И градус дуги

В предъявляемом рисунке (рис. 2.1.8 А) испытуемому требуется различить комплексы, состоящие из трех простых свойств — ориентация линии, величина угла и градус дуги. Различия между простыми свойствами превышали дифференциальные пороги, установленные для пациентов с затылочными поражениями при предыдущем тестировании. Комплексы предъявлялись попарно на экране та-хистоскопа. Время предъявления составляло 2000 мс. Испытуемый должен был сказать, являются ли два предъявленных комплекса одинаковыми или разными. Различия заключались в одном или двух простых свойствах. В нижней части экрана три простые свойства объединялись в открытые или закрытые геометрические фигуры.

В выборку входили 12 пациентов со зрительной агнозией объектов и преимущественно затылочными поражениями, 15 пациентов с афазией Вернике и верхнезадними височными поражениями в доминирующем полушарии, 12 пациентов с нижнетеменными поражениями, 18 пациентов с фронтальными премоторными поражениями и 10 здоровых испытуемых.

Процентная доля ошибок (рис. 2.1.8 Б) у пациентов со зрительной агнозией объектов и поражениями затылочной доли составляла 53 ± 13, а у пациентов с фронтальными премоторными поражениями и здоровых испытуемых процент ошибок равнялся 10 ± 0,8 и 7,0 ± 0,01 соответственно. Процентная доля ошибок у пациентов с теменными и верхнезадними височными поражениями была высокой по сравнению с остальными группами, но ниже, чем у группы с затылочными поражениями. У пациентов с поражениями теменной доли она составляла 28 ± 2,4. Резкое возрастание количества ошибок до 23 ± 2,0 было также зафиксировано в группе пациентов с верхнезадними височными поражениями и афазией Вернике, но без признаков зрительной агнозии объектов. Это может быть связано с ролью структур верхнезадних областей височной доли и особенно теменной доли в процессе переработки информации о сложных свойствах.

Роль оценки общей формы объекта. По-видимому, здоровые испытуемые воспринимают комплексные фигуры и их контуры как единую визуальную структуру и определяют общую форму фигуры как «округлую» или «продолговатую». Они также пытаются рассматривать комплексы из трех отдельных простых свойств как единый, но местами прерванный контур (что-то вроде иллюзорного контура). Однако пациенты пытаются преодолеть трудности, используя сравнение всех простых свойств между собой. С помощью этой стратегии им время от времени удавалось правильно оценить одинаковые и разные комплексы. Когда комплексы трех простых свойств давались на карточках, пациенты пытались расположить карточки одну под другой, чтобы облегчить распознание путем сравнения углов, линий и дуг. Эти данные указывают на неспособность пациентов объединять простые свойства в сложные фигуры, имеющие определенный контур, что затрудняет успешную переработку информации при восприятии объектов. Это нарушение объединения простых элементов в сложные фигуры также наблюдается в исследованиях восприятия объектов на фоне зрительного шума, незавершенных объектов или объектов при кратковременном предъявлении, описанных в данном разделе.

Нарушения конструирования сложных фигур могут быть связаны с нарушениями объединения элементов контура, как и в случаях распознания объекта на фоне шума. Однако, согласно нашим исследованиям нарушений различения сложных объектов с простыми свойствами, объединенными в открытые или закрытые геометрические фигуры, эта операция не играет большой роли (рис. 2.1.8 А). У пациентов с легкой зрительной агнозией и поражениями преимущественно затылочной доли не было отмечено улучшений различения сложных фигур по сравнению с различением комплексов простых свойств. В то же время, более легкое решение задач и снижение числа ошибок наблюдалось у здоровых испытуемых и пациентов с поражениями височной и нижней фронтальной премоторной области. Интересно, что пациенты с незатылочными поражениями и здоровые испытуемые воспринимали общие очертания геометрических фигур при их сравнении примерно так: «эта фигура более продолговатая, а эта — более округлая», в то время как пациенты с затылочными поражениями рассматривали простые свойства фигуры по отдельности и не могли оценить ее общие очертания.

Роль простых и сложных свойств в восприятии объектов и его нарушениях. Существует ограниченное число хорошо известных информативных свойств, которые нужно переработать в ходе восприятия объекта. Отбор наиболее информативных свойств может осуществляться в процессе обучения, при котором нейронные системы мозга придают больший вес конкретным свойствам, которые чаще встречаются вместе в ходе восприятия конкретного объекта и его частей.

Использование простых свойств. Простые свойства, в том числе ориентация и длина линий и углы, распознаются на ранних стадиях переработки зрительной информации нейронами областей VI и V2 без специального обучения. Но непосредственное использование этих простых свойств очень замедляет процесс распознания, потому что требует описания всех или почти всех простых свойств конкретных объектов. При нарушениях распознания объектов можно использовать эти простые свойства для компенсации нарушений использования более слож-

ных свойств. Часто требуется использовать полный или почти полный перечень простых свойств. Как было показано в предыдущих разделах, такой подход часто применяется при нарушениях, когда использование сложных свойств затрудняется, например, путем сокращения времени предъявления объекта, особенно в случае переработки неконвенциональной информации.

Использование сложных свойств. Можно добиться значительной экономии времени благодаря использованию более сложных свойств, характеризующих целостный объект или его части. В таком случае простые свойства служат элементарными «кирпичиками» или «алфавитом» для построения сложных свойств, выступающих в процессе распознания как «слоги» или «слова». Более сложные свойства, такие как контур, могут быть построены на основании очертаний простых свойств (Gauthier, Тагг, 1997; Tanaka, Sengko, 1997). Пример такого построения приведен в предыдущем разделе (исследования нарушений формирования сложных свойств у пациентов с различной локализацией поражений коры головного мозга). Отмечено, что эти нарушения особенно выражены в группе пациентов с затылочными поражениями. Это соответствует нейропсихологическим данным. Запись потенциалов одиночных нейронов выявляет реакцию нейронов в области V2 на контуры — реальные и воображаемые, «субъективные» (см. обзор в Grusser, Landing, 1991). Эти контуры могут входить в предзаданный перечень свойств, используемых в процессе распознания. Чтобы распознать конкретный объект, свойства сравниваются с моделями различных объектов, построенных в ходе обучения и хранящихся в памяти.

Такая система отражает принципы, предложенные Марром, согласно которым целью зрительной системы является воссоздание трехмерной сцены по двухмерным паттернам светлых и темных точек, формирующимся на чувствительных областях сетчатки (Магг, 1982). Это достигается путем комбинации простых свойств в более сложные, например, линии группируются в контуры, а далее — в поверхности и объекты. Марр считает, что на последнем этапе этого процесса описание объекта, центрированное на позиции наблюдателя, переводится в трехмерное представительство объекта с центром в месте его расположения (см. также Pinker, 1984; Tarr, Bulthoff, 1999). Следует особо подчеркнуть роль прошлого опыта и процесса научения при распознании хорошо знакомых, часто встречаемых объектов в их конвенциональном, незашумленном виде.

Для реализации такого подхода требуется создание в памяти хранилища моделей, содержащего относительно небольшое количество часто встречаемых неза-шумленных объектов в конвенциональном виде. Такая система относительно проста, занимает небольшую область коры и может обладать значительной избыточностью, которая защитит ее в случае поражения головного мозга. В то же время, в случае разрушения этой системы при поражении мозга или распознания скрытых или новых объектов, в процессе распознания может быть использована менее точная и более громоздкая система, основанная на простых свойствах.

Можно выдвигать самые различные предположения в попытках определить, какие именно типы свойств задействуются системой, основанной на сложных свойствах. Поскольку эти свойства предопределены процессом научения, они должны быть инвариантными, то есть сохранять свою стабильность при возмож-

ных изменениях освещения или ракурса в ходе распознания объекта. Можно предложить два вида описаний объекта (см. Ulman, 1996).

Один вид основан на инвариантных свойствах, характеризующих целостный объект. Конкретные типы глобальных свойств, используемых в этом виде распознания объектов, остаются неизвестными, но некоторые исследователи высказывают предположения по этому поводу. Эти свойства могут быть неочевидными и представлять собой, например, по мнению Гибсона, проективный инвариант в виде сложного соотношения четырех коллинеарных точек (Gibson, 1979). Он также предполагает, что дополнительный тип инвариантов «высшего порядка» можно представить как пространственные и временные градиенты плотности текстуры. Другой подход к определению свойств может основываться на коэффициентах трансформации Фурье. В системе распознания инвариантные свойства могут основываться на измерении площади, протяженности, периметра и особенностей формы (Bolles, Cian, 1982). Инвариантное свойство может представлять собой общее число имеющихся частей объекта (Ulman, 1996). Например, квадрат состоит из четырех прямых линий одинаковой длины, четырех вершин и не имеет терминаторов линий; треугольник состоит из трех вершин и трех линий, ограниченных парами линий на этих вершинах. По-видимому, такой тип описания целостных объектов является наиболее эффективным, относительно простым и самым быстрым способом распознания объектов в конвенциональном незашумленном виде. Он, вероятно, нарушается в случаях зрительной агнозии объектов, когда пациенты не могут правильно описать общую форму объекта, например, «нечто округлое» или «нечто продолговатое». Кроме того, инвариантных свойств целостного объекта может быть недостаточно для описания объекта в конвенциональном виде. Ульман приводит для примера лисицу и собаку или разные марки мотоциклов, которые нельзя различить, опираясь на такие глобальные свойства, как площадь, периметр, особенности движения (Ulman, 1996). В таких случаях требуется разработка детального описания формы.

Таковое может быть получено с помощью другого типа описания объектов, основанного на разложении частей объекта и его структурного описания. Этот метод определяется как разложение объекта на его родовые части и описание объекта как комбинации этих частей. Вместо переработки свойств на уровне целостного объекта методы разложения основаны на том, что каждый объект можно описать как комбинацию небольшого количества частей или компонентов. Эти компоненты являются родовыми элементами — инвариантными и сохраняющимися в различных ракурсах. Их можно обнаружить и распознать в первую очередь. На следующем этапе родовые элементы могут различным образом группироваться для описания разных объектов как комбинации частей. Например, лицо можно разложить на нос, глаза, уши, щеки и рот. После распознания частей можно распознать целостное лицо как комбинацию этих «родовых» частей. В число родовых свойств могут входить углы и отрезки (Sutherland, 1968; Milner, 1974), цилиндры (Binford, 1971; Brooks, 1981) и контуры (Hoffman, Richards, 1986). Бидерман описывает объекты в терминах небольшого перечня простейших частей, называемых геонами (Biederman, 1985). Процесс разложения может определяться соотношениями между контурами образа, такими как колинеарность точек или линий, симметричность и асимметричность. На схеме, предложенной Хоффма-

ном и Ричардсом, контуры расчленены по минимуму кривизны и образуют небольшой «словарь» основных частей, или «кодонов» (Hoffman & Richards, 1986).

Распознание частей может облегчаться их дальнейшим разложением на более простые части низшего уровня, из которых формируются части высшего порядка, и таким образом выстраивается «иерархия свойств». Например, часть низшего уровня представляет собой прямую линию, а при добавлении к ней углов и вершин получается часть высшего порядка, сформированная на основе прямой линии. Нарушения в использовании такого подхода можно наблюдать, когда объект представлен неполным перечнем частей и необходимо реконструировать отсутствующие сложные свойства. Эта реконструкция может опираться на законы симметрии, пространственной близости или колинеарности, описанные в гештальт-психологии.

Рисунок ножниц с незаконченной правой или левой половиной может быть завершен путем симметричного отображения отсутствующей части. Незавершенный рисунок чайника можно распознать путем продолжения криволинейного контура.

Пациент со зрительной агнозией объектов часто пробует опереться на существующие части и распознает ножницы как «ложку», «чайник» или «ботинок», не пытаясь воссоздать образ исходного объекта (рис. 2.1.9). Пациенты часто даже не пытаются соединить две части незавершенного изображения якоря, концентрируются на нижней части и называют ее «дорожным знаком». Возможно, эта тенденция переходить к распознанию сложных свойств объекта без воссоздания отсутствующих частей объясняет, хотя бы отчасти, ошибки распознания при сокращении времени предъявления объекта. Пациент может правильно распознать такие части объекта, как колеса, руль, седло, но приходит к выводу, что это мотоцикл, хотя при долговременном предъявлении дает правильный ответ, что это велосипед.

Роль пространственных отношений между частями объекта.Структурное описание объекта может опираться на инвариантность пространственных соотношений между имеющимися частями, например «сверху», «снизу», «сзади», «длиннее чем», «внутри», «впритык», «справа» и т. д. В этом случае распознание начинается с разложения на более простые части, которые намного легче распознать. На второй стадии происходит распознание целостного объекта с опорой на пространственные соотношения между его простыми частями. Вторая стадия помогает различить объекты, которые имеют одинаковые части, но различаются по их пространственному расположению.

Нарушения пространственной комбинации более простых свойств в сложные свойства объекта изучались с помощью рисунков объектов, разделенных на не-

сколько частей (Meerson, 1986). На рисунке изображались главные и второстепенные детали объекта, расположенные в различных местах, которые не соответствовали их пространственному соотношению в реальном объекте (рис. 2.1.10). Испытуемый мог распознать объект с помощью мысленного восстановления пространственных соотношений между его деталями. Картинки предъявлялись с помощью тахистоскопа. Время предъявления составляло 1500 мс. Нарушения распознания объектов на этих рисунках были менее выражены в группе из 23 пациентов с затылочными поражениями по сравнению с группой из 12 пациентов с теменными поражениями и легкой зрительной пространственной агнозией. Процентная доля ошибок у пациентов с теменными поражениями достигла 32 ± 3,3 и осталась на уровне 12 ± 1,7 в группе с затылочными поражениями и 4 ± 0,5 у здоровых испытуемых контрольной группы. Эти результаты указывают на возможность того, что в процессе распознания объекта, помимо вентральных, заты-лочно-височных потоков, могут участвовать и затылочно-теменные потоки, перерабатывающие информацию о пространственном соотношении между частями объекта. Этот процесс может нарушаться при поражении теменной зоны дорсальных путей.

Нисходящая переработка.Мозговые корреляты прямых и обратных проекций. Серии анатомических исследований указывают на существование реципрок-ных проекций лимбических структур на переднюю височную область, идущих далее через нижневисочную кору назад в экстрастриарные, а затем в стриарные области и латеральные коленчатые ядра (Pandia,Yeterian, 1985). Согласно психологическим исследованиям, многочисленные зрительные зоны в коре головного мозга взаимосвязаны через «прямые» и «обратные» проекции. «Прямые» проекции из областей низшего уровня, таких как VI и V2, в области высшего уровня

височной и теменной коры начинаются в слое III и заканчиваются в слое IV, а «обратные» проекции начинаются в слоях V и VI и заканчиваются выше и ниже слоя IV (Rockland, Pandya, 1979; Maunsell, Van Essen, 1983).

Подведение итогов дальнейших исследований проекций между областями НВ, V5, V4, V3, V2 и VI можно найти у Поллена (Pollen, 1999), а их подробный обзор — у Феллемана и Ван Эссена (Felleman, Van Essen, 1991) и Жиллеса и Кларка (Zilles, Clarke, 1998). Дезактивация или удаление корковой области низшего уровня приводит к потере чувствительности областей высшего уровня, что указывает на необходимость прямых проекций для функционирования областей высшего уровня (Schiller, Malpeli, 1977), хотя клетки низшего уровня могут сохранять чувствительность после дезактивации или удаления области высшего уровня (Pandya, Kuypers, 1969; Sandell, Schiller,1982). Считается, что обратные проекции могут оказывать корректирующий эффект, который играет роль в нисходящей переработке зрительной информации. Прибрам представил идею о двустороннем характере процесса распознания объекта в виде петли постепенно дифференцирующейся обратной связи, направленной от активной модели объекта, представленной в коре нижневисочной области, обратно в стриарную кору (Pribram, 1974). Милнер предположила, что восходящие и нисходящие пути облегчают образование синапсов в комплементарном пути (Milner, 1974). Вопрос о функции нисходящих связей последовательно рассматривался и расширялся многими авторами. Предполагалось, что петля обратной связи помогает снизить неопределенность и увеличить надежность процессов предвнимательного отделения фигуры от фона (Okajima, 1991; Lee et al., 1998) или избирательного внимания при распознании сложной фигуры, состоящей из нескольких деталей (Fukushima, 1986). Поскольку связь между структурами низших слоев весьма ограничена, что препятствует параллельной переработке информации, нисходящие потоки информации, переработанной на высших уровнях, могут также помочь скоррелировать и синхронизировать активность структур низших слоев.

Согласно теоретическим моделям, разработанным за последние 10 лет (см. обзор в Pollen, 1999), основные структуры, отвечающие за процесс распознания, включают в себя два главных слоя. Низший уровень, уровень «свойств», выделяет и кодирует свойства, которые соотносятся с ограниченным количеством выученных прообразов этих свойств на высшем уровне «категорий». Гроссберг предполагает, что нейроны, образующие «узлы» в различных сенсорных зонах одной модальности, могут создавать устойчивый адаптивный резонанс, или реверберацию между узлами высшего уровня («категориальными узлами») и низшего уровня («детекторами зрительных свойств»), если их паттерны находятся в соответствии, и подавлять резонанс, если паттерны не соответствуют друг другу (Grossberg, 1976). Аналогичные модели были разработаны или дополнены многими другими авторами (см. обзор в Pollen, 1999).

Согласно этим моделям, предварительно отобранная категория или образ ожидаемого результата по нисходящим путям передается обратно, чтобы откорректировать, отобрать и согласовать восходящую информацию (Grossberg, 1976, 1980, 2000). В результате этого процесса принимается сознательное решение по поводу распознавания объекта восприятия, события или движения. Подчеркивается, что

такое сознательное видение или слушание является результатом активности низшего слоя, в то время как высший слой выполняет корректирующую, направляющую роль.

Эти авторы уделяют особое внимание проблеме научения, которое не сопровождается безвозвратным забыванием ранее усвоенной информации. Гроссберг (Grossberg, 1980, 2000) отводит решающую роль в предотвращении забывания нисходящему образу желаемого результата, который «отбирает и активизирует клетки, функции которых «подтверждаются гипотезой», представленной нисходящим прообразом объекта восприятия, и подавляет все остальные клетки» (Gross~ berg, 2000, p. 586).

Нисходящая переработка и зрительная агнозия объектов.Роль нисходящей переработки в категоризации объекта. Классификация или категоризация также могут способствовать распознанию объекта при апперцептивной агнозии путем уменьшения объема информации, требующегося на разных стадиях распознания. Предъявленный для распознания объект помещается в тот или иной класс, например в более абстрактный, обобщенный класс, такой как предметы мебели, музыкальные инструменты, животные, транспортные средства, или в менее абстрактный, простейший класс, такой как автомобили, самолеты, домашние животные. При этом в первую очередь происходит кодирование зрительных свойств, критических для распознания объекта как элемента определенного класса. На этой стадии при распознании конвенциональной информации некоторое ограниченное количество общих свойств класса объектов может правильно перерабатываться восходящим путем и сравниваться с хранящимся в памяти коротким перечнем классов. На следующей, промежуточной, стадии процесса распознания нисходящая переработка переводит результаты категоризации объекта на уровень кодирования зрительных свойств, что способствует отбору критических свойств, необходимых для распознания конкретного объекта определенного класса. Это может значительно облегчить распознание конкретных объектов, например класса транспортных средств или подкласса автомобилей, самолетов или человеческих лиц. Далее этот подход может облегчить распознание второстепенных объектов, таких как определенная модель автомобиля, вид птиц, лицо конкретного человека.

Роль нисходящей переработки представляется особенно важной при распознании зрительных объектов неконвенционального типа. При этом критические свойства, необходимые для распознания объекта при конвенциональной переработке знакомой информации, могут частично отсутствовать или видоизменяться, если объекты предъявляются в скрытом виде, в необычном ракурсе или при ином освещении. В таких случаях нисходящая переработка может использоваться при отборе дополнительных свойств, которые могут оказаться полезными для распознания объектов с неполным набором свойств, используемых в конвенциональном процессе распознания. Предварительная общая категоризация объекта, основанная на восходящей переработке, также может способствовать уменьшению числа альтернатив. Далее результаты такой категоризации отправляются по нисходящим путям на низший уровень и регулируют кодирование зрительных свойств, необходимых для распознания конкретных объектов. Категоризация также мо-

жет способствовать облегчению распознания новых объектов, являющихся элементами определенного класса. С опорой на некоторые общие свойства класса-прототипа, например, класса лиц, столов или самолетов, можно распознать новую модель машины или незнакомое человеческое лицо как машину или лицо, хотя модель этого нового объекта в памяти отсутствует.

Особая роль нисходящей переработки при распознании зрительных объектов неконвенционального типа указывает на возможную важность ее нарушений при развитии неконвенциональных типов зрительной агнозии объектов. Восходящая переработка зрительных свойств на низшем уровне может быть сохранна, и в таких случаях может не наблюдаться признаков конвенциональной зрительной агнозии. Нарушения становятся очевидны, только когда пациент сталкивается с частично скрытыми или незнакомыми объектами, а также с объектами в необычном ракурсе или при ином освещении. В таких случаях может нарушаться классификация или «перцептивная категоризация».

Уоррингтон и Джеймс, МакКарти и Уоррингтон относят распознание «перцептивно простых» рисунков к «зрительному сенсорному анализу», аналогичному тому, который описан в этой главе как знакомый способ распознания объекта в конвенциональном виде (Warrington, James, 1988; McCarty, Warrington, 1990). Второй возможный параллельный путь переработки использует перцептивную категоризацию, когда «анализ структуры объекта порождает двусмысленность и невероятность в данном контексте» (McCarty, Warrington, 1990, p. 51).

Радж и Уоррингтон обнаружили нарушения выполнения задания «Необычный ракурс» в группах пациентов с поражениями валика мозолистого тела (Rud-ge, Warrington, 1990). В этих случаях зрительная агнозия не была обнаружена. Это подтверждает факт сохранности зрительного сенсорного анализа в тех случаях, когда основные проблемы оказываются связанными с нарушениями перцептивной категоризации. Аналогичный подход предложили Хамфрис, Риддок и Квин-лан (Humphreys, Riddoch, Quinlan, 1988).

Поскольку нисходящие пути начинаются на высшем уровне категориальной переработки, предполагается, что локализация поражений будет иной, нежели в случаях нарушения низшего уровня переработки зрительных свойств. Наш обзор анатомических данных подтверждает это предположение. В самом деле, как показано в разделе «Анатомические аспекты» данной главы, локализация поражений при зрительной агнозии объектов конвенционального апперцептивного типа обычно ограничена затылочной долей, но у пациентов с ассоциативной агнозией почти постоянно встречается распространение поражений на задневисочную область. Кроме валика мозолистого тела (Ruge, Warrington, 1990), поражения при зрительной агнозии объектов неконвенционального типа с расстройствами высшего уровня «перцептивной категоризации» могут затрагивать задневисочные и затылочные, а также передневисочные, теменные и фронтальные области.

Роль высокой и низкой частотности свойств объекта при нисходящей переработке. Роль прифронтальной коры (ПФК) в активации нисходящей переработки при распознании зрительных объектов описана Баром (Ваг, 2003). Автор предполагает, что приблизительный вариант образа восприятия, например, размытый образ, содержит низкие пространственные частоты данного образа, дающие об-

щую информацию о его форме, например, об общей ориентации и пропорциях. На первом этапе этот приблизительный вариант быстро проецируется из первичных зрительных областей в ПФК, где активизирует ограниченное количество возможных моделей объектов. Например, если свойства низкой пространственной частоты, выделенные из объекта, представляют собой узкую продолговатую каплю с кругом на одном конце, этот образ активизирует высший уровень представительства таких объектов, как хоккейная клюшка, подсолнух или ножницы.

На второй стадии эти «предварительные гипотезы» проецируются обратно в ПФК в нижнюю височную область (НВ) для активации соответствующего ограниченного количества представительств объекта и интегрируются с восходящими процессами, протекание которых облегчается ограниченностью числа объектов, которые требуется сравнивать при отборе и распознании целевого объекта. На этой стадии используются свойства высокой частоты. Они «отображают резкие изменения пространственной формы (например, углы) и в целом соответствуют информации о конфигурации и мелких деталях» (Ваг, 2003, р. 601).

В подтверждение существования этих двух стадий переработки информации Бар (Ваг, 2003) приводит результаты последних нейропсихологических исследований (Sugase et al., 1999; Tamura, Tanaka, 2001), в которых в НВ первоначально наблюдалась малоспецифичная активность, представляющая только общие черты стимула, а мелкие детали данного образа отображались в нейронах этой области позже, через 51 мс после начала общего ответа (Sugase et al., 1999). Роль ПФК в этом процессе подтверждается данными, что вентральная ПФК участвует в анализе зрительных объектов у обезьян (Rainer, Miller, 2000; Wilson et al., 1993). Этот анализ вызывается низкими частотами, о чем свидетельствуют данные о роли ПФК в различении объектов разных категорий, но не конкретных объектов одной категории (Freedman et al, 2001).

Бар и др. с помощью метода функционального ядерно-магнитного резонанса показали, что активация ПФК, особенно в области нижней фронтальной извилины и орбитальной извилины, происходит при любых условиях распознания (Ваг et al., 2001). Но эта активация была значительно более выражена при переработке неконвенциональной информации, когда изображения объектов предъявлялись на короткое время и были замаскированы. Бар подчеркивает, что в простых случаях распознание может осуществляться за счет восходящего анализа при меньшем участии ПФК (Ваг, 2003). Когда распознание затруднено при кратковременном предъявлении или маскировке объектов, активация ПФК особенно важна для переработки более приблизительной и менее точной информации, отражающей низкочастотные свойства объектов. Такую информацию можно использовать для ограничения числа альтернатив целевых объектов при распознании. По нисходящим путям она может передаваться на низшие уровни, что способствует распознанию целевого объекта среди ограниченного числа альтернатив, которые нужно переработать.

Возможно, при зрительной предметной агнозии распознание объекта нарушается на низшем уровне, который ориентируется на высокочастотные характеристики образа объекта. Это особенно видно при переработке неконвенциональной

информации, когда объект предъявляется на короткое время или маскируется. В таких случаях можно использовать низкочастотные свойства объекта. Обычно эти частоты быстро проецируются на уровни ПФК для дальнейшей переработки. При зрительной предметной агнозии они обычно сохранны, поскольку пациенты способны распознать общую форму объекта как «овальную», «продолговатую» или «круглую», например, авторучка или зубная щетка описываются как «длинный узкий предмет», кружка представляется как «нечто круглое, возможно, чайник», ластик распознается как «маленький мячик». Однако при зрительной предметной агнозии нарушается следующая стадия нисходящей переработки. Общую форму объекта не удается успешно интегрировать с восходящей переработкой мелких деталей объекта с помощью высокочастотных свойств, и у пациента проявляются нарушения восприятия конкретных деталей формы объекта. Так, когда объект предъявляется на короткое время или замаскирован шумом, пациенты распознают общую форму части объекта как колесо, но не могут распознать мелкие детали, присущие конкретному объекту, ошибочно приписывая их другому объекту, например, колесо велосипеда принимают за деталь мотоцикла. Один из наших пациентов распознал «зашумленное» изображение очков как подсолнух, пропустив конкретные детали линз и дужек и будучи неспособным использовать формы деталей конкретного объекта для распознания целевого объекта.

Нисходящая переработка играет важную роль в отделении фигур от фонового шума, который образуют накладывающиеся фигуры. На таких изображениях контур конкретного объекта представлен низкочастотными свойствами, а высокочастотные свойства скрыты накладывающимися фигурами. Нисходящая переработка, основанная на низкочастотных свойствах контура объекта, может ограничить число альтернатив и способствовать распознанию целевых контуров. В некоторых случаях часть контура может быть распознана как признак класса объектов или как конкретный объект, что облегчает прослеживание контура. У пациентов с легкой зрительной агнозией эти процессы могут нарушаться, что вызывает трудности распознания объектов среди накладывающихся фигур, хотя распознание объектов в конвенциональном, незамаскированном виде остается сохранным.

Пациенты часто компенсируют эти трудности, используя описание всех или почти всех свойств целевого объекта. Пациенты перечисляют части объекта, часто будучи неспособными узнать целостный объект, пока все части не будут названы. В тесте с распознанием незавершенной картинки пациентам с легкой зрительной предметной агнозией не удавалось узнать конкретную деталь, необходимую для распознания объекта. Один из наших пациентов распознавал велосипед, перечисляя все его части: «колесо... руль... седло... мотоцикл», но после дополнительного предъявления пациент сказал: «О, вижу педали... Это велосипед». Здоровые испытуемые контрольной группы распознают объект при отсутствии двух-трех менее важных частей. Они часто даже не замечают, что некоторые второстепенные части отсутствуют. Здоровые испытуемые часто распознавали объект, увидев только самую важную деталь, например, дужку очков или трубку телефона. В то же время, пациентам часто не удавалось распознать важную деталь как

часть конкретного объекта, например, колеса велосипеда, которые отличаются от колес мотоцикла.

Для проверки роли нисходящей переработки при нарушениях распознания объектов в тестирование было включено предъявление незавершенных изображений четырех объектов, вслед за которым испытуемым показывали полные изображения тех же четырех объектов (Tonkonogy, 1997). Это позволяло использовать для распознания объектов процесс ограничения числа альтернатив, который обычно происходит в ПФК. Полные изображения давали возможность значительно сократить объем информации, которую требовалось переработать в ходе распознания незавершенных фигур. После предъявления полных изображений четырех объектов снова предъявлялись исходные незавершенные рисунки. В целом при предъявлении полных изображений число ошибок в распознании объектов значительно сократилось. Однако некоторые пациенты продолжали испытывать трудности в распознании некоторых объектов, например, незавершенного изображения якоря и чайника, которое, возможно, требовало использования операции завершения, нарушенной в этих случаях.

Нарушения использования высокочастотных свойств объекта также становятся очевидными при сокращении времени предъявления. При кратковременном предъявлении пациенты становятся неспособны различать высокие частоты величин углов, но по-прежнему могут правильно дифференцировать сильно различающиеся по величине углы, что является низкочастотным свойством. Например, при сокращении времени предъявления с 2000 до 0 мс дифференциальный порог различения углов увеличивается на 15-30° в группе пациентов с легкой зрительной агнозией и на статистически незначимую величину в 2-3° в группе пациентов без агнозии (Тонконогий, 1973; Меерсон, 1986). Распознание объекта в контексте какого-либо окружения может облегчаться нисходящим процессом, который ограничивает число возможных альтернатив объектов в знакомой обстановке, например, на кухне или в офисе. Для узнавания изолированного объекта может потребоваться сравнение с большим количеством моделей объекта, хранящихся в памяти, чем при узнавании того же объекта в привычной обстановке, например, узнавание стола в офисе, стула в столовой или ручки на двери.

Нарушения способности осуществлять операции завершения, экстраполяции недостающих частей образа.Относительная сохранность отделения сигнала от шума резко контрастирует с трудностями распознания объекта, выделенного на фоне шума. Это распознание требует проведения серии операций завершения и группировки, которые могут нарушаться у пациентов с поражениями затылочной доли. Согласно Ульману, одна из операций может включать в себя объединение отдельных участков контура, обнаруженных на изображении (Ulman, 1996). На изображении эти элементы разделены, и можно добиться их соединения путем простых операций группировки, основанной на пространственной близости, криволинейности и протяженности элемента. Дополнительные операции завершения на следующих стадиях могут включать в себя проекцию ребер вершины, отбор симметричных частей, не отображенных на рисунке, добавление частей к объекту со скрытыми очертаниями (см. рис. 2.1.9). Такие операции могут

нарушаться, когда пациент с затылочными поражениями не распознает изображение очков на фоне шума, будучи не в состоянии восстановить недостающие участки дужек очков. Это завершение может осуществляться с помощью операции, основанной на колинеарности и симметрии, а также на проекции вершины очков для воссоздания граней линз.

Аналогичные трудности наблюдаются при распознании незавершенных рисунков объектов. У пациентов могут наблюдаться трудности воссоздания образа объекта с помощью законов симметрии, продолжения, пространственной близости, колинеарности. Пациенты склонны рассматривать части объекта в качестве целостного объекта, не пытаясь завершить образ объекта путем экстраполяции. Увидев изображение половинки ножниц (см. рис. 2.1.9), пациенты с затылочными поражениями распознают его как «иголку» или «теннисную ракетку». Очевидно, пациент не пытается воспользоваться законами симметрии для поиска отсутствующей части и воссоздать объект. Часть чайника с носиком принимается за «туфлю» без попытки проследить продолжение контура объекта. Две разделенные части якоря воспринимаются как два разных объекта: «дорожный знак и что-то еще».

Другой пример — выделение контуров фигур на фоне накладывающихся фигур в соответствующих задачах путем группировки частей контуров в длинные плавные кривые по закону «хорошего продолжения» в терминах гештальт-психологии или колинеарности в терминах современной психологии.

Использование простых и сложных свойств при принятии решения о принадлежности группы свойств определенному объекту. Поскольку конкретные сложные и особенно простые свойства обычно присущи не только данному объекту (в клинической терминологии — не патогномичны) и могут частично перекрываться, при распознании паттернов, основанном на методах инвариантных свойств, используется понятие «пространство свойств или характеристик». Считается, что каждый ракурс объекта представлен точкой в n-мерном пространстве, где и — количество измеряемых инвариантных свойств. Совокупность всех ракурсов одного объекта образует подпространство. Если различные классы объектов представлены непересекающимися подпространствами, объект восприятия можно классифицировать путем указания на подпространство, к которому принадлежит точка этого объекта. Нарушения этого процесса могут лежать в основе развития ассоциативной агнозии. Необходимы дальнейшие исследования.

В целом результаты наших исследований указывают на возможное существование, по крайней мере, двух типов нарушений процесса зрительного распознания объектов и дают возможность сделать следующие выводы.

1. Один тип связан с переработкой конвенциональной информации, которая основана на совокупности знакомых предзаданных сложных свойств объектов. При апперцептивной агнозии нарушения этого типа приводят к трудностям восприятия свойств объекта высокой пространственной частоты и нарушениям распознавания объектов в конвенциональном незамаскированном виде. При апперцептивной агнозии операции кодирования формы объекта опираются преимущественно на описание общей формы более сложных свойств, часто несущественных для правильного распознания целевого объекта. Причиной ассоциативной агно-

зии являются нарушения процесса сравнения и соотнесения описания объекта, представленного в модели памяти, со значением объекта.

2. Другой тип связан с переработкой неконвенциональной информации и расстройствами распознания объектов при кратковременном предъявлении, а также скрытых, замаскированных объектов, объектов в неконвенциональном ракурсе и незнакомых, ранее не виденных объектов. Такая переработка не может основываться только на хорошо усвоенных сложных инвариантных свойствах незамаскированных объектов и их моделях памяти. Она требует проведения дополни^: тельных нисходящих операций категоризации высокого уровня, опирающихся на низкочастотные свойства объекта, которые ограничивают число моделей объекта, используемых в процессе его распознания, а также нисходящих процессов, управляющих структурным воссозданием объекта.

3. При нарушениях обоих типов переработки конвенциональной и неконвенциональной информации процесс распознания разбивается на части и ориентируется на группы общих низкочастотных свойств объекта и его частей без подробного описания высокочастотных мелких деталей. В некоторых случаях эти нарушения можно компенсировать с помощью перечисления всех или почти всех групп простых и сложных свойств объекта. В то же время, здоровые испытуемые могут узнать скрытый, замаскированный или предъявленный на короткое время объект с помощью более точного описания ограниченного числа простых свойств, которые являются достаточными для узнавания.

4. Процесс завершения, экстраполяции также может быть нарушен. Пациент может быть не в состоянии воссоздать свойства объекта с помощью законов пространственной близости, колинеарности, симметрии, продолжения и понять, что образ объекта является незавершенным и требует частичного воссоздания. Также расстройства могут быть связаны с нарушениями привязки объекта к осям координат или способности совмещения различных ракурсов объекта при восприятии объекта в неконвенциональном виде.

5. Нарушение формирования и использования сложных свойств является основным на низшем уровне восходящей переработки конвенциональной и неконвенциональной информации и наблюдается при зрительной предметной агнозии.

6. У пациентов с легкой зрительной агнозией при переработке простых свойств наблюдаются нарушения рабочей (оперативной) зрительной памяти. Такие нарушения высших уровней переработки зрительной информации при агнозии объектов требуют дальнейших исследований.

Многие операции, участвующие в распознании объектов в неконвенциональных формах и ракурсах, связаны со знакомыми операциями, участвующими в конвенциональном распознавании. В процессе переработки неконвенциональной информации такие операции, как завершение, последовательное описание частей объекта, выравнивание, направлены на воссоздание описания объекта, которое используется при переработке конвенциональной информации. В то же время, модели памяти преобразуются таким образом, что это позволяет использовать упрощенные комбинации ракурсов. Итак, нарушения переработки конвенциональной информации могут участвовать в расстройствах распознания скрытых и незнакомых объектов, а также объектов в неконвенциональном ракурсе.