Диссертация (1147492), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Так,современные представления можно разделить на несколько групп. Сторонники первогонаправления предполагают, что частотная информация извлекается последовательно. При этом,большинство исследователей считают, что приоритетная роль в данном процессе отводитсясредним частотам. Предполагается, что именно они обеспечивают необходимый минимум дляраспознавания лица (Rolls et al., 1987; Bachmann, 1991; Gold et al., 1999; Costen et al., 1996;Collin et al., 2006). Результаты проведенных исследований показали, что при использованиичастот среднего диапазона происходит качественный скачок в распознавания лица. Сторонникивторого направления предполагают, что информация обрабатывается одновременно (Vogel etal., 2001, 2008; Eng et al., 2005; Awh et al., 2007; Scolari et al., 2008).
В эту же группу попадаюттеории, описывающие обработку зрительной информации как соответствующую закону «всеили ничего» (all-ornone) (Sergent et al., 2004; Zhang et al., 2008). Сторонники третьегонаправлениясчитают,чтоприоритетностьвыделениячастотопределяетсяэкспериментальными факторами и может меняться (Collin et al., 2004, 2006).Необходимоотметить,чтограницымежду выявленнымигруппамиявляютсяразмытыми. Так, существуют исследования, которые частично подтверждают правоту каждойиз теорий. Например, в рамках проведенного эксперимента Д. С. Алексеевой, Д. В. Явна, В. В.Бабенко были выявлены следующие закономерности, касающиеся сравнительной значимостиобработки различных пространственных частот в распознавании лиц.
Во-первых, былопоказано, что не наблюдается выраженного приоритета в использовании определенныхпространственных частот при распознавании лиц, если эти частоты относятся к диапазону от 1до 8 цикл/град. Во-вторых, пространственные частоты 0,5 и 16 цикл/град менее эффективны взадаче распознавания лиц. В третьих, лица, отфильтрованные в среднем диапазоне частот сполосой фильтрации 2 октавы, распознаются с той же точностью, что и неотфильтрованные(реальные) лица (Алексеева и др., 2015).
Таким образом, вопрос о значении различныхпространственных частот в распознавании лиц до сих пор остается открытым.В-четвертых, важно отметить, что каждый компонент спектра изображения, кромеамплитуды и фазы, характеризуется также и ориентацией (Цуккерман, 1978; Филд, 1999;Campbell et al., 1968;). Между нейронами и нейронными сетями, выделяющими разные17ориентации, установлены оппонентные взаимоотношения (Шелепин, 1981). Ранее былопоказано, что для распознавания лица очень важны горизонтальные и вертикальныесоставляющиепространственно-частотногоспектраизображения.Так,например,горизонтальные составляющие очень хорошо выделяют разные части лица: глаза, нос, губы.Причем данные составляющие очень устойчивы к различным манипуляциям со стимулами, чтопозволило ряду ученых выдвинуть понятие о так называемом «штрих-коде» лица (Мурыгин,2003; Dakin et al., 2009).
Вертикальные составляющие, наоборот, лучше передают очертанияфигуры человека. Это важно для идентификации человека, например, на большом расстоянии,когда лицо еще распознать невозможно. При этом, необходимо отметить, что дляраспознавания мимики, горизонтальных и вертикальных составляющих пространственночастотного спектра часто бывает недостаточно. В современных исследованиях было показано,чтомимическиеособенностиусиливаютсявслучаеиспользованиядиагональныхсоставляющих (Логунова и др., 2014, 2015). Более того, применение данного типа фильтрациине просто усиливали впечатление о лице, а придавали ему оттенок гротеска.1.1.2 Роль высших каскадов обработки информации в задачах распознавания лицРассмотримнейрофизиологическиемеханизмывысшихкаскадовобработкиинформации, на которых, как было сказано выше, осуществляется сравнение изображений с«динамическими шаблонами» и принятие решений.
За последнее время накопилосьзначительное количество экспериментальных данных по основным структурам мозга, которыетрадиционно связываются с распознаванием лиц. В середине 1960-хх гг. была разработанаконцепция о гностических нейронах, локализованных в нижневисочной коре и избирательнореагирующих на целостные объекты и (Konorski, 1967; Gross, 1972, 1973, 1992). Вначале 1980гг., в области дна верхней височной борозды мозга обезьян, были зарегистрированы откликигруппы клеток на изображения лиц. Было показано, что на целые лица и переменчивыеаспекты, данные группы клеток отвечали активнее в сравнении с другими типами изображений.Данные ответы изменялись и в случае наличия помех, которые сильно ухудшали возможностьвосприятия лиц (Perret et al., 1982, 1985; Rolls, 1986, 1987, 1992).
Далее, экспериментально былопоказано, что активность нейронов в данной области, определяется не только наличием в полезрения изображения лица, а весьма чувствительна к лицевой мимике. Было высказанопредположение, что эти нейроны оценивает направление взгляда, положение уголков губ, глаз,бровей, степень их изгиба и взаимного расположения частей лица, что важно для опознаниямимики (Haxby et al., 2000, 2011; Sarkheil et al., 2013).
В области нижневисочной коры былитакже зарегистрированы специфичные реакции на изображения лиц, отличавшиеся по своей18топографии от реакций на изображения домов, мебели или букв (Tanaka et al., 1991, 1996, 1997,1998). На основании полученных данных была построена схема строения нижневисочной коры,состоящей из сверхколонок нейронов, которые реагируют на разные вариации в изображенииодного объекта. Исследован механизм адаптации нейронов к изображению лица внижневисочной коре (Танака et al., 1991, 1993, 2003; Tsunoda, 2001). Показано, что происходитадаптация к семантике изображения, аналогично тому, как и на предыдущих уровняхзрительной системы, происходит адаптация к физическим признакам изображения, таким какяркость, цвет, ориентация, контраст, пространственная частота.
В дальнейшем, к основнымзонам мозга, отвечающим за распознавание лиц, была включена так называемая «затылочнаяобласть лица» (occipital face area), в которой найдены статистически значимые отличия привосприятии изображений лиц, в сравнении с другими объектами (Haxby et al., 2000, 2011; Ishai,2008; Mikhailova, 1997). Необходимо отметить, что вопрос о роли, которую играет даннаяобласть, до сих пор остается открытым, хотя, большинство исследователей сходятся напредположении, что данная область более чувствительна к отдельным признакам, а не общейконфигурации стимулов (Liu et al., 2010; Harris et al., 2008; Betts et al., 2010).К дополнительным зонам мозга, активация которых зависит от экспериментальныхусловий входят следующие структуры: миндалина и островковая кора, которые участвуют вобработке эмоциональной выразительности лица (Breiter et al., 1996; Morris et al., 1996, FusarPoli et al., 2009), нижняя лобная извилина, которая участвует в обработке семантическойинформации (Leveroni et al, 2000; Ishai et al., 2002), орбитофронтальная кора и вентральнаячасть стриатума, которые обеспечивают описание привлекательности лица (Aharon et al., 2001;O'Doherty et al., 2003).
Сведения о характере активационных сдвигов в других областях мозгачеловека при распознавании лиц весьма разнообразны, что связано со спецификойэкспериментальных условий. Так, например, в исследовании CollinsJ.A. (Collins et al., 2014)рассматривается роль вентральной части височных долей (vATLs) - как специфической областивосприятия лица.Важно подчеркнуть, что между всеми структурами происходит тесное взаимодействие, ане обычная передача сигнала с каскада на каскад. Таким образом, различные структурыобъединяются в сложные динамические мозговые паттерны активации, которые на глобальномуровнепредставляюткрупномасштабныеотдельные,новтожевремя,тесновзаимодействующие сети.
Данное предположение отражает системно-динамический подход ворганизации психических функций, подразумевающий взаимозаменяемость в определенныхпределах одних звеньев функциональной системы другими, а также то, что одно и то же звеноможет вовлекаться в реализацию нескольких различных функций. В задачах распознавания лицпринимаютучастиебольшоеколичествообластеймозга,которыехарактеризуются19синхронным изменением уровня оксигенации крови во время стимуляции (Raichle et al., 2001).Нейрофизиологические основы понимания организации крупномасштабных нейронных сетейбыли заложены еще Бабкиным, который в 1904 г. в своей диссертационной работе разработалконцепцию о временной связи в нейронных сетях живых организмов (Бабкин, 1904).
Былооказано, что установление данной связи происходит по «проторенному пути», который приугасании разрывается. Необходимо отметить, что в данной работе не только были замененыстарые термины, например, «психический» на новые – «сложно-нервный», но установленыфундаментальные факты, касающиеся процессов угасания и восстановления пищевогопроцесса. Исследования Бабкина установили фундаментальные факты, касающиеся процессовугасания и восстановления пищевого процесса.Необходимо отметить, что выбор областей мозга, между которыми будет установленавременная связь, зависит от инструкции и других экспериментальных условий. Рольинструкции в экспериментальных исследованиях показана неоднократно (Шелепин и др., 2009,2010). В связи с этим актуальным становится использование методов нейроиконики - науки,позволяющейвыделятьструктурыголовногомозга,активированныеврезультатеизбирательного воздействия различных тестовых стимулов (Шелепин, 2011).Рассмотрим вариации нейронных паттернов, которые могут быть активированы взадачах распознавания лиц.
Так, в современных исследованиях часто можно встретить такиеназвания, как сеть «зеркальных нейронов», «сеть наблюдения действий», «ментальная сеть»(сеть сознания), «сеть эмпатии» и др. Роль данных паттернов, которые относятся красширенной части сети распознавания лиц, связана с тем, что при восприятии значимыхэмоциональных стимулов (лицо, движение), человек автоматически моделирует в своемсознании психическое состояние другого. Понимание того, что делают другие, как они себячувствуют в определенной социальной ситуации, какие эмоции испытывают - все это являетсянеобходимым условием для того, чтобы успешно ориентироваться в сложном и постоянноменяющемся мире. Данные представления нашли свое отражение в коммуникативном подходеизучения особенностей восприятия лиц, а именно ОН-концепции. Как было отмеченоБарабанщиковым, воспринимая другого, мы не просто считываем начертанный в выражениилица «текст», но и одновременно порождаем его, нагружая системой оценок, отношений исмыслов (Барабанщиков, 2012).Нейрофизиологической основой данного процесса погружения является работа«зеркальных нейронов» – групп нейронов, которые возбуждаются при выполнении какого-либодействия, а также при наблюдении за движениями другого индивидуума (DiPellegrino et al.,1992; Gallese et al., 1996).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
