Потенциалы, связанные с событиями, как корреляты непроизвольного внимания

Большой вклад в изучение автоматических процессов обработ­ки информации внесли работы известного психофизиолога из Хельсинского 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 (рис. 16). 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 медиальное НРм,

Рис. 16. Типичные компоненты ПСС, полученные на стандартный (600 Гц) и девиантныи (660 Гц) стимулы при игнорировании звуковых тонов. Сти­мулы длительностью 100 мс предъявлялись с постоянным интервалом 1 с. Во время опыта испытуемый читал книгу.

а — ПСС на девиантный стимул; б — то же на стандартный стимул; Н — нега­тивное отклонение: П — позитивное; HP — негативность рассогласования; Нр Нд, П,, П^ — другие компоненты ПСС; F^ — фронтально-центральное отведение (адаптировано по М. Tervaniemi, 1997).

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 (рис. 17).

Рис. 17. Групповые ПСС (F₂) на стандартный (пунктир) и девиантные (сплошная линия) стимулы у испытуемых с хорошей (а), средней (б) и плохой (в) способностью к различению звуковых тонов по частоте. Стандартный стимул — 698 Гц, девиантные стимулы в разных сериях отличались от стандартного на величины, которые показаны цифрами слева (по R. Näätänen, 1992).

Показано также влияние тренировки различительной способ­ности человека на амплитуду HP (Tervaniemi M.,1997). 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. На рис. 18 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.

Рис. 18. Влияние тренировки испытуемых различать звуковые последова­тельности на HP. ПСС на стандартный (тонкая линия) и девиантный (тол­стая линия) стимулы в виде сложных звуковых паттернов — последова­тельности звуковых тонов у двух групп испытуемых в ситуации, когда они читали книгу. Девиантный стимул отличался от стандартного лишь одним компонентом: тон 650 Гц был заменен на 665 Гц (отмечено стрелкой). Видно, что в группе а по мере проведения серий сначала появляется, а затем увеличивается HP. Параллельно этому улучшается и способность испытуемых различать данные стимулы при тестировании после основ­ных опытов. В группе б динамика HP, с самого начала имевшая большую амплитуду, отсутствует.

а — группа испытуемых, у которых улучшалась способность различать стимулы в ходе тренировки; б — группа испытуемых с хорошим различением стимулов (по М, Tervaniemi, 1997).

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 H₁, хотя и совпадают по латенции и полярности, отражают разные процессы. Волна Н₁ увеличивается с привлече­нием внимания к стимулу. Она имеет максимальную амплитуду на первый стимул и с его повторением уменьшается. Амплитуда Н₁ растет с увеличением интенсивности стимула. Р. Наатанен полага­ет, что Н₁ 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 подпороговые, 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: Н_2б — 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 (см. рис. 16).

Чем больше амплитуда HP, тем больше волна Н_2б. При сравне­нии разных модальностей волна П_3а 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 долгоживущим следом памяти (десятки се­кунд). В составе ПСС он представлен неспецифическим компонен­том Н₁. М. Фербатен с сотрудниками (Verbaten M. et al., 1986), применяя метод выделения одиночных ПСС, показали, что не­специфическая часть волны Н₁ 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.

ПРОИЗВОЛЬНОЕ ВНИМАНИЕ

Произвольное внимание относится к контролируемым и осоз­наваемым процессам. Они 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 ин4эормации, 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 (Kahneman D., 1973), впервые связавшим ум­ственное усилие с активацией организма. В его модели внимание регулирует ресурсы, которые понимаются как недифференциро­ванные энергетические активационные 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. (стрелка вверху). 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 (показано столбиками внизу). При вы­полнении каждой задачи используется вход от системы ресурсов (пунктир).

Рис. 19. Модель внимания (недифференцированных ресурсов) Д. Канемана. В овалах обозначены факторы, расходующие ресурсы внимания. В прямоугольниках содержатся комментарии.

Рис. 20. Модель обработки информации во время ориентировочного рефлекса, включающая оценку значимости и обратную связь, ини­циирующую усилие для дополнительного сенсорного анализа сигнала (по D. Kahneman, 1973).

В своей модели, представляющей процессы обработки инфор­мации во время безусловного ориентировочного рефлекса, Д. Канеман рассматривает факторы новизны и значимости как главные источники ОР, разделяя тем самым точку зрения Е.Н. Соколова и А.С. Бернстайна (рис. 20). Вместе с тем Д. Канеман делает следующий шаг в развитии концепции ОР. По его мнению, важной составляющей ОР является короткоживущее усилие, направленное нa обработку и анализ каждого нового стимула. Если результаты предварительного анализа стимула, выполненного с помощью ОР, называются 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 (К. Pribram) и его коллег, предложивших свою теорию «Arousal, усилие и активация» (Pribram К., McGuinness D., 1975). Значение иx 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.