4.5.1. Методы регистрации хода переработки информации в мозге

Регистрация вызванных потенциалов^ (ВП) головного мозга едва ли не первый нейрофизиологический метод, который начал

применяться когнитивными психологами в исследованиях внимания.

Мозг человека, как и любого другого живого существа, активен

в с е г д а , даже когда на него ничего не воздействует и человек

не решает никаких задач. Это отражается в форме ритмической

фоновой активности на электроэнцефалограмме (ЭЭГ) —записи

суммарной биоэлектрической активности мозга с помощью

электродов, присоединяемых к поверхности головы (рис. 6 на цв.

вкл.). Однако любое сенсорное, моторное или когнитивное событие

(например, появление объекта в поле зрения, двигательный

ответ на него, последующее припоминание этого объекта) вызывает

синхронизированную нейронную активность в областях мозга,

задействованных в анализе либо осуществлении данного события.

Эта синхронизированная импульсация нейронных сетей тоже может

1 Иногда их называют также ≪потенциалами, связанными с событием≫

(ПСС) [см., например, 52]; там же можно найти подробный обзор использования

метода в исследованиях слухового и зрительного внимания.

178 179

быть зафиксирована посредством электродов, которые крепятся к

разным участкам головы испытуемого.

В общем ≪фоновом≫ хаосе активности мозга подобного синхронизированного

ответа можно и не заметить. Однако в середине

XX в. Дж.Досон обнаружил следующий интересный факт [см. 52].

Если использовать технику усреднения сигнала, складывая записи

ЭЭГ в ответ на одно и то же событие (например, появление целевого

стимула), то весь ≪шум≫ постепенно сойдет на нет и прорисуется

характерная картина нейронного ответа на данный стимул — вызванный потенциал (рис. 7 на цв. вкл.). Это волна, представляющая

собой последовательность привязанных ко времени отклонений

электрического напряжения —их называют пиками, или

компонентами.

Традиционно компоненты вызванного потенциала обозначаются,

во-первых, знаком или полярностью отклонения ( Р—положительный,

N—отрицательный компонент), а во-вторых, либо

временем появления (например, Р100 —положительный компонент

с пиком 100 мс после начала собьция), либо порядковым

номером в целой волне (Р1), Каждый компонент, в свою очередь,

может быть охарактеризован такими параметрами, как амплитуда

(большая или меньшая степень выраженности) и само наличие

либо отсутствие в волне ВП в ответ на данный стимул. Ранние

компоненты ВП обычно связываются с низкоуровневой сенсорной

переработкой, более поздние —с более высокими уровнями

переработки.

Что регистрация вызванных потенциалов может дать психологу?

Волна ВП —непрерывное во времени описание хода событий в

нервной системе. Поэтому анализ такой волны позволяет проследить

временной ход переработки информации о стимуле с очень

высокой точностью (в миллисекундах). Более того, исследователь

может понять, как шла переработка стимулов, которые не достигли

сознания и не вошли в отчет испытуемого по окончании

пробы. Анализ компонентов ВП позволяет зафиксировать, где

именно прервалась переработка: вывод может быть сделан на основе

того, какие компоненты вызванного потенциала в ответ на

≪пропущенный≫ испытуемым стимул еще присутствуют в целой

волне, а какие уже отсутствуют.

Сопоставляя разные типы задач, исследователь может связать

отдельные компоненты ВП с разными характеристиками стимулов

и требованиями к их переработке. Наконец, можно подвергнуть

изучению так называемые эффекты избирательного внимания,

воспользовавшись методом вычитания. Например, из волны

ВП в ответ на стимул, на который внимание обращается согласно

инструкции, можно вычесть волну ВП в ответ на тот же самый

стимул, на который внимание не должно или же не было обращено.

Остаток показывает, на какие именно компоненты ВП повли-

яла инструкция ≪обращать внимание≫, если испытуемый действительно

ей последовал.

Рассмотрим несколько компонентов ВП, которые обычно анализируются

в исследованиях внимания и понадобятся нам в последующих

главах.

Р100 —положительный компонент с пиком через 70—00 мс после

появления стимула. Этот компонент соотносится с сенсорным кодированием

стимула и сопровождается последующим негативным компонентом

N100 приблизительно через 150 мс после появления стимула. Эти

компоненты связаны с ранней пространственно организованной сенсорной

обработкой информации безотносительно к ее содержанию. Но

отбор по пространственному признаку, или определенное направление

внимания, уже оказывает влияние на их параметры.

Р300 —более поздний компонент ВП, интересный тем, что его параметры

зависят от стоящей перед человеком задачи. Предполагают, что

компонент Р300 отражает процессы анализа стимула, следующие за категоризацией

и связанные с временным хранением необходимой информации

в рабочей памяти: а именно доступ в нее, обновление ее содержания

и опознание объекта. Тогда вопрос, на который психолог может

попытаться косвенно ответить посредством анализа этого компонента,

состоит в следующем: если человек не смог отчитаться о некотором стимуле,

пропустили ли механизмы внимания информацию о нем в рабочую

память или нет? В исследованиях с использованием двойных задач,

характерных для ресурсного подхода к вниманию, амплитуда компонента

Р300 рассматривается как мера ресурсов, остающихся на вторую задачу.

Чем сложнее первая задача, более важная для человека, тем меньше

амплитуда Р300 в ответ на стимулы второй задачи.

N400 —поздний отрицательный компонент ВП, физиологический

коррелят лексической и семантической обработки информации. Он чувствителен

к смысловому рассогласованию частей поступающей информации.

Он наблюдается в ответ на стимулы-слова, которые не согласуются

с прежним контекстом. Анализ данного компонента ВП может оказаться

особенно полезен в тех случаях, когда человек сообщает, что не обратил

внимания на целевой объект-слово. Если заранее задать контекст, наличие

или отсутствие компонента N400 в ответ на пропущенное слово позволяет

установить, было ли оно обработано по смыслу.

Метод регистрации ВП позволяет приблизительно, хотя и с не

очень высокой точностью, локализовать источник потенциала в

коре головного мозга. Более того, предположительно он отражает

реальный ход переработки информации мозгом. Каковы же его

ограничения? Во-первых, пространственное разрешение ВП невысоко.

Во-вторых, итоговое изображение волны ВП можно получить

только посредством усреднения ЭЭГ по множеству проб.

Поэтому в эксперименте необходимо много раз подряд предъявить

один и тот же стимул. Следовательно, метод регистрации ВП

практически не позволяет изучать эффекты научения и новизны

180 181

стимула1. Но одним из основных ограничений метода считается

его низкое пространственное разрешение.

Более широкие возможности и сходные ограничения имеет

метод магнитоэнцефалографии (МЭГ), предложенный исследователем

из Массачусетского технологического института Д. Коэном

в конце 1960-х гг. При большей точности измерения этот метод

более трудоемок, поэтому до сих пор регистрация ВП в исследованиях

внимания применяется гораздо чаще. Метод МЭГ состоит

в регистрации магнитных полей, генерируемых мозгом в результате

его нейронной активности. Он позволяет локализовать ≪вызванные

поля≫ в мозге с точностью до нескольких миллиметров,

а также отслеживать ход переработки в реальном времени подобно

вызванным потенциалам.

Собственно говоря, источник регистрируемой активности в обоих

методах —один и тот же, различаются только способы измерения.

Способ получения содержательной информации посредством этого

метода —тоже усреднение, поэтому он ограничен тем же спектром

задач и высокочувствителен к ргйного рода помехам.

В нейрофизиологических исследованиях внимания, проводимых

на животных, прежде всего на обезьянах, широко используется

метод записи ответов единичных нейронов. В клетки определенных

зон мозга животного вживляются электроды, которые

позволяют регистрировать усиление и ослабление ответов этих

клеток на стимулы, попадающие в их рецептивные поля. Под рецептивным

полем нейрона понимают часть зрительного поля, на

появление в которой стимула данный нейрон реагирует.

В экспериментах с регистрацией ответов отдельных нейронов

животное обучают давать определенный ответ на появление или

изменение заранее заданного целевого стимула, который животное

должно обнаружить или опознать (например, нажать на кнопку

при движении целевого объекта вверх), после чего сочетают нейрофизиологические

измерения и поведенческие показатели решения

задач на внимание. Если предъявлять целевые стимулы в

рецептивном поле одной клетки, а отвлекающие стимулы —в

рецептивном поле другой, соседней клетки, можно прямо сравнить

нейронный ответ на стимулы, соответствующие и не соответствующие

поставленной задаче. Кроме того, можно сравнить

ответы одной и той же клетки, в рецептивное поле которой подается

стимул, в тех случаях, когда животное справляется и не справляется

с поставленной задачей.

Исключение составляют исследования финских нейрофизиологов во главе

с Р.Наатаненом [52], которые описали так называемую негативность рассогласования

—компонент ВП в ответ на стимул, отличающийся от предыдущего.

Однако этот компонент описывает ранние этапы анализа стимула до подключения

к его анализу механизмов внимания.

182