Изоморфизм (isomorphism)

Изоморфизм (isomorphism)

В психологии термин «И.» неразрывно связывается с классичес&# 15115p1520p 1082;ой берлинской школой гештальт-психологии. Теоретики гештальта использовали его для характеристики своего особого подхода к вопросу об отношении разума и мозга: они утверждали, что объективные мозговые процессы, к-рые лежат в основе конкретного феноменологичес&# 15115p1520p 1082;ого опыта и коррелируют с ним, изоморфны субъективному опыту (т. е. имеют функционально ту же форму и структуру).

Этимология слова И. делает его подходящим термином для такой теории. Гречес&# 15115p1520p 1082;ий корень «изо-» означает «равный, одинаковый, подобный», а «морф-» значит «форма, конфигурация, организация или структура». Прибегнув к понятию И., гештальт-психологи хотели выразить идею, что гештальт-качес&# 15115p1520p 1090;ва - форма, конфигурация, организация и структура - биофизичес&# 15115p1520p 1082;их электрохимичес&# 15115p1520p 1082;их процессов мозга, лежащих в основе субъективного когнитивного опыта, идентичны гештальт-качес&# 15115p1520p 1090;вам - форме, конфигурации, организации и структуре - самого опыта. Эта концепция резко контрастирует с относительно пассивными коннекционистскими теориями отношений между разумом и мозгом, преобладавшими в психологии 1-й половины XX в. и рассматривавшими мозг скорее как гигантский коммутатор с изолированными цепями из проводов и переключателей, чем как динамичес&# 15115p1520p 1082;ую систему взаимозависимых электрохимичес&# 15115p1520p 1082;их биолог. процессов, составляющих сложное поле взаимодействий.

Поскольку такая динамичес&# 15115p1520p 1082;ая, интерактивно-полевая концепция функции и активности мозга радикально отличалась от значительно более статичес&# 15115p1520p 1082;ой и механистичной концепции мозга, безоговорочно принимавшейся на веру большинством живших и работавших в то время психологов, гештальтистская идея И. осталась практичес&# 15115p1520p 1082;и непонятой. Теоретик гештальт-психологии Мэри Хенли писала: «Я не знаю второго такого понятия в психологии, к-рое было бы более превратно понято и более искажено, чем понятие И.».

Одна из причин подобного непонимания и искажения заключается в том, что этот термин, задолго до заимствования его гештальт-психологами, использовался в таких областях, как химия, кристаллография и математика, в значении, к-рое подразумевало ориентацию на части, совершенно чуждую концепции гештальта. В мат. теории множеств, напр., две группы элементов изоморфны, если существует взаимно однозначное соответствие между этими двумя множествами, т. е., если каждому элементу первого множества можно подобрать в пару один и только один элемент второго множества, и наоборот.

Такое взаимно однозначное соответствие между двумя изоморфными процессами или феноменами противоречит гештальтистскому подходу. Напр., две окружности, одна из к-рых образована 20 точками, а вторая - 22, с т. зр. гештальтистов изоморфны, ибо их функциональные формы идентичны: если точек достаточно для того, чтобы форма объекта была недвусмысленно обозначена и очевидна, то их абсолютное количес&# 15115p1520p 1090;во не имеет значения. Принципиальное значение имеет сама форма, конфигурация или структура, а не количес&# 15115p1520p 1090;во элементов, к-рым случилось образовать ее «части». Думать об абсолютном совпадении количес&# 15115p1520p 1090;ва точек на окружностях двух кругов - значит думать не о целом, а о частях, и игнорировать динамичес&# 15115p1520p 1082;ие характеристики непрерывности траектории окружности круга, равную удаленности каждой части окружности от ее центра и т. д., к-рые и образуют эссенциальный гештальт или конфигурацию круга. Два круга - независимо от количес&# 15115p1520p 1090;ва составляющих их «элементов», их цвета или размера - изоморфны просто потому, что оба являются кругами (т. е. оба имеют одинаковую, круглую форму). Точно так же изоморфны и два квадрата, даже если они образованы разными «элементами», по-разному окрашены или освещены или отличаются своей площадью. Более того, хотя при переходе из одной тональности в другую состав нот, характерный для данной мелодии, изменяется, их порядок в одной тональности изоморфен их порядку в др. тональности, и мы слышим ту же, прежнюю мелодию; вариации на эту музыкальную тему остаются изоморфными до тех пор, пока сама мелодия остается узнаваемой (несмотря на то, что число нот в одной вариации может значительно превышать их число в другой).

Первое упоминание о мозговых процессах, изоморфных - в гештальтистском смысле - перцептивным процессам, появляется в опубликованной в 1912 г. статье Макса Вертгеймера о кажущемся движении, к-рая, как принято считать, положила начало школе гештальта. Это упоминание касается процессов в головном мозге, предположительно соответствующих одной из разновидностей фи-феномена, или восприятию движения при фактичес&# 15115p1520p 1082;ом отсутствии движения физ. раздражителя. Представим себе, к примеру, две короткие вертикальные линии, x и у, длиной примерно по дюйму, расстояние между к-рыми равно тоже примерно 1 дюйму. Если испытуемому предъявить на неск. секунд линию x, затем убрать ее и букв. через долю секунды предъявить линию у, ему может показаться, что он видел не две разные линии, предъявленные последовательно, а одну линию, к-рая переместилась с одного места на другое (с места х на место y). Продолжив эту процедуру т. о., что спустя очень короткий промежуток времени после исчезновения линии х вновь предъявить линию у, а затем быстро снова заменить ее линией х и т. д., поддерживая на приемлемом уровне соотношение между расстоянием, разделяющим две линии, и межстимульным интервалом, испытуемому будет казаться, что он видит одну линию, непрерывно перемещающуюся взад-вперед. Если межстимульный интервал слишком велик, испытуемый воспринимает две стационарные линии, расположенные на расстоянии друг от друга и предъявляемые ему поочередно; если межстимульный интервал слишком короток (или если в какой-то момент предъявляются сразу две линии), испытуемый воспринимает две стационарные линии, предъявляемые в двух разных местах.

Что происходит в головном мозге при условии (как в выше описанном эксперименте), что испытуемый видит единственную перемещающуюся линию? Как утверждал Вертгеймер, фактичес&# 15115p1520p 1082;и любая теория отношения между разумом и мозгом признает, что при этом должно иметь место возбуждение определенных участков зрительной коры: один очаг возбуждения соответствует линии х, а другой, по соседству, - линии у. Однако дальнейшие рассуждения Вертгеймера расходятся со всеми др. теориями отношения разума и мозга: при восприятии движения линий между участком мозга, соответствующим линии x, и прилегающим к нему участком мозга, соответствующим линии у, должно происходить что-то вроде короткого замыкания; это короткое замыкание является мозговым процессом, изоморфным субъективному опыту (experience) одной перемещающейся линии. Гештальт-качес&# 15115p1520p 1090;ва процесса, протекающего в мозге, должны каким-то образом соответствовать гештальт-качес&# 15115p1520p 1090;вам видения одной перемещающейся линии, а не двух отдельных, неподвижно закрепленных линий.

Вертгеймер лишь заложил теорет. основы концепции, к-рая впоследствии была детально разработана его коллегами - гештальт-психологами Куртом Коффкой и Вольфгангом Кёлером (в ходе широких исслед. поведения животных и экспериментов в области восприятия). Исходя из данной теории, Кёлер и его коллеги сделали неск. довольно неожиданных предсказаний и сумели экспериментально их подтвердить. Целая монография была посвящена тому, что Кёлер и Ганс Валлах называли фигуративными послеэффектами, т. е. совокупности воспринимаемых искажений фигур, порождаемых предшествующим длительным рассматриванием других фигур.

Предположим, к примеру, что воспринимаемое расстояние между двумя точками в зрительном поле, x и у, изоморфно электричес&# 15115p1520p 1082;ому сопротивлению между их соотв. локализациями в зрительной коре - X и Y. Если это сопротивление повышается, то мозговые процессы X и Y функционально удаляются друг от друга, и воспринимаемое расстояние между соотв. точками в зрительном поле, х и у, должно увеличиться. Если функциональное расстояние (т. е. электричес&# 15115p1520p 1082;ое сопротивление) между двумя мозговыми процессами X и Y становится меньше, то воспринимаемое расстояние между их данными в опыте (experienced) изоморфными эквивалентами - точками х и у - должно тж уменьшиться.

Теперь представим себе, что мы нашли способ изменять электричес&# 15115p1520p 1082;ое сопротивление между двумя точками зрительной коры. Результатом такого изменения должно стать и соотв. изменение изоморфного зрительного опыта. Известно, что любой процесс возбуждения, продолжающийся какое-то время в нервной ткани, обычно порождает процесс, к-рый тормозит продолжение этого процесса возбуждения; любое продолжительное возбуждение порождает свое собственное торможение. Согласно теории И., это торможение представляет собой насыщение (сатиацию), или повышение электричес&# 15115p1520p 1082;ого сопротивления. Следовательно, одним из способов увеличения электричес&# 15115p1520p 1082;ого сопротивления между двумя точками зрительной коры является ее возбуждение с помощью подходящего визуального раздражителя. Если участок мозга, соотв. пространству между двумя точками в зрительном поле, стимулируется какое-то время визуально предъявленной фигурой, находящейся в этом пространстве, должно возрасти насыщение, или сопротивление, этого участка, и - как следствие этого - две точки зрительного тюля будут восприниматься как более удаленные друг от друга. Кёлер и Валлах провели множество экспериментов для проверки этого предсказания, и такие перцептивные искажения действительно получили в них подтверждение.

Теория И. породила огромное количес&# 15115p1520p 1090;во экспериментов, к-рые стали предметом широкого обсуждения в середине XX в. В начале 50-х гг. два выдающихся представителя нейронауки, Карл Лешли и Роджер Сперри, пытаясь развенчать эту теорию, поставили ряд радикальных экспериментов на животных. Они изменяли электричес&# 15115p1520p 1082;ие свойства зрительной коры кошек и обезьян, надрезая мозг и вводя изолирующий материал в разрезы или помещая золотую фольгу либо танталовую проволоку (обладающие повышенной электропроводимостью) непосредственно на поверхность зрительной коры животного или в нее. Ученые считали, что если теория И. Кёлера верна, то подобное вторжение в электрохимию и биофизику мозга должно сильнейшим образом повлиять на способность животных к зрительному различению объектов, приобретенную ими ранее в результате соотв. научения. Однако ничего подобного не произошло: какими бы глубокими ни были изменения зрительной коры животных, последние различали зрительные раздражители точно так же, как делали это до хирургичес&# 15115p1520p 1082;ого вмешательства.

Отвечая на критику Лешли и Сперри и отмечая нек-рые техничес&# 15115p1520p 1082;ие недостатки их экспериментов, Кёлер утверждал, что локальные изменения электричес&# 15115p1520p 1082;их характеристик прооперированного мозга должны почти мгновенно перераспределять и реорганизовывать его полевые свойства, так что никаких нарушений в исполнении, направляемом зрительной системой, быть не должно. Ни Лешли, ни Сперри не смогли опровергнуть подобную аргументацию, однако Карл Прибрам, еще один выдающийся нейропсихолог, провел в конце 50-х цикл исслед., к-рые можно назвать продолжением экспериментов Лешли и Сперри. Он изменял электричес&# 15115p1520p 1082;ую активность зрительной коры низших обезьян, раздражая ее пастой гидроокиси алюминия. Как и в опытах Лешли - Сперри, это воздействие на мозг обезьян не сказалось отрицательно на сохранении ранее приобретенных ими навыков зрительной дискриминации; к тому же, целью экспериментов Прибрама было не опровержение утверждения Кёлера о том, что естественные физичес&# 15115p1520p 1082;ие полевые процессы мгновенно перераспределяют изменение нервной ткани, вызванное локальным раздражением.

В 60-е и в 70-е гг. интерес к гештальтистской гипотезе И. пошел на спад, а в 80-е она уже редко упоминалась в книгах, посвященных восприятию и проблемам физиолог. психологии. На рубеже 80-х и 90-х гг. представления о функциях мозга, разделявшиеся большинством нейроанатомов, нейрофизиологов и нейропсихологов, уже не оставляли места для процессов, к-рые были бы динамичными и взаимодействующими, носили бы полевой и системно-ориентированный характер, как это предполагала гештальтистская теория И.

См. также Головной мозг, Черепные нервы, Восприятие формы/очертаний, Гештальт-психология, Иллюзии, Представления, Вопрос об отношении души и тела, Молярные/молекулярные конструкты, Перцептивная организация, Исследование расщепленного мозга, Зрительные представления

М. Вертгеймер