ISSN EPISTEME CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE

Transkrypt

1

2 ISSN EPISTEME CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE KRAKÓW NR 7/2008

3 EPISTEME CZASOPISMO NAUKOWO-KULTURALNE Redakcja: Zdzisław Szczepanik (red. naczelny) Katarzyna Daraż-Duda (sekretarz redakcji) Grzegorz Chajko Krzysztof Duda Rada Naukowa: Prof. dr hab. Michał Śliwa Prof. dr hab. inż. Ryszard Tadeusiewicz Prof. dr hab. med. Jan Trąbka Prof. dr hab. Bogdan Zemanek Prof. Edward Dobrzański Prof. Bogumiła Lutak-Modrinić Prof. Ignatianum i UJ, dr hab. Józef Bremer SJ Prof. AGH, dr hab. Mirosław Głowacki Prof. UJ, dr hab. Hanna Kowalska-Stus Ks. Prof. PAT, dr hab. Władysław Zuziak Okładka: Okna programów prezentowanych w pracach. Od lewej strony: aplikacja BrainMaps Analyze, aplikacja GENESIS, cyfrowy atlas BrainMaps oraz program BrainMaps B3D. Wydawca: Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury Episteme ul. Batorego 20/la Kraków Stowarzyszenie Twórców Nauki i Kultury Episteme i Autorzy

4 Szanowni Państwo, W siódmym numerze czasopisma naukowo-kulturalnego Episteme zebrane są przede wszystkim prace prezentujące dorobek nowej dziedziny nauki neuroinformatyki. Szczególne miejsce zajmują tutaj badania eksperymenttalne ruchu gałek ocznych. Tematyka ta przedstawiona jest w dwóch pierwszych pracach. Nauki humanistyczne obecne są w dwóch kolejnych artykułach, w których rozważana jest rola i zakres filozofii przyrody. Następnie są prace szczegółowo podejmujące zagadnienia związane z neuroinformatyką, tj. problemy definicyjne, a także pokazane są najważniejsze realizacje wykonane na jej gruncie. Numer kończą recenzje książek. Serdecznie zapraszamy do lektury. Redakcja

5

6 Piotr Augustyniak EPISTEME 7/2008 s.5-18 ISSN BADANIE PRAWDOPODOBIEŃSTWA DOSTRZEŻENIA OBIEKTÓW Z ZASTOSOWANIEM ANALIZY ŚCIEŻKI WZROKOWEJ Streszczenie: Artykuł przedstawia badanie wpływu atrybutów obiektu na prawdopodobieństwo jego dostrzeżenia przez obserwatora przeprowadzone w kontekście fizjologii widzenia człowieka. Zarządzanie wyrazistością poszczególnych elementów sceny jest podstawą wiodących aplikacji społeczeństwa informacyjnego opartych na wizyjnym interfejsie człowiek-maszyna, projektowania witryn sieciowych i ergonomii. Choć zasady percepcji wizualnej człowieka są stosowane od setek lat w sztuce (malarstwo, rzeźba, architektura), ich znajomość nabiera szczególnego znaczenia dla pochwycenia i utrzymania uwagi obserwatora i hierarchizowania przekazu informacji. Podczas eksperymentu z zastosowaniem zadań wizualnych używano progresywnie modyfikowanych obrazów naturalnych. Dodawane szczegóły były opisane atrybutami barwy, położenia oraz rozmiaru, a ich spostrzeżenie przez obserwatora było wykrywane w zapisie trajektorii ruchu oka. Analiza statystyczna punktów skupienia uwagi pozwoliła określić korelacje prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektu i jego atrybutów korelacje te, określone wyłącznie przy pomocy badań nieinwazyjnych są potwierdzone przez budowę anatomiczną siatkówki oka i fizjologię widzenia. 5

7 Piotr Augustyniak 1. Wstęp Informacja wizualna odgrywa obecnie zasadniczą rolę w wielu aspektach życia. Konkurencja źródeł i hierarchia informacji budowana przez obserwatora jest zwykle uzasadniona prawdopodobieństwem dostrzeżenia (wyrazistością) obiektu. [1-2]. Dlatego prawidłowa kontrola wyrazistości ma zasadnicze znaczenie w wielu zastosowaniach przekazu wizualnego, w tym projektowania plakatów reklamowych, witryn sieciowych, interfejsów człowiek-komputer oraz w ergonomii. Projektant jest nie tylko artystą dbającym o estetykę witryny, ale także menadżerem przekazu informacji ustalającym prawdopodobną kolejność ich odbioru, a zatem i hierarchię w umyśle odbiorcy. Użycie monitorów komputerowych, projektorów i wyświetlaczy wielkoekranowych ułatwia elastyczną aranżację elementów przekazu wizualnego, co uzasadnia potrzebę powszechnej znajomości podstaw percepcji człowieka u projektantów [3-5]. Interesującym przykładem technicznego wykorzystania własności percepcji są algorytmy kompresji wideo i obrazów statycznych. Prowadzone w Laboratorium Biocybernetyki AGH badania mają na celu określenie związku atrybutów elementów obrazu (rozmiaru, barwy i położenia) z prawdopodobieństwem ich dostrzeżenia. Użyta metodyka zadań wizualnych jest znacznie mniej dokładna niż mapowanie pola wizyjnego w pracowni oftalmologicznej, ustępuje także analizie potencjałów aktywacyjnych rejestrowanych za pomocą mikroelektrod z izolowanej siatkówki. Niemniej za jej stosowaniem przemawia możliwość użycia naturalnych obrazów i obiektów, ich wzajemnych kontekstów oraz zaciekawienia obserwatora, które manifestuje się spontanicznym poszukiwaniem informacji wizyjnych. Dzięki temu, analiza postrzegania nie została ograniczona do aspektu fizjologii siatkówki, ale zawiera również wpływ procesu kognitywnego składającego się z częściowo współbieżnych, a częściowo naprzemiennych epizodów pozyskiwania i interpretacji informacji wizualnej [6-8]. Podejście to jest szczególnie interesujące z punktu widzenia zastosowań (projektowanie reklam i witryn, interfejsy człowiek-maszyna i ergonomia) ponieważ pozwala na oszacowanie wyrazistości konkretnych obiektów sceny przez wybraną grupę obserwatorów z użyciem wyłącznie metod nieinwazyjnych. Pomimo znaczącego wpływy subiektywnego czynnika percepcji na wyniki eksperymentów wizualnych, uzasadnienie ich rezultatów jest zbieżne z aktualną wiedzą o budowie siatkówki oka i fizjologii percepcji człowieka [9-10]. 6

8 Badanie prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektów z zastosowaniem analizy ścieżki wzrokowej 2. Materiały i metody Metodologia zadań wizualnych zakłada wstępne wyposażenie obserwatora w standaryzowany zasób wiedzy i umotywowanie go do poszukiwania uzupełnień w przedstawionej scenie, niekiedy z nałożeniem dodatkowych ograniczeń czasowych. Obserwator staje się zatem obiektem testu, którego badane własności są reprezentowane w odpowiedzi na bodziec w postaci kontrolowanych zmian otaczającej sceny. Dlatego w eksperymencie wizualnym można wyróżnić dwa etapy: przygotowanie sceny i obiektów o zadanych atrybutach akwizycja i analiza odpowiedzi (ścieżki wzrokowej). W celu ograniczenia wpływu czynnika ludzkiego, fakt spostrzeżenia pokazanego obiektu był identyfikowany na podstawie analizy ścieżki wzrokowej. W zapisie trajektorii ruchu oczu poszukiwany był punkt koncentracji uwagi o współrzędnych odpowiadających położeniu obiektu pojawiający się w interwale czasowym po pojawieniu się bodźca odpowiadającym typowemu zakresowi opóźnień reakcji wizualnych. A. Przygotowanie sceny i obiektów Bodziec był prezentowany obserwatorowi w postaci serii kolejno modyfikowanych obrazów o całkowitym czasie trwania 8 s. Kolejne obrazy w serii różniły się jednym szczegółem, który charakteryzował się zadanymi atrybutami: rozmiarem, barwą (w przestrzeniach barwnych RGB i HSL) i położeniem względem centrum sceny. Zadaniem obserwatora było znalezienie tego szczegółu. Edycja obrazów naturalnych była przeprowadzona przez operatora ręcznie z użyciem pakietu graficznego Photoshop i polegała na usuwaniu i retuszu szczegółów i zapisywaniu obrazów wynikowych w kolejności odwrotnej do kolejności pokazu. Użycie obrazów naturalnych umożliwiało pomiar atrybutów szczegółów, ale nie dowolne ich modyfikowanie (rys. 1), dlatego przyrost wartości w dziedzinach poszczególnych atrybutów jest niejednorodny. Obrazy były nieznane obserwatorowi przed rozpoczęciem testu. Ponieważ przygotowane sekwencje mogły być użyte jednokrotnie powtarzanie eksperymentu dla kolejnych obserwatorów wymagało przygotowania sekwencji, w których atrybuty szczegółów (ale nie same szczegóły) są bardzo podobne. Podczas przygotowywania sekwencji na każdym obrazie wskazywano kilka szczegółów, a następnie usuwano ten, którego zmierzone atrybuty były podobne do atrybutów szczegółów o tym samym numerze porządkowym w innych sekwencjach. 7

9 Piotr Augustyniak Rys. 1. Przykładowy wycinek sekwencji obrazów (a-c) stosowanej przy badaniach wpływu atrybutów dodawanych szczegółów na ich wyrazistość; poszczególne elementy obrazu o znanych własnościach (pokazano histogram RGB) były dodawane na kolejnych scenach. B. Własności metrologiczne urządzenia okoruchowego Detekcja punktów koncentracji uwagi obserwatora w celu wykrycia ich korelacji z bodźcem była prowadzona przy użyciu urządzenia okoruchowego Ober-2, opartego na różnicowym pomiarze natężenia światła podczerwonego od powierzchni gałki ocznej [11]. Gogle noszone na głowie oświetlały każdą gałkę oczną czterema parami naprzemiennymi snopami 8

10 Badanie prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektów z zastosowaniem analizy ścieżki wzrokowej światła podczerwonego (940nm) o mocy 5 mw/cm 2 w impulsach trwających 80μs powtarzanymi co 2 ms (rys. 2). Cztery pracujące parami detektory podczerwieni dla każdego oka umożliwiały przemienną akwizycję pozycji oka w dwóch wymiarach (składowa pozioma i pionowa) o częstotliwości 500 próbek na sekundę. Całkowita pojemność bufora danych (32 kb) stanowiła ograniczenie maksymalnego czasu akwizycji trajektorii i prezentacji sceny. W celu ograniczenia wpływu oświetlenia zastanego w zakresie widzialnym, było ono próbkowane za każdym razem 80μs przed włączeniem oświetlaczy podczerwieni w celu korekty pomiaru położenia oka. Dzięki eliminacji oświetlenia bocznego, dokładność kątowa urządzenia okoruchowego wynosiła ok. 0,02 stopnia. Rys. 2. Szczegóły urządzenia okoruchowego Ober-2 (a) zasada fizyczna, (b) widok gogli pomiarowych C. Przetwarzanie sygnału okoruchowego Urządzenie okoruchowe wymagało wykonania kalibracji geometrii każdorazowo przed rozpoczęciem zadania wizualnego. Dzięki temu ciągły dwuwymiarowy sygnał niezależnego pozycjonowania każdego z oczu może być bezpośrednio odniesiony do współrzędnych sceny. Detekcja punktów skupienia uwagi została przeprowadzona przez dedykowane oprogramowanie wytworzone w Laboratorium Biocybernetyki na potrzeby analizy zadań wizualnych [12]. W punkcie skupienia uwagi ścieżka wzrokowa musi spełniać następujące kryteria: - 10 ms średnia prędkość gałki ocznej nie może przekraczać 6 deg/s, - wariancja położenia gałki ocznej nie może przekraczać 2,8 deg przez co najmniej 30 ms. - powyższe kryteria muszą być spełnione łącznie przez trajektorie obu oczu. 9

11 Piotr Augustyniak a) b) Rys. 3. Trajektoria ruchu gałki ocznej i detekcja punktu koncentracji uwagi (wyróżniona strefa) (a) dwuwymiarowy wykres w kontekście prezentowanej sceny, (b) wykres składowych poziomej i pionowej względem czasu. 10

12 Badanie prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektów z zastosowaniem analizy ścieżki wzrokowej Zakłada się wystąpienie podczas dwóch pierwszych sekund sygnału okoruchowego co najmniej jednego punktu koncentracji uwagi. Jeżeli takiego punktu nie można zidentyfikować w zapisie, kryteria są modyfikowane i poszukiwanie rozpoczynane jest od nowa. Kryteria detekcji są dobierane dla sygnału każdego oka niezależnie (rys. 3). Każdy punkt koncentracji wagi obserwatora wykryty na podstawie trajektorii ruchu oczu podlega weryfikacji czasowej. Jest on uznawany jako odpowiedź na bodziec w postaci dodania nowego szczegółu do sceny tylko w przypadku jednoczesnego spełnienia zależności czasowej i geometrycznej: - koncentracja uwagi następuje w przedziale czasu pomiędzy 50 a 250 ms po wystąpieniu bodźca (wyświetleniu szczegółu) - pozycja punktu koncentracji uwagi odpowiada pozycji szczegółu z dokładnością 2,8 deg, która gwarantuje projekcję obrazu szczegółu na centralny obszar siatkówki co najmniej jednego oka. Zastosowanie urządzenia okoruchowego i automatycznej analizy zarejestrowanej trajektorii umożliwia obiektywne i standardowe badanie percepcji wzrokowej u znacznej populacji obserwatorów i eliminuje większość błędów spowodowanych czynnikiem ludzkim (np. emocjami obserwatora). D. Populacja obserwatorów i statystyczna kwalifikacja rezultatów Czterdzieścioro dwoje zdrowych wolontariuszy (24 mężczyzn, 18 kobiet, wiek 23 ± 3 lata) spośród studentów zgłosiło się do udziału w eksperymentach wizualnych. Z powodów zróżnicowanej spostrzegawczości obserwatorów, 10 zapisów musiało zostać odrzuconych. Nawet po manualnej analizie nie wykryto w nich punktów koncentracji uwagi świadczących o dostrzeżeniu któregokolwiek z 9 dodanych szczegółów. Kolejne 4 zapisy musiały zostać odrzucone z powodu niewłaściwej współpracy obserwatorów (ruszanie głową, rozmawianie podczas rejestracji itp.). Ostatecznie 28 zapisów zawierających po od 1 do 5 punktów koncentracji uwagi spełniających kryteria odpowiedzi na bodziec wizualny zostało poddanych obróbce statystycznej, której celem było określenie korelacji rozmiaru, położenia i barwy szczegółu oraz prawdopodobieństwa jego dostrzeżenia przez obserwatora. 11

13 Piotr Augustyniak 3. Rezultaty W pierwszej kolejności zweryfikowane zostały dwa założenia przyjęte podczas przygotowywania sekwencji progresywnie modyfikowanych scen: - każda sekwencja zawierała 9 dodanych detali, chociaż a najlepszym przypadku tylko 5 (średnio 2,2) z nich zostało dostrzeżonych, zadania wizualne były zatem zbyt trudne dla przeciętnego obserwatora, - zamierzony przyrost wyrazistości kolejno dodawanych szczegółów został osiągnięty, a jego liniowość wyraża się we współczynnikach korelacji atrybutów szczegółu i kolejnego numeru obrazu w sekwencji (r Pearsona): r RGB = 0,924, r (HS)L = 0,922 i r size = 0,932. Zależności powyższe potwierdzają, że pomimo stosowania naturalnych obrazów warunki eksperymentu były dobrze kontrolowane, w szczególności w dziedzinie każdego z atrybutów szczegółów przyrost wyrazistości był niemal liniowy. A. Wyrazistość względem atrybutów barwy w przestrzeni RGB Przedmiotem pierwszej analizy była korelacja prawdopodobieństwa dostrzeżenia szczegółu i jego atrybutów w przestrzeni barwnej RGB. Składowe tej przestrzeni odpowiadają specjalizacji barwnej fotoreceptorów siatkówki oka człowieka. Wykresy regresji liniowej przedstawia rysunek 4. 12

14 Badanie prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektów z zastosowaniem analizy ścieżki wzrokowej a) b) 13

15 Piotr Augustyniak c) Rys. 4. Wyrazistość dodawanych szczegółów w korelacji z atrybutami barwy w przestrzeni RGB (a) składowa czerwona r-pearsona = 0,600, (b) składowa zielona r-pearsona = 0,593, (c) składowa niebieska r-pearsona = 0,519. Linia przerywana określa granice 95% przedziału ufności. B. Wyrazistość względem rozmiaru szczegółu Kolejnym atrybutem dodawanych szczegółów, którego korelacja z wyrazistością była przedmiotem badań był ich rozmiar. Wykresy regresji liniowej przedstawia rysunek 5. 14

16 Badanie prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektów z zastosowaniem analizy ścieżki wzrokowej Rys. 5. Wyrazistość dodawanych szczegółów w korelacji z rozmiarem obiektu r-pearsona = 0,595. Linia przerywana określa granice 95% przedziału ufności. C. Wyrazistość względem odległości szczegółu od centrum sceny Ostatnim atrybutem, którego korelacja z wyrazistością była przedmiotem badań była ich odległość od centrum sceny. Wykresy regresji liniowej przedstawia rysunek 6. 15

17 Piotr Augustyniak Rys. 6. Wyrazistość dodawanych szczegółów w korelacji z odległością obiektu od centrum sceny r-pearsona = 0,595. Linia przerywana określa granice 95% przedziału ufności. 4. Dyskusja Seria eksperymentów wizualnych z użyciem sekwencji progresywnie modyfikowanych naturalnych obrazów ujawniła zależność prawdopodobieństwa zauważenia szczegółu przez obserwatora w zależności od atrybutów szczegółu: barwy, rozmiaru i położenia. Korelacje czerwonej i zielonej składowej barwy są podobne, co może być uzasadnione zbliżoną liczbą czopków w siatkówce oka specjalizowanych w zakresie długości fali odpowiadających tym barwom. Składowa niebieska w znacznie mniejszym stopniu przyczynia się do wyrazistości szczegółu, co jest uzasadnione przez znacznie mniejszą liczbę czopków specjalizowanych w zakresie najkrótszych fal widma widzialnego. Wzrost wyrazistości obiektu wraz ze wzrostem jego rozmiarów jest spowodowany projekcją obrazu na większą liczbę fotoreceptorów w siatkówce oka. Wreszcie, zaskakująca zależność wyrazistości, która według przeprowadzonych badań wzrasta z odległością 16

18 Badanie prawdopodobieństwa dostrzeżenia obiektów z zastosowaniem analizy ścieżki wzrokowej szczegółu od centrum sceny może być częściowo wyjaśniona korelacjami pomiędzy atrybutami szczegółów. Korelacja (r-pearson) dystansu i rozmiaru wynosi r= 0,547 (co oznacza, że podczas przygotowywania sekwencji większe szczegóły dodawano dalej od centrum sceny), natomiast korelacja dystansu i jasności wynosi r= 0,349 (co oznacza, że podczas przygotowywania sekwencji jaśniejsze szczegóły dodawano dalej od centrum sceny). innym wyjaśnieniem tej zależności, wymagającym potwierdzenia w toku dalszych prac badawczych, może być typowa dla obserwacji dobrze oświetlonej sceny przewaga widzenia barwnego opartego na czopkach, których koncentracja jest maksymalna w pierścieniu otaczającym centralną część siatkówki. 5. Konkluzja W opinii autora, przedstawione prace badawcze potwierdziły istnienie i umożliwiły ilościową ocenę interesujących zależności pomiędzy możliwymi do zmierzenia atrybutami elementów sceny a prawdopodobieństwem ich spostrzeżenia przez obserwatora. Metodologia zadań wizualnych jest względnie niedroga, nieinwazyjna i może być zastosowana w szerokim zakresie badań percepcji człowieka z użyciem naturalnych obrazów. Uzasadnia to jej szczególną przydatność w projektowaniu elementów komunikacji wizualnej. 6. Podziękowania Prace badawcze zostały sfinansowane przez Akademię Górniczo- Hutniczą w ramach projektu nr Autor składa podziękowania studentkom: Beacie Baran i Joannie Winiarskiej za pomoc w przygotowaniu i przeprowadzeniu eksperymentów wizualnych. 17

19 Piotr Augustyniak Literatura: [1] G. Boccignone, An Information-theoretic Approach to Active Vision Proc. 11th Int. Conf. on Image Analysis and Processing [2] J. B. Pelz, R. Canosa, Oculomotor behavior and perceptual strategies in complex tasks Vision Research, vol. 41, , [3] J. K. Ober, J. J. Ober, M. Malawski, W. Skibniewski, E. Przedpelska-Ober, J. Hryniewiecki, Monitoring Pilot s Eye Movements during the Combat Flight-The White Box Biocybernetics and Biomedical Engineering, vol. 22, (2-3), pp , [4] P. Augustyniak, R Tadeusiewicz "Assessment of electrocardiogram visual interpretation strategy based on scanpath analysis", Physiol. Meas. 27 (2006) pp , [5] P. Augustyniak "Monitoring the progress of fast reading training with use of the eyetracker and scanpath statistics" Journal of Medical Informatics and Technologies vol. 10/2006 pp [6] P. Augustyniak, Z. Mikrut, Detection of Object Salient Features Based on the Observer Scanpath Analysis, IFMBE Proceedings vol. 11 (1), paper 1416F, [7] Z. Mikrut, P. Augustyniak, Estimation of Execution Time for Tasks of Objects Counting and Localization Using the Ober2 Device IFMBE Proceedings, vol.2, pp , [8] P. Augustyniak, Z. Mikrut, Correlating the Degree of Observer's Preoccupation and the Observation Time: Visual Tasks with OBER2 Eyetracker JMIT vol. 3, pp. MT3-MT10, [9] D. H. Brainard, The Psychophysics Toolbox, Spatial Vision vol. 10, pp , [10] D. G. Pelli, The VideoToolbox software for visual psychophysics: Transforming numbers into movies, Spatial Vision vol. 10 pp , [11] J. J. Ober, J. Hajda, J. Loska, M. Jamicki Application of eye movement measuring system Ober2 to medicine and technology Proc. of SPIE 3061 (1), ,

20 EPISTEME Piotr Walecki 7/2008 Marcela Tukałło s Edward Gorzelańczyk ISSN DYNAMIKA RUCHU GAŁEK OCZNYCH U OSÓB NIESŁYSZĄCYCH I SŁABOSŁYSZĄCYCH DYNAMIC PROPERTIES OF EYE MOVEMENT IN DEAF AND POORLY HEARING INDIVIDUALS Abstract. This paper presents neurophysiological research of eye movement in deaf and poorly hearing individuals. We concentrated on the saccadic movement. Analysis of all main features of saccades was done. We analyzed such parameters as amplitude, duration, direction, fixation, peak velocity, mean velocity, slope, sharpness, Q value (peak velocity/mean velocity), and asymmetry. Key words: eye movements, saccade, deaf, poorly hearing 1. Wprowadzenie W diagnostyce określonych chorób i zaburzeń funkcjonowania wykorzystuje się pomiar ruchu gałek ocznych. Stanowi on dobre uzupełnienie dla powszechnie stosowanych testów neuropsychologicznych oraz badań neuroobrazowych. Odpowiednio skonstruowane testy eksperymentalne pozwalają określić stopień i rodzaj dysfunkcji. Zaobserwowano nieprawidłowości ruchu gałek ocznych zarówno w organicznych uszkodzeniach centralnego systemu nerwowego o różnej etiologii, a także w przypadku zaburzeń zachowania jak dysleksja (Fischer i wsp. 2000) lub zespół nadpobudliwości psychoruchowej z zaburzeniami koncentracji uwagi (ADHD) (Cairney i wsp. 2001, Karatekin 2006) oraz chorób jak schizofrenia (Jacobsen i wsp. 1996, Hutton i Kennard 1998, Holzman 2000, Broerse i wsp. 2001, Avila i wsp. 2006), autyzm (Dalton i wsp. 2005, Dalton i wsp. 2007), choroba Alzheimera (Daffner i wsp., 1992, Sienkiewicz 1994, Moser i wsp. 1995, Lueck i wsp. 2000, Przedpelska-Ober 2006) czy choroba Parkinsona (Hodgson i wsp. 2002). 19

21 Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk Przytoczone powyżej badania zostały wykonane w grupach osób słyszących i na podstawie tych wyników zostały wyznaczone normy i parametry diagnostyczne. W niewielkim stopniu zbadane są odpowiednie charakterystyki ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących. Dlatego w większości przypadków przyjmowano, że przetwarzanie informacji wzrokowej u osób niesłyszących przebiega identycznie jak u osób słyszących. Nieliczne wykonane w tym kierunku badania pokazują jednak, że pewne elementy procesu przetwarzania informacji wzrokowej u osób niesłyszących różnią się w porównaniu do osób słyszących. Przykładem może być zwiększona u osób niesłyszących aktywność obszarów kory wzrokowej MT V5 i MST (middle temporal visual area, medial superior temporal visual area), w których następuje przetwarzanie informacji o ruchu (Bavelier i wsp. 2000). Zaobserwowano również, że osoby niesłyszące podczas komunikacji wykonują znacznie więcej krótkich fiksacji wzroku niż osoby słyszące (De Filippo i Lansing 2006). Potrzebne jest jednak badanie i analiza wszystkich znaczących parametrów związanych z funkcjonowaniem układu wzrokowego u osób niesłyszących. Wraz z większą dostępnością urządzeń służących do pomiaru aktywności układu wzrokowego, w tym specjalnych okulometrów przeznaczonych do pomiaru dynamiki ruchu gałek ocznych, badanie populacji osób niesłyszących i słabosłyszących jest prostsze do przeprowadzenia. Wyniki tych badań będą mieć znaczenie nie tylko dla ustalania wartości normy w diagnostyce medycznej, ale także mogą przyczynić się do poszerzenia wiedzy na temat funkcjonowania układu wzrokowego u człowieka. 2. Materiał i metoda W badaniu brały udział 62 osoby w wieku od 13 do 23 lat. Niesłyszący stanowili grupę 47 osób, a słabosłyszący 15 osób. Podział ze względu na płeć był także nierównomierny: mężczyźni 46 osób i kobiety 16 osób. Badanie przeprowadzono w 2007 roku w Specjalnym Ośrodku Szkolno-Wychowawczym nr 2 w Przemyślu. Badania były dobrowolne. Po zapoznaniu się z celem i metodami badań osoby wyrażały pisemnie swoją zgodę. W przypadku osób niepełnoletnich zgodę wyrażali rodzice. Z badań wyłączone zostały osoby chore na epilepsję oraz ze zdiagnozowanymi chorobami psychicznymi, a także będące w trakcie farmakoterapii. Upośledzenie w stopniu lekkim nie 20

22 Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących wykluczało z badania, i 5 tak zdiagnozowanych osób brało udział w badaniu. Badanie przeprowadzono przy pomocy urządzenia służącego do pomiaru ruchów gałek ocznych Jazz Eye Movement, które skonstruowane zostało przez prof. Jana Obera z Samodzielnej Pracowni Inżynierii Rehabilitacyjnej i Biomechaniki Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej PAN. Zastosowana wersja systemu Jazz rejestrowała następujące sygnały (przykładowy wykres zapisu przedstawia rys 1.): - ruch oka w osi poziomej i pionowej (częstotliwość próbkowania 1 khz) - pochylenie głowy w płaszczyźnie czołowej i bocznej (częstotliwość próbkowania 1 khz) - pletyzmograf całkowity poziom hemoglobiny i oksyhemoglobiny (częstość próbkowania 500 Hz, długość fali świetlnej 650 i 910 nm) - mikrofon (częstotliwość próbkowania 8 khz, 12 bitowa rozdzielczość) Rys 1. Wykres zapisu badania okulograficznego. Przykładowy pomiar jednej z osób badanych. W niniejszym badaniu poddawane analizie były skokowe zmiany położenia ruchu gałek ocznych (sakady) w osi poziomej (na wykresie eyex [deg]). Pozostałe parametry służyły jako pomoc dla niniejszej analizy, aby odseparować artefakty i zakłócenia. Dla przykładu, na powyższym wykresie widać (eyey) jak pod koniec badania osoba zaczęła intensywnie mrugać powiekami. 21

23 Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk Urządzenie używane w badaniu jest nieinwazyjne, rejestracja ruchu gałki ocznej odbywała w zakresie widmowym bliskiej podczerwieni. Próbkowanie sygnału zmiany pozycji oka wynosiło 1 ms, co stanowiło wystarczającą rozdzielczość czasową do rejestracji szybkich ruchów gałek ocznych (sakad). W badaniu zastosowano metodę projekcji sekwencji bodźców (sequence of saccades task), które wywołują wizualnie kierowane sakady (visually guided saccades), nazywane też prosakadami (prosaccades). Celem badania był pomiar określonych parametrów sakad, tj.: czas trwania, fiksacja wzroku, amplituda, prędkość szczytowa, prędkość średnia, nachylenie, ostrość oraz ich wzajemnych relacji jak stosunek wartości prędkości szczytowej do prędkości średniej, nazywany czynnikiem Q. Odpowiednie wartości liczone były także oddzielnie dla sakad w lewą stronę i sakad w prawą stronę, a następnie oszacowana została asymetria dynamiki w określonym kierunku. Procedura badawcza przebiegała następująco. Badane osoby po zamontowaniu na ich głowie urządzenia Jazz Eye Movement miały za zadanie koncentrować wzrok na pojawiającym się na ekranie monitora komputerowego punkcie. Punkt koncentracji wzroku stanowiło koło w kolorze czarnym o średnicy 1 cm, tło monitora było w kolorze szarym. Punkt pojawiał się na monitorze w pięciu ustalonych pozycjach wzdłuż linii poziomej. Miejsca możliwego pojawiania się punktu oddalone były od siebie o 5 cm. Osoby badane oddalone były od monitora o 50 cm. W ten sposób rejestrowano sakady małe 6,5, średnie 13, duże 19,5, i bardzo duże 26. Ustalona sekwencja bodźców powinna prowadzić do generowania 53 sakad (27 w lewo i 26 w prawo) o różnej amplitudzie (17 sakad małych, 5 średnich, 19 dużych i 12 bardzo dużych) (patrz rys. 3). 3. Wyniki Szczegółowy rozkład wyników, z podziałem na płeć, przedstawia Tabela 1, a korelacyjne wykresy rozrzutu wraz z dopasowaniem krzywej regresji Rys. 2. W obu przypadkach zmienne są podane w tej samej kolejności: - wiek (wiek osoby badanej), - czas (średni czas trwania sakad u danej osoby), wartość podana w milisekundach, - fiksacja (średni czas trwania fiksacji wzroku u danej osoby), wartość podana w milisekundach, 22

24 Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących - liczba sakad, - prsz (średnia wartość prędkości szczytowych sakad, czyli maksymalnych prędkości ruchu oka u poszczególnych osób), wartość podana stopniach na sekundę, - prsr (średnia wartość prędkości średnich sakad dla poszczególnych osób), wartość podana stopniach na sekundę, - nachylenie (średnia wartość nachylenia narastającego zbocza profilu prędkości sakad dla poszczególnych osób), - ostrość (średnia wartość stosunku prędkości maksymalnej do czasu trwania sakad dla poszczególnych osób), - amplituda (średnia wartość amplitudy sakad u poszczególnych osób), wartość podana stopniach, - kierunek (średnia wartość dla poszczególnych osób, gdzie sakady oznaczone są jako 0 kierunek ruchu oczu w lewo i 1 kierunek ruchu w prawo, wartość 0,5 mówi o zrównoważeniu ilości sakad w obydwu kierunkach, wartości <0,5 lub >0,5 mówią o większej ilości sakad w danym kierunku), - Q (średnia dla poszczególnych osób wartość stosunku prędkości szczytowej do prędkości średniej sakad), - prsr / czas (średnia dla poszczególnych osób wartość stosunku prędkości średniej do czasu trwania sakad). Tabela 2 przedstawia wybrane korelacje pomiędzy dwoma zmiennymi gdzie p<0,05. W Tabeli 3 zebrane zostały wyniki obrazujące asymetrię dynamiki ruchu gałek ocznych w kierunku prawym lub lewym. Wartości przedstawiają stosunek poszczególnych parametrów obliczonych dla sakad w lewo przez poszczególne wartości odpowiednich parametrów dla sakad w prawo. Wartości <1 wskazują na prawostronną asymetrię, a wartości >1 na lewostronną asymetrię. Rys. 3 przedstawia bardzo dobre dopasowanie aktywności sakadycznej i fiksacji wzroku do prezentowanych bodźców. Rys. 4 najczęściej rejestrowane wyniki, a rys. 5 zaburzenia wywołane oscylacjami i nadmierną aktywnością sakadyczną. Przedstawione na wykresach parametry: - Liczba sakad na sekundę (SPS) - Stosunek czasu sakadowania do czasu fiksacji (SFR) - Średni czas fiksacji (MFT) - Średnia amplituda sakad (MSA) - Średnia amplituda fiksacji (MFA) - Integrator czasu fiskacji (FTI) wartość tego sygnału narasta liniowo podczas fiksacji i spada do zera w momencie zakończenia sakady. 23

25 Tabela 1. Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk Wszyscy badani średnia mediana odch.sd. wariancja min max wiek 18,34 19,00 2,67 7,11 13,00 23,00 czas [ms] 42,15 41,49 5,53 30,59 32,04 57,88 fiksacja [ms] 1210, ,18 497, ,02 431, ,94 liczba sakad 103,74 104,50 37, ,10 46,00 243,00 prsz [deg/s] 425,11 427,17 87, ,84 189,00 731,77 prsr [deg/s] 247,33 250,10 48, ,99 110,09 400,73 nachylenie 0,37 0,32 0,23 0,05 0,10 1,18 ostrość 10,77 10,52 3,19 10,19 3,64 20,80 amp [deg] 10,89 10,69 2,00 4,02 6,42 16,73 kierunek 0,50 0,50 0,04 0,00 0,41 0,61 Q 1,73 1,72 0,08 0,01 1,57 1,91 prsr/ czas 6,30 6,25 1,86 3,44 2,12 11,48 Kobiety średnia mediana odch.sd. wariancja min max wiek 18,81 19,00 2,59 6,70 13,00 23,00 czas [ms] 40,39 38,71 4,54 20,60 35,13 50,00 fiksacja [ms] 1167,49 943,45 543, ,86 627, ,80 liczba sakad 109,88 119,50 39, ,45 46,00 180,00 prsz [deg/s] 404,23 404,12 65, ,89 293,51 544,99 prsr [deg/s] 234,12 236,54 36, ,41 173,42 309,96 nachylenie 0,40 0,39 0,18 0,03 0,14 0,75 ostrość 10,48 10,65 2,39 5,69 6,21 15,45 amp [deg] 9,97 9,89 1,44 2,07 7,36 13,02 kierunek 0,50 0,49 0,05 0,00 0,43 0,61 Q 1,73 1,75 0,08 0,01 1,64 1,88 prsr/ czas 6,10 6,20 1,36 1,84 3,63 8,88 Mężczyźni średnia mediana odch.sd. wariancja min max wiek 18,17 19,00 2,70 7,30 13,00 22,00 czas [ms] 42,75 41,79 5,76 33,14 32,04 57,88 fiksacja [ms] 1225, ,06 485, ,41 431, ,94 liczba sakad 101,61 98,50 37, ,64 49,00 243,00 prsz [deg/s] 432,37 433,05 93, ,03 189,00 731,77 prsr [deg/s] 251,92 250,70 51, ,96 110,09 400,73 nachylenie 0,36 0,29 0,24 0,06 0,10 1,18 ostrość 10,87 10,39 3,45 11,88 3,64 20,80 amp [deg] 11,20 11,16 2,09 4,35 6,42 16,73 kierunek 0,50 0,51 0,04 0,00 0,41 0,58 Q 1,72 1,71 0,08 0,01 1,57 1,91 prsr/ czas 6,37 6,25 2,01 4,04 2,12 11,48 24

26 Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących Rys. 2. Korelacyjne wykresy rozrzutu 25

27 Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk Tabela 2. prsz [deg/s] czas [ms] prsr [deg/s] czas [ms] ostrosc czas [ms] prsr/ czas czas [ms] liczba sakad fiks [ms] prsz [deg/s] fiks [ms] prsr [deg/s] fiks [ms] nachylenie fiks [ms] amplituda fiks [ms] Q fiks [ms] prsz [deg/s] liczba sakad prsr [deg/s] liczba sakad nachylenie liczba sakad ostrosc liczba sakad amplituda liczba sakad Q liczba sakad prsr/ czas liczba sakad r = - 0,4277 r = - 0,4522 r = - 0,7374 r = - 0,7499 r = - 0,8765 r = 0,3331 r = 0,4575 r = - 0,4450 r = 0,5795 r = - 0,3628 r = - 0,4516 r = - 0,5533 r = 0,3773 r = - 0,2801 r = - 0,6544 r = 0,2851 r = - 0,3288 p = 0,0005 p = 0,0002 p = 0,0000 p = 0,0000 p = 00,0000 p = 0,0082 p = 0,0002 p = 0,0003 p = 0, p = 0,0038 p = 0,0002 p = 0, p = 0,0025 p = 0,0274 p = 0, p = 0,0247 p = 0,0091 prsr [deg/s] prsz [deg/s] ostrosc prsz [deg/s] amplituda prsz [deg/s] kierunek prsz [deg/s] Q prsz [deg/s] prsr/ czas prsz [deg/s] ostrosc prsr [deg/s] amplituda prsr [deg/s] kierunek prsr [deg/s] prsr/ czas prsr [deg/s] prsz [deg/s] nachylenie Q nachylenie prsr [deg/s] ostrosc amplituda ostrosc prsr/ czas ostrosc kierunek amplituda prsr/ czas amplituda r = 0,9657 r = 0,8439 r = 0,7139 r = - 0,2595 r = 0,2726 r = 0,7923 r = 0,8367 r = 0,7409 r = - 0,2481 r = 0,8290 r = 0,1000 r = 0,6688 r = 0,8367 r = 0,3242 r = 0,9846 r = - 0,2982 r = 0,3121 p = 00,0000 p = 0,0000 p = 0,0000 p = 0,0417 p = 0,0321 p = 0,0000 p = 0,0000 p = 0,0000 p = 0,0519 p = 0,0000 p = 0,4395 p = 0, p = 0,0000 p = 0,0101 p = 00,0000 p = 0,0186 p = 0,0135 Tabela 3. czas [ms] fiks [ms] prsz [deg/s] prsr [deg/s] nachylenie ostrość amp [deg] Q prsr/ czas Wszyscy 0,99 1,05 0,98 0,98 1,00 0,99 0,97 1,00 0,99 Kobiety 0,98 1,06 1,03 1,02 1,06 1,05 1,01 1,01 1,04 Mężczyźni 0,99 1,05 0,96 0,96 0,98 0,97 0,96 1,00 0,97 Niesłyszący 0,99 1,05 0,98 0,97 1,01 0,99 0,97 1,00 0,98 Słabosłyszący 0,99 1,04 0,98 0,99 0,97 1,00 0,98 1,00 1,00 26

28 Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących Rys. 3. Wykresy przedstawiające bardzo dobre dopasowanie aktywności sakadycznej i fiksacji wzroku do prezentowanych bodźców (u góry mężczyzna 15 lat, u dołu kobieta 19 lat). 27

29 Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk Rys. 4. Wykresy przedstawiające najczęściej rejestrowane wyniki, strzałki pokazują nieprawidłowe sakady (u góry mężczyzna 16 lat, u dołu mężczyzna 21 lat). 28

30 Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących Rys. 5. Wykresy przedstawiające zaburzenia wywołane oscylacjami (u góry kobieta 22 lata) i nadmierną aktywnością sakadyczną (u dołu mężczyzna 16 lat). 29

31 Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk 4. Podsumowanie Przedstawione badania są pierwszym krokiem w kierunku całościowej analizy parametrów ruchów gałek ocznych w populacji osób niesłyszących i słabosłyszących. Badania nie wykazały istotnej statystycznie różnicy pomiędzy osobami w różnym wieku oraz pomiędzy osobami niesłyszącymi i słabosłyszącymi. Niewielkie różnice w wartościach niektórych parametrów zaobserwowano u kobiet i mężczyzn. Jednak zróżnicowanie miedzy osobami wewnątrz wyodrębnionych grup jest bardziej znaczące niż różnice występujące pomiędzy grupami. Porównując poszczególne osoby możemy zauważyć największe odnotowane rozbieżności związane z wartościami określonych parametrów ruchu sakadowego (prędkość szczytowa, nachylenie, ostrość) i związanych z nimi takich wartości jak liczba sakad, czas trwania czy amplituda. Zaobserwowano, że parametry te są w różnym stopniu ze sobą związane i niektóre wykazują istotną statystycznie korelację (patrz Tabela 2). Podsumowując wydaje się, że warto byłoby poszerzyć badania o takie parametry jak latencja odpowiedzi sakadycznej czy zastosować inne paradygmaty eksperymentalne (overlap paradigm, gap paradigm, memory target task, antisaccade task). Do rozwinięcia zarówno pod względem teoretycznym, jak i eksperymentalnym nasuwa się również temat asymetrii w dynamice określonych parametrów ruchu zależnego od kierunku sakady. 30

32 Dynamika ruchu gałek ocznych u osób niesłyszących i słabosłyszących 5. Bibliografia 1. Allik J., Toom M., Luuk A Planning of saccadic eye movements. Psychological Research, 67, Andersen RA, Snyder LH, Bradley DC, Xing J Multimodal representation of space in the posterior parietal cortex and its use in planning movements. Annu Rev Neurosci 20: Avila, M. T., Hong, E., Moates, A., Turano, K. A., & Thaker, G. K Role of anticipation in schizophrenia-related pursuit initiation deficits. Journal of Neurophysiology, 95, Barash S, Melikyan A, Sivakov A, Zhang M, Glickstein M, Thier P Saccadic dysmetria and adaptation after lesions of the cerebellar cortex. J Neurosci 19: Bavelier D, Tomann A, Hutton C, et al. Visual attention to the periphery is enhanced in congenitally deaf individuals. J Neurosci 20, RC93, Becker W The neurobiology of saccadic eye movements (eds Wurtz and Goldberg), Elsevier, Amsterdam 7. Broerse A., Crawford T. J., & den Boer J. A Parsing cognition in schizophrenia using saccadic eye movements: A selective overview. Neuropsychologia, 39, Cairney S., Maruff P., Vance A., Barnett R., Luk E., Currie J Contextual abnormalities in saccadic inhibition in children with attention deficit hyperactivity disorder. Exp Brain Research, 141, Daffner K.R., Scinto L.F., Weintraub S. i wsp. Diminished curiosity in patients with probable Alzheimer's disease as measured by exploratory eye movements. Neurology 1992; 42: De Filippo C., Lansing C., Eye Fixations of Deaf and Hearing Observers in Simultaneous Communication Perception., Ear & Hearing, 2006, 27(4): Fischer B., Hartnegg K Effects of visual training on saccade control in dyslexia. Perception, 29, Hodgson T. L., Tiesman B., Owen A. M., & Kennard C Abnormal gaze strategies during problem solving in Parkinson s disease. Neuropsychologia, 40, Hoffman J. E., & Subramaniam B The role of visual attention in saccadic eye movements. Perception and Psychophysics, 57, Holzman,P. S Eye movements and the search for the essence of schizophrenia. Brain Research Reviews, 31, Hutton S., Kennard C Oculomotor abnormalities in schizophrenia: A critical review. Neurology, 50, Jacobsen, L. K., Hong, W. L., Hommer, D. W., Hamburger, S. D., Castellanos, F. X., Frazier, J. A., et al Smooth pursuit eye movements in childhood-onset schizophrenia: Comparison with attention-deficit hyperactivity disorder and normal controls. Biological Psychiatry, 40, Jaśkowski P., Sobieralska K Effect of stimulus intensity on manual and saccadic reaction time. Perception and Psychophysics, 66,

33 Piotr Walecki, Marcela Tukałło, Edward Gorzelańczyk 18. Karatekin C Eye tracking studies of normative and atypical development, Developmental Review 27, Karatekin, C Improving antisaccade performance in adolescents with Attention- Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD). Experimental Brain Research, 174, Levy D., Holzman R., Matthyse S., Mendeil N Eye tracking dysfunction and schizophrenia: a critical perspective. Schizophr. Buli., 19, 3, Lueck K.L., Mendez M.F., Perryman K.M. Eye movement abnormalities during reading in patients with Alzheimer's disease. Neuropsychiatry Neuropsychol Behav Neurol 2000; 13: Moser A., Kompf D., Olschinka J. Eye movement dysfunction in dementia of the Alzheimer type. Dementia 1995; 6: Przedpelska-Ober E., Zaburzenia ruchów gałek ocznych w chorobie Alzheimera, Neurologia i Neurochirurgia Polska 2006; 40, 1: Sienkiewicz J. Zaburzenia ruchów gałek ocznych w chorobach zwyrodnieniowych układu nerwowego. Neurol Neurochir Pol 1994; 28: Walecki P., Neurofizjologia ruchu gałek ocznych, Episteme, 4/2007, s

34 Teresa Grabińska EPISTEME 7/2008 s ISSN WYJAŚNIENIE PEWNYCH NIEPOROZUMIEŃ W FILOZOFII PRZYRODY THE EXPLANATION OF SOME MISCONCEPTIONS IN NATURAL PHILOSOPHY Streszczenie: Dyskutuje się kilka wybranych zagadnień filozofii przyrody. Są to przede wszystkim: opozycja chaos a mechanicystyczny ścisły determinizm, antropizm, jako medium między fizykalizmem a biologizmem, umiejscowienie w perspektywie symetrii czasoprzestrzeni. Słowa kluczowe: antropizm a fizykalizm, antropizm a biologizm, chaos Abstract: The chosen problems of natural science are discussed. Particularly they are the following: the opposition of chaos to mechanistic exact determinizm, the anthropism as a medium between physicalism and biologism, the location in the perspective of spacetime symmetries. Keywords: anthropism and physicalism, anthropism and biologism, chaos Odniosę się do niektórych zagadnień przyrodniczych i ich naukowego ujęcia w fizyce współczesnej. Filozofowie przyrody często korzystają z osiągnięć współczesnej wiedzy fizykalnej, co jest naturalne, ale nie zawsze wobec bałamutności źródeł wiedzy egzoterycznej 1 (adresowanej przez popularyzatorów nauki dla kręgów niewtajemniczonych w wiedzę ezoteryczną) możliwa jest jej właściwa recepcja. 1 L. Fleck, Powstanie i rozwój faktu naukowego, tłum. M. Tuszkiewicz, Wyd. Lubelskie, Lublin 1986, s. 149, gdzie Ludwik Fleck pisze: za sprawą każdego przekazu, nawet przez każdą nomenklaturę, wiedza staje się bardziej egzoteryczna. 33

35 Teresa Grabińska Innym niebezpieczeństwem dla niewtajemniczonych (nie zajmujących się czynnie daną dyscypliną nauki) jest korzystanie z prac metanaukowych, które, mimo precyzyjnych rozważań problemów naukowych, z powodu używania terminów języka naturalnego stwarzają w kręgu egzoterycznym pozory prostej interpretacji. Oba typy źródeł wglądu w naukę dla niewtajemniczonych nazywam wiedzą naukową z drugiej ręki. Praca ma na celu zwrócić uwagę na niektóre problemy ważne a pomijane lub podejmowane w sposób powierzchowny; w moim rozumieniu filozofii przyrody 2 jest to najczęściej publicystyka lub popularyzacja, a nie filozofia. Warsztatem filozofa, także przyrody, jest analiza językowa i budowa ogólnej koncepcji rzeczywistości przedmiotowej, w tym przypadku przyrodniczej. Naturalny współcześnie opis naukowy przyrody ma być bazą dla filozofowania, nie zaś namiastką. 1. Chaos - zasada czy stadium rozwojowe? W ostatnim ćwierćwieczu pisze się o znaczeniu chaosu we współczesnych koncepcjach rozwoju. Interesuje mnie postawienie problemu wzajemnego warunkowania chaosu i porządku, zwłaszcza wobec tez o zasadniczej roli chaosu w obrazie świata i jego ewolucji, w świetle których chaos nie jest po prostu odstępstwem od zasadniczej regularności i porządku, które narzuciła nowożytna (ponewtonowska) fizyka i kosmologia. Wskazać chcę na skrajność poglądu o zasadniczości chaosu i równocześnie na niebezpieczeństwo przenoszenia go na ideologie kształtujące sfery życia społecznego i gospodarczego. Pojęcie chaosu występuje koniecznie wraz z pojęciem porządku. Oba się wzajemnie definiują. Są dualne 3 lub komplementarne. Sensownie jest zatem określać treść owej dualności dynamicznie, np. w odniesieniu do presokratejskiej filozofii wyłaniania się porządku z chaosu albo koncepcji rozwoju generowanego może-zonami 4 czy do któregoś z ujęć dialektycznych. W obliczu dualności czy komplementarności chaosu i porządku nie ma ani ontycznej ani epistemicznej podstawy, aby 2 T. Grabińska, Filozofia przyrody a metafizyka szczegółowa, Roczniki Filozoficzne LIV (1) (2006) M. Zabierowski, Dualny charakter różnicowania w świetle uogólnionej zasady Heisenberga, Episteme 2 (2006) M. Zabierowski, The Kinetic Theory of the Free Market, Res Humanae 8E (2000) ; The Probabilistic Theory of Evolution and the Thermal Death of the Universe, Africa Tomorrow 8 (1) 67-83; T. Grabińska, Czteroskładnikowa koncepcja zmiany i regulatywności, Episteme 2 (2006)

36 Wyjaśnienie pewnych nieporozumień w filozofii przyrody reprezentować stanowiska skrajne: porządek uważać za wynaturzenie wymuszone narzędziami teoretycznymi (takimi jak rachunek różniczkowocałkowy) czy też z drugiej strony zasznurować rzeczywistość, np. w gorsecie wszechpanującego 5 mechanizmu, jak u Thomasa Hobbesa 6 czy w świecie demona Laplace a 7. Należy dodać, że matematyczna teoria chaosu wzięła swój początek z badań nad iterowanymi rozwiązaniami równań różniczkowych, stosowanych do opisu zjawisk (jak terbulencje), których regularność nie dała się przedstawić za pomocą rozwiązania ciągłego i gładkiego. Diagnozę o ograniczoności regularności mechanistycznego ścisłego determinizmu podzielają Piotr Walecki i Jan Trąbka, którzy piszą, że nadal wielu naukowców zapatrzonych w zwodnicze piękno instrumentu klasycznej dedukcji formy wiedzy daje się ponieść demonowi Laplace a, który snuje obietnice poznania przyszłości. 8. Wspominają w tej wypowiedzi artykuł mojego współautorstwa 9, który jest rewizją możliwości demona Laplace a rozwiązywania problemów we współczesnej mechanice kwantowej, teorii informacji czy logice. Wszechpotężny demon Laplace a ma przewidywać nie tylko przyszłość, ale i dokonywać dowolnej retrospekcji w sposób jednoznaczny, ściśle zdeterminowany. Każdy mechanizm wymaga ontologii redukcjonistycznej 10. Zapewnia ona podstawę materialną oddziałujących mechanicznie elementów. Nie od dziś wiadomo, że w zasadzie najprostszy organizm nie jest całością sprowadzającą się do części i ich oddziaływań. Żaden rzetelny przyrodnik i żaden dobry filozof nie traktuje demona Laplace a inaczej, niż jako historycznie uwarunkowaną propozycję. Byt jako potężny zegar to propozycja uboga ontologicznie, bardziej metafora. Odrzucenie demona Laplace a nie pociąga jednak za sobą skrajnie odmiennego stanowiska bazującego na zasadzie chaosu. Porządek mechanistyczny, jakkolwiek precyzyjnie reprezentowany w zmatematyzowanej mechanice klasycznej, nie jest jedynym rodzajem porządkowania 5 Wyrażenie wszechpanowanie mechanizmu należy rozumieć jako wszechobecność mechanicznie determinująca wszystko. Świat Demona Laplace a jest mechanizmem, który pozwala Demonowi przewidywać przyszłość i ściśle wyjaśniać przeszłość. 6 T. Hobbes, Lewiatan czyli materia, forma i władza państwa kościelnego i świeckiego, tłum. Cz. Znamierowski, PWN, Warszawa T. Grabińska, J. Woleński, M. Zabierowski, The Laplace s Demon Today, Reports on Philosophy 7 (1983) P. Walecki, J. Trąbka, Tożsamość osobowa i podmiotowa. Nowe podejście integrujące filozofię i neurobiologię, Episteme 2 (2006), s Grabińska et al, The Laplace s T. Grabińska, O filozoficznych zagadnieniach teoretycznych modeli fraktalnych w: eadem, Teoria, model, rzeczywistość, Ofic. Wyd. Pol. Wroc., Wrocław

37 Teresa Grabińska zjawisk 11. Warto np. w tej kwestii wrócić do ważnej pracy Mirosława Zabierowskiego o dwu różnych schematach kosmogonicznych 12 powstawania materialnych systemów astronomicznych, zwłaszcza Układu Planetarnego. Pierwszy z omawianych schematów, standardowo, powszechnie w fizyce przyjmowany przez astronomów i fizyków, bazuje na mechanice kondensacji rozproszonej materii w Zabierowskiego hermeneutyce teorii rozwoju: schemat Kantowski drugi zaś jest dopełnieniem owej hermeneutyki rozwoju, autorstwa Zabierowskiego. Jest to koncepcja wmrożonego, zakodowanego (niejako embrionalnie) porządku, który się realizuje w substancji materialnej, nadając jej postać np. układów dynamicznych, przy czym stawanie się (aktualizacja) tego porządku może lokalnie korzystać z uwarunkowań np. mechanicznych, jak i nadawać globalnie kierunek rozwoju bezkształtnej, schaotyzowanej materii. I w tym przypadku chaos i porządek występują komplementarnie, rodzaj porządku może zaś być różny. 2. Gnoza, filozofia i ograniczenia fizykalizmu w wersji metodologicznej i ontycznej Biologistycznie zorientowani filozofowie przyrody krytykują zasady fizykalizmu sprowadzające każdy byt (także organizm) do bytu fizycznego, opisywanego przez fizykę. W innej pracy mojego współautorstwa, tym razem o demonie Maxwella 13, starałam się wzmocnić tezę o manowcach programu fizykalizmu. Nim jednak rozważymy egzorcyzmy demona Maxwella, zwróćmy uwagę na poglądy radykalne, które wskazują na tymczasowość i umowność wiedzy fizykalnej w stosunku do ustaleń filozofii bytu a z drugiej strony na metafilozoficzne przekonanie o priorytetowości myśli naukowej wobec filozofii 14, czy stanowiska krytykujące różne materializmy, mechanicyzmy, co ostatecznie nie ma przełożenia na 11 E. Nagel, Struktura nauki. Zagadnienia logiki wyjaśnień naukowych, tłum. J. Giedymin et al, PWN, Warszawa M. Zabierowski, O pewnym programie badawczym w kosmologii i kosmogonii. (O niekantowskim schemacie rozwoju materii), Z Zagadnień Filozofii Przyrodoznawstwa i Filozofii Przyrody VII (1985) ; On Philosophical Assertions of Cosmology, w: Cosmos an Educational Challenge, ed. J.J. Hunt, ESA, Paris 1986, ; Substratum, granularity, changebility and evolution of the Universe, Acta Politechnica 3(1) (1995) 59-70, Budapest. 13 T. Grabińska, S. Kazimir, Biologiczny sens egzorcyzmów nad demonem Maxwella, w: Modelowanie Systemów Biologicznych MSB 95, red. J. Trąbka, Wyd. CM UJ, Kraków 1995, Por. np. Jan Paweł II, Encyk. Fides et ratio, Watykan 1998; M. Zabierowski, Metafilozofia Jana Pawła II w encyklice Fides et ratio, Annales Academiae Paedagogicae Cracoviensis 38 (2006)

38 Wyjaśnienie pewnych nieporozumień w filozofii przyrody negację filozofii, jako takiej w jej systemowej najdojrzalszej postaci, od której poreformacyjna nowożytność, niestety, odeszła 15. To wtedy właśnie chaotyzacja wyrażająca się w doraźności ludzkiego bytu, przypadkowości ludzkiego działania, schaotyzowanej walce o przetrwanie, negacji prawa naturalnego znalazły usankcjonowanie. I to wtedy powstała szczególna koncepcja wolności, z jednej strony faworyzująca niczym nieskrępowane (chaotyczne) transakcje 16, a z drugiej strony stała się ta wolność stabilizowana twardym, lecz umownym prawem stanowionym. W książce Gnoza a nauki neurologiczne J. Trąbka pisze: Z tego prostego wyliczania problemów jasno wynika, że chełpiąc się ideałami fizykalizmu, z których chcemy zbudować wzór dla wszystkich nauk, konstruujemy mrzonkę i groźną iluzję 17. Trąbka - wybitny specjalista w badaniach mózgu proponuje w tym miejscu nie tyle powrót do tradycyjnej refleksji filozoficznej, bo tę uważa za niewystarczającą, lecz argumentuje na rzecz gnozy, którą jednak pojmuje w swoisty naukowy sposób. To jednak, że nazywa rodzaj wiedzy gnozą uruchamia u mało zorientowanych uczonych nieuzasadnioną krytykę 18 zamiast co jest obowiązkiem filozofów przyrody i przyrodoznawstwa zbadać czym owa Trąbkowa gnoza jest. Oto jedno z oryginalnych sformułowań Trąbki rozumienia gnozy: Gnoza to kompleks stanów i procesów psychicznych wraz z odpowiednimi formami zachowania, będących wyrazem działania najbardziej naturalnego urządzenia: zespolonego układu mózg-umysł 19. Gnoza w tym ujęciu jest wiedzą z pogranicza neurofizjologii (dynamicznie się rozwijającej), filozofii umysłu (obecnie modnej) i psychologii. Mamy więc z jednej strony twardą ewidencję empiryczną stanów mózgu i ich związku nie tylko z zachowaniami lecz przeżyciami (z mistycznymi włącznie), z drugiej zaś prace nad nową ogólniejszą aparaturą pojęciową (z pogranicza psychologii i filozofii umysłu), w której dokonywałaby się interpretacja relacji mózg-umysł, formułowane byłyby zależności szczegółowe i ogólne (prawa), budowane predykcje. I tę aparaturę pojęciową Trąbka stara się tworzyć. Prawie nikt go nie może w tym 15 Miałoby to zatem znaczenie kulturotwórcze, niekoniecznie pro-rozwojowe; zmiana nie oznacza rozwoju. 16 T. Grabińska, Czyn jako przedmiot kwalifikacji moralnej, Diputationes Ethicae 3 (2007) , Etyka prawa Etyka działania. 17 J. Trąbka, Gnoza a nauki neurologiczne, Wyd. Antykwa, Kraków 1998, s Podobnie, jak użycie przeze mnie terminu metafizyka szczegółowa na refleksję ontologiczną nad obrazem świata wyznaczonego przez aparaturę pojęciową spowodowało niemądre uwagi filozofów wykształconych na marksizmie i zbyt dosłownie wyznających stare pozytywistyczne wyznanie wiary w wiedzą o faktach. 19 Trąbka, Gnoza..., s