Литература:

1. И.В. Дубровина, Е.Е. Данилова, А.М. Прихожан. Психология. – М., Академия. 1999. Стр. 143-149.
2. М.Р. Сапин, В.И. Сивоглазов. Анатомия и физиология человека (с возрастными особенностями детского организма). – М., Академия. 2005. Стр. 296-243.

что это такое, характеристики (с примерами)

Наши психические познавательные процессы это то, что делает нас уникальными, отличными от животных. Они всегда работают сообща: наши ощущения позволяют составить впечатление о явлении, восприятие отражает действительность внутри нашего сознания, мышление привлекает к работе другие функции мозга и так далее. В этой статье я дам определение термину произвольное внимание и подробно объясню, что это такое в психологии, как оно влияет на наши представления об окружающем мире и как взаимодействует с психомоторными способностями человека.

Описание

Если попытаться обозначить понятие общими словами – эта функция является тем самым механизмом, который запускает познавательную активность мозга в отношении конкретного явления окружающего мира или предмета. Далее, подключаются и другие процессы, решающие самые разные задачи. В конечном итоге мы имеем некое представление обо всем, что существует вокруг нас. 

Я выделю три вида внимательности:

1. Произвольное внимание характеризуется тем, что индивид заранее ставит себе цель – понять и запомнить что-либо.
2. Непроизвольное не требует от человека прикладывания каких-либо стараний.
3. Послепроизвольное является своеобразным продолжением произвольного, но силы уже не затрачиваются, а выполняются в автоматическом режиме.

Необходимость использования усилий к пониманию и запоминанию определяется самим отношением личности к событию, его личным опытом, испытываемым интересом или его отсутствием. Со временем даже самая важная ситуация, требуемая обращения к силе воли, несколько сглаживается и становится безразличной – тогда происходит переход первого вида ко второму.

Особенности произвольного внимания

Отличительных черт у этого типа психических процессов не мало, но главной остается постановка конкретной задачи. Человек сам определяет то, что хочет понять, запомнить, чему желает научиться. Следующим этапом является некая программа, которая реализуется с использованием познавательной функции.

При этом произвольное внимание не обусловлено врожденными навыками и талантами, кроме силы воли. Оно развивается постепенно, шаг за шагом, в конечном итоге переходя в новую форму. Одним людям проще развить его, другим – сложнее. Но главной функцией в любом случае останется активное регулирование всех психических процессов, происходящих в головном мозге, в том числе памяти, мышления.

Отдельно выделю следующие особенности:

1. Опосредованность и осознанность использования. Приложение волевых усилий для сосредоточения происходит в определенной ситуации, выбранной индивидом и всегда контролируемой им.
2. Произвольность. У личности должно существовать намерение сделать или понять что-либо.
3. Возникновение в ходе эволюции и развития человеческого общества. Этот вид внимания недоступен животным.
4. Формирование на протяжении всей жизни, начиная с раннего детства.
5. Прохождение нескольких фаз развития.
6. Зависимость от обучения со взрослыми, особенно если речь идет о школе.

Дополнительно отмечу, с точки зрения физиологии, эта познавательная функция живет в коре больших полушарий. Та же часть мозга отвечает за поведение человека и его деятельность.

Причины возникновения 

Поводом к появлению психического процесса можно назвать взаимосвязь, возникающую между уже полученным ранее опытом и новой поставленной задачей. Как только определяется цель и план, способствующий ее достижению, запускается механизм намеренного сосредоточения. Чем чаще используется функция, тем быстрее происходит переключение, а значит, результат достигается все лучше, стремительнее и эффективнее.

Психолог Дарья Милай

Всю эту работу можно сравнить с выработкой условного рефлекса в практике бихевиоризма. Простой пример произвольного внимания – усвоения ребенком правил дорожного движения: изо дня в день при приближении к пешеходному переходу его учат, что необходимо посмотреть по сторонам, убедиться в безопасности и лишь после этого идти. В конечном итоге напоминание к совершению этих действий перестает требоваться, так как входит в привычку.

Говоря о первопричинах, обязательно следует отметить и важность процесса в контексте защищенности, а возможно, и выживаемости. Механизм не зря формировался на протяжении всего периода эволюции и развитии человека. Чем важнее ситуация для сохранения жизни и здоровья, тем быстрее усвоится процесс – оперативнее перейдет от произвольного к постпроизвольному. Влияет на лучшее освоение программы и собственный интерес индивида.

Виды и характеристики

Принято выделять несколько типов произвольного сосредоточения, каждый из них обладает собственными уникальными чертами. Разделить внимательность можно по общим признакам на следующие формы:

1. Волевая – механизм включается только в конфликтных ситуациях между условиями «мне надо» или «я должен», диктуемыми обществом, родительскими установками, правилами, и индивидуальными «я хочу». При этом переключиться на обязательное выполнение установленных кем-то положений помогает именно сила воли и усилия.
2. Выжидательная – требуется, когда определенная ситуация продолжается длительное время, и на протяжении всего срока от человека требуется проявление бдительности. При этом ошибка может привести к неприятным последствиям. Особенно актуален этот вид сосредоточения во взрослой жизни, например, в трудовой сфере.
3. Сознательная – этот тип уникален вдвойне. С одной стороны, его выполнение всегда намеренно, но с другой – усилия прикладываются незначительные, например, в силу собственного интереса человека, привлекательности ситуации.
4. Спонтанная – такая форма проявляется, если трудно начать новое действие, но после преодоления первого барьера происходит переключение на постпроизвольный тип внимательности, а значит, больше стараний прилагать не нужно или они минимальны.

В раннем и дошкольном возрасте любая из представленных выше разновидностей сосредоточения развита слабо – основной задачей педагогов и родителей становится обучение и тренировка.

Очная консультация

Каковы особенности и преимущества очной консультации?

Консультация по скайпу

Каковы особенности и преимущества консультаций по скайпу?

Несмотря на то что длительный интерес не доступен для малышей до их поступления в школу, где начинается серьезная подготовка, уже в младенчестве можно увидеть зачатки познавательного процесса. Например, в тот момент, когда взрослые показывают ребенку яркую игрушку, он внимательно следит за ней взглядом. Этот показатель является одним из ключевых в определении степени психического развития в первые месяцы жизни.

Через пару лет формирование навыка становится более активным, а к 4-5 годам малыш может выполнять инструкции воспитателя или родителя во время обучения. На этом этапе важным остается поддержание интереса ребенка и вовлечение этого процесса в игровую деятельность. К моменту поступления в школу волевые навыки развиваются достаточно для того, чтобы школьник мог самостоятельно определять для себя цель, давать инструкцию к ее достижению и составлять некую программу.

Временной промежуток, на протяжении которого дети способны удерживать сосредоточенность на конкретном деле, гораздо меньше, чем у взрослых. Поэтому крайне важно учитывать возрастные особенности и не предъявлять слишком высокие требования. Даже самая увлекающая игра не заинтересует трехлетку больше, чем на 20 минут, как и занимательный урок не удержит ребенка за партой дольше, чем на 45 минут.

Формирование 

Чтобы научиться сосредотачиваться на чем-либо, недостаточно одних желаний или талантов –  если речь идет о маленьком ребенке. Гораздо более важной оказывается подготовительная работа, проводимая взрослыми. Помочь быстрее освоить новый навык могут несколько ключевых факторов:

1. Умение группировать по виду, цвету, форме, другим показателям (они зависят от возраста).
2. Четкое обозначение правил игр, а также ее начала и завершения.
3. Последовательные инструкции, даваемые воспитателем или родителем.
4. Дозирование нагрузок с учетом возрастных особенностей психики.

Важно также правильно организовать тренировочный процесс, особенно если он строится одновременно с группой детей, как происходит в детском саду. Педагог должен быть не только настойчивым в своем стремлении обучить, но и последовательным, логичным, гибким. Индивидуальный подход – вот залог успешного усвоения предлагаемого материала.

Развитию волевых качеств способствует также физическое воспитание. Именно спортивные занятия и игры впервые учат детей целеустремленности, следованию правилам, воспитывают самостоятельность и активность. При этом не стоит забывать, что ребенок имеет право совершать ошибки, отвлекаться. Процесс должен быть постепенным и аккуратным, а не жестким и агрессивным. Ощутимые плоды приносят регулярные занятия и совместная работа воспитателей и родителей.

Постпроизвольное сосредоточение

Определение послепроизвольного внимания в психологии – это процесс, возникающий, если во время осуществления какой-либо деятельности, значимым и интересным для человека становится не столько результат, сколько сама работа. 

Говоря простым языком, нас настолько захватывает какое-то дело, что прилагать даже самые маленькие волевые усилия для успешного его завершения не требуется. Желание сделать больше, достичь новых результатов, решить задачи – все усиливается.

Обычно об этом виде говорят как о продолжении произвольного. Примером послепроизвольного внимания является обучение в школе – изучая новую тему на уроке, ученикам приходится заставлять себя слушать слова учителя, следовать его инструкциям, но в какой-то момент процесс изучения становится настолько интересным, что прикладывать усилия уже не требуется. Школьник полностью концентрируется на решении задачи не для получения ответа или хорошей оценки, а потому что ему интересен сама мыслительная деятельность.

Задайте вопрос

Все хобби человека с самого первого дня требовали от него намеренного сосредоточения и лишь через какое-то время стали увлекать и захватывать так, что этому делу хотелось уделять все больше своих сил. Музыкант играет на пианино не для того, чтобы собирать концертные залы, а потому что ему нравится сама процедура создания новой музыки своими руками.

Особенности 

Поскольку эта форма сосредоточения буквально вытекает из произвольной, они во многом имеют схожие черты. Но есть и уникальные признаки, характеризующие познавательный процесс:

1. Увлеченность человека выполняемой деятельностью.
2. Отсутствие волевого усилия.
3. Удержание сознания на объекте действия. Все вокруг как будто перестает существовать, кроме единственного предмета.
4. Практически полное отсутствие реакции на внешние раздражители. Это значит, что, взявшись за интересное дело, индивид не отвлекается на посторонние разговоры. Чтобы отвлечь его от занятия, необходимо очень постараться.

Главная черта этого вида кроется в том, что оно исходит из самых глубин личности человека, строится на особенностях характера, предпочтениях, желаниях.

Формирование 

Поскольку оно всегда берет начало в намеренном сосредоточении, можно с уверенностью сказать, что развитие его начинается с тех же самых механизмов, затрагивающих те же физиологические структуры мозга. Но в какой-то момент на первый план выходят другие факторы. Постепенно преодолевая возникшие трудности, заставляя себя и, возможно, переступая через свои желания, индивид фактически привыкает к деятельности.

Появляется некоторый интерес, если его удержать на таком же уровне или даже усилить, он полностью захватит человека. Воля ослабевает, поскольку организму уже не нужно тратить собственные силы на поддержание работы. При этом результат не становится хуже, продуктивность не падает, а, наоборот, возрастает с каждой минутой. Два вида познавательных процессов объединяет полная осознанность своих действий и постоянный их контроль.

Единственное, что может нарушить сформированное постпроизвольное внимание  – это утомление. Уставший индивид не способен поддерживать внутренний интерес, особенно явно это заметно у школьников. Сложная образовательная программа, большое количество предметов и факультативов, недостаток сна и отдыха – все это провоцирует изнеможение, а оно ведет к отказу от использования любых психических навыков.

Заключение

Произвольное и послепроизвольное сосредоточение одинаково важны для человека. Первое служит основой всего обучения, изучения мира, второе – позволяет задействовать максимальный физические и психические ресурсы, а значит достичь лучшего результата за минимально возможный срок.

Задача родителей, воспитателей и педагогов – вовремя развить в ребенке потенциал. При этом делать это нужно таким образом, чтобы не оттолкнуть скучными занятиями, книгами, играми.В этой статье я рассказала о произвольности интереса, описала, что это такое, и объяснила, в каком возрасте у личности начинает складываться произвольное внимание. Если вы не можете найти свое любимое дело, не знаете, что делать дальше, запишитесь на мою консультацию. Вместе мы решим все ваши проблемы. Увлеченный человек становится более успешным в профессиональной деятельности. Если все время приходится прилагать слишком много усилий, наступает усталость, а значит, отрицается сама необходимость что-либо делать.

В сложных жизненные ситуациях, возникает ощущение безысходности и отчаяния. Самым действенным способом является личная консультация.

Часовая встреча по вашему уникальному запросу в Москве.

Записаться на консультацию

Интенсивный ритм жизни?
Получите он-лайн консультацию из любого уголка мира.

Skype, Viber.

Записаться на консультацию

Управление персоналом, образование, личное развитие. Тесты. Внимание. Память. IQ-тесты. Effecton Studio. Эффектон

Виды внимания

Рассмотрим основные виды внимания. Это

• природное и социально обусловленное внимание,
• непосредственное и опосредствованное внимание,
• непроизвольное и произвольное внимание,
• чувственное и интеллектуальное внимание.

Природное внимание дано человеку со дня его рождения как врожденная способность избирательно реагировать на те или иные внешние или внутренние стимулы, несущие в себе элементы информационной новизны. Основной механизм, обеспечивающий работу такого внимания, называется ориентировочным рефлексом.

Социально обусловленное внимание складывается в результате жизненного опыта, обучения и воспитания, связано с волевой регуляцией поведения, с сознательным избирательным реагированием на объекты.

Непосредственное внимание не управляется ничем, кроме того объекта, на который оно направлено и который соответствует актуальным интересам и потребностям человека.

Опосредствованное внимание регулируется с помощью специальных средств, например жестов, слов, указательных знаков, предметов.

В самом деле, трудно заставить себя быть внимательным к чему-то, с чем ничего нельзя сделать, что не вызывает нашей внешней или внутренней активности. Но есть предметы и явления, которые как бы приковывают к себе внимание, иногда даже вопреки нашему желанию. В одном случае надо заставить себя быть внимательным, а в другом — предмет как бы сам обеспечивает внимание, заставляет на себя смотреть, слушать и т.д.

Здесь можно сказать о двух различающихся видах внимания — непроизвольном и произвольном внимании. Непроизвольное (пассивное) внимание, в возникновении которого наше намерение не принимает участия, и произвольное (активное), возникающее благодаря нашему намерению, вследствие приложения нами усилия воли. Таким образом, само запоминается то, на что направлено непроизвольное внимание; то, что надо запомнить, нуждается в произвольном внимании.

Непроизвольное внимание

Непроизвольное внимание — более низкая форма внимания, которое возникает в результате воздействия раздражителя на какой-либо из анализаторов. Оно образуется по закону ориентировочного рефлекса и общее для человека и животных.

Возникновение непроизвольного внимания может быть вызвано особенностью воздействующего раздражителя, а также обусловливаться соответствием этих раздражителей прошлому опыту или психическому состоянию человека.

Иногда непроизвольное внимание может быть полезным, как в работе, так и в быту, оно дает нам возможность своевременно выявить появление раздражителя и принять необходимые меры, и облегчает включение в привычную деятельность.

Но в то же время непроизвольное внимание может иметь отрицательное значение для успеха выполняемой деятельности, отвлекая нас от главного в решаемой задаче, снижая продуктивность работы в целом. Например, необычный шум, выкрики и вспышки света во время работы отвлекают наше внимание и мешают сосредоточиться.

Причины возникновения непроизвольного внимания

Причинами возникновения непроизвольного внимания могут быть:

1. Неожиданность раздражителя.

2. Относительная сила раздражителя.

3. Новизна раздражителя.

4. Движущиеся предметы. Т. Рибо выделил именно этот фактор, считая, что в результате целенаправленной активизации движений происходит концентрация и усиление внимания на предмете.

5. Контрастность предметов или явлений.

6. Внутреннее состояние человека.

Французский психолог Т. Рибо писал, что характер непроизвольного внимания коренится в глубоких тайниках нашего существа. Направление непроизвольного внимания данного лица обличает его характер или, по меньшей мере, его стремления.

Основываясь на этом признаке, мы можем вывести заключение относительно данного лица, что это человек легкомысленный, банальный, ограниченный, или чистосердечный и глубокий. Красивый пейзаж привлекает внимание художника, действуя на его эстетическое чувство, тогда как местный житель в этом же пейзаже видит лишь что-то обыденное.

Произвольное внимание

Если Вы скажете мне, на что Вы обращаете внимание, то я смогу определить кто Вы: прагматик или высоко духовная личность. Здесь речь идет уже о другом виде внимания — произвольном, преднамеренном, активном.

Если внимание непроизвольное есть и у животных, то произвольное внимание возможно только у человека, и возникло оно благодаря сознательной трудовой деятельности. Для достижения определенной цели человеку приходится заниматься не только тем, что само по себе интересно, приятно, занимательно, делать не только то, что хочется, но и то, что необходимо.

Произвольное внимание более сложное и свойственное только человеку формируется в процессе обучения: в быту, в школе, в труде. Оно характерно тем, что направляется на объект под влиянием нашего намерения и поставленной цели. Здесь все просто, нужно поставить цель: «Мне надо быть внимательным, и я заставлю себя быть внимательным, несмотря ни на что», и упорно идти к этой цели.

Физиологический механизм произвольного внимания

Физиологическим механизмом произвольного внимания служит очаг оптимального возбуждения в коре мозга, поддерживаемый сигналами, идущими от второй сигнальной системы. Отсюда очевидна роль слова родителей или преподавателя для формирования у ребенка произвольного внимания.

Возникновение произвольного внимания у человека исторически связано с процессом труда, т.к. без управления своим вниманием невозможно осуществлять сознательную и планомерную деятельность.

Психологическая особенность произвольного внимания

Психологической особенностью произвольного внимания является сопровождение его переживанием большего или меньшего волевого усилия, напряжения, причем длительное поддерживание произвольного внимания вызывает утомление, зачастую даже большее, чем физическое напряжение.

Полезно чередовать сильную концентрацию внимания с менее напряженной работой, путем переключения на более легкие или интересные виды действия или же вызвать у человека сильный интерес к делу, требующему напряженного внимания.

Человек прилагает значительное усилие воли, концентрирует свое внимание, понимает содержание необходимое для себя и уже дальше без волевого напряжения внимательно следит за изучаемым материалом.

Его внимание становится теперь вторично непроизвольным, или после-произвольным. Оно будет значительно облегчать процесс усвоения знаний, и предупреждать развитие утомления.

Внешне- и внутренне-направленное внимание

Внимание может быть обращено либо на объекты внешнего мира, либо на мысли, чувства, воспоминания. По этому признаку различают внешне- и внутренне-направленное внимание.

Если у человека во время выполнения какого-либо задания всплывают в памяти воспоминания, отвлекающие его от основного занятия, — это будет непроизвольное внутренне-направленное внимание. Иногда непроизвольное, но интенсивное внутренне-направленное внимание может обусловливать невнимательность человека.

Произвольное внимание выделяет из всей массы явлений, действующих на анализаторы, только ту ее часть, которая должна занять центральное место в деятельности человека. Однако эта часть не всегда одинакова по объему. Она различна в одних и тех же обстоятельствах у разных людей и у одного и того же человека в различных условиях.

Волевая регуляция внимания

Непроизвольное внимание не связано с участием воли, а произвольное обязательно включает волевую регуляцию. Непроизвольное внимание не требует усилий для того, чтобы удерживать и в течение определенного времени сосредоточивать на чем-то внимание, а произвольное требует этого.

Наконец, произвольное внимание в отличие от непроизвольного обычно связано с борьбой мотивов или побуждений, наличием сильных противоположно направленных и конкурирующих друг с другом интересов, каждый из которых сам по себе способен привлечь и удерживать внимание. Человек же в этом случае осуществляет сознательный выбор цели и усилием воли подавляет один из интересов, направляя все свое внимание на удовлетворение другого.

Благоприятные условия работы

Вряд ли удастся сосредоточиться, если во всю мощность ревет включенный магнитофон, телевизор или рядом друзья обсуждают интересную, но постороннюю по отношению к вашей работе проблему. Однако не возможно добиться полной тишины и не стоит терроризировать окружающих, требованием замолчать. Иногда стремление избавиться от отвлекающих раздражителей становится болезненным.

Очень важно найти свой, т.е. наиболее благоприятный именно для Вас, режим, ритм и внешние условия работы. Обычно такой стиль вырабатывается сам собой, хотя иногда его приходится искать методом проб и ошибок.

Раздражители могут порой не только не мешать работе, но даже помогать концентрации внимания. Когда в центральной нервной системе существует доминирующее возбуждение, то посторонние слабые раздражители создают дополнительные субдоминантные очаги, которые как бы притягиваются к главному, отдают ему свою энергию, усиливают, укрепляют доминанту. Поэтому тихая музыка, рабочий шум, нормальные уличные шумы часто помогают сосредоточиться.

Наконец, можно различать чувственное и интеллектуальное внимание. Первое по преимуществу связано с эмоциями и избирательной работой органов чувств, а второе — с сосредоточенностью и направленностью мысли. При чувственном внимании в центре сознания находится какое-либо чувственное впечатление, а в интеллектуальном внимании объектом интереса является мысль.

Необходимо отметить такую особенность внимания, которая как бы связывает все другие психические явления, где оно проявляется, и не сводится к моментам различных видов деятельности человека. В любой сознательной деятельности постоянно переплетаются все виды внимания.

Эксклюзивный материал сайта «www.effecton.ru — психологические тесты и коррекционные программы». Заимствование текста и/или связанных материалов возможно только при наличии прямой и хорошо различимой ссылки на оригинал. Все права защищены.

Основные положения определения развития внимания

Внимание — это психологическое состояние, характеризующее интенсивность познавательной деятельности и выражающееся в ее сосредоточенности на сравнительно узком участке (действии, предмете, процессе, явлении), который становится осознаваемым и концентрирует на себе психологические и физические усилия человека в течение определенного периода времени. Внимание само по себе не является познавательным процессом, но характеризует условия протекания любого познавательного процесса.

Внимание выполняет следующие функции: активизирует нужные и тормозит ненужные в данные момент психологические и физиологические процессы, способствует целенаправленному, организованному отбору поступающей информации, обеспечивает длительную сосредоточенность активности на одном и том же объекте.

Характеристики внимания делятся на первичные и вторичные. К первичным относятся те, которые связаны с объемом, интенсивностью, устойчивостью внимания, а ко вторичным — колебания, переключаемость внимания.

Оригинальную теоретическую трактовку внимания предложил П.Я.Гальперин. Основные положения его концепции внимания сводятся к следующим:

1.                Внимание является одним из моментов ориентировочно — исследовательской деятельности. Оно представляет собой психологическое действие, направленное на содержание образа, мысли, другого феномена, имеющегося в данный момент времени в психике человека.
2.                По своей функции внимание представляет контроль за этим содержанием. В каждом действии человека есть ориентировочная, исполнительская и контрольная части. Эта последняя и представлена вниманием как таковым.
3.                В отличие от других действий, которые производят определенный продукт, деятельность контроля, или внимание, не имеет отдельного, особого результата.
4.                Внимание как отдельный, самостоятельный, конкретный акт выделяется лишь тогда, когда действие становится не только умственным, но и сокращенным. «Когда новое действие контроля превращается в умственное и сокращенное, тогда и только тогда оно становится вниманием… Не всякий контроль есть внимание, но всякое внимание есть контроль». Контроль лишь оценивает действие, а внимание способствует его улучшению.
5.                Во внимании контроль осуществляется при помощи критерия, меры, образца, что создает возможность сравнения результатов действия и его уточнения.
6.                Произвольное внимание есть планомерное внимание, контроль, осуществляемый по заранее составленному плану, заданному нормативу, образцу.
7.                Чтобы сформировать новый прием произвольного внимания, мы должны наряду с основной деятельностью предложить человеку задание проверить ее ход и результаты, разработать и реализовать соответствующий план.
8.                «С точки зрения внимания как деятельности психического контроля все конкретные акты внимания — и произвольного, и непроизвольного — являются результатом формирования новых умственных действий».

Оригинальную психологическую теорию внимания в свое время развивал Т. Рибо. Он считал, что внимание, будь оно слабо или сильно, всегда вызывается аффективным состоянием и связано с ним. Особенно тесную зависимость Т. Рибо усматривал между эмоциями и произвольным вниманием. Он полагал, что интенсивность и продолжительность такого внимания непосредственно обусловлены интенсивностью и продолжительностью ассоциированных с объектом внимания эмоциональных состояний.

Много споров в науке было вокруг вопроса о физиологических основах внимания. Физиологическая интерпретация внимания привлекала исследователей на протяжении всего времени его изучения в психологии. Т. Рибо одним из первых пытался представить физиологическую схему произвольного внимания, связанного с волевым усилением какого-либо воспоминания.

Внимание, как и все психические процессы, имеет низшие и высшие формы. Первые представление непроизвольным вниманием, а вторые — произвольным. В онтогенезе происходит развитие внимания. Историю его, как и многих других высших психических функций, пытался проследить Л. С. Выготский. Он писал, что история внимания ребенка есть история организованности его поведения. Ключ к генетическому пониманию внимания следует искать, с его точки зрения, не внутри, а вне личности ребенка. Произвольное внимание возникает из того, что окружающие ребенка люди «начинают при помощи ряда стимулов и средств направлять внимание ребенка, руководить его вниманием, подчинять его своей власти и этим самым дают в руки ребенка те средства, с помощью которых он впоследствии и сам овладевает своим вниманием». Культурное развитие внимания заключается в том, что при помощи взрослого ребенок усваивает ряд искусственных стимулов-знаков, посредством которых он дальше направляет свое собственное поведение и внимание.

Процесс возрастного развития внимания, по А. Н. Леонтьеву, развивавшего идеи Л. С. Выготского, можно представить себе следующим образом.

Из этой кривой следует, что с возрастом внимание ребенка улучшается (пунктирная линия), однако развитие внешне опосредствованного внимания идет гораздо быстрее, чем развитие его в целом, тем более «натурального» внимания. При этом в школьном возрасте наступает перелом в развитии, который характеризуется тем, что первоначально внешне опосредствованное внимание постепенно становится внутренне опосредствованным, и со временем эта последняя форма внимания занимает, вероятно, основное место в процессах внимания.

Различия в характеристиках произвольного и непроизвольного внимания возрастают начиная с дошкольного возраста и достигают своего максимума в школьном возрасти, а затем обнаруживают тенденцию к уравниванию. Эта тенденция как раз и связана с тем, что в процессе своего развития система действий, обеспечивающих произвольное внимание, из внешней постепенно превращается во внутреннюю.

Л. С. Выготский пишет, что с самых первых дней жизни ребенка разбитие его внимания происходит в среде, включающей двойной ряд стимулов, вырывающих внимание. Первый ряд — это сами окружающие предметы, которые своими яркими, необычными свойствами приковывают к себе внимание ребенка. С другой стороны — это речь взрослого, произносимые им слова, которые первоначально выступает в роли стимулов-указаний, направляющих непроизвольное внимание ребенка. Таким образом, с первых дней жизни ребенка внимание в значительной своей части оказывается направляемым с помощью слов-стимулов.

Литература:

1.                Гальперин П.Я. К проблеме внимания// Хрестоматия по вниманию.-М, 1976.
2.                Рибо Т. Психология внимания// Там же. — С. 140-142.
3.                Выготский Л.С. Развитие высших форм внимания в детском возрасте// Там же. — С. 186.

3.1. Произвольное внимание — психология

Произвольное внимание – это один из видов внимания человека, проявляющийся свободной направленностью при использовании волевых усилий, направляющих его на необходимую, обязательную деятельность или объект, его отдельные качества или проявления, не вызывающие природного интереса. Произвольное внимание человека всегда идёт как противопоставление непроизвольному и считается более высокой формой развития психических функций, основанных на выполнении сознательной деятельности. Оно всегда определяется не интересом, а сознательно поставленной задачей, при которой направляется на обозначенные заранее предметы или их характеристики. Именно такая сознательная и опережающая непосредственную действенную активность, постановка задачи и ограничение восприятия отличает произвольное внимание от остальных видов.

Произвольное внимание является психической функцией, позволяющей слушать не очень интересные доклады; вести автомобиль, не отвлекаясь; рассматривать определённые объекты в чётко обозначенной последовательности, а не хаотичном порядке и многие другие операции. На бытовом уровне оно может проявляться когда, читая записку или книгу, смысл придаётся содержанию, а шрифт или почерк обычно ускользают от оценки и вообще восприятия. Если же намеренно ставится задача оценки каллиграфии, шрифта, размеры букв или оценки правильности написания (при обучении или в издательском деле), но благодаря произвольному вниманию будут оценены дополнительные параметры, выделенные заранее.

Удерживается произвольное внимание на практически одинаковом уровне, независимо от внешних факторов. Направленность данного типа внимания обусловлена исключительно волевыми усилиями, поэтому более громкие звуки, яркие зрительные образы или собственные отвлекающие мысли лишь немного корректируют успешность деятельности. В принципе сама особенность произвольного направления позволяет заранее минимизировать количество отвлекающих факторов или же выбрать другое удобное время для необходимого сосредоточения.

Если взять во внимание условия возникновения, то тут важным моментом является его прижизненное формирование и возможности развития при использовании орудий исторического развития, а не врождённые параметры. Возникновение данного типа внимания обусловлено определёнными стадиями развития личности, включающими физиологические процессы активации мозговых структур и психологические причины.

Причины возникновения произвольного внимания

Возникновение произвольного внимания обусловлено связями, возникающими вследствие наложения прошлого опыта и поставленной задачи, благодаря её формулировке. После того как данная функция была использована несколько раз в последующем при словесной постановке задачи внимание переключается произвольно. Это похоже на тренировку привычки или выработку условного рефлекса. Так, например, ребёнка могут просить смотреть по сторонам, переходя улицу, и когда у него за это будет присутствовать похвала или же несколько раз он испугается, практически попав под машину, на используемые ранее слова об обращении внимания на дорогу закрепляется осознанная реакция.

Важность поставленной задачи – чем выше значимость поставленной деятельности, особенно в контексте витальности или выживания, тем легче внимание можно произвольно контролировать. Это природные, врождённые факторы, позволяющие направлять своё внимание произвольно, соотнося с необходимостью, при этом вторым моментом является внутренний интерес.

Важно отметить разницу влияния интереса на возникновение произвольности или её отсутствия в процессе внимания – в случае непроизвольного интерес является ведущим мотивом, т.е. там, где ярче, лучше, увлекательнее на данный момент, туда и устремляется внимание. В случае с произвольным вниманием интерес играет роль только, когда он включается долговременную перспективу и отражает глубинные, длительные ценностные и жизненные установки личности. Именно интерес к перспективе позволяет сосредотачивать внимание на текущем моменте, а его эмоциональная наполненность при этом остаётся на втором плане, что в итоге даёт возможность заниматься неприятными или скучными вещами ради дальнейшего прогресса.

Исторической причиной возникновения направленного внимания считается эволюционное появление осознания в направлении трудовой деятельности, т.е. тех её моментов, выполнение которых не регулируется инстинктивно или желаниями (животные не обладают). Так развитие произвольного внимания осуществлялось ради приобретения возможности достижения перспективных и значимых целей, где была необходимость выполнять не только желаемые действия, но также и требуемые ситуацией.

Особенности произвольного внимания

Особенность произвольного внимания – активность личности в достижении целей, без учёта предпочтений на настоящий момент. Эта способность формируется постепенно, для чего характерен период неприятных ощущений, связанных с внутренним напряжением силы воли, но по мере того, как данный навык приобретается, уходит напряжение, а дискомфорт от необходимости всеми силами поддерживать концентрацию значительно уменьшается.

Это качество способно проявляться не только самостоятельно, но и влиять на другие процессы. Благодаря активному использованию и возможности определять направление своего внимания, человек также регулирует свою память, выбирая необходимые моменты, корректирует темп различных процессов, подстраивая их адекватно ситуации, а также полностью регулирует деятельность ради конечного результата.

С физиологической стороны данный процесс обусловлен задействованием лобных долей коры полушарий, отвечающих за коррекцию, а также программирование будущей деятельности личности. Особенность активации данных участков заключается в том, что раздражитель (сигнал, способный изменить деятельность) поступает от второй сигнальной системы. Это означает, что мысль становится приоритетным сигналом в сравнении с окружающей средой, а значит, стимулы исходящие приказом от внутреннего «я» имеют преимущество в руководстве деятельностью и направленностью внимания. Это исключает полный контроль мозга над человеческим поведением, т.к. инстинкты самосохранения по-прежнему занимают наиболее влиятельное место среди всех внутренних процессов регулировки действий.

Особенности данной высшей психической функции обусловлены опосредованностью и осознанностью, что подразумевает определенного развития психики к моменту установления произвольного внимания. Оно опирается на минимальные волевые усилия, способность к восприятию и самосознанию с дальнейшей стыковкой имеющихся факторов и желаемых результатов. Произвольность возникла в ходе эволюции, как способность к преобразованию реальности через свою деятельность, поэтому, как и все приобретённые функции, оно обязательно проходит ускоренные стадии эволюционного появления в каждой феноменологической истории личности. Обычно период формирования способности к сознательному направлению внимания формируется от рождения к шести годам, а дальше всё более оттачивается благодаря системе образования и стараниям самого человека. Это ещё одна ключевая особенность – система образования, особенности включённости ребёнка в процесс и влияние окружающих. От данных факторов зависит скорость формирования навыка и его уровень развития.

Формирование произвольного внимания

Формирование, как и развитие произвольного внимания, находятся вне личности, поэтому самостоятельное развитие данной психической функции невозможно. Только благодаря социуму, который постоянно включает личность во взаимодействие, показывает новые виды деятельности и направляют самопроизвольное внимание возможно появление направленного и контролируемого дальнейшего процесса. 

Социальное окружение как бы научает ребёнка тем механизмам волевого приспособления, использование которых в будущем будет необходимо для самостоятельной коррекции своего внимания.

Формирование произвольности происходит постепенно с усвоением внешних механизмов регулировки внимания. Это могут быть указующие жесты взрослых, потом при понимании обращённой речи такие регулировки могут происходить в словесной направляющей форме. К окончанию детского сада речь взрослого обычно заменяется собственной речью ребенка, обращённой к себе или в никуда. Такие обращения носят не корректирующий характер и не попытку взаимодействия с другими, а только планирование собственной деятельности, направлением для которой являются слова. Постепенно этот процесс переходит во внутренний мир и сворачивается до подсознательных наборов функций.

Непосредственно формирование волевого контроля внимания неразрывно связано с усвоением и принятием норм социального окружения, выполнение которых как раз и требует включения данного вида навыка. Сосредоточение на необходимости выполнить (например, собрать игрушки) прежде чем заниматься тем, что выступает в приоритете интересов минутных (игра) – первое формирование произвольности. В раннем возрасте детям довольно тяжело применять незнакомые навыки, а длительное сосредоточение может вызывать быстрое психическое истощение. Нет необходимости ругать ребёнка за то, что не выполнил то, что намеревался и отвлёкся, лучше дать время и возможность самостоятельно вернуться к не очень приятной деятельности спустя какое-то время или короткий перерыв.

Слабость произвольности в младшем возрасте требует не только дополнительного напряжения от ребёнка, но и построения учебного процесса так, чтобы максимально использовалось непроизвольное внимание, и только постепенно подключалось волевое. Это необходимо как для лучшей успеваемости, так и для органичного формирования высших психических функций. Диффузный характер развития функций контроля будет сказываться на успешности освоения произвольного внимания, поэтому необходимо учитывать моменты хороших показателей и их снижения, как вариант нормативного развития.

Наиболее оптимальный путь формирования произвольности заключается в освоении и научении новой деятельности. Применяя такой подход, изначально задействуется природное непроизвольное внимание, а потом вызванный интерес или осознание собственной дальнейшей выгоды подталкивает ребёнка совершать волевые усилия в овладении новыми навыками. Потом мотивирующими факторами развития могут становиться соревновательные чувства или самолюбие, хорошо способствует чувство долга, однако тут необходимо аккуратное формирование данной мотивировки, чтобы не возникало огромного чувства вины при неудаче.

К задачам, которые ставят перед ребёнком взрослые, существуют определённые требования, такие как ясность формулировок. Это касается как самого процесса выполнения со всеми его этапами, так и того какой конечный результат или его варианты должны получиться. Общее воспитание ответственности и наблюдательности можно поддерживать, используя постоянный интерес к происходящему, для чего рекомендуется смена деятельности, а также установка посильных заданий, не перегружающих нервную систему, но дающих ощущение преодоления нового барьера.

границ | Добровольное и непроизвольное внимание при бистабильном зрительном восприятии: исследование MEG

1. Введение

Вильгельм Вундт был первым, кто еще в 1897 году предположил, что существуют две формы внимания: произвольная и непроизвольная (Wundt, 1897). В сообществе уже существует более чем оправданное количество терминов, которые частично совпадают с этими двумя формами внимания, например, эндогенное или экзогенное внимание, автоматическое или контролируемое внимание и притяжение против.привлечь внимание (Prinzmetal et al., 2005). Согласно Принцметалу и его коллегам, произвольное и непроизвольное внимание имеют разные функции и контролируются разными механизмами (Prinzmetal et al., 2005). Они предположили, что произвольное внимание влияет на перцептивное внимание и может повлиять как на точность, так и на время реакции (RT) экспериментов, тогда как непроизвольное внимание имеет дело с выбором ответа и проявляется только в RT-экспериментах. Чтобы изучить эти различия, Posner et al.(1978), Познер (1978), Познер и др. (1980), а Познер (1980) разработали задачу пространственной привязки. В их методе испытуемых просили обнаружить или идентифицировать периферический раздражитель. Участников заранее предупредили о возможном местонахождении стимула; в действительных испытаниях метка указывала целевое местоположение, тогда как в случае недействительных испытаний метка указывала нецелевое местоположение. Поскольку участникам не разрешалось перемещать глаза в указанное место, наблюдаемые различия в производительности между валидными и недействительными испытаниями отражали различия во внимании, которые не зависели от фиксации.Позже Йонидес (1980) и Йонидес (1983) использовали эту парадигму для изучения разницы между произвольным и непроизвольным вниманием, изменяя «достоверность» сигнальной информации. Если общее количество допустимых испытаний для правильного местоположения стимула так же мало, как и для случайного распределения, в котором не предоставляется полезная систематическая ошибка для целевого местоположения, только непроизвольное внимание будет задействовано в наблюдении за периферическим стимулом. С другой стороны, при наличии большого количества валидных испытаний, в которых доступна правильная информация для определения местоположения цели, будет задействовано как произвольное, так и непроизвольное внимание.

В 2005 г. Prinzmetal et al. (2005) представили идею улучшения канала и выбора канала, чтобы показать, как проявляются два вида внимания. Улучшение канала — это процесс, управляемый произвольным вниманием, который заставляет зрительную систему собирать больше информации из наблюдаемого стимула, чем из оставленного без внимания стимула, указанного информативными сигналами. Это изменяет перцептивное представление, так что наблюдатели имеют более четкое представление о стимуле, который они направляют на Prinzmetal et al.(1997a), Prinzmetal et al. (1997b) и Prinzmetal et al. (1998). Другие исследователи также подтвердили, что внимание к сигналу смещения улучшает воспринимаемый контраст как наблюдаемых, так и оставленных без внимания стимулов (Carrasco et al., 2004; Luck, 2004; Treue, 2004).

Существует общее мнение, что эффект Струпа изменяет выбор ответа, но не перцептивную репрезентацию (Virzi и Egeth, 1985; Baldo et al., 1998). Например, когда показано слово СИНИЙ, написанное красным, и задается вопрос о цвете, это приведет к конкуренции в выборе ответа, которая задерживает ответ, но не будет наблюдаться никаких изменений воспринимаемого цвета.Точно так же непроизвольное внимание может повлиять на RT, но не на точность обнаружения. Удобно, что несколько исследователей сообщили, что непроизвольное внимание к стимулу влияет только на выбор ответа (Ooi and He, 1999; Mitchell et al., 2004; Hancock and Andrews, 2007).

Следует отметить, что существует приоритет, чтобы исследования точности и RT производили противоположные эффекты (Santee and Egeth, 1982; Mordkoff and Egeth, 1993; Moore and Egeth, 1998). В частности, Санти и Эгет (1982) рассмотрели парадигму избыточной целевой, в которой целевая буква повторяется на дисплее.Они обнаружили, что повторяющаяся цель ускоряет реакцию (Эриксен и Эриксен, 1974, 1979; Эриксен и Шульц, 1979), но снижает точность (Бьорк и Мюррей, 1977; Санти и Эгет, 1980). Это явление известно как эффект фланкера. Правильный выбор каналов записи также должен изменить точность обнаружения в целевой локации, которую посещают. Кроме того, это также может улучшить RT, поскольку информация, по-видимому, собирается быстрее в указанном месте, чем в неподдерживаемом месте. Более того, выбор канала связан с принятием решения при определении правильного целевого местоположения или выбора ответа и влияет только на эксперименты RT.

В этой статье мы изучаем произвольное и непроизвольное внимание, используя мультистабильное восприятие (Leopold and Logothetis, 1999), явление, при котором один и тот же стимул может восприниматься более чем одним способом. Что касается степеней свободы, простейшая форма мультистабильного восприятия — это бистабильное восприятие: когда возможны две разные интерпретации одного и того же стимула. В результате обширных исследований по этой теме за последние два десятилетия было разработано множество описательных моделей (Moreno et al., 2007; Шпиро и др., 2009; Huguet et al., 2014; Дотов и др., 2019; Мейлихов и Фарзетдинова, 2019; Чхолак и др., 2020а). Было высказано предположение, что переключение между альтернативными восприятиями обусловлено либо случайными процессами в мозге (Moreno et al., 2007; Pisarchik et al., 2014) из-за случайной нейрофизиологической активности и нейронной адаптации (Huguet et al., 2014; Dotov et al., 2014). al., 2019), который определяется как медленная дестабилизация доминирующего в данный момент восприятия после продолжительной активности или из-за шума и адаптации (Shpiro et al., 2009; Huguet et al., 2014; Чхолак и др., 2020а). Каждое восприятие конкурирует с другим конкурирующим состоянием, в то время как доминирующее активное состояние имеет тенденцию подавлять альтернативное восприятие. Несколько исследователей также изучали модуляцию зрительного внимания в полосатой и экстрастриарной зрительной коре (Hillyard and Anllo-Vento, 1998; Mangun et al., 1998; Brefczynski and De Yoe, 1999; Ghandi et al., 1999; McAdams and Maunsell, 1999; Reynolds and Desimone, 1999, 2003; Reynolds et al., 2000; Treue, 2000; Martinez-Trujillo and Treue, 2002; Saenz et al., 2002). Приходит ли межгосударственное подавление до бинокулярного слияния, например, в первичной зрительной коре или латеральном коленчатом ядре (Blake, 1989; Lehky and Blake, 1991; Tong and Engel, 2001), или после бинокулярного слияния (Logothetis et al., 1996). ; Andrews and Purves, 1997) стал предметом многочисленных споров. Последнее предполагает, что существует конкуренция между высокоуровневыми представлениями стимулов в зрительных нейронах (Ooi and He, 1999; Hancock and Andrews, 2007).

Точно так же феномен визуального внимания основан на конкуренции одного объекта среди множества других конкурирующих альтернатив за усиленную перцептивную репрезентацию, как в случае произвольного внимания.Это приводит к предположению, что бистабильное восприятие и внимание могут быть взаимосвязанными процессами (Helmholtz, 1962; Leopold and Logothetis, 1999). Предыдущие исследования по этой теме проводились с использованием вызванных ответов, которые состояли из множества относительно коротких испытаний, а не одного длительного испытания. Настоящая работа, напротив, направлена ​​на характеристику произвольного и непроизвольного внимания с помощью зрительных реакций от относительно длительных (120 с) испытаний. Более того, непроизвольное внимание было обнаружено только в экспериментах по RT в режиме вызванного ответа.Вместо вызванной реакции мы используем давно захваченные зрительные сигналы, которые могут меняться по фазе и, следовательно, разблокируются во времени с началом стимуляции. Соответствующий ответ мозга обозначается как визуально индуцированное поле (VIF), в отличие от традиционно используемого визуально вызванного поля (VEF). В первой части нашего эксперимента мы изучаем контролируемое (произвольное) внимание, когда испытуемых просят зафиксировать свое внимание на одной из двух возможных ориентаций куба Неккера, тогда как во второй части мы исследуем непроизвольное внимание, когда испытуемые не пытаются интерпретировать (контроль ) ориентация куба.Мы измеряем способность субъекта к вниманию в первой части и используем полученное понимание во второй части для оценки непроизвольного внимания на основе метода вейвлет-энергии. Наконец, мы характеризуем непроизвольное внимание, используя распределение времени доминирования, и изучаем его связь с производительностью произвольного внимания и шумом мозга.

2. Материалы и методы

2.1. Экспериментальная установка

Магнитоэнцефалографических данных (МЭГ) регистрировали с помощью МЭГ-системы Vectorview с цельной головкой (Elekta AB, Стокгольм, Швеция) с 306 каналами (102 магнитометра и 204 планарных градиентометра), которые были помещены внутри магнитоэкранированной комнаты (Vacuum Schmelze GmbH, Ханау). , Германия) в лаборатории когнитивной и вычислительной нейробиологии Центра биомедицинских технологий Мадридского технического университета, Испания.Дигитайзеры Fastrak (Polhemus, Колчестер, Вермонт) использовались для получения трехмерной формы головы с использованием примерно 300 точек на коже головы каждого испытуемого. Кроме того, для целей совместной регистрации были получены три реперных точки (назион, левая и правая предурикулярные). Была размещена вертикальная электроокулограмма, чтобы уловить моргания глаз. Однократная запись в пустой комнате продолжительностью более 2 минут выполнялась в каждый день эксперимента (День-1: 4 человека; День-2: 5 человек; День-3: 3 человека).Данные были отобраны с частотой 1000 Гц с помощью действующего полосового фильтра сглаживания от 0,1 до 330 Гц.

2.2. Участников

Двенадцать здоровых субъектов (в возрасте 17–64 лет, шесть мужчин и шесть женщин) с нормальным или скорректированным зрением приняли участие в экспериментальном исследовании. Все субъекты предоставили письменное информированное согласие до начала эксперимента. Экспериментальные исследования были выполнены в соответствии с Хельсинкской декларацией и одобрены этическим комитетом Мадридского технического университета.

2.3. Зрительный стимул

Визуальный стимул представлял собой серое изображение куба Неккера на сером фоне, нарисованное на мониторе компьютера с частотой обновления 60 Гц и впоследствии проецируемое проектором цифровой обработки света на полупрозрачный экран, расположенный в 150 см от объекта (Рисунок 1). . Яркость пикселей на левой и правой лицевых гранях куба модулировалась синусоидальными сигналами с частотами 6,67 Гц (60/9) и 8,57 Гц (60/7) соответственно. Глубина модуляции составляла 100% относительно среднего уровня яркости пикселей по шкале серого (127 в 8-битном формате), т.е.е. яркость изображения менялась от черного (0) до серого (127). Синусоидальная форма и частоты модуляции были выбраны в предварительных экспериментах, где разные формы сигнала (синусоидальный, прямоугольный и треугольный) и разные частоты мерцания, которые являются целыми долями частоты кадров 60 Гц (т. Е. 60/2, 60/3, 60 / 4, 60/5, 60/6, 60/7, 60/8, 60/9, 60/10 и 60/12). Выбранные частоты дали лучшие метки в ответе мозга (Pisarchik et al., 2019a).

Рисунок 1 .Представлен визуальный стимул. Куб Неккера с мерцающими левой и правой гранями с частотой 6,67 и 8,57 Гц соответственно. Испытуемых просили зафиксировать взгляд на центральной красной точке.

Для проведения эксперимента, включая представление визуального стимула, мы разработали специальный алгоритм с использованием Cogent Graphics MATLAB Toolbox, общедоступного на GitHub ^® . Сбор данных производился с помощью программного обеспечения, поставляемого с системой Elekta-Neuromag, а временные метки, соответствующие началу предъявления визуальных стимулов, отмечались в режиме онлайн с использованием параллельного порта.Код MATLAB также включал эти маркеры событий через соединение через параллельный порт. Дополнительные сведения см. В разделе о коде и совместном использовании данных.

2,4. Методика эксперимента

Испытуемые сидели в удобном кресле с откидной спинкой, выпрямив ноги и положив руки на подлокотник спереди или на коленях. Перед экспериментом участников попросили удалить любые металлические предметы выше талии, такие как украшения, ремни и бюстгальтеры, а также обувь. Эксперимент начался с записи 2-минутной фоновой активности, когда испытуемый фокусировался на красной точке, расположенной в середине неподвижного (немигающего) изображения куба.Это испытание MEG послужило справочной информацией для дальнейших анализов.

Весь эксперимент включал в себя два этапа: произвольный контроль воспринимаемой ориентации куба и непроизвольное спонтанное переключение между двумя ориентациями куба. На первом этапе после 30-секундного отдыха и обучающего визуального сообщения мерцающий куб Неккера с двумя частотами отображался на экране 24 раза (по 5 с с интервалом 5 с между ними). В первых 12 испытаниях 9 из 12 участников просили интерпретировать куб как ориентированный влево.После 30-секундного отдыха и инструктивного визуального сообщения участникам было предложено интерпретировать следующие 12 кубиков как ориентированные вправо. Для 3 испытуемых мы изменили порядок произвольного восприятия, попросив их интерпретировать первые 12 кубиков как ориентированные вправо, а следующие 12 кубиков как ориентированные влево. На этом завершился первый экспериментальный этап.

Вторая часть эксперимента началась с того же представления куба Неккера, но уже на 120 с. На этом этапе испытуемых проинструктировали не фиксировать внимание на какой-либо конкретной ориентации куба.Во всех экспериментах участников просили сосредоточиться только на красной точке в центре изображения. Это было сделано для того, чтобы изменения ориентации куба были вызваны не движениями глаз, то есть на уровне сетчатки, а зрительными нейронами более высокого уровня.

2,5. Визуально индуцированное поле (VIF)

В этой статье мы представляем новую меру зрительной реакции мозга, которая определяется как средняя активность мозга в зрительной коре в течение более продолжительного времени, чем временные интервалы временной вызванной реакции, которые не привязаны по фазе к стимулу.Традиционно используемое визуально вызванное поле (ЗВП) привязано к стимулу по времени, и поэтому зрительная активность мозга усредняется по всем испытаниям. Поскольку мы наблюдаем промежуточные фазовые сдвиги в экспериментах с большей продолжительностью (например, 120 с) в непредсказуемые моменты времени, усреднение по нескольким испытаниям невозможно. Хотя эта реакция вызвана стимулами, моменты ее начала и промежуточных фазовых сдвигов не фиксированы. Поэтому мы удачно назвали его визуально индуцированным ответом (VIR) в отличие от визуально вызванного ответа (VER).Следует отметить, что VER в таких временных масштабах, усредненный по нескольким испытаниям, называется устойчивой визуальной вызванной реакцией (SSVER).

Мозг был нанесен на карту с использованием сетки из 15 004 точек, представляющих корковые источники. Есть несколько комбинаций, в которых эти многочисленные источники мозга могут производить наблюдаемую магнитную активность, регистрируемую 306 каналами MEG. Эта так называемая обратная задача некорректна и может быть решена только с помощью дополнительных предположений о нейронной системе, таких как минимизация полной энергии системы.Зависимые от глубины чувствительность и пространственное разрешение были нормализованы с использованием метода стандартизированной электромагнитной томографии низкого разрешения (sLORETA).

После совмещения стандартной анатомической магнитно-резонансной томографии (МРТ), предоставленной в Brainstorm (Tadel et al., 2011), с реперными точками, анатомия черепа была деформирована, чтобы соответствовать полученным точкам на коже черепа с помощью устройства Polhemus с погрешностью 2%. Мы использовали атлас Бродмана в Brainstorm, чтобы найти корковые источники, связанные с визуальными областями V1 и V2 на смоделированной кортикальной сетке (1227 точек).Затем реакция этих визуальных источников была усреднена для получения VIF для каждого испытания.

2.6. Спектральный анализ

вейвлетов на основе Морле, построенных из материнского вейвлета с центральной частотой 1 Гц и полной шириной 12 с на полувысоте (FWHM), были использованы для получения временных рядов мощности вейвлета на второй гармонике частот мерцания. Частоты второй гармоники были точно настроены на основе спектра мощности сигналов VIF для каждого испытуемого.

2,7.Вейвлет-анализ

Частотно-временной анализ основан на непрерывном вейвлет-преобразовании (Павлов и др., 2012; Храмов и др., 2015)

, где «*» обозначает комплексное сопряжение, а X ( t ) — анализируемый сигнал MEG. Комплексный вейвлет Морле выбран в качестве материнского вейвлета

с ω ₀ = 2π f ₀ , являющейся центральной частотой вейвлетов Морле, и i = -1.Вейвлет-мощности W ( f ₁ , t ) и W ( f ₂ , t ), заданные уравнением (1), оценивались на частотах маркировки f ₁ = 13,33 Гц и f ₂ = 17,14 Гц (вторая гармоника частот мерцания) соответственно. Поскольку частотная характеристика затухает с увеличением частоты по правилу 1/ f , энергия вейвлета нормализуется к соответствующему периоду модуляции (1/ f _{1, 2} ).Следовательно, временные ряды вейвлета умножаются на их определяющие частоты, чтобы получить

, а разница между спектральными энергиями при f ₁ и f ₂ затем вычисляется как

и нормализовано до максимального абсолютного значения как

В нашем анализе мы усреднили E ₁ и E ₂ за время и по всем испытаниям отдельно для интерпретаций куба, ориентированного влево (P1L и P2L), и для ориентированного вправо (P1R и P2R) куба. .Спектры мощности, усредненные по всем участникам, показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 . Спектры средней мощности. Фурье-спектры VIF, усредненные по всем объектам при восприятии немигающих (фон) (синий), ориентированных влево (красный) и вправо (зеленый) кубов.

Эволюция нормализованной разности энергий в уравнении (5) для типичных 5-секундных испытаний, соответствующих левой и правой ориентации куба для одного из испытуемых, показана на рисунке 3.

Рисунок 3 . Спектральная разница. Временной ряд нормализованной разности энергий (уравнение 5) для одиночных испытаний, соответствующих произвольному ориентированному влево (слева) и ориентированному вправо (справа) восприятию куба .

Различия между энергиями вейвлетов при f ₁ и f ₂ , соответствующих левоориентированному и правому восприятию куба (D1,2 = P1,2L-P1,2R), означает смещение в спектральное отражение левой ориентации по сравнению с правой ориентацией, так что D ₁ должно быть выше, а D ₂ должно быть ниже.Разница между D ₁ и D ₂ определяет индекс производительности μ как

Показатель μ характеризует способность испытуемого добровольно придерживаться предсказанной ориентации куба. Подобно добровольному случаю, нормализованные временные ряды разницы энергий для обеих частот были оценены из VIF для непроизвольного восприятия. Однако, в отличие от добровольного дела, продолжительность судебного разбирательства была увеличена до 120 с.

2,8. Маркировка состояний восприятия

Чтобы определить момент переключения между двумя разными ориентациями куба, мы предлагаем метод, основанный на временных рядах мощности вейвлета.В нашем подходе ΔE¯, вычисленное по уравнению (5), проверяется на предмет значительных изменений выше порога, равного его стандартному отклонению δ:

Активное состояние определяется как ориентированное влево (Switch = 1), если ΔE¯> ​​δ, и как ориентированное вправо (Switch = 0), если ΔE¯ <-δ. Алгоритм устойчив к незначительным возмущениям и придерживается предыдущего состояния при -δ <ΔE¯ <δ. Типичные переключатели восприятия между двумя ориентациями куба показаны на рисунке 4.

Рисунок 4 .Разница в спектральных энергиях. Временные ряды с отмеченными переключениями между непроизвольным левоориентированным и правым восприятием куба. Правая панель показывает увеличенную часть левого графика с отмеченными временами отдыха T1 и T2.

2.9. Связанная с событием согласованность

Чтобы локализовать источники мозга во время второй части эксперимента, мы рассчитали связность, связанную с событиями (ERC).

Чтобы уменьшить вычислительную нагрузку, мы сначала разделили 120-секундные испытания на сорок трехсекундных испытаний как для второй части эксперимента, так и для фоновых записей.Для каждого из испытаний с разделением для обоих экспериментальных условий, согласованность в квадрате величины между оцененным временным рядом источника (15004 сигнала) и синусоидальным сигналом на любой из частот мечения, т. Е. f ₁ или f ₂ , была оценена. После усреднения значений когерентности по всем сорока испытаниям была рассчитана разница между средней когерентностью во время второй части эксперимента и фоном, которую назвали ERC. Таким образом, ERC был рассчитан по всем 15004 источникам мозга для создания тепловых карт для определения местоположения источника.Подробное описание метода см. В (Chholak et al., 2020b).

Карты ERC были оценены при обеих частотах маркировки: f ₁ и f ₂ , а затем усреднены для получения окончательной карты локализации источника.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Эксперимент-1: Добровольный контроль воспринимаемой ориентации куба

Мы видим, что для интерпретации куба, ориентированного влево, спектральная энергия выше при f ₁ , чем при f ₂ , тогда как для куба, ориентированного вправо, имеет место противоположная ситуация.Это можно увидеть на рисунке 2, где мы строим спектры мощности, усредненные по всем испытуемым во время испытаний, с ориентированным влево кубом, ориентированным вправо кубом и неподвижным кубом (фоном) без мерцания.

Следовательно, мы ожидаем, что преобладание левой ориентации над правой ориентацией, рассчитанное как разница между спектральными мощностями, соответствующими двум различным ориентациям куба, при f ₁ (или D ₁ ) будет положительный и выше, чем при f ₂ (или D ₂ ), который должен быть отрицательным и ниже D ₁ .Кроме того, разница между D ₁ и D ₂ будет означать способность произвольного внимания субъекта (μ) воспринимать обе ориентации куба, потому что причина для восприятия контраста между контролируемыми и необслуживаемыми стимулами. это произвольное внимание.

На рисунке 3 показаны типичные временные ряды разности спектральной мощности для частот левой и правой стороны во время произвольного внимания при ориентации левого и правого куба.В таблице 1 мы представляем преобладание левой ориентации над правой как для частот, так и для показателей произвольного внимания μ, рассчитанных по уравнению (6). В то время как спектральная разность D ₁ незначительно положительна, D ₂ в значительной степени отрицательна. Видно, что μ всегда положительна.

Таблица 1 . Преобладание левоориентированных ( D ₁ ) над правоориентированных ( D ₂ ) интерпретаций куба при f ₁ и f ₂ , соответственно, и исполнение произвольного внимания (μ ).

Как обсуждалось во введении, влияние внимания на контрастную чувствительность хорошо задокументировано различными экспериментами. Остается вопрос, связано ли усиление контрастности с усилением доминирующего стимула (Chong et al., 2005) или уменьшением доминирования необслуживаемого стимула (Carrasco et al., 2004; Hancock and Andrews , 2007). Многие исследования утверждают, что внимание повышает чувствительность восприятия (Prinzmetal et al., 1997a, 1998; Lu and Dosher, 1998; Carrasco et al., 2000; Cameron et al., 2002). В связи с этим были предложены две известные модели. Один из них предполагает, что внимание улучшает качество нейронной реакции на стимул (усиление сигнала) (Carrasco et al., 2000, 2002; Cameron et al., 2002), а другой предполагает, что внимание снижает реакцию на оставленный без присмотра стимул. (уменьшение внешнего шума) (Лу и Дошер, 1998; Baldassi, Burr, 2000). В своей новаторской работе Carrasco et al. (2004) продемонстрировали с помощью продуманного набора психофизических экспериментов на большом количестве испытуемых, что внимание увеличивает силу воспринимаемого стимула за счет уменьшения воздействия оставленных без присмотра стимулов.

Наши результаты также подтверждают механизм внимания внешнего шумоподавления в противоположность усилению сигнала. Когда субъект добровольно обращается к кубу, ориентированному влево, по сравнению с кубом, ориентированным вправо, преобладание частоты сопровождаемого стимула f ₁ не увеличивается так сильно, как уменьшается частота стимула, оставленного без присмотра f ₂ . Таким образом, усиление контраста стимула, которому уделяется внимание, и стимула без присмотра, обусловленное произвольным вниманием, вызвано уменьшением доминирования стимула без присмотра.

Однако следует отметить, что Carrasco et al. (2000), Cameron et al. (2002) и Carrasco et al. (2002) работали с парадигмой преходящего внимания, которое внедрялось с помощью визуальных сигналов и длилось максимум 250 мс. В нашем исследовании испытуемых просили сохранять внимание в течение всего периода 5-секундных испытаний. Следовательно, описанный выше механизм верен не только для кратковременных ответов, но и для устойчивых долгосрочных ответов.

3.2. Эксперимент 2: Непроизвольное переключение между различными состояниями восприятия

Когда испытуемые спонтанно переключают свое внимание на любую из ориентаций куба, спектральное содержание VIF показывает узкие пики на частотах маркировки f ₁ и f ₂ и суммарных частотах мерцания ( f ₁ + f ₂ ) / 2 (рисунок 5).Это можно объяснить тем фактом, что во время восприятия любой из ориентаций куба центральный квадрат на пересечении обеих ориентаций мигает с частотой суперпозиции и, следовательно, присутствует во время восприятия любой ориентации.

Рисунок 5 . Непроизвольное внимание. (A) Средний спектр мощности VIF для всех испытуемых при непроизвольном переключении между двумя ориентациями куба. (B, C) Распределения вероятностей времен доминирования для левого (T ₁ ) и правого (T ₂ ) куба ориентации.

Средние значения времен доминирования для обеих ориентаций схожи ( T _{a 1} = 4,097 мс, T _{a 2} = 5,124 мс), но любопытно, что наиболее вероятное или модальное время доминирования для левой ориентации ( T _{м 1} = 2,275 с) намного выше, чем для правой ориентации ( T _{м 2} = 0,424 с). Это, кажется, указывает на предвзятость в восприятии двух ориентаций куба, т.е.е., одна и та же стимуляция легче и чаще возбуждает левую ориентацию, чем правую.

На выбор восприятия могут влиять пространственные, зрительные или функциональные механизмы. В нашем исследовании оба восприятия куба были показаны обоими глазами, поэтому межглазная конкуренция не повлияла на выбор ориентации. Поскольку глаза испытуемого были зафиксированы на центральной красной точке, относительно которой симметрично располагались оба скелета куба, мы также можем исключить пространственное выделение.Наконец, черты обеих ориентаций были идентичны и появлялись на экране вместе резко, без каких-либо плавных переходов между ними. Следовательно, мы также можем исключить механизмы, основанные на функциях.

Другой возможной причиной предпочтения ориентации левого куба может быть то, что в нашей повседневной жизни мы чаще видим куб, ориентированный влево, и, следовательно, перцепционная стабильность ориентации левого куба выше (Chholak et al., 2020a ). Эта форма внимания в перцептивном отборе, которая не зависит от глазных, пространственных или основанных на особенностях механизмов, а зависит исключительно от репрезентативного объекта, которому она соответствует, называется объектным вниманием и, как было показано, определяет доминирование в бистабильном восприятии (Mitchell и другие., 2004).

Кроме того, мы локализовали источники мозга, усредняя карты ERC на частотах f ₁ и f ₂ . На рисунке 6 показана локальная активность мозга в зрительной коре одного из субъектов (Субъект-B). Интересно, что мы наблюдали сравнительно более сильную активацию в правом полушарии, что соответствует левому полю зрения. Эти результаты соответствуют предпочтению ориентации левого куба.

Рисунок 6 .Типичная карта локализации источника с использованием средней связности, связанной с событиями. Связанная с событием когерентность для обеих частот стимуляции вычисляется и усредняется, чтобы выявить источники мозга, активные во время спонтанного переключения между состояниями зрительного восприятия. Источники локализованы в зрительной коре.

На левой панели рисунка 7 показано среднее время модального доминирования T _{м 0} = ( T _{м 1} + T _{м 2} ) / 2 vs .произвольное выполнение внимания μ. Как уже отмечалось, только 10 из 12 субъектов участвовали во второй части эксперимента с дополнительным неплательщиком. Интересно, что более высокая активность внимания приводит к более короткому времени доминирования. Это соответствует нашей гипотезе о том, что повышенное внимание требует большей нейронной сети для обработки информации и принятия решения , это, в свою очередь, увеличивает нейронный шум, поскольку задействовано большее количество синапсов и нейронов (Pisarchik et al., 2019b).Наконец, более сильный мозговой шум вызывает более частое переключение между состояниями восприятия или более частый выбор ответа и, следовательно, более короткое время доминирования.

Рисунок 7 . Связь времени доминирования с активностью внимания и шумом мозга. (A) Время доминирования по сравнению с показателем внимания с линейной аппроксимацией (среднеквадратичная ошибка: 0,168; F-статистика: 5,7; p -значение: 0,0484). (B) Время доминирования против шума мозга с линейной аппроксимацией (среднеквадратичная ошибка: 0.147; F-статистика: 8,95; p — значение: 0,0242.

Чтобы проверить эту гипотезу, мы оценили шум мозга, используя методологию, основанную на фазовой синхронизации (Boccaletti et al., 2018), как в эксперименте, описанном в нашей недавней статье (Pisarchik et al., 2019a). В отдельной серии экспериментов с мерцанием только одной грани куба мы измерили эксцесс распределений вероятностей разности фаз между второй гармоникой мерцающего сигнала ( f ₁ ) и VIF в затылочной коре.На правой панели рисунка 7 мы строим график зависимости среднего времени модального доминирования от шума мозга (в единицах обратного эксцесса). Мало того, что две кривые следуют схожей тенденции к снижению, но и у субъектов с более высоким произвольным вниманием также примерно более высокий уровень шума. Важно отметить, что шум мозга измерялся иначе, чем в эксперименте, описанном в этой статье. Тем не менее, можно предположить, что субъект с более высокими (Субъект-B) или более низкими способностями произвольного внимания (Субъект-I) уделял аналогичный уровень внимания во время последующего эксперимента по измерению шума в мозгу.Как и ожидалось, эти значения противоречат друг другу, что подтверждает нашу гипотезу о том, что более высокая производительность внимания связана с более сильным шумом мозга , потому что более крупная нейронная сеть участвует в обработке информации. Этот результат согласуется с теорией Биалека и ДеВиза (Bialek and DeWeese, 1995), которые предсказали, что «мозг всегда находит статистически оптимальную интерпретацию поступающих сенсорных данных».

4. Заключение

В этой статье мы предложили новые подходы к оценке эффективности внимания и классификации бистабильных состояний восприятия, основанные на вейвлет-преобразовании нейрофизиологической активности мозга.Это позволило нам оценить испытуемых по их способности добровольно уделять внимание данному объекту и игнорировать конкурирующие отвлекающие факторы. Благодаря неинвазивному характеру и относительно короткому времени проведения, его можно использовать в качестве скринингового теста для внимательных субъектов, как и тесты IQ, но с гораздо более коротким временем проведения.

Что касается возможных приложений, разработанный алгоритм для классификации бистабильных состояний может быть полезен для разработки новых неинвазивных интерфейсов мозг-компьютер в реальном времени из-за его быстрых вычислений и относительной простоты по сравнению с очень сложными методами классификации машинного обучения, которые требуют огромного времени вычислений и больших объемов данных.

Это перспективное направление исследований требует дальнейшего развития. Одним из возможных улучшений могло бы стать сочетание различных методов изучения зрительного внимания, например, анализ расширенного спектра, вызванного зрительным вызовом (Lalor et al., 2007) или методов слепого разделения источников (Tang et al., 2002). В частности, последний метод представляет собой модификацию независимого компонентного анализа, позволяющую собирать данные МЭГ во время когнитивных задач. Поскольку этот метод требует хорошей стабилизации головы, объединение слепой идентификации второго порядка с SSVEP будет простым.Фильтрация управляющих частот может позволить разделить сигнал, исходящий от разных частей мозга.

Заявление о доступности данных

Необработанные данные, подтверждающие выводы этой статьи, будут предоставлены авторами без излишних оговорок.

Заявление об этике

Исследования с участием людей были рассмотрены и одобрены этическим комитетом Мадридского технического университета. Пациенты / участники предоставили письменное информированное согласие на участие в этом исследовании.

Авторские взносы

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее к публикации.

Финансирование

Экспериментальное исследование было поддержано Министерством экономики и конкурентоспособности Испании в рамках проекта SAF2016-80240. Анализ данных поддержан Российским научным фондом (грант № 19-12-00050). Эта рукопись была выпущена в качестве препринта на BioRxiv (Chholak et al., 2020c).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Сноски

Список литературы

Бальдо, Дж. В., Шимамура, А. П., и Принцметал, В. (1998). Сопоставление символов с модальностями ответа: Влияние помех на задачи типа Струпа. Percept. Психофизика 900 16. 60, 427–437. DOI: 10.3758 / BF03206864

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бялек, В., и ДеВиз, М. (1995). Случайное переключение и оптимальная обработка при восприятии неоднозначных сигналов. Phys. Rev. Lett . 74, 3077–3080. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.74.3077

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Боккалетти, С., Писарчик, А. Н., дель Генио, К. И., и Аман, А. (2018). Синхронизация: от связанных систем к сложным сетям . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. DOI: 10.1017 / 9781107297111

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кэмерон, Э.Л., Тай, Дж., И Карраско, М. (2002). Скрытое внимание влияет на психометрическую функцию контрастной чувствительности. Vis. Res . 42, 949–967. DOI: 10.1016 / S0042-6989 (02) 00039-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карраско, М., Пенпечи-Талгар, К., и Экштейн, М. (2000). Пространственное скрытое внимание увеличивает контрастную чувствительность вдоль спинномозговой жидкости: поддержка усиления сигнала. Vis. Res . 40, 1203–1215. DOI: 10.1016 / S0042-6989 (00) 00024-9

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Карраско, М., Уильямс, П., и Йешурун, Ю. (2002). Скрытое внимание увеличивает пространственное разрешение с масками или без них: поддержка усиления сигнала. Дж. Вис . 2, 467–479. DOI: 10.1167 / 2.6.4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чолак П., Храмов А. Э., Писарчик А. Н. (2020a). Продвинутая модель восприятия, сочетающая шум мозга и адаптацию. Нелинейный динамик . 100, 3695–3709. DOI: 10.1007 / s11071-020-05741-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чхолак, П., Куркин, С., Храмов, А., Писарчик, А. (2020b). Связанная с событиями когерентность в зрительной коре и мозговом шуме: исследование MEG. Заявл. Sci .

Google Scholar

Чолак П., Максименко В. А., Храмов А. Е., Писарчик А. Н. (2020c). Оценка произвольного и непроизвольного внимания при бистабильном зрительном восприятии: исследование МЭГ. bioRxiv . DOI: 10.1101 / 2020.02.18.953653

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дотов Д.Г., Турвей М.Т., и Фрэнк Т. Д. (2019). Воплощенные гештальты: нестабильные визуальные явления становятся стабильными, когда они являются стимулами для выбора конкурентных действий. Atten. Восприятие. Психол . 82, 2330–2342. DOI: 10.3758 / s13414-019-01868-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эриксен, Б.А., и Эриксен, К.В. (1974). Влияние шумовых букв на идентификацию целевой буквы в непоисковой задаче. Percept. Психофизика 900 16. 16, 143–149. DOI: 10.3758 / BF03203267

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эриксен, К.В. и Эриксен Б. А. (1979). Избыточность цели в визуальном поиске: повторы цели в отображении ухудшают обработку? Percept. Психофизика 900 16. 26, 195–205. DOI: 10.3758 / BF03199869

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эриксен, К. В., и Шульц, Д. В. (1979). Обработка информации в визуальном поиске: концепция непрерывного потока и результаты экспериментов. Percept. Психофизика 900 16. 25, 249–263. DOI: 10.3758 / BF03198804

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ганди, С.П., Хигер Д. Дж. И Бойнтон Г. М. (1999). Пространственное внимание влияет на активность мозга в первичной зрительной коре головного мозга человека. Proc. Natl. Акад. Sci. США . 96, 3314–3319. DOI: 10.1073 / pnas.96.6.3314

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хэнкок, С., и Эндрюс, Т. Дж. (2007). Роль произвольного и непроизвольного внимания в выборе доминирующего восприятия во время бинокулярного соперничества. Восприятие 36, 288–298. DOI: 10.1068 / p5494

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гельмгольц, Х.(1962). Трактат Гельмгольца по физиологической оптике . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Dover Publications ;.

Google Scholar

Хиллард, С.А., и Анлло-Венто, Л. (1998). Событийные потенциалы мозга в исследовании зрительного избирательного внимания. Proc. Natl. Акад. Sci. США . 95, 781–787. DOI: 10.1073 / pnas.95.3.781

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Храмов А.Е., Короновский А.А., Макаров В.А., Павлов А.Н., и Ситникова Е. (2015). Вейвлеты в неврологии . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк; Гейдельберг: Springer. DOI: 10.1007 / 978-3-662-43850-3

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Huguet, G., Rinzel, J., и Hupe, J.M. (2014). Шум и адаптация в мультистабильном восприятии: шум побуждает переключаться, адаптация определяет выбор восприятия. Восприятие 14:19. DOI: 10.1167 / 14.3.19

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Йонидес, Дж.(1983). Далее к модели движения мысленного взора. Бык. Психон. Soc . 21, 247–250. DOI: 10.3758 / BF03334699

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лалор, Э., Келли, С., Перлмуттер, Б.А., Рейли, Р., и Фокс, Дж. (2007). Выделение эндогенных визуально-пространственных эффектов внимания с помощью новой техники визуально-вызванного анализа расширенного спектра (VESPA). Eur. Дж. Neurosci . 26, 3536–3542. DOI: 10.1111 / j.1460-9568.2007.05968.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мангун, Г.Р., Буонокоре, М. Х., Джирелли, М., и Джа, А. П. (1998). ERP и fMRI меры визуального пространственного избирательного внимания. Гум. Мозговой картограф . 6, 383–389. DOI: 10.1002 / (SICI) 1097-0193 (1998) 6: 5/6 <383 :: AID-HBM10> 3.0.CO; 2-Z

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мартинес-Трухильо, Дж. К. и Треуэ, С. (2002). Сила модуляции внимания в МТ кортикальной области зависит от контраста стимула. Нейрон 35, 365–370. DOI: 10.1016 / S0896-6273 (02) 00778-X

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Макадамс, К.Дж. И Маунселл Дж. Х. Р. (1999). Влияние внимания на функции настройки ориентации отдельных нейронов в кортикальной области макака V4. Дж. Neurosci . 19, 431–441. DOI: 10.1523 / JNEUROSCI.19-01-00431.1999

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Mordkoff, J. T., и Egeth, H. E. (1993). Еще раз о времени отклика и точности: конвергентная поддержка интерактивной модели гонок. J. Exp. Психол . 19, 981–991. DOI: 10.1037 / 0096-1523.19.5.981

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Морено-Ботэ Р., Ринзель Дж. И Рубин Н. (2007). Индуцированные шумом изменения в модели аттракторной сети бистабильности восприятия. Дж. Нейрофизиол . 98, 1125–1139. DOI: 10.1152 / jn.00116.2007

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Павлов А. Н., Храмов А. Е., Короновский А. А., Ситникова Е. Ю., Макаров В. А., Овчинников А. А. (2012).Вейвлет-анализ в нейродинамике. Phys. Успехи . 55, 845–875. DOI: 10.3367 / UFNe.0182.201209a.0905

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Писарчик А. Н., Чолак П., Храмов А. Е. (2019a). Оценка шума мозга по реакции МЭГ на мерцающую визуальную стимуляцию. Фракт Солитона Хаоса. Х . 1: 100005. DOI: 10.1016 / j.csfx.2019.100005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Писарчик, А.Н., Хаймес-Реатеги, Р., Магальон-Гарсия, К.Д. А., Кастильо-Моралес, К. О. (2014). Критическое замедление и прерывистость бистабильного восприятия, вызванная шумом. Biol. Киберн . 108, 397–404. DOI: 10.1007 / s00422-014-0607-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Писарчик А.Н., Максименко В.А., Андреев А.В., Макаров В.В., Журавлев М.О., Фролов Н.С. и др. (2019b). Когерентный резонанс в распределенной корковой сети во время сенсорной информации. Научный сотрудник .9: 18325. DOI: 10.1038 / s41598-019-54577-1

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Познер, М. И. (1978). Хронометрические исследования разума . Хиллсдейл: Л. Эрльбаум.

Google Scholar

Познер, М. И., Ниссен, М. Дж., И Огден, В. К. (1978). «Обслуживаемые и автоматические режимы обработки: роль набора для пространственного местоположения», в Режимы восприятия и обработки информации , Х. Л. Пик, Э. Дж. Зальцман (Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум), 137–157.

Google Scholar

Prinzmetal, W., Amiri, H., Allen, K., and Edwards, T. (1998). Феноменология внимания: 1. Цвет, расположение, ориентация и пространственная частота. J. Exp. Психол . 24, 261–282. DOI: 10.1037 / 0096-1523.24.1.261

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Prinzmetal, W., Nwachuku, I., Bodanski, L., Blumenfeld, L., and Shimizu, N. (1997a). Феноменология внимания. 2. Яркость и контраст. Сознательное. Cogn .6, 372–412. DOI: 10.1006 / ccog.1997.0313

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Санти, Дж. Л., и Эгет, Х. Э. (1982). Измеряют ли время реакции и точность одни и те же аспекты распознавания букв? J. Exp. Psychol. Гм. Восприятие . 8, 489–501. DOI: 10.1037 / 0096-1523.8.4.489

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шпиро А., Морено-Ботэ Р., Рубин Н. и Ринзель Дж. (2009). Баланс между шумом и адаптацией в моделях конкуренции восприятия бистабильности. J. Comput. Neurosci . 27, 37–54. DOI: 10.1007 / s10827-008-0125-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тадель, Ф. Ф., Байе, С., Мошер, Дж. К., Пантазис, Д., и Лихи, Р. М. (2011). Brainstorm: удобное приложение для анализа МЭГ / ЭЭГ. Comput. Intel Neurosci . 2011: 879716. DOI: 10.1155 / 2011/879716

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тан, А.С., Перлмуттер, Б.А., Малазенко, Н.А., Фунг Д. Б. и Риб Б. С. (2002). Независимые компоненты магнитоэнцефалографии: локализация. Нейронные вычисления . 14, 1827–1858. DOI: 10.1162 / 089976602760128036

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Произвольное и непроизвольное внимание различаются в зависимости от импульсивности

Пространственное внимание относится к способности выбирать и расставлять приоритеты для обработки частей окружающей среды, игнорируя другие.Добровольное внимание — это тип внимания, которое целенаправленно и определяется соответствующей задачей. Непроизвольный захват внимания приводит к тому, что стимулы выбираются из-за их значимости, а не релевантности задачи (Jonides, 1981). В эксперименте 1 произвольное и непроизвольное внимание исследовалось с использованием парадигмы пространственных сигналов, показанной на рис. 1.

Мы обнаружили, что у низкоимпульсивных участников больше произвольного внимания, а у высокоимпульсивных — больше непроизвольного внимания. Есть по крайней мере два возможных варианта этих выводов. Согласно учётной записи с вероятностным обучением , участники с низким уровнем импульсивности могут быть более чувствительны к информации, содержащейся в репликах.Следовательно, если сигнал был предсказуемым, они более эффективно использовали его (а если он был непредсказуемым, более эффективно игнорировали его), чем участники с высокой импульсивностью. В качестве альтернативы, согласно отчету о пространственном распределении , группы импульсивности могут различаться по своим способностям ограничивать внимание определенным местоположением и избегать местоположений, которые считаются нерелевантными. Следовательно, участники с низкой импульсивностью могут лучше оттачивать релевантное место, отфильтровывая нерелевантные места.Сильно импульсивный участник может действовать с более широким распределением внимания.

Эффект трудности восприятия

Helmholtz, H. von. (1925). Руководство по физиологической оптике [Трактат

по физиологической оптике] (Том 3). Ланкастер, Пенсильвания: Оптическое общество

Америки.

Хендерсон, Дж. М., и Маккистан, А. Д. (1993). Пространственное распределение

внимания по экзогенному сигналу. Восприятие и психофизика, 53,

221–230.

Хорстманн, Г. (2002). Доказательства захвата внимания удивительным цветным синглом

при визуальном поиске. Психологическая наука, 13, 499–505.

Йонидес, Дж. (1976, ноябрь). Произвольный или рефлексивный контроль движения мысленного взора

. Документ, представленный на собрании Хономического общества Psy-

, Сент-Луис, штат Миссури.

Йонидес, Дж. (1980). К модели движения мысленного взора.

Канадский журнал психологии, 34, 103–112.

Йонидес, Дж. (1981). Произвольный или автоматический контроль над движением глаз в сознании

. В J. B. Long & A. D. Baddeley (Eds.), Attention и

performance IX (стр. 187–204). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум.

Йонидес, Дж. (1983). Далее к модели движения мысленного взора.

Бюллетень Психономического общества, 21, 247–250.

Кингстон А., Смилек Д., Ристич Дж., Фризен К. К. и Иствуд Дж. Д.

(2003). Вниманию исследователей! Пришло время взглянуть на реальный мир.

Текущие направления психологической науки, 12 (5), 176–180.

Кляйн, Р. М., и Дик, Б. (2002). Временная динамика рефлексивного внимания

смен: двухпотоковая последовательная визуальная презентация. Психологическая наука,

13, 176–179.

Кляйн, Р. М., и Тейлор, Т. Л. (1994). Категории когнитивного торможения

со ссылкой на внимание. В D. Dagenbach & T. Carr (Eds.), Inhibitors

процессов внимания, памяти и языка (гл.3. С. 133–150).

Нью-Йорк: Academic Press.

Ламберт, А., и Дадди, М. (2002). Визуальное ориентирование с центральными и

периферийными прецедентами: устранение вкладов эксцентриситета кия, различения сигналов

и пространственного соответствия. Визуальное познание, 9,

303–336.

Лэнгтон, С. Р. Х., Уотт, Р. Дж., И Брюс, В. (2000). Это есть у глаз?

Подсказки к направлению общественного внимания. Тенденции в когнитивных науках,

4 (2), 50–59.

Лофтус, Г. Р., и Массон, М. Э. Дж. (1994). Использование доверительных интервалов в

внутрипредметных дизайнах. Psychonomic Bulletin & Review, 1, 476 — 490.

Lu, Z.-L., & Dosher, B. (1998). Внешний шум выделяет внимание

. Vision Research, 38, 1183–1198.

Люс Р. Д. (1977). Дискриминационные процессы Терстона пятьдесят лет спустя.

Psychometrika, 42, 461–489.

Luck, S., Hillyard, S., Mouloua, M., & Hawkins, H.(1996). Механизмы

визуально-пространственного внимания: распределение ресурсов или уменьшение неопределенности?

Журнал экспериментальной психологии: человеческое восприятие и исполнение —

mance, 27, 725–737.

Удача, С. Дж., И Томас, С. Дж. (1999). Какое разнообразие внимания автоматически захватывается периферийными сигналами? Восприятие и психофизика, 61,

1424–1435.

МакЛауд, К. М. (1991). Полвека исследований эффекта Струпа: интегративный обзор

.Психологический бюллетень, 109, 163–203.

McDonald, J. J., Teder-Saelejaervi, W. A., & Hillyard, S. A. (2000,

, 19 октября). Непроизвольная ориентация на звук улучшает зрительное восприятие.

Природа, 407, 906–908.

Мур К. М. и Эгет Х. (1998). Как внимание, основанное на особенностях, влияет на визуальную обработку

? Журнал экспериментальной психологии: Human Per-

ception and Performance, 24, 1296–1310.

Мур, К. М., Янтис, С., Воган, Б., и Хандверкер, Д. А. (нет данных).

Функциональное различие между пространственной и объектной визуализацией

лекция. Неопубликованная рукопись.

Mordkoff, J. T., & Egeth, H. E. (1993). Время отклика и точность

: Конвергентная поддержка интерактивной модели гонок. Journal of

Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 19,

981–991.

Норман Д. А. и Боброу Д. Г. (1975). По данным и ресурсам —

ограниченных процессов.Когнитивная психология, 7, 44 — 64.

Пачелла, Р. Г. (1974). Интерпретация времени реакции в исследованиях обработки информации —

. В Б. Х. Кантовица (ред.), Обработка информации о человеке

: Учебники по производительности и познанию (глава 2, стр. 41–

82). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум.

Познер, М. И. (1978). Хронометрические исследования разума. Хиллсдейл, Нью-Джерси:

Эрлбаум.

Познер, М. И. (1980). Ориентация внимания. Ежеквартальный журнал экспериментальной психологии

, 32, 3–25.

Познер, М. И., и Бойс, С. Дж. (1971). Компоненты внимания. Психолог —

ical Review, 78, 391–408.

Познер, М. И., и Коэн, Ю. А. (1984). Компоненты визуального ориентирования. В

H. Bouma и D. Bouwhuis (Eds.), Внимание и производительность X: Контроль

языковых процессов (стр. 531–556). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум.

Познер, М. И., Коэн, Ю., и Рафаль, Р. Д. (1982). Управление нейронными системами

пространственной ориентации.Философские труды Королевского общества B,

298, 187–198.

Познер, М. И., Ниссен, М. Дж., И Огден, В. К. (1978). Обслуживаемый и

автоматических режимов обработки: Роль набора для пространственного расположения. В Х. Дж.

Пик и Э. Зальцман (ред.), Режимы восприятия и обработки информации (стр. 137–158). Хиллсдейл, Нью-Джерси: Эрлбаум.

Познер, М. И., Снайдер, К. Р. Р. и Дэвидсон, Б. Дж. (1980). Внимание и обнаружение сигналов

.Журнал экспериментальной психологии: Общий, 109,

160–174.

Познер, М. И., Уокер, Дж. А., Фридрих, Ф. Дж., И Рафаль, Р. Д. (1984). Влияние

париетальной травмы на скрытую ориентацию внимания. Journal of Neuro-

science, 4, 1863–1874.

Prinzmetal, W. (в печати). Восприятие местоположения: притча из Секретных материалов. Per-

Понимание и Психофизика.

Prinzmetal, W., Amiri, H., Allen, K., & Edwards, T. (1998). Феномен-

энология внимания: I.Цвет, расположение, ориентация и «четкость». Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance,

24, 261–282.

Prinzmetal, W., Nwachuku, I., Bodanski, L., Blumenfeld, L., & Shimizu,

N. (1997). Феноменология внимания: II. Яркость и контраст.

Consciousness and Cognition, 6, 372–412.

Prinzmetal, W., Park, S., & Garette, R. (2004). Автоматическое внимание и перцептивное представление

.Рукопись отправлена ​​в печать.

Prinzmetal, W., & Wilson, A. (1997). Влияние внимания на длину феномена

. Восприятие, 26, 193–205.

Рафаль Р., Хеник А. и Смит Дж. (1991). Экстрагеничный вклад в

рефлекторного зрительного ориентирования у нормальных людей: преимущество височного полушария. Журнал когнитивной неврологии, 3, 322–328.

Рафаль, Р. Д., Познер, М. И., Фридман, Дж. Х., Инхофф, А. В., и Бернштейн, Э.

(1988). Ориентация зрительного внимания при прогрессирующем надъядерном параличе.

Мозг, 111, 267–280.

Раушенбергер Р. (2003). Захват внимания с помощью авто- и аллок-сигналов.

Psychonomic Bulletin & Review, 10, 814 — 842.

Ренсинк, Р. А., О’Реган, Дж. К., и Кларк, Дж. Дж. (1997). Видеть или не видеть:

Необходимость внимания для восприятия изменений в сценах. Психологический

Наука, 8, 368 –373.

Ристич, Дж., Friesen, C.K., & Kingstone, A. (2002). Глаза особенные? Это

зависит от того, как на это смотреть. Психономический бюллетень и обзор, 9,

507–513.

Руз, М., и Лупианез, Дж. (2002). Обзор захвата внимания: об автоматичности

и чувствительности к эндогенному контролю. Psicologica, 23,

283–309.

Санти, Дж. Л. и Эгет, Х. Э. (1980). Вмешательство в идентификацию букв: тест

на специфическое ингибирование.Восприятие и психофизика, 27,

321–330.

Санти, Дж. Л. и Эгет, Х. Э. (1982). Время реакции и точность

91

ВНИМАНИЕ

Произвольная и непроизвольная ориентация внимания вызывает аналогичные латерализованные изменения альфа-активности и медленные сдвиги потенциала в зрительной коре

Аннотация

Существует общее различие между эндогенным вниманием, которое относится к произвольная ориентация пространственного внимания в соответствии с текущими целями задачи и экзогенное внимание, которое является непроизвольной ориентацией на важные события независимо от текущих целей.Оба типа внимания могут облегчить сенсорную обработку информации в обслуживаемом месте, однако, как они влияют на визуальную обработку и влияют ли они на зрительно-корковую обработку аналогичным или различным образом, неизвестно. В настоящем исследовании мы стремились напрямую проверить этот вопрос, сравнивая связанные с событием потенциалы (ERP) и альфа-активность (колебания ~ 10 Гц) над зрительной корой во время интервала между меткой и целью серии аудиовизуальных задач по привлечению внимания.В двух внутрисубъектных экспериментах, в которых участвовали здоровые мужчины и женщины, мы варьировали два основных аспекта, по которым обычно различаются произвольные и непроизвольные задачи внимания: формат реплики (центрально или периферически представленный) и информативность реплики (пространственно-прогнозирующая и непредсказуемая). . Наши данные демонстрируют, что все эти сигналы вызывают латерализованные ERP над теменно-затылочной корой, а также запускают снижение затылочной альфа-активности над контралатеральными участками по отношению к местоположению указателя.Важно отметить, что величина и время действия этих нейронных эффектов значительно различаются в зависимости от формата сигнала и информативности, отражая динамику ранее описанных поведенческих эффектов. В то время как периферические сигналы вызывают быстрые изменения в зрительной коре головного мозга, эти изменения поддерживаются только тогда, когда сигнал является информативным относительно будущего местоположения цели. В целом эти данные предполагают, что произвольное и непроизвольное пространственное внимание поддерживается одними и теми же изменениями в зрительно-корковой обработке, сдвинутыми во времени.

Заявление о значимости Дихотомия между эндогенным и экзогенным вниманием является широко распространенной концепцией в литературе по вниманию, однако очень мало исследований напрямую сравнивали, различаются ли и чем они с точки зрения их нейронного воздействия на обработку изображений. Используя новую кросс-модальную парадигму подсказок, мы демонстрируем, что каждый из этих типов внимания вызывает аналогичные латерализованные изменения в зрительной коре в ответ на различные сигналы внимания, что подтверждается латерализованными ERP и осцилляторной альфа-активностью (~ 10 Гц).Важно отметить, что в соответствии с предыдущими поведенческими результатами, ход этих нейронных изменений во времени различается в зависимости от формата сигнала и информативности сигнала. В целом, это открытие подразумевает изменения альфа-активности и латерализованные медленные волны ERP как универсальные показатели пространственного внимания.

Введение

Селективное пространственное внимание может быть развернуто эндогенно (т. Е. Добровольно), следуя целям и намерениям наблюдателя, или экзогенно (т. Е. Непроизвольно), посредством захвата внезапным событием в окружающей среде, например яркой вспышкой или выдающийся звук (Reynolds & Chelazzi, 2004; Wright & Ward, 2008).Десятилетия исследований показали, что эндогенное и экзогенное внимание приводит к поведенческим преимуществам в обслуживаемом месте, что отражается в более высокой точности и более быстром времени отклика в задачах распознавания или обнаружения (Posner, 1980; Posner & Cohen, 1984; обзор см. В Carrasco, 2011). Однако эти поведенческие эффекты обычно возникают в разных временных масштабах: эндогенные преимущества внимания появляются медленно и сохраняются в течение длительного времени, а преимущества экзогенного внимания появляются быстро, но исчезают вскоре после этого (с возможностью последующих поведенческих издержек, т.е., запрет на возврат; Мюллер и Кролик, 1989; Накаяма и Маккебен, 1989; Кляйн, 2000). Из-за этих различий во времени и происхождении (внутренние цели и внешние события) часто предполагается, что эти два режима внимания принципиально различаются, включают разные нейронные субстраты (Corbetta & Shulman, 2002) и оказывают различное влияние на зрительное восприятие. корковая обработка (Hopfinger & West, 2006). Однако эндогенное и экзогенное внимание должны постоянно работать вместе, поскольку мы часто ориентируем свое внимание одновременно на физически значимую и поведенчески значимую информацию в нашем окружении.Соответственно, было бы полезно, чтобы оба типа внимания оказывали одинаковое влияние на зрительно-корковую обработку.

Предыдущее исследование предоставило некоторые доказательства того, как пространственное внимание влияет на сенсорную обработку для поддержки поведения. Например, несколько исследований показали, что эндогенное направление пространственного внимания усиливает зрительно-корковую обработку даже до появления целевого стимула. На электроэнцефалограмме (ЭЭГ) наблюдаются два особенно сильных маркера этих инициируемых сигналом изменений нервной активности.Один из них — это затылочный альфа-ритм, колебание 10 Гц, которое имеет тенденцию уменьшаться в затылочных областях, противоположных контролируемому участку, и увеличиваться в ипсилатеральных участках (Worden et al., 2000; Kelly et al., 2006; Thut et al., 2006; Грин и Макдональд, 2010). Другой нейронный маркер — это медленная волна в потенциале, связанном с событием (ERP), называемая поздней направленной позитивностью внимания (LDAP; Harter et al., 1989; Hopf & Mangun, 2000; Eimer, Van Velzen, & Driver, 2002 ; Грин и Макдональд, 2006).Оба этих латерализованных изменения в затылочной коре возникают относительно поздно после появления сигнала внимания (обычно на ~ 500-700 мс позже), предположительно делая их уникальными маркерами эндогенного внимания. Однако недавние исследования показывают, что периферические, непредсказуемые сигналы, обычно используемые для вызова экзогенных сдвигов пространственного внимания, также могут вызывать изменения затылочного альфа-ритма (Störmer et al., 2016; Feng et al., 2017) и запускать медленные положительные отклонения. в ERP (например, McDonald et al., 2013; Störmer, McDonald & Hillyard, 2019; Feng et al., 2014), возможно, напоминающие некоторые ЭЭГ-сигнатуры эндогенного внимания. Несмотря на это сходство, в настоящее время неясно, как эти нейронные показатели соотносятся друг с другом и с ориентацией внимания в более широком смысле, поскольку они изучались отдельно для разных участников и разных задач.

Здесь мы стремились напрямую проверить, вызывают ли эндогенное и экзогенное внимание аналогичные изменения в зрительно-корковой обработке до наступления цели, сравнивая ERP и альфа-активность в зрительной коре в течение интервала метка-цель задачи аудиовизуального внимания.Мы использовали слуховые сигналы для ориентации пространственного внимания, чтобы избежать каких-либо смешанных различий в низкоуровневой визуальной обработке, вызванной разными визуальными сигналами, что позволило нам изолировать нейронную активность, связанную с ориентацией пространственного внимания. В двух экспериментах с использованием внутрисубъектного дизайна мы варьировали два основных аспекта, по которым обычно различаются эндогенные и экзогенные задачи на внимание — формат сигнала (центральное или периферийное представление) и информативность сигнала (пространственное прогнозирование против непредсказуемого) — при этом все остальные параметры постоянны.В целом, наши результаты указывают на схожее влияние на зрительно-корковую обработку для обоих типов внимания в поддержку высоко кооперативной системы внимания, хотя временные ходы и величины этих эффектов существенно различаются.

Метод

Участники

Шестнадцать участников были включены в окончательную выборку эксперимента 1 (12 женщин; средний возраст 21,7 года), а еще 16 участников были включены в окончательную выборку эксперимента 2 (11 женщин; средний возраст 21 год). .9 лет). Для эксперимента 1 данные трех участников были исключены из-за чрезмерного количества артефактов на ЭЭГ (влияющих на> 33% испытаний). Данные от дополнительного участника были исключены из-за неспособности выполнить задание (участник сообщил, что видел две цели с ортогональной ориентацией в одном и том же месте, что привело к тому, что они сообщали о угадывании ориентации цели в каждом испытании). Для эксперимента 2 данные трех участников были исключены из-за производительности на уровне случайности или ниже во всех условиях (= / <~ 50% точности).Еще два участника не выполнили задачу ЭЭГ из-за неспособности подавить саккады к сигналу и / или цели в начальных практических задачах.

Все участники дали информированное письменное согласие, одобренное Программой защиты исследований на людях Калифорнийского университета в Сан-Диего, и получили оплату за свое время (10 долларов в час) или зачет курса. Все участники сообщили, что у них нормальное или скорректированное до нормального зрение и нормальный слух. Размеры выборки были выбраны априори на основании ряда других исследований, использующих аналогичные кросс-модальные парадигмы сигналов внимания (McDonald, Teder-Salejarvi, & Hillyard, 2000; Green & McDonald, 2006; Störmer, McDonald, & Hillyard, 2009; McDonald et al. al., 2013; Feng et al., 2014).

Стимулы и аппаратура

Участники сидели примерно в 45 см перед 24-дюймовым монитором в звукопоглощающей, электрически экранированной кабине. Стимулы представлялись на экране с помощью набора инструментов Psychophysics в MATLAB (Brainard, 1997; Pelli, 1997). Маленькая черная точка фиксации (0,5 ° x 0,5 ° угла обзора) всегда присутствовала в центре экрана, который в остальном был равномерно серым (RGB: 127, 127, 127). Черный круг (0,1 ° x 0,1 °) появлялся вокруг точки фиксации в начале каждого испытания, чтобы указать участнику, что испытание началось.Мы выполнили три разные задачи в двух экспериментах, которые различались только типом подаваемых сигналов. В гибридных (периферийно-информативные реплики; эксперименты 1 и 2) и экзогенных (периферийно-неинформативные реплики; эксперимент 2) задачах на внимание реплики представляли собой всплески розового шума ~ 83 мс (0,5–15 кГц, 78 дБ SPL), воспроизводимые с внешнего источника. динамики, установленные по обе стороны от монитора компьютера. Слуховые стимулы воспроизводились в стереофоническом режиме, и их амплитуда регулировалась, чтобы создать впечатление, что звуки исходят из возможных целевых мест на экране.В задаче на эндогенное внимание (центральные информативные сигналы; Эксперимент 1) сигналом внимания была либо развертка вверх по частоте в диапазоне от 750 Гц до 1000 Гц, либо развертка частоты вниз от 1250 Гц до 1000 Гц, воспроизводимая обоими динамиками одновременно. время. Целью был участок Габора с пространственной частотой 1,3 цикла / градус, повернутый на -45 ° или 45 ° от вертикали. Контраст пластыря Габора определялся для каждого участника калибровочной задачи перед основным экспериментом (см. Ниже).Мишень была представлена ​​в одном из двух периферийных мест, обозначенных черным кругом с диаметром зрения 10 °, с центром под углом обзора 31 ° слева и справа от фиксации. Каждая цель сопровождалась маской визуального шума такого же размера.

Процедуры эксперимента 1

Все участники выполнили две кросс-модальные задачи на внимание, показанные на рисунке 1A: задачу на эндогенное внимание и задачу на гибридное внимание. В обоих этих заданиях участников просили следить за центральной точкой фиксации на протяжении каждого экспериментального блока.В начале каждого испытания вокруг центральной точки фиксации появлялся черный круг, указывая участникам, что испытание началось. После начала этого круга при переменной асинхронности начала стимула (SOA) 1000–1300 мс, звуковой сигнал внимания продолжительностью 83 мс указывал местоположение последующей цели с 80% достоверностью (Posner, 1980). Участники были проинформированы о взаимосвязи между сигналом и местоположением цели и, таким образом, получили указание незаметно переключить свое внимание на сторону, на которую подается сигнал, в ожидании цели.После SOA метки-цели 983 мс, цель-патч Габора, ориентированная на 45 ° по часовой стрелке или против часовой стрелки от вертикали, была представлена ​​в одном из двух периферийных местоположений в течение 53 мс и сразу же сопровождалась маской визуального шума в течение 100 мс. Шумовая маска всегда появлялась в месте нахождения цели, чтобы исключить неопределенность в отношении того места, в котором появилась цель. После шумовой маски при ISI 300 мс черный круг, окружающий центральную точку фиксации, стал белым, что побудило участника ответить, в каком направлении была ориентирована цель.Участники составили этот отчет, используя клавиши «m» (по часовой стрелке) и «n» (против часовой стрелки).

Общий план и выполнение задачи. (A) Участники распознали направление вращения (по часовой стрелке или против часовой стрелки) замаскированной мишени Габора. Перед появлением цели участникам предъявляли слуховой сигнал, который был либо информативным (действительным на 80%) относительно будущего местоположения цели после выполнения ~ 1000 мс SOA (эндогенные и гибридные задачи), либо представлялся случайным образом всего за 130 мс до цель (достоверно 50%; экзогенная задача).Этот звук был восходящим или нисходящим тоном в задаче на эндогенное внимание и боковым всплеском розового шума в гибридных и экзогенных задачах на внимание. (B) Точность распознавания цели, нанесенная на график как функция достоверности реплики для каждой из задач в эксперименте 1 и эксперименте 2, ясно показывает преимущество в точности в точках с указанием и без отслеживания. Планки погрешностей представляют собой стандартную ошибку ± 1 от среднего.

Гибридная и эндогенная задачи на внимание различались только типом предъявляемого слухового сигнала.В гибридной задаче на внимание сигналом была вспышка розового шума, представленная левым или правым динамиком. Местоположение реплики указывало на то, где могла появиться цель. В задании на эндогенное внимание участникам предъявляли повышающий или понижающий тон в каждом испытании. Направление частотной развертки этого тона (вверх или вниз) указывало, где цель могла появиться в этом испытании (слева или справа; см. Störmer, Green, McDonald, 2009). Отображение направления развертки к местоположению этой реплики было уравновешено для всех участников, так что поднимающийся вверх тон указывал, что цель, вероятно, появится с правой стороны для половины участников и с левой стороны для оставшейся половины участников. участников.Эти различные форматы сигналов были выбраны для разделения предполагаемых эндогенных и экзогенных компонентов внимания; в то время как всплеск периферического шума включал аспекты как экзогенных, так и эндогенных задач пространственного внимания (т. е. представленных периферией и пространственно прогнозирующих), центрально представленный широкий тон включал аспекты только традиционных эндогенных задач пространственного внимания (например, центральные символические сигналы, которые являются пространственно прогнозируемыми). Все типы испытаний были перемешаны случайным образом, но задача была выполнена (гибрид vs.эндогенный) был заблокирован, а порядок между участниками уравновешивался, так что половина участников начинала с задачи на эндогенное внимание, а оставшаяся половина — с задачи на гибридное внимание. Участники выполнили 7 последовательных блоков по 48 испытаний для каждой задачи (всего 14 блоков) после выполнения 32 практических испытаний в каждой задаче. Дополнительный короткий практический блок (24 испытания) был выполнен перед заданием на эндогенное внимание, чтобы ознакомить участников с символическими слуховыми сигналами.В этом практическом задании участникам были представлены тоны с восходящим и нисходящим тоном и их попросили сообщить, на какой стороне, на которой сигнал указывает, что цель может появиться, вероятно, при отсутствии какой-либо визуальной информации на экране.

Перед выполнением экспериментальных заданий сложность задания была скорректирована для каждого участника с использованием процедуры пороговой обработки, которая изменяла контраст целевого патча Габора для достижения точности около 75% (т.е. QUEST; Watson & Pelli, 1983). В этой задаче определения порога участники различали направление патча Габора, ориентированного на 45 °, в отсутствие каких-либо звуков.Каждый участник выполнил 72 попытки задания порога, и индивидуальные пороги контрастности использовались для основного эксперимента.

Процедуры эксперимента 2

Участники выполняли как гибридные, так и экзогенные задачи на внимание в эксперименте 2. Задача на гибридное внимание была идентична задаче, описанной в Exp. 1 процедура. Задача на экзогенное внимание отличалась от задачи на гибридное внимание по трем параметрам. Во-первых, вместо того, чтобы быть информативным относительно того, где появится будущая цель, реплика экзогенной задачи на внимание была представлена ​​случайным образом слева или справа и не несла никакой пространственной информации о цели.Следовательно, участникам было приказано игнорировать сигнал, потому что он не будет информативным для задачи. Во-вторых, асинхронность начала стимула (SOA) в экзогенной задаче была намного короче, чем в гибридной задаче на внимание (130 мс против ~ 1000 мс), чтобы исключить любые эффекты эндогенного внимания и максимизировать эффекты экзогенного внимания. внимание. В-третьих, цель была представлена ​​только в 50% случайно выбранных испытаний в задаче на экзогенное внимание. Это было сделано для того, чтобы разделить нейронную активность, вызванную неинформативным периферийным сигналом и целью, которая в противном случае перекрывалась бы при коротком SOA.Этот дизайн позволил нам изолировать нервную активность, вызванную сигналом, без искажения активности, вызванной визуальной мишенью. Таким образом, анализ поведенческих характеристик проводился только в исследованиях, в которых появилась цель, а анализ активности ЭЭГ выполнялся только в исследованиях, в которых цель не появлялась (т. Е. В исследованиях, содержащих только реплики). В испытаниях, в которых мишень не была представлена, участников просили следить за центральной точкой фиксации и готовиться к следующему испытанию.Все типы испытаний были случайным образом смешаны в каждом экспериментальном блоке. Задача гибридного внимания состояла из 7 последовательных блоков по 48 испытаний в каждом, тогда как задача экзогенного внимания состояла из 7 последовательных блоков по 96 испытаний в каждом, чтобы собрать сопоставимое количество эпох ERP и поведенческих испытаний для анализа по обеим задачам. Обратите внимание, что каждый экспериментальный блок занимал примерно одинаковое количество времени, поскольку время испытания было намного короче в задаче на экзогенное внимание.Перед выполнением любой из задач сложность задачи была скорректирована для каждого участника с помощью процедуры определения порога, описанной в Exp. 1. Следуя этой пороговой процедуре, участники выполняли гибридные и экзогенные задачи на внимание в порядке, уравновешенном для всех участников. Перед выполнением каждого задания участники выполнили 32 практических испытания.

Запись и анализ ЭЭГ

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) записывалась непрерывно с 32 электродов Ag / AgCl, установленных в эластичном колпачке, и усиливалась усилителем ActiCHamp (BrainProducts, GmbH).Электроды располагали по системе 10-20. Горизонтальная электроокулограмма (HEOG) была записана с двух дополнительных электродов, помещенных на внешние уголки глазного яблока, которые были заземлены с помощью электрода, размещенного на шее участника. Вертикальную электроокулограмму измеряли на электродах FP1 или FP2, расположенных над левым и правым глазом соответственно. Все электроды скальпа были привязаны к правому сосцевидному отростку онлайн и были оцифрованы с частотой 500 Гц.

Непрерывные данные ЭЭГ фильтровались с полосой пропускания (масляный фильтр) 0.01-112,5 Гц в автономном режиме. Данные имели период от -1000 мс до +2000 мс относительно начала слухового сигнала. Испытания, связанные с морганиями, движениями глаз или мышцами, были исключены из анализа. Артефакты были обнаружены во временном окне от -800 до 1100 мс за два шага. Во-первых, мы использовали автоматизированные процедуры, реализованные в ERPLAB (Lopez-Calderon & Luck, 2014; размах для морганий и пошаговая функция для обнаружения горизонтальных движений глаз в канале HEOG). Во-вторых, для каждого участника каждая эпоха визуально проверялась, чтобы проверить автоматизированную процедуру, и испытания, выбранные для отклонения, были обновлены (см., Störmer, Alvarez, & Cavanagh, 2014). Данные без артефактов были повторно привязаны в цифровом виде к левому сосцевидному отростку. Для эндогенных и гибридных задач на внимание все испытания были включены в анализ ЭЭГ. Для задачи экзогенного внимания были включены только испытания без целевых стимулов, чтобы избежать перекрытия нейронной активности, вызванной мишенью, с нейронной активностью, вызванной сигналом.

ERP, вызванные левыми и правыми шумовыми всплесками, усреднялись отдельно и затем коллапсировали по позиции звука (слева, справа) и полусфере записи (слева, справа), чтобы получить формы волны, записанные ипсилатерально и контралатерально относительно звука.ERP, вызванные центральными сигналами (восходящими и нисходящими тонами), были усреднены отдельно для условий присутствия-левого и правого, а затем также схлопывались по полушарию и полушарию. ERP были отфильтрованы нижними частотами (отсечка по половине амплитуды на 25 Гц; крутизна 12 дБ / октава) для удаления высокочастотного шума. Средние амплитуды для каждого участника и состояния измерялись относительно периода предварительного стимула 200 мс (от -200 до 0 мс от начала сигнала), а средние амплитуды статистически сравнивались с использованием как дисперсионного анализа с повторными измерениями (ANOVA), так и парных t-критериев. (контралатеральный vs.ипсилатеральному месту нахождения) Наш анализ был сосредоточен на двух компонентах ERP, которые ранее были связаны с экзогенным и эндогенным пространственным вниманием. В частности, мы исследовали звуко-вызванную контралатеральную окципитальную позитивность (ACOP) как показатель экзогенного внимания (McDonald et al., 2013) и позднюю направленность внимания (LDAP) как признак эндогенного внимания (Harter et al. ., 1989; Eimer et al., 2002; Green & McDonald, 2006). Точные временные окна и места расположения электродов для каждого анализа ERP были выбраны априори на основе предыдущих исследований и согласованы во всех анализах.Оба компонента ERP были измерены на одних и тех же четырех участках теменно-затылочного электрода (PO7 / PO8 / P7 / P8), но в разных временных окнах. ACOP измерялся в диапазоне 260–360 мс (McDonald et al., 2013), а LDAP — в диапазоне от 500 до 800 мс (Green & McDonald, 2006). Дополнительные попарные сравнения (контралатеральные и ипсилатеральные) были выполнены на последовательных 50 мс секциях ERP, чтобы лучше охарактеризовать временной ход этих положительных отклонений в каждой задаче (см. McDonald & Green, 2008; Störmer et al., 2009).

Для частотно-временного анализа каналы кожи головы были проанализированы с помощью сложных вейвлетов Морле перед усреднением, следуя методам Lakatos et al. (2004) и Торренс и Компо (1998). Спектральные амплитуды рассчитывались с помощью четырехпериодных вейвлетов на 60 различных частотах, линейно возрастающих от 2 до 40 Гц отдельно для каждого электрода, момента времени (каждые 2 мс), состояния внимания (слева, справа) и участника. Затем спектральные амплитуды усреднялись по испытаниям отдельно для каждого состояния и участника, и средняя базовая линия от -350 до -150 мс от начала сигнала вычиталась из каждой временной точки для каждой частоты отдельно (Pitts, Padwal, Fennelly, Martínez, & Hillyard, 2014; Störmer et al., 2016). Затем средние спектральные амплитуды, вызванные левыми и правыми всплесками шума (экзогенные и гибридные задачи на внимание) и центральными тонами, направленными влево и вправо (задача эндогенного внимания), были объединены в указанном месте (слева, справа) и поперечном положении электрода ( слева, справа), чтобы выявить индуцированные вниманием модуляции на ипсилатеральной и контралатеральной локализации. Статистический анализ был сосредоточен на модуляциях амплитуды альфа-диапазона в диапазоне 8-13 Гц на участках теменно-затылочных электродов (PO7 / PO8 / P7 / P8) и в те же интервалы времени, что и ACOP (260-360 мс) и Компоненты LDAP (500-800 мс).Повторяя анализ ERP, попарные сравнения выполнялись на последовательных 50 мс секциях средних значений амплитуды альфа-диапазона (т.е. средней амплитуды колебательной активности на 8-13 Гц) ипсилатерального и контралатерального полушарий в каждой задаче. Обработка данных проводилась с использованием наборов инструментов EEGLAB (Delorme & Makeig, 2004) и ERPLAB (Lopez-Calderon & Luck, 2014) и специально написанных скриптов в MATLAB (The MathWorks, Natick, MA).

Топографические карты

Чтобы проиллюстрировать распределение скальпа различных ERP и частотно-временных показателей, мы создали топографические карты, используя сплайн-интерполяцию разностей напряжений между контралатеральным и ипсилатеральным полушариями для каждого интересующего временного окна.В частности, контрлатеральные-минус-ипсилатеральные ERP и разница альфа-активности были рассчитаны для гомологичных участков левого и правого электродов (например, PO7 и PO8), при этом значения на участках электродов средней линии (например, POz) были установлены на ноль (Störmer et al. , 2009). Эти топографии разностного напряжения проецировались на правую сторону головы.

Статистический анализ

Поведение было проанализировано путем сравнения точности (% правильных) в задаче распознавания Габора отдельно для случаев, когда пластырь Габора появлялся в указанном месте (действительные испытания) ив непроверенном месте (недействительные испытания). Поведенческие данные и данные ЭЭГ были статистически проанализированы с использованием парных t-критериев и ANOVA с повторными измерениями (альфа = 0,05) с использованием MATLAB (The MathWorks, Natick, MA). Чтобы контролировать ложные результаты при анализе данных ЭЭГ во временном окне, статистическая разница между активностью каждого полушария во временном окне считалась достоверной, только если она была значимой и являлась частью кластера из четырех или более значимых временные окна (т. е. было 4 или более последовательных временных окна с p <.05; Удача, 2014).

Результаты

Exp. 1 Поведение

Как показано на рисунке 1B, точность была выше после действительных и недействительных сигналов как в задаче на эндогенное, так и в гибридной задаче на внимание в Эксперименте 1. Чтобы подтвердить присутствие этого преимущества поведенческой подсказки в каждой задаче, двухсторонняя Был выполнен дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями с факторами достоверности подсказки (действительной или недействительной) и задачи (эндогенной или гибридной). Не было значительного основного эффекта задачи, F (1, 15) = 0.15, p = 0,70, η ² <0,001, но был значительный главный эффект достоверности реплики, F (1, 15) = 39,39, p <0,001, η ² = 0,28, это указывает на то, что точность была значительно выше после действительных по сравнению с недействительными сигналами. Интересно, что величина наблюдаемых поведенческих преимуществ была больше в гибридной задаче на внимание, чем в эндогенной задаче на внимание, о чем свидетельствует значительное взаимодействие между достоверностью сигнала и задачей, F (1, 15) = 5.91, p = 0,03, η ² = 0,03. Последующие t-тесты подтвердили, что точность была выше после достоверных, чем недействительных сигналов, как в эндогенной задаче, t (15) = 3,45, p = 0,004, d = 0,86, и гибридной задаче на внимание, t (15) = 6,12, p <0,001, d = 1,53.

Exp. 1 ERP с сигналом

Как показано на рисунке 2A, форма сигнала ERP, противоположная указанному местоположению, была более положительной, чем форма сигнала, ипсилатеральному местоположению с указанием указателя, во время и после временного окна ACOP (260-360 мс) в гибридном задача внимания.И наоборот, эта ранняя позитивность отсутствовала в задаче на эндогенное внимание. Чтобы обеспечить статистическую поддержку этих наблюдений, двухфакторный дисперсионный анализ с повторными измерениями с факторами полушария (ипсилатеральный против контралатерального) и задачи (эндогенный против гибридного) был выполнен на форме волны ERP во время временного окна ACOP. Этот анализ выявил значительный главный эффект полушария, F (1, 15) = 11,99, p = 0,004, η ² = 0,02 и задачи F (1, 15) = 26.78, p = <0,001, η ² = 0,14, а также значительное взаимодействие между полушарием и задачей, F (1, 15) = 21,76, p <0,001, η ² = 0,02 , что указывает на то, что основные эффекты были вызваны различиями в величине ACOP между задачами. Последующие t-тесты, сравнивающие величину ипсилатеральных и контралатеральных сигналов ERP в каждой задаче, показали наличие ACOP в гибридной задаче на внимание, t (15) = 4.52, p <0,001, d = 1,13, но не задача эндогенного внимания, t (15) = 0,08, p = 0,94, d = 0,02.

Формы сигналов и топографии общего среднего ERP. ERP на затылочных участках скальпа (PO7 / PO8 / P7 / P8) коллапсировали в условиях левого и правого сигналов, а также в левом и правом полушариях, чтобы получить формы волны, записанные ипсилатерально и контралатерально относительно указанного места. Априори определенные временные окна ACOP и LDAP выделены темно-серым и светло-серым цветом соответственно.Статистически значимые (p ≤ 0,05) различия между контрлатеральными и ипсилатеральными формами волны обозначены фиолетовым цветом под осью времени. Топографические карты напряжения показывают амплитуды контралатеральной-минус-ипсилатеральной разницы ERP, спроецированные на правую сторону скальпа во время временных окон ACOP и LDAP. (A) Значительная поздняя позитивность (то есть LDAP), противоположная указанному местоположению, наблюдалась в ответ на символические, центральные сигналы задачи эндогенного внимания в Эксперименте 1.Более ранняя контралатеральная позитивность (то есть ACOP) наблюдалась в ответ на информативные периферические сигналы гибридной задачи на внимание. (B) Значительная ранняя контралатеральная позитивность (то есть ACOP) наблюдалась в ответ на информативные периферические сигналы гибридной задачи на внимание, а также неинформативные периферические сигналы задачи экзогенного внимания из Эксперимента 2. LDAP не наблюдался в задания, содержащие периферийные звуки.

И наоборот, как видно на Рисунке 2а, более поздняя контралатеральная vs.Ипсилатеральная положительность (то есть LDAP) была очевидна только в форме волны ERP задачи эндогенного внимания. Чтобы проверить наличие LDAP в каждой задаче, двухсторонний дисперсионный анализ с повторными измерениями с факторами полушария (ипсилатеральный или контралатеральный) и задачи (эндогенный или гибридный) был выполнен на форме волны ERP во время временного окна LDAP ( 500-800 мс). Анализ показал, что не было значимого главного эффекта задачи, F (1, 15) = 0,16, p = 0,70, η ² <0.001, ни взаимодействие между задачей и полушарием, F (1, 15) = 1,48, p = 0,24, η ² = 0,002. Однако этот анализ выявил незначительный основной эффект полушария, F (1, 15) = 3,82, p = 0,07, η ² = 0,01. Чтобы дополнительно исследовать этот предельный эффект, были выполнены последующие t-тесты, сравнивающие ипсилатеральные и контралатеральные формы волны ERP в течение временного окна LDAP для каждой задачи. Эти сравнения показали, что в гибридной задаче на внимание не было надежного LDAP, t (15) = 0.60, p = 0,56, d = 0,15, но указывает на присутствие значительного LDAP в задаче целевого внимания, t (15) = 2,54, p = 0,02, d = 0,64. В целом, эти результаты указывают на то, что значительная контралатеральная позитивность возникла быстро после информативного периферийного сигнала гибридной задачи на внимание (например, ACOP), и что аналогичная, хотя и меньшая, контралатеральная позитивность возникла в более поздних временных рамках (например, LDAP). следуя информативному, центральному сигналу задачи эндогенного внимания.

Для более подробного изучения динамики каждого положительного результата были выполнены попарные сравнения последовательных 50 мсек ипсилатеральных и контралатеральных волновых форм ERP каждой задачи. Эти сравнения указали на наличие значимой положительности от 200 до 550 мс в гибридной задаче на внимание (т. Е. ACOP; все p с <0,02) и значительную положительность от 500 до 700 мс (то есть LDAP; все p s <0,03) в задаче на эндогенное внимание.

Exp. 1 Вызванные сигналом альфа-колебания

Как показано на графиках контралатеральных минус-ипсилатеральных различий на рис. 3А, как эндогенные, так и гибридные задачи на внимание вызвали латерализованные изменения амплитуды альфа-частоты, так что было большее уменьшение альфа-амплитуды по сравнению с полушарие, контралатеральное относительно ипсилатерального по отношению к месту нахождения. Во-первых, чтобы исследовать динамику этой латерализованной альфа-колебательной активности в каждой задаче, парные сравнения были выполнены на последовательных 50 мс секциях средних значений амплитуды альфа-диапазона ипсилатерального и контралатерального полушарий в каждой задаче.Этот анализ выявил значительные различия в альфа-активности между двумя полушариями в задаче на эндогенное внимание от 650 до 900 мс (все p s <0,04), с незначительно незначительной альфа-активностью от 900 до 1000 мс (все p s <0,09). Однако в задаче гибридного внимания значительная латерализованная альфа-активность присутствовала намного раньше, продолжительностью от 150 до 1000 мс (все p s <0,04). Во-вторых, чтобы сравнить величину этой латерализованной альфа-активности в разных задачах, были выполнены попарные сравнения значений разности альфа-амплитуд (контралатеральная минус ипсилатеральная альфа-амплитуда) каждой задачи в заранее определенных временных окнах ACOP (260 - 360 мс) и LDAP (500-800 мс).Эти сравнения показали, что амплитуда латерализованной альфа-активности была выше у гибрида, чем эндогенная задача на внимание в раннем временном окне, t (15) = 2,69, p = 0,02, d = 0,67; эта разница численно оставалась присутствующей в более позднем временном окне (500-800 мс), но тогда была незначительной, t (15) = 1,92, p = 0,07, d = 0,48. В целом, эти результаты показывают присутствие латерализованной альфа-активности после информативных сигналов, причем эта активность проявляется быстрее и с большей степенью после периферической vs.центральные информационные сигналы.

График средней частоты по времени контралатеральной минус-ипсилатеральной активности над теменно-затылочным скальпом (PO7 / PO8 / P7 / P8) показывает четкие латерализованные изменения альфа-диапазона (8–13 Гц). Статистически значимые (p ≤ 0,05; темно-фиолетовые прямоугольники) и почти значимые (p ≤ 0,10; светло-фиолетовые прямоугольники) различия между контралатеральной и ипсилатеральной альфа-амплитудой обозначены на оси времени. Топографические карты напряжения показывают противоположные минус ипсилатеральные амплитуды разности альфа-диапазонов, спроецированные на правую сторону волосистой части головы, в течение заранее определенных временных окон ACOP и LDAP.(A) Латерализованное и устойчивое уменьшение контралатеральной (относительно ипсилатеральной) амплитуды альфа-диапазона возникло как после символических, центральных сигналов задачи эндогенного внимания, так и информативных периферических сигналов гибридной задачи на внимание из Эксперимента 1. (B) Контралатеральные сигналы. уменьшение амплитуды альфа-диапазона возникало быстро после как информативных периферических сигналов гибридной задачи на внимание, так и неинформативных периферийных сигналов экзогенной задачи на внимание из Эксперимента 2.Топографические карты показывают четкий контралатеральный затылочный фокус альфа-изменений при любых условиях.

Exp. 2 Поведение

Как показано на Рисунке 1B, точность была выше после достоверных и недействительных сигналов как в экзогенных, так и в гибридных задачах на внимание в Эксперименте 2. Следуя стратегии анализа Эксп. 1 был проведен двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями с факторами достоверности реплики (действительный или недействительный) и задачи (экзогенный или гибридный). Этот анализ выявил значительный главный эффект достоверности реплики: F (1, 15) = 33.42, p <0,001, η ² = 0,09, подтверждая, что более высокая точность после достоверных, чем недействительных сигналов была надежной. Не было основного эффекта задачи, F (1, 15) = 1,38, p = 0,26, η ² = 0,02, ни взаимодействия между достоверностью реплики и задачей, F (1, 15) = 0,00, p = 0,95, η ² <0,001, что указывает на то, что ни общая производительность задачи, ни величина наблюдаемых поведенческих подсказок не различались между задачами.Чтобы согласовать анализы с Exp. 1, мы также провели последующие парные t-тесты, которые подтвердили, что точность была выше после достоверных, чем недействительных сигналов в обоих экзогенных, t (15) = 3,87, p = 0,002, d = 0,97 и гибридные задачи на внимание, t (15) = 3,24, p = 0,006, d = 0,81.

Exp. 2 ERP, вызванные сигналом

Как показано на рисунке 2B, сигналы ERP были более положительными в противоположном полушарии, чем в противоположном полушарии.ипсилатеральный по отношению к указанному местоположению во время и после временного окна ACOP (260-360 мс) как экзогенных, так и гибридных задач на внимание, аналогично гибридной задаче в эксперименте 1. Двусторонний дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями с факторами полушария (ипсилатеральное против контралатерального) и задание (экзогенное против гибридного) выполнялось на сигналах ERP во время временного окна ACOP. Этот анализ выявил главный эффект полушария, F (1, 15) = 20,88, p <0,001, η ² = 0.07, что указывает на значительную разницу между амплитудой ипсилатеральной и контралатеральной форм волны (т. Е. ACOP). Величина ACOP была сопоставима для обеих задач, так как не было значимого основного эффекта задачи, F (1, 15) = 0,78, p = 0,39, η ² = 0,01, а также взаимодействия между полушариями. и задача, F (1, 15) = 0,02, p = 0,90, η ² <0,001.

И наоборот, как видно на Рисунке 2B, более поздняя контралатеральная vs.Ипсилатеральная положительность (то есть LDAP) не была очевидна в сигналах ERP ни для одной из задач. Чтобы проверить это статистически, был проведен двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA с повторными измерениями с факторами полушария (ипсилатеральный против контралатерального) и задачи (экзогенный против гибридного) для формы волны ERP во время временного окна LDAP (500-800 мс). . Этот анализ подтвердил отсутствие влияния полушария, F (1, 15) = 0,24, p = 0,63, η ² <0,001, ни взаимодействия между полушарием и задачей, F (1, 15 ) = 1.63, p = 0,22, η ² = 0,002, что указывает на отсутствие намека на LDAP. Однако был значительный главный эффект задачи, F (1, 15) = 24,01, p <0,001, η ² = 0,29, что указывает на общую разницу в средней величине ERP между двумя задачами. В целом, эти результаты показывают, что надежная контралатеральная позитивность сопоставимой величины возникала быстро после появления сигнала (то есть ACOP), независимо от того, был ли сигнал пространственно информативным (гибридная задача) или неинформативным (экзогенная задача).

Для более подробного изучения динамики этих положительных результатов были выполнены попарные сравнения последовательных 50 мсек ипсилатеральных и контралатеральных волновых форм ERP каждой задачи. Эти сравнения показали, что ACOP растянулся от 250 до 550 мс как в задаче на экзогенное внимание (все p s <0,05), так и в гибридной задаче на внимание (все p s <0,04).

Exp. 2 Сигнальные альфа-колебания

Как показано на графиках контралатеральной минус-ипсилатеральной разницы на Рисунке 3В, сигналы как в экзогенных, так и в гибридных задачах на внимание вызвали латерализованные изменения амплитуды альфа-частоты, так что было большее уменьшение альфа-амплитуды. контралатерально по отношению к ипсилатеральному месту нахождения.Чтобы исследовать временной ход этой латерализованной осцилляторной альфа-активности в каждой задаче, парные сравнения были выполнены на последовательных 50 мс секциях средних значений амплитуды альфа-диапазона ипсилатерального и контралатерального полушарий в каждой задаче. Этот анализ выявил значительную латерализованную альфа-активность в задаче экзогенного внимания от 150 до 450 мс ( p s <0,04) с незначительно незначительной альфа-активностью от 450 до 850 мс ( p s <0.10). Напротив, значительная латерализованная альфа-активность присутствовала в задаче гибридного внимания от 150 до 850 мс ( p s <0,05) с незначительной альфа-активностью от 850 до 1000 мс ( p s <0,07). Чтобы сравнить величину этой латерализованной альфа-активности в разных задачах, были выполнены попарные сравнения значений разницы альфа-амплитуд (контралатеральная минус ипсилатеральная альфа-амплитуда) каждой задачи в заранее определенных ACOP (260-360 мс) и LDAP (500 мс). - 800 мс) временные окна.Эти сравнения показали, что не было существенной разницы в амплитуде латерализованной альфа-активности в раннем временном окне, t (15) = 0,01, p = 0,99, d = 0,003 или в позднем временном окне. , t (15) = 1,49, p = 0,16, d = 0,37. В итоге, эти результаты показывают, что латерализованная альфа-активность аналогичной величины возникает быстро (~ 150 мс после сигнала) после периферических слуховых сигналов, независимо от их пространственной информативности, но имеет тенденцию к снижению раньше (~ 450 мс), когда сигнал не информативен относительно пространственного сигнала. местоположение цели относительно того, когда она предсказывает местоположение цели (~ 850 мс).

Обсуждение

Классическое различие в литературе по вниманию заключается в различии между эндогенным, или произвольным, вниманием, и экзогенным, непроизвольным вниманием. Дифференциация этих двух типов внимания хорошо мотивирована, поскольку каждый из них инициируется разными событиями, а также, как было показано, различаются с точки зрения их временной динамики (Kröse & Julesz, 1989; Müller & Rabbitt, 1989; Nakayama & Mackeben , 1989; Cheal & Lyon, 1991). Однако, несмотря на их различия, также было показано, что каждый из них приводит к сходным поведенческим эффектам — улучшение восприятия стимулов, появляющихся в обслуживаемом месте, по сравнению с оставленными без присмотра (обзор см. В Carrasco, 2011) — и что аналогичный лобно-теменный мозг сети могут участвовать и в том, и в другом (Peelen, Heslenfeld, Theeuwes, 2004; но см. также Corbetta & Shulman 2002).Здесь мы показываем, что как эндогенное, так и экзогенное внимание оказывают схожее влияние на зрительно-корковую обработку в ответ на сигнал и до наступления цели. В частности, мы обнаружили две нейронные сигнатуры, связанные с ориентацией внимания, инициированной разными типами сигналов. Во-первых, осцилляторная альфа-активность была снижена над затылочной корой, противоположной обслуживаемой стороне, как для эндогенного (произвольного), так и для экзогенного (непроизвольного) внимания, хотя эти изменения латерализованного альфа-канала различались по их временному профилю.Во-вторых, мы наблюдали положительные отклонения над теменно-затылочной корой в сигналах ERP. Мы обнаружили раннюю положительную реакцию контралатеральной затылочной коры в ответ на заметные периферические сигналы независимо от их пространственной предсказуемости (ACOP), а также более позднее и относительно более слабое положительное отклонение, распределенное по теменной коре в ответ на центральные, пространственно информативные символические сигналы (LDAP). .

Несколько исследований показали, что альфа-активность снижается в контралатеральной затылочной коре головного мозга по отношению к добровольно посещаемому месту после сигнала внимания (Worden et al., 2000; Риз, Мишель и Тут, 2007; Дженсен и Мазахери, 2010; Дусбург, Бедо и Уорд, 2016 г.). В этих исследованиях использовались парадигмы пространственных подсказок, в которых центрально представленная символическая (визуальная) подсказка предсказывала местоположение последующей визуальной цели. Наблюдаемые изменения в альфа-активности были интерпретированы как отражающие опережающие визуально-пространственные сигналы внимания, которые подготавливают зрительную кору к смещению последующих входных сигналов в пользу места, где вы наблюдаете, и часто обсуждались как отличительный признак произвольного внимания (Doesburg et al., 2016; Klimesch et al., 1998; Уорден и др., 2000; Thut et al. 2006 г.). Эти латерализованные изменения в альфа-активности возникли в этих исследованиях в относительно медленном временном масштабе, подразумевая, что пространственно-специфические изменения альфа-колебаний могут быть по своей природе вялыми и требовать времени для развития, что делает их уникальным маркером произвольного внимания. Однако недавние данные указывают на возможность гораздо более быстрого начала латерализованной альфа-активности. Используя периферийные, заметные звуки, было показано, что латерализованные изменения альфа-колебаний могут быть вызваны быстро и могут быть относительно недолговечными (Störmer et al, 2016; Feng et al., 2017; см. также: Bacigalupo, & Luck, 2019). Здесь, систематически меняя формат представления реплики и ее пространственную информативность в рамках внутрисубъектного дизайна, мы смогли напрямую сравнить изменения альфа-активности в произвольных и непроизвольных задачах на внимание. Данные выявили четкие латерализованные изменения затылочной альфа-активности при выполнении всех задач. Эти латерализованные альфа-изменения показали аналогичное топографическое распределение с четким фокусом на контралатеральных участках затылочной части головы, что наводит на мысль об общем нервном источнике, но они различались по своей временной динамике между задачами.В то время как латерализованная альфа-активность возникала быстро после периферических сигналов и уже присутствовала примерно через 150 мс после сигнала, эта активность проявлялась позже для символических сигналов (примерно через 650 мс) и сохранялась на протяжении всего интервала сигнал-цель только тогда, когда сигнал был пространственно информативным. Эти данные указывают на два важных аспекта затылочных альфа-колебаний. Во-первых, альфа-активность, по-видимому, отслеживает пространственное внимание независимо от того, как оно изначально было распределено. Во-вторых, временной ход альфа-активности зависит как от формата реплики (периферийный или центральный), так и от пространственной информативности (пространственно информативной или случайной) реплики.В целом это указывает на то, что латерализованная альфа-активность отражает общий эффект пространственного внимания, независимо от типа сигнала, и предполагает, что повышенная возбудимость активности зрительной коры до наступления цели (т. Е. Сдвиг базовой активности) представляет собой общий механизм внимание.

Мы также наблюдали сходство в формах волны ERP в ответ на разные сигналы. Периферийные реплики вызвали относительно раннее и временное положительное отклонение над теменно-затылочной корой, контралатеральнее местоположению реплики, которое не зависело от пространственной информативности реплики (т.е., ACOP), тогда как меньшая и более поздняя латерализованная париетальная позитивность наблюдалась после центральных символических сигналов (то есть LDAP). Об этих компонентах ERP сообщалось ранее, и каждый из них был связан с процессами непроизвольного и произвольного внимания соответственно (McDonald et al., 2013; Van Velzen, Forster, & Eimer, 2002). Оба этих компонента ERP проявлялись как латерализованные положительные отклонения в форме волны ERP; однако они существенно различались по времени и величине, а также по топографическому распространению.В наших задачах ACOP был распределен как по теменным, так и по затылочным участкам скальпа, тогда как LDAP показал четкий теменный фокус без активации по затылочным участкам (см. Топографические карты на рис. 2). Хотя ранее предполагалось, что оба эти компонента могут отражать один и тот же процесс внимания, просто сдвинутый во времени (Hillyard et al., 2016), текущие данные предполагают, что это не обязательно так. Теменная направленность LDAP, вместе с открытием того факта, что она рассеивается до наступления цели, согласуется с описанием LDAP как индексации ориентации внимания на символически обозначенное место (Green & McDonald, 2006; Nobre, Sebestyen, & Miniussi, 2000; Van Velzen, et al., 2002), а не учетные записи, которые предполагали, что LDAP отражает упреждающее искажение визуальной обработки (Hopf & Mangun, 2000; Kelly et al., 2010). ACOP, с другой стороны, показывает активацию на теменных и затылочных участках кожи головы, что, возможно, указывает на то, что он отражает комбинацию ориентировочной реакции и начального смещения зрительной коры головного мозга (Feng et al., 2014; Hillyard et al., 2016; McDonald и др., 2013). Вместе эти данные предполагают, что два компонента ERP отражают общий процесс внимания — начальную ориентировочную реакцию — но что затылочная активация, присутствующая в ACOP, также может представлять раннее и рефлексивное смещение нейронной активности в зрительной коре головного мозга.

Наиболее заметное и установленное различие между произвольным и непроизвольным вниманием — это разница во времени их воздействия на поведение (Nakayama & Mackeben, 1989; Müller & Rabbit, 1989). Настоящие результаты дополнительно подтверждают эти различия и показывают, что нейронные эффекты параллельны динамике поведенческих выгод. Чем же тогда объясняются эти различия во времени? Одна из возможностей состоит в том, что более медленное время произвольного внимания просто связано с дополнительными процессами, задействованными в интерпретации символической реплики, отображении ее на соответствующее целевое местоположение и планировании переключения внимания на соответствующее место (Hazlett & Woldorff, 2004).Более того, точное время этих процессов интерпретации и картирования, вероятно, варьируется в разных исследованиях, и эта временная изменчивость может лежать в основе различий в величине периферийных и символических эффектов подсказок, наблюдаемых здесь. По-видимому, таких временных вариаций не происходит во время непроизвольной ориентации внимания, когда не требуется дополнительных процессов картирования или планирования. Таким образом, на данный момент трудно однозначно определить, вызваны ли различия в величине ACOP и LDAP и латерализованные изменения альфа-активности фактическими различиями в величине эффектов на зрительно-кортикальную обработку, или же они являются просто результатом большая вариабельность времени переключения внимания на произвольное по сравнению с непроизвольным.

Одна из проблем при сравнении эффектов произвольного и непроизвольного внимания состоит в том, что, по определению, каждое из них запускается разными событиями (например, типами сигналов). Здесь, чтобы разделить эффекты различных типов внимания, мы систематически варьировали формат сигнала (периферийный или центральный) и информативность сигнала (пространственно-предсказательный или нет). Это стало возможным благодаря включению новой гибридной задачи на внимание, в которой использовалась информативная периферийная подсказка, сочетающая свойства реплик, обычно используемых в задачах произвольного и непроизвольного внимания.Эта гибридная задача на внимание не только позволила нам отделить влияние формата реплики и информативности, но также представляет собой более экологически обоснованную парадигму подсказки. В повседневной жизни значимые события часто указывают на объекты, на которые мы хотим обратить внимание. Таким образом, он кажется особенно адаптивным к непроизвольному пространственному вниманию, которое может первоначально быть захвачено значительным событием, чтобы оказывать такое же влияние на зрительно-корковую обработку, что и последующие эффекты произвольного внимания, чтобы оптимизировать выбор стимула.

В целом, наши данные демонстрируют, что ориентация пространственного внимания вызывает изменения в затылочной альфа-активности и медленные отклонения в волновых формах ERP — независимо от типа сигнала. Хотя эти вызванные сигналом эффекты значительно различаются по времени, подобно поведенческим эффектам произвольного и непроизвольного внимания, они кажутся поразительно похожими с точки зрения нейронной обработки. Это говорит о том, что произвольное и непроизвольное внимание поддерживается одними и теми же механизмами зрительного смещения коры головного мозга и, таким образом, могут легко работать вместе, обеспечивая наиболее эффективную обработку стимулов.

Дифференциальное влияние эндогенного и экзогенного внимания на активность зрительной коры головного мозга человека

добровольное и непроизвольное внимание — Родительский | Блог

На семинаре для педагогов в прошлом году несколько воспитателей дошкольных учреждений сказали мне, что им не нужны iPad в своих классах. Однако iPad были представлены, потому что некоторые родители были убеждены, что детям нужно рано начинать, чтобы быть технологически компетентными в школе.Каков наилучший путь к технологической компетентности для вашего ребенка?

СПРОСИТЕ 5-ЛЕТНЕГО

В следующий раз, когда вы будете сбиты с толку Windows, подумайте вот о чем: прошлой осенью Аян Куреши из Ковентри, Англия, сдал отраслевой экзамен на получение сертификата Microsoft Certified Professional. Аяну пять лет. По его словам, испытание было «трудным, но приятным».

Путь Аяна начался в трехлетнем возрасте. Он любил сидеть рядом со своим отцом, консультантом по информационным технологиям, и смотреть. Со временем его отец объяснил ему основы и дал ему старые компьютеры на разборку.Аян играл с жесткими дисками и материнскими платами.

Пока другие дети были увлечены приложениями для iPad и телевидением, Аян устанавливал и настраивал операционные системы, возился с маршрутизаторами и коммутаторами и читал книги Microsoft. «Я знал, что если я познакомлю его с играми, он не пойдет на это», — проницательно заметил его отец. Сегодня Аян проводит два часа в день в своей домашней компьютерной лаборатории. Похоже, он сохранил свое детское удивление. Ему нравятся компасы, телескопы, и он сказал репортеру: «Радужный свет, отраженный через призму, удивителен.”

КАЖДЫЙ РОДИТЕЛЬ МОЖЕТ DO

Аян — исключительный человек. Но вот что мне особенно нравится в его истории.

1. Отец Аяна приветствовал присутствие сына рядом с ним. Несомненно, у него были дедлайны, требования клиентов и большая рабочая нагрузка, как и у всех остальных. Тем не менее, он нашел время и послал своему сыну манящую атмосферу счастья, когда ты здесь со мной.

2. Отец Аяна обратил внимание на своего сына . Он признал способности Аяна к компьютерам, терпеливо обучал его и выбирал практические учебные материалы.

3. Аяна поощряли, а не подталкивали, с духом исследования и открытий, а не стресса и соревнования.

4. Аян был активным учеником. Чтобы выяснить детали компьютера и сосредоточиться на книге Microsoft, требуется больше усилий, чем при изучении видео и игр. Аян практиковал и усиливал свое произвольное внимание.

5. Родители Аяна отважились на свои убеждения . Они действовали, зная, что Аян слишком молод, чтобы предпочесть произвольное внимание непроизвольному.Взрослому достаточно сложно достать текст Microsoft вместо видеоигры.

УЧАСТВОВАТЬ!

Чтобы направлять развитие технологической компетентности вашего ребенка, помните о разнице между вниманием, которое захватывает экран (непроизвольное), и более активным, самоуправляемым вниманием (добровольным), как у Аяна. По мере взросления ваших детей помогите им понять это важное отличие. Защищайте маленьких детей, поощряя добровольное внимание, как это делали родители Аяна.

Вам не нужно быть ИТ-специалистом, как отец Аяна, чтобы направлять своего ребенка. Вы двое можете выйти в Интернет и учиться вместе. Попросите ребенка научить вас его любимым играм. Играйте в них вместе, чтобы у вас была общая почва для постоянного разговора об их влиянии, как хорошем, так и плохом. Время от времени вместе разбирайте цифровые медиа. Посмотрите сообщения, рекламу и то, что делает игру захватывающей. Разбери телешоу, как Аян разбирал старый компьютер.

Межмодальное внимание усиливает воспринимаемый контраст

В этом выпуске PNAS Штёрмер, Макдональд и Хиллард (1) исследуют нейрофизиологическую основу феноменологического опыта, исследуя центральный вопрос восприятия: изменяет ли внимание наше субъективное восприятие мира ? Их исследование — первое, в котором представлены сходные доказательства электрофизиологии и поведения человека, указывающие на то, что внимание меняет внешний вид.

Визуальное внимание

Каждый раз, открывая глаза, мы сталкиваемся с огромным объемом информации. Как же тогда возможно, что у нас все еще есть сильное впечатление, что мы понимаем то, что видим? Визуальное внимание — это механизм, который превращает взгляд в зрение, позволяя нам выбрать определенное место или аспект загруженной визуальной сцены и определить приоритетность его обработки. Такой отбор необходим, чтобы стать посредником между потоком информации в нашем визуальном мире и нашей строго ограниченной способностью поглощать визуальную информацию — ограничение, налагаемое фиксированным количеством потребляемой энергии, доступной для мозга, и высокими энергетическими затратами на корковые вычисления.Внимание помогает оптимизировать использование ограниченных ресурсов нашей системы, улучшая представление соответствующих мест или функций, уменьшая при этом представление нерелевантной информации в нашей визуальной среде (2–5).

Зрительное внимание может разворачиваться скрытно, без движения глаз (2–6). Люди обычно используют скрытое внимание в повседневных ситуациях, когда они ищут предметы, водят машину, переходят улицу, занимаются спортом или танцуют, а также в социальных ситуациях — например, когда движение глаз может указывать на намерения, которые хочется скрыть.Есть два типа скрытого внимания: произвольное и непроизвольное. Добровольное внимание относится к устойчивому, эндогенному направлению внимания на определенное место в поле зрения. Непроизвольное внимание — это временный, экзогенный захват внимания к месту, вызванный внезапным изменением окружающей среды (2–4). Внимание улучшает производительность при выполнении многих задач по обнаружению, различению и локализации, которые зависят от основных параметров раннего зрения, таких как контрастная чувствительность и пространственное разрешение.Более того, было показано, что внимание увеличивает нейронную активность в областях раннего зрения ретинотопически специфическим образом (4, 5).

Меняет ли внимание внешний вид?

Психологи, физиологи и философы обсуждают феноменологию внимания уже более века: меняет ли внимание наше субъективное восприятие визуального мира? Отличаемся ли мы воспринимаем посещаемые объекты от объектов, оставленных без присмотра? На какие аспекты нашего визуального опыта влияет внимание? Может ли внимание сделать визуальный узор более детальным или сделать цвет более ярким? Феноменология избирательного внимания была предметом споров среди пионеров экспериментальной психологии, таких как Мах, Фехнер, фон Гельмгольц, Вундт и Джеймс (6–8).Большая часть ранних работ по этой теме была интроспективной, и на основе таких субъективных методов исследования часто делались противоречивые выводы. Например, в то время как Фехнер считал, что внимание не изменяет сенсорные впечатления, Гельмгольц (6) и Джеймс (7) утверждали, что внимание усиливает сенсорные впечатления. В связи с этим разногласием Джеймс пришел к выводу: «Этот предмет вполне оправдал бы точный эксперимент, если бы можно было разработать методы» (ссылка 7, стр. 426).

Внимание усиливает восприятие за счет оптимизации нашего представления сенсорной информации.

Психофизические исследования

Влияет ли внимание на внешний вид и каким образом — это вопрос, который ученые только начали систематически исследовать. Это может быть связано с трудностью объективного тестирования и количественной оценки субъективного восприятия воспринимаемых стимулов и изменений такого опыта с вниманием. Недавно была разработана психофизическая парадигма для оценки феноменологического коррелята непроизвольного внимания (9), позволяющая изучать субъективный опыт более объективно и строго (10, 11).Эта парадигма количественно оценивает субъективное восприятие наблюдателя с помощью задачи, зависящей от сравнительного суждения между двумя стимулами по определенному признаку. Чтобы исследовать влияние внимания на воспринимаемый контраст стимула, наблюдателям предоставляют две наклонные синусоидальные решетки, одну слева и одну справа от фиксации, и их просят сообщить об ориентации решетки с более высоким контрастом. Критическая манипуляция заключается в том, что наблюдателей просят не оценивать свое субъективное восприятие контраста стимула, а принять решение об ориентации стимула.При каждом испытании одна из решеток имеет определенный фиксированный контраст, тогда как контраст другой решетки меняется. В некоторых исследованиях неинформативный периферический сигнал привлекает непроизвольное внимание к одному из двух стимулов. Наблюдателям сообщают, что периферический сигнал с равной вероятностью может появиться слева или справа от фиксации и рядом с стимулом с более высоким или низким контрастом. Это исключает возможность для наблюдателей придавать больший вес информации в указанном месте и, следовательно, принимать решение для объяснения эффекта внимания.Кроме того, эта процедура позволяет одновременно измерять влияние внимания как на работоспособность, так и на внешний вид. Вычисляя контраст, который необходим для того, чтобы наблюдаемый стимул совпадал с видимым контрастом оставленного без присмотра стимула, эта парадигма позволяет измерить изменение, которое внимание влияет на воспринимаемый контраст стимула. Эта парадигма в сочетании с контрольными экспериментами исключила альтернативные объяснения смещения реплики и смещения ответа (9, 12–18).

Используя эту парадигму, исследования показали, что экзогенное внимание изменяет наше субъективное впечатление от многих измерений пространственного и временного видения: e.ж., контраст (9, 12–14), пространственное разрешение (15), насыщенность цвета (16), размер движущихся узоров (17) и скорость (18). Однако этот вопрос продолжает оставаться предметом дискуссий (19, 20). Шнайдер (19) сообщил, что периферийные сигналы увеличивают воспринимаемую яркость только на уровнях, близких к порогу обнаружения, в большей степени для белых, чем для черных сигналов. Основываясь на взаимодействии сенсорных факторов, он предсказал, что изменение полярности яркости реплики должно приводить к различным эффектам реплики на контрасте. Однако проверка этого прогноза показала, что как черные, так и белые реплики увеличивают видимый контраст в одинаковой степени, тем самым подтверждая, что эффект реплики обусловлен вниманием, а не сенсорными факторами (12).

Электрофизиологические доказательства

Störmer et al. (1) модифицировали эту парадигму двумя интересными и интересными способами, чтобы исследовать влияние внимания на внешний вид с одновременными электрофизиологическими и поведенческими измерениями. Во-первых, чтобы исключить любую возможность интрамодальных сенсорных взаимодействий между сигналом и стимулом, они использовали латерализованный слуховой сигнал, а не визуальный сигнал. Эта модификация позволила авторам изучить влияние кросс-модального внимания на внешний вид.Во-вторых, они регистрировали вызванные электрические поля на коже черепа — связанные с событием потенциалы (ERP) — от зрительной коры в ответ на указанную цель, поскольку наблюдатели оценивали относительный контраст зрительных стимулов, представленных в правом и левом поле зрения. ERP — это электрофизиологические реакции, возникающие во время сенсорной, когнитивной и моторной обработки, которые предоставляют точную информацию о ходе обработки информации во времени. В этом исследовании они помогают точно определить уровень обработки, на котором внимание оказывает влияние на суждения о контрастном внешнем виде.Коротко-латентные вызванные ответы, P1 (90–150 мс) и N1 (180–240 мс), отражают ранние сенсорные процессы, которые могут модулироваться избирательным вниманием; Компоненты с более длительной задержкой (250–500 мс) возникают из нескольких кортикальных генераторов и отражают постперцептуальную обработку, включая принятие решений, кодирование рабочей памяти и выбор ответа.

В Störmer et al. В исследовании (1) кросс-модальные пространственные подсказки внимания увеличивали воспринимаемый контраст стимула в обслуживаемом месте одновременно с усиленным нейронным ответом в контрлатеральной зрительной коре.В частности, привлечение внимания к одному из двух идентичных стимулов усиливало раннюю обработку (100–140 мс) соответствующего стимула в вентральной затылочно-височной зрительной коре. Более того, амплитуда усиленного нейронного ответа положительно коррелировала с воспринимаемым контрастом вызванного стимула, что обеспечивает конвергентное свидетельство того, что появление контраста возникает из-за ранней корковой обработки зрительных стимулов. Важно отметить, что сигнал внимания усиливает нейронную обработку в одних и тех же вентральных областях зрительной коры, которые, как подтверждают авторы, реагируют на физические различия в контрасте.Эти результаты согласуются с предположением, что внимание увеличивает воспринимаемый контраст за счет усиления ранней сенсорной обработки в зрительной коре (9, 12–14), и они противоречат гипотезе о том, что эффект внимания обусловлен предвзятостью, связанной с принятием решений (20).

Внимание меняет внешний вид

Привлекательность визуального внимания и влечение к его изучению может быть связано с озадачивающим наблюдением, что изменение внутреннего состояния внимания наблюдателя при сохранении неизменного изображения сетчатки может иметь драматические последствия для «сенсорных» нейронов всей зрительной коры и на перцептивную производительность и внешний вид.К привлекательности добавляется заманчивая возможность того, что внимание может обеспечить связь с конструкциями осознания и сознания.

Прогресс в понимании визуального внимания, несомненно, связан с интеграцией информации, полученной с помощью различных методов — психофизики, нейрофизиологии, нейровизуализации и компьютерного моделирования. Исследование Störmer et al. (1) демонстрирует, как сходные данные из разных подходов способствуют нашему пониманию механизмов визуального внимания.Их открытие, что внимание одновременно увеличивает раннюю корковую обработку зрительных стимулов, а также воспринимаемый контраст, дает доказательства в поддержку утверждения, что изменения внешнего вида, связанные с вниманием, являются следствием нейронных механизмов, лежащих в основе предпочтительной обработки. Эта идея была выдвинута как «связывающая гипотеза», утверждающая, что повышенное возбуждение нейронов, связанное с вниманием, интерпретируется так, как если бы наблюдаемый стимул физически имеет более высокий контраст (5, 6, 11).Это понятие сенсорного усиления подтверждено данными нейрофизиологии, психофизики, нейровизуализации и моделирования.

Соединение физиологии и восприятия

Зрительная система воздействует на изображение сетчатки так, чтобы максимизировать его полезность для воспринимающего, часто производя непроверенные восприятия. Визуальная система не обеспечивает внутренней однозначной копии внешнего визуального мира; скорее, он оптимизирует ресурсы обработки. Внимание — распространенный пример этой оптимизации восприятия: внимание усиливает восприятие, оптимизируя наше представление сенсорных входных данных и подчеркивая важные детали за счет правдивого представления (4, 11, 14).Предоставляя сходные данные по электрофизиологии и поведению человека, Störmer et al.