Как мозг распознает объекты и описывает наш мир

Наш мозг использует на удивление мало признаков, чтобы распознать все на свете: стул, собаку, пиццу или автомобиль. Всего лишь 49 критериев достаточно, чтобы классифицировать почти все, доказывает недавное исследование.

Мы живем в мире, полном объектов, которые мы можем идентифицировать и классифицировать, отнести к разным категориям. Эти способности мозга замечательны, учитывая, что наша постоянно меняющаяся среда требует от нас постоянно воспринимать уникальную сенсорную информацию от вещей вокруг нас и сопоставлять ее с нашими внутренними представлениями об объектах, категориях и понятиях.

Мозг воспринимает объекты, образует категории, структурирует концептуальные знания и предсказывает поведение внешнего мира на основе внутреннего опыта.

Как же мы распознаем пиццу, ракету или птицу? Почему, например, большинство людей согласны, что собака и корова больше похожи, чем собака и автомобиль?

На первый взгляд, это кажется простым, ведь все вещи имеют определенные специфические признаки: у птицы есть крылья и перья, у ракеты — продолговатая форма, с сопла вырывается огонь, а пицца — плоская, круглая, с начинкой. Собаки и коровы живые, теплокровные или мягкие — в отличие от автомобиля. И т.п.

Чтобы определить объект, мозг раскладывает его на отдельные признаки и сопоставляет эту комбинацию с ментальными категориями.

узнавание и категоризация объектов мозгом — Шесть из 49 основных характеристик категоризации объектов мозгом. На шкале релевантных признаков — цвет, форма, размер, а также описания «может двигаться» или «связан с огнем».

Но какие именно признаки определяет мозг в процессе такого внутреннего анализа? Это в масштабном тематическом исследовании выяснили Мартин Гебарт (Martin Hebart) и его коллеги из Национального института психического здоровья в городе Бетесда (США).

Для этого они показали почти 5500 подопытным различные комбинации из трех объектов и попросили их определить один «лишний», то есть тот, который больше отличался от двух других.

«Удалось выяснить, что именно участники считали особенно подобным и типичным для определенной категории», — пояснил Гебарт. Поанализировав в среднем 1,5 миллиона тройных комбинаций и ответы испытуемых, ученые смогли определить, по каким признакам люди классифицируют и группируют предметы.

Именно на основании индивидуальных различий можно лучше всего определить, какие признаки имеют значение. Так один человек, выбирая между коалой, брецелем (кренделем) и ковром, называл коалу «лишней», потому что она — животное, живое. Другой испытуемый мог назвать брецель неуместным в этой группе, потому что ковер и коала — пушистые. Это означает, что релевантные признаки в этом случае «животный» и «пушистый».

классификация и распознавание объектов — Метод «Один лишний». Модель на рисунке отражает предполагаемый когнитивный процесс, лежащий в основе определения наиболее похожей пары объектов, что эквивалентно определению оставшегося объекта как неподходящего. Наборы объектов изначально были случайными..

Результат исследования: нашему мозгу требуется только 49 признаков, чтобы распознать и классифицировать почти все объекты. «Удивительно, как мало признаков нам нужно, чтобы определить все объекты в нашей среде», — говорит Гебарт. А для распознавания «лишнего» объекта, «который сюда не подходит», хватает от 9 до 15 признаков, свидетельствуют тесты.

Среди 49 релевантных признаков такие: круглый, цветной, большой, а также подкатегории, в том числе функции, принадлежность к группе организмов или стоимость. Также звучали такие описания: объект состоит из одного большого или из многих маленьких, подобных друг на друга объектов — как тарелка спагетти.

Среди прочего, математическая модель определила признаки, которые отражают семантическую принадлежность объектов, например, «еда», «животные», «мебель», «транспортные средства» или «инструменты». Кроме того, ряд параметров, по-видимому, отражает другие концептуальные свойства, такие как «металлический» или «твердый», «ценный», «отвратительный», «связанный с нагревом» или «связанный с водой». Наконец, некоторые признаки, по-видимому, отражают перцепционные свойства, такие как округлость предметов, их удлинение, плоскость, цвет, блеск или узорчатая текстура.

«По сути, мы объяснили основной принцип мышления, когда речь идет об определении объектов», — сказал Гебарт. Но сейчас также возникло много новых вопросов, которые можно проанализировать с помощью подобного подхода. Например, остаются неясным, будут ли названные важными признаки объекта одинаковы для всех людей. Как на них влияет пол, возраст, культура, образование и другие социодемографические факторы? И какую роль играет знакомство индивидуума с объектом, на который он смотрит?

В то же время результаты проясняют некоторые неврологические явления. Так, до сих пор считали, что пациенты, которые в результате повреждения мозга не могут узнать и идентифицировать определенных животных, вообще не узнают живых существ. Но, вероятно, пострадавшие не могут распознать признак «пушистый», определяющий для животных. Эти данные могут помочь в пояалении новых форм терапии.

Источники:

49 Merkmale beschreiben unsere Welt
Revealing the multidimensional mental representations of natural objects underlying human similarity judgements