Внимание с точки зрения психофизиологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Внимание с точки зрения психофизиологии»

Содержание

Содержание

Введение

1. Проблема внимания в психофизиологии

2. Характеристики и виды внимания

3. Автоматические и контролируемые процессы обработки информации

4. Непроизвольное внимание

5. Корреляты непроизвольного внимания

6. Произвольное внимание

7. Корреляты произвольного внимания

8. Внимание, активация, функциональное состояние, бодрствование

9. Модулирующая система мозга

10. Гетерогенность модулирующей системы

11. Гамма-колебания и внимание

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Как новое направление психофизиология получила официальный статус лишь в мае 1982 г., когда в Монреале состоялся Первый Международный конгресс психофизиологов. На нем была создана Международная психофизиологическая ассоциация (International Organization of Psychophysiology -- ЮР) и положено начало международным конгрессам по психофизиологии. Международная психофизиологическая ассоциация представлена в Организации Объединенных Наций. Одна из задач ассоциации -- развитие международного сотрудничества. На первом конгрессе был учрежден новый журнал -- «Международный журнал психофизиологии» («International Journal of Psychophysiology»). Одним из трех главных редакторов журнала, представлявших страны Восточной Европы, стала Н.П. Бехтерева -- известный нейрофизиолог из Санкт-Петербурга. Членом редколлегии является Е.Н. Соколов. В первом номере журнала, вышедшем в августе 1983 г., нашла отражение дискуссия о предмете психофизиологии, состоявшаяся на Первом Международном конгрессе психофизиологов.

При обсуждении вопроса о том, что считать предметом психофизиологии, были высказаны различные суждения, в том числе мнение о необходимости использовать в психофизиологическом исследовании на человеке только неинвазивные методы (не проникающие через поверхность кожи), которые предполагают лишь регистрацию электроэнцефалограммы (ЭЭГ), электрокардиограммы (ЭКГ), кожно-гальванического рефлекса (КГР) и др. Эта позиция не получила поддержки. Основная дискуссия развернулась по поводу мнения о том, считать ли предметом психофизиологии изучение нейронных механизмов психических процессов и состояний или же ограничить задачу психофизиолога исследованием физиологических механизмов психических явлений на макроуровне с помощью регистрации объективных показателей, например таких, как ЭЭГ, вызванные потенциалы, КГР и др.

Сегодня в сферу интересов психофизиологов входят такие проблемы, как нейронные механизмы ощущений, восприятия, памяти и обучения, мотивации и эмоиий, мышления и речи, сознания, поведения и психической деятельности, а также межполушарные отношения, диагностика и механизмы функциональных состояний, психофизиология индивидуальных различий, принципы кодирования и обработки информации в нервной системе и др.

1. Проблема внимания в психофизиологии

Интерес к проблеме внимания и его психофизиологическим механизмам возродился в середине 60-х годов нашего столетия. Характерная для начала XX в. потеря интереса к процессам внимания связана с сильным влиянием на психологию бихевиоризма, который отвергал роль психики в поведении и деятельности человека. С точки зрения бихевиоризма предмет психологии -- освобожденное от психики поведение, понятое как совокупность реакций организма на стимулы, подчиняющихся законам случая. Метод «проб и ошибок» был возведен им в ранг основного закона обучения и становления новых форм поведения. Бихевиористы отрицали роль активности субъекта в поведении и по этой причине исключали возможность использования таких понятий, как «внимание» и «сознание». Хотя со временем, когда выяснилась полная несостоятельность отказа от всех опосредующих факторов между стимулом и реакцией, в более поздних концепциях бихевиоризма были введены разного рода «промежуточные переменные» (мотив, значение и др.).

Другая причина игнорирования проблемы внимания психологами связана с сильным влиянием гештальтпсихологии на формирование научного мышления. В качестве главной характеристики психологических процессов гештальтпсихология рассматривает предметность, которая ярко представлена в феномене выделения фигуры или предмета из фона. Понятие структуры (гештальта), отражающей предметную целостность объекта и имеющей преимущество над ее элементами, составляет основное ядро концепции. Формирование гештальта подчиняется своим собственным законам, таким, как группировка частей в направлении максимальной простоты, близости, равновесия, тенденция любого психического феномена принимать более определенную, отчетливую, завершенную форму и др., которые не требуют участия процессов внимания.

Появление нового направления в прикладной психологии: исследование деятельности человека-оператора, следящего за сигналами на экране, цифровыми шкалами, пультом управления в период второй мировой войны и сразу после ее окончания, -- стимулировало пробуждение интереса к вниманию. Результаты изучения восприятия и эффективности действий человека-оператора вскрыли неустойчивость, широкую вариабельность их показателей. Для описания особенностей деятельности оператора были введены две новые переменные: чувствительность и критерий принятия решения, меняющийся в зависимости от установки, направленности и концентрации внимания субъекта. У операторов, авиадиспетчеров было обнаружено явление перцептуальной перегрузки, характеризующееся снижением эффективности анализа одновременно поступающих многих сообщений, которое было увязано с определенными свойствами процессов внимания. Эти данные стимулировали проведение многих экспериментов с так называемым дихотическим прослушиванием.

Форма опыта с дихотическим прослушиванием впервые была предложена в 1953 г. инженером-акустиком Коллином Черри из Массачусетского технологического института для изучения феномена «вечеринки с коктейлем», когда человек получает речевую информацию из нескольких источников одновременно. В опытах с дихотическим прослушиванием различные потоки сообщений подавались параллельно на правое и левое ухо. Испытуемый должен был прислушиваться только к одному из сообщений -- релевантному, поступающему только через определенный наушник и обладающему признаками, которые задавались инструкцией. Релевантными сигналами могли быть списки слов, цифр, отдельные звуковые сигналы и т.п. О степени селективности внимания испытуемого судили либо по числу правильно обнаруженных целевых сигналов, либо по их последующему воспроизведению по памяти. В некоторых случаях испытуемый должен был отвечать на вопросы, касающиеся содержания текста. Кроме того, была разработана методика вторения, состоявшая в том, что по ходу предъявления релевантных стимулов требовалось непрерывно повторять их вслух, что дополнительно затрудняло восприятие сигналов, поступающих через игнорируемый канал. Впоследствии методика К. Черри с дихотическим прослушиванием получила самое широкое распространение при изучении селективного внимания.

Результаты опытов К. Черри показали, что селекция стимулов может проводиться как по их разным физическим характеристикам (направлению, интенсивности, высоте звука), так и по грамматическим и синтаксическим особенностям сообщения. Используя процедуру вторения при дихотическом прослушивании, К. Черри установил, что нерелевантная информация полностью не отвергается. Хотя испытуемые ничего не могли сообщить о содержании нерелевантного текста, тем не менее они реагировали на грубые изменения физических характеристик текста и замечали появление нового звукового тона или смену голоса. Применение экспериментальной парадигмы с дихотическим прослушиванием привело к раскрытию многих психологических закономерностей внимания.

Интерес к вниманию усилился с возникновением новых направлений в науке: когнитивной психологии и психофизиологии. В настоящее время внимание -- одно из самых популярных понятий в психофизиологии. Дихотическое прослушивание наряду с методом установки нашло широкое примение и в психофизиологических исследованиях внимания с регистрацией ЭЭГ, ПСС, вегетативных показателей, а также в томографических исследованиях метаболической активности мозга методами ПЭТ, функциональной МРТ и с помощью измерения локального мозгового кровотока.

Проблема внимания стала центральной при изучении психофизиологических механизмов познавательных процессов -- восприятия, памяти, мышления, принятия решения. Внимание интенсивно изучается в связи с выявлением факторов, влияющих на эффективность деятельности человека, включая его обучение. Оно включено в контекст изучения механизмов регуляции уровня бодрствования, функций модулирующей системы мозга, а также проблемы сознания.

Во многом современное представление о внимании и его функциях интуитивно было описано более 100 лет назад Уильямом Джеймсом, который дал следующую характеристику вниманию. Внимание -- «это овладение умом в четкой и яркой форме одним из нескольких наличествующих объектов. Суть этого процесса -- фокусирование, концентрирование сознания. Внимание приводит к отвлечению от некоторых вещей для того, чтобы можно было эффективно заняться другими. Состояние внимания противоположно рассеянному, затемненному состоянию». Сегодня внимание определяют как «сосредоточенность деятельности субъекта в данный момент времени на каком-либо реальном или идеальном объекте (предмете, событии, образе, рассуждении и т.д.)» , что по существу мало чем отличается от его описания, сделанного У. Джеймсом.

2. Характеристики и виды внимания

К характеристикам внимания относят его селективность, объем, устойчивость, возможность распределения и переключения. Селективность, или избирательность, внимания характеризует его направленность на любой аспект стимула: на его физическую или лингвистическую характеристику. Изменение селективности внимания подобно изменению фокуса проектора, создающего либо точечное изображение, либо расплывчатое пятно, которое не зависит от физических характеристик стимула. Поэтому внимание может характеризоваться либо узкой, либо широкой настройкой селективности. Под влиянием стресса фокус внимания обычно сужается. Объем внимания измеряется количеством одновременно отчетливо осознаваемых объектов и характеризует ресурсы внимания человека. Объем внимания близок объему кратковременной памяти и составляет 7--9 стимулов, или элементов. Эффективность выполнения второго задания часто используют в качестве меры запасов ресурсов внимания, не востребованных первым, основным заданием. Распределение внимания предполагает распределение его ограниченных ресурсов для одновременного выполнения двух или более заданий. Оно часто измеряется в экспериментах с дихотическим прослушиванием. Устойчивость внимания определяется по длительности выполнения задания, требующего непрерывного внимания или «бдительности», например, оператора при обнаружении им редких и слабых сигналов на экране локатора. Под переключением внимания понимается возможность более или менее легкого перехода от одного вила деятельности к другому.

Психологи выделяют три вида внимания. Произвольное, или активное, внимание характеризуется направленностью субъекта на сознательно выбранную цель. Описанные выше характеристики внимания в основном рассмотрены на примерах произвольного внимания. Однако существует форма и пассивного, или непроизвольного, внимания. Оно выражается в переключении внимания на неожиданное изменение физических, временных, пространственных характеристик стимулов или на появление значимых сигналов. Третий вид внимания называется постпроизвольным вниманием, которое появляется в процессе освоения деятельности и увлеченности выполняемой работой. Оно не требует усилий воли, так как поддерживается интересом к ней.

Непроизвольное внимание оперирует только в настоящем времени, тогда как произвольное внимание может быть обращено как в прошлое, так и в будущее. Например, мы можем направить свое внимание на след в эхоической памяти, т.е. на те стимулы, которые звучали несколько секунд назад, -- случай, когда мы пытаемся восстановить смысл слов, только что сказанных нашим собеседником, которого мы невнимательно слушали. Другой пример обращения внимания в прошлое -- попытка извлечь определенную информацию из долговременной памяти. Примером внимания, направленного в будущее, является антиципирующее внимание, когда человек ожидает появления определенного сигнала, события, на которое он должен отвечать некоторой реакцией. Функция антиципирующего внимания состоит в облегчении и ускорении опознания цели. Информация, содержащаяся в предупреждающем сигнале о месте появления императивного сигнала -- стимула, на который нужно реагировать, влияет на время реакции. Если предупреждающий сигнал правильно указывает место появления императивного, то латентное время реакции сокращается. При формировании предупреждающим сигналом ошибочной установки на место появления императивного стимула время реакции на него удлиняется. Правильное ожидание стимула гарантирует «успех», ошибочное ведет к потерям при обнаружении релевантного стимула.

3. Автоматические и контролируемые процессы обработки информации

Большинство процессов в мозге, связанных с обработкой информации, протекают автоматически и не требуют от субъекта специального внимания. Такое мнение сложилось уже в 70-80-х годах, когда чрезвычайно популярной стала проблема автоматичности восприятия. Исследователи искали ответы на следующие вопросы: какой тип обработки сенсорной информации протекает автоматически, каковы пределы этой автоматичности, какие задания могут выполняться параллельно и в какой степени обрабатывается незначимая сенсорная информация?

М. Познер и К. Снайдер выделили три основных критерия отличия автоматических процессов от контролируемых:

автоматические процессы характеризуются непроизвольностью и протекают без усилий субъекта, не требующих обращения к ресурсам организма, возможности которых достаточно ограничены;

они не достигают уровня сознания;

не взаимодействуют (не интерферируют) с какой-либо текущей психической (интеллектуальной) деятельностью, т.е. не нарушают ее.

Авторы утверждают, что большое количество сложных, но привычных мыслительных процессов могут протекать автоматически. В качестве примера они приводят эффект Струппа, который демонстрирует, что субъект не может избежать обработки тех свойств, которые он и хотел бы проигнорировать. Эффект Струппа показывает, что обработка сенсорной и семантической информации может протекать параллельно и автоматически. Испытуемому предъявляются слова -- названия цветов, написанные чернилами разного цвета. Его задача -- называть цвет чернил. Устное выполнение задания замедляется, если семантический компонент слова не совпадает с перцептивным, и ускоряется, если название цвета и цвет чернил совпадают. Таким образом, семантическая информация обрабатывается независимо от установки субъекта, параллельно анализу перцептивных свойств стимула. Интерференция возникает не между процессами обработки сенсорной и семантической информации, а на этапе запуска исполнительной реакции: между речевой реакцией, которую требует задание, и импульсом, стимулирующим непроизвольное речевое воспроизведение прочитанного слова -- названия цвета. При несовпадении одновременно инициируемых речевых реакций возникает задержка в исполнении.

Автоматическая обработка семантической информации характерна не только для эффекта Струппа. Она описана также для дихотического прослушивания. Хорошо известно явление автоматического распространения активации на следы семантически связанных стимулов, хранящихся в долговременной памяти. Эффекты иррадиации возбуждения из первой сигнальной системы во вторую и обратно, обнаруженные и исследованные И.П. Павловым и его учениками, также являются автоматически протекающими процессами. К автоматическим процессам относят операции сравнения стимула со следами в кратковременной памяти, которые были выявлены при изучении объема кратковременной памяти и ее влияния на время реакции (парадигма Стенберга и зрительного поиска). Обработка сенсорной информации нейронными детекторными системами, создающими базу сенсорных данных для формирования соответствующих образов и их следов в памяти, также протекает автоматически, Р. Наатанен связывает эти процессы с досознательным этапом обработки информации -- пред-вниманием. В составе вызванных потенциалов оно представлено негативностью рассогласования. Предвнимание обнаружено не только в состоянии бодрствования, но и во сне. Еще один пример автоматических процессов -- это перевод сенсорной информации в сенсорную память (эхоическую, иконическую). Известно, что цифры, поступающие через игнорируемый канал, могут быть воспроизведены не позже чем через 5 с -- время, в течение которого след от стимула сохраняется в сенсорной памяти.

Деление когнитивных операций на автоматические и контролируемые хорошо согласуется с разделением внимания на непроизвольное и произвольное. Последнее обладает всеми свойствами контролируемых процессов: оно требует усилий для распределения ресурсов субъекта; направлено на осознаваемую цель и интерферирует с другими видами психической деятельности. Термин «предвнимание» одни противопоставляют произвольному вниманию, другие предвнимание рассматривают как автоматический процесс, который предшествует появлению непроизвольного внимания.

внимание психофизиология гетерогенность

4. Непроизвольное внимание

Непроизвольное внимание относится к феномену переключения внимания на стимул, который ранее не привлекал внимания. Оно протекает автоматически и не требует специальных усилий. Основу непроизвольного внимания составляет ориентировочный рефлекс (ОР). Его появление автоматически включает произвольное внимание, которое и обеспечивает дальнейшую и контролируемую обработку стимула.

Ориентировочный, или исследовательский, рефлекс был открыт И.П. Павловым и назван им рефлексом «Что такое?». Он описал его как комплекс двигательных реакций (поворот головы, глаз, настораживание ушей) в направлении нового стимула. Ю. Конорский (1970) этому комплексу соматических реакций дал название рефлекса прицеливания, назначение которого -- обеспечить лучшее восприятие нового стимула.

Однако сначала наиболее подробно была исследована тормозная функция ОР, который всякий раз прерывал текущую деятельность собаки, подавлял ее условные рефлексы и вызывал общее торможение животного. Представление об ОР как о многокомпонентной реакции активации сложилось много позже, когда была создана и получила распространение техника полиграфической регистрации ЭЭГ, вегетативных и двигательных реакций человека и животных, хотя И.П. Павловым уже были получены первые данные о зависимости формирования условного рефлекса от наличия ориентировочного, который обеспечивал необходимую для обучения активацию мозга.

Е.Н. Соколов (1960), а затем Р. Линн описали систему компонентов ОР. На уровне неокортекса ОР представлен ЭЭГ-реакцией активации (блокадой альфа-ритма, усилением высокочастотных колебаний ЭЭГ), коррелирующей с ростом возбудимости, реактивности и лабильности у нейронов коры. К вегетативным компонентам ОР относят расширение зрачков, увеличение кожной проводимости, снижение ЧСС, изменение дыхания, рост дыхательной аритмии в частотном спектре ритмограммы сердца, расширение сосудов головы и сужение сосудов рук. В моторной сфере ориентировочный рефлекс, как уже отмечалось, представлен поворотом головы, движением глаз, настораживанием ушей в направлении нового стимула и увеличением мышечного тонуса, обеспечивающего повышенную готовность к моторным реакциям. Выделен сенсорный компонент ОР, который состоит в увеличении чувствительности анализатора и может быть измерен по субъективным ответам испытуемого.

Первоначально новый стимул вызывает генерализованный ОР, связанный с возбуждением ретикулярной формации ствола мозга. Он характеризуется ЭЭГ-активацией, которая охватывает всю кору в течение достаточно длительного времени (тоническая форма ОР, часто возникающая параллельно генерализованному ОР). Генерализованный ориентировочный рефлекс быстро угасает, обычно после 10--15 применений индифферентного стимула. Это позволяет выявить локальный ориентировочный рефлекс, который более устойчив к угасанию и требует 30 и более применений стимула. Его генерацию связывают с активацией неспецифического таламуса. При локальном ОР реакция ЭЭГ-активации сохраняется в сенсорной коре, соответствующей модальности повторяемого раздражителя. Так, свет продолжает вызывать блокаду альфа-ритма, но только в зрительной коре; звук -- блокаду тау-ритма, регистрируемого от височной области; тактильное и проприоцептивное раздражение при пассивном подъеме пальца руки вызывает депрессию мю-рит-ма (роландического ритма) локально в сенсомоторной коре. Длительность реакции сокращается, она становится физической, появляясь только на включение и выключение стимула (фазическая реакция пробуждения). Продолжая повторять стимул, можно добиться полного угасания ОР. Ориентировочный рефлекс с полным набором компонентов возникает не у всех испытуемых, что выражает их индивидуальные различия.

Отличительной особенностью ОР является его угасание, развивающееся с повторением стимула. Однако любое изменение в повторяющемся стимуле восстанавливает ОР. Оно может быть вызвано изменением модальности, интенсивности, пространственных и временных характеристик, включая длительность стимула и меж-стимульные интервалы. Изменения в сложных стимулах или в их комплексах, например, такие, как пропуск одного из его элементов или изменение их порядка, также восстанавливают ОР. Величина его восстановления пропорциональна числу одновременно измененных параметров и степени их изменения.

Специфическим стимулом, на который всякий раз возникает ОР, является его абсолютная или относительная новизна. Д. Берлайн добавляет к факторам, вызывающим безусловный ОР, удивление, неопределенность, двусмысленность, сложность, необычность. Однако, по мнению Р. Линна их также можно интерпретировать как разные формы новизны. Удивление может быть вызвано появлением чего-либо нового в последовательности стимулов, а другие качества могут быть связаны с появлением новизны в паттерне стимулов.

Таким образом, ОР, обладая свойством безусловного рефлекса, возникающего на новизну, вместе с тем обнаруживает сходство и с условным рефлексом. Оно проявляется в его способности к угасанию. Угасание -- это особая форма обучения, получившая название негативного научения, ведущего к потере способности данного стимула вызывать ОР.

Для объяснения механизма появления качества новизны у стимула, вызывающего ОР и последующее его угасание в результате многократного повторения стимула, Е.Н. Соколовым (1963) была предложена теория «нервной модели стимула». В его концепции ключевая роль принадлежит блоку нервной модели, которая формируется в мозге только за счет повторения стимула и без специального подкрепления. В ней отражаются все параметры повторяющегося стимула. Нервная модель стимула многомер на, что убедительно доказано во многих работах восстановлением ОР при изменении самых разных физических характеристик стимула. Другой ключевой структурой является наличие компаратора -- устройства, выполняющего операцию сопоставления сформированной модели с сигналами сенсорной системы от предъявляемого раздражителя . При их несовпадении возникает сигнал рассогласования (5), активирующий исполнительное устройство ориентировочного рефлекса . Нервная модель стимула по мере формирования усиливает свои тормозные влияния на систему неспецифической активации в момент действия стимула, модель которого уже сформирована . При этом второй путь вызова ОР не работает, так как импульсы рассогласования отсутствуют. Появление ОР оказывает активирующее влияние на воспринимающее устройство . Предполагается, что при выработке условного рефлекса модель индифферентного стимула (будущего условного) связывается с исполнительным устройством условного рефлекса . Сигнал от сенсорной системы параллельно поступает к структурам, где формируется модель , на компаратор и к неспецифической системе, где может развиваться привыкание -- ослабление реакции активации.

Возникает вопрос: в каких структурах мозга может формироваться нервная модель стимула? Сначала Е.Н. Соколов указывал на роль коры в формировании энграмм стимулов. Однако после открытия О.С. Виноградовой (1975) в гиппокампе двух типов ней ронов, связанных с ОР, он стал подчеркивать роль гиппокампа в формировании нервной модели стимула. Нейроны В и Т в поле САЗ гиппокампа отвечают на новый стимул противоположными реакциями. Нейроны В возбуждаются, нейроны Т тормозятся. Но обе группы нейронов обнаруживают свойства OP. E.H. Соколов предположил, что нервная модель стимула представлена параллельными матрицами потенцированных синапсов от корковых нейронов, избирательно отвечающих на физические свойства, конфигурацию сенсорного стимула, на нейронах новизны (В-нейро-ны) и тождества (Т-нейроны) гиппокампа. Реиипрокные реакции нейронов новизны и тождества гиппокампа противоположно влияют на активирующую и инактивирующую системы мозга. Совместное действие обеих групп нейронов увеличивает отношение стимула к шуму, повышая тем самым надежность системы, детектирующей новизну. Реакция активации на новый раздражитель определяется возбуждением активирующей и торможением инак-тивируюшей систем мозга. Привычный стимул перестает возбуждать активирующую систему и тормозить инактивирующую. Возникновение ОР на изменение привычной стимуляции объясняется тем, что оно активирует новые, еще не потенцированные (не подвергшиеся пластическим перестройкам) синапсы нейронов новизны и тождества в гиппокампе (Соколов Е.Н., 1995).

Процесс формирования нервной модели стимула отвечает всем критериям, предложенным М.И. Познером и К.Р. Снайдером для выделения автоматически протекающих процессов. Он характеризуется непроизвольностью и протекает без усилий, не осознается и не влияет на текущую деятельность. В процессе формирования модели информация обо всех физических свойствах стимула обрабатывается параллельно, без ограничений их количества. Это происходит и тогда, когда внимание субъекта отвлечено от стимула и направлено на какую-то деятельность. Операции сличения действующего раздражителя с моделями памяти также протекают автоматически. Таким образом, безусловный ОР -- конечное звено серии операций, представляющих автоматическую обработку информации.

Концепция Е.Н. Соколова о нервной модели стимула и экспериментальные данные, подтверждающие ее, хорошо согласуются с теориями внимания -- ранней и поздней селекции. Обе теории связывают начальный этап обработки сенсорной информации с параллельно и автоматически протекающими процессами. Их различает лишь представление об обработке семантической информации. По теории ранней селекции (фильтрации) семантическая информация требует произвольного внимания, в то время как теория поздней селекции допускает, что часть значимой семантической информации может обрабатываться автоматически.

Результаты опытов Е.Н. Соколова с изучением семантического поля ориентировочного рефлекса показывают, что анализ семантических связей также может осуществляться автоматически, на неосознаваемом уровне, и вызывать ОР, когда предъявляется слово, близкое по звучанию к угашенному, но сильно отличающееся от него по смыслу.

Иное объяснение угасания ОР предложено Р. Томпсоном и др. в его двухпроцессной модели. В отличие от модели Е.Н. Соколова его модель построена на результатах изучения механизма привыкания безусловных рефлексов. Для этого в качестве объекта исследования он выбрал двигательную реакцию -- рефлекс сгибания задней лапы у спинальной кошки в «остром эксперименте» (препарат с рассеченным спинным мозгом). Было показано, что рефлекс при многократном повторном вызове обнаруживает привыкание со всеми свойствами, характерными для угасания ОР. И этот процесс не требует участия головного мозга. С точки зрения Р. Томпсона, привыкание и растор-маживание можно объяснить, не прибегая к концептам модели и компаратора. Он предположил, что величина реакции зависит от соотношения двух процессов: привыкания и сенситизации. Привыкание развивается в результате повторения стимула и ведет к уменьшению ответа, а сенситизация -- к его увеличению. Сенситизация зависит от состояния организма, т.е. от уровня его активации. Оба процесса предполагаются независимыми. После первых стимулов сенситизация растет, затем постепенно падает, так как и у нее развивается привыкание. Второй процесс -- привыкание -- развивается более монотонно. Восстановление реакции на изменение стимула объясняют тем, что привыкание (ослабление) сенситизации еще не стало генерализованным, т.е. стимулы, сильно отличающиеся от повторяющегося, способны вызывать эффект сенситизации. Чем меньше общих путей проведения возбуждения для нового и старого стимулов, тем сильнее ответ на изменение.

Модель Р. Томпсона относится к одностадийным, так как привыкание реакции возникает на путях между стимулом и реакцией. Теория Е.Н. Соколова двухстадийна, она не только рассматривает пути между стимулом и реакцией, но и вводит дополнительные структуры (модель, компаратор). Уязвимым местом модели Р. Томпсона является то, что она была построена на данных о привыкании только одной реакции -- двигательного рефлекса сгибания лапы. Кроме того, привыкание, исследованное Р. Томпсоном у декортицированного животного, развивалось крайне медленно по сравнению с быстрым привыканием компонентов ОР. Скорее всего, это два разных механизма, которые существуют параллельно. Быстрое привыкание (угасание ОР) требует сохранности головного мозга, медленное -- может происходить у нейронов спинного мозга.

В теории А.С. Бернстайна о значимости стимула как главного фактора, определяющего появление ОР, модель Е.Н. Соколова дополняется еще одной стадией обработки информации, которая следует за операцией, выполняемой компаратором (трехстадийная модель). Это -- стадия оценки «значимости» стимула. Факт, что восстановление ОР после его угасания происходит несимметрично на увеличение и уменьшение интенсивности стимула (более сильный раздражитель вызывает больший ориентировочный рефлекс), объясняется тем, что новый стимул большей интенсивности может указывать на опасность и поэтому является более значимым по сравнению с новым, но слабым стимулом. А. Бернстайн утверждает, что ОР -- не столько реакция на новизну, сколько результат принятии решения о том, что полученная информация, возможно, будет полезной для субъекта.

Однако в модели Е.Н. Соколова значимость также является характеристикой, вызывающей ОР, и она представлена условным ориентировочным рефлексом. Он показал, что придание раздражителю сигнального значения обычно с помощью инструкции или речевого подкрепления, требующих отвечать определенной реакцией на определенный стимул, восстанавливает или усиливает ОР на условный сигнал. Совпадение условного стимула с его моделью в этом случае вызывает не подавление ОР, а, наоборот, его усиление. И этот эффект сохраняется, пока условный рефлекс не достигнет стадии автоматизации.

5. Корреляты непроизвольного внимания

Большой вклад в изучение автоматических процессов обработки информации внесли работы известного психофизиолога из Хель-синского университета Р. Наатанена и его сотрудников. Изучая потенциалы, связанные с событиями (ПСС) у человека в ситуациях привлечения и отвлечения внимания, он выявил специальную мозговую волну, названную негативностью рассогласования (HP), характеризующую процессы предвнимания. Она выражает степень несовпадения девиантного стимула (редко повторяющегося) со следом в памяти от стандартного стимула (часто повторяющегося). При этом оба стимула следовали в случайном порядке и с короткими межстимульными интервалами (не более 10--14 с), а внимание испытуемого было направлено на чтение интересной книги. HP получают вычитанием: ПСС на девиантный стимул минус ПСС на стандартный стимул.

Регистрация магнитного эквивалента HP (НРм) на изменение звуковых стимулов позволяет определить локусы ее генерации в коре. По данным этих исследований, генератор частотной НРм находится в первичной слуховой коре, что доказывается инверсией ее полярности при перемещении регистрируемого электрода от передней к задней части сильвиевой (латеральной) борозды. Локализация генераторов HP в слуховой коре зависит от параметра, по которому осуществляется девиация, -- интенсивности, длительности, частоты. Генераторы «частотной» HP в слуховой коре представлены тонотопически. Это предполагает, что следы памяти для различных характеристик звука также должны иметь различную локализацию. НРм на изменение синусоидальных тонов, музыкальных аккордов и паттернов (последовательности звуков) по амплитуде и латенции не различались. Но локализация их генераторов была неодинаковой. НРм на изменение частоты одного из компонентов аккорда или временного паттерна генерируется в верхневисочной слуховой коре медиальнее НРм, вызываемой идентичными изменениями частоты простого звукового тона. Это означает, что следы памяти для простых и сложных звуков также локализованы в различных участках слуховой коры. Генератор НРм на изменение фонем локализован в обоих полушариях кпереди от генератора НРм на изменение аккорда. Недавно МЭГ исследования подтвердили специализацию полушарий. НРм была более выражена в левом полушарии на изменение фонем и в правом -- на изменение синусоидальных тонов. По-видимому, следы для фонетических стандартов также локализованы в левом полушарии. HP отражает точность, с которой мозг выделяет и фиксирует в сенсорной памяти физические характеристики сенсорных стимулов.

Между процессами предвнимания (HP) и способностью субъекта различать сенсорные стимулы существует тесная взаимосвязь. Чем ниже субъективный различительный порог, определяемый по реакции нажима на ключ при появлении девиантного стимула, тем большую амплитуду HP вызывает девиантный стимул, когда внимание субъекта направлено не на стимулы, а на чтение интересной книги. Показано также влияние тренировки различительной способности человека на амплитуду HP. У тех лиц, которые с самого начала опытов обнаружили низкий субъективный различительный порог (точность попадания в трех сериях опыта 93; 91 и 88%), HP в условиях игнорирования стимулов уже с самого начала имела большую амплитуду и по мере проведения серий экспериментов не увеличивалась. У лиц, у которых тренировка снижала порог различения частоты звуковых тонов (точность попадания 39; 58 и 70%), амплитуда HP росла параллельно улучшению различения стимулов. Представлены результаты трех серий экспериментов у двух групп испытуемых, у которых пороги различения в ходе тренировки снижались (а) и у которых наблюдалось хорошее различение, но без улучшения (б). HP возникала на изменение одного компонента в сложном звуковом паттерне (последовательности из 8 звуковых тонов длительностью 50 мс каждый). Этот компонент в девиантном и стандартном стимуле соответственно составлял 665 и 650 Гц. Различительный порог определяли после каждого опыта, проводимого для выявления HP.

HP не зависит ни от внимания, ни от значимости стимула, но увеличивается после активации (например, при быстром чтении) или под влиянием приема фармакологических стимуляторов. Выделяют два компонента HP: модально-специфический, генератор которого представлен вертикально ориентированным диполем в слуховой коре, и фронтальный, предположительно возникающий после модально-специфической HP.

HP и волна Н,, хотя и совпадают по латенции и полярности, отражают разные процессы. Волна Н_{ увеличивается с привлечением внимания к стимулу. Она имеет максимальную амплитуду на первый стимул и с его повторением уменьшается. Амплитуда Н, растет с увеличением интенсивности стимула. Р. Наатанен полагает, что Н, отражает осознание субъектом наличия стимула при отсутствии знания о том, что это за стимул, тогда как HP отражает несовпадение девиантного стимула со следом памяти от стандартного стимула. Операция сравнения протекает автоматически и не требует осознания, что подтверждается появлением HP на под-пороговые, но близкие к порогу стимулы. HP рассматривается как начальная фаза обработки информации (фаза предвнимания), которая может сопровождаться фазой непроизвольного внимания, направленного на девиантный стимул. Фаза непроизвольного внимания, по мнению Р. Наатанена и его коллег, в экспериментах с odd-boll-парадигмой представлена волной Н_2б, которая может сочетаться с появлением вегетативных компонентов ОР.

Когда HP появляется в ответ на девиантный стимул, сильно отличающийся от стандарта, она часто сопровождается последовательностью из трех компонентов: Н₂₆ -- П_3а -- медленная волна. Последняя представлена поздней позитивностью в теменной области и поздней негативностью, параллельно возникающей во фронтальной коре. Наиболее устойчив и чаще возникает комплекс Н (2б)-П(3а)

Чем больше амплитуда HP, тем больше волна Н_2б. При сравнении разных модальностей волна Н₂₆ характеризуется модально-специфическим распределением по коре и не реагирует на значимость. Волну П_3а связывают с осознанием отличия девиантного стимула от стандарта. Поздняя позитивность с латенцией 400-- 500 мс в теменной области и параллельно появляющаяся медленная фронтальная негативность отражают оценку значимости стимула, что требует произвольного внимания. Таким образом, в экспериментах с odd-boll-парадигмой HP является неосознанной детекцией девиантного стимула, инициирующей последовательность мозговых операций, которые и приводят к осознанному различению стимулов.

Генерация сенсорно-специфической HP имеет очевидное сходство с процессом рассогласования в модели Е.Н. Соколова. Однако их принципиально различает то, что HP возникает в условиях предъявления стимулов с короткими интервалами и не обязательно переходит в ОР, тогда как в модели Е.Н. Соколова рассогласование следа стимула, формируемого в результате его повторения с относительно большими временными интервалами, и нового раздражителя инициирует появление ОР. Генерация ОР на основе HP и в результате изменения повторяющегося стимула при длительных межстимульных интервалах имеет разные механизмы. Классический ОР связан с долгоживушим следом памяти (десятки секунд). В составе ПСС он представлен неспеиифическим компонентом Н_:. М. Фербатен с сотрудниками, применяя метод выделения одиночных ПСС, показали, что неспецифическая часть волны Н, изменяется параллельно реакции кожной проводимости -- одного из компонентов ОР. Обе реакции угасают и восстанавливаются на новый стимул. Таким образом, сигналы рассогласования возникают по крайней мере на основе двух типов следов памяти: с короткой жизнью (не более 20 с) и долгоживущего. В первом случае они представляют начальную фазу формирования ориентировочного рефлекса, во втором -- вызывают его целиком.

6. Произвольное внимание

Произвольное внимание относится к контролируемым и осознаваемым процессам. Оно обладает ограниченной пропускной способностью и поэтому обеспечивает не параллельную, а последовательную обработку информации. Эффект интерференции произвольного внимания с текущей психической деятельностью является следствием конкуренции двух задач, которые могут решаться только последовательно. Непременной характеристикой произвольного внимания является усилие (effort), направленное на выделение и обработку той информации, которая диктуется целью, задачей, в частности содержащейся в инструкции. В психологических теориях внимания ранней и поздней селекции произвольное внимание представлено на этапе после автоматических процессов обработки информации, на уровне фильтра (воронки), который и символизирует ограниченность ресурсов произвольного внимания. Контролируемое произвольное внимание определяет приоритеты в последовательной обработке информации.

Новые идеи в психологические теории внимания были внесены Д. Канеманом, впервые связавшим умственное усилие с активацией организма. В его модели внимание регулирует ресурсы, которые понимаются как недифференцированные энергетические активашюнные возможности организма. Их взаимосвязь на рис. 19 показана волнистой линией внутри блока активации, символизирующей определенный параллелизм в изменениях общей активации и той, которая может быть использована произвольным и непроизвольным вниманием. Ограниченность ресурсов внимания как части от общей активации показана сплошной горизонтальной линией в блоке активации. Изменение общей активации сопровождается соответствующими изменениями энергетических ресурсов, доступных вниманию. Общая активация организма зависит от многих факторов: эмоций (тревога, страх, гнев и др.), мышечного напряжения, сенсорных воздействий, мотивации и др. Но главная детерминанта активации -- это оценка субъектом требований, предъявляемых к энергетическим ресурсам выполняемой деятельностью. Она показана стрелкой к блоку активации от системы оценки. Центральным в модели является блок распределения ресурсов. Их распределение зависит от соотношения сигналов, поступающих от четырех блоков, потребляющих ресурсы. Текущие побуждения, намерения (мотивация) определяют направленность произвольного внимания и потребляют соответствующие энергетические ресурсы. Постоянно действующие факторы -- значимые и новые стимулы -- вызывают непроизвольное внимание и соответствующие затраты ресурсов. Оценка требований, предъявляемых деятельностью к ресурсам внимания, наиболее сильно влияет на их распределение. Кроме того, существует отрицательное влияние стресса, потребляющего много ресурсов и при этом дезорганизующего внимание. Низкая мотивация привлекает недостаточное количество ресурсов, что снижает эффективность деятельности. Оба эффекта показаны стрелкой от блока активации к центральному блоку. Отношения между эффективностью деятельности и вниманием представлены законом Йеркса -- Додсона. Оптимальное выполнение задания требует определенного количества внимания (усилия). Разные виды деятельности потребляют разное количество внимания. При превышении допустимого уровня ресурсов суммарным запросом часть видов деятельности прекращается. При выполнении каждой задачи используется вход от системы ресурсов.

В своей модели, представляющей процессы обработки информации во время безусловного ориентировочного рефлекса, Д. Канеман рассматривает факторы новизны и значимости как главныеисточники ОР, разделяя тем самым точку зрения Е.Н. Соколова и А.С. Бернстайна. Вместе с тем Д. Канеман делает следующий шаг в развитии концепции ОР. По его мнению, важной составляющей ОР является короткоживущее усилие, направленное на обработку и анализ каждого нового стимула. Если результаты предварительного анализа стимула, выполненного с помощью ОР, оказываются в конфликте с ожиданиями (блок оценки новизны и значимости), выделяются дополнительные ресурсы для более детального анализа этого нового стимула.

Концепцию Д. Канемана отличают три важных положения, определяющие взаимоотношения ОР и произвольного внимания:

ОР выполняет функцию запуска произвольного внимания (усилия);

обращение произвольного внимания на новый стимул возникает ступенчато и рекурсивно, после того как стимул уже вызвал ОР;

реакция расширения зрачка и возрастание кожной проводимости рассматриваются как объективные показатели произвольного внимания (усилия).

Почти одновременно с появлением концепции внимания Д. Канемана проблема взаимоотношений ОР и произвольного внимания стала предметом анализа в работах К. Прибрама и его коллег, предложивших свою теорию «Arousal, усилие и активация». Значение их работ состоит в том, что они предприняли попытку уйти от одномерной концепции активации, выделив в ней три субсистемы. В отличие от Д. Канемана, который использовал термины «arousal», «усилие» и «внимание» как синонимы, К. Прибрам и Д. МакГинес полагают, что arousal -- это тот вид внимания, который относится к неконтролируемым процессам. Он представляет первый этап обработки сенсорной информации и отражает регистрацию в сознании появления стимула. Arousal эквивалентна павловскому рефлексу «Что такое?». Для обозначения реакции «Что следует делать?», которая И.П. Павловым только была упомянута, они предложили термин «активация», понимая ее как механизм внимания, контролирующий тоническую готовность к ответу. Согласно их точке зрения, вход (стимул) и выход (реакция) обычно связываются рефлекторным путем, если в эту цепь не вклинивается третий механизм -- произвольное внимание. Оно направлено на координацию входа с выходом, т.е. arousal с активацией. Существует аналогия между arousal, усилием и активацией, предложенная этими авторами, с одной стороны, и процессами кодирования сенсорной информации, принятием решения и организацией ответа -- с другой.

7. Корреляты произвольного внимания

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 (1992) 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). 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.

Чем больше отличается релевантный стимул от нерелевантного, тем раньше начинается и завершается ранняя ПН. Чем ближе стимул к релевантному, тем больше амплитуда ПН. Самая большая ПН возникает на стимул, который опознается как релевантный.

Поздняя ПН регистрируется от фронтальных областей коры. Она увеличивается с трудностью задачи опознания. Разрушение дорзолатеральной префронтальной коры устраняет ее.

Объясняя механизм генерации ПН, Р. Наатанен (1992) вводит понятие «след селективного внимании», который под контролем произвольного внимания удерживается в рабочей памяти в активном состоянии. «След селективного внимания» представляет собой механизм опознания значимого стимула. Раннюю ПН он связывает с завершением процесса сличения действующего стимула с этим следом. Сам же процесс сличения протекает автоматически и не требует усилий. Поздняя ПН отражает произвольное внимание, направленное на дальнейшую обработку в рабочей памяти стимула, опознанного как релевантный и значимый стимул.

Суммируя литературные и собственные данные, Е.Н. Соколов (1997) выделяет два типа энграмм, с которыми связано появление двух типов ориентировочных реакций: безусловного и условного ОР. Энграммы одного типа представлены матрицами потенцированных синапсов на нейронах новизны, другого типа -- на нейронах тождества гиппокампа. Предполагается, что в случае возникновения безусловного ОР речь идет о несовпадении сигналов, поступающих от нейронов-детекторов признаков, возбуждаемых действующим стимулом, с энграммой в виде матрицы потенцированных синапсов на нейронах новизны. Появление условного ОР определяется совпадением сенсорного стимула с энграммой -- потенцированными синапсами на нейронах гиппокампа от единиц долговременной памяти (на нейронах тождества).

Условный ОР возникает на импульсы согласования при совпадении стимула с шаблоном, произвольно извлекаемым из долговременной памяти в рабочую, в которой он удерживается в активном состоянии. В этот процесс вовлекаются структуры гиппокамп -- префронтальная кора. В ПСС сигналы согласования или совпадения представлены ПН. Сигнал совпадения (реакция нейронов тождества) достигает активирующей системы и вызывает появление условного ОР (один из видов произвольного внимания), направленного на обработку значимого стимула. В случае несовпадения стимула с шаблоном, извлеченным из долговременной памяти, нейроны тождества реагируют торможением и условный ОР не появляется. При этом те же стимулы могут вызывать безусловный ОР за счет реакции нейронов новизны, сигналы которых достигают активирующей системы мозга.

Когда импульсы рассогласования возникают при несовпадении стимула с коротко живущей энграммой, появляется HP -- показатель автоматического различения на уровне предвнимания. HP -- начальная фаза в цепочке когнитивных операций, запускающей безусловный ориентировочный рефлекс на новизну.

8. Внимание, активация, функциональное состояние, бодрствование

С точки зрения физиологических механизмов внимание может быть сопоставлено с реакцией активации. Термин «реакция активации» был введен после открытия в 1949 г. Г. Мэгуном и Дж. Моруцци в среднем мозге ретикулярной формации (неспецифической системы), регулирующей уровень активности коры больших полушарий и мозга в целом. Реакция активации означает увеличение возбудимости, лабильности и реактивности тех нервных структур, в которых она представлена. Ее можно вызвать сенсорными раздражениями или электрической стимуляцией ретикулярной формации. Появление реакции активации отражается в смене паттерна электрической активности мозга. Ее структура зависит от фоновой ЭЭГ. В условиях сна реакция активации означает переход от глубоких стадий сна к поверхностным или полное пробуждение от сна (реакция arousal). Поэтому термины «активация» и «arousal» часто употребляют как синонимы. В условиях спокойного бодрствования реакция активации представлена блокадой (десинхронизацией) альфа-ритма и или усилением бета- и гамма-колебаний. Реакция активации многокомпонентна, она включает, помимо электроэнцефал о графических, также вегетативные, моторные, биохимические и другие изменения.