5.3. Електроенцефалографічні дослідження сприйняття.
Вивчення фізіологічних основ сприйняття проводиться за допомогою макропотенціалів мозку: фонової електроенцефалограми, а також викликаних і звязаних з подіями потенціалів, причому використання ЕЕГ має два різних аспекти. Перший зв'язаний з виявленням параметрів ЕЕГ, що мають відношення до кодування стимулу. Другий, більш традиційний, являє собою вивчення параметрів ЕЕГ окремих зон кори чи показників їхньої спільної взаємодії при сприйнятті стимулів.
ЕЕГ - показники сприйняття. Серед ритмів ЕЕГ найбільшу увага дослідників у цьому плані викликає альфа-ритм (8-12 кол/с), що реєструється переважно в задніх відділах кори в стані спокійного неспання. Відомо, що при пред'явленні стимулів має місце придушення чи "блокада" альфа-ритму: причому вона тягнеться тим більше, чим складніше зображення.
Існує чимало припущень, що стосуються ролі альфа-ритму в забезпеченні активності мозку як цілого. Основоположник кібернетики Н. Вінер і слідом за ним ряд інших дослідників вважали, що цей ритм відображає механізм тимчасового сканування ("зчитування") інформації і тісно зв'язаний з механізмами сприйняття і пам'яті. Дійсно, за деякими даними, біопотенціальне поле альфа-ритму зв'язане з функцією сканування інформації в реальному часі і тим самим зв'язано з процесами міжмодальної сенсорної інтеграції в процесах сприйняття і пам'яті. Згідно інших уявлень, альфа-ритм зв'язаний з дією селектуючих механізмів мозку, що виконують функцію резонансного фільтра і, таким чином, регулюють потік сенсорних імпульсів.
Пошук електрофізіологічних показників сприйняття в параметрах альфа-ритму спирається на уявлення про те, що сприймана людиною інформація кодується комбінаціями фаз і частот періодичних нейронных процесів, що знаходять своє відображення в характеристиках альфа-ритму. Передбачається, що така особливість ЕЕГ, як пакет хвиль створюється синхронізованою когерентною активністю групи нейронів, розташованих у різних ділянках мозку що утворюють ансамбль. Передбачається. що усі хвилі одного пакета зберігають інформацію про один образ чи його частину і при сприйнятті розпізнається тільки той образ, що закодований ритмічною активністю найбільшого числа нейронів у даний момент часу.
Експериментально було показано, що значення параметрів коливань системи нейронів, оцінювані, зокрема , по відстані між сусідніми спектральними піками усередині альфа-діапазону, можуть служити аргументами рівнянь, що передбачають деякі особливості сприйняття. Наприклад, чим більший період домінуючих коливань у ЕЕГ людини і чим більше розмаїтість сприйманих і очікуваних стимулів, тим повільніше здійснюється їхнє сприйняття.
Поряд з цим існують дослідження просторово-часових відносин потенціалів мозку при сприйнятті сенсорної інформації. На відміну від попереднього цей підхід враховує два фактори: час сприйняття і його мозкову організацію. Мова йде про множинну реєстрацію ЕЕГ з різних зон кори великих півкуль у процесі сприйняття. Оскільки нейронні ансамблі, що беруть участь у переробці інформації розподілені по різних відділах мозку, у першу чергу кори великих півкуль, логічно вважати, що перцептивный акт буде супроводжуватися зміною просторового співвідношення ЕЕГ. Вивчення дистантної синхронізації біопотенціалів кори в ході зорового сприйняття дозволяє виявити наступне: спочатку спостерігається переважна активація задніх відділів кори обох півкуль, потім у процес втягуються передні відділи правої півкулі. Розпізнавання зв'язане з активним включенням у процес центральних і фронтальних зон кори.
Реорганізація біоелектричної активності в процесі перцептивного акту характерна для усіх видів чутливості. Однак у залежності від виду аналізатора вона має різну просторову картину. Як правило, на ранніх етапах процесу найбільшу активність демонструє проекційна зона (зорова, слухова, соматосенсорна), на завершальних етапах у процес включаються передні відділи кори.
Викликаний потенціал як корелят перцептивного акту. Найбільш адекватним інструментом вивчення фізіологічної природи перцептивного процесу є метод реєстрації викликаних (ВП) потенціалів. Останнє обумовлено тим, що, по-перше, ВП - це реакція мозку на зовнішнє подразнення, по тривалості порівнювана з часом перцептивного акту, по-друге, ВП, узяті окремо в кожній зоні кори, мають свої характеристики, обумовлені функціональними особливостями цієї зони. Таким чином, при пред'явленні стимулу будь-якої модальності (зорового, звукового, тактильного й ін.) у різних зонах кори виникають спеціалізовані реакції, співставні за тривалістю з реальним психологічним процесом сприйняття.
Перші дослідження в цьому напрямку ставили своєю метою співвіднести конфігурацію і параметри ВП із типом стимулу і виділити варіанти відповідей, зв'язаних зі змістом і фізичними характеристиками стимулу, наприклад, установити чи відповідає мозок специфічною відповіддю на геометричні фігури (коло, квадрат) або певні слова. Починалися навіть спроби визначати по конфігурації ВП, який стимул пред'являвся піддослідному. Незважаючи на певні позитивні результати, ці дослідження не одержали розвитку.
На перший план виступив інший підхід. У його основі лежали уявлення про те, що компонентна структура ВП відображає не конкретний зміст чи ознаку сприйнятого стимулу, а деякі загальні послідовні операції головного мозку по обробці стимулу.
ВП і послідовна модель переробки інформації. Було встановлено, що в конфігурації ВП можна виділяти компоненти двох типів: ранні специфічні (екзогенні) і пізні неспецифічні (ендогенні) компоненти. Обробка фізичних параметрів стимулу (сенсорний аналіз) зв'язується з діяльністю специфічних сенсорних систем і знаходить своє відображення переважно в параметрах екзогенних компонентів ВП. У зоровій модальності ці компоненти реєструються в інтервалі до 100 мс від початку відповіді, у слуховій і соматосенсорній модальностях - ще раніш, у межах 10-50 мс від початку стимуляції. Ендогенні компоненти ВП, що виникають пізніше і тривають до закінчення відповіді, приблизно відображають етапи більш складної обробки стимулу: формування образу, звірення його з еталонами пам'яті, прийняття перцептивного рішення.
Ілюстрацією такого підходу може служити концепція "інформаційного синтезу" А.М. Іваницького (1986), відповідно до якої ранні компоненти ВП в інтервалі 0-100 мс зв'язуються з оцінкою фізичних параметрів стимулу, у средньолатентных компонентах в інтервалі 100-200 мс знаходять відображення процеси синтезу поточної сенсорної інформації зі змістом пам'яті, а в пізніх компонентах ВП відбивається когнітивна оцінка стимулу.
Ці уявлення добре узгоджуються з нейрокібернетичною теорією Д. Еделмена і В. Маунткасла (1981), згідно якої повторне повернення збуджень є мозковою основою всіх психічних процесів. Так, наприклад, момент виникнення образу збігається за часом із зустріччю в корі двох інформаційних потоків, один із яких являє собою зовнішній сигнал, а інший пам'ять. Передбачається, що ця пам'ять і є виникаюча у свідомості людини частка "я", стосовно якої сигнал сприймається як щось зовнішнє. Ці уявлення з'ясовні за допомогою послідовної моделі переробки інформації, відповідно до якої кожна стадія перцептивного процесу настає не раніше, ніж реалізується попередня.
ВП і інші моделі переробки інформації. У той же час є дані, які важко пояснити в контексті послідовної моделі переробки інформації. Наприклад, при реєстрації зорових ВП на особливо складні стимули параметри цих стимулів можуть оброблятися у всьому часовому діапазоні ВП. Останнє припускає наявність інших моделей переробки інформації: рівнобіжної і циклічної. Причому в рамках обох моделей ВП мають різне тлумачення.
В основі рівнобіжної моделі лежить уявлення про існування в зоровій системі декількох паралельно працюючих підсистем, у яких переробка інформації про різні ознаки стимулу відбувається незалежно, наприклад, по одному каналу здійснюється опис форми об'єкта, по іншому - контрасту, кольору і т.д. У цій логіці компоненти ВП розглядаються як показники включення різних каналів.
Таким чином, головна відмінність рівнобіжної моделі від послідовної полягає в тім, що окремі компоненти тут розглядаються не як маркери реалізації конкретних стадій обробки інформації, а як маркери включення різних каналів обробки інформації.
При цьому розходження у виразності щодо ранніх і пізніх компонентів ВП у відповідях на низькі і високі просторові частоти відображають не часову послідовність процесів обробки високих і низьких просторових частот, а різну просторову локалізацію генераторів ВП на різні просторові частоти.
Циклічна модель припускає, що в перцептивному процесі можуть існувати окремі і незалежні перцептивні цикли з різною внутрішньою структурою і тривалістю окремих стадій. При циклічній обробці інформації, очевидно, відбувається повторне активування тих самих нейронных популяцій. Переробка інформації при цьому забезпечується не тільки однократними специфічними реакціями нейронів, але і їхнім повторним залученням у фазичний процес.
При складній перцептивній задачі правильне розпізнавання з більшою імовірністю відбувається на пізніх етапах переробки інформації. В міру звикання зростає імовірність розпізнавання сигналу на більш ранніх фазах переробки. При цьому передбачається, що число компонентів ВП визначається кількістю фаз переробки інформації в кірково-підкіркових нейронных мережах. Таким чином, у тому самому інтервалі часу після пред'явлення тих самих стимулів можуть виникати конфігурації, що розрізняються по числу компонентів ВП. І навпаки, зовні ті самі компоненти ВП можуть відповідати різним стадіям обробки стимулу.
Ці уявлення ставлять під сумнів можливість існування фіксованої схеми обробки інформації типу "постійний стимул - незмінна реакція". У той же час логічно несуперечливе обґрунтування описані вище факти одержують з позицій гіпотези когнітивних детермінант організації перцептивного акту. Відповідно до цієї гіпотези, порядок проходження і набір операцій (і відповідних компонентів ВП) у кожному перцептивному акті непостійний (від проби до проби) і визначається в процесі надходження інформації і по ходу її обробки. Вирішальну роль при цьому будуть грати умови задачі і досвід суб'єкта в організації інформації.