ИСТИНА

Зрительное восприятие играет огромную роль в человеческой познавательной деятельности. Изучение принципов зрительного познания занимает важное место в современных науках о человеке и носит как фундаментальный, так и прикладной характер. Анализ процессов переработки зрительной информации крайне актуален для построения теории познавательных процессов, так как получение информации в зрительной модальности составляет важнейший аспект познания мира человеком. В этой связи изучение уровневой организации зрительного восприятия, приобретает особое значение. Особо актуальным является применение системного подхода к анализу низкоуровневых и высокоуровневых осознанных феноменов зрительного восприятия, так как он позволяет преодолеть ограничения классических подходов к изучению перцептивных процессов. Выявление общих принципов организации зрительного познания решает различные актуальные задачи когнитивной науки, связанные не только с проблемой изучения перцептивных процессов, но и с проблемой системной организации познавательной деятельности в целом. Предложенный в проекте подход может обладать и значительным эвристическим потенциалом, порождая новые проблемы теории зрительного восприятия, недоступные для анализа на основе изучения перцептивных процессов в изоляции друг от друга. Реализация предложенного проекта может иметь значение и для ряда решения остро актуальных практических задач. В частности, на основе ожидаемых результатов могут быть выработаны новые решения для объяснения нарушений зрительного осознания (слепота внимания, агнозии, зрительный неглект), в оценке уровня перцептивной нагрузки на человека-оператора, а также в разработке инновационных антропоморфных систем компьютерного зрения. Предлагаемый проект направлен на выявление уровневой организации зрительной обработки информации. В проекте будет изучен процесс формирования зрительных образов - от интеграции простых зрительных признаков до феноменов осознанного восприятия сложных стимулов (лиц, лицевых экспрессий, трехмерных виртуальных сцен). Особенностью проекта является разработка комплексного метода изучения уровневой организации зрительного восприятия с применением современных технологий виртуальной реальности, айтрекинга и регистрации электрической активности головного мозга. Предполагается показать, что порождение феноменов сознательного восприятия осуществляется системно в рамках взаимодействия bottom-up и top-down процессов зрительного познания. Ожидается, что полученные в проекте результаты существенно обогатят современные представления о системной, уровневой организации зрительного восприятия у человека. Для решения поставленной научной проблемы планируется проанализировать модели уровневой организации когнитивных процессов, предложенных в рамках когнитивного, экологического и психофизиологического подходов. Особое внимание предполагается уделить моделям уровневой организации движений (Н.А. Бернштейн) и уровневой организации когнитивной сферы (Б.М. Величковский), на основе которых предполагается применить принципы системной организации (П.К. Анохин) для изучения зрительного восприятия. Для решения этой фундаментальной задачи будут разработаны комплексные методы с применением технологий виртуальной реальности, айтрекинга и регистрации мозговой активности, использование которых даст возможность изучить ряд конкретных феноменов, соответствующих различным уровням когнитивной организации. Будут изучены феномены интеграции репрезентаций простых и сложных объектов в зрительной рабочей памяти, особенности глазодвигательной активности при зрительном поиске, принципы формирования представлений о пространственном положении собственного тела человека и особенности влияния предыдущего опыта на восприятие (на материале формирования когнитивных карт и формирования эгоцентрических и аллоцентрических репрезентаци пространства). Поставленная задача является комплексной, объединяя ранее изолированные проблемы и подходы в изучении зрительного познания. Для ее решения будут привлечены специалисты из различных областей психологии зрительного восприятия, психофизиологии и когнитивной науки. Новизна проекта заключается в том, что впервые предлагается исследовать уровневую организацию зрительного познания в рамках системного подхода к изучению познавательной сферы. Впервые будет дано целостное описание разноуровневых процессов зрительного познания в ходе формирования осознаваемых зрительных образов. В рамках проекта будут получены новые данных об разноуровневых феноменах зрительного восприятия (интеграция зрительных признаков в зрительной рабочей памяти, организация глазодвигательной активности в зрительном поиске, восприятие положения тела в пространстве, влияние предшествующего опыта на построение метрических репрезентаций пространства и др.) и о взаимодействии разных уровней зрительной организации. Впервые для получения этих результатов будет применена сквозная методология, включающая использование методов виртуальной реальности, айтрекинга и регистрации электрической активности мозга. В целом, предложенный проект направлен на получение новых данных о феноменах зрительного восприятия, которые могут быть интегрированы в целостную концепцию вертикально-интегрированной системной уровневой организации зрительного познания в соответствии с Grand Design когнитивной сферы человека.

Visual perception plays an important role in human cognition. The study of visual cognition has a special place in contemporary human studies and has not only fundamental but also applied value. The analysis of visual information processing is important for the theory of cognition, as visual modality is the key aspect of getting information about the external world. In this respect, the study of the stratification of visual cognition gains special importance. Especially valuable may be the application of a systemic approach to the analysis of low-level and high-level phenomena of visual perception as it helps to overcome the limitations of the classical approaches to the study of perceptual processes. The elucidation of general principles of visual perception organization allows to solve various important problems in cognitive science, related to the study of perception but also to the organization of cognition in general. The approach suggested in this project may also have considerable heuristic potential in creating new problems in the theory of visual perception previously inaccessible in the study of isolated perceptual phenomena. The suggested project may also have value for the solution of some important practical problems. In particular, it may help to provide new solutions to the deficits in visual awareness (inattentional blindness, agnosias, visual neglect), to the assessment of perceptive load in human-operators, and to the development of new human-like computer vision systems. The suggested project is aimed at the elucidation of a stratified organization of visual processing. In the project the process of building of visual percepts will be studied - from the integration of simple visual features to the phenomena of conscious awareness of complex stimuli (faces, facial expressions, and 3D scenes). A speciality of the project will be the development of complex methods for the study of the stratification of visual perception with the usage of virtual reality, eye-tracking, and electroencephalography. It will be shown that the creation of visual awareness phenomena is done within a system of interacting bottom-up and top-down perceptual processes. We expect that the obtained results will enrich our understanding about the systemic stratified organization of visual perception in humans. For the solution of this problem it is planned to first analyze the stratified models of cognition, proposed within cognitive and ecological approaches, as well as within psychophysiology. Special attention will be paid to the models of stratified organization of actions (N.A. Bernshtein) and stratified organization of cognition (B.M. Velichkovsky), to which the principles of systemic organization (P.K. Anokhin) will be applied within the study of visual perception. Complex methods including virtual reality, eye-tracking and EEG will be used to study various perceptual phenomena which correspond to various levels of cognitive organization. Phenomena like the integration of visual features in visual working memory, eye-movements in visual search, perceptions about own body position in space, and the influence of previous experiences on perception (cognitive maps and metric space representations) will be studied. The problem advanced in this project has a complex nature, combining previously isolated phenomena and approaches in visual perception. To solve it, specialists from different areas of perception, psychophysiology, and cognitive science will work together. The novelty of the project lies in the first attempt to study the stratified organization of visual perception within a systemic approach to cognition. For the first time, it will give a holistic description of the interaction between low- and high-level perceptual processes during the formation of conscious visual percepts. Within the project, new data about various visual phenomena (the integration of visual features in visual working memory, strategic organization of eye-movements during visual search, perception of own-body position in space, past experiences’ influences on the creation of metric space representations) will be obtained as well as new data about the interactions of various levels of perceptual organization. For the first time these results will be obtained with a complex methodology, including virtual reality, eye-tracking, and registration of electrical brain activity. In general, the project is aimed at the collecting new data about the phenomena of visual perception, which can be integrated in a coherent conception of vertically-integrated levels of visual cognition corresponding to the Grand Design of human cognition.

В результате реализации проекта будут выявлены и экспериментально обоснованы уровневые механизмы организации переработки зрительной информации. С использованием комплексного подхода к изучению протекания когнитивных процессов человека, включающего в себя использование технологий виртуальной реальности, регистрации движений глаз и биоэлектрической активности головного мозга будут получены данные об уровневой организации зрительного восприятия в процессе решения различных по сложности когнитивных задач. Будут изучены особенности стратегий сбора зрительной информации в задачах зрительного поиска. Будут выявлены принципы интеграции зрительных признаков при формировании репрезентаций простых и сложных объектов в зрительной рабочей памяти. Будет исследована роль холистических и аналитических процессов в структуре восприятия сложных объектов на примере процессов опознания лиц и лицевой экспрессии. Будет изучена роль зрительного восприятия в формировании эгоцентрических и аллоцентрических пространственных репрезентаций расположения объектов. Будет изучено влияние ориентации тела наблюдателя на успешность формирования когнитивных карт пространства, будут изучены процессы восприятия пространственного положения собственного тела. Тем самым будет системно изучена уровневая структура организации переработки зрительной информации, что в свою очередь имеет большое значение для развития уровневых подходов Н.А Бернштейна и Б.М. Величковского к устройству познавательной сферы человека. Полученные результаты могут быть востребованы для разработки новых нейро реабилитационных процедур, в методологии изучения познавательной деятельности человека-оператора, в разработке принципов построения тренировочных процедур спортсменов и космонавтов, а также в создании инновационных систем компьютерного зрения.

Членами НК был проведен цикл научных исследований, посвященных изучению психофизиологических механизмов восприятия пространственного положения тела человека в условиях виртуальной реальности на материале иллюзии движения собственного тела (Ковалёв и др., 2015, Kovalev et al., 2014, Menshikova et al., 2015, Kovalev et al., 2016; Menshikova et al., 2017; Kovalev et al., 2017; Kovalev et al. 2018). Участники коллектива имеют значительный опыт исследования структуры и функций рабочей памяти, в т. ч. зрительной (Величковский и др., 2015; Velichkovsky, 2016; Velichkovsky, 2017; Velichkovsky et al., 2018a,b), изучения взаимодействия рабочей памяти и глазодвигательной активности в процессе зрительного поиска (Величковский, Измалкова, 2015; Velichkovsky, Rumyantsev & Morozov, 2014; Velichkovsky & Grigorovich, under review). Участники коллектива имеют большой опыт в области исследования когнитивных карт пространства при использовании систем виртуальной реальности (Laktionava, Menshikova, 2013; Меньшикова и др., 2014; Menshikova, Natura, 2018), изучения двух типов пространственных репрезентаций, кодирующих локализацию объектов (Saveleva, Menshikova, 2017; Меньшикова, Савельева, Ковязина, 2018). Коллектив имеет большой опыт ЭЭГ-исследований процессов различных уровней переработки зрительной информации: распознавания лиц и других сложных зрительных стимулов, удержания их в зрительной рабочей памяти, извлечения информации из долговременной памяти, механизмов формирования нейронных детекторов сложных зрительных стимулов и т.п. (Kozlovskiy et al., 2017; Pyasik et al., 2015; Козловский и др., 2017); процессов когнитивного контроля рабочей памяти (Marakshina et al., 2017; Kozlovskiy et al., 2016). Проводились исследования при помощи метода регистрации вызванных потенциалов процесса восприятия простых ахроматических стимулов (Kozlovskiy et al., 2018; Kiselnikov et al., 2017), обработки зрительной информации при различных нарушениях (Козловский и др., 2016; Pyasik et al., 2013).