Физиология обмана
Люди отличают истинное движение от ложного. Они прекрасно понимают, когда человек действительно собирается взять ручку, чашку или монетку, а когда лишь делает вид, что берет. Тем не менее фокусники легко обманывают зрителей. Речь идет не об иллюзионистах, выходящих на публику в окружении шкафов, зеркал и ширм, а о манипуляторах, у которых только ловкость рук и, конечно, годы тренировок. Причем упражнять им приходится не только пальцы, но и некоторые области мозга.
➡ Увидел, дотянулся, ухватил
Движениями фокусников заинтересовалась физиолог Кристина Кавина-Пратези. Она итальянка, выросла в деревне, получила степень в Веронском университете, стажировалась в Канаде, а затем перебралась в университет Дарема (Великобритания), на кафедру психологии, хотя область ее исследований относится скорее к физиологии высшей нервной деятельности.
Не подумайте, что Кристина со времени первого посещения цирка мучилась вопросом, куда исчезла монетка из ладони фокусника, и наконец решила лично разобраться в этом вопросе. Просто ее интересует, как мозг использует зрительную информацию для распознавания предметов и манипуляций с ними. А где манипуляции, там, конечно, и фокусники.
Допустим, человек собирается взять какой-то предмет. Кавина-Пратези в своих статьях обычно рассуждает не о предмете вообще, а о чашке кофе. Именно кофе, а не чая, и уж ни в коем случае не о пустой посуде. Берем, стало быть, чашку кофе. Для этого ее прежде всего нужно увидеть. Информация от сетчатки глаза непрямыми путями проходит по мозгу и попадает в его затылочную область, в зрительную кору.
Оттуда нервные импульсы растекаются по двум основным направлениям: вентральному и дорзальному. Об их существовании физиологи узнали еще 30 лет назад. Вентральный поток оканчивается в нижней височной коре, где происходит распознавание зрительного стимула, то есть мы понимаем, что увидели именно чашку. С кофе. Вентральная зрительная система отвечает на вопрос «что?». Дорзальный поток нервных импульсов идет в париетальную (теменную) область коры. В этой зоне расположен «центр наведения», который устанавливает, где именно находится желанный объект и можно ли до него дотянуться. А когда мы протягиваем к чашке руку, дорзальный поток координирует ее движения. Это канал «где?» и «как?», канал действия. Вентральная система предназначена для зрительного восприятия, а дорзальная для визуального контроля за действиями.
Движениями фокусников заинтересовалась физиолог Кристина Кавина-Пратези. Она итальянка, выросла в деревне, получила степень в Веронском университете, стажировалась в Канаде, а затем перебралась в университет Дарема (Великобритания), на кафедру психологии, хотя область ее исследований относится скорее к физиологии высшей нервной деятельности.
Не подумайте, что Кристина со времени первого посещения цирка мучилась вопросом, куда исчезла монетка из ладони фокусника, и наконец решила лично разобраться в этом вопросе. Просто ее интересует, как мозг использует зрительную информацию для распознавания предметов и манипуляций с ними. А где манипуляции, там, конечно, и фокусники.
Допустим, человек собирается взять какой-то предмет. Кавина-Пратези в своих статьях обычно рассуждает не о предмете вообще, а о чашке кофе. Именно кофе, а не чая, и уж ни в коем случае не о пустой посуде. Берем, стало быть, чашку кофе. Для этого ее прежде всего нужно увидеть. Информация от сетчатки глаза непрямыми путями проходит по мозгу и попадает в его затылочную область, в зрительную кору.
Оттуда нервные импульсы растекаются по двум основным направлениям: вентральному и дорзальному. Об их существовании физиологи узнали еще 30 лет назад. Вентральный поток оканчивается в нижней височной коре, где происходит распознавание зрительного стимула, то есть мы понимаем, что увидели именно чашку. С кофе. Вентральная зрительная система отвечает на вопрос «что?». Дорзальный поток нервных импульсов идет в париетальную (теменную) область коры. В этой зоне расположен «центр наведения», который устанавливает, где именно находится желанный объект и можно ли до него дотянуться. А когда мы протягиваем к чашке руку, дорзальный поток координирует ее движения. Это канал «где?» и «как?», канал действия. Вентральная система предназначена для зрительного восприятия, а дорзальная для визуального контроля за действиями.
Рис. 7.14. Представительство ядер таламуса в коре на верхнебоковой (А) и медиальной (Б) поверхностях:
1 – медиальное дорзальное; 2 – переднее вентральное; 3 – вентролатеральное; 4 – вентральное заднелатеральное; 5 – медиальное коленчатое; 6 – дорзальное и латеральное задние; 7 – подушковое; 8 – латеральное коленчатое; 9 –переднее ядро
1 – медиальное дорзальное; 2 – переднее вентральное; 3 – вентролатеральное; 4 – вентральное заднелатеральное; 5 – медиальное коленчатое; 6 – дорзальное и латеральное задние; 7 – подушковое; 8 – латеральное коленчатое; 9 –переднее ядро
Само взятие предмета, которое кажется нам единым движением, распадается по меньшей мере на две составляющие: протягивание руки к объекту и его захват. Причем, как установили Кристина Кавина-Пратези и ее коллеги, за эти компоненты отвечают разные зоны теменной коры. Исследователи поставили относительно простой опыт. Его участникам вместо чашки кофе предлагали фигурки сложной формы, составленные из нескольких деталей конструктора «Лего». На эти фигурки нужно было просто смотреть, или коснуться их суставами пальцев, или, взявши в руку, приподнять на сантиметр и положить на прежнее место. Иногда объект лежал на некотором расстоянии от руки, и до него приходилось тянуться, а в другой серии опытов фигурку клали вплотную к ладони, и, чтобы коснуться ее, достаточно было шевельнуть пальцем. Исследователи использовали метод функциональной магнитно-резонансной томографии, с помощью которой определяли, какие районы коры активны во время каждого действия. (Прибор определял степень насыщения крови кислородом: в функционально активных участках головного мозга она выше.) Когда участники эксперимента касались суставами сжатой ладони близкой или удаленной конструкции, ученые наблюдали, какие области коры функционируют при перемещении руки к предмету. Когда же они работали с лежащей вплотную фигуркой, трогали ее или брали в руку, прибор регистрировал области, активные при захвате. И оказалось, что протягивание руки к предмету, или, как его называют исследователи, транспортный компонент, и собственно захват — независимые друг от друга действия, которыми управляют разные отделы теменной коры.
➡ А ну-ка, обмани!
И вот, разложив на составляющие обычное движение «взять предмет», Кавина-Пратези с коллегами из других британских университетов взялась за манипуляторов, они же престидижитаторы, что буквально означает «люди с очень быстрыми пальцами». Никто не делает столько ложных захватов, как они, но почему все выглядит так правдоподобно? В чем заключается их знаменитая ловкость рук? Цель первого эксперимента, который поставили исследователи, состояла в том, чтобы обнаружить разницу между настоящим и ложным движением у фокусников и обычных людей.
В исследованиях принимали участие десять престидижитаторов и десять контрольных субъектов (пять левшей и пять правшей, все мужчины). Обе группы выровняли по возрасту, а фокусников еще и по квалификации, то есть профессиональному стажу, количеству выступлений в год и времени ежедневных тренировок. Интересно, что даже в таком безобидном эксперименте ученые действовали в соответствии с заключением этической комиссии Даремского университета и принципами Хельсинкской декларации. Во всяком случае, они сочли необходимым упомянуть об этом в статье.
В качестве объектов манипуляции исследователи выбрали простые, но одинаково привычные (или непривычные) фокусникам и рядовым гражданам предметы: прямоугольные деревянные брусочки. Размер у них был разный, а площадь поверхности одинаковая: 5х5 см или 8,3х3 см. Такие деревяшечки брать в руку гораздо удобнее, чем чашку, к тому же нет риска пролить кофе.
Человек садился к столу, на котором в 30 см от края стола и в 10 см слева от линии середины тела для правшей и справа для левшей лежал брусок. Участников эксперимента просили взять этот брусочек большим и указательным пальцами и переложить в точку, симметричную относительно средней линии. Во втором задании они должны были притвориться, что берут и перекладывают брусок, то есть сделать ложный захват в нескольких сантиметрах от объекта.
Перед началом эксперимента ведущая рука испытуемого с пальцами, собранными в щепоть, лежала на стартовой кнопке, расположенной на линии середины тела. На разглядывание бруска у человека было две секунды, затем раздавался сигнал, по которому надлежало переложить объект или сделать обманное движение. И как только участник эксперимента поднимал руку и отпускал кнопку, закрывался специальный ставень, и человек уже не видел бруска. Такое устройство придумали для большего правдоподобия. Дело в том, что фокусники, выступая, не смотрят на руки и предметы, как не глядит на ноги хороший танцор. Они не сводят глаз с аудитории, чтобы отвлечь ее от своих манипуляций. Участники эксперимента делали по 30 настоящих и ложных перемещений, а кубики разного размера им подкладывали в случайном порядке. Движения рук исследователи записывали на видео, кроме того, на три пальца — большой, указательный и мизинец — прикрепили метки, испускающие сигнал частотой 86 Гц. Сигнал позволял регистрировать параметры движения: время, которое занимает движение руки к предмету, его максимальную скорость и время, за которое рука разгоняется до этой скорости. Анализируя фазу захвата, исследователи учитывали максимальное раскрытие ладони перед захватом и время, прошедшее до максимального раскрытия. Кристина Кавина-Пратези и ее коллеги — отнюдь не первые, кто сравнивает движения профессиональных манипуляторов и дилетантов. Их результаты совпали с данными, которые получали раньше другие исследователи. Ложные, то есть пантомимические движения легко отличить от настоящих, потому что рука в этом случае движется медленнее, а ладонь перед захватом раскрывается не так широко, как при реальном действии.
Например, перед захватом большого брусочка расстояние между большим и указательным пальцами составляло около 120 мм, а при ложном движении — лишь 90 мм. Такое различие вполне объяснимо: когда объект отсутствует, нет необходимости приспосабливаться к его размерам. Но пальцы престидижитаторов всегда раскрываются так, что расстояние между ними больше размера объекта, поэтому брусочек можно удобно и надежно схватить. Для большого бруска это расстояние составляло 100-110 мм, независимо от того, какое движение выполняли фокусники, реальное или ложное. Причем движения их пальцев были выверены и одинаково точны на всем протяжении опытной серии.
Участники эксперимента работали фактически вслепую и время от времени тыкали рукой не туда. Члены контрольной группы чаще промахивались при реальном захвате, у манипуляторов доля промахов для реальных и ложных движений была сходной, причем ошибались они реже, чем обычные люди.
Итак, лучший способ обмануть — сделать по-настоящему. Но у фокусников правдоподобной оказалась только последняя стадия движения — захват, а к предмету рука движется, как у обычных людей: при пантомиме ее скорость меньше, чем при реальном действии, когда она разгоняется до 950 мм/с. Эти результаты согласуются с уже известным нам фактом, что за транспортную и хватательную составляющие движения отвечают разные зоны теменной коры. Объективные научные данные свидетельствуют о том, что манипуляторы специально не отрабатывают скорость и траекторию движения руки к предмету, хотя большинство людей уверены в обратном. (Самих фокусников ни о чем не спрашивали.) Впрочем, исследователи, как и фокусники, тоже сосредоточили основное внимание на захвате, поэтому пока затрудняются сказать, насколько хорошо престидижитаторы симулируют транспортный компонент.
Правдоподобного захвата оказалось вполне достаточно для того, чтобы все движение в целом выглядело убедительно. В этом эксперименте манипуляторы показали свое полное превосходство, но ведь они годами учатся притворяться, что хватают предметы, а рядовым гражданам это в новинку, к тому же им во время манипуляции не дают смотреть на брусок. И ученые несколько изменили условия опыта: пусть и фокусникам будет неудобно. Пусть они попробуют поработать не большим и указательным пальцами, а большим и мизинцем. Такую козу им обычно складывать не приходится. Однако же и это испытание манипуляторы выдержали с честью. Их движения по-прежнему были откалиброваны, и ложный захват не отличался от настоящего.
➡ Нейромагия
Итак, исследователи выяснили, что обманные движения профессиональных фокусников неотличимы от настоящих, потому что имеют те же параметры. Но как манипуляторы добиваются такого результата? И тут самое время вспомнить про первый этап действия с предметом — его надо увидеть, понять, что это такое и где находится. Ученые предположили, что ложные движения неотличимы от настоящих, потому что при пантомиме манипуляторы используют зрительную информацию о реальном объекте, только представляют себе, что он находится не там, где лежит, а там, откуда его понарошку нужно взять. Хотя если предмет представляют, так, может, и смотреть на него не обязательно, а достаточно вообразить, что на этом месте лежит спичечный коробок или стоит чашка кофе? Что фокусники, чашек не видали?
Чтобы выбрать между этими вариантами, исследователи предложили третий эксперимент, в котором участники должны были совершать ложный захват предмета, отсутствующего в их поле зрения. То есть из цепочки «посмотрел — дотянулся — схватил» убрали первое звено. В этом эксперименте участвовали семь фокусников и семь обычных людей (пять правшей и два левши). Им предложили хорошо знакомые объекты известных размеров: батарейки АА, С и D. Выбор пал на батарейки, поскольку они толстенькие и их удобно брать со стола, а также потому, что они не относятся к обычному реквизиту манипуляторов. Батарейку помещали в 30 см от человека и просили ее взять, ухватив поперек большим и указательным пальцами, как в предыдущих экспериментах. При этом под каждую батарейку клали бумажку с надписью «АА», «С» или «D». Затем испытуемые должны были притвориться, что перекладывают батарейку, но самого предмета не было. Вместо него лежала только соответствующая этикетка, а батарейку предстояло вообразить. Испытания состояли из трех блоков: реального, ложного и смешанного, в котором реальные и ложные захваты чередовались случайным образом. Два первых блока состояли из 21 пробы, по 7 для каждой батарейки, а смешанный — из 30 подходов, по 5 для каждого размера. В каждом блоке батарейки чередовали случайным образом.
Оказалось, что при ложном захвате отсутствующего предмета фокусники выступили не лучше обычных людей. Их руки двигались с меньшей скоростью, и пальцы раскрывались не так широко, как прежде. Значит, престидижитаторы могут обмануть нас ложным движением только в том случае, если хотя бы взглянут на объект манипуляции, но если он отсутствует, у них ничего не выходит.
Фокусник может представить себе чашку, батарейку или деревянный брусок. Образ этот родится, видимо, в вентральной системе, ибо отвечает на вопрос «что?». Но за перемещения предмета отвечает дорзальная система «где?». Исследователи предположили, что манипуляторы умеют каким-то образом ее перенастраивать. В результате долгих тренировок затылочно-теменная область коры научилась при управлении хватательным движением использовать информацию о реальном объекте, расположенном в другом месте. Но для этого информацию необходимо иметь, иначе использовать нечего. Предмет нужно увидеть и передать сведения о нем в зрительную кору. Картины, порожденные воображением, реальность не заменяют.
Талант фокусника, следовательно, заключается в его способности использовать зрительную информацию о реальном объекте для того, чтобы правильно рассчитать ложное движение пальцев. Как развивается такая способность? Кристина Кавина-Пратези и ее коллеги надеются, что исследования с использованием соответствующих технологий позволят выявить области мозга, стимулированные при разных типах движения, и ответить на этот вопрос.
Н.Л. Резник
➡ А ну-ка, обмани!
И вот, разложив на составляющие обычное движение «взять предмет», Кавина-Пратези с коллегами из других британских университетов взялась за манипуляторов, они же престидижитаторы, что буквально означает «люди с очень быстрыми пальцами». Никто не делает столько ложных захватов, как они, но почему все выглядит так правдоподобно? В чем заключается их знаменитая ловкость рук? Цель первого эксперимента, который поставили исследователи, состояла в том, чтобы обнаружить разницу между настоящим и ложным движением у фокусников и обычных людей.
В исследованиях принимали участие десять престидижитаторов и десять контрольных субъектов (пять левшей и пять правшей, все мужчины). Обе группы выровняли по возрасту, а фокусников еще и по квалификации, то есть профессиональному стажу, количеству выступлений в год и времени ежедневных тренировок. Интересно, что даже в таком безобидном эксперименте ученые действовали в соответствии с заключением этической комиссии Даремского университета и принципами Хельсинкской декларации. Во всяком случае, они сочли необходимым упомянуть об этом в статье.
В качестве объектов манипуляции исследователи выбрали простые, но одинаково привычные (или непривычные) фокусникам и рядовым гражданам предметы: прямоугольные деревянные брусочки. Размер у них был разный, а площадь поверхности одинаковая: 5х5 см или 8,3х3 см. Такие деревяшечки брать в руку гораздо удобнее, чем чашку, к тому же нет риска пролить кофе.
Человек садился к столу, на котором в 30 см от края стола и в 10 см слева от линии середины тела для правшей и справа для левшей лежал брусок. Участников эксперимента просили взять этот брусочек большим и указательным пальцами и переложить в точку, симметричную относительно средней линии. Во втором задании они должны были притвориться, что берут и перекладывают брусок, то есть сделать ложный захват в нескольких сантиметрах от объекта.
Перед началом эксперимента ведущая рука испытуемого с пальцами, собранными в щепоть, лежала на стартовой кнопке, расположенной на линии середины тела. На разглядывание бруска у человека было две секунды, затем раздавался сигнал, по которому надлежало переложить объект или сделать обманное движение. И как только участник эксперимента поднимал руку и отпускал кнопку, закрывался специальный ставень, и человек уже не видел бруска. Такое устройство придумали для большего правдоподобия. Дело в том, что фокусники, выступая, не смотрят на руки и предметы, как не глядит на ноги хороший танцор. Они не сводят глаз с аудитории, чтобы отвлечь ее от своих манипуляций. Участники эксперимента делали по 30 настоящих и ложных перемещений, а кубики разного размера им подкладывали в случайном порядке. Движения рук исследователи записывали на видео, кроме того, на три пальца — большой, указательный и мизинец — прикрепили метки, испускающие сигнал частотой 86 Гц. Сигнал позволял регистрировать параметры движения: время, которое занимает движение руки к предмету, его максимальную скорость и время, за которое рука разгоняется до этой скорости. Анализируя фазу захвата, исследователи учитывали максимальное раскрытие ладони перед захватом и время, прошедшее до максимального раскрытия. Кристина Кавина-Пратези и ее коллеги — отнюдь не первые, кто сравнивает движения профессиональных манипуляторов и дилетантов. Их результаты совпали с данными, которые получали раньше другие исследователи. Ложные, то есть пантомимические движения легко отличить от настоящих, потому что рука в этом случае движется медленнее, а ладонь перед захватом раскрывается не так широко, как при реальном действии.
Например, перед захватом большого брусочка расстояние между большим и указательным пальцами составляло около 120 мм, а при ложном движении — лишь 90 мм. Такое различие вполне объяснимо: когда объект отсутствует, нет необходимости приспосабливаться к его размерам. Но пальцы престидижитаторов всегда раскрываются так, что расстояние между ними больше размера объекта, поэтому брусочек можно удобно и надежно схватить. Для большого бруска это расстояние составляло 100-110 мм, независимо от того, какое движение выполняли фокусники, реальное или ложное. Причем движения их пальцев были выверены и одинаково точны на всем протяжении опытной серии.
Участники эксперимента работали фактически вслепую и время от времени тыкали рукой не туда. Члены контрольной группы чаще промахивались при реальном захвате, у манипуляторов доля промахов для реальных и ложных движений была сходной, причем ошибались они реже, чем обычные люди.
Итак, лучший способ обмануть — сделать по-настоящему. Но у фокусников правдоподобной оказалась только последняя стадия движения — захват, а к предмету рука движется, как у обычных людей: при пантомиме ее скорость меньше, чем при реальном действии, когда она разгоняется до 950 мм/с. Эти результаты согласуются с уже известным нам фактом, что за транспортную и хватательную составляющие движения отвечают разные зоны теменной коры. Объективные научные данные свидетельствуют о том, что манипуляторы специально не отрабатывают скорость и траекторию движения руки к предмету, хотя большинство людей уверены в обратном. (Самих фокусников ни о чем не спрашивали.) Впрочем, исследователи, как и фокусники, тоже сосредоточили основное внимание на захвате, поэтому пока затрудняются сказать, насколько хорошо престидижитаторы симулируют транспортный компонент.
Правдоподобного захвата оказалось вполне достаточно для того, чтобы все движение в целом выглядело убедительно. В этом эксперименте манипуляторы показали свое полное превосходство, но ведь они годами учатся притворяться, что хватают предметы, а рядовым гражданам это в новинку, к тому же им во время манипуляции не дают смотреть на брусок. И ученые несколько изменили условия опыта: пусть и фокусникам будет неудобно. Пусть они попробуют поработать не большим и указательным пальцами, а большим и мизинцем. Такую козу им обычно складывать не приходится. Однако же и это испытание манипуляторы выдержали с честью. Их движения по-прежнему были откалиброваны, и ложный захват не отличался от настоящего.
➡ Нейромагия
Итак, исследователи выяснили, что обманные движения профессиональных фокусников неотличимы от настоящих, потому что имеют те же параметры. Но как манипуляторы добиваются такого результата? И тут самое время вспомнить про первый этап действия с предметом — его надо увидеть, понять, что это такое и где находится. Ученые предположили, что ложные движения неотличимы от настоящих, потому что при пантомиме манипуляторы используют зрительную информацию о реальном объекте, только представляют себе, что он находится не там, где лежит, а там, откуда его понарошку нужно взять. Хотя если предмет представляют, так, может, и смотреть на него не обязательно, а достаточно вообразить, что на этом месте лежит спичечный коробок или стоит чашка кофе? Что фокусники, чашек не видали?
Чтобы выбрать между этими вариантами, исследователи предложили третий эксперимент, в котором участники должны были совершать ложный захват предмета, отсутствующего в их поле зрения. То есть из цепочки «посмотрел — дотянулся — схватил» убрали первое звено. В этом эксперименте участвовали семь фокусников и семь обычных людей (пять правшей и два левши). Им предложили хорошо знакомые объекты известных размеров: батарейки АА, С и D. Выбор пал на батарейки, поскольку они толстенькие и их удобно брать со стола, а также потому, что они не относятся к обычному реквизиту манипуляторов. Батарейку помещали в 30 см от человека и просили ее взять, ухватив поперек большим и указательным пальцами, как в предыдущих экспериментах. При этом под каждую батарейку клали бумажку с надписью «АА», «С» или «D». Затем испытуемые должны были притвориться, что перекладывают батарейку, но самого предмета не было. Вместо него лежала только соответствующая этикетка, а батарейку предстояло вообразить. Испытания состояли из трех блоков: реального, ложного и смешанного, в котором реальные и ложные захваты чередовались случайным образом. Два первых блока состояли из 21 пробы, по 7 для каждой батарейки, а смешанный — из 30 подходов, по 5 для каждого размера. В каждом блоке батарейки чередовали случайным образом.
Оказалось, что при ложном захвате отсутствующего предмета фокусники выступили не лучше обычных людей. Их руки двигались с меньшей скоростью, и пальцы раскрывались не так широко, как прежде. Значит, престидижитаторы могут обмануть нас ложным движением только в том случае, если хотя бы взглянут на объект манипуляции, но если он отсутствует, у них ничего не выходит.
Фокусник может представить себе чашку, батарейку или деревянный брусок. Образ этот родится, видимо, в вентральной системе, ибо отвечает на вопрос «что?». Но за перемещения предмета отвечает дорзальная система «где?». Исследователи предположили, что манипуляторы умеют каким-то образом ее перенастраивать. В результате долгих тренировок затылочно-теменная область коры научилась при управлении хватательным движением использовать информацию о реальном объекте, расположенном в другом месте. Но для этого информацию необходимо иметь, иначе использовать нечего. Предмет нужно увидеть и передать сведения о нем в зрительную кору. Картины, порожденные воображением, реальность не заменяют.
Талант фокусника, следовательно, заключается в его способности использовать зрительную информацию о реальном объекте для того, чтобы правильно рассчитать ложное движение пальцев. Как развивается такая способность? Кристина Кавина-Пратези и ее коллеги надеются, что исследования с использованием соответствующих технологий позволят выявить области мозга, стимулированные при разных типах движения, и ответить на этот вопрос.
Н.Л. Резник
