Психофизиология внимания

     Итак, внимание состоит в том, что относительное единство сознания, составляющее частный случай, заменяет собой множественность состояний сознания и изменяемость, составляющее общее правило. Чтобы отличить внимание от некоторых состояний, к нему приближающихся следует принять в расчет приспособление организма, которым оно всегда сопровождается и из которого в значительной степени слагается.

     Когда внимание отрицают вместе с другими  психическими функциями, это не затрагивает его в частности. Когда же внимание отождествляют с другими психическими явлениями процессами то в этом уже проступают реальные трудности проблемы внимания – невозможность выделить его как самостоятельную форму психической деятельности. Анализ этих трудностей приводит к заключению, что в основе самых разных взглядов на природу внимания лежат два кардинальных факта:

     Внимание  нигде не выступает как самостоятельный  процесс, и про себя, и внешнему наблюдению оно открывается как  направленность. Настроенность и сосредоточенность любой психической деятельности, следовательно, как сторона или свойство этой деятельности.

     Внимание  не имеет своего отдельного специфического продукта. Его результатом является улучшение всякой деятельности, которой  оно присоединяется.

     С научной точки зрения внимание, как  и любое другое явление, требует  точного определения, которое с  одной стороны, показывает уровень  знаний о нем, а с другой стороны  обозначает направление и методы его исследования. Несмотря на то, что  во всех существующих формулировках внимание в явной или неявной форме определяется через избирательность или селективность феномен, который можно уловить и при внутреннем самонаблюдении, и при наблюдении за внешними проявлениями поведения, общепринятого определения внимания к настоящему времени в психологии не существует. Объясняется это несколькими причинами. Одним из основных противоречий в определении внимания было и остается отношение к нему со стороны одних ученых как к самостоятельному психологическому процессу, а других – как к одной из характеристик взаимодействия психических процессов. Сторонники первой точки зрения выделяют разные формы внимания – сенсорное (зрительное, слуховое, тактильное и т.п.), моторное, интеллектуальное и эмоциональное. Вторая точка зрения становиться все более распространенной - внимание не имеет собственного продукта или своего особого содержания: это в первую очередь, динамическая характеристика протекания познавательной деятельности.

     Друга причина, пожалуй, самая важная, кроется  в методологических подходах к изучению поведения и деятельности. Сейчас уже никто не сомневается в том, что человек активен в своей деятельности, т.е. на основании своего жизненного опыта он предвосхищает текущие события внешнего мира, целенаправленно взаимодействует с ними и обучается новым формам взаимодействия с внешним миром, формируя свой индивидуальный опыт. Но в постановке задачи экспериментального исследования, в методах исследования и построенных на результатах исследований теоретических моделях добровольно участвовавшие в экспериментах субъекты с их активным отношением к внешнему миру и жизни выступают у целого ряда исследователей как некое пассивное и неизменное машиноподобное образование, принимающее и обрабатывающее информацию для того чтобы совершить то или иное действие. Подобные представления в явной или скрытой форме являют собой продолжение традиций декартовского линейного детерминизма, Практически все экспериментальные исследования в психологии, и в том числе в психофизиологии до недавнего времени придерживались этого принципа.

     В заключении следует отметить, что  с позиции психофизиологии внимание рассматривается не как самостоятельный  психический процесс, а как отражение  таких межсистемных отношений текущей  деятельности, которые обеспечивают эффективность этой деятельности. Сходные точки зрения на проблему внимания высказывались в работах ряда исследователей.

     2.2. Изучение механизмов внимания: нейроны новизны, корреляты

     Экспериментальное изучение физиологических коррелятов и механизмов внимания осуществляется на разных уровнях, начиная от нервной клетки и кончая биоэлектрической активностью мозга в целом. Каждый из этих уровней исследования формирует свои представления о физиологических основах внимания.

     Нейроны новизны. Наиболее интересные факты, иллюстрирующие функции нейронов в механизмах внимания, связаны с обеспечением ориентировочной реакции. Еще в 60-е гг. Г. Джаспер во время нейрохирургических операций выделил в таламусе человека особые нейроны — «детекторы» новизны, или внимания, которые реагировали на первые предъявления стимулов.

     Позднее в нейронных сетях были выделены нервные клетки, получившие название нейронов новизны и тождества.²³ Нейроны новизны позволяют выделять новые сигналы. Они отличаются от других характерной особенностью: их фоновая импульсация возрастает при действии новых стимулов разной модальности. С помощью множественных связей эти нейроны соединены с детекторами отдельных зон коры головного мозга, которые образуют на нейронах новизны пластичные возбуждающие синапсы. Таким образом, при действии новых стимулов импульсная активность нейронов новизны возрастает. По мере повторения стимула и в зависимости от силы возбуждения ответ нейрона новизны избирательно подавляется, так, что дополнительная активация в нем исчезает и сохраняется лишь фоновая активность.

     Нейрон  тождества также обладает фоновой активностью. К этим нейронам через пластичные синапсы поступают импульсы от детекторов разных модальностей. Но в отличие от нейронов новизны, в нейронах тождества связь с детекторами осуществляется через тормозные синапсы. При действии нового раздражителя фоновая активность в нейронах тождества подавляется, а при действии привычных раздражителей, напротив, активизируется.

     Итак, новый стимул возбуждает нейроны  новизны и тормозит нейроны тождества, таким образом новый раздражитель стимулирует активирующую систему мозга и подавляет синхронизирующую (тормозную) систему. Привычный стимул действует прямо противоположным образом — усиливая работу тормозной системы, не влияет на активирующую. 
         Особенности импульсной активности нейронов человека при выполнении психологических проб, требующих мобилизации произвольного внимания, описаны в работах Н.П. Бехтеревой и ее сотрудников. При этом в передних отделах таламуса и ряде других структур ближайшей подкорки были зафиксированы стремительные возникающие вспышки импульсной активности, по частоте в 2-3 раза превышающие уровень фона.²⁴ Характерно, что описанные изменения в импульсной активности нейронов сохранялись на протяжении выполнения всего теста, и только по его завершении уровень активности этих нейронов возвращался к исходному. 
        В целом в этих исследованиях установлено, что различные формы познавательной деятельности человека, сопровождающиеся напряжением произвольного внимания, характеризуются определенным типом нейрональной активности, четко сопоставимым с динамикой произвольного 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 существенно по сравнению с фоном 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, в первую очередь передних отделов левого полушария, в обеспечении произвольного внимания.

     Изучение  внимания с помощью вызванных потенциалов (ВП). Первые исследования внимания методом ВП использовали простые поведенческие модели, например, счет стимулов. При этом было установлено, что привлечение внимания испытуемых к стимулу сопровождается увеличением амплитуды компонентов ВП и 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 гг. широкую известность²⁵. 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 №1. Целевые стимулы сопровождались появлением в составе ВП позднего положительного колебания Р3 с латентным периодом около 300 мс. Высказывалось предположение, что негативная волна №1 отражает «установку» на стимул, определяющую направленность произвольного внимания, а компонент Р3 — «установку на ответ», связанную с выбором варианта ответа. В дальнейшем компонент Р3 (чаще определяемый как Р300) явился предметом множества исследований.²⁶ 
          В более поздних исследованиях с помощью специального приема вычитания потенциалов, регистрируемых в ответ на сигнальные и стандартные стимулы, обнаружилось, что первая отрицательная волна №1 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 длительнее 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.²⁷ При отклонении физических свойств стимула от следа многократно предъявляемого стандартного стимула развивается «негативность рассогласования». 
          Предполагается, что в образовании волны №1 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.

     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. 
          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 сек. после предъявления стимула. Эффекты внимания в зрительной системе обнаруживают себя позднее, начиная с 60 мс. 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.

     Исследуя влияние  произвольного внимания на ПСС в  экспериментах с высоковероятным предъявлением стандартного стимула и низ ко вероятным — левиантного, отличающегося от стандарта одним или несколькими физическими параметрами, Р. Наатанен (2001) выделил особый потенциал, названный им процессной негативностью (ПН), который коррелировал с произвольным вниманием. Он установил, что, после того как девиантный стимул становится релевантным (испытуемый должен на него реагировать, например, считать), он вызывает ПН, которая появляется в виде негативной волны; ее латентность и длительность зависят от степени различия релевантного стимула от нерелевантного (стандарта).²⁸ ПН получают вычитанием: ПСС на релевантный стимул минус ПСС на тот же стимул, полученный в другом опыте, когда внимание субъекта отвлечено от стимула и направлено на чтение интересной книги или на компьютерную игру.

     Различают два компонента ПН: ранний — сенсорно-специфический  и поздний, связанный с фронтальными областями коры. Ранняя ПН на звуковые стимулы генерируется в слуховой (височной) коре, и ее латентный период может быть очень коротким (до 50 мс), что указывает на ее связь с сенсорной системой. ПН следует отличать от Н так как они часто совпадают по латенции. Это можно наблюдать при очень коротких межстимульных интервалах (МСИ). Так, при МСИ 800 мс пиковая латенция ПН — около 70 мс, а при более коротких интервалах (250 мс) она еще меньше, что приводит к ее наложению на компонент Н,. ПН отличается от Н, отсутствием инверсии полярности относительно мастоидов, которая характерна для H_L.