Психофизиология внимания

      Исследователи рассуждали следующим образом. Существуют морфологически выделяемые афферентные пути - от рецепторов до коры головного мозга. Эти пути имеют синаптические переключения в ядрах ствола головного мозга и в коре. Существуют эфферентные пути от коры и ретикулярной формации cтвола мозга к ядрам, где происходит переключение афферентных путей. Известно, что потенциалы действия или возбуждения, идущие по эфферентным путям, могут изменять синаптическую передачу афферентных возбуждений. Следовательно, процесс фильтрации в виде торможения возбуждений по некоторым афферентным волокнам происходит на этапах переключения этих путей в релейных ядрах. При этом допускалось, что показателем торможения является уменьшение импульсной активности нейронов этих ядер, что должно сопровождаться уменьшением их суммарной активности, регистрируемой в виде вызванных потенциалов (ВП). Несомненно, что из сказанного выше следует однозначный вывод: поскольку внимание проявляется через избирательное торможение в определенных сенсорных каналах, то, следовательно, животное заранее знаеm, что они не соответствуют ситуации.

      Результаты  первых исследований подтвердили эти  предположения. В известных экспериментах Р. Эрнандец-Пеона [1979] предъявления «незнакомого» звукового щелчка вызывали у кошки ориентировочное поведение в виде заинтересованности этими щелчками и большие по амплитуде вызванные потенциалы (ВП) в улиточном ядре. Дальнейшие однообразные предъявления этого щелчка приводили к угашению внимания к щелчкам (привыканию, или габитуации), что сопровождалось сначала исчезновением ориентировочного поведения (кошка засыпала) и лишь через длительный промежуток времени уменьшением амплитуды ВП вплоть до его исчезновения. Если звук щелчка, внимание к которому было угашено, внезапно изменяли (изменяли громкость, локализацию или тембр), то кошка пробуждалась (дисгабитуация), а в корковых и в подкорковых областях увеличивалась амплитуда ВП.

      В других опытах Р. Эрнандец-Пеоном и  его последователями было показано, что ВП на сенсорные сигналы в коре и подкорковых образованиях уменьшаются и у кошек, и у людей по амплитуде при отвлечении внимания от этих сигналов. Отвлекающим фактором для кошек могли быть запах пищи, появление в поле зрения мыши или крысы, писк крысы, электрокожное раздраженние. У человека также уменьшалась амплитуда ВП в слуховой коре, если внимание от раздражителей отвлекали тем, что он решал какие-либо задачи, читал или вспоминал события своей жизни.

      Казалось, что проблема фильтров близка к разрешению - повышение внимания к сигналу сопровождается усилением связанного с ним афферентного потока, и, наоборот, угашение внимания к сигналу ослабляет этот поток. В частности, было выдвинуто предположение, что угашение и отвлечение внимания связаны с активностью ретикулярной формации, участвующей в блокаде афферентных возбуждений. Однако в других лабораториях, где проводились аналогичные исследования, не было обнаружено каких-либо закономерных изменений амплитуды ВII в слуховых путях на щелчки, к которым предварительно было угашено внимание. Так, у кошек в правом и левом слуховых ядрах и даже в разных точках одного ядра исследователи наблюдали разнонаправленные изменения амплитуды ВП, неоднозначные изменения наблюдались также в амплитуде корковых ВП. Более того, как показали исследования Л. Г. Воронина и Е. Н. Соколова, если интенсивность сигнала, к которому было выработано привыкание (т.е. фильтры не должны пропускать от него афферентное возбуждение), внезапно снизить до порогового уровня, то наблюдается дисгабитуация со всеми ее проявлениями. На основании этих данных уже невозможно утверждать, что невнимание к сигналу осуществляется через блокаду афферентных возбуждений где-то на этапах их синаптических переключений. Вместо него было выдвинуто предположение о том, что все афферентные возбуждения поступают в центр. На последнем предположении построена теория нервной модели стимула Е. Н. Соколова.

      Согласно  этой теории, в процессе привыкания к внешним раздражителям в коре формируется нервная модель стимула, в которой фиксированы все параметры знакомого комплекса раздражителей. Такая модель, по мнению Е. Н. Соколова, обеспечивает высокий уровень внимания, поскольку позволяет воспринимать информацию от рецепторов, возбужденных знакомыми раздражителями, за более короткое время и более надежно, чем возбуждения от малознакомых раздражителей. Возбуждения, поступившие в центр от незнакомого раздражителя, оказываются несогласованными с существующей нервной моделью, в результате чего формируется ориентировочное поведение, которое можно рассматривать как внимание, направленное на этот раздражитель.

      Развивая  теорию о нервной модели стимула, Р. Наатанен предположил возможность формирования трех различных типов нервных моделей стимула. Одна из них - «пассивная», или непроизвольная, модель стимула - формируется после многократного предъявления стимула («стандартный» стимул) даже при отвлечении от него внимания и сохраняется в течение примерно 5 с. Если в пределах этого интервала предъявляется «отклоняющийся» стимул, который отличается по физическим характеристикам от часто предъявляемого «стандартного» стимула, то происходит рассогласование приходящих от этого «отклоняющегося» стимула афферентных возбуждений с нервной моделью «стандартного» стимула. В электрической активности мозга, а именно в связанных с событием потенциалах (ССП), это рассогласование проявляется в виде негативной волны, получившей название негативность рассогласования (НР). HP развивается через 100 мс после предъявления стимула и длится около 250 мс. Чем больше разница между «стандapтным» и «отклоняющимся» стимулами, тем больше амплитуда НР. Процесс рассогласования не осознается, но он может привлечь внимание субъекта к изменениям в последовательности предъявляемых стимулов. Предполагается, что HP является необходимым, но не достаточным условием для осознанного восприятия изменений в стимуле. 

      В случаях привлечения внимания к стимулу, например, когда испытуемый должен считать какой-то редкий стимул на фоне более частых, у него формируется «активная», или произвольная, нервная модель часто предъявляемого стимула. Время существования этой модели определяется тем, насколько долго испытуемый сохраняет внимание к выполняемой задаче. Данная модель является своего рода стандартом, с которым сравниваются поступающие от стимулов афферентные возбуждения. Афферентные возбуждения от редкого сигнала вызывают процecc рассогласования, который и обеспечивает узнавание редкого сигнала. В связанных с событием потенциалах (ССП) процесс рассогласования с «активной» моделью сопровождался негативным колебанием Н-2, которое состояло из негативного рассогласования (HP) и дополнительного негативного колебания Н-2б. Чем больше выражены рассогласования афферентных возбуждений от стимула с пассивной или активной моделями, тем больше амплитуда соответствующих волн. На основании этих данных авторы считают, что пассивная и активная модели существуют одновременно и обеспечиваются активностью нейронов разных областей мозга.

      Когда вероятность появления стимула, который нужно обнаружить (его  еще называют целевым стимулом), возрастает до определенного уровня, то уже формируется нервная модель именно этого стимула. Авторы называют эту модель «следом внимания», поскольку она формируется и поддерживается стимулом, к которому привлечено внимание. «След внимания» существует только тогда, когда у субъекта актуализирован ясный образ целевого стимула. Распознавание целевого стимула в этом случае происходит за счет процесса согласования поступающих от него афферентных возбуждений с его же нервной моделью. Развивающаяся вовремя этого процесса негативная волна, или негативность, по-видимому, связана с обработкой информации. Эта волна начинается на нисходящем фронте Н-1 и продолжается в течение нескольких сотен миллисекунд. Чем больше афферентные возбуждения от целевого стимула соответствуют «следу внимания», тем большую амплитуду и длительность имеет эта волна.

      Итак, в основе модели внимания Р. Наатанена лежит нервная модель стимула, которая представляет собой репрезентированный в нейронных системах образ определенного стимула. Сопоставление афферентных возбуждений от стимула с моделью осознанно или неосознанно ожидаемого стимула характеризует внимание и проявляется в негативном отклонении компонентов ССП. В настоящее время HP как показатель уровня внимания внедряется в клиническую практику.

      В других теориях внимания, разрабатываемых в рамках информационной парадигмы, внимание определяется как процесс, лежащий в основе селекции и организации доступной информации для соответствующего ответа. Авторы связывают последовательность этих процессов с последовательными компонентами ССП: ранние позитивные компоненты ССП отражают регистрацию и анализ приходящей информации; внимание, осуществляющее селекцию этой информации, отражается в развивающейся вслед за позитивным компонентом негативной волне; поздняя позитивная волна отражает процесс выбора ответа.

      Но  в теории вызванного внимания есть и свои недостатки. В описанных выше информационных моделях и концепциях внимания в основном рассматривается зависимость афферентных возбуждений от внешних источников, внимание к которым, по условиям эксперимента, привлекается или, наоборот, отвлекается. При этом авторы учитывают в своих теориях экспериментально доказанные факты влияния на нейроны релейных ядер, где эти афферентные возбуждения переключаются, и на рецепторные образования эфферентных возбуждений от корковых, подкорковых и стволовых структур мозга. Именно эфферентные возбуждения из центральных структур, отражая собой индивидуальный опыт, и обеспечивают работу фильтров.

      Эти теории рассматривают  внимание как механизм, вызванный внешними источниками, которые, по сути, являются строго определенными звуками или зрительными изображениями (иногда иллюзиями), навязанными экспериментальной ситуацией, применительно к которой только и имели смысл получаемые результаты. Но совершенно очевидно, что объектом внимания могут быть не только эти источники. Уже У. Джемс в конце XIX в. выделял как внешние (объекты и события в окружающей среде), так и внутренние (память и знания) источники, к которым привлекается внимание. Однако внимание к внутренним источникам вряд ли можно объяснить, используя гипотетический механизм последовательной обработки информации.

      С помощью только этого механизма  невозможно объяснить и другой важный факт, который долго игнорировался  в когнитивной психологии, а именно: эффекты внимания определяются обучением и тренировкой.

      Неэффективное выполнение какой-либо задачи на внимание свидетельствует  об отсутствии навыка в выполнении этой задачи. Так, известный психолог Н. Морей, исследовавший внимание и многократно участвовавший как испытуемый в экспериментах по дихотическому слушанию, приобрел навык легко обращать внимание на две разные информации, поступающие на левое и правое ухо, понимать и запоминать их. В других экспериментах испытуемые научались выполнять две деятельности одновременно: это записывание слов под диктовку и чтение про себя (Найссер, 1981).

2.2. Теории предваряющего эффекта

      Другие  теории не относят внимание к психическим процессам. Например, У. Джемс и ряд современных ученых (У.Найссер, Д.Хохберг) рассматривают внимание как результат естественных преднастроечных, или предваряющих (primiпg), эффектов в континууме деятельности. У. Джемс пишет: «...Еще внимание к воображению воспринимаемого объекта сопровождается некоторым возбуждением чувствительных органов, которые воспринимают этот объект... Имеет место подготовка центров воображения, в которых этот объект представлен... Таким образом... два процесса, сенсорная настройка и формирование воображения (образа), сосуществуют во всех наших конкретных актах внимания». «При ожидании боя далеких часов наше сознание так переполнено их образом, что каждый момент мы думаем, что мы слышим их долгожданный... звон. То же касается ожидания звуков шагов. Любое движение в лесу является для охотника важным при преследовании дичи. Образ в нашем уме является вниманием; восприятие... наполовину является ожиданием». Он следующим образом объясняет фокусированное внимание на вечеринке с коктейлями: «Мы понимаем, как мы можем прислушаться к голосу собеседника в гуле голосов, которых мы не замечаем, хотя они громче того, который мы слышим. Каждое слово мы ожидаем на основе контекста только что произнесенных слов»

      Хохберг и Найссер обсуждают внимание с позиций концепции схем как пассивный побочный продукт прайминга (эффекта преднастройки). Теории эффекта преднастройки объясняют понимание собеседниками друг друга в зашумленном зале на вечеринке с коктейлями наличием у них активных схем, в которых имеет место влияние предшествующей обработки сигналов на последующую. Под схемой Найссер понимал структуру действия, равно как и структуру для действия. Он считает, что восприятие реальности как действия возможно лишь благодаря активному предвосхищению свойств этой реальности. Однако это предвосхищение, в свою очередь, требует дополнительной спецификации и коррекции со стороны реального окружения. Поэтому Найссер вводит понятие перцептивного цикла, предполагающего активное предвосхищение событий на основе существующих схем и последующую модификацию схем в процесс е формирования индивидуального опыта. Схемы являются тем посредником, через которого прошлое оказывает влияние на будущее; уже усвоенная информация определяет, что будет воспринято впоследствии. В организме имеется множество схем, связанных друг с другом сложным образом. Схемы формируются по мере накопления опыта. Благодаря перцептивному научению мы приобретаем способность к восприятию все более тонких аспектов окружения. Факт перцептивного научения предполагает, что в каждый момент времени А1 состояние схемы каким-то образом связано с ее состоянием в предшествующий момент А0.