Поиск букв в больших буквенных массивах: парадоксы «теста Мюнстерберга»

Эффект превосходства слова

Оба класса нисходящих влияний на обработку информации можно рассмотреть на примере «эффекта превосходства слова», описанного в конце XIX века Дж.М. Кеттеллом и ставшего объектом исследования в когнитивной психологии в конце 1960-х годов. Его определяют как повышение эффективности отчета о букве в составе слова по сравнению с предъявлением в составе случайного набора букв и с изолированным предъявлением в затрудненных условиях восприятия (краткое предъявление, маскировка и тому подобное). Если для Дж.М. Кеттелла мерой эффекта было прежде всего количество букв, которые способен опознать наблюдатель в условиях краткого предъявления, то в когнитивной психологии в качестве такой меры выступает эффективность опознания одной буквы в составе слова по сравнению с условиями изолированного предъявления или предъявления в составе неупорядоченной буквенной строки той же длины.

Классический «эффект превосходства слова» — пример нисходящих влияний со стороны прошлого опыта наблюдателя: благодаря тому, что буква предъявляется в контексте целостной единицы — знакомого слова, она опознается более эффективно. Ведущие модели зрительного опознания слова, дающие объяснение эффекту, выводят его исключительно из прошлого опыта субъекта, подчеркивая автоматический характер эффекта и не предполагая его взаимодействия с процессами зрительного внимания.

Однако «эффект превосходства слова» может стать и следствием нисходящих влияний со стороны стратегии решения задачи: это происходит в условиях быстрого последовательного предъявления зрительных стимулов. При побуквенном предъявлении слов со скоростью около 10 букв в секунду в одном и том же месте зрительного поля эффект можно получить только в том случае, когда человек изначально ставит перед собой задачу «читать слово». Если наблюдатель не предупрежден о том, что ему будут предъявляться слова, «эффект превосходства слова» не возникает, а сами слова не опознаются как таковые. А если наблюдателю дается задача «читать слово», однако при этом побуквенно предъявляются случайные наборы букв, он решает задачу более успешно, что указывает на стратегический характер эффекта. В условиях одновременного предъявления всех букв слова «эффект превосходства слова», напротив, наблюдается помимо намерений и стратегий наблюдателя. Однако его легко разрушить, сфокусировав внимание наблюдателя на одной букве или поставив задачу, требующую перенаправления пространственного зрительного внимания в пределах слова как целостной перцептивной единицы, которая тем самым разрушается.

Подобные требования характерны для задач зрительного поиска (visual search), состоящих в том, что наблюдатель должен отыскать заранее заданный объект (либо объект, отличающийся от всех остальных) среди множества зрительно предъявленных стимулов. Если объект отличается от остальных одним физическим признаком, таким как цвет, наклон и так далее, скорость поиска не зависит от количества отвлекающих стимулов. Если же таких признаков несколько (например, цвет и наклон одновременно), скорость поиска увеличивается пропорционально количеству отвлекающих стимулов, что предполагает участие в нем механизма пространственного внимания, перенаправляемого от одного стимула к другому. Такими свойствами обладает и поиск определенной буквы среди множества других букв. Меньше изучена ситуация поиска буквы в буквенных строках, как случайных, так и образующих слова: подобного рода исследования, хотя и предпринимались время от времени, не дали однозначного ответа на вопрос о механизмах поиска. Возможно, дело в том, что здесь в ситуацию поиска добавляются сразу два противодействующих фактора: с одной стороны, «скучивание», или латеральная маскировка, затрудняющая отыскание зрительного стимула, вплотную окруженного сходными стимулами, а с другой стороны, нисходящие влияния со стороны знакомого составного стимула, являющегося частью прошлого опыта наблюдателя. Тем не менее само выделение слов как единиц переработки информации в данных условиях выступает как автоматический, не требующий внимания процесс, а сами эти единицы являются структурными, навязанными организацией информации в поле зрения. Возникает вопрос: возможна ли ситуация, в которой выделение слова в условиях одновременного (а не быстрого последовательного) предъявления всех его букв представляло бы собой не автоматическую операцию, а отдельное перцептивное действие? Целью данного исследования было создание и апробация таких условий симультанного предъявления зрительных стимулов, в которых слова выступали бы как функциональные единицы обработки зрительной информации.

На наш взгляд, этим требованиям соответствует способ организации зрительных стимулов в так называемом «тесте Мюнстерберга», направленном на диагностику избирательности зрительного внимания. В этом тесте, разработанном в начале двадцатого столетия, испытуемый должен за ограниченный промежуток времени отыскать как можно больше слов в случайных буквенных строках. Количество найденных слов рассматривается как индивидуальный показатель избирательности внимания. Самой постановкой задачи предполагается, что выделение слов, так же как их прочтение в условиях быстрого побуквенного предъявления, не является автоматической операцией и требует внимания. В таком случае их обнаружение не должно происходить спонтанно, само по себе, если человек решает другую задачу на том же самом материале (например, задачу поиска определенной буквы, входящей в состав слова, окруженного, в свою очередь, не связанными друг с другом буквами), и не должно оказывать влияния на успешность решения этой задачи. Напротив, если выделение слова как ближайшего контекста для анализа буквы осуществляется автоматически, мы можем ожидать обнаружения слова как минимум при привлечении внимания к букве и, возможно, замедления решения задачи зрительного поиска буквы, поскольку для ее выделения необходимо разделить на отдельные элементы слово как целостную перцептивную единицу. Если же слово как целостная единица выделяется автоматически, но отыскиваемая буква при этом не входит в состав слов, поиск должен быть быстрее, поскольку наблюдатель получит возможность пропускать без дальнейшего анализа более крупные перцептивные единицы.

В нашем эксперименте испытуемые решали задачу поиска заранее заданной буквы в массивах букв, включавших в себя слова русского языка, о чем испытуемые не были предупреждены заранее. Сравнивались три условия, в каждом из которых участвовала отдельная группа испытуемых. В двух экспериментальных условиях в ряды букв были введены слова, количество которых соответствовало количеству целевых букв. В первом условии заранее заданная целевая буква всегда входила в слова, во втором — всегда оказывалась за пределами слов. В контрольном условии массивы букв не содержали слов, и испытуемые, таким образом, выполняли традиционную «корректурную пробу», предложенную в конце XIX века Б. Бурдоном, с одним целевым стимулом, а именно: отыскивали заранее заданную букву в случайных рядах букв в течение ограниченного периода времени.

Методика эксперимента

Испытуемые: 216 человек (82 мужчины, 134 женщины), студенты и аспиранты МГУ и НИУ ВШЭ, в возрасте 17–29 лет (средний возраст — 20 лет), правши, с нормальным или скорректированным до нормального зрением. В каждую из групп, выделенных в соответствии с тремя условиями эксперимента (первая экспериментальная группа — ЭГ1, вторая экспериментальная группа — ЭГ2, контрольная группа — КГ), вошло 72 человека.

Стимуляция: Использовались разработанные нами бумажные бланки трех типов. Бланки создавались с помощью специальной компьютерной программы-генератора с использованием заранее подготовленных «словарей» стимулов. Каждый бланк включал 10 строк по 60 строчных букв русского алфавита без пробелов, в которых содержались 24 целевые буквы. В качестве целевых букв были выбраны частотные согласные русского алфавита: Н, Т и Р. Каждый испытуемый искал только одну букву. В контрольном условии (КГ) строки состояли из шестибуквенных «неслов» (наборов букв, представляющих собой анаграммы слов русского языка, не опознаваемые как слова: напр., «оаьтпл»; все буквы в несловах были разными), каждая строка включала 10 неслов без пробелов между ними. В первом и втором экспериментальных условиях (ЭГ1 и ЭГ2) в строки в случайном порядке вводились 24 слова, состоящие из разных букв и примерно уравненные по частоте встречаемости в русском языке. В ЭГ1 целевая буква всегда содержалась в слове (по 4 раза на каждой из возможных позиций от начала слова в разных шестибуквенных словах), в ЭГ2 слова никогда не содержали целевую букву, но размещались в строках между появлениями целевой буквы. Всего использовано 9 вариантов бланков, напечатанных на листах формата А5 шрифтом Times New Roman, кегль 14.

Пример задания из бланка:

Процедура: Испытуемым в индивидуальном порядке предъявлялся бланк с инструкцией как можно быстрее найти и зачеркнуть все буквы Н (либо Т, либо Р). Через 1 минуту экспериментатор прерывал выполнение задания. По завершении работы испытуемым ЭГ1 и ЭГ2 предлагался бланк субъективного отчета с тремя вопросами с вынужденным выбором («да»/«нет»): (1) заметили ли они в буквенных строках слова; (2) заметили ли они, что целевая буква всегда была / никогда не была в слове; (3) помогали или мешали им слова решать поставленную задачу, если они их заметили. Испытуемые контрольной группы отвечали только на вопрос, заметили ли они среди букв слова (которых там объективно не было).

Результаты эксперимента

Значимых различий между тремя группами по продуктивности выполнения задачи при проведении дисперсионного анализа (ANOVA) не обнаружено: F (2, 215) = 0.018, p < 0.98. Средние значения показателей успешности решения задачи по трем группам испытуемых (в процентах от общего количества целевых букв в бланке) и стандартное отклонение приведены в двух первых колонках Таблицы.

Вместе с тем испытуемые ЭГ1 замечали в бланках слова значимо чаще, чем испытуемые ЭГ2 (χ2 Пирсона = 13.7, p < 0.0001). Взаимосвязь между расположением букв и слов на бланке также значимо чаще выявляли испытуемые ЭГ1 (χ2 = 4.7, p < 0.03). При этом заметившим наличие слов в бланках в ЭГ1, согласно субъективным отчетам, слова чаще помогали решать задачу, а в ЭГ2 — мешали (χ2 = 17.8, p < 0.0001). В контрольной группе «заметили» слова 11% испытуемых (8 человек). Количественные показатели по субъективным отчетам (в процентах от общего числа испытуемых) также приведены в Таблице.

Дополнительно мы провели статистическое сопоставление эффективности выполнения задачи подгруппами испытуемых из ЭГ1 и ЭГ2, выделенными на основе субъективных отчетов. Несмотря на выраженные различия в ответах на вопросы бланка субъективного отчета в этих двух условиях, сами показатели успешности выполнения задачи ни в одной из пар выделенных для анализа подгрупп испытуемых (заметили/не заметили слова; слова помогали/мешали искать буквы) как между условиями, так и внутри условий значимо не различаются.

Обнаружены значимые различия в эффективности поиска трех использованных в исследовании целевых букв: F (2, 215) = 17.0, p < 0.0001. Проведенные парные сравнения показали, что буква Р отыскивается значимо эффективнее букв Н и Т, эффективность поиска которых значимо не различается.

Обсуждение результатов

Проведенное исследование показало, что спонтанное выделение слов в условиях теста Мюнстерберга при решении задачи поиска буквы возможно, однако опосредовано взаимным расположением целевых букв и содержащихся в бланке слов. Если искомая буква всегда входит в состав слова, то выделение происходит почти вдвое чаще. При этом число испытуемых, спонтанно выявляющих закономерность взаимного расположения букв и слов, крайне невысоко и тоже зависит от того, входит ли целевая буква в состав слова. Когда целевые буквы входили в состав слов (ЭГ1), менее 20% испытуемых замечали, что связь между расположением букв и слов устойчива. Когда же целевые буквы располагались за пределами слов (ЭГ2), эту закономерность заметили менее 10% испытуемых.

Вместе с тем обнаружено, что, хотя слова субъективно «помогают» или «мешают» решать задачу поиска буквы, причем в направлении, противоположном исходной гипотезе, объективного влияния на показатели решения этой задачи они не оказывают: количество найденных целевых букв сходно во всех трех условиях.

Можно было бы предположить, что в решении задачи поиска буквы имеет место «эффект потолка» и что различий между условиями не наблюдается в силу легкости задачи. Однако сравнение эффективности решения задачи в отношении трех разных целевых букв выявило, что поиск одной из использованных букв (буквы Р) осуществляется значимо быстрее поиска двух других букв. Это может быть обусловлено специфическим зрительным признаком — «хвостиком» ниже уровня строки, создающим условия для асимметрии зрительного поиска и субъективного «выскакивания» буквы в ходе решения задачи. Следовательно, сам показатель эффективности поиска буквы в целом чувствителен, а временной интервал достаточен для оценки эффективности поиска, и «эффект потолка» не может быть причиной отсутствия различий между условиями.

Таким образом, получена диссоциация продуктивных показателей и субъективных отчетов испытуемых: субъективно наличие слов тем или иным образом вмешивается в решение задачи зрительного поиска буквы в зависимости от особенностей взаимного расположения букв и слов, в то время как объективно такого влияния не наблюдается. Если соотнести полученный результат с предложенным в контексте психологической теории деятельности определением внимания как «феноменального и продуктивного проявления работы ведущего уровня организации деятельности», то можно предположить, что в решении рассматриваемой задачи задействован не единый процесс внимания с феноменальным и продуктивным аспектами, а два класса процессов, только один из которых можно отнести к вниманию.

Мы склонны трактовать полученный результат как диссоциацию нисходящих процессов в обработке буквенной информации и нисходящих влияний со стороны более крупных перцептивных единиц-слов на решение задачи поиска буквы.

С одной стороны, спонтанное выделение слов в модифицированном тесте Мюнстерберга в условиях привлечения внимания к букве, входящей в состав слова, и даже без выполнения этого условия можно рассматривать как проявление нисходящих процессов в системе переработки информации, обусловленных тем, что в памяти наблюдателя хранятся и автоматически актуализируются репрезентации более крупных перцептивных единиц (хотя такая актуализация происходит не всегда).

С другой стороны, спонтанное выделение слов не влияет на эффективность поиска целевой буквы, что можно трактовать как отсутствие нисходящих влияний со стороны более крупных перцептивных единиц на решение задачи поиска целевой буквы. Изначально мы предполагали, что укрупнение единиц переработки информации «на перегонах» между целевыми буквами (условие, в котором целевые буквы никогда не входили в состав слов) приведет к повышению скорости решения задачи. Однако вероятность такого укрупнения оказалась невысока (слова в интервалах между целевыми буквами заметили не более трети испытуемых), и значимых различий в эффективности решении задачи испытуемыми, работавшими в разных условиях, а также давшими разные субъективные отчеты, не обнаружено.

Мы предприняли попытку вооружить участников эксперимента средством решения задачи поиска буквы. Для этого в следующем эксперименте, в котором приняли участие 72 человека, мы предупреждали участников эксперимента о том, что в бланке содержатся слова, и о взаимном расположении букв и слов. Однако результаты этого эксперимента не отличались от результатов предыдущего, следовательно, испытуемые не использовали эти сведения для решения поставленной задачи. В целом результаты исследования оставляют открытым вопрос, что же в конечном итоге измеряет широко используемый в профессиональной психодиагностике тест Мюнстерберга. Мы предположили, что в его выполнении задействованы сразу два класса нисходящих процессов в зрительном восприятии. С одной стороны, это спонтанное (автоматическое) выделение слов как целостных единиц, хранящихся в памяти человека, которое в когнитивной психологии обозначается как «структурирование» и относится к процессам предвнимания. С другой стороны — произвольное выделение этих единиц в соответствии с поставленной задачей. Если первый класс процессов едва ли может быть отнесен к процессам внимания (хотя, возможно, взаимодействует с ними), то второй прямо соответствует классическому определению внимания в трактовке основателя психологии как науки В. Вундта, который понимал его как активный процесс укрупнения единиц восприятия.

В дальнейших исследованиях с использованием бесконтактной регистрации движений глаз, проведенных С. А. Языковым (Языков, Фаликман, в печати), мы прямо сопоставили движения глаз при поиске букв и при поиске слов.

Было показано, что глазодвигательная активность при поиске слов в буквенных массивах (классический тест Мюнстерберга) принципиально отличается от движений глаз при поиске букв в тех же самых буквенных массивах, даже когда человек замечает в них слова. По сравнению с поиском букв, при поиске слов зрительные фиксации (остановки взгляда) становятся значимо чаще как в пределах слов, так и за их пределами. В случае же поиска букв условия, в которых целевая буква располагается всегда в словах, всегда за пределами слов, а также когда бланки вообще не содержат слов, различий в характере зрительных фиксаций не наблюдается. Более того, не различаются движения глаз испытуемых, которые замечают и не замечают слова в буквенных массивах.

Отсюда следует, что спонтанное и целенаправленное выделения слов из случайных буквенных строк осуществляются по-разному. Поскольку при решении задачи поиска слов количество фиксаций увеличивается как в пределах слов, так и «на перегонах» между словами, мы предполагаем, что за выделением слова стоит не специальная операция внимания как укрупнения единиц обработки информации, а стратегия поиска. Это подтверждается и продуктивными показателями решения задачи: в среднем люди отыскивают в полтора раза меньше слов (46%), чем целевых букв (75%), притом что слова занимают в 6 раз больше места в стимульном материале. При этом в ходе поиска букв большинство участников глазодвигательного исследования заметили в буквенных массивах слова, когда целевые буквы входили в их состав.

Таким образом, спонтанное выделение слов не ведет к их использованию в качестве средства решения задачи, а для произвольного выделения слов в данных условиях требуется иная, медленная стратегия поиска, связанная, по всей видимости, с поиском границ слова. Вероятно, именно трудоемкость этой операции ведет к тому, что наблюдатели, даже будучи предупреждены о наличии слов и их взаимном расположении с целевыми буквами, никак не используют эту информацию для решения задачи поиска отдельных букв.

Использованы материалы из статьи «Attention and chunking in visual search among letter stimuli», опубликованной на английском языке в журнале «Психология. Журнал Высшей школы экономики» (2014. Т. 11. № 2. С. 150–159)