Учебно-исследовательская работа "Моделирование иллюзий как метод исследования ощущения и восприятия человека"

ГБОУ СПО «Новокузнецкий техникум строительных технологий и сферы обслуживания»

Моделирование иллюзий как метод исследования ощущения и восприятия человека

Работа на конкурс «Творческий поиск»

Номинация: Естественные науки

Автор: Беспалов Данил,

группа ЗИО1-15

Руководитель: Слюсарь Кристина Сергеевна,

преподаватель химии и биологии

Новокузнецк, 2016

Оглавление

Введение …………………………………………………………………………..3

Глава 1. Анатомические и физиологические аспекты ощущения

и восприятия ……………………………………………………………………...5

1. Характеристика анализаторов …………………………………………….5

2. Характеристика ощущения и восприятия анализаторами ……………...6

Глава 2. Психофизиологические аспекты иллюзий …………………………..10

2.1. Понятие «иллюзия» ………………………………………………………...10

2.2. Виды иллюзий ………………………………………………………………10

Экспериментальная часть ………………………………………………………19

Заключение ………………………………………………………………………22

Список литературы ……………………………………………………………...23

Приложение 1. Иллюзии, используемые в экспериментальной части

Введение

Вещи не всегда такие, какими кажутся…

Мне вот, например, кажется, что я всегда прав.

Параграф 78: фильм первый

Информацию об окружающем мире мы получаем с помощью органов чувств – анализаторов. Мы часто не сомневаемся, что окружающий мир именно таков, каким мы его видим, слышим и чувствуем. Но так ли это на самом деле? Уже тысячи лет иллюзии целенаправленно используются в архитектуре для создания определенных пространственных впечатлений, в изобразительном и цирковом искусстве, кинематографе и фотографии. Проблема иллюзий и оптических явлений остается одной из самых увлекательных для человека. В данной работе нам представляется интересным рассмотреть наиболее распространенные из них и познакомиться с механизмами их действия.

Исходя из выше сказанного, целью нашей работы является моделирование иллюзий как метод исследования ощущения и восприятия человека.

Данная цель достигается путем решения следующих задач:

1. рассмотреть анатомические и физиологические аспекты ощущения и восприятия;

2. изучить психофизиологические аспекты иллюзий;

3. смоделировать иллюзии с целью определения их ощущения и восприятия человеком.

Объектом исследования является ощущение и восприятие человека, предметом – влияние иллюзий на ощущение и восприятие.

В качестве рабочей нами была принята следующая гипотеза: иллюзия - это феномен восприятия, возникающий только в голове человека и не соответствующий какому-либо реальному явлению или объекту. 

В ходе работы использовались такие методы исследования как анализ литературных источников, анкетирование, эксперимент, наблюдение, сравнение, анализ.

Глава 1. Анатомические и физиологические аспекты ощущения и восприятия

1. Характеристика анализаторов

Физиологической основой ощущения является нервный процесс, возникающий при действии раздражителя на адекватный ему анализатор.

Каждый анализатор состоит из трех отделов:

• периферический отдел (воспринимающий, чувствительный) — представлен рецепторами, которые трансформируют внешнее раздражение в нервный импульс (нервное возбуждение) и являются органами чувств;

• промежуточный отдел (проводящий) — представлен нервными путями, соединяющими органы чувств с центральным отделом, куда по ним передается нервный импульс;

• центральный (корковый) отдел — представлен соответствующими зонами больших полушарий и коры больших полушарий, где происходит анализ поступающей от органов чувств информации и возникает ощущение.

Основной характеристикой анализатора является чувствительность, которая характеризуется величиной порога ощущения. Различают абсолютный и дифференцированный пороги ощущения.

Абсолютный порог ощущения – это минимальная сила раздражения, способная вызвать появление реакции.

Дифференциальный порог ощущения – это минимальная величина, на которую нужно изменить раздражение, чтобы вызвать изменение ответа.

Психофизическими опытами установлено, что величина ощущений изменяется медленнее, чем сила раздражителя [5, 112].

1. Характеристика ощущения и восприятия анализаторами

Ощущения представляют собой наиболее простую форму психической деятельности. Они возникают как реакция нервной системы на тот или иной раздражитель и имеют рефлекторный характер.

Восприятие - психический процесс формирования образа предметов и явлений внешнего мира. В отличие от ощущений, которые отражают только отдельные свойства и качества предметов, восприятие целостно и предметно. Иногда восприятием называют не процесс, а результат этого процесса - самобраз предмета или явления. Образ, картина, ситуация создается на основе первичных ощущений с приложением знаний, ожиданий, желаний, настроений и фантазий.

Зрительный анализатор

Примерно от 70 до 90%  информации о внешнем мире человек получает через зрение. Ощущение, вызванное световым сигналом,  сохраняется в  глазу за  счёт инерции зрения до 0,3 секунды. Инерция зрения порождает стробоскопический эффект:

1)  восприятие в условиях прерывистого наблюдения быстродвижущегося предмета неподвижным;

2)  восприятие быстрой смены изображений отдельных моментов движения тела как непрерывного его движения [2, 45].

Слуховой анализатор и вибрационная чувствительность

Мир наполнен звуками. Звуковая волна характеризуется уровнем интенсивности и частотой, что субъективно воспринимается как громкость и высота звука. Человеческое ухо очень  чувствительно и по своему строению делится на три части: наружное, среднее  и внутреннее,  и выполняет две функции:  восприятие звуков и сохранение равновесия тела.

Важная особенность слуха - бинауральный эффект – возможность определения направления звука. Звук доходит до ушной раковины, обращённой к источнику звука, быстрее, чем до другой, более удалённой.  У людей, глухих на одно ухо, бинауральный эффект отсутствует. Бинауральный эффект мало помогает при поступлении звука сверху.

Осязание

Кожа - сложный орган, выполняющий множество защитно-оборонительных функций.  Она защищает кровь от проникновения в неё химических веществ, предотвращая отравление организма, исполняет роль регулятора температуры тела,  охраняя организм от перегрева и переохлаждения.

На 1 см² кожи имеется примерно 25 точек - тактильных анализаторов,  воспринимающих ощущения,  возникающие при  воздействии  на кожную  поверхность  различных механических стимулов (прикосновение, давление). Кроме этого на коже  имеются  неравномерно  распределённые  анализаторы, воспринимающие боль,  тепло и холод.

Тактильный анализатор обладает высокой способностью к пространственной  локализации. Характерная  его особенность – быстрое развитие адаптации (привыкания),  т.е.  исчезновение чувства прикосновения или давления.  Время адаптации зависит от силы раздражителя,  для различных участков тела оно колеблется от 2 до 20 секунд. Благодаря адаптации мы не чувствуем прикосновение одежды к телу. 

Обоняние

У человека около 60 миллионов обонятельных клеток, расположенных в  слизистой оболочке носовых раковин.  Клетки покрыты огромным количеством волосков длиной 30-40 ангстрем (3-4 нанометра). Площадь их соприкосновения с пахучими веществами - 5-7 м².  От обонятельных клеток отходят  нервные  волокна, посылающие сигналы о запахах в мозг.

Если на анализаторы попадает вещество, опасное для жизни или угрожающее здоровью человека (эфир, нашатырный спирт, хлороформ и т.д.),  рефлекторно  замедляется или кратковременно задерживается дыхание.

Восприятие вкуса

 В физиологии и психологии принята четырёхкомпонентная теория вкуса, согласно которой вкус имеет четыре основных вида: сладкий, солёный, кислый и горький. Все остальные вкусовые ощущения - комбинация основных видов.

Вкус воспринимается  специальными  клеточными  образованьями (похожими на луковицы), находящимися в слизистой оболочке языка.

Вкусовой анализатор примерно в 10 тысяч раз грубее обоняния, индивидуальное восприятие вкуса может различаться до 20%.

Мышечное чувство

В мышцах человека есть специальные  рецепторы. Их  называют проприоцепторами (от латинского proprius - собственный).  Они посылают сигналы в мозг, сообщая о том, в каком состоянии находятся мышцы. В ответ мозг направляет импульсы, координирующие работу мышц. Мышечное чувство,  учитывая воздействие гравитации, “работает” постоянно. Благодаря мышечному чувству человек принимает более удобную позу.

Глава 2. Психофизиологические аспекты иллюзий

2.1. Понятие «иллюзия восприятия»

Иллюзии восприятия - искаженное отражение реальности, носящее устойчивый характер. Иллюзия восприятия - это феномен восприятия, существующий только в голове человека и не соответствующий какому-либо реальному явлению или объекту. 

2.2. Виды иллюзий

Иллюзии можно разделить на две группы: 1) обусловленные физическими факторами и 2) связанные с когнитивной переработкой информации. К первой группе относятся искажения оптической информации, возникающие между объектом и сетчаткой, а также искажения при передаче сенсорных сигналов. Во вторую группу входят иллюзии, возникающие из-за неверного применения хранящихся в мозге знаний для интерпретации сенсорных сигналов. 

Нам представляется интересной классификация иллюзий по типу анализатора, с которого поступает основная часть информации.

Зрительные иллюзии

Примерами для физических иллюзий, связанных с искажением оптической информации, могут служить миражи или радуга. Преломление света между объектом и глазом приводит к восприятию смещения в пространстве частей объекта или объектов в целом. Так происходит при наблюдении миражей или «сломанной» ложки в стакане с водой.

Искажение сенсорных сигналов, идущих от глаза к мозгу, происходит на уровне сетчатки. Практически единственной причиной их возникновения является локальное выцветание пигментов на сетчатке, происходящее вследствие очень интенсивной или продолжительной стимуляции участка сетчатки [3, 115].

Иллюзия «Фигура и фон»

 Они связаны с тем, что фон можно одновременно воспринимать объектом и наоборот. Когда мы рассматриваем объекты, мы должны принять решение относительно распределения яркостей: что считать объектом, а что – фоном. Это решение, вероятно, принимается в соответствии с перцептивными правилами, открытыми гештальтпсихологами (например, правило «хорошей формы»).

Рис.1. Фигура и фон

Иллюзии восприятия размера

Они основаны на восприятии перспективы и на других признаках глубины, неверно устанавливающих параметры константности восприятия при изображении глубины на плоскости. Иллюзии исчезают, когда те же объекты предъявляются и воспринимаются как имеющие реальную глубину.

Рис.2. Иллюзия восприятия размера

Какой из горизонтальных отрезков длиннее? Кажется, что верхний. На самом деле они равные. Эти фигуры проецируют на сетчатку изображения, аналогичные возникающим при рассматривании внешних и внутренних углов, например, выступающих углов дома и уходящих вглубь углов комнаты. В последнем случае иллюзии не возникает, т. к. наша зрительная система адекватно воспринимает размер объектов, имеющих реальную глубину. На плоскости перспектива как признак глубины задает размеры неверно.

Невозможные фигуры

Когда простая замкнутая фигура рассматривается с определенной точки, а ее части находятся на разном расстоянии от наблюдателя, но складываются в замкнутый контур на плоском сетчаточном изображении, зрительная система следует перцептивному правилу, что они находятся на одинаковом расстоянии от наблюдателя. Это ложное предположение влечет за собой искажение восприятия [3, 56].

Рис.3. Иллюзия невозможных фигур

Иллюзии, связанные с восприятием лиц

 Примерно также дело обстоит и с перевёрнутыми лицами. Если рассматривать две фотографии лиц, повернутые вверх ногами, кажется, что они не различаются: глаза, нос, губы, волосы - все идентично. Но, перевернув эти портреты, можно убедиться, что они абсолютно разные [3, 86].

Рис. 4. Иллюзия восприятия лица

Иллюзии, связанные с перцептивной готовностью

Подобные иллюзии обусловлены более высоким уровнем обработки информации, когда характер решаемой задачи определяет то, что воспринимает человек в окружающем мире. 

Пример из иллюзий не зрительной модальности связан с восприятием связи веса и размера. Маленькие предметы кажутся более тяжелыми, чем большие того же веса, из-за основанной на прошлом опыте мышечной готовности к тому, что чем больше объект, тем он тяжелее. Возьмите три сумки разного размера: маленькую, среднюю и большую. Положите в каждую из них равные по весу тяжёлые предметы, например, одинаковое количество книг. Попросите кого-нибудь поднять их и сказать, какая из сумок тяжелее. Можно с уверенностью сказать, что самая маленькая сумочка будет восприниматься самой тяжёлой. Эта иллюзия также объясняется нашей перцептивной готовностью. Когда мы видим большую сумку, мы ожидаем, что она будет тяжёлой и готовим наши мышцы к этому. Поэтому когда она заполнена не полностью, мы легко её поднимаем, и она воспринимается лёгкой. И, наоборот, мы не ожидаем от маленькой сумочки большого веса и удивлены его тяжестью [2, 54].

Парейдолические иллюзии

 Фигуры в чернильных кляксах, облачные корабли и другие подобные феномены иллюстрируют динамический характер нашего восприятия.

Рис.5. Парейдолическая иллюзия

Иллюзии движения

Пожалуй, самыми впечатляющими иллюзиями являются статичные изображения, которые кажутся нам движущимися. 

Рис. 6. Иллюзия движения

Ведущую роль здесь играет периферическое зрение. Важная информация о движении – это изменение освещенности (степени яркости) деталей объекта, улавливаемое периферийным зрением. Поэтому большинство иллюзий движения построены на регулярном повторе разных по яркости или цвету фрагментов. Изменение порядка чередования цветов задает разное направление движения.

Вербальные (слуховые) иллюзии

Слуховые (вербальные) иллюзии могут возникнуть не только при звуках речи, но и в форме неречевых обманов, таких, как шипение, шумов (кранов, например), отдельных звуков (выстрелов, шумов прибоя). Если человек слышит один голос, то речь идёт о моновокальных слуховых иллюзиях, если два голоса - о диалоге, три и больше - говорят о поливокальных иллюзиях.

Вербальные иллюзии могут возникнуть и у здоровых людей, под влиянием возбуждённого настроения, невнимания, и при определённых условиях (доносящаяся издалека неясная музыка, шум дождя и пр.). Однако отличие подобных явлений у здорового человека от больного состоит в том, что у них не нарушен момент правильного опознавания звуковых раздражителей, потому что здоровый человек имеет достаточно возможностей для проверки правильности ощущения (слуховой иллюзии) и уточнения первого ошибочного впечатления [1, 87].

Обонятельные иллюзии

Какосмия – это достаточно редкое заболевание, которое проявляется в различных обонятельных иллюзиях. Фактически, бывшие еще совсем недавно приятными, запахи превращаются в отвратительные. Причины обонятельных иллюзий, по мнению психологов и психиатров, могут говорить об ошибочном раздражении рецепторов, которое является следствием развития патологического процесса в корковой обонятельной области.

Обонятельные иллюзии обычно длятся недолго, поскольку являются следствием особых состояний: простудных заболеваний, злоупотребления алкоголем и лекарствами, при стрессах [4, 79].

Тактильные иллюзии

Проявлениями тактильных нарушений являются расстройства способности выявления внутренних источников раздражения, ощущений температуры, боли, давления, влажности, ошибочность различения внешних признаков знакомых предметов и объектов, иллюзорные ощущения и осязательные (тактильные) галлюцинации, мнимое восприятие схемы тела.

Один из древнейших и известных всем психологам примеров тактильной иллюзии представил ещё Аристотель ("иллюзия Аристотеля"). Если скрестить два пальца и катать между ними горошину или какой-нибудь мелкий предмет, то человеку он будет казаться двойным.

Рис.7. Иллюзия Аристотеля

Наиболее удачное и правильное с точки зрения анатомии объяснение этому явлению дал Робертсон. Он объяснил этот эффект тем, что при соприкосновении предмета по очереди с указательным и средним пальцем, точки соприкосновения, находятся в различных уровнях пространства.

Поэтому возникает мнимое ощущение (тактильная иллюзия), что точка прикосновения к указательному пальцу находится выше, хотя палец в реальности находится ниже, и наоборот - точка прикосновения к среднему пальцу - ниже, при том, что на самом деле, палец - выше.

Стороны пальцев, задействованные в этом опыте, в нормальном их положении не расположены рядом в пространстве, и обычно не прикасаются к одному предмету, поэтому сознание воспринимает один предмет, к которому они непривычно касаются, находящимся одновременно в двух местах, то есть сознание "трактует" его, как два разных предмета [6, 65].

Экспериментальная часть

Эксперимент №1. Восприимчивость человека к оптическим иллюзиям

Цель: установить восприимчивость человека к оптическим иллюзиям.

Респонденты: обучающиеся 1 курса ГБОУ СПО «НТСТиСО» - 50 человек.

В ходе эксперимента респондентам были продемонстрированы оптические иллюзии – фигура – фон, восприятие размера, парейдолические. (Приложение 1).

В результате опроса получены следующие данные:

Восприимчивость к иллюзии «Фигура – фон»

Да – 42 человека

Нет – 8 человек

Восприимчивость к иллюзии восприятия размера

Да – 48 человек

Нет – 2 человека

Восприимчивость к паредойлической иллюзии

Да – 36 человек

Нет – 14 человек

Выводы по эксперименту: наибольшую восприимчивость респонденты проявили к иллюзии восприятия размера, наименьшую к паредойлической иллюзии. Данный факт можно объяснить тем, что в паредойлической иллюзии главную роль играет развитие воображения, а не ощущения, поступающие от зрительного анализатора.

Эксперимент №2. Восприимчивость человека к тактильным иллюзиям

Цель: установить восприимчивость человека к тактильным иллюзиям.

Респонденты: обучающиеся 1 курса ГБОУ СПО «НТСТиСО» - 50 человек.

В ходе эксперимента с респондентами была воспроизведена тактильная иллюзия Аристотеля – к кончику носа дотронуться одновременно указательным и средним скрещенными пальцами.

В результате опроса получены следующие данные:

Восприимчивость к тактильной иллюзии Аристотеля

Да – 50 человек

Нет – 0 человек

Выводы по эксперименту: абсолютное большинство продемонстрировало восприимчивость к тактильной иллюзии, что связано с общим планом организации высшей нервной деятельности у всех людей (передача импульса от периферических отделов в центральный).

Эксперимент №3. Создание фотографий с оптическими иллюзиями.

Цель: создать фотоснимок с оптической иллюзией без применения фоторедактора.

Заключение

Таким образом, в ходе проделанной работы мы рассмотрели анатомические и физиологические аспекты ощущения и восприятия, изучили психофизиологические аспекты иллюзий, смоделировали иллюзии с целью определения их ощущения и восприятия человеком.

В результате можно сделать следующие выводы:

• в ходе исследования выдвинутая нами гипотеза подтвердилась: иллюзия действительно представляет собой феномен восприятия, возникающий только в голове человека и не соответствующий какому-либо реальному явлению или объекту;

• подавляющее большинство людей восприимчиво к различным типам иллюзий, что связанно с особенностями анатомии и физиологии анализаторов и работой головного мозга;

• восприимчивость к иллюзиям помимо ощущений зависит от психофизического состояния человека и воображения;

• человек может самостоятельно создавать оптические иллюзии в трехмерном пространстве.

Список литературы

1. Айк, Д. Иллюзии матрицы [Текст] / Д. Айк. – М.: Владос, 2008. – 250 с.

2. Бах, Р. Иллюзии [Текст] / Р. Бах.- М.: Омега, 2009. – 456 с.

3. Гиффорд, К. Оптические иллюзии [Текст] \ К. Гиффорд. – М.: Владос, 2013. – 324 с.

4. Дойдж, Н. Пластичность мозга. Потрясающие факты о том, как мысли способны менять структуру и функции нашего мозга [Текст] / Н. Дойдж. – М.: ЭКСМО, 2009. – 351 с.

5. Рамачандран, В.С. Рождение разума. Загадки нашего сознания [Текст] / В.С. Рамачандран. – М.: Олимп-бизнес, 2006. – 415 с.

6. Шпицер, М. Вся правда о мозге. Популярная неврология [Текст] / М. Шпицер. – М.: АСТ, 2008. – 310 с.

15