Методы изучения и диагностики внимания

Внимание имеет длительную историю изучения в психологии и психофизиологии.

Традиционные методы изучения внимания в психофизиологии.

Систематическое изучение внимания было начато еще в школе В. Вундта в русле физиологической психологии. В соответствии с тра­дициями этой науки для изучения внимания использовались объек­тивные психофизиологические методы. К ним прежде всего относят­ся: методы регистрации КГР, показателей сердечно-сосудистой сис­темы, (главным образом, ЧСС — частоты сердечных сокращений), а также электромиограммы. Позднее было установлено, что допол­нительные возможности в этой области представляет собой регист­рация паттерна активности электромиограммы (ЭМГ), получаемого при одновременной регистрации разных групп мышц, например, пат­терна лицевой мускулатуры при эмоциональном напряжении.

Однако, как пишет Р. Нааттанен (1998), эти методы мало подходят для изучения собственно феномена внимания, они не могут служить прямой мерой информационных процессов, связанных с вниманием, поскольку слишком инертны и не позволяют шаг за шагом просле­дить последовательность информационных процессов, составляющих сущность внимания. Наиболее точно они отражают активационные и эмоциональные сдвиги в организме, т.е. суммарную реакцию фи­зиологических событий, связанных с отдельными стадиями обработ­ки информации. По этой причине они являются существенным до­полнением к тем методам, которые позволяют более точно измерять специфику информационных процессов внимания.

Электроэнцефалографические корреляты внимания. Хоро­шо известно, что при предъявлении стимула в энцефалограмме наблюдается подавление (блокада) альфа-ритма, и на смену ему при­ходит реакция активации. Однако этим не исчерпываются измене­ния электрической активности мозга в ситуации внимания.

Исследование суммарной электрической активности при моби­лизации интеллектуального внимания выявило закономерные из­менения в характере совместной деятельности разных зон коры. При оценке степени дистантной синхронизации биопотенциалов бы­ло установлено, что в передних зонах левого полушария по сравнению с фоном существенно увеличивается уровень пространст­венной синхронизации. Сходные результаты дает использование и другого показателя, извлекаемого из энцефалограммы, — когерент­ности. В ситуации ожидания стимула, независимо от его модальности, наблюдается рост когерентности в полосе аль­фа-ритма, причем преимущественно в передних (премоторных) зо­нах коры. Высокие показатели дистантной синхронизации и коге­рентности говорят о том, насколько тесно взаимодействуют зоны коры и, в первую очередь, передних отделов левого полушария в обеспечении произвольного внимания.

Изучение внимания с помощью ВП. Первые исследования вни­мания методом регистрации вызванных потенциалов мозга (ВП), начавшиеся в 50 — 60-е годы, использовали простые поведенческие модели, например, счет стимулов. При этом было установлено, что привлечение внимания испытуемых к стимулу сопровождается увеличением амплитуды компонентов ВП и/или сокращением их латентности. Напротив, отвлечение внимания от стимула сопрово­ждается снижением амплитуды ВП и увеличением латентности.

Однако оставалось неясным, чем обусловлены эти изменения па­раметров ВП: изменением общего уровня активации, поддержанием бдительности или механизмами избирательного внимания. Для раз­ведения указанных процессов необходимо было построить экспери­мент таким образом, чтобы его организация позволяла вычленить эф­фект мобилизации селективного внимания «в чистом» виде.

В качестве такой модели можно привести эксперименты С. Хильярда, которые получили в 70-е годы широкую известность. При предъявлении звуковых стимулов через наушники в левое и правое ухо ис­пытуемому предлагается мысленно реагировать (считать) редко встре­чающиеся («целевые») стимулы, поступающие по одному из каналов (только в правое или левое ухо). В результате получают вызванные потенциалы в ответ на 4 варианта стимулов: часто встречающиеся в ре­левантном (контролируемом) и иррелевантном (игнорируемом) ка­налах и редко встречающиеся (целевые) в том и другом каналах.

В этом случае появляется возможность сравнивать эффекты ка­нала и стимула, которые являются объектом внимания. В экспери­ментах такого типа, как правило, применяются очень короткие ин­тервалы между стимулами (немногим более или менее одной секунды), в результате усиливается напряженность и устойчивость из­бирательного внимания испытуемого к быстро чередующимся сти­мулам разной информационной значимости.

Было установлено, что привлечение внимания к одному из каналов ведет к увеличению амплитуды первой отрицательной волны с латент­ным периодом около 150 мс, обозначаемой как компонент N1. Целевые стимулы сопровождались появлением в составе ВП позднего положи­тельного колебания РЗ с латентным периодом около 300 мс. Высказы­валось предположение, что негативная волна N1 отражает «установку» на стимул, определяющую направленность произвольного внимания, а компонент РЗ — «установку на ответ», связанную с выбором вариан­та ответа. В дальнейшем компонент РЗ (чаще определяемый как РЗОО) явился предметом множества исследований.

Привлечение внимания

Отвлечение внимания ……Разностные волны

2мкВ

Рис. 6.1 Слуховые вызванные потенциалы, отражающие привлечение селективного внимания к одному из каналов в ситуации различения звуковых сигналов (700 или 300 Гц).

Высоко- и низкочастотные тоны предъявлялись в случайном порядке (приблизительно три раза в секунду). Испытуемые каждый раз обращали внимание только на один канал, пытаясь выделить сигнальные стимулы, имевшие большую длительность ВП в канале, к которому было привлечено внимание, имели выраженную негативную волну. Эта волна отчетливо выступает при вычитании ответа на сигнальный стимул из ответа на несигнальный, на рисунке справа (по H.Hansen & S.Hillyard, 1982)

В более поздних исследованиях с помощью специального при­ема вычитания потенциалов, регистрируемых в ответ на сигналь­ные и стандартные стимулы, обнаружилось, что первая отрицатель­ная волна N1 представляет собой неоднородный корковый фено­мен сложной структуры, в котором можно выделить особое отри­цательное колебание, так называемую — «негативность, отража­ющую обработку информации». Это колебание с латентным пери­одом около 150 мс и длительностью не менее 500 мс регистриру­ется при несовпадении редко предъявляемого целевого стимула со «следом внимания», образуемым в ассоциативной слуховой зо­не и лобной области при частом повторении и воспроизведении стандартного стимула. При этом, чем меньше разница между эти­ми стимулами, тем больше латентный период и тем дольше длит­ся отрицательное колебание, развивающееся в ответ на целевой, нестандартный стимул.

Кроме этого, описано еще одно отрицательное колебание, в ря­де случаев сопровождающее ситуацию сравнения стимулов. Этот компонент, обозначаемый как «негативность рассогласования», возникает в слуховой коре с латентным периодом 70 — 100 мс и отражает автоматический процесс сравнения физических призна­ков звукового стимула со следом стандартного стимула, хранящем­ся в течение 5 —10 сек в сенсорной памяти. При отклонении физи­ческих свойств стимула от следа многократно предъявляемого стандартного стимула развивается «негативность рассогласования» (Наатанен, 1998).

Предполагается, что в образовании волны N1 могут участвовать оба компонента («негативность, связанная с обработкой информа­ции» и «негативность рассогласования»). Причем первый из этих компонентов связан с предсознательной, непроизвольной оценкой признаков необычного звукового стимула, осуществляемой путем сравнения их с нервной моделью часто повторяющегося стимула, а второй компонент отражает процессы обработки сенсорной ин­формации на сознательном уровне, а именно: произвольного вни­мания, фокусирования субъектом сознания на определенных кри­тических признаках стимула и сравнения его со «следом внимания», хранящемся в рабочей памяти. Таким образом, с помощью метода ВП было показано, что на целевые звуковые стимулы (в ситуации выбора стимула и канала) возникает два типа компонентов, один из которых отражает процессы сенсорной памяти, другой — селектив­ного внимания.

'' Из вышесказанного следует, что роль вызванных и событий­но-связанных потенциалов в изучении внимания достаточно вели­ка. Главное состоит в том, что с их помощью можно получить про­странственно-временную картину потока событий, возникающих в мозге до, во время и после предъявления стимула или выполнения задачи. На основе этих данных можно сделать вывод о том, в каких областях мозга и в какой момент обработки стимула возникает максимальная активация. Полученная таким образом последова­тельность физиологических явлений в мозге может быть затем свя­зана с предполагаемыми «психологическими» стадиями или шагами процесса переработки информации, с субъективными отчетами и объективными оценками исполнения.

Основной психофизиологической «единицей анализа» в этом кон­тексте выступает компонент ВП или ССП, который предположительно отражает некоторый общий аспект активности большой популяции нейронов. Вероятно, что информация, переносимая этими компонентами, не сводима к микроскопическим уровням, пред­ставленным активностью одиночных нейронов, а отражает подлин­ные уровни организации функциональных систем мозга (Наатанен,1998).

Временные характеристики внимания. С помощью метода ВП можно оценить динамику развития процессов внимания в реальном времени. Вопрос заключается в следующем: на каком этапе обработки информации включаются процессы внимания? Поскольку начало первой негативной волны, возникающей в ответ на сигнальные стимулы, в основном приурочено к 50 мс от момента предъявления стимула, пятидесятимиллисекундная граница довольно долго рассматривалась как временной рубеж, после которого развертываются процессы селективного внимания (Кочубей, 1990).

Более детальные исследования, однако, показали, что в слухо­вой и, по-видимому, соматосенсорной системах произвольная регу­ляция процессов обработки поступающей информации включается не позже, чем через 20 — 30 с после предъявления стимула. Эффекты внимания в зрительной системе обнаруживают себя позднее, начиная с 60 мс (Eason et al., 1983). Не исключено, что и эти вре­менные границы по мере совершенствования методов изучения бу­дут изменены. Суть, однако, в том, что хронометрия переработки информации и включения внимания как одного из главных регуля­торов этого процесса с такой точностью может быть изучена толь­ко в психофизиологических экспериментах.

Теория следов внимания. Р. Наатанен на основе изучения ССП ввел понятие следов внимания как условия реализации конкретной деятельности. В соответствии с этими представлениями только при­знаки релевантного стимула, достаточно часто предъявляемого ис­пытуемому в процессе деятельности, могут формировать след вни­мания, необходимый для эффективного решения задания.

Согласно этой теории, след внимания представляет собой ней­ронную структуру (аналогичную энграмме памяти, модели воспри­нимаемого стимула), находящуюся в сенсорной памяти. При нали­чии отвлекающего, иррелевантного стимула человек не в состоя­нии постоянно удерживать след внимания, и иногда происходит от­влечение внимания от выполняемой деятельности. Во время таких отвлечений след внимания исчезает, но может снова сформировать­ся в случае, если в сенсорной памяти существует адекватное пред­ставление о значимом, релевантном стимуле, связанном с реше­нием текущей задачи. След внимания поддерживается почти непре­рывным автоматическим процессом сличения, а также временного прогнозирования ситуации и появления релевантного стимула. Соб­ственно поддержание следа внимания есть процесс произвольный и контролируемый. Последнее может объяснить относительную лег­кость удержания внимания на одном речевом сообщении среди не­скольких одновременно предъявляемых.

Наатанен полагает, что сенсорно-специфический след внимания регулируется и контролируется механизмом фронтальной коры, а сенсорная память является необходимым условием возникновения следа внимания. Теория следов внимания представляет современный подход к интерпретации физиологических механизмов внимания в контексте когнитивной психологии.