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 го-

дах, 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 (Рокпег М.1„ 5пуаегС.К., 1975) 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 ди-хотического прослушивания. Хорошо известно явление автомати­ческого распространения активациина следы семантически свя­занных стимулов, хранящихся в долговременной памяти.Эффектыиррадиации возбуждения из первой сигнальной системыво вто­рую и обратно, обнаруженные и исследованныеИ,П. Павловым и 60

®го 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 этипро­цессы с досознательным этапом обработки информации — пред-вниманием. В составе вызванных потенциалов оно представлено уегативностью рассогласования (см. раздел «Непроизвольное вни­мание»). Предвнимание обнаружено не только в состоянии бодр­ствования, но и во сне. Еще один пример автоматических процес-60В — это перевод сенсорной информации в сенсорную память (эхоическую, иконическую). Известно, что цифры, поступающие через игнорируемый канал, могут быть воспроизведеныне 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 произвольномувнима­нию (№е55ег и., 1967), другие предвнимание рассматривают как автоматический процесс, который предшествует появлению не­произвольного внимания (г4аа1апепК., 1992).

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 имрефлексом «Что такое?». Он опи­сал его как комплекс двигательных реакций (поворот головы, глаз, настораживай ие ушей) в направлении нового стимула. Ю. Конор-

ский (1970) этому комплексу соматических реакций дал название

рефлекса прицеливания, назначение которого — обеспечить лучшее восприятие нового стимула.

Однако сначала наиболее подробно была исследована тормоз­ная функцияОР, который всякий раз прерывал текущую деятель­ность собаки, подавлял ее условные рефлексы и вызывал общее торможение животного. Представление обОР как о многокомпо­нентной реакции активации сложилось много позже, когда была создана и получила распространение техника полиграфической регистрацииЭЭГ, 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(К. Ьупп, 1966) описали систему компонентовОР. 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, снижениеЧСС, 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, настораживай ием ушей в направлении нового стимула и увеличением мышечного тонуса, обеспечивающего повышенную готовность к моторным реакциям. Выделен сенсорный компонентОР, который состоит в увеличе­нии чувствительности анализатора и может быть измерен по субъек­тивным ответам испытуемого.

Первоначально новый стимул вызывает генерализованныйОР,связанный с возбуждением ретикулярной формации ствола мозга. Он характеризуется ЭЭГ-активацией, которая охватывает всю кору в течение достаточно длительного времени {тоническая формаОР,часто возникающая параллельно генерализованномуОР). 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 локальномОР реакция ЭЭГ-активации сохраняется в сенсор­ной коре, соответствующей модальности повторяемого раздражи­теля. Так, свет продолжает вызывать блокаду альфа-ритма,но только 62

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. Бер-лайн (О. Вег1упе) добавляет к факторам, вызывающим безуслов­ный ОР, удивление, неопределенность, двусмысленность, слож­ность, необычность. Однако, по мнению Р. Линна (Ьупп К., 1966), 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 вызыватьОР.

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» (рис. 14). 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 (3). Нервная модель стимула многомер-

Стимул

			^6
Устройство, блокирующее акти ш 1ру юту ю систему	———^	Исполнительное устройство ориентировочною рефлекса
	Ч		'еакци Реаш
9—-.	! Импу.| рас 001 лзс	ьсы ования	> 5
Вое при шее уст	нимаю-		аратор
ройство
	.	. 4
И..	II олн и тельное устройство условного рефлекса
	Моделирующее устройство	<——'
			8 '

Рис. 14. Блок-схема Е.Н. Соколова, объясняющая формирование «нервной модели стимула» и появление ориентировочной реакции на «новизну». Объяснение в тексте.

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 (2). При их несовпадении возникает сигнал рассогласования (5), активирующий исполнительное устройство ориентировочного рефлекса (7). Нервная модель стимула по мере формирования усиливает свои тормозные влияния на систему не­специфической активации в момент действия стимула, модель ко­торого уже сформирована (6). При этом второй путь вызова ОР не работает, так как импульсы рассогласования отсутствуют. Появ­ление ОР оказывает активирующее влияние на воспринимающее устройство (10). Предполагается, что при выработке условного реф­лекса модель индифферентного стимула (будущего условного) свя­зывается с исполнительным устройством условного рефлекса (8). Сигнал от сенсорной системы параллельно поступает к структу­рам, где формируется модель (3), на компаратор (2) и к неспеци­фической системе (1), где может развиваться привыкание — ос­лабление реакции активации.

Возникает вопрос: в каких структурахмозга может формиро­ваться нервная модель стимула? СначалаЕ.Н. Соколов указывал на роль коры в формировании энграмм стимулов. Однако после открытияО.С. Виноградовой (1975) в гиппокампе двух типовней-

ронов, связанных с ОР, он стал подчеркивать роль гиппокампа в формировании нервной модели стимула. Нейроны В и Т в поле (];АЗ гиппокампа отвечают на новый стимул противоположными реакциями. Нейроны В возбуждаются, нейроны Т тормозятся. Но ®бе группы нейронов обнаруживают свойства ОР. Е.Н. 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. Реципрокные 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-тивирующей 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. Снайдеромдля адделения 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 тео-

5-3341

рия 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 (Данилова Н.Н., Крылова А.Л., 1997).

Иное объяснение угасания ОР предложено Р. Томпсоном и др. (Тпотрзоп К. е1 а1., 1973) 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. Сенси-тизация зависит от состояния организма, т.е. от уровня его акти­вации. Оба процесса предполагаются независимыми (рис. 15). 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 нетолько рассматрива­ет пути между стимулом и реакцией,но и вводит дополнитель­ные структуры (модель, компаратор).Уязвимым местом модели Р. Томпсона является то, что она была построенана данных о привыкании только одной реакции — двигательного рефлекса сги­бания лапы. Кроме того, привыкание, исследованное Р. Томпсо-66

Рис. 15. Зависимость амплитуды сгибательного рефлекса от баланса процессов сенситизации и привыкания в ситуации повторения стимула I (по К.. ТЬотрзоп е1 а1., 1973).

а — сенситизация; б ~ экспериментальные данные; в — привыкание.

ном у декортицированного животного, развивалось крайне мед­ленно по сравнению с быстрым привыканием компонентовОР.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 (Ветп51ет А.5., 1969) 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 принятия решения о том, что по­лученная информация, возможно, будет полезной для субъекта.

Однако в моделиЕ.Н. Соколовазначимость также является характеристикой, вызывающейОР, и она представлена условным

5*

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 подавлениеОР, а, наоборот, его усиле­ние. И этот эффект сохраняется, пока условный рефлекс не дос­тигнет стадии автоматизации.

5.5.ПОТЕНЦИАЛЫ, СВЯЗАННЫЕС СОБЫТИЯМИ,