Часть IV. Научение, запоминание и мышление

Глава 9. Мышление и речь

Нейрологические механизмы формирования понятий и категоризации

Хотя ранее мы подчеркивали различия между строго определенными и расплывчатыми понятиями, исследования, проводимые на нейрологическом уровне, показывают, что существуют важные различия и между самими расплывчатыми понятиями. В частности, понятия, связанные с животными и связанные с предметами, созданными человеком, по-видимому, хранятся в различных участках нейронной системы мозга. Некоторые свидетельства этого приводились нами при обсуждении восприятия в главе 5. При этом мы отмечали, что встречаются пациенты, у которых нарушена способность распознавать изображения животных при относительно нормальной способности к распознаванию искусственно созданных предметов, таких как инструменты, но в то же время встречаются пациенты с противоположным паттерном нарушений. Проведенные в последнее время исследования показывают, что эффекты, распространяющиеся на изображения, распространяются также и на слова. Многие пациенты, утратившие способность называть предъявляемые им изображения предметов, также не могут сказать, что означают соответствующие слова. Так, например, пациент, который не мог назвать изображенного на фотографии жирафа, также ничего не мог сказать о жирафах, когда ему называлось слово «жираф». Тот факт, что данное нарушение распространяется и на слова и на изображения, свидетельствует о том, что это нарушение связано с понятиями: пациент отчасти утратил понятие «жираф» (Farah & McClelland, 1991).

Другие исследования были сосредоточены на процессах категоризации. Одно из направлений таких исследований показывает, что в определении сходства между объектом и прототипом понятия участвуют иные участки мозга, чем в определении сходства между объектом и экземплярами, хранимыми в памяти. Данные исследования основаны на следующих рассуждениях: обработка экземпляра включает извлечение отдельных примеров из долговременной памяти; как мы знаем из главы 8, такое извлечение возможно благодаря структурам срединных теменных долей. Следовательно, пациент с повреждениями в этих областях мозга окажется неспособным к эффективной категоризации объектов на основе процесса, включающего обработку экземпляров, хотя способности такого пациента к использованию прототипов могут оставаться в норме. Именно об этом и свидетельствуют результаты исследований.

В одном из таких исследований пациенты, страдающие повреждениями срединных височных долей, а также нормальные испытуемые проходили тестирование с использованием двух различных заданий. В одном задании от участников исследования требовалось научиться рассортировывать паттерны точек по двум категориям (см. примеры на рис. 9.6); в другом задании от испытуемых требовалось научиться рассортировывать картины по двум категориям, соответствующим двум различным авторам. Независимые свидетельства показывали, что только второе задание требовало извлечения из памяти экземпляров. Пациенты овладевали понятиями, связанными с паттернами точек, столь же легко, как и здоровые участники, однако они справлялись намного хуже здоровых участников с заданием, предполагающим овладение понятиями, связанными с картинами (Kolodny, 1994).

Это говорит о том, что использование экземпляров определяется структурами мозга, опосредующими долговременную память, тогда как использование прототипов при категоризации должно определяться другими структурами. В другом исследовании изучался пациент, практически неспособный передавать любую информацию в долговременную память, однако успешно справлявшийся с заданиями, включающими паттерны точек. Таким образом, очевидно, что категоризация, основанная на прототипах, не зависит от структур, опосредующих долговременную память (Squire & Knowlton, 1995).

Изложенное выше свидетельствует о том, что существуют нейрологические различия между категоризацией, основанной на прототипах, и категоризацией, основанной на сохраняемых в памяти экземплярах. А как обстоит дело с категоризацией, основанной на правилах? Одно из последних исследований показывает, что использование правил включает иные нейронные структуры, чем процессы, основанные на сходстве. Две группы испытуемых были обучены категоризовать воображаемых животных по двум категориям, в соответствии с тем, были эти животные с Венеры или с Сатурна. Одна группа испытуемых была обучена производить категоризацию на основе сложных правил, например: «Это животное с Венеры, если у него антенноподобные уши, вьющийся хвост и копыта на ногах; в противном случае это животное с Сатурна». Другую группу обучили категоризовать животных, полагаясь только на память. (В первый раз, когда они видели животное, им предоставлялось самим догадаться, откуда оно, но в последующие попытки они должны были вспоминать, к какой категории оно относится.) Затем участникам обеих групп были предъявлены изображения новых животных, а пока они производили категоризацию, их мозг сканировался. Группа, обученная категоризовать животных согласно правилам, продолжала делать это таким же образом, однако группе, обученной категоризовать животных по памяти, приходилось извлекать информацию о сохранившихся в памяти экземплярах, наиболее похожих на предъявляемые, и относить новое животное к той категории, к которой принадлежал данный экземпляр.

В группе памяти большинство участков мозга, активизировавшихся при выполнении задания, относилось к зрительной коре в затылочной части мозга. Эти данные согласуются с предположением о том, что испытуемые из данной группы полагались на извлечение визуальной информации об экземплярах. У испытуемых из группы памяти наблюдалась и активизация в затылочной части мозга, однако у них также имела место активизация некоторых фронтальных областей мозга. Эти зоны часто поражены у пациентов, испытывающих трудности при выполнении заданий, включающих использование правил. Следовательно, категоризация, основанная на правилах, включает иные нейронные сети, чем категоризация, основанная на сходстве (Smith, Patalano, & Jonides, 1998).

Описанные исследования представляют собой еще один пример взаимодействия между биологическим и психологическим подходом к изучению феномена категоризации. Так, исследования показали, что процессы категоризации, рассматривающиеся как различные на психологическом уровне, как, например, использование экземпляров и использование правил, включают различные механизмы функционирования мозга. В данном примере проявляется паттерн, с которым мы уже неоднократно встречались на протяжении предшествующих глав: различение сначала проводится на психологическом уровне, а затем демонстрируется тот факт, что оно распространяется также и на биологический уровень.