 |
Рис. 2.1.4. Примеры незавершенных рисунков с сохранением важных деталей
|
|
|
|
Рис. 2. 1. 4. Примеры незавершенных рисунков с сохранением важных деталей
Нарушения распознания объектов, представленных в неконвенциональном (необычном) виде. Нарушения приведения объекта в конвенциональное (обычное) положение. Распознание объектов, представленных в неконвенциональном виде, с помощью привычных способов анализа неизменных свойств объекта сопряжено с особыми трудностями. Согласно Ульману, такие неизменные свойства, как длина, периметр, протяженность, особенности формы, могут быть значительно искажены при изменении расположения точки, с которой рассматривается объект (Ulman, 1996). Чтобы компенсировать невозможность использования. инвари-антного описания объекта, здоровые испытуемые могут применить другие способы, в том числе структурное разложение и описание объекта по частям или приведение образа объекта в конвенциональное положение.
При распознании объекта в неконвенциональном ракурсе можно использовать несколько способов приведения его описания в соответствие с определенной моделью. При этом следует не забывать, что сам объект зависит от положения наблюдателя (см. Ulman, 1996). Эти способы включают в себя метод выравнивания, интерполяции различных точек зрения (Poggio, Edelman, 1990) и интерполяции различных, зрительно похожих представителей этого класса объектов (Lando, Edelman, 1995; Beymer, Poggio, 1996; Тагг, Bulthoff, 1999).
В нескольких исследованиях описаны нарушения использования стратегии выравнивания при распознании объектов в необычном ракурсе. Пациенты могут быть не в состоянии привести фотографии объектов в конвенциональный и неконвенциональный вид или назвать объекты, представленные в неконвенциональном виде (Warrington, Taylor, 1973; 1978). В то же время, пациенты узнают этот объект в конвенциональном виде. Уоррингтон и Джеймс обнаружили, что пациентам, чтобы распознать объект, требуется сильнее развернуть его из неконвенционального в конвенциональный ракурс, чем здоровым испытуемым (Warrington, James, 1986). Хамфрис и Риддок описали двух пациентов с серьезными нарушениями распознания объектов, сфотографированных с необычных ракурсов (Humphreys, Riddoch, 1984). По мнению Уоррингтона и Тейлора, в таких случаях основные поражения локализуются в нижнезадней теменной области правого полушария (Warrington, Taylor, 1973).
|
|
|
В качестве одного из методов решения таких задач можно предложить привязку объекта к осям координат. Марр подчеркнул роль главной и малой осей объекта в построении объект-центрированных осей координат (Магг, 1982). Форма объекта описывается при соотнесении с осью координат. Использование объект-центрированной системы отсчета позволяет сохранить константность формы при изменении ракурса объекта. Хамфрис и Риддок проверили эту гипотезу путем исследования распознания объекта с укороченной горизонтальной осью (Humphreys, Riddoch, 1984, 1985). Они показали, что пять пациентов с правополушар-ными поражениями продемонстрировали более значительные нарушения при распознании изображений объектов, укороченных по горизонтальной оси, чем при распознании объектов с недостающими деталями. Обратный паттерн нарушений обнаружился у лиц, страдающих ассоциативной агнозией вследствие билатеральных поражений обоих полушарий мозга. Ульман утверждает, что, помимо структурной привязки объекта к осям координат, можно использовать
выравнивание объекта по горизонтальной оси. «Очевидно, проблема заключается в общей способности компенсировать трансформации объекта, а не только в способности создавать его структурное описание, привязанное к оси координат» (U1-man, 1996, с. 185).
|
|
|
2. 1. 1. 2. Зрительная предметная агнозия и нарушения переработки информации в мозге
Роль переработки информации об общих свойствах объекта (см. обзор в Ulman, 1996; Тагг, Bulhoff, 1999). Прямой подход к распознанию объектов основан на допущении, что образ воспринимаемого объекта может быть распознан при его сравнении с образами объектов, хранящихся в памяти. Однако число образов даже единственного объекта, отраженного с разных точек зрения и при разных углах падения света, было бы слишком велико и требовало бы огромного объема памяти. Кроме того, образ, который требуется распознать, может несколько отличаться от всех образов, виденных в прошлом.
Было бы разумно предположить, что система распознания объектов была бы намного более эффективной (в смысле экономии объема памяти и надежности распознания конкретного объекта), если бы она опиралась на переработку общих свойств объекта, число которых ограничено и которые намного легче сравнивать с небольшим количеством образов памяти (Ullman, 1996). Чтобы распознать стол, необязательно хранить в памяти большое количество образцов форм, текстур, месторасположений и расцветок разнообразных столов в различных ракурсах. Общие свойства стола любой формы, местоположения, расцветки, текстуры или размера могут храниться в памяти и использоваться для сравнения с соответствующими свойствами распознаваемого объекта.
Стадии переработки зрительной информации. Исследования приматов показывают, что переработка информации об общих свойствах объектов происходит в многочисленных специализированных и взаимосвязанных областях зрительной системы и включает несколько последовательных стадий. Предполагается, что эти стадии таковы:
1) предварительная переработка элементарных характеристик зрительной информации, таких как освещенность, цвет, движение;
2) промежуточная переработка — группировка элементарных характеристик с похожими свойствами в объекты и их общие очертания;
3) окончательная переработка, приводящая к восприятию объектов и сцен на основании результатов промежуточной переработки (Van Essen et al., 1990).
Зрение может пострадать при нарушении любой из трех стадий, но развитие зрительной агнозии объектов может быть связано главным образом со второй и особенно с третьей стадией переработки зрительной информации. Нарушения на стадии окончательной переработки зрительной информации — восприятия объектов — описаны в предыдущих разделах. Нарушения предварительной и промежуточной переработки и их связь со зрительной предметной агнозией рассматриваются в следующих разделах.
|
|
|
Нарушения низшего уровня переработки зрительной информации и зрительная предметная агнозия. Частичная потеря элементарной зрительной чувствительности. Некоторые авторы подчеркивают исключительную роль нарушений элементарной зрительной чувствительности при развитии зрительной агнозии. Бэй предполагает, что легкие нарушения зрительной чувствительности могут объяснять расстройства идентификации объектов (Bay, 1950; 1953). Он утверждает, что динамические процессы могут выявить такие элементарные нарушения, и обнаружил у пациентов со зрительной агнозией расстройства локальной адаптации в нормальных областях полей зрения. По его мнению, стимул, " поступивший на эти поля, у таких пациентов угасает намного быстрее, чем у здоровых испытуемых. Бэй подчеркнул роль слабоумия и сниженного уровня сознания как дополнительного фактора развития зрительной агнозии у пациентов с нарушениями элементарной зрительной чувствительности.
Эттлингер указал на то, что элементарные нарушения зрения можно обнаружить у многих пациентов, не страдающих зрительной агнозией (Ettlinger, 1956). Он использовал обширную батарею тестов элементарных зрительных процессов, в том числе различения яркости, слияния мельканий, резкости восприятия мелких объектов, тахистоскопической резкости, локальной адаптации, и не обнаружил значимой корреляции между нарушениями элементарных сенсорных процессов и зрительной агнозией у 30 пациентов с поражениями мозга. Аналогичные результаты были получены Кантимулиной, которая обнаружила расстройства различения яркости и локальной адаптации у пациентов с затылочными поражениями при отсутствии зрительной агнозии (Кантимулина, 1961). Конечно, значительное снижение остроты зрения ухудшает способность выделять элементарные зрительные свойства, но такие нарушения можно преодолеть на последующих стадиях переработки зрительной информации.
|
|
|
Нарушения на промежуточном уровне переработки зрительной информации и зрительная агнозия объектов. Нарушения на уровне анализа простых свойств. Мозговые корреляты процесса анализа простых свойств. Со времен классических работ Хьюбела и Визеля известно, что ранние стадии переработки формы, в том числе ориентации линий, их пересечений и углов, у приматов проходят в области V1 (поле 17 Бродмана) (Hubel, Wiesel, 1959; 1968; 1977). Также обнаружено, что ранние стадии зрительной переработки элементов, которые можно использовать при анализе формы, локализуются в области V2. Эти области подготавливают информацию для переработки на высшем уровне и, таким образом, отвечают за ее промежуточную переработку.
В области V1, которая находится в стриарной коре, соответствующей полю 17 Бродмана, расположена серия капель и межкапельных участков. Нейроны области VI чувствительны к свету в пределах рецептивного поля, которое получает стимулы от небольшого участка сетчатки одного или обоих глаз через латеральные коленчатые ядра. В области V1 имеются ориентационные колонки и колонки глазодоминантности. Это было впервые показано в классической работе Хьюбела и Визеля (Hubel, Wiesel, 1959; 1968; 1977). В каждой ориентационной колонке представлена определенная ориентация линий. Среди других функциональных свойств колонок области V1 можно назвать ретинотопию, глазодоминантность
и цвет. Клетки рецептивного поля V1 реагируют на ориентацию линий, величину угла, контрастные границы контура, ориентацию контура, пересечение линий, движение и бинокулярную диспаратность. Рецептивные поля со слепыми окончаниями равно предпочитают линии и пересечения, но лучше всего реагируют на короткие линии и короткие фрагменты углов (см. обзор в von der Heudt, 1995). У обезьян клетки со слепыми окончаниями можно обнаружить в областях V1 и V2. Некоторые клетки в области капель получают закодированный в цвете сигнал от клеток латеральных коленчатых ядер.
Область V2 расположена в престриарной коре, занимает часть поля 18 Бродмана и содержит различные паттерны «толстых», «тонких» и «бледных» полосок («thick dense», «thin dense», «pale bands»). Области V1 и V2 во многом взаимосвязаны и являются дивергентными и конвергентными (см. обзор в Ts'o & Roe, 1995). Стимулы из V2 передаются в область V4, а затем в кору средневисочной области. Рецептивные поля в области V2 больше, чем в V1, и ретинотопия в V2 менее точная, чем в V1. Нейроны области V2 реагируют на более интегрированные свойства, например, клетки диспаратности реагируют на оптимальную стереоскопическую диспаратность сетчатки двух глаз, но не откликаются на монокулярную стимуляцию. Как и нейроны области VI, нейроны V2 активируются ориентацией, но, кроме того, они могут реагировать на контрастные границы как реальных, так и воображаемых, «субъективных» контуров (von der Heydt et al., 1984; von der Heydt, Peterhans, 1989). Эти нейроны расположены в районе тонких бледных полос области V2 (см. Grusser, Landis, 1991; von der Heydt, 1995). Нейроны «тонких полос» реагируют на хроматические стимулы. Область V2 (часть поля 18 Бродмана) содержит нейроны, которые характеризуются сильной настройкой на ориентацию и чередование светлых и темных полос, что указывает на их способность к избирательной пространственно-частотной настройке, являющейся первым этапом распознания текстуры и следующим за областью VI этапом определения контуров (см. обзор в Grusser, Landis, 1991).
|
|
|
Нарушения на уровне анализа простых свойств или нарушения различения простых свойств. Сохранность дифференциальных порогов при неограниченном времени предъявления и коротком межстимульном интервале. Рассмотренные данные указывают на возможность того, что распознание ориентации линий, величины углов, текстур может проходить на ранних стадиях восприятия объекта в мозге. Обнаружено, что можно выявить нарушения в способности воспринимать наклон двух линий как одинаковый или разный (Warrington, Rabin, 1970). Были разработаны специальные тесты для диагностики способности пациентов подбирать наклон линии по имеющемуся образцу, где они расположены в виде «солнечных лучей» и образуют с горизонталью углы от 0° до 180° с шагом в 16°. Длина линии «луча» и стимула одинакова. В усложненном варианте теста сти-мульная линия была значительно короче «луча» (Benton et al, 1978).
Данные нарушения могут играть некоторую роль в развитии зрительной агнозии объектов. Предположив это, мы ожидали обнаружить у пациентов со зрительной агнозией объектов и поражениями затылочной доли различную статистическую частоту нарушений распознания ориентации линий, различения величины углов и текстур. Однако при времени предъявления стимула 2000 мс и межсти-
мульном интервале 2 с не было обнаружено значительных нарушений. Трудности начали возникать, когда время предъявления сокращалось до 200 мс либо меж-стимульный интервал увеличивался до 5 или 10 с.
Мы обследовали 32 пациента после инсульта (Тонконогий, 1973; Меерсон, 1986) и 42 пациента, перенесших удаление передненижней височной доли в ходе операции по лечению височной эпилепсии (Меерсон, 1977; Меерсон, 1986). В группе пациентов после инсульта зрительная агнозия объектов и возможные поражения затылочно-височной области были обнаружены у 8 человек, в том числе билатеральные поражения у 4 человек и левотеменные поражения у 4 человек. В контрольную группу входили следующие пациенты:
1) с конструктивной апраксией и преимущественно нижнетеменными поражениями — три случая с левосторонними и один случай с правосторонними поражениями;
2) с афазией Вернике и верхнезадними височными поражениями — 12 случаев, все левосторонние;
3) с афазией Брока, левосторонней или правосторонней гемиплегией и фронтальными премоторными поражениями — 8 случаев, из них 6 пациентов с левосторонними и 2 пациента с правосторонними поражениями.
В число клинических критериев локализации поражений также входило наличие гемианопсий и типы гемианопсии. Пациенты тестировались в период от 5-6 недель до нескольких месяцев после инсульта.
В группу пациентов с удалением передненижней височной доли входили 22 человека, перенесшие операцию на правом полушарии, и 20 человек — на левом полушарии. У них были удалены такие части передненижней височной доли, как парагиппокампальная и веретенообразная извилина и медиобазальные структуры, прежде всего гиппокамп. В этой группе пациентов зрительная агнозия" объектов не обнаружена. Пациенты тестировались через 4-6 недель после операции (Меерсон, 1986, стр. 124-125). Различение углов и текстур исследовалось по тому же принципу, что и у пациентов с иной локализацией поражений.
Стимульный материал представлял собой линии, отклоняющиеся от горизонтали на 30-75°, и углы такой же величины (рис. 2. 1. 5). В исследовании пациентов, перенесших инсульт и операцию, величина углов и отклонений линий составляла 5-45° и 1-45° соответственно.
В другой набор стимулов входили текстуры с разными статистическими характеристиками. Текстуры состояли из маленьких черных квадратиков, выстроенных в линии, на фоне большого белого квадрата (Julezs, 1971). Они различались по частоте маленьких черных квадратиков, изображенных в случайном порядке в соответствии со статистикой первого порядка в диапазоне отр = 0, 1 дор = 0, 9, с разностями от р = 0, 05 до р = 0, 4 (см. рис. 2. 1. 5).
Стимулы предъявлялись на экране тахистоскопа со временем экспозиции 2 с. Интервал между двумя сравниваемыми стимулами составлял 0 с, то есть два стимула предъявлялись одновременно. Увидев пару стимулов, испытуемый должен был сказать, являются ли, например, два угла одинаковой или разной величины одинаковыми или разными. После завершения теста подсчитывались средние
дифференциальные пороги. Мы ожидали, что возможные нарушения в областях VI и V2, исследованные Хьюбелом и Визелем, проявятся в увеличении дифференциальных порогов различения углов и текстур.
Рис. 2. 1. 5. Примеры углов и текстур, используемых для дифференциации двух стимулов. Вероятность черных квадратов для верхней текстуры - р = 0, 2, для нижней - р = 0, 45
Результаты различения углов указывают на отсутствие значимых различий дифференциальных порогов в двух группах пациентов — со зрительной агнозией объектов и затылочными или затылочно-височными поражениями и с различной локализацией поражений вне затылочной области (Меерсон, 1986). При времени экспозиции 2000 мс и одновременном предъявлении двух стимулов для различения средние дифференциальные пороги различения углов и текстур были одинаковыми во всех группах пациентов (рис. 2. 1. 6). Пороги различения углов были чуть выше в группе с затылочными поражениями и составляли 6, 3 по сравнению с 4, 8 у пациентов с теменными поражениями, 4, 2 у пациентов с верхнезадними височными поражениями и 3, 6 у пациентов с премоторными фронтальными поражениями. Аналогичные результаты — 3, 6 — были получены в группе с нижневисочными поражениями.
Дизайн исследования: два угла, изображенных внизу рисунка, предъявлялись на экране тахистоскопа с интервалом 0 с (одновременно) или 10 с. Время предъявления — 2 с. Испытуемый должен сказать, одинаковые эти стимулы или разные.
Как и в эксперименте с различением углов, средние дифференциальные пороги различения текстур при одновременном предъявлении не различались значимым образом у пациентов с затылочными, теменными, верхневисочными, задне-височными и премоторными фронтальными поражениями и составляли 0, 08; 0, 075; 0, 071; 0, 085 и 0, 065 соответственно.
Эти результаты указывают на возможную сохранность промежуточных стадий переработки простых свойств, таких как различение углов и текстур, у пациентов с различными типами локальной патологии мозга. В том числе у пациентов с наличием или отсутствием затылочных поражений, при условии предъявления сигналов в конвенциональном виде с оптимальным временем экспозиции и меж-стимульными интервалами в 0, 5 и 10 с. Некоторое улучшение различения углов, отмеченное в группе с затылочными поражениями по сравнению с другими группами пациентов, возможно, связано с довольно незначительными нарушениями в оценке величины углов на низшем уровне переработки зрительной информации. Различия между группами пациентов с различной локализацией поражений стали более значимыми при увеличении межстимульных интервалов или уменьшении времени экспозиции.
Увеличение межстимульных интервалов. Расстройства зрительной рабочей памяти. Во второй серии экспериментов по различению углов время экспозиции стимулов осталось 2000 мс, но интервалы между двумя стимулами варьировались: 0 с, 5 с и 10 с. Результаты представлены в табл. 2. 1. 2. При одновременном предъявлении стимулов средние дифференциальные пороги для углов были немного выше в группе с затылочными поражениями, чем в других группах пациентов, но эти различия значительно усилились при увеличении межстимульных интервалов. Например, средние дифференциальные пороги различения углов в группе с теменными поражениями возросли от 4, 6 до 8, 9 при интервалах 0 и 10 с соответственно, а в группе с затылочными поражениями произошло возрастание от 6, 3 до 22, 6. Значительное увеличение средних дифференциальных порогов различения углов также обнаружилось в группе пациентов с передневисочными поражениями: от 3, 6 при межстимульном интервале 0 с до 14, 4 при интервале 10 с (см. табл. 2. 1. 2).
|
|
|
