Phi fenomén - Phi phenomenon

Ukázka phi jevu pomocí dvou černých pruhů ( SOA  = 102 ms, ISI  = −51 ms)

Termín phi jev se používá v užším smyslu pro zjevný pohyb, který je pozorován, pokud jsou dva blízké optické podněty prezentovány střídavě s relativně vysokou frekvencí. Na rozdíl od pohybu beta , pozorovaného na nižších frekvencích, se zdá, že se samotné podněty nepohybují. Místo toho jako by před podněty vyskočilo difúzní, amorfní něco podobného stínu a dočasně je uzavřelo. Zdá se, že tento stín má téměř barvu pozadí. Max Wertheimer poprvé popsal tuto formu zjevného pohybu ve své habilitační práci , publikované v roce 1912, označující zrod psychologie Gestalt .

V širším smyslu, zvláště pokud se používá fenomén více formálních tvarů , platí také pro všechny zjevné pohyby, které lze pozorovat, pokud jsou střídavě prezentovány dva blízké optické podněty. Patří sem zejména beta pohyb , který je důležitý pro iluzi pohybu v kině a animaci . Ve skutečnosti Wertheimer použil termín „φ-fenomén“ na všechny zjevné pohyby popsané v jeho tezi, když v roce 1912 představil termín, pohyb bez objektů, který nazýval „čistý φ“. Někteří komentátoři nicméně tvrdí, že si vyhradil řecké písmeno φ pro čistý pohyb bez objektů.

Experimentální ukázka

„Magni-phi“ varianta klasického experimentálního uspořádání s více než dvěma prvky.

Wertheimerovy klasické experimenty používaly dvě světelné linie nebo křivky opakovaně prezentované jeden po druhém pomocí tachistoskopu . Pokud byly použity určité, relativně krátké intervaly mezi podněty a vzdálenost mezi podněty byla vhodná, pak jeho poddaní (kteří byli shodou okolností jeho kolegové Wolfgang Köhler a Kurt Koffka ) uvedli, že vidí čistý „bezobjektový“ pohyb.

Ukázalo se však, že je obtížné phi stabilně a přesvědčivě demonstrovat. Psychologové 21. století navrhli živější experimentální uspořádání s využitím více než dvou podnětů, aby usnadnili demonstraci tohoto jevu. V této ukázce, nazvané „Magni-phi“, jsou identické disky uspořádány do kruhu a v rychlém sledu je jeden z disků ukryt ve směru nebo proti směru hodinových ručiček. To usnadňuje pozorování druhu pohybu podobného stínu, který Wertheimer objevil. Demonstrace Magni-phi je robustní vůči změnám parametrů, jako je načasování, velikost, intenzita, počet disků a pozorovací vzdálenost.

Kromě toho lze tento jev pozorovat spolehlivěji dokonce pouze se dvěma prvky, pokud je použit negativní interstimulární interval (ISI) (tj. Pokud se období, během nichž jsou tyto dva prvky viditelné, mírně překrývají). V takovém případě může divák vidět dva objekty jako nehybné a předpokládat, že nevědomky, že znovuobjevení stimulu na jedné straně znamená, že se objekt, který byl dříve zobrazen v této poloze, znovu objevil, a nikoli, jak bylo pozorováno při pohybu beta, že předmět z protější strana se právě přesunula do nové polohy. Zásadním faktorem pro toto vnímání je krátkost diskontinuity podnětu na každé straně. To je podpořeno pozorováním, že pro vytvoření jevu phi phi musí být správně zvoleny dva parametry: za prvé nesmí absolutní trvání mezery na každé straně překročit asi 150 ms. A za druhé, trvání mezery nesmí překročit 40% stimulačního období.

Historie výzkumu

Wertheimer ve své diplomové práci z roku 1912 představil symbol φ ( phi ) následujícím způsobem:

Gegeben sind sukzessiv zwei Objekte als Reize; diese werden empfunden; zuerst wird a gesehen, zuletzt b; zwischen ihnen war die ‚Bewegung von a nach b gesehen '; ohne daß die entsprechende Bewegung resp. die raum-zeit-kontinuierlichen Zwischenlagen zwischen a und b wirklich als Reize exponiert gewesen wären. Der psychische Sachverhalt sei - ohne irgendeine Präjudiz - mit a φ b bezeichnet.

Dva po sobě jdoucí objekty jsou uvedeny jako podněty; tyto jsou vnímány; první a je vidět, poslední b; mezi nimi je vidět „pohyb od a do b“; aniž by ve skutečnosti vystavil odpovídající pohyb respektive časoprostorově spojité mezipolohy mezi a a b jako podněty. Fyzický problém bude označen - bez jakýchkoli předsudků - φ b.

Kromě „optimálního pohybu“ (později nazývaného beta pohyb) a dílčích pohybů obou objektů Wertheimer popsal jev, který nazval „čistý pohyb“. V souvislosti s tím shrnul popisy svých testovaných subjektů takto:

Dál by se to mohlo stát, že by to mohlo mít za následek další válku: Objekt má svůj vlastní dům; byl von Objekten vorhanden war, war in den zwei Lagen gegeben; nicht eines oder eines von ihnen oder ein ähnliches betraf die Bewegung; sondern zwischen ihnen war Bewegung gegeben; nichte Objektbewegung. Ave Nicht: das Objekt bewegt withich hinüber, ich sehe es nur nicht. Sondern es war einfach Bewegung da; nicht auf ein Objekt bezüglich.

Tyto případy vypadaly takovým způsobem, že nebyla přítomna ani ta myšlenka: objekt se přesunul napříč; co existovalo z předmětů, bylo dáno ve dvou polohách; ani jeden ani druhý z nich ani podobný neodpovídal hnutí; ale mezi nimi byl pohyb; není to pohyb předmětu. Ani ne: objekt se pohybuje napříč, jen ho nevidím. Místo toho to tam byl jen pohyb; netýká se předmětu.

Wertheimer těmto pozorováním přisuzoval velkou důležitost, protože podle jeho názoru dokázali, že pohyb lze vnímat přímo a nebyl nutně odvozen ze samostatného pocitu dvou optických podnětů na mírně odlišných místech v mírně odlišných časech. Tento aspekt jeho práce byl důležitým spouštěčem při zahájení gestaltské psychologie.

Počínaje polovinou 20. století nastal ve vědecké literatuře zmatek ohledně toho, co přesně je fenomén phi. Jedním z důvodů může být to, že anglofonní vědci měli potíže s porozuměním Wertheimerově tezi, která byla publikována v němčině. Styl Wertheimerova psaní je také výstřední. Wertheimerova práce navíc přesně nespecifikuje, za jakých parametrů byl pozorován „čistý pohyb“. Navíc je obtížné tento jev reprodukovat. K tomuto zmatku přispěla vlivná historie psychologie pocitu a vnímání Edwina Boringa . Boring vyjmenoval jevy, které Wertheimer pozoroval, a roztřídil je podle délky interstimulárního intervalu. Boring však umístil fenomén phi do nesprávné polohy, konkrétně s relativně dlouhým intervalem mezi stimuly. Ve skutečnosti s tak dlouhými intervaly subjekty vůbec nevnímají pohyb; pozorují pouze dva objekty objevující se postupně.

Tento zmatek pravděpodobně přispěl k „znovuobjevení“ fenoménu phi pod jinými názvy, například jako „pohyb omega“, „pohyb po obrazu“ a „pohyb stínů“.

Reverzní iluze phi

Jak je viditelný pohyb phi vnímán lidským zrakovým systémem se dvěma stacionárními a podobnými optickými podněty prezentovanými vedle sebe s postupným vystavováním vysoké frekvenci, existuje také obrácená verze tohoto pohybu, která je obrácenou iluzí phi. Reverzní phi iluze je druh phi jevu, který mizí nebo se rozpouští ze svého pozitivního směru na vytlačený negativní, takže zdánlivý pohyb, který lidské vnímání je opačný ke skutečnému fyzickému posunutí. Po reverzní iluzi phi často následují černobílé vzory.

Věří se, že iluze reverzní phi jsou skutečně efekty jasu, že k ní dochází, když se obraz převracející jas pohybuje po naší sítnici. Lze to vysvětlit mechanismy modelu vizuálního receptivního pole, kde se vizuální podněty sčítají prostorově (proces, který je obrácen k prostorové diferenciaci). Toto prostorové shrnutí v malé míře rozostří obrys, a tím změní vnímaný jas. Z tohoto receptivního modelu pole jsou potvrzeny čtyři předpovědi. Nejprve by měly být rozloženy foveální reverzní phi, když je posun větší než šířka foveálních receptivních polí. Za druhé, reverzní ph iluze existuje v periferní sítnici pro větší posunutí než ve fovei, protože receptivní pole jsou v periferní sítnici větší. Za třetí, prostorové součty receptivními poli by bylo možné zvýšit vizuálním rozmazáním obrácené iluze promítané na obrazovku s rozostřeným objektivem. Začtvrté, množství obrácené iluze phi by se mělo zvyšovat s poklesem posunutí mezi pozitivními a negativními obrázky.

Náš vizuální systém skutečně zpracovává fenomén vpřed a vzad phi stejným způsobem. Náš vizuální systém vnímá phi fenomén mezi jednotlivými body odpovídajícího jasu v po sobě jdoucích rámcích a pohyb phi je určen na místní bázi point-for-point zprostředkované jasem místo na globálním základě.

Neurální mechanismus, který je základem citlivosti na reverzní phi fenomén

  • Buňky detektorů pohybu T4 a T5 jsou nezbytné a dostačující pro obrácené chování phi a neexistují žádné jiné cesty, které by vytvářely otáčivé reakce pro reverzní pohyb phi
  • Tangenciální buňky vykazují částečnou napěťovou odezvu se stimulací reverzního pohybu phi
  • Model detektoru Hassenstein-Reichardt
  • U dendritů T4 existují podstatné reakce na reverzní phi a okrajové reakce u dendritů T5

Phi fenomén a beta pohyb

Příklad pohybu beta

Phi fenomén byl dlouho zaměňován s beta pohybem ; zakladatel Gestalt School of Psychology, Max Wertheimer , však rozdíl mezi nimi rozlišil v roce 1912. Zatímco fenomén Phi a hnutí Beta lze považovat ve stejné kategorii v širším smyslu, jsou skutečně zcela odlišné.

Za prvé, rozdíl je na neuroanatomické úrovni. Vizuální informace jsou zpracovávány dvěma cestami, jedna zpracovává polohu a pohyb a druhá zpracovává formu a barvu. Pokud se předmět pohybuje nebo mění polohu, pravděpodobně by stimuloval obě dráhy a měl by za následek vnímání pohybu beta. Zatímco pokud objekt mění polohu příliš rychle, může to mít za následek vnímání čistého pohybu, jako je phi fenomén.

Za druhé, phi fenomén a beta pohyb se také vnímavě liší. Pro fenomén phi jsou postupně prezentovány dva podněty A a B, co vnímáte, je nějaký pohyb procházející přes A a B; zatímco pro pohyb beta, stále se dvěma podněty A a B prezentovanými za sebou, to, co vnímáte, by byl předmět skutečně procházející z polohy A do polohy B.

Rozdíl také spočívá v kognitivní úrovni, v tom, jak náš vizuální systém interpretuje pohyb, což je založeno na předpokladu, že vizuální systém řeší inverzní problém percepční interpretace. U sousedních podnětů vytvářených předmětem musí vizuální systém odvodit předmět, protože sousední podněty neposkytují úplný obraz reality. Náš vizuální systém může interpretovat více než jeden způsob. Aby náš vizuální systém získal jedinečnou a autentickou interpretaci, musí omezovat více interpretací. Zásady, které náš vizuální systém používá k nastavení omezení, jsou často relevantní pro jednoduchost a pravděpodobnost.

Hassenstein – Reichardtův model detektoru

Hassenstein – Reichardtův detekční model

Hassenstein – Reichardtův detektorový model je považován za první matematický model, který navrhuje, aby náš vizuální systém odhadoval pohyb detekováním časové křížové korelace intenzit světla ze dvou sousedních bodů, zkrátka teoretický neurální obvod pro to, jak náš vizuální systém sleduje pohyb . Tento model dokáže vysvětlit a předvídat phi fenomén a jeho obrácenou verzi. Tento model se skládá ze dvou umístění a dvou vizuálních vstupů, že pokud je detekován jeden vstup na jednom místě, signál bude odeslán do druhého umístění. Dva vizuální vstupy by byly asymetricky filtrovány v čase, pak se vizuální kontrast na jednom místě znásobí časově zpožděným kontrastem z druhého místa. Nakonec se výsledek násobení odečte, aby se získal výstup.

Dva pozitivní nebo dva negativní signály by proto generovaly kladný výstup; ale pokud jsou vstupy jeden pozitivní a jeden negativní, výstup by byl záporný. To matematicky odpovídá pravidlu násobení.

U phi jevu by se detektor pohybu vyvinul tak, aby detekoval změnu intenzity světla v jednom bodě sítnice, pak by náš vizuální systém vypočítal korelaci této změny se změnou intenzity světla sousedního bodu na sítnici, s krátkým zpoždění.

Reichardtův model

Reichardtův model je složitější formou nejjednoduššího modelu Hassenstein – Reichardtova detektoru, který je považován za párový model se společnou kvadratickou nelinearitou. Protože Fourierova metoda je považována za lineární, Reichardtův model zavádí multiplikativní nelinearitu, když jsou naše vizuální reakce na změny jasu na různých místech prvků kombinovány. V tomto modelu by jeden vstup fotoreceptoru byl zpožděn filtrem, který by měl být porovnán násobením s druhým vstupem ze sousedního místa. Vstup by byl filtrován dvakrát zrcadlově symetrickým způsobem, jeden před násobením a druhý po násobení, což dává odhad pohybu druhého řádu. Tento generalizovaný Reichardtův model umožňuje libovolné filtry před multiplikativní nelinearitou i filtry po nelinearitě. Phi Phenomomen je často považován za pohyb prvního řádu, ale obrácené phi mohou být podle tohoto modelu jak prvního řádu, tak druhého řádu.  

Viz také

externí odkazy

Reference

  1. ^ a b c Vebjørn Ekroll, Franz Faul, Jürgen Golz: Klasifikace zjevných pohybových vjemů na základě časových faktorů. In: Journal of Vision. Svazek 8, 2008, číslo 31, s. 1–22 ( online ).
  2. ^ a b c d Max Wertheimer: Experimentelle Studien über das Sehen von Bewegung. Zeitschrift für Psychologie, svazek 61, 1912, s. 161–265 ( online ; PDF-Datei; 8,61 MB).
  3. ^ Wagemans, Johan; Elder, James H .; Kubovy, Michael; Palmer, Stephen E .; Peterson, Mary A .; Singh, Manish; von der Heydt, Rüdiger (2012). „Století gestaltské psychologie ve vizuálním vnímání: I. Vnímavé seskupení a organizace postavená na zemi“ . Psychologický bulletin . 138 (6): 1172–1217. doi : 10,1037/a0029333 . ISSN  1939-1455 . PMC  3482144 . PMID  22845751 .
  4. ^ Friedrich Kenkel: Untersuchungen über den Zusammenhang zwischen Erscheinungsgröße und Erscheinungsbewegung bei einigen sogenannten optischen Täuschungen. In: F. Schumann (ed.): Zeitschrift für Psychologie. Svazek 67, Lipsko 1913, s. 363
  5. ^ Martha Blassnigg: Čas, paměť, vědomí a zážitek z kina: Přehodnocení myšlenek na hmotu a ducha. Edision Rodopi, Amsterdam/New York 2009, ISBN  90-420-2640-5 , s. 126 ( online ).
  6. ^ Nudný, Edwin G. (1949). Senzace a vnímání v historii experimentální psychologie . New York: Appleton-Century-Crofts. s.  595 . Citováno 2019-10-24 .
  7. ^ Sekuler, Robert (1996). „Vnímání pohybu: Moderní pohled na Wertheimerovu monografii z roku 1912“. Vnímání . 25 (10): 1243–1258. doi : 10,1068/p251243 . ISSN  0301-0066 . PMID  9027927 . S2CID  31017553 .
  8. ^ a b c d e Robert M. Steinman, Zygmunt Pizlob, Filip J. Pizlob: Phi není beta a proč Wertheimerův objev zahájil gestaltskou revoluci. In: Vision Research. Svazek 40, 2000, s. 2257–2264 ( online ).
  9. ^ Smith, Barry (1988). „Gestalt Theory: Esej ve filozofii“ . V Smith, Barry (ed.). Základy Gestalt Theory . Vídeň: Philosophia Verlag. s. 11–81. Archivovány od originálu na 2012-02-22 . Citováno 2019-10-12 .
  10. ^ Shipley, Thorne, ed. (1961). Klasika v psychologii . New York: Filozofická knihovna. s.  1032 , poznámka pod čarou 1 . Citováno 2019-10-22 .
  11. ^ Edwin Boring: Senzace a vnímání v historii experimentální psychologie. Appleton-Century-Crofts, New York 1942 ( online ).
  12. ^ a b Anstis, Stuart M .; Rogers, Brian J. (1975-08-01). „Iluzivní obrácení vizuální hloubky a pohybu při změnách kontrastu“. Vision Research . 15 (8): 957 – IN6. doi : 10,1016/0042-6989 (75) 90236-9 . ISSN  0042-6989 . PMID  1166630 . S2CID  18142140 .
  13. ^ a b Anstis, SM (1970-12-01). „Pohyb Phi jako proces odčítání“. Vision Research . 10 (12): 1411 – IN5. doi : 10,1016/0042-6989 (70) 90092-1 . ISSN  0042-6989 . PMID  5516541 .
  14. ^ a b Leonhardt, Aljoscha; Meier, Matthias; Serbe, Etienne; Eichner, Hubert; Borst, Alexander (2017). „Neurální mechanismy, které jsou základem citlivosti na reverzní pohyb phi za letu“ . PLOSTE JEDEN . 12 (12): e0189019. doi : 10,1371/journal.pone.0189019 . ISSN  1932-6203 . PMC  5737883 . PMID  29261684 .
  15. ^ Steinman, Robert M .; Pizlo, Zygmunt; Pizlo, Filip J. (01.02.2000). „Phi není beta a proč Wertheimerův objev zahájil gestaltskou revoluci“ . Vision Research . 40 (17): 2257–2264. doi : 10,1016/S0042-6989 (00) 00086-9 . ISSN  0042-6989 . PMID  10927113 . S2CID  15028409 .
  16. ^ a b c d Fitzgerald, James E .; Katsov, Alexander Y .; Clandinin, Thomas R .; Schnitzer, Mark J. (2011-08-02). „Symetrie ve statistikách podnětů formují podobu vizuálních odhadů pohybu“ . Sborník Národní akademie věd . 108 (31): 12909–12914. doi : 10,1073/pnas.1015680108 . ISSN  0027-8424 . PMC  3150910 . PMID  21768376 .
  17. ^ Werner, Reichardt (2012). Rosenblith, Walter A (ed.). Autokorelace, princip pro hodnocení senzorických informací centrálním nervovým systémem . MIT Press. doi : 10,7551/mitpress/9780262518420.001.0001 . ISBN 978-0-262-31421-3.
  18. ^ Gilroy, Lee A .; Hock, Howard S. (2004-08-01). „Multiplikativní nelinearita ve vnímání zdánlivého pohybu“ . Vision Research . 44 (17): 2001–2007. doi : 10.1016/j.visres.2004.03.028 . ISSN  0042-6989 . PMID  15149833 .
  19. ^ Borst, Alexander (listopad 2000). „Modely detekce pohybu“ . Přírodní neurověda . 3 (11): 1168. doi : 10,1038/81435 . ISSN  1546-1726 . PMID  11127831 . S2CID  8135582 .
  20. ^ Wehrhahn, Christian (2006-08-01). „Obrácený phi znovu navštívil“ . Journal of Vision . 6 (10): 1018–25. doi : 10,1167/6.10.2 . ISSN  1534-7362 . PMID  17132074 .