Неврологическая основа внимания

За последние несколько лет в понимании нервных механизмов внимания произошли важные достижения, особенно в сфере зрительного внимания. Интересы ученых касались двух основных вопросов: 1) посредством каких структур мозга осуществляется психологический акт выбора объекта внимания и 2) чем различается последующая нервная обработка сопровождаемых вниманием и игнорируемых стимулов? Рассмотрим эти вопросы по очереди.

Видимо, мозг располагает двумя отдельными системами, посредством которых реализуется отбор входных сигналов. Одна система связана с локализацией объекта; она отвечает за выбор одного местоположения среди всех остальных, а также за переключение с одного местоположения на другое. Она называется задней системой, потому что образующие ее структуры мозга — часть теменной коры и некоторые подкорковые структуры — находятся в задней части мозга. Другая система внимания связана с другими свойствами объекта, например с его формой и цветом. Она называется передней системой, потому что образующие ее структуры — передний поясок и подкорковая структура — находятся в передней части мозга. Короче, объект внимания можно выбрать, сосредоточившись или на его местоположении, или на каком-либо другом свойстве, а реализовывать эти два варианта избирательности будут два совершенно разных участка мозга.

Чтобы получить некоторое представление о данных в поддержку вышеприведенных положений, рассмотрим результаты в пользу существования задней системы. Наиболее важные из них получены при ПЭТ-сканировании человека во время выполнения задач на избирательное внимание. Когда испытуемого просят переключить внимание с одного места на другое, наибольшее возрастание кровотока — а значит, и нервной активности — происходит в теменных долях коры обоих полушарий (Corbetta et al., 1993). Кроме того, когда людям с повреждениями этих участков мозга давали решать задачи на внимание, им было крайне трудно переключить внимание с одного места на другое (Posner, 1988). Значит, у пациента, который с этой задачей справиться не может, повреждены те самые участки, которые активируются, когда нормальный мозг выполняет эту задачу. Кроме того, в исследованиях нечеловекообразных обезьян с применением одноклеточной регистрации было обнаружено, что когда им надо переключить внимание с одного места на другое, активируются эти же самые участки мозга (Moran & Desimone, 1985). Взятые вместе, эти результаты сходятся с представлением, что теменные участки мозга опосредуют внимание к различным местоположениям. Существуют аналогичные данные, подтверждающие участие фронтальных участков мозга (передней системы) в концентрации внимания на различных аспектах объекта, не связанных с его локализацией.

Теперь перейдем ко второму вопросу. После того как выбран объект внимания, что меняется в его нервной обработке? Чтобы быть конкретнее, обратимся к эксперименту, в котором испытуемому предъявляют ряд цветных геометрических фигур и говорят, чтобы он, обращая внимание только на красные фигуры, указал, когда ему будет предъявлен треугольник. В этом случае передняя система переключает внимание на цвет, но что еще меняется в нервной обработке каждого стимула? Ответ состоит в том, что те участки зрительной коры, которые обрабатывают цвет, становятся более активны, чем они были бы, если бы испытуемый не направил внимание избирательно на цвет. В общем, участки мозга, которые имеют отношение к свойствам, на которые направляется внимание (будь это цвет, форма, текстура, движение и т. д.), усиливают свою активность (Posner & Dehaene, 1994). (Есть также убедительные данные, что активность участков мозга, связанных с игнорируемыми свойствами, будет при этом подавляться.)

Некоторые наиболее убедительные доказательства такого усиления активности были получены опять-таки в исследованиях с применением ПЭТ В одном из экспериментов (Corbetta et al., 1991) испытуемые во время сканирования их мозга наблюдали движущиеся объекты меняющегося цвета и формы. При одном условии эксперимента испытуемых просили обнаружить изменения в характере движения объектов, а при других условиях — изменения формы и цвета объектов; значит, при первом условии внимание обращалось на движение, а при других условиях — на цвет и форму. Хотя при всех условиях эксперимента стимулы были физически идентичны, было обнаружено, что при первом условии более активны зоны мозга, участвующие в обработке движения, а при остальных условиях — зоны мозга, участвующие в обработке цвета или формы (рис. 5.22). Следовательно, внимание усиливает то, что существенно, не только в психологическом, но и в биологическом смысле.

Рис. 5.22. ПЭТ-изображения показывают различия в активности коры. Изображение справа вверху снято в условиях, когда испытуемые концентрировали внимание на изменениях цвета; изображения в нижнем ряду получены в условиях, когда испытуемые концентрировались на изменениях формы или скорости.

Константность восприятия

Помимо локализации и распознавания у перцептивной системы есть еще одна задача — сохранить видимость объектов постоянной, несмотря на изменения их сетчаточных проекций. Такова эволюция, что мы вообще представляем (и переживаем) объекты мира такими, какие они есть на самом деле (у реальных объектов форма, цвет, величина и яркость постоянны), а не такими, какими они случайно попадаются нам на глаза.

В целом человек воспринимает объект относительно неизменным, несмотря на изменения его освещенности, положения, с которого он виден, или его удаленности. Вам не кажется, что ваша машина увеличивается в размерах, когда вы к ней подходите, или что она искажается, когда вы обходите ее кругом, или меняет цвет при искусственном освещении, — и это несмотря на то, что все эти изменения происходят с ее изображением на сетчатке вашего глаза. Эта тенденция к постоянству объекта называется константностью восприятия. Константность несовершенна, но это одно из замечательных свойств зрительного восприятия.

Константность восприятия также имеет существенное отношение к рассмотренной нами ранее теме целей локализации и распознавания. В целом можно сказать, что константность облегчает задачу по локализации и распознаванию объектов. Если бы нам казалось, что объект изменяет свое расположение каждый раз, когда мы перемещаем взгляд, определение его глубины (важный аспект локализации) было бы чрезвычайно затруднено. Если бы форма и цвет объекта изменялись каждый раз, когда либо мы, либо объект перемещаются, описание объекта, составляемое нами на более ранних стадиях распознавания, также должно было бы изменяться и распознавание превратилось бы в невыполнимую задачу.