6.3. Методи вивчення і діагностики уваги
Експериментальне вивчення фізіологічних коррелятів і механізмів уваги здійснюється на різних рівнях, починаючи від нервової клітини і закінчуючи біоелектричною активністю мозку в цілому. Кожен з цих рівнів дослідження формує свої уявлення про фізіологічні основи уваги.
Нейрони новизни. Найцікавіші факти, що ілюструють функції нейронів в механізмах уваги, пов'язані із забезпеченням орієнтувальної реакції. Ще в 60-і рр. Г. Джаспер під час нейрохірургічних операцій виділив в таламусі людини особливі нейрони - "детектори" новизни, або уваги, які реагували на перші пред'явлення стимулів.
Пізніше в нейронних мережах були виділені нервові клітини, що отримали назву нейронів новизни і тотожності. Нейрони новизни дозволяють виділяти нові сигнали. Вони відрізняються від інших характерною особливістю: їх фонова імпульсация зростає при дії нових стимулів різної модальності. За допомогою множинних зв'язків ці нейрони сполучені з детекторами окремих зон кори головного мозку, яка утворює на нейронах новизни пластичні збуджуючі синапси. Таким чином, при дії нових стимулів імпульсна активність нейронів новизни зростає. У міру повторення стимулу і залежно від сили збудження відповідь нейрона новизни вибірково пригнічується, так, що додаткова активація в ньому зникає і зберігається лише фонова активність.
Нейрон тотожності також володіє фоновою активністю. До цих нейронів через пластичні синапси поступають імпульси від детекторів різних модальностей. Але на відміну від нейронів новизни, в нейронах тотожності зв'язок з детекторами здійснюється через гальмівні синапси. При дії нового подразника фонова активність в нейронах тотожності пригнічується, а при дії звичних подразників, навпаки, активізується.
Отже, новий стимул збуджує нейрони новизни і гальмує нейрони тотожності, таким чином новий подразник стимулює активуючу систему мозку і пригнічує синхронізуючу (гальмівну) систему. Звичний стимул діє прямо протилежним чином - підсилюючи роботу гальмівної системи, не впливає на активуючу.
Особливості імпульсної активності нейронів людини при виконанні психологічних проб, що вимагають мобілізації довільної уваги, описані в роботах Н.П. Бехтеревої і її співробітників. При цьому в передніх відділах таламуса і ряді інших структур найближчої підкірки були зафіксовані стрімко виникаючі спалахи імпульсної активності, що по частоті в 2-3 рази перевищують фоновий рівень. Характерно, що ці зміни в імпульсній активності нейронів зберігалися впродовж виконання всього тесту, і лише після його завершення рівень активності цих нейронів повертався до початкового.
В цілому в цих дослідженнях встановлено, що різні форми пізнавальної діяльності людини, що супроводяться напругою довільної уваги, характеризуються певним типом нейрональної активності, що чітко корелює з динамікою довільної уваги.
Електроенцефалографічні корреляти уваги. Добре відомо, що при пред'явленні стимулу на енцефалограмі спостерігається блокада альфа-ритму, і на зміну йому приходить реакція активації. Проте цим не вичерпуються зміни в електричній активності мозку в стані уваги.
Дослідження сумарної електричної активності при мобілізації інтелектуальної уваги виявило закономірні зміни в характері загальної діяльності різних зон кори. При оцінці ступеня дистантної синхронізації біопотенціалів було встановлено, що в передніх зонах лівої півкулі істотно в порівнянні з фоном збільшується рівень просторової синхронізації. Схожі результати дає використання і іншого електроенцефалографічного показника - когерентності. У ситуації очікування стимулу незалежно від його модальності спостерігається зростання когерентності в смузі альфа-ритму, причому переважно в передніх (премоторних) зонах кори. Високі показники дистантної синхронізації і когерентності говорять про те, наскільки тісно взаємодіють зони кори, насамперед передніх відділів лівої півкулі, в забезпеченні довільної уваги.
Вивчення уваги за допомогою ВП. Перші дослідження уваги методом ВП використовували прості поведінкові моделі, наприклад, рахування стимулів. При цьому було встановлено, що залучення уваги випробовуваних до стимулу супроводиться збільшенням амплітуди компонентів ВП і скороченням їх латентності. Навпаки, відвернення уваги від стимулу супроводиться зниженням амплітуди ВП і збільшенням латентності. Проте залишалося неясним, чим обумовлені ці зміни параметрів ВП: зміною загального рівня активації, підтримкою пильності чи механізмами вибіркової уваги. Для розвязання цієї проблеми необхідно було побудувати експеримент так, щоб його організація дозволяла вичленувати ефект мобілізації селективної уваги "в чистому" вигляді.
В якості такої моделі можна привести експерименти С. Хільярда, які здобули в 70-і рр. широку популярність. При пред'явленні звукових стимулів через навушники в ліве і праве вухо випробовуваному пропонується реагувати подумки (рахувати) стимули, що рідко зустрічаються ("цільові"), поступають по одному з каналів (тільки у праве або ліве вухо). В результаті отримують викликані потенціали у відповідь на 4 варіанти стимулів: що часто зустрічаються в контрольованому та ігнорованому каналах та ті, що рідко зустрічаються (цільові) в тому і іншому каналах. В цьому випадку з'являється можливість порівнювати ефекти каналу і стимулу, який є об'єктом уваги. У експериментах такого типу, як правило, застосовуються дуже короткі інтервали між стимулами, в результаті посилюється напруженість і стійкість вибіркової уваги випробовуваного до стимулів різної інформаційної значущості, що швидко чергуються.
Було встановлено, що залучення уваги до одного з каналів веде до збільшення амплітуди першої негативної хвилі з латентним періодом близько 150 мс, що позначається як компонент N1. Цільові стимули супроводилися появою у складі ВП пізнього позитивного коливання Р3 з латентним періодом близько 300 мс. Висловлювалося припущення, що негативна хвиля N1 відображає "установку" на стимул, що визначає спрямованість довільної уваги, а компонент Р3 - "установку на відповідь", пов'язану з вибором варіанту відповіді.
У пізніших дослідженнях за допомогою спеціального прийому віднімання потенціалів, що реєструються у відповідь на сигнальні і стандартні стимули, виявилося, що перша негативна хвиля N1 є неоднорідним кірковим феноменом складної структури, в якому можна виділити особливе негативне коливання, так звану - "негативність, що відображає обробку інформації". Це коливання з латентним періодом близько 150 мс і тривалістю не менше 500 мс реєструється при неспівпаданні цільового стимулу, що рідко пред'являється, з "слідом уваги", що утворюється в асоціативній слуховій зоні і лобовій області при частому повторенні і відтворенні стандартного стимулу. При цьому, чим менша різниця між цими стимулами, тим більше латентний період і тим триваліше негативне коливання, що розвивається у відповідь на цільовий, нестандартний стимул.
Окрім цього, описано ще одне негативне коливання, що у ряді випадків супроводжує ситуацію порівняння стимулів. Цей компонент, що позначається як "негативність розузгодження", виникає в слуховій корі з латентним періодом 70-100 мс і відображає автоматичний процес порівняння фізичних ознак звукового стимулу із слідом стандартного стимулу, що зберігається протягом 5-10 с в сенсорній пам'яті. При відхиленні фізичних властивостей стимулу від сліду стандартного стимулу, що багато разів пред'являється, розвивається "негативність розузгодження".
Передбачається, що в утворенні хвилі N1 можуть брати участь обидва компоненти ("негативність, пов'язана з обробкою інформації" і "негативність розузгодження"). Причому перший з цих компонентів пов'язаний з досвідомою, мимовільною оцінкою ознак незвичайного звукового стимулу, здійснюваною шляхом порівняння їх з нервовою моделлю стимулу, що часто повторюється, а другий компонент відображає процеси обробки сенсорної інформації на свідомому рівні, а саме: довільної уваги, фокусування суб'єктом свідомості на певних критичних ознаках стимулу і порівняння його з "слідом уваги", що зберігається в робочій пам'яті.
Таким чином, за допомогою методу ВП було показано, що на цільові звукові стимули (у ситуації вибору стимулу і каналу) виникає два типи компонентів, один з яких відображає процеси сенсорної пам'яті, інший - селективної уваги.
Часові характеристики уваги. За допомогою методу ВП можна оцінити динаміку розвитку процесів уваги в реальному часі. Питання полягає в наступному, на якому етапі обробки інформації включаються процеси уваги? Оскільки початок першої негативної хвилі, що виникає у відповідь на сигнальні стимули, в основному приурочений до 50 мс від моменту пред'явлення стимулу, межа у 50 сек. досить довго розглядалася як часовий рубіж, після якого розгортаються процеси селективної уваги.
Детальніші дослідження, проте, показали, що в слуховій і, ймовірно, соматосенсорній системах довільна регуляція процесів обробки поступаючої інформації включається не пізніше, ніж через 20-30 сек. після пред'явлення стимулу. Ефекти уваги в зоровій системі виявляють себе пізніше, починаючи з 60 мс. Не виключено, що і ці часові межі у міру вдосконалення методів дослідження будуть змінені.
Словник термінів
1. орієнтувальна реакція
2. модулююча система мозку
3. активація
4. ретикулярна формація
5. викликані потенціали
6. негативність розузгодження
7. хронометрія процесів переробки інформації
Питання для самоперевірки
1. Які функції виконують нейрони новизни?
2. Як розрізняються генералізована і локальна активація?
3. Як відбивається в параметрах викликаних потенціалів "установка на стимул" і "установка на відповідь"?
4. Яку функцію виконують фронтальні частки мозку в забезпеченні уваги?
Список літератури
Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология высшей нервной деятельности. М.: МГУ, 1989.
Дубровинская Н.В. Нейрофизиологические механизмы внимания. Л.: Наука, 1985.
Кочубей Б.И. Об определении понятия ориентировочной реакции у человека. / Вопросы психологии. 1979. N 3.
Мачинская Р.М., Мачинский Н.О., Дерюгина Е.И. Функциональная организация правого и левого полушария мозга человека при направленном внимании // Физиология человека. 1992. Т. 18. N 6.
Наатанен Р., Алхо К., Сомс М. Мозговые механизмы селективного внимания // Когнитивная психология. М.: Наука, 1986.
Нейрофизиологические механизмы внимания // Под ред. Е.Д. Хомской, М.: МГУ, 1979.
Соколов Е.Н. Нервная модель стимула и ориентировочный рефлекс. / Вопросы психологии. 1960. N 4.
Суворов Н.Ф., Таиров О.П. Психофизиологические механизмы избирательного внимания. Л.: Наука, 1985.
Хомская Е.Д. Мозг и активация. М.: МГУ, 1973.
Теми рефератів
1. Дослідження орієнтувальної реакції в школі І.П. Павлова.
2. Сучасні психофізіологічні моделі орієнтувальної реакції.
3. Дослідження ретикулярної формації і реакцій активації (Г. Моруцці - Г. Мегун і сучасний стан питання).
4. Порівняльний аналіз модально-неспецифічної і модально-специфічної уваги.
5. Електроенцефалографічні кореляти процесів уваги.