Тема 4. Психофизиология внимания

Внимание – это одно из самых популярных понятий в современной когнитивной психологии, психофизиологии и связанных с ними областях науки.

Джеймс (James) утверждал: "Каждый знает, что такое внимание. Это «овладение» умом в четкой и яркой форме одним (одной) из нескольких одновременно наличествующих объектов (мыслей). Фокусирование, концентрация сознания - суть этого процесса. Внимание приводит к отвлечению от некоторых вещей для того, чтобы эффективно заниматься другими. Состояние внимания является прямо противоположным «смешанному», «затемненному», «рассеянному» состояниям..."

В настоящее время внимание определяют как «сосредоточенность деятельности субъекта в данный момент времени на каком-либо реальном или идеальном объект (предмете, событии, образе, рассуждении т.д.)» (Психология. Словарь, 1990).

Наиболее часто внимание описывают по следующим характеристикам: селективность, объем, устойчивость, возможность распределения и переключения. В общем плане выделяют два основных вида внимания: непроизвольное и произвольное (избирательное, селективное). Селективность, или избирательность внимания описывает его направленность на какой-либо аспект стимула. Внимание может характеризоваться либо узкой, либо широкой настройкой селективности. Оба вида внимания имеют разные функции, по-разному формируются в онтогенезе, и в их основе лежат различные физиологические механизмы.

Считается, что физиологическую основу развития и функционирования непроизвольного внимания, составляет ориентировочная реакция.

Ориентировочный, или исследовательский, рефлекс (ОР) был описан И.П.Павловым и назван им рефлексом «Что такое?». Первым рефлексом, которым организм отвечает на действие любого нового раздражителя, является ориентировочный рефлекс, обеспечивающий настройку анализатора на лучшее восприятие появившегося раздражители. Ориентировочный рефлекс выражается в деятельности мускулатуры, обеспечивающей специальное движение век, глаз, ушей, а также установку головы, туловища животного. Одновременно ориентировочный рефлекс тормозит другие безусловные и условные рефлексы. Е.Н.Соколовым были получены данные о зависимости формирования условного рефлекса от наличия ориентировочного, который обеспечивал необходимую для обучения активацию мозга. Было введено понятие "условного ориентировочного рефлекса", который рассматривается как основа произвольного внимания. ОР угасает по мере повторения раздражения. Е.Н.Соколов описал систему компонентов ОР. На уровне неокортекса ОР вызывает ЭЭГ-реакцию активации (блокада альфа-ритма, усиление высокочастотных (то есть бета и гамма) колебаний ЭЭГ), которая коррелирует с ростом возбудимости, реактивности и лабильности у нейронов коры. К вегетативным компонентам ОР относится расширение зрачков, увеличение кожной проводимости, снижение ЧСС, изменение дыхания, рост дыхательной аритмии в частотном спектре ритмограммы сердца, расширение сосудов головы и сужение сосудов рук. Как и двигательные компоненты ориентировочного рефлекса, вегетативные компоненты осуществляют повышенную сенсорную и моторную готовность организма, Ориентировочный рефлекс с полным набором компонентов возникает не у всех испытуемых (вследствие индивидуальных различий). При достижении раздражителем значительной интенсивности возникает оборонительный рефлекс, который направлен на ограничение действия раздражителя. Ориентировочный рефлекс направлен на контакт с раздражителем, а оборонительный - на ограничение действия раздражителя. Первоначально новый стимул вызывает генерализованный ОР, связанный с возбуждением РФ ствола мозга. Он характеризуется ЭЭГ-активацией, которая охватывает всю кору в течение достаточно длительного времени и рассматривается как тонический ОР. С позиции психофизиологии тонический ориентировочный рефлекс может быть сопоставлен с функциональным состоянием. Генерализованный ОР имеет тенденцию к быстрому угашению в отличие от локального ОР. Генерация локального ОР связана с активацией неспецифических ядер таламуса, которые порождают локальную активацию коры. При этом сохраняется ЭЭГ-активация в сенсорной коре, соответствующей модальности повторяющегося стимула.

Механизм возникновения и угашения ОР находит свое объяснение в концепции нервной модели стимула Е.Н.Соколова. Согласно данной концепции, в результате повторения стимула в нервной системе образуется «модель», определенная конфигурация следа, в которой фиксируются все параметры стимула. Центральной структурой модели является компаратор, который сопоставляет уже сформированную модель стимула с текущими сигналами сенсорных систем при воздействии раздражителя. Ориентировочная реакция возникает тогда, когда обнаруживается рассогласование между действующим стимулом и сформированным следом, т.е. «нервной моделью». По мере формирования нервной модели она подавляет систему неспецифической активации при предъявлении этого стимула, что и ведет к угашению ОР.

Такая модель может быть сформирована мозгом различными способами. Непроизвольное, пассивное формирование происходит после предъявления любого стимула даже в отсутствии внимания. Далее эта модель хранится только в кратковременной памяти. На физиологическом уровне ее существование обнаруживается в наличии негативной волны ВП, развивающейся через 100 мс после начала действия стимула. Пассивная и активная модели сосуществуют иногда в разных областях мозга.

При работе с целевыми стимулами также возникает его нервная модель. Она называется следом внимания, так как формируется и поддерживается стимулом, к которому привлечено внимание. След внимания появляется тогда, когда имеется ясный образ стимула. Распознавание стимула происходит благодаря совпадению сигналов, получаемых при его восприятии, с нервной моделью стимула, предшествующей в мозге.

Электроэнцефалографические корреляты внимания. При предъявлении стимула в электроэнцефалографии наблюдается подавлении альфа-ритма и наступление реакции активации.

Исследование суммарной электрической активности при мобилизации внимания выявило закономерности изменения в характере совместной деятельности различных зон коры. В передних зонах левого полушария существенно увеличивается уровень пространственной синхронизации по сравнению с фоном. В ситуации ожидания стимула наблюдается рост когерентности в полосе альфа-ритма в передних зонах коры. Эти данные свидетельствуют о тесном взаимодействии передних отделов левого полушария в обеспечении произвольного внимания.

Обнаружена связь тета-ритма с интенсивностью концентрации внимания и связь тета-ритм с усилием, направленным на концентрацию внимания. Предполагается, что появление тета-ритма связано с "расслабленной концентрацией" внимания, которая появляется с возрастанием уровня мастерства в выполнении задания. Другими словами, появление тета-ритма отражает интеграцию навыков, необходимых для достижения успеха в выполнении задания. С гипотезой "расслабленной концентрации" внимания хорошо согласуются некоторые данные, согласно которым тета-ритм появляется во время медитации, которая связана с умственной релаксацией. При этом испытуемые, у которых во время медитации наблюдался тета-ритм, не испытывали сонливости и хорошо ориентировались в ситуации, а у испытуемых, находящихся в состоянии сна или расслабления, тета-ритм не наблюдался.

Нейрофизиологические механизмы внимания. Для объяснения механизмов внимания Ф.Крик (Crick, 1984) предложил "теорию прожектора". Вся информация, согласно данной теории, поступает в кору по сенсорным путям через переключательные ядра в дорсальном таламусе (включал коленчатые тела). Возбудимость этих переключательных ядер может быть изменена за счет коллатералей от нейронов ретикулярного комплекса таламуса, входящего в его вентральный отдел.

Взаимоотношения между этими частями таламуса построены так, что в каждый момент времени одна из нейронных групп дорсального таламуса оказывается в
состоянии высокой возбудимости, что значительно усиливает импульсный
поток к соответствующим отделам коры, в то время как другие группы
оказываются заторможенными, Ф.Крик полагает, что область наиболее высокой
импулъсации представляет в данный момент как бы "центр внимания", а
благодаря перемещению "прожектора" в другие участки становится возможным
их объединение в единую систему. В этом процессе большую роль играет синхронизация активности нейронных групп на одной частоте, что также происходит за счет влияния восходящих таламических проекций с кратковременной модификацией активности: соответствующих синапсов.

Важно, что в число вовлеченных в совместную деятельность нейронных групп входят нейронные ансамбли в различных областях коры. Подобная интеграция, скорее всего и обеспечивает осуществление высших психических функций, включая сознание. Предполагается также, что одновременно могут действовать несколько "прожекторов". Данная концепция была разработана, в первую очередь, для обработки зрительных сигналов, но автор предполагает, что описанная схема является общей для всех анализаторов.

Внимание поддерживается за счет функционирования разных анатомических зон, образующих сетевую структуру, и выполняющих различные функции. Выделяется ряд функциональных подсистем внимания, 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, третьей – за счет деятельности правого полушария. Об этом свидетельствует, в частности, тот факт, что активизация лобных отделов усиливается при увеличении трудности задачи и наличии конфликтной информации и уменьшается по мере усвоения и автоматизации навыка.

1. Проблема внимания в психофизиологии

2. Модели внимания (Д.Е.Бродбент, С.Черри, А.М.Трейсман, Дж. и Д.Дойч, Д.А.Норман)

3.Нейрофизиологические механизмы внимания.

4. Ориентировочный рефлекс как основа непроизвольного внимания.

5. Концепция Е.Н.Соколова о нервной модели стимула.

6. Исследование автоматизма в процессах обработки информации Р.Наатанена.

7. Негативность рассогласования (НР), характеризующая процессы предвнимания.

8. Процессная негативность (ПН) как мозговой потенциал, характеризующий произвольное внимание.

9. Структуры мозга, ответственные за внимание.

Темы рефератов:

1. Модель внимания Д.Е.Бродбента и ее экспериментальная проверка.

2. Проблема внимания в традиционной и системной психофизиологии.

3. Взаимодействие внимания и функционального состояния мозга.

4. Активация мозга при различных видах внимания.

5. Роль правого и левого полушарий мозга в процессе внимания.

6. Детекторная теория восприятия.

7. Исследования процессной негативности (ПН) в работах Р.Наатанена.

8. Нейрофизиология ОР.

9. Концепция Е.Н.Соколова о нервной модели стимула.

10. Концепции внимания с позиций психофизиологии.

11. Внимание и автоматизированность информационных процессов.

Литература:

1. Данилова Н.Н. Психофизиологическая диагностика функционального состояния. – М., 1992.

2. Данилова Н.Н.Функциональные состояния: Механизмы и диагностика. – М., 1985. – 287 с.

Данилова Н.Н. Психофизиология: Учебник для вузов. – М., 1998. – 378 с.

3. Дормашев Ю.Б., Романов В.Я. Психология внимания. – М., 1995.

4. Наатанен Р. Внимание и функции мозга: учебное пособие/ Пер. с англ. Под ред. Е.Н.Соколова. – М.: Изд-во МГУ, 1998. – 560 с.

5. Психофизиология. Учебник для вузов /Под ред. Ю.И.Александрова. – СПб., 2001. – 496 с.

6. Соколов Е.Н. Нейрональные механизмы ориентировочного поведения. Нейрофизиологические механизмы внимания.- М., 1979.

7. Соколов Е.Н. Проблема гештальта в современной нейробиологии // Журнал высшей нервной деятельности им. И.П.Павлова. – 1996. - Т.46, вып. 2. – Сс. 229-240.

8.. Суворов Н.Ф., Таиров О.П. Психофизиологические механизмы избирательного внимания. – Л., 1985.

9. Эрнандец-Пеон Р. Нейрофизиологические аспекты внимания //Нейрофизиологические аспекты внимания. – М., 1979.