мечтания и мысленная визуализация, возникающая во время чтения книги. Другой пример – образы, которые спортсмены вспоминают во время тренировок или перед соревнованиями, описывая каждый шаг, который они предпримут для достижения своей цели. Когда музыкант слышит песню, он иногда может «видеть» ноты песни в своей голове, а также слышать их со всеми их тональными качествами. Это считается отличным от последействия, такого как послеобраз. Вызов образа в нашем сознании может быть добровольным актом, поэтому его можно охарактеризовать как находящийся под различными степенями сознательного контроля. Существует несколько теорий о том, как формируются мысленные образы в уме. К ним относятся теория двойного кодирования, пропозициональная теория и гипотеза функционального эквивалента. Теория двойного кодирования, созданная Алланом Паивио в 1971 году, утверждает, что мы используем два отдельных кода для представления информации в нашем мозге: образные коды и вербальные коды. Образные коды – это, например, представление картинки собаки, когда вы думаете о собаке, в то время как вербальный код – это думать о слове «собака». Другой пример – разница между мышлением об абстрактных понятиях, таких как справедливость или любовь, и мышлением о конкретных понятиях, таких как слон или стул. Когда думают об абстрактных понятиях, легче думать о них в терминах вербальных кодов – находить слова, которые их определяют или описывают. С конкретными понятиями часто легче использовать образные коды и представлять в уме изображение человека или стула, а не слова, связанные с ними или описывающие их. Пропозициональная теория предполагает хранение образов в форме общего пропозиционального кода, который хранит значение концепции, а не сам образ. Пропозициональные коды могут быть либо описательными для образа, либо символическими. Затем они преобразуются обратно в вербальный и визуальный код для формирования мысленного образа. Гипотеза функционального эквивалента заключается в том, что мысленные образы являются «внутренними представлениями», которые работают так же, как фактическое восприятие физических объектов. Другими словами, образ собаки, возникающий в уме при чтении слова «собака», интерпретируется так же, как если бы человек наблюдал настоящую собаку перед собой. Проводились исследования для определения конкретного нейронного коррелята воображения; однако исследования показывают множество результатов. Большинство исследований, опубликованных до 2001 года, предполагают, что нейронные корреляты визуального воображения возникают в области Бродмана 17. Аудиторное воображение производительности наблюдалось в премоторных областях, прекунеусе и медиальной области Бродмана 40. Аудиторное воображение в целом возникает у участников в височной области голоса (TVA), которая позволяет осуществлять нисходящие манипуляции с воображением, обработку и хранение слуховых функций. Исследования обонятельного воображения показывают активацию в передней обонятельной коре и задней обонятельной коре; эксперты в области обонятельного воображения имеют больший объем серого вещества, связанного с обонятельными областями. Тактильное воображение, как было обнаружено, возникает в дорсолатеральной префронтальной области, нижней лобной извилине, лобной извилине, инсуле, прецентральной извилине и медиальной лобной извилине с активацией базальных ганглиев в вентропостеромедиальном ядре и путамене (активация полушария соответствует местоположению воображаемого тактильного стимула). Исследования вкусового воображения показывают активацию в передней инсулярной коре, лобной крышке и префронтальной коре. Метаанализ исследований нейровизуализации выявил значительную активацию двусторонней дорсальной теменной, внутренней инсулы и левой нижней лобной областей мозга. Причинные доказательства от неврологических пациентов с поражениями мозга демонстрируют, что яркое визуальное мысленное воображение возможно даже при поражении или отключении затылочных зрительных областей. Визуальное мысленное воображение вместо этого может быть нарушено повреждением левой височной области. В соответствии с этими данными метаанализ 27 исследований нейровизуализации продемонстрировал активность, связанную с воображением, в области левой вентральной височной коры, которая была названа узлом воображения веретеновидной извилины. Дополнительный байесовский анализ исключил роль затылочной коры в визуальном мысленном воображении, что согласуется с данными неврологических пациентов. Считалось, что воображение сосуществует с восприятием; однако, участни...

The biological foundation of mental imagery is not fully understood. Studies using fMRI have shown that the lateral geniculate nucleus and the V1 area of the visual cortex are activated during mental imagery tasks. Ratey writes:
The visual pathway is not a one way street. Higher areas of the brain can also send visual input back to neurons in lower areas of the visual cortex. [ ] As humans, we have the ability to see with the mind's eye—to have a perceptual experience in the absence of visual input. For example, PET scans have shown that when subjects, seated in a room, imagine they are at their front door starting to walk either to the left or right, activation begins in the visual association cortex, the parietal cortex, and the prefrontal cortex—all higher cognitive processing centers of the brain. A biological basis for mental imagery is found in the deeper portions of the brain below the neocortex. In a large study with 285 participants, Tabi, Maio, Attaallah, et al. (2022) investigated the association between an established measure of visual mental imagery, Vividness of Visual Imagery Questionnaire (VVIQ) scores, and volumes of brain structures including the hippocampus, amygdala, primary motor cortex, primary visual cortex and the fusiform gyrus. Tabi et al. (2022) found significant positive correlations between visual imagery vividness and the volumes of the hippocampus and primary visual cortex. Significant positive correlations were also obtained between VVIQ scores and hippocampal structures including Bilateral CA1, CA3, CA4 and Granule Cell (GC) and Molecular Layer (ML) of the Dentate Gyrus (DG). Follow up analysis revealed that visual imagery was in particular correlated with the four subfields presented in the above illustration (Tabi et al., 2022). The thalamus has been found to be discrete to other components in that it processes all forms of perceptional data relayed from both lower and higher components of the brain. Damage to this component can produce permanent perceptual damage, however when damage is inflicted upon the cerebral cortex, the brain adapts to neuroplasticity to amend any occlusions for perception It can be thought that the neocortex is a sophisticated memory storage warehouse in which data received as an input from sensory systems are compartmentalized via the cerebral cortex. This would essentially allow for shapes to be identified, although given the lack of filtering input produced internally, one may as a consequence, hallucinate—essentially seeing something that isn't received as an input externally but rather internal (i. e. an error in the filtering of segmented sensory data from the cerebral cortex may result in one seeing, feeling, hearing or experiencing something that is inconsistent with reality). Not all people have the same mental imagery ability. For many, when the eyes are closed, the perception of darkness prevails. However, some people are able to perceive colorful, dynamic imagery (McKellar, 1957). The use of hallucinogenic drugs increases the subject's ability to consciously access mental imagery including synaestesia (McKellar, 1957). Furthermore, the pineal gland is a hypothetical candidate for producing a mind's eye. Rick Strassman and others have postulated that during near death experiences (NDEs) and dreaming, the gland might secrete the hallucinogenic chemical N,N Dimethyltryptamine (DMT) to produce internal visuals when external sensory data is occluded. However, this hypothesis has yet to be fully supported with neurochemical evidence and plausible mechanism for DMT production. The condition where a person lacks mental imagery is called aphantasia. The term was first suggested in a 2015 study. Common examples of mental images include daydreaming and the mental visualization that occurs while reading a book. Another is of the pictures summoned by athletes during training or before a competition, outlining each step they will take to accomplish their goal. When a musician hears a song, they can sometimes "see" the song notes in their head, as well as hear them with all their tonal qualities. This is considered different from an after effect, such as an afterimage. Calling up an image in our minds can be a voluntary act, so it can be characterized as being under various degrees of conscious control. There are several theories as to how mental images are formed in the mind. These include the dual code theory, the propositional theory, and the functional equivalency hypothesis. The dual code theory, created by Allan Paivio in 1971, is the theory that we use two separate codes to represent information in our brains: image codes and verbal codes. Image codes are things like thinking of a picture of a dog when you are thinking of a dog, whereas a verbal code would be to think of the word "dog". Another example is the difference between thinking of abstract words such as justice or love and thinking of concrete words like elephant or chair. When abstract words are thought of, it is easier to think of them in terms of verbal codes—finding words that define them or describe them. With concrete words, it is often easier to use image codes and bring up a picture of a human or chair in your mind rather than words associated or descriptive of them. The propositional theory involves storing images in the form of a generic propositional code that stores the meaning of the concept not the image itself. The propositional codes can either be descriptive of the image or symbolic. They are then transferred back into verbal and visual code to form the mental image. The functional equivalency hypothesis is that mental images are "internal representations" that work in the same way as the actual perception of physical objects. In other words, the picture of a dog brought to mind when the word dog is read is interpreted in the same way as if the person was observing an actual dog before them. Research has occurred to designate a specific neural correlate of imagery; however, studies show a multitude of results. Most studies published before 2001 suggest neural correlates of visual imagery occur in Brodmann area 17. Auditory performance imagery have been observed in the premotor areas, precunes, and medial Brodmann area 40. Auditory imagery in general occurs across participants in the temporal voice area (TVA), which allows top down imaging manipulations, processing, and storage of audition functions. Olfactory imagery research shows activation in the anterior piriform cortex and the posterior piriform cortex; experts in olfactory imagery have larger gray matter associated to olfactory areas. Tactile imagery is found to occur in the dorsolateral prefrontal area, inferior frontal gyrus, frontal gyrus, insula, precentral gyrus, and the medial frontal gyrus with basal ganglia activation in the ventral posteriomedial nucleus and putamen (hemisphere activation corresponds to the location of the imagined tactile stimulus). Research in gustatory imagery reveals activation in the anterior insular cortex, frontal operculum, and prefrontal cortex. A meta analysis of neuroimagery studies revealed significant activation of the bilateral dorsal parietal, interior insula, and left inferior frontal regions of the brain. Causal evidence from neurological patients with brain lesions demonstrates that vivid visual mental imagery is possible even when occipital visual areas are lesioned or disconnected from more anterior cortex. Visual mental imagery can instead be impaired by left temporal damage. Consistent with these findings, a meta analysis of 27 neuroimaging studies demonstrated imagery related activity in a region of the left ventral temporal cortex, which was dubbed the Fusiform Imagery Node. An additional Bayesian analysis excluded a role for occipital cortex in visual mental imagery, consistent with the evidence from neurological patients. Imagery has been thought to cooccur with perception; however, participants with damaged sense modality receptors can sometimes perform imagery of said modality receptors. Neuroscience with imagery has been used to communicate with seemingly unconscious individuals through fMRI activation of different neural correlates of imagery, demanding further study into low quality consciousness. A study on one patient with one occipital lobe removed found the horizontal area of their visual mental image was reduced.

Нейронные субстраты визуальных образов

Визуальные образы – это способность создавать мысленные представления вещей, людей и мест, отсутствующих в поле зрения человека. Эта способность имеет решающее значение для решения задач, памяти и пространственного мышления. Нейробиологи обнаружили, что процессы формирования образов и восприятия разделяют многие общие нейронные субстраты, то есть области мозга, функционирующие схожим образом как при формировании образов, так и при восприятии, такие как зрительная кора и высшие зрительные области. Косслин и его коллеги (1999) показали, что ранняя зрительная кора, области 17 и 18/19, активируется при визуализации. Они обнаружили, что ингибирование этих областей с помощью повторяющейся транскраниальной магнитной стимуляции (rTMS) приводило к нарушению зрительного восприятия и визуализации. Кроме того, исследования с пациентами с поражениями мозга показали, что визуальные образы и визуальное восприятие имеют одинаковую репрезентативную организацию. Это было установлено у пациентов, у которых нарушение восприятия сопровождалось дефицитом визуализации на том же уровне ментального представления. Берманн и его коллеги (1992) описали пациента C.K., который предоставил доказательства, ставящие под сомнение представление о том, что визуальные образы и визуальное восприятие опираются на одну и ту же репрезентативную систему. C.K. был 33-летним мужчиной с приобретенной после автомобильной аварии зрительной агнозией – неспособностью узнавать и плавно копировать объекты. Удивительно, но его способность рисовать точные объекты по памяти указывала на сохранность и нормальность его визуальных образов. Более того, C.K. успешно выполнял другие задачи, требующие визуализации для оценки размера, формы, цвета и композиции. Эти результаты противоречат предыдущим исследованиям, поскольку предполагают частичную диссоциацию между визуальными образами и визуальным восприятием. У C.K. наблюдался дефицит восприятия, не сопровождавшийся соответствующим дефицитом визуализации, что указывает на то, что эти два процесса имеют системы ментальных представлений, которые могут не быть полностью опосредованы одними и теми же нейронными субстратами. Шлегель и его коллеги (2013) провели анализ с использованием функциональной МРТ областей мозга, активирующихся при манипулировании визуальными образами. Они выявили 11 билатеральных корковых и подкорковых областей, демонстрирующих повышенную активацию при манипулировании визуальным образом по сравнению с его простом удержанием. Эти области включали затылочную долю и вентральный поток, две области париетальной доли, заднюю париетальную кору и прекунеус, а также три области лобной доли: лобные глазные поля, дорсолатеральную префронтальную кору и префронтальную кору. Учитывая предполагаемую роль этих областей в рабочей памяти и внимании, авторы предположили, что эти париетальные и префронтальные, а также затылочные области, являются частью сети, участвующей в опосредовании манипулирования визуальными образами. Эти результаты указывают на активацию сверху вниз зрительных областей при визуализации. Используя динамическое причинное моделирование (DCM) для определения связности корковых сетей, Ишай и др. (2010) показали, что активация сети, опосредующей визуальные образы, инициируется активностью префронтальной и задней париетальной коры. Появление объектов из памяти приводило к первоначальной активации префронтальной и задней париетальных областей, которые затем активировали более ранние зрительные области посредством обратной связи. Активация префронтальной и задней париетальной коры также была связана с извлечением представлений об объектах из долговременной памяти, их поддержанием в рабочей памяти и вниманием во время визуализации. Таким образом, Ишай и др. предполагают, что сеть, опосредующая визуальные образы, состоит из механизмов внимания, возникающих в задней париетальной коре и префронтальной коре. Яркость визуальных образов является важным компонентом способности человека выполнять когнитивные задачи, требующие визуализации. Яркость визуальных образов варьируется не только между разными людьми, но и у одного и того же человека. Дикстра и его коллеги (2017) привели пример, когда он пнул большой камень, и его нога отскочила. Его аргумент заключался в том, что представление о камне как о простом ментальном образе, не имеющем собственного материального существования, является плохим объяснением болезненных ощущений, которые он только что испытал. Дэвид Дойч отвечает на возражение Джонсона против идеализма в книге «Ткань реальности», утверждая, что если мы оцениваем ценность наших ментальных образов мира по качеству и количеству объясняемых ими сенсорных данных, то наиболее ценным ментальным образом – или теорией – на данный момент является то, что мир имеет реальное независимое существование, и что люди успешно эволюционировали, создавая и адаптируя модели ментальных образов для его объяснения. Это важная идея в научном мышлении. Критики научного реализма спрашивают, как происходит внутреннее восприятие ментальных образов. Это иногда называют «проблемой гомункула» (см. также «внутренний глаз»). Проблема аналогична вопросу о том, как изображения, которые вы видите на экране компьютера, существуют в памяти компьютера. С точки зрения научного материализма, ментальные образы и восприятие их должны быть состояниями мозга. По мнению критиков, научные реалисты не могут объяснить, где находятся изображения и воспринимающий их субъект в мозге. Используя аналогию с компьютерным экраном, эти критики утверждают, что когнитивная наука и психология не смогли идентифицировать ни компонент в мозге («аппаратное обеспечение»), ни ментальные процессы, хранящие эти изображения («программное обеспечение»).

Visual imagery is the ability to create mental representations of things, people, and places that are absent from an individual’s visual field. This ability is crucial to problem solving tasks, memory, and spatial reasoning. Neuroscientists have found that imagery and perception share many of the same neural substrates, or areas of the brain that function similarly during both imagery and perception, such as the visual cortex and higher visual areas. Kosslyn and colleagues (1999) showed that the early visual cortex, Area 17 and Area 18/19, is activated during visual imagery. They found that inhibition of these areas through repetitive transcranial magnetic stimulation (rTMS) resulted in impaired visual perception and imagery. Furthermore, research conducted with lesioned patients has revealed that visual imagery and visual perception have the same representational organization. This has been concluded from patients in which impaired perception also experience visual imagery deficits at the same level of the mental representation. Behrmann and colleagues (1992) describe a patient C. K., who provided evidence challenging the view that visual imagery and visual perception rely on the same representational system. C. K. was a 33 year old man with visual object agnosia acquired after a vehicular accident. This deficit prevented him from being able to recognize objects and copy objects fluidly. Surprisingly, his ability to draw accurate objects from memory indicated his visual imagery was intact and normal. Furthermore, C. K. successfully performed other tasks requiring visual imagery for judgment of size, shape, color, and composition. These findings conflict with previous research as they suggest there is a partial dissociation between visual imagery and visual perception. C. K. exhibited a perceptual deficit that was not associated with a corresponding deficit in visual imagery, indicating that these two processes have systems for mental representations that may not be mediated entirely by the same neural substrates. Schlegel and colleagues (2013) conducted a functional MRI analysis of regions activated during manipulation of visual imagery. They identified 11 bilateral cortical and subcortical regions that exhibited increased activation when manipulating a visual image compared to when the visual image was just maintained. These regions included the occipital lobe and ventral stream areas, two parietal lobe regions, the posterior parietal cortex and the precuneus lobule, and three frontal lobe regions, the frontal eye fields, dorsolateral prefrontal cortex, and the prefrontal cortex. Due to their suspected involvement in working memory and attention, the authors propose that these parietal and prefrontal regions, and occipital regions, are part of a network involved in mediating the manipulation of visual imagery. These results suggest a top down activation of visual areas in visual imagery. Using Dynamic Causal Modeling (DCM) to determine the connectivity of cortical networks, Ishai et al. (2010) demonstrated that activation of the network mediating visual imagery is initiated by prefrontal cortex and posterior parietal cortex activity. Generation of objects from memory resulted in initial activation of the prefrontal and the posterior parietal areas, which then activate earlier visual areas through backward connectivity. Activation of the prefrontal cortex and posterior parietal cortex has also been found to be involved in retrieval of object representations from long term memory, their maintenance in working memory, and attention during visual imagery. Thus, Ishai et al. suggest that the network mediating visual imagery is composed of attentional mechanisms arising from the posterior parietal cortex and the prefrontal cortex. Vividness of visual imagery is a crucial component of an individual’s ability to perform cognitive tasks requiring imagery. Vividness of visual imagery varies not only between individuals but also within individuals. Dijkstra and colleagues (2017) as he kicked a large rock and his leg rebounded. His point was that the idea that the rock is just another mental image and has no material existence of its own is a poor explanation of the painful sense data he had just experienced. David Deutsch addresses Johnson's objection to idealism in The Fabric of Reality when he states that, if we judge the value of our mental images of the world by the quality and quantity of the sense data that they can explain, then the most valuable mental image—or theory—that we currently have is that the world has a real independent existence and that humans have successfully evolved by building up and adapting patterns of mental images to explain it. This is an important idea in scientific thought. Critics of scientific realism ask how the inner perception of mental images actually occurs. This is sometimes called the "homunculus problem" (see also the mind's eye). The problem is similar to asking how the images you see on a computer screen exist in the memory of the computer. To scientific materialism, mental images and the perception of them must be brain states. According to critics, scientific realists cannot explain where the images and their perceiver exist in the brain. To use the analogy of the computer screen, these critics argue that cognitive science and psychology have been unsuccessful in identifying either the component in the brain (i. e., "hardware") or the mental processes that store these images (i. e. "software").

В экспериментальной психологии

Когнитивные психологи и (впоследствии) когнитивные нейробиологи эмпирически исследовали ряд философских вопросов, связанных с тем, использует ли человеческий мозг ментальные образы в процессе познания и каким образом. Одной из теорий разума, подвергнутой проверке в этих экспериментах, была философская метафора 1970-х годов о "мозге как последовательном компьютере". Психолог Зенон Пылышин предположил, что человеческий разум обрабатывает ментальные образы, разлагая их на базовое математическое представление. Роджер Шепард и Жаклин Метцлер оспорили эту точку зрения, представив испытуемым двумерные чертежи групп трехмерных блоков "объектов" и прося их определить, идентичен ли данный "объект" второму изображению, которое могло быть его вращением. Шепард и Метцлер предположили, что если бы объекты были разложены на базовые математические представления и затем мысленно воссозданы, как это предполагала тогда доминирующая концепция познания "как последовательного цифрового компьютера", то время, необходимое для определения идентичности объектов, не должно было бы зависеть от степени их вращения. Однако Шепард и Метцлер обнаружили обратную зависимость: линейную связь между углом вращения в задаче мысленного вращения и временем, затраченным участниками на ответ. Это открытие о мысленном вращении подразумевало, что человеческий разум – и человеческий мозг – сохраняет и манипулирует ментальными образами как топографическими и топологическими целостностями, что было оперативно проверено психологами. Стивен Косслин и его коллеги в серии нейровизуализационных экспериментов показали, что ментальные образы объектов, таких как буква "F", отображаются, поддерживаются и вращаются как единые образы в областях зрительной коры головного мозга. Более того, работа Косслина продемонстрировала значительное сходство между нейронными представлениями воображаемых и воспринимаемых стимулов. Авторы этих исследований пришли к выводу, что, хотя изучаемые ими нейронные процессы опираются на математические и вычислительные основы, мозг также оптимизирован для обработки математики, которая постоянно вычисляет серию топологически основанных образов, а не создает математическую модель объекта. Недавние исследования в неврологии и нейропсихологии ментальных образов еще больше поставили под сомнение теорию "разума как последовательного компьютера", утверждая, что человеческие ментальные образы проявляются как визуально, так и кинестетически. Например, ряд исследований показал, что людям требуется больше времени для вращения чертежей объектов, таких как руки, в направлениях, несовместимых с суставами человеческого тела, и что пациенты с болезненными травмами рук медленнее мысленно вращают чертежи руки со стороны травмированной конечности. Некоторые психологи, включая Косслина, утверждают, что такие результаты возникают из-за интерференции в мозге между различными системами, обрабатывающими визуальные и моторные ментальные образы. Последующие нейровизуализационные исследования показали, что эту интерференцию между моторной и визуальной системами можно индуцировать, заставляя участников физически манипулировать реальными трехмерными блоками, склеенными вместе для формирования объектов, аналогичных тем, что изображены на чертежах. Аморим и др. показали, что добавление цилиндрической "головы" к чертежам трехмерных блоков Шепарда и Метцлера позволяло участникам быстрее и точнее решать задачи мысленного вращения. Они утверждают, что моторное воплощение – это не просто "интерференция", подавляющая визуальное мысленное воображение, а способствующая ему. По мере развития когнитивно-нейробиологических подходов к ментальным образам, исследования расширились за рамки вопросов последовательной или параллельной обработки, или топографической организации, и перешли к вопросам взаимосвязи между ментальными образами и перцептивными представлениями. Как нейровизуализация (фМРТ и ЭРП), так и исследования нейропсихологических пациентов использовались для проверки гипотезы о том, что ментальный образ является реактивацией из памяти мозговых представлений, обычно активируемых при восприятии внешнего стимула. Иными словами, если восприятие яблока активирует представления о контурах, местоположении, форме и цвете в зрительной системе мозга, то воображение яблока активирует некоторые или все эти же представления, используя информацию, хранящуюся в памяти. Первые доказательства этой идеи поступили из нейропсихологии. Пациенты с повреждениями мозга, нарушающими восприятие определенным образом, например, повреждающими представления о форме или цвете, как правило, демонстрируют аналогичные нарушения в ментальном воображении. Исследования функции мозга у здоровых людей подтверждают этот же вывод, показывая активность в зрительных областях мозга, когда испытуемые воображают визуальные объекты и сцены. Предыдущие и многочисленные связанные исследования привели к относительному консенсусу в когнитивной науке, психологии, нейробиологии и философии относительно нейронного статуса ментальных образов. В целом, исследователи согласны с тем, что, хотя внутри головы нет "гомункулуса", наблюдающего эти ментальные образы, наш мозг формирует и поддерживает ментальные образы как целостные образы. Проблема точного хранения и манипулирования этими образами в человеческом мозге, особенно в контексте языка и коммуникации, остается плодотворной областью исследований. Одной из самых продолжительных тем исследований ментальных образов является тот факт, что люди сообщают о значительных индивидуальных различиях в яркости своих образов. Были разработаны специальные опросники для оценки этих различий, включая Опросник яркости визуальных образов (VVIQ), разработанный Дэвидом Марксом. Лабораторные исследования показали, что субъективно сообщаемые различия в яркости образов связаны с различными нейронными состояниями в мозге, а также с различными когнитивными способностями, такими как способность точно воспроизводить информацию, представленную в изображениях. Родуэй, Гиллис и Шепман использовали новую задачу долгосрочной детекции изменений, чтобы определить, демонстрируют ли участники с низкими и высокими показателями яркости по VVIQ2 какие-либо различия в производительности. Родуэй и др. обнаружили, что участники с высокой яркостью значительно точнее обнаруживали заметные изменения в изображениях по сравнению с участниками с низкой яркостью. Это подтвердило более раннее исследование. Недавние исследования показали, что индивидуальные различия в показателях VVIQ могут быть использованы для прогнозирования изменений в мозге человека во время визуализации различных действий. Функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) использовалась для изучения связи между активностью ранней зрительной коры относительно всего мозга во время визуализации участниками себя или другого человека, выполняющих жим лежа или поднимающихся по лестнице. Сообщаемая яркость образа значительно коррелирует с относительным сигналом фМРТ в зрительной коре. Таким образом, индивидуальные различия в яркости визуальных образов можно измерить объективно. Лоджи, Перне, Буонокоре и Делла Сала (2011) использовали поведенческие данные и данные фМРТ о мысленном вращении от людей, сообщающих о ярких и слабых образах по VVIQ. Группы различались по паттернам активации мозга, что позволяет предположить, что они выполняли одни и те же задачи по-разному. Эти результаты помогают объяснить отсутствие ранее сообщаемой связи между показателями VVIQ и производительностью в задаче мысленного вращения.

Cognitive psychologists and (later) cognitive neuroscientists have empirically tested some of the philosophical questions related to whether and how the human brain uses mental imagery in cognition. One theory of the mind that was examined in these experiments was the "brain as serial computer" philosophical metaphor of the 1970s. Psychologist Zenon Pylyshyn theorized that the human mind processes mental images by decomposing them into an underlying mathematical proposition. Roger Shepard and Jacqueline Metzler challenged that view by presenting subjects with 2D line drawings of groups of 3D block "objects" and asking them to determine whether that "object" is the same as a second figure, some of which rotations of the first "object". Shepard and Metzler proposed that if we decomposed and then mentally re imaged the objects into basic mathematical propositions, as the then dominant view of cognition "as a serial digital computer" assumed, then it would be expected that the time it took to determine whether the object is the same or not would be independent of how much the object had been rotated. Shepard and Metzler found the opposite: a linear relationship between the degree of rotation in the mental imagery task and the time it took participants to reach their answer. This mental rotation finding implied that the human mind—and the human brain—maintains and manipulates mental images as topographic and topological wholes, an implication that was quickly put to test by psychologists. Stephen Kosslyn and colleagues showed in a series of neuroimaging experiments that the mental image of objects like the letter "F" are mapped, maintained and rotated as an image like whole in areas of the human visual cortex. Moreover, Kosslyn's work showed that there are considerable similarities between the neural mappings for imagined stimuli and perceived stimuli. The authors of these studies concluded that, while the neural processes they studied rely on mathematical and computational underpinnings, the brain also seems optimized to handle the sort of mathematics that constantly computes a series of topologically based images rather than calculating a mathematical model of an object. Recent studies in neurology and neuropsychology on mental imagery have further questioned the "mind as serial computer" theory, arguing instead that human mental imagery manifests both visually and kinesthetically. For example, several studies have provided evidence that people are slower at rotating line drawings of objects such as hands in directions incompatible with the joints of the human body, and that patients with painful, injured arms are slower at mentally rotating line drawings of the hand from the side of the injured arm. Some psychologists, including Kosslyn, have argued that such results occur because of interference in the brain between distinct systems in the brain that process the visual and motor mental imagery. Subsequent neuroimaging studies showed that the interference between the motor and visual imagery system could be induced by having participants physically handle actual 3D blocks glued together to form objects similar to those depicted in the line drawings. Amorim et al. have shown that, when a cylindrical "head" was added to Shepard and Metzler's line drawings of 3D block figures, participants were quicker and more accurate at solving mental rotation problems. They argue that motoric embodiment is not just "interference" that inhibits visual mental imagery but is capable of facilitating mental imagery. As cognitive neuroscience approaches to mental imagery continued, research expanded beyond questions of serial versus parallel or topographic processing to questions of the relationship between mental images and perceptual representations. Both brain imaging (fMRI and ERP) and studies of neuropsychological patients have been used to test the hypothesis that a mental image is the reactivation, from memory, of brain representations normally activated during the perception of an external stimulus. In other words, if perceiving an apple activates contour and location and shape and color representations in the brain’s visual system, then imagining an apple activates some or all of these same representations using information stored in memory. Early evidence for this idea came from neuropsychology. Patients with brain damage that impairs perception in specific ways, for example by damaging shape or color representations, seem to generally to have impaired mental imagery in similar ways. Studies of brain function in normal human brains support this same conclusion, showing activity in the brain’s visual areas while subjects imagined visual objects and scenes. The previously mentioned and numerous related studies have led to a relative consensus within cognitive science, psychology, neuroscience, and philosophy on the neural status of mental images. In general, researchers agree that, while there is no homunculus inside the head viewing these mental images, our brains do form and maintain mental images as image like wholes. The problem of exactly how these images are stored and manipulated within the human brain, in particular within language and communication, remains a fertile area of study. One of the longest running research topics on the mental image has basis on the fact that people report large individual differences in the vividness of their images. Special questionnaires have been developed to assess such differences, including the Vividness of Visual Imagery Questionnaire (VVIQ) developed by David Marks. Laboratory studies have suggested that the subjectively reported variations in imagery vividness are associated with different neural states within the brain and also different cognitive competences such as the ability to accurately recall information presented in pictures Rodway, Gillies and Schepman used a novel long term change detection task to determine whether participants with low and high vividness scores on the VVIQ2 showed any performance differences. Rodway et al. found that high vividness participants were significantly more accurate at detecting salient changes to pictures compared to low vividness participants. This replicated an earlier study. Recent studies have found that individual differences in VVIQ scores can be used to predict changes in a person's brain while visualizing different activities. Functional magnetic resonance imaging (fMRI) was used to study the association between early visual cortex activity relative to the whole brain while participants visualized themselves or another person bench pressing or stair climbing. Reported image vividness correlates significantly with the relative fMRI signal in the visual cortex. Thus, individual differences in the vividness of visual imagery can be measured objectively. Logie, Pernet, Buonocore and Della Sala (2011) used behavioural and fMRI data for mental rotation from individuals reporting vivid and poor imagery on the VVIQ. Groups differed in brain activation patterns suggesting that the groups performed the same tasks in different ways. These findings help to explain the lack of association previously reported between VVIQ scores and mental rotation performance.

Стиль обучения и обучения

Некоторые теоретики образования опирались на идею ментальной репрезентации в своих исследованиях стилей обучения. Сторонники этих теорий утверждают, что у людей часто встречаются процессы обучения, акцентирующие визуальную, аудиальную и кинестетическую системы восприятия. Согласно этим теоретикам, обучение, задействующее несколько пересекающихся сенсорных систем, способствует лучшему усвоению материала, и они рекомендуют преподавателям использовать контент и медиа, которые максимально интегрируются с визуальной, аудиальной и кинестетической системами, когда это возможно. Исследователи в области образования изучали, влияет ли опыт ментальной репрезентации на эффективность обучения. Например, представление процесса игры на упражнении "пять пальцев" на фортепиано (ментальная тренировка) привело к значительному улучшению результатов по сравнению с отсутствием ментальной тренировки, хотя и не столь значительному, как при физической практике. Авторы исследования отметили, что "одной лишь ментальной тренировки, по-видимому, достаточно для стимуляции модуляции нейронных цепей, участвующих в начальных этапах обучения двигательным навыкам".

Визуализация и религия

Ментальная визуализация используется в различных мировых религиях, особенно как вспомогательное средство для молитвы или медитации.

Традиции Тибета

В общем, буддизм Ваджраяны и Бон используют сложные визуализационные или образные (в терминологии Жан Хьюстон из трансперсональной психологии) процессы при создании тульпа в практиках yidam sadhana, kye rim и dzog rim, а также в традициях янтры, танки и мандалы, где удержание полностью реализованной формы в сознании является обязательным условием перед созданием "истинного" нового произведения искусства, которое послужит священной опорой или основой для божества.

Эффекты замещения

Мысленные образы могут служить заменой переживаемого опыта: представляя себе опыт, можно вызвать когнитивные, физиологические и поведенческие последствия, схожие с теми, что возникают при реальном переживании этого опыта. Задокументировано как минимум четыре типа таких эффектов. Представление о потреблении пищи может уменьшить ее фактическое потребление. Представление о достижении цели может снизить мотивацию к достижению этой цели в реальности.