Физиологические основы внимания
Общее представление о внимании.Внимание — это направленность и сосредоточенность психической деятельности на определенном объекте или объектах, в том числе на объектах внешнего мира (внешне направленное внимание), на психической деятельности, переживаниях, мыслях (внутри направленное внимание), которое обеспечивает более эффективное восприятие приоритетной информации. Внимание можно рассматривать как наиболее активное состояние бодрствования. Внимание не имеет собственного продукта или своего особого содержания, так как оно отражает процесс познавательной деятельности.
Различают три вида внимания: 1) непроизвольное внимание (оно тождественно ориентировочному рефлексу), которое не требует усилий воли; 2) произвольное избирательное, селективное) внимание, представляющее собой условнорефлекторный процесс, требующий усилий золи; 3) вторично непроизвольное внимание, объектом которого являются предметы внешнего мира, имеющие оттношение к профессиональной деятельности. Считается, что все виды внимания имеют разные функции, по-разному формируются в онтогенезе, и в их основе лежат раз-личные физиологические механизмы.
В литературе рядом авторов, полагающих, что вниманиеe является самостоятельным психическим процессом, предлагается выделять такие его виды, или формы, как сенсорное (зрительное, слуховое, тактильное и т.п.), моторное, интеллектуальное и эмоциональное. Клиника очаговых поражений показывает, что эти виды внимания могут страдать независимо друг от друга и в их обеспечении, по-видимому, принимают участие разные отделы мозга.
В психологии внимание характеризуется объемом, концентрацией, устойчивостью, переключением и распределением. 1). Объем внимания отражает число объектов одновременного наблюдения. Считается, что оптимальным для человека является 5±2 объекта. При меньшем числе объектов наблюдений может развиваться явление монотонии, скуки, приводящее к снижению устойчивости внимания. а при большем числе объектов быстро снижается способность к психической деятельности, т.е. развивается умственное утомление.
2). Концентрация внимания (помехоустойчивость) отражает интенсивность психической деятельности, затраты «нервной» энергии, степень возможного распределения внимания на другие его объекты. 3). Устойчивость внимания отражает способность человека к сохранению высокой концентрации внимания в течение определенного времени; известно, что внимание периодически флюктуирует, т.е. спонтанно снижается, а затем также спонтанно может восстановиться до исходного уровня. Даже у взрослых людей спонтанное снижение концентрации внимания наступает каждые 15 минут. 4). Переключение внимания указывает на способность быстрого перехода от одного объекта внимания к другому. 5). Распределение внимания отражает способность человека направлять внимание одновременно на несколько объектов.
Современные представления о физиологических процессах, обеспечивающих формирование внимания. В главе 14 «Общая физиология сенсорных систем» частично уже обсуждался вопрос о физиологических механизмах, обеспечивающих формирование внимания при обработке сенсорных сигналов. В данном разделе рассмотрим этот вопрос более подробно.
В 50-60-ые годы XX века существовали сравнительно простые представления о процессах, обеспечивающих селективную, избирательную направленность психических процессов, т.е. внимание. Так, одно из первых представлений было сформулировано Д.Е. Бродбентом (1958) в его теории фильтра. Автор полагал, что нервная система работает как коммуникационный канал, на входе которого осуществляется фильтрация сенсорной информации (селекция), т.е. выбирается только необходимая (желаемая) в данный момент времени информация. Характер селекции определяется свойствами самих событий, состоянием организма, а также физическими признаками сенсорного стимула. Невостребованная информация, согласно автору, поступает в блок кратковременного хранения, находящийся перед фильтром. При изменении ситуации она может быть использована после предварительной фильтрации.
Другая модель (А. Трейсман, 1964) предполагает, что весь поток информации поступает через множество параллельных каналов на фильтр, который селективно усиливает сигналы одного какого-либо канала и ослабляет сигналы всех других каналов. Все сигналы проходят через логический анализатор (словарь), представленный нейронами, активность каждого из которых связана с определенным словом, составляющим словарь индивида, и приводит к осознанию субъектом слов. Эти нейроны активируются неослабленными сигналами, а некоторые из них с достаточно низким порогом чувствительности могут быть активированы и ослабленными сигналами.
По третьей модели (Дж. Дойч и Д. Дойч, 1963), все сенсорные сигналы доходят до логического анализатора, где каждый из них анализируется на предмет специфичности. Чем важнее сигнал для организма, тем выше активность нейронов логического анализатора, на который он поступил, вне зависимости от его исходной силы. Важность сигнала оценивается на основе прошлого опыта. Работа логического анализатора не контролируется сознанием. Осознается только информация, выходящая из него.
Во всех этих моделях предполагалось, что «фильтрация» сенсорной информации происходит на этапах переключения путей, т.е. в релейных ядрах. Однако в последующем было доказано, что сенсорные сигналы при отсутствии внимания все же достигают высших корковых центров. Следовательно, выбор наиболее важной информации, т.е. формирование внимания, происходит именно в коре на основе имеющихся здесь механизмов внимания. Одной из признанных концепций, объясняющих этот процесс «селективной фильтрации», является «нервная модель стимула», предложенная Е.Н. Соколовым еще в 1979 г., которая за последние годы была дополнена рядом важных положений, в том числе сформулированных Р. Наатаненом и соавт. (1987).
Концепция Е.Н. Соколова. Эта концепция базируется на представлении о том, что основу непроизвольного внимания составляет безусловный ориентировочный рефлекс (ориентировочная реакция, рефлекс «Что такое?» по И.П. Павлову, рефлекс прицеливания по Ю. Конорскому). Этот рефлекс открыл и подробно изучил И.П. Павлов. Он описал его как комплекс двигательных реакций, который возникал на неожиданное появление нового стимула с целью его наилучшего восприятия. При этом собака поворачивала голову, глаза, настораживала уши в направлении нового раздражителя, а ее текущая условнореф-лекторная деятельность тормозилась. В этом отношении следует отметить данные П.К. Анохина, согласно которым ориентировочный рефлекс помимо торможения ус-ловнорефлекторной деятельности в определенных случаях может усиливать текущую деятельность, например, в ситуации оборонительной доминанты, или трансформироваться в поведенческую реакцию, например, ориентировочно-исследовательскую.
Ориентировочный рефлекс было подробно исследован Е.Н. Соколовым и его коллегами. Было установлено, что у животных и человека при его реализации в условиях многократного повторения индифферентных стимулов наблюдается многокомпонентная реакция активации. В частности, на ЭЭГ имеет место блокада альфа-ритма, усиление бета— и гамма— колебаний, что коррелирует с увеличением возбудимости, реактивности и лабильности нейронов коры. Вегетативные компоненты рефлекса — это расширение зрачков, увеличение кожной проводимости, снижение ЧСС, изменение дыхания, увеличение дыхательной аритмии в частотном спектре ритмограммы сердца, расширение сосудов головы и сужение сосудов рук. В моторной сфере ориентировочный рефлекс представлен поворотом головы, движением глаз, настораживанием ушей в направлении нового стимула и увеличением мышечного тонуса, обеспечивающего повышенную готовность к моторным реакциям. Под влиянием данного рефлекса сенсорная чувствительность анализаторов увеличивается, что получило название сенсорного компонента ориентировочного рефлекса. В целом, все это указывает на то, что ориентировочный рефлекс обеспечивает лучшее восприятие вызвавшего его стимула и готовность быстро реагировать, если того требует ситуация.
Е.Н. Соколов выявил две формы проявления ориентировочного рефлекса — генерализованную и локальную.
Первоначально новый стимул вызывает генерализованный рефлекс (это обусловлено активацией ретикулярной формации), который характеризуется диффузной ЭЭГ— активацией всей коры. Однако после 10-15 применений стимула генерализованный рефлекс угасает и на этом фоне наблюдается локальный ориентировочный рефлекс. Он более устойчив к угашению и требует 30 и более применений стимула. Его наличие связывают с активацией неспецифического таламуса. При локальном рефлексе реакция ЭЭГ— активации сохраняется в сенсорной коре, соответствующей модальности повторяемого раздражителя. При длительном повторении стимула возникает полное угашение ориентировочного рефлекса (это трактуется как одна из форм обучения — негативного обучения).
Для объяснения угашения Е.Н. Соколов предположил, что в процессе повторения индифферентного стимула без специального подкрепления в мозге формируется его нейрональная, или нервная, модель, или определенная конфигурация следа. Это многомерная модель, фиксирующая все параметры сенсорного стимула, все его признаки — от простого до сложного, в том числе, его интенсивность, а также биологическую значимость. Мозг замечает малейшее отклонение от параметров повторяющегося стимула благодаря сравнению с его моделью, хранящейся в памяти (изменение интенсивности, длительности, цвета, формы, частоты и т. д.). Ориентировочный рефлекс возникает в тех случаях, когда обнаруживается рассогласование между действующим стимулом и сформированным следом, т.е. «нервной моделью». Если действующий стимул и нервный след, оставленный предшествующим раздражителем, идентичны, то ориентировочный рефлекс не возникает. Если же они не совпадают, то рефлекс возникает и оказывается до известной степени тем сильнее, чем больше различаются предшествующий и новый раздражители.
Таким образом, новизна стимула и является инициатором ориентировочного рефлекса, в результате которого происходит активация структур, причастных к формированию селективного отбора сенсорной информации.
Следует, однако, подчеркнуть, что для появления ориентировочного рефлекса важно не только различие ■ физической силе сенсорного сигнала, но и биологическая значимость этого различия — нередко более выраженную реакцию рассогласования могут вызвать ничтожные изменения ситуации, если они прямо адресованы к основным потребностям человека. Иначе говоря, высоко значимый стимул может вызвать мощную ориентировочную реакцию, имея небольшую физическую интенсивность. Таким образом, ориентировочный рефлекс возникает не на любой новый стимул, а только на такой, который прельдельно оценивается как биологически значимый. В противном случае ориентировочные рефлексы возникали бы непрерывно, так как новые раздражители действуют нас постоянно.
Схема взаимодействия основных функциональных блоков с нервной моделью, по Е.Н. Соколову, объясняющая формирование ориентировочного рефлекса, включает воспринимающее устройство, исполнительное устройство блок с моделью стимула, компаратор, а также блок активирующей системы, определяющий уровень активности исполнительного устройства ориентировочного рефлексов По мере формирования модели она усиливает свое тормозное влияние на неспецифическую систему мозга. Торможение носит избирательный характер, оно ухудшает восприятие только повторяющегося стимула. В случае несовпадения стимула с моделью в компараторе возникает
сигнал рассогласования, который активирует исполнительное устройство ориентировочного рефлекса.
Главными элементами, осуществляющими сравнение стимула с моделью, согласно Е.Н. Соколову, являются гиппокампальные нейроны новизны (В-нейроны), реагирующие на стимул возбуждением, и нейроны тождества (или Т-нейроны), отвечающие на стимул торможением. Именно на этих нейронах происходит формирование нервной модели стимула (за счет конвергенции импульса-ции от корковых нейронов-детекторов). Многократное повторение одного и того же сенсорного стимула подавляет возбудительный ответ нейронов новизны (за счет изменения состояния возбуждающих синапсов, обладающих выраженной пластичностью) — их фоновая активность постепенно тормозится. Напротив, фоновая активность нейронов тождества, с которыми нейроны-детекторы связаны через пластические тормозные синапсы, при многократном повторении стимула постепенно возрастает (так как при многократном прохождении сигнала снижается эффективность работы тормозных синапсов). В свою очередь сигналы от нейронов новизны и тождества противоположно воздействуют на активирующую и синхронизирующую системы мозга. Новый раздражитель вызывает реакцию активации (т.е. ориентировочный рефлекс), так как возбуждает активирующую и тормозит синхронизирующую (инактивирующую) системы мозга. Привычный стимул перестает возбуждать активирующую неспецифическую систему мозга и при этом через нейроны тождества стимулирует неспецифические тормозные влияния.
Р. Наатанен и соавт. (1987), на основании изучения характера вызванных потенциалов, предложили, что в мозге могут формироваться три варианта нервных моделей стимула. Первый вариант — это «пассивная, или непроизвольная» модель стимула. Она формируется после предъявления любого стимула даже при отвлечении внимания и сохраняется в течение примерно 5 секунд. Если в пределах этого интервала предъявляется какой-либо другой стимул, то происходит рассогласование афферентных влияний от него с нервной моделью от предшествующего стимула, что (неосознанно) формирует внимание к новому стимулу. Второй вариант — это «активная», или произвольная нервная модель часто предъявляемого стимула (для сравнения с редко предъявляемым стимулом). Время существования этой модели определяется тем, Ha-сколько долго испытуемый сохраняет внимание к выполняемой задаче. Данная модель является своего рода стандартом, с которым сравнивается поступающая от сигналов афферентации. Афферентация от редкого сигнала вызывает процесс рассогласования, который и обеспечивает узнавание редкого сигнала. Авторы полагают, что пассивная и активная модели могут существовать одновременно и обеспечиваться активностью нейронов разных областей мозга. Третий тип нервной модели стимула формируется при условии высокой вероятности появления стимула, который нужно обнаружить (его еще называют целевым стимулом). Авторы называют эту модель «следом внимания», поскольку она формируется и поддерживается стимулом, к которому привлечено внимание.
Учитывая эти новые экспериментальные данные, Н. Соколов предложил выделять два типа энграмм, с которыми связано возникновение непроизвольного и произвольного ориентировочного рефлекса. Непроизвольный рефлекс возникает в том случае, когда к нейронам новизны и нейронам тождества подключены единицы кратковременной памяти, а произвольный ориентировочный рефлекс (произвольное внимание) — при связи этих нейронов с единицами долгосрочной памяти, которые обеспечивают произвольное удержание шаблона. В том и другом случае рефлекс возникает при наличии рассогласования между «стандартом» (энграммой) и текущей характеристикой стимула. Такая новая трактовка концепции увеличивает границы применимости ее основных положений и позволяет рассматривать механизмы формирования произвольного внимания как частный случай теории рассогласования.
Тем не менее, мы склонны рассматривать произвольное внимание как условнорефлекторный процесс, благодаря которому происходит дополнительная активация нейронов коры больших полушарий в ответ на условный сигнал, а вторично непроизвольное внимание — как вариант автоматизации этого условного рефлекса. Таким образом, формирование произвольного внимания происходит в соответствии с формированием любого «интеллектуального» условного рефлекса: вначале наблюдается генерализованный ответ, т.е. активация коры больших полушарий происходит в ответ на серию близких по значению сигналов, затем наступает этап специализации, при котором активация коры происходит лишь на определенный сигнал. Для этого вида рефлексов характерны явления внешнего и внутреннего торможения, в том числе дифференцировочного, запаздывающего и угасательного. Особенно наглядно формирование произвольного внимания у студентов первого курса — в первые дни занятий для них большой трудностью является концентрация внимания при выполнении домашних заданий.
Методы изучения внимания. Современные взгляды на природу процессов, лежащих в основе непроизвольного и произвольного внимания, основаны на результатах электрофизиологических наблюдений, проведенных на животных и человеке. В частности, при использовании классического метода электроэнцефалографии было показано, что при предъявлении испытуемому сенсорного стимула наблюдается подавление альфаритма, что расценивается как реакция активации. Одновременно при мобилизации интеллектуального внимания имеет место пространственная синхронизация ритмов (наиболее ярко в передних зонах левого полушария), а также рост когерентности в полосе альфа-ритма (преимущественно в передних, в том числе премоторных, зонах коры). Все это указывает на важную роль передних отделов левого полушария в обеспечении произвольного внимания.
Использование метода вызванных, или событийно-связанных потенциалов (ССП), дает чрезвычайно полезную информацию, позволяющую оценить процессы, происходящие при формировании внимания. Например, в опытах С. Хильярда при предъявлении редко встречающихся звуковых (целевых) стимулов на фоне регулярно подаваемых звуковых стимулов показано, что привлечение внимания сопровождается усилением (ростом амплитуды) негативной волны с латентным периодом около 150 мс, обозначаемой как компонент N,, а также появлением положительного колебания Р3 с латентным периодом около 300 мс, которое отражает «установку на ответ», связанную с выбором варианта ответа. Доказано, что основная часть (длительностью не менее 500 мс) компоненты N, отражает неосознанную «установку» на стимул, т.е. формирование ориентировочной реакции (произвольного внимания) и начало обработки сенсорного сигнала. Поэтому эта часть компоненты N, названа «негативность, связанная с обработкой информации». Она, как правило, регистрируется при несовпадении редко предъявляемого целевого стимула со «следом внимания», образуемым в ассоциативной слуховой зоне и лобной области при частом повторении и воспроизведении стандартного стимула. При этом, чем меньше разница между этими стимулами, тем больше латентный период и тем длительнее отрицательное колебание, развивающееся в ответ на целевой, нестандартный стимул. В ряде случаев удается выявить еще одну составную часть компоненты N,, названную как «негативность рассогласования». Она возникает в слуховой коре с латентным периодом 70-100 мс и отражает автоматический осознанный процесс сравнения физических признаков звукового стимула со следом стандартного стимула, хранящимся в течение 5-10 секунд в сенсорной памяти. Чем больше рассогласование, тем выраженные эта часть компоненты Nr
Именно с помощью метода вызванных потенциалов удалось показать, что процесс формирования произвольного внимания в слуховой и соматосенсорной системах включается не позже, чем через 20-30 мс после предъявления стимула, а в зрительной сенсорной системе — примерно через 60 мс.
Использование электрофизиологических методов позволило Н.П. Бехтеревой установить, что при выполнении психологических проб, требующих мобилизации произвольного внимания, у человека изменяется электрическая активность нейронов передних отделов таламуса и ряде других структур ближайшей подкорки — стремительно возникают вспышки импульсной активности, по частоте в 2-3 раза превышающие уровень фона. Характерно, что описанные изменения в импульсной активности нейронов сохранялись на протяжении выполнения всего теста, и только по его завершении уровень активности этих нейронов возвращался к исходному. Эти данные доказывают, что различные формы познавательной деятельности человека, сопровождающиеся напряжением произвольного внимания, характеризуются повышением роли активирующих систем мозга.
Система внимания. Е.Д. Хомская (1987) и другие авторы не исключают, что формирование внимания при каждом виде деятельности (анализ сенсорной информации, выполнение сложных двигательных актов и мыслительных процессов) осуществляется с участием дополнительных механизмов, реализацию которых обеспечивают дополнительные структуры мозга, в частности зоны коры, непосредственно связанные с обеспечением соответствующих психических функций. В этот отношении следует привести точку зрения М. Познера, согласно которой в мозге человека существует самостоятельная система внимания, которая анатомически изолирована от систем обработки поступающей информации. В этой системе внимания М. Познер предлагает выделять ряд функциональных подсистем, которые обеспечивают три главные функции: ориентацию на сенсорные события, обнаружение сигнала для сознательной обработки и поддержание бдительности, или бодрствующего состояния. В обеспечении первой функции существенную роль играют задняя теменная область и некоторые ядра таламуса, второй — латеральные и медиальные отделы фронтальной коры, а поддержание бдительности обеспечивается за счет деятельности правого полушария.
Расстройство внимания встречается достаточно часто, в том числе рассеянность (т.е. неспособность к длительному сосредоточенному вниманию и частая отвлекаемость), чрезмерная подвижность внимания, инертность внимания, патологическая фиксация внимания на ограниченном круге представлений и мыслей. Все эти виды расстройств наблюдаются при повреждении лобных долей и гиппокампа, а также при невротических состояниях. Клиника очаговых поражений показывает, что отдельные виды внимания (сенсорное, двигательное, эмоциональное и интеллектуальное) могут нарушаться независимо друг от друга, что косвенно свидетельствует о наличии специальных корковых структур, обеспечивающих формирование соответствующих видов внимания.
Ориентировочно-исследовательская деятельность. Часто вслед за возникновением ориентировочного рефлекса, т.е. после настройки анализаторов на лучшее восприятие нового стимула возникают исследовательские реакции как компоненты ориентировочно-исследовательского поведения, которые направлены на более детальное ознакомление с сенсорным сигналом, вызвавшим ориентировочный рефлекс. Такая деятельность побуждается самостоятельной потребностью в получении новой информации, необходимой, согласно П.В. Симонову, для саморазвития индивида. Получение новой информации можно рассматривать как подкрепление условно-рефлекторной деятельности, которое вызывает усиление секреции эндогенных опиатов, в связи с чем возникают положительные эмоции и возбуждаются нейроны центров удовольствия.
(под редакцией Шмидта и Тевса)
Дата добавления: 2015-06-05; просмотров: 2235;