Слепота к изменениям: восприятие и ограничения внимания

Введение

Феномен восприятия

Слепота к изменениям – это феномен восприятия, возникающий, когда в визуальный стимул вносится изменение, а наблюдатель его не замечает. Например, люди часто не замечают значительных различий, появляющихся на изображении, которое быстро включается и выключается. Неспособность людей обнаруживать изменения объясняется фундаментальными ограничениями человеческого внимания. Слепота к изменениям стала активно изучаемой темой, и некоторые исследователи полагают, что она может иметь важные практические последствия в таких областях, как свидетельские показания и отвлечение внимания за рулем.

Ранние анекдотические наблюдения

За пределами области психологии, явления, связанные с изменением слепоты, обсуждались с XIX века. Если обратиться к более ранним работам, то Уильям Джеймс (1842–1910) первым упомянул об ограниченной способности замечать изменения в своей книге «Принципы психологии» (1890). Когда мы воспринимаем сложную картинку визуально, люди, скорее всего, запоминают лишь общее впечатление от изображения, а не само изображение целиком. Лабораторное изучение изменения слепоты началось в 1970-х годах в контексте исследований движений глаз. Джордж Макконки провел первые исследования изменения слепоты, включавшие изменения в словах и текстах; в этих исследованиях изменения вносились в момент, когда наблюдатель совершал саккадическое движение глаз. Наблюдатели часто не замечали этих изменений. В конце 1980-х годов была опубликована первая чёткая экспериментальная демонстрация, показавшая крайне низкую способность к обнаружению изменений в сложных изображениях за короткие промежутки времени без участия движений глаз. Пашлер (1988) показал, что наблюдателям сложно обнаруживать изменения, вносимые в массивы букв при мерцании дисплея, даже если интервал отключения составлял всего 67 миллисекунд (хотя более короткие интервалы обеспечивали гораздо более эффективное обнаружение изменений). Пашлер заключил, отметив, насколько странно, что люди обычно сообщают о "чётком ощущении восприятия идентичности и местоположения большого количества объектов в сцене" (с. 377), и учитывая это интроспективное ощущение, удивительно, насколько плохо они обнаруживают изменения. Это исследование началось, когда Джон Граймс и доктор Джордж Макконки (1996) начали использовать реальные фотографии для изучения визуальной стабильности. Это развитие в исследовании изменения слепоты позволило продемонстрировать эффекты изменения слепоты в более реалистичных условиях. Кроме того, дальнейшие исследования показали, что довольно значительные изменения могут оставаться незамеченными, если они происходят во время саккадических движений глаз. В первом эксперименте такого рода, в 1995 году, Блэкмор и др. вынудили испытуемых совершать саккады, перемещая изображение и одновременно внося изменение в сцену. Способность испытуемых обнаруживать изменения снизилась до уровня случайности. Эффект был сильнее при использовании этого метода, чем при использовании коротких серых вспышек между изображениями, хотя последующие исследования в основном использовали серые вспышки или маскирующие стимулы. Другой вывод, основанный на аналогичных исследованиях, заключался в том, что участники легко замечали изменения, когда их взгляд был зафиксирован на точке изменения. Следовательно, для того чтобы заметить изменение, глаз должен быть непосредственно зафиксирован на области изменения. Это было названо теорией саккадических целей транссакадной памяти визуальной стабильности. Однако другие исследования, проведенные в середине 1990-х годов, показали, что людям по-прежнему трудно обнаруживать изменения, даже когда они непосредственно смотрят на определенную сцену. Ренсинк, О’Риган и Кларк представили изображение, за которым следовал пустой маскирующий экран, а затем исходное изображение с изменением. Маскирующий экран действует как саккадическое движение глаз. Этот метод тестирования изменения слепоты называется "mudsplashes" (брызги грязи). Однако людям легче определить характер изменений в изображениях домов. Исследователи также отметили, что существует разница в активности мозга между обнаружением изменения и идентификацией изменения в изображении. Обнаружение изменения связано с более высоким ERP (потенциал, связанный с событием), в то время как идентификация изменения связана с увеличением ERP до и после представления изменения. Дополнительные исследования, использующие колебания ERP, показали, что изменения в изображениях (изменение слепоты) представлены в мозге, даже без сознательного осознания этих изменений наблюдателем. Изменение слепоты может быть эффективно использовано в процессе визуализации реальных изменений, обнаруженных в 3D-сценах. С помощью соответствующих методов можно усилить восприятие измененной части 3D-сцены, скрывая незначительные, но все же видимые изменения.

Outside of the domain of psychology, phenomena related to change blindness have been discussed since the 19th century. Going back earlier, William James (1842–1910) was the first to mention the lack of ability to detect change in his book Principles of Psychology (1890). When we are visually stimulated with a complex picture, it is more likely that individuals retain only a gist of an image and not the image in its entirety. The laboratory study of change blindness began in the 1970s within the context of eye movement research. George McConkie conducted the first studies on change blindness involving changes in words and texts; in these studies, the changes were introduced while the observer performed a saccadic eye movement. Observers often failed to notice these changes. In the late 1980s, the first clear experimental demonstration was published showing very poor change detection in complex displays over brief intervals without eye movements being involved. Pashler (1988) showed that observers were poor at detecting changes introduced into arrays of letters while the display was flickered off and on, even if the offset was as brief as 67 milliseconds (although offsets briefer than that produced much more effective change detection). Pashler concluded by noting how odd it was that people generally report having a "clear sense of apprehending the identities and locations of large numbers of objects in a scene" (p. 377), and that given this introspective sense, it seemed quite surprising how poor is their detection of changes. This research began when John Grimes and Dr. George McConkie (1996) began to use actual photographs to study visual stability. This development in change blindness research was able to show the effects of change blindness in more realistic settings. Additionally, further research stated that rather large changes will not be detected when they occur during saccadic movements of the eye. In the first experiment of this kind, in 1995, Blackmore et al. forced saccades by moving the image and making a change in the scene at the same time. Observers' ability to detect the changes fell to chance. The effect was stronger using this method than when using brief grey flashes between images, although subsequent research has mostly used grey flashes or masking stimuli. Another finding based on similar studies stated that a change was easily picked up on by participants when the eye was fixated on the point of change. Therefore, the eye must be directly fixated on the area of change for it to be noticed. This was called the saccade target theory of transsaccadic memory of visual stability. However, other research in the mid 1990s has indicated that individuals still have difficulty detecting change even when they are directly fixated on a particular scene. Rensink, O'Regan, and Clarke presented a picture, followed by a blank, masking screen, followed by the initial picture with a change. The masking screen acts like a saccadic eye movement. This method for testing change blindness is called “mudsplashes”. However, individuals are better at identifying the nature of the change in houses. Researchers have also indicated there is a difference in brain activity between detecting a change and identifying change in an image. Detecting a change is associated with a higher ERP (Event related potential) whereas identifying change is associated with an increased ERP before and after the change was presented. Additional research using fluctuations in ERPs has observed that changes in pictures (change blindness) are represented in the brain, even without the perceiver's conscious awareness of the change. Change blindness can be effectively used in the process of visualizing actual changes detected in 3D scenes. With appropriate techniques it is possible to enhance the perception of the portion of a 3D scene that is changed while hiding non significant, but otherwise still visible, changes.

Ясные сны

Ясные сновидения возникают, когда человек осознает, что события, происходящие во сне, нелогичны или не могли бы произойти в реальности. Следовательно, неспособность заметить нереальность сна рассматривается как проявление слепоты к изменениям, также известной у людей, не практикующих осознанные сновидения. Однако, недавнее исследование показало, что люди, практикующие ясные сновидения, не демонстрируют лучших результатов в задаче на выявление слепоты к изменениям, чем те, кто не практикует. Командная работа и коммуникация помогают группам правильно определять изменения между изображениями. Предполагается, что эксперты анализируют проблемы более глубоко, в то время как новички ограничиваются поверхностным анализом. Данное исследование позволяет предположить, что проявление слепоты к изменениям может зависеть от контекста выполняемой задачи.

Слепота выбора

Когнитивные психологи расширили изучение слепоты к изменениям, применив его к процессу принятия решений. В одном исследовании участникам показали десять пар лиц и попросили выбрать наиболее привлекательное. В некоторых случаях экспериментатор незаметно подменял лицо, чтобы показать участникам не тот вариант, который они выбрали. Лишь 26% испытуемых заметили несоответствие между своим выбором и тем лицом, которое им показали на самом деле. Экспериментаторы использовали пары лиц с высокой и низкой степенью сходства, однако частота обнаружения различий не зависела от этого фактора. Участников также просили объяснить причины своего выбора (хотя из-за подмены они на самом деле не выбирали это лицо). Несмотря на несоответствие, объяснения испытуемых были сопоставимы по эмоциональной окраске, конкретности и уверенности, независимо от того, выбирали они лицо на самом деле или нет. Последующие исследования показали, что неспособность замечать расхождения между намерением и результатом проявляется и при выборе потребительских товаров, и в политических взглядах.

Противодействие

Предыдущие исследования в начале десятилетия показали, что слепоту к изменениям можно преодолеть рядом методов. Переключение внимания с помощью визуального сигнала может помочь уменьшить негативные последствия слепоты к изменениям. Стимуляция верхнего бугорка улучшает производительность и время реакции аналогичным образом. Однако недавние исследования также посвящены преодолению тактильной слепоты к изменениям. Исследование 2016 года, проведенное Риггсом и др., показывает, что три успешных метода ограничения тактильной слепоты при различении изменений в паттернах вибрации – это направление внимания, градиентность сигнала и прямое сравнение. Все три метода направлены на привлечение внимания к области изменения. Направление внимания работает проактивно, увеличивая частоту сигнала. Второй и третий методы являются реактивными и основаны на обратной связи об ошибках. Градиентность сигнала дополнительно увеличивает интенсивность вибрации после того, как изменение было не замечено. Прямое сравнение объединяет интенсивность вибрации до и после изменения без промежутка после того, как изменение было не замечено, чтобы поддержать использование относительной оценки, а не абсолютной. Хотя все они значительно улучшают результаты, вторая и третья контрмеры наиболее эффективны.

Нелюди

Хотя исследований слепоты к изменениям у других животных было проведено относительно немного, у некоторых видов животных наблюдались те же эффекты слепоты к изменениям, что и у людей. Используя ту же парадигму обнаружения движения для обезьян, что и для людей, исследователи обнаружили аналогичные результаты, демонстрирующие слепоту к изменениям при движении. Шимпанзе также испытывают трудности с обнаружением изменений при визуальном поиске после кратковременного исчезновения изображения с экрана. Наиболее сложными для обнаружения шимпанзе оказываются изменения положения стимула. Результаты показывают, что для выполнения этих задач шимпанзе требуется такой же уровень внимания, как и людям.

Парадигма фликера

В этой парадигме изображение и измененное изображение попеременно сменяются, разделенные пустым экраном. Оба изображения демонстрируются в течение одинакового времени. Кроме того, для обнаружения значительных изменений цвета фона требуется существенно больше времени. Если испытуемым предлагалось обнаруживать изменения в лицах, отмечалась значительная активация области лицевой коры. Помимо этого, увеличение активации наблюдалось и в других структурах, таких как пульвинар, мозжечок и нижняя височная извилина, когда испытуемые сообщали об обнаружении изменения. Результаты показывают, что ингибирование задней теменной коры (ЗТК) значительно замедляет обнаружение изменений. Следовательно, для обнаружения изменения организму необходимо на него обратить внимание. Обнаружение этого изменения возможно только после того, как зрительная стимуляция поступает через глаз (движения которого контролируются верхним бугорком) и обрабатывается зрительным путем.

Возраст

Возраст был назван одним из факторов, модулирующих степень выраженности слепоты к изменениям. В исследовании, проведенном Veiel и др., было установлено, что пожилые люди обнаруживали изменения в эксперименте по слепоте к изменениям медленнее, чем молодые. Эта тенденция была отмечена также Caird и др., которые обнаружили, что водители в возрасте 65 лет и старше были более склонны к принятию неверных решений после применения парадигмы слепоты к изменениям на перекрестке, чем участники в возрасте 18–64 лет. Различия в обнаружении изменений, связанные с возрастом, становятся наиболее заметными, когда задача упрощается. Хотя фактическое снижение способностей происходит не ранее 65 лет, уверенность людей в своей способности обнаруживать изменения значительно снижается в среднем возрасте. Молодых водителей (средний возраст 22 года) сравнивали со старшими водителями (средний возраст 69 лет). На экране демонстрировались изображения, отображающие различные дорожные ситуации, включающие исходное и измененное изображение, и участникам необходимо было определить, где в измененной версии произошли изменения, если таковые имелись. Пожилые водители показали меньшую точность, более длительное время реакции и больше ложноположительных ответов по сравнению с молодыми водителями.

Внимание

Внимание — еще один фактор, замешанный в явлении слепоты к изменениям. Увеличение переключений внимания снижает выраженность слепоты к изменениям, и изменения на переднем плане обнаруживаются легче, чем изменения на фоне изображения, что является следствием предвзятости к элементам на переднем плане. Волонтерам предлагалось сосредоточиться на экране и точно определить, произошло ли изменение между последовательностями точек после фиксации взгляда на точке в центре экрана. Было установлено, что отвлечение внимания визуальными помехами и способность наблюдателей концентрироваться на потенциальных изменениях влияют на внимание при слепоте к изменениям.

Представление объекта

Представление объекта – это то, как объекты воспринимаются, и является фактором, определяющим возникновение слепоты к изменениям. Слепота к изменениям может возникнуть даже без задержки между исходным и измененным изображением, но только если изменение в изображении вынуждает зрителя переосмыслить объекты на нем. Кроме того, появление нового объекта менее подвержено слепоте к изменениям, чем приближающийся объект, и как появление нового объекта, так и приближение объекта менее подвержены слепоте к изменениям, чем удаление объекта. Более того, появление или возникновение объекта менее подвержено слепоте к изменениям, чем исчезновение или удаление объекта.

Использование вещества

Употребление психоактивных веществ влияет на предвзятость при обнаружении изменений в задачах на выявление изменений. Если испытуемому одновременно предъявлялись два изменения, то те, у кого изменение касалось вещества, которое они регулярно употребляют, сообщали об употреблении вещества чаще, чем те, кто обнаружил нейтральные стимулы. Это указывает на связь между употреблением психоактивных веществ и обнаружением изменений в парадигме слепоты к изменениям. Эта предрасположенность уделять больше внимания стимулам, связанным с употребляемым веществом, также наблюдается у людей с проблемами в употреблении алкоголя. Люди с более выраженной алкогольной зависимостью быстрее обнаруживают изменения в стимулах, связанных с алкоголем, чем в нейтральных стимулах. Алкоголь в некоторых случаях может снижать эффект слепоты к изменениям. Например, участники в состоянии алкогольного опьянения быстрее обнаруживали незначительные изменения в больших изображениях, чем трезвые участники. Это может быть связано с более пассивным просмотром больших изображений, а алкоголь замедляет более контролируемые процессы поиска. Активное зрение предполагает больше саккад, чем фиксаций. При пассивном поиске изображения с каждой фиксацией обрабатывается больше информации. Алкоголь замедляет движения и обработку информации в мозге, что приводит к увеличению количества точек фиксации.

Свидетельство очевидца

Исследования в области слепоты к изменениям выявили возможность неточности в показаниях свидетелей. Эта неспособность заметить изменение в облике может привести к ошибкам при идентификации преступников, ложным опознаниям и неправомерному осуждению. Поэтому к показаниям свидетелей в суде следует относиться с осторожностью, чтобы избежать этих негативных последствий. Время реакции на изменения в периферическом зрении водителя значительно медленнее, чем на изменения в центре поля зрения. Поскольку у персонала, осуществляющего контроль, реакция замедляется из-за слепоты к изменениям, разработка интерфейса компьютерных рабочих мест может существенно улучшить время реакции и точность. Люди обычно уверены в своей способности замечать изменения, однако большинство людей демонстрируют низкие результаты при выполнении заданий на выявление слепоты к изменениям.

Факторы

Воспринимаемый успех – Более высокая оценка успеха, основанная на предыдущем опыте, повышает уверенность человека в успехе в будущих ситуациях. Время поиска – Большее время, затраченное на поиск визуальных изменений, создает впечатление о низкой эффективности выполнения задания. Кажущиеся очевидными изменения, такие как смена свитера у другого человека во время задания на запоминание, редко замечаются. Однако люди, меняющие свитер, склонны переоценивать способность составителей теста заметить эту смену. В эффекте прожектора эта низкая эффективность является результатом переоценки способности других замечать нас, в то время как при явлении «слепоты к изменениям» это переоценка способности других заметить смену свитера. Иными словами, это различие между замечанием различий в облике человека и замечанием различий между любыми изображениями.