شاخص‌های رفتاری ویژگی‌ها

به‌پیروی از مار (Marr) (۱۹۸۲)، می‌توان بین مرحله‌های نخستین و مرحله‌های بعدی بازشناسی شیء فرق قائل شد. ما این مراحل را برحسب کار ویژهٔ هریک مشخص می‌کنیم. در مراحل نخستین، دستگاه ادراکی از اطلاعات موجود در شبکیه، به‌ویژه از تغییرات شدت، برای توصیف شیء برحسب عناصر ابتدائی مانند خطوط‌، لبه‌ها و زوایا استفاده می‌کند. سپس با به‌کارگیری این عناصر ابتدائی، توصیفی از خود شیء فراهم نموده، آنگاه این توصیف شیء را با توصیف‌هائی از انواع گوناگون اشیائی که در حافظهٔ بینائی ذخیره شده‌اند، مقایسه کرده، و همخوان‌ترین آنها را انتخاب می‌کند. مثلاً، بازشناسی شیء خاصی به‌عنوان حرف B به این معنی است که شکل آن شیء با شکل B بهتر جور درمی‌آید تا با شکل سایر حروف. بخش عمدهٔ پردازش بازشناسی چه در مراحل نخستین و چه در مراحل بعدی در دسترس هوشیاری نیست. در حال حاضر توجه ما معطوف مرحله‌های نخستین است که طی آن، توصیفی از شکل شیء فراهم می‌شود.

ویژگی‌یاب‌ها (feature detectors) در قشر مخ

بخش عمدهٔ معلومات ما دربارهٔ جنبه‌های ابتدائی ادراک شیء، از مطالعهٔ زیست‌شناختی سایر گونه‌ها از قبیل گربه و میمون به‌دست آمده است. در این مطالعات از روش ثبت فعالیت تک‌نورون‌ها در قشر بینائی استفاده می‌شود (شکل ثبت فعالیت تک‌یاخته)، به این ترتیب که حساسیت بعضی از نورون‌های قشر مخ از طریق ارائهٔ محرک‌های گوناگون به قسمت‌هائی از شبکیه که با این نورون‌ها در ارتباط هستند، بررسی می‌شود. ای نواحی شبکیه را میدان پذیرندگی (receptive field) نورون قشر مخ می‌نامند. آغازگران این مطالعات تک‌یاخته‌ای، هیوبل (Hubel) و ویزل (Wiesel) (۱۹۶۸)، به‌خاطر پژوهش‌های خود، در سال ۱۹۸۱ مشترکاً به دریافت جایزهٔ نوبل نائل آمدند.

هیوبل و ویزل سه‌ نوع یاخته را در قشر بینائی شناسائی کردند که برحسب ویژگی‌هائی که به آن پاسخ می‌دهند، مشخص می‌شوند. یاخته‌های ساده (simple cells) هنگامی پاسخ می‌دهند که محرکی خطی (مانند میله‌ای باریک با لبهٔ مستقیم و مرزی نواحی روشن و تاریک) با راستائی خاص، در جای معینی از میدان پذیرندگی آن یاخته، منعکس گردد. (شکل پاسخ یاختهٔ ساده) نمودار پاسخ یاختهٔ ساده به میله‌های عمودی و میله‌هائی است که از حالت عمودی خارج شده‌اند. هرچه راستای میله از وضع بهینه (عمود) بیشتر خارج شود، پاسخ نیز به‌همان نسبت کاهش می‌یابد. یاخته‌های ساده‌ٔ دیگر برای راستاها و وضعیت‌های دیگری میزان شده‌اند. یاخته‌های پیچیده (complex cells) نیز به میله‌ها یا لبه‌ها یا راستای خاص پاسخ می‌دهند، اما لازم نیست محرک در جای معینی از میدان پذیرندگی آنها باشد.

یاختهٔ پیچیده در هر جائی از میدان پذیرندگی خود به محرک‌ها پاسخ می‌دهد و این پاسخ‌دهی تا زمانی که محرک در میدان پذیرندگی یاخته حرکت می‌کند، ادامه می‌یابد. در یاخته‌های فوق پیچیده (hypercomplex cells) نه تنها لازم است که محرک در راستای خاصی باشد بلکه باید طول خاصی نیز داشته باشد. اگر طول محرکی از حد بهینه بیشتر باشد، پاسخ کاهش می‌یابد و ممن است به‌کلی متوقف شود. از زمان نخستین گزارش‌های هیوبل و ویزل تاکنون، پژوهشگران یاخته‌هائی پیدا کرده‌اند که به‌جای پاسخ به میله‌ها و لبه‌های منفرد، به ویژگی‌های شکلی پاسخ می‌دهند. به‌عنوان نمونه یاخته‌های فوق پیچیده‌ای هستند که به کنج اشیاء یا گوشه‌هائی با اندازه‌های خاص پاسخ می‌دهند (شیپلی - Shapely - و لنی - Lennie در ۱۹۸۵، دی‌والوا و دی‌والوا - DeValois در ۱۹۸۰).

این شکل پاسخ یاختهٔ سادهٔ قشر مخ را به میله‌ای نورانی نشان می‌دهد. محرک‌ها در بالا و پاسخ‌ها در پائین نشان داده شده‌اند. در پائین شکل، هر خیزک عمودی مربوط است به یک تکانهٔ عصبی. وقتی محرکی وجود ندارد، فقط تکانهٔ اتفاقی ممکن است ثبت شود. وقتی محرکی ارائه می‌شود، بسته به مکان و راستای میلهٔ نورانی، ممکن است یاخته پاسخ بدهد یا ندهد. در مورد این یاخته، میلهٔ افقی هیچ تغییری در پاسخ ایجاد نمی‌کند، میلهٔ ۴۵ درجه‌ای تغییر کم، و میلهٔ افقی هیچ تغییری در پاسخ ایجاد نمی‌کند، میلهٔ ۴۵ درجه‌ای تغییر کم، و میلهٔ عمودی تغییر زیادی را سبب می‌شود.

تمام یاخته‌هائی که در بالا توصیف شدند، ویژگی‌یاب نامیده می‌شوند. ویژگی‌یاب نامیده می‌شوند. از آنجا که با لبه‌ها، میله‌ها، کنج‌ها و زاویه‌هائی که این ویژگی‌یاب‌ها در برابرشان واکنش می‌کنند می‌توان بسیاری از شکل‌ها را به‌طور تقریبی بازسازی کرد، ویژگی‌یاب‌ها سنگ‌بنای ادراک شکل شناخته می‌شوند. با این‌همه چنانکه بعداً خواهیم دید، به‌نظر می‌رسد این فرض بیشتر در مورد شکل‌های ساده‌ای از قبیل حروف [خط لاتین] صادق باشد تا در مورد شکل‌های پیچیده‌ای مانند میز یا حیوان.

شاخص‌های رفتاری ویژگی‌ها

پژوهشگران شناختی، چند آزمون رفتاری برای بررسی ویژگی‌های ابتدائی، تهیه کرده‌اند که می‌توان آنها را در مورد آدمیان به‌کار بست. یکی از مشهورترین این آزمون‌ها را تریسمن طراحی کرده است (تریسمن - Treisman و گورمیکان - Gormican در ۱۹۸۸). در این آزمون در هر کوشش آزمایشی، به آزمودنی مجموعه‌ای از چند شکل نشان می‌دهند و از او می‌خواهند هرچه سریعتر بگوید آیا شکل هدف در آن مجموعه وجود دارد یا نه. برای مثال، شکل هدف ممکن است خط منحنی و غیر هدف‌ها خط‌های مستقیم باشند (شکل جستجوی یک خط منحنی). تعداد شکل‌های غیرهدف در هر کوشش فرق می‌کند و از ۳ تا ۳۰ متغیر است. مسئله این است که تعداد غیرهدف‌ها چه تأثیری بر مدت زمان تشخیص محرک هدف می‌گذارد. اگر شکل هدف فقط یک ویژگی ابتدائی داشته باشد، ناظر برای یافتن آن می‌تواند مجموعه شکل را به‌صورت موازی (همزمان) از نظر بگذراند، نه اینکه غیرهدف‌ها را یک‌به‌یک بررسی کند. درنتیجه، تعداد غیرهدف‌‌ها نباید تأثیری در مدت زمان تشخیص ویژگی ابتدائی داشته باشد. این درست همان چیزی است که در مجموعه‌هائی مانند (شکل جستجوی یک خط منحنی) اتفاق می‌افتد و حاکی از آن است که انحناء، یک وژگی ابتدائی اشیاء است. از نظر پدیداری، به‌نظر می‌رسد خط منحنی از مجموعه 'بیرون می‌زند' . به‌همین دلیل نیز جستجوی موازی در این‌گونه تکلیف را 'پدیدهٔ برون‌جستگی' (pop-out effect) نامیده‌اند.

- جستجوی یک خط منحنی: مدت زمان لازم برای یافتن خط منحنی، به‌تعداد خطوط مستقیم اطراف آن بستگی ندارد (اقتباس از تریسمن و گورمیکان، ۱۹۸۸).

تریسمن پدیدهٔ برون‌جستگی را در چند ویژگی دیگر نیز گزارش کرده است. دو نمونه از آنها عبارتند از: طول خط (در میان چند خط کوتاه، یک خط بلند مشخص است)، و میزان تقابل درخشندگی (brightness contrast) (در میان نقطه‌های همجوار، زوج بسیار متباین، نمایان‌تر است). این دو ویژگی، همانند انحناء، می‌توانند نقشی در تعیین شکل داشته باشند. اما سایر ویژگی‌ها که پدیدهٔ برون‌برجستگی در آنها نیز دیده شده (مثلاً رنگ) رابطه‌ای با شکل ندارند. این نتایج گویای آن است که ویژگی‌های ابتدائی اشیاء کیفیات ساده‌ای هستند که خطوط و نقاط را توصیف می‌کنند و بعضی از آنها (نه همه) برای توصیف شکل‌ها نیز به‌کار می‌روند.

رابطه بین ویژگی‌ها

در توصیف هر شکل، برشمردن ویژگی‌های آن کافی نیست، بلکه به رابطه بین ویژگی‌ها نیز باید توجه شود. اهمیت این قبیل روابط در (شکل رابطه بین ویژگی‌ها) نشان داده شده است. ویژگی‌های حرف T عبارتند از یک خط عمودی و یک خط افقی، اما تا این خطوط به شیوهٔ درست ترکیب نشوند، حرف T حاصل نمی‌شود. در توصیف حرف T باید به این واقعیت نیز توجه داشت که وسط خط افقی به انتهای فوقانی خط عمودی اتصال یابد. روانشناسان گشتالت، وقتی سال‌ها پیش اظهار داشتند که 'کل بزرگتر از مجموعه اجزاء آن است' همین رابطه بین ویژگی‌ها را در نظر داشتند.