ИЗМЕНЕНИЯ СЕНСОРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИ РЕШЕНИИ МЫСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ

ИЗМЕНЕНИЯ СЕНСОРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИ РЕШЕНИИ МЫСЛИТЕЛЬНЫХ ЗАДАЧ

К.В. БАРДИН, Т.Л. ЗАБРОДИНА

Важнейшим положением современной психофизики, базирующейся на теории обнаружения сигнала, является положение о независимости сенсорной чувствительности от внесенсорных факторов, в число которых входят и высшие психические функции. Влияние же последних на психофизический процесс ограничивается перемещением критерия ответа вдоль оси наблюдения, позволяющим увеличивать или уменьшать долю правильных и ошибочных ответов, но не влияющим на собственно показатель чувствительности d' [4], [5].

Многочисленные ранние данные авторов, противоречащие этому положению, отвергались, и небезосновательно, поскольку в их работах оценка сенсорной чувствительности производилась через операционально определяемую величину порога, которая в большой степени зависит от положения критерия [1], [3]. Однако некоторые наблюдения позволяли думать, что названное положение современной психофизики может иногда нарушаться, например, в случае психических заболеваний [2]. Было решено проверить, будут ли происходить изменения в величине индекса чувствительности d' у нормальных, здоровых наблюдателей, если различение стимулов будет соединено с решением некоторой мыслительной задачи.

Эксперимент строился следующим образом. Вначале проводилось измерение сенсорной чувствительности в серии, где различение было единственной деятельностью наблюдателя (методом «да — нет»). Для контроля аналогичная серия повторялась в заключение опытов. Обе эти серии рассматривались как фоновые и были соответственно обозначены как «фон-I» и «фон-II». Основные же серии соединяли в себе деятельность по различению стимулов с решением некоторых мыслительных задач. В опытах применялись два рода мыслительных задач: образные и числовые.

В качестве стимульного материала использовались отрезки прямых линий, различавшиеся по длине в сигнальных пробах и совпадавшие в пустых пробах. В фоновых сериях испытуемый должен был просто решить, равны или неравны предъявлявшиеся ему линии. В сериях с задачами образного типа он получал некоторую геометрическую задачу, решение которой зависело от того, будут ли предъявленные отрезки равны или же нет. Например: какая фигура, параллелограмм или трапеция, может получиться при мысленном соединении концов предъявленных отрезков. В сериях с задачами числового типа испытуемый должен был преобразовывать в уме одну числовую последовательность в другую, руководствуясь известным ему правилом. При этом нужно было в тех случаях, когда предъявляемые линии оказываются равными, просто повторять названное экспериментатором число, а если неравными — называть число искомой последовательности.

В опытах использовались по три задачи как образного, так и числового типа; сложность задач нарастала от первой к третьей. Как фоновые серии, так и серии с мыслительными задачами повторялись трижды — с тремя априорными вероятностями сигнальной пробы (Рs ), равными 0,2—0,5—0,8. Порядок предъявления задач был рандомизирован по группе в целом, так что у каждого испытуемого он был своим.

Приступая к эксперименту, мы ожидали, что введение мыслительных задач может сильно сказаться на стабильности критерия и слабо на сенсорной чувствительности. Принимали мы во внимание и такой вариант: образные задачи могут дать улучшение чувствительности, числовые — ухудшение ее. Но прогнозы эти не подтвердились.

В табл. 1 приведены усредненные по группе результаты эксперимента. Их анализ позволяет установить две интересные закономерности. Первая из них выявляет момент различия между влиянием на сенсорную сферу образных и мыслительных задач, вторая — момент сходства между ними.

Таблица 1
Величина показателя чувствительности d' в разных сериях эксперимента

Величина показателя чувствительности d' в разных сериях эксперимента

Первая закономерность выступает, если проследить, как зависит изменение величины d' от трудности задачи. Данные (табл. 1) свидетельствуют, что в случае предъявления образных задач величина d' возрастает по мере увеличения их сложности. В случае же числовых задач наблюдается прямо противоположная тенденция: с увеличением их сложности величина d' снижается. Первая из этих тенденции, касающаяся образных задач, выступает во всех без исключения случаях, вторая, касающаяся числовых задач, везде — с одним исключением. Эта же закономерность видна и при сравнении отдельно взятых значений d'. Если сравнить по критерию Вилкоксона значимость различий d' между «фоном-I» и сериями с усложняющимися задачами, то картина будет следующей. В образных задачах различия возрастают до значимого уровня ко второй задаче и, естественно, оказываются значимыми также и для третьей, наиболее сложной, задачи (р<0,05). В числовых задачах, напротив, значимые различия характерны только для первой, самой легкой из этих задач, а по мере возрастания их сложности величины различия снижаются до незначимого уровня.

Соответственно на кривых РХ (рабочая характеристика) для образных задач ближе всех к фоновой РХ располагается РХ, полученная в 1-й задаче, несколько дальше — во 2-й и еще дальше — в 3-й. Для числовых же задач ближе всего к фоновой РХ оказывается та РХ, которая получена в 3-й задаче, затем — во 2-й и после нее — в 1-й. При этом, если сравнить образные задачи не с «фоном-1», а между собой, различие величины между ними по критерию Вилкоксона достигает значимого уровня (р<0,05) во всех случаях. В числовых задачах этого уровня достигает различие между величинами d' для 1-й и 3-й задач. Соответствующие величины для 2-й задачи занимают промежуточное положение между результатами наиболее и наименее сложных задач (1-й и 3-й), однако различия между значениями d' в 1-й и 2-й задачах, а также 2-й и 3-й не достигают уровня значимости по критерию Вилкоксона. Все это говорит о том, что числовые и образные задачи по-разному влияют на интересующий нас параметр — различительную чувствительность.

Вторая закономерность, выступающая при анализе данных (табл. 1), выявляет момент сходства между образными и мыслительными задачами. Она состоит в том, что при предъявлении двух типов задач сенсорная чувствительность оказывается выше фоновой. Это показано на рис. 1, где за нулевой уровень принята величина d' для серии «фон-1», остальные величины d' представлены в порядковой шкале. В 1-й задаче d' оказывается выше нулевого уровня как для числовых, так и для образных задач. Дальнейшая динамика, выступающая при предъявлении усложняющихся задач, будет разнонаправленной, но тем не менее все точки и там и здесь остаются выше нулевого уровня. Этот факт оказался для нас неожиданным, Если первую закономерность, заключающуюся в разнонаправленном действии на сенсорную сферу образных и числовых задач, можно было бы до какой-то степени предвидеть, то вторую, обсуждаемую сейчас, предсказать было трудно. Точнее, ее можно было предсказать для образных задач, но вряд ли можно было предвидеть для числовых. Скорее можно было ожидать, что для последних все величины окажутся ниже фоновых, как это показано на рис. 1 (снизу).

Как можно интерпретировать наличие двух установленных закономерностей? Наличие первой объяснить нетрудно. В образных и числовых задачах, как они применялись в наших опытах, мы имеем разный тип соединения сенсорной задачи с мыслительной. В первом случае речь может идти о включенных задачах (сенсорная задача включена в состав мыслительной достаточно органичным образом), во втором — о совмещенных задачах (сенсорная и мыслительная задачи, по существу, выступают как самостоятельные, соединенные лишь в блоке ответа, т. е. достаточно внешним образом). Поэтому в том и другом случае введение мыслительной задачи оказывает разнонаправленное влияние на сенсорику.

А. Значения d', полученные в сериях с образными задачами
Б. Значения d', полученные в сериях с числовыми задачами
В. Ожидавшаяся картина (горизонтальная штриховка — образные задачи, клеточная — числовые)
I — Область незначимых различий
II — Область различий, близких к значимым
III — Область значимых различий
Знаком +d' показано направление возрастания d' по сравнению с фоном, знаком -d' — убывание.
Величины d' усреднены для каждой задачи по всем значениям Р s.


Сложнее со второй закономерностью: ее наличие заставляет думать, что наряду с влиянием такого фактора, как тип задачи (включенные или совмещенные), существенное значение имеет и такой фактор, как общая активация когнитивной подсистемы, происходящая в результате введения мыслительной задачи. Влияние этого фактора может быть незначительным по сравнению с первым (тип задачи), тогда в эксперименте следует ожидать картину, представленную на рис. (снизу). Но влияние этого фактора может оказаться и существенным, и тогда в эксперименте может получиться картина, подобная обнаруженной нами. Его действие приводит к тому, что начальная точка оказывается сдвинутой на рисунке далеко вправо, тогда как действие другого из названных факторов — к тому, что две другие точки располагаются в убывающем порядке.

Однако данные, представленные в табл. 1, позволяют высказать и некоторые другие соображения. Возьмем образные задачи. Величины d' для первой из них, самой легкой, не достигают значимого отличия от фоновых. Более того, в одном случае величина d' возросла по сравнению с фоном, в другом осталась прежней, в третьем — уменьшилась. Общая тенденция к повышению d', характерная для образных задач, здесь совершенно не выступает. Значит, мы вправе заключить, что существует какой-то минимальный уровень сложности, ниже которого мыслительная задача не оказывает влияния на различение: следовательно, можно сконструировать такие задачи, решение которых не скажется существенным образом на показателях чувствительности. Отсюда два важных следствия.

I. Очевидно, что те несложные мыслительные задачи, которые наблюдателю приходится решать в опытах, проводимых по стандартным психофизическим процедурам, и которые сводятся к определению, куда следует сместить критерий решения при изменении инструкции (априорной вероятности, платежной матрицы), как раз и относятся к числу задач, лежащих ниже этого минимального уровня сложности. Отсюда следует хорошо известный психофизику факт, состоящий в том, что их влияние не сказывается заметным образом на показателях чувствительности. Отсюда и представление о независимом функционировании сенсорного блока и блока принятия решения, существующее в современной психофизике.

II. Можно предсказать получение самых различных результатов, вплоть до взаимоисключающих, в зависимости от того, какого уровня сложности задачи применяются в опытах. Видимо, с этим связана известная пестрота данных о влиянии мыслительных процессов на сенсорную сферу, которую мы имеем в литературе по общей психологии.

Наконец, последний важный момент: если установлено существование минимального уровня сложности, ниже которого мыслительные задачи оказываются нейтральными к сенсорным процессам, то возможно предположение о существовании и некоторого максимального уровня. Применительно к образным задачам оно должно означать, что при дальнейшем усложнении задач может быть достигнут уровень, после которого введение задачи будет уже не улучшать, а ухудшать различительную способность. В наших опытах такой уровень не был достигнут, но это не значит, что его не существует: это могло быть результатом того, что использованные в опыте три степени сложности задач еще не дают приближения к нему.

Данные по индивидуальным результатам, показанным нашими испытуемыми, приведены в табл. 2. Обращает на себя внимание то обстоятельство, что далеко не во всех случаях здесь выступают те две закономерности, которые были так отчетливо видны при анализе усредненных результатов (табл. 1). Так, если взять результаты, показанные при решении образных задач, то здесь первая закономерность (величина d' возрастает по мере усложнения задачи) нарушается в 4 случаях из 36, если считать нарушением только те случаи, когда величина d в 3-й задаче оказалась меньше, нежели в 1-й. Если же сюда еще добавить случаи, когда d' во 2-й задаче оказалась либо ниже, чем в 1-й, либо выше, чем в 3-й, то число таких нарушений возрастет до 9. Если же взять вторую из найденных закономерностей (а она состояла в том, что величина d' уже для 1-й задачи оказывается выше фоновой), то здесь число исключений тоже достаточно велико: в 4 случаях d' для 1-й задачи оказался ниже фонового значения, и еще в двух — равным ему.

Обратимся к результатам, показанным при решении числовых задач. Первая закономерность состояла здесь в убывании d' по мере усложнения задачи. В индивидуальных же данных мы видим, что d' для 3-й задачи оказался выше, чем для 1-й, в четырех случаях из 36, и еще в семи случаях d' для 2-й задачи оказался либо больше, чем в 1-й, либо меньше, чем в 3-й. Вторая закономерность для числовых задач была той же самой, что и для образных. Здесь в индивидуальных данных было три случая нарушения закономерности. Таким образом индивидуальные результаты в большинстве случаев хотя и следуют закономерностям, найденным по усредненным данным, но не всегда, число исключений здесь достаточно заметно.

Как следует относиться к наличию этих исключений? Структура нашего эксперимента была нацелена на то, чтобы сделать максимально представительными именно усредненные данные, и в силу этого до известной степени пренебрегала возможностью получить однородные индивидуальные результаты. Речь идет о такой особенности структуры наших опытов, как рандомизация экспериментов по группе в целом. За счет этого у каждого испытуемого оказывался свой порядок решения задач. Так, у испытуемого № 1 этот порядок был следующим (в приводимых обозначениях О означает образную задачу, Ч — числовую, римская цифра — номер задачи, число в скобках — величину Ps): OIII (0,5) — ЧI(0,2) — 0II(0,8) и т.д. Для испытуемого № 2 этот порядок был таким: ЧIII(0,8) — ОI(0,5) —ЧII(0,2) и т.д.

Такая структура эксперимента позволяет при групповом усреднении нивелировать такой побочный фактор, как порядок следования серий. Однако в индивидуальных результатах он оказывается отнюдь не нивелированным. У каждого испытуемого влияние предшествующих задач на последующие оказывается различным в силу разного порядка их следования. Точно так же за счет этого нейтрализуется возможность образования сходных установок у испытуемых, затрудняются выработка и совершенствование приемов работы и т.д. Все это почти неизбежно должно приводить к тому, что индивидуальные данные будут не совпадать с общегрупповыми.

Другим фактором, приводящим к несовпадению индивидуальных данных с усреднеными групповыми, является использование испытуемыми разных приемов решения предложенных задач. В силу этого субъективная сложность последних может в некоторых случаях не совпадать с объективной. При групповом усреднении такие случаи достаточно полно нивелируются, но в индивидуальных данных проявляют себя вполне отчетливо. Так, например, испытуемый № 4 использует такой прием мысленного решения 2-й образной задачи, при котором она оказывается более сложной, чем 3-я. Результаты работы испытуемого № 4 соответствуют сложности, вытекающей из способа решения задач, именно d' для 2-й задачи оказывается выше, чем для 3-й, при всех значениях Рs (табл. 2).

Думается, что рассмотренные факторы позволяют достаточно убедительно объяснить отмечаемое в ряде случаев расхождение групповых и индивидуальных данных и позволяют считать, что наличие таких расхождений не ставит под сомнение правомерность сформулированных выше закономерностей, которые были найдены на основе усреднения результатов.

Анализ способов работы испытуемых позволяет дать объяснение и непредвиденному смещению величин d', полученных в числовых задачах, по сравнению с ожидаемыми значениями (рис. 1). Этот анализ показал, что решение числовых задач с одновременным различением линий оказалось трудным для испытуемых: поэтому характерным для них была некоторая трансформация задачи, если не до комфортного, то до некоторого приемлемого для себя уровня. Так, испытуемый № 2 при решении числовых задач в одном пункте отступает от инструкции: не называет различные числа для случаев равенства и неравенства линий, и при каждом предъявлении называет новые числа (так как это оказалось для него трудным). Испытуемый № 3 в процессе решения числовых задач облегчает себе работу тем, что всегда только повторяет числа за экспериментатором (т.е. не соблюдает условие, согласно которому в случае неравных линии надо называть последующие числа последовательности). Испытуемый № 1 главное внимание уделяет различению сигналов, а числовую задачу решает во многом формально. Отсюда многочисленные ошибки в решении числовых задач. И только испытуемый № 4 решает числовые задачи, не внося в работу видимых упрощении.

Если вспомнить теперь о двух факторах, с которыми мы связали выше решение мыслительных задач (первый — это тип задач: включенные или совмещенные; второй — общая активация когнитивной системы), есть основания думать, что негативное действие первого из них было существенно нейтрализовано упрощениями, вносимыми испытуемыми в ходе решения задач, тогда как позитивное действие второго полностью сохранялось. Видимо, этим и объясняется тот факт, что значения d' в серии с числовыми задачами оказались завышенными по сравнению с ожидаемыми.

Таблица 2
Индивидуальные величины показателя чувствительности d' в разных сериях эксперимента

Индивидуальные величины показателя чувствительности d' в разных сериях эксперимента

Подтверждение того, что расхождение ожидаемого и полученного результата связано со снижением сложности решаемых задач, можно обнаружить в следующем факте. В наших опытах испытуемые вполне отчетливо выделяли серии, где Рs= 0,5, как значительно более сложные, нежели те, где Рs==0,2 или Рs=0,8. Так вот, именно в этих наиболее трудных сериях у трех наших испытуемых из четырех величины d', полученные при решении числовых задач, оказались ниже, чем d' для серии «фон-I». Иными словами, обнаружилась близкая к ожидаемой картина. Исключение составила испытуемая № 1, которая к решению числовых задач относилась формально. Названный результат достаточно понятен: априорная вероятность появления сигнала — фактор, не зависящий от испытуемого. В итоге он и проявляется в результатах опыта.

ВЫВОДЫ

Прежде всего в сериях без введения мыслительных задач результаты оказались в полном соответствии с психофизической теорией. Нет оснований высказывать сомнения в том, что в строгих условиях психофизического эксперимента (когда деятельность наблюдателя сводится к различению подаваемых стимулов) сенсорная чувствительность и механизм принятия решения действительно выступают как два достаточно независимых блока, как это принято считать в современной психофизике.

Иную картину продемонстрировали серии с введением мыслительных задач. Оказалось, что сенсорная чувствительность возрастает по сравнению с фоном в случае решения как образных, так и числовых задач.

Однако имеется разница во влиянии тех и других задач на чувствительность. При использовании образных задач чувствительность возрастает с усложнением задачи, при числовых — убывает. По-видимому, это связано с тем, что процесс различения стимулов выступает как включенная деятельность, когда наблюдатель решает образную задачу, и как совмещенная — когда он решает числовую.

Таким образом, принятое в современной психофизике положение о независимом функционировании сенсорного и решающего блока не может быть безоговорочно распространено на сложные формы деятельности наблюдателя. Оказалось, что при введении мыслительной задачи, когда процесс различения сопровождается интенсивной умственной деятельностью, в работающих системах может происходить переорганизация, так что сенсорный блок обнаруживает тесные связи с когнитивными процессами высокого уровня, активизирующимися в ходе решения задачи, и мыслительная деятельность выступает здесь как детерминанта изменения сенсорной чувствительности.



1. Бардин К. В. Проблемы порогов чувствительности и психофизические методы. М., 1976. 396 с.

2. Бардин К. В., Забродин Ю. М., Иваницкий А. М.., Матвеева Л. В. Особенности регуляции сенсорно-перцептивного процесса при некоторых психических расстройствах // Психофизика сенсорных систем / Под ред. Б.Ф. Ломова, Ю.М. Забродина. М.: Наука, 1979. С. 153—189.

3. Fernbergen S. Instructions and the psycho-physiological limen // Amer. J. Psychol. 1931. V. 43. P. 361—376.

4. Green D., Swets J. Signal detection theory and psychophysics. N. Y., 1966. 455 p.

5. Swets J. (ed.) Signal detection and recognition by human observer. Contemporary reading. N. Y. — L. — Sidney, 1964.