Особенностью произвольного внимания является то что: Пособие «Основы общей и медицинской психологии» Часть 2

Sibirica

Вы находитесь здесь:

Внимание

Внимание — избирательная направленность восприятия на тот или иной объект.
Изменение внимания выражается в изменении переживания степени ясности и отчетливости содержания, являющегося предметом деятельности человека.
Внимание находит себе выражение в отношении человека к объекту. За вниманием часто стоят интересы и потребности, установки и направленность человека, другие психологические характеристики личности. Это, прежде всего, вызывает изменение отношения к объекту, выражаемое вниманием — его сознаваемостью. На причины внимания к тому или иному объекту указывают его свойства и качества, взятые в их отношении к субъекту.
Объекты внимания
В зону внимания попадают лишь объекты, имеющие в данный момент для человека устойчивую или ситуативную значимость, которая определяется соответствием свойств объекта актуальным потребностям человека, а также положением данного объекта в структуре деятельности человека.

Направленность сознания на значимый объект необходимо в течение определенного времени удерживать на нем. Этот момент удержания описывает понятие «сосредоточенность». Она понимается как большая или меньшая углубленность человека в деятельность и в этой связи отвлечение от всех посторонних объектов, не вовлеченных в нее. Таким образом, направленность и сосредоточенность сознания как признаки внимания связаны друг с другом, но не тождественны.[1] Функции внимания
Функциями внимания являются:
•обнаружение сигнала ◦бдительность
◦поиск
избирательное внимание
•распределенное внимание
Виды внимания
В зависимости от наличия сознательного выбора направления и регуляции выделяют послепроизвольное (или вторично непроизвольное), произвольное и непроизвольное.
Непроизвольное внимание (пассивное)
Вид внимания, при котором отсутствует сознательный выбор направления и регуляции. Оно устанавливается и поддерживается независимо от сознательного намерения человека. В основе него лежат неосознаваемые установки человека. Как правило, кратковременно, быстро переходящее в произвольное. 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:
•Неожиданность раздражителя.
•Относительная сила раздражителя.
•Новизна раздражителя.
•Движущиеся предметы. Т. Рибо выделил именно этот фактор, считая, что в результате целенаправленной активизации движений происходит концентрация и усиление внимания на предмете.
•Контрастность предметов или явлений.
•Внутреннее состояние человека.
Произвольное внимание
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 ребёнка произвольного внимания.
Возникновение произвольного внимания у человека исторически связано с процессом труда, так как без управления своим вниманием невозможно осуществлять сознательную и планомерную деятельность.
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.
Послепроизвольное внимание
Вид внимания, при котором в наличии сознательный выбор объекта внимания, но отсутствует напряжение, характерное для произвольного внимания. Связано с образованием новой установки, связанной в большей мере с актуальной деятельностью, нежели с предшествующим опытом человека
Формы внимания
Так как внимание выступает стороной познавательных процессов как деятельности, направленной на объект, то, в зависимости от содержания этой деятельности, выделяют:
•внешнее внимание (сенсорно-перцептивное) — обращено на объекты внешнего мира. Необходимое условие познания и преобразования внешнего мира[2];
•внутреннее внимание (интеллектуальное) — обращено на объекты субъективного мира человека. Необходимое условие самопознания и самовоспитания[3];
•моторное внимание;
strong>Свойства внимания
strong>Концентрация
Концентрация — удержание внимания на каком-либо объекте. Такое удержание означает выделение «объекта» в качестве некоторой определённости, фигуры, из общего фона. Поскольку наличие внимания означает связь сознания с определённым объектом, его сосредоточенность на нём, с одной стороны, и ясностью и отчетливостью, данностью сознания этого объекта — с другой, постольку можно говорить о степени этой сосредоточенности, то есть о концентрации внимания, что, естественно, будет проявляться в степени ясности и отчётливости этого объекта. Поскольку уровень ясности и отчётливости определяется интенсивностью связи с объектом, или стороной деятельности, постольку концентрированность внимания будет выражать интенсивность этой связи. Таким образом, под концентрацией внимания понимают интенсивность сосредоточения сознания на объекте.
Объём
Поскольку человек может одновременно ясно и отчетливо осознавать несколько однородных предметов, постольку можно говорить об объёме внимания. Таким образом, объём внимания — это количество однородных предметов, которые могут восприниматься одновременно и с одинаковой четкостью. По этому свойству внимание может быть либо узким, либо широким.
Устойчивость
В противоположность ей лабильность — характеризуется длительностью, в течение которой сохраняется на одном уровне концентрация внимания. Наиболее существенным условием устойчивости внимания является возможность раскрывать в том предмете, на который оно направлено, новые стороны и связи. Внимание устойчиво там, где мы можем развернуть данное в восприятии или мышлении содержание, раскрывая в нём новые аспекты в их взаимосвязях и взаимопереходах, где открываются возможности для дальнейшего развития, движения, перехода к другим сторонам, углубления в них.
strong>Переключаемость
Сознательное и осмысленное, преднамеренное и целенаправленное, обусловленное постановкой новой цели, изменение направления сознания с одного предмета на другой. Только на этих условиях говорят о переключаемости. Когда же эти условия не выполняются, говорят об отвлекаемости. Различают полное и неполное (завершенное и незавершенное) переключение внимания. При последнем после переключения на новую деятельность периодически происходит возврат к предыдущей, что ведёт к ошибкам и снижению темпа работы. Переключаемость внимания затруднена при его высокой концентрации, и это часто приводит к так называемым ошибкам рассеянности. Рассеянность понимается в двух планах: как неумение сколько-нибудь длительно сосредотачивать внимание (как следствие постоянной отвлекаемости) из-за избытков неглубоких интересов и как односторонне сосредоточенное сознание, когда человек не замечает то, что с его точки зрения представляется незначительным.
Переключение внимания можно пронаблюдать при помощи часов: если сосредоточить внимание на их тиканье, то оно будет то появляться, то исчезать.
Распределение
Способность выдерживать в центре внимания несколько разнородных объектов или субъектов.
Теории исходящие из разделения ресурсов внимания между объектами (Канеман) допускают специфичность некоторых ресурсов внимания модальности стимула (вербальный, зрительный, слуховой и т.п.) Осуществлять одновременное удерживание во внимании двух разных объектов возможно если объекты относятся к разным модальностям (смотреть на картину и слушать музыку).
Спелке (Spelke), Хирст (Hirst) и Найссер в ходе экспериментов по распределенному вниманию показали, что контролируемые вниманием задачи, даже если они требуют более сложных когнитивных способностей (сознание), могут быть автоматизированы и таким образом более эффективно обрабатываться вниманием одновременно[4].
Психологические модели внимания
В современной психологии выделяют следующие модели внимания[5]:
— Модель простой последовательной обработки[6] Модель последовательного выбора (селекции) (Selective Serial Models)[7] Простая параллельная модель[8] Согласно Чарльзу Эриксену (Charles Eriksen) предметы отражаются в отдельных областях центральной ямки жёлтого пятна сетчатой оболочки глаза одновременно и независимо друг от друга на различных этапах внимания включая процесс распознавания.
— Параллельная модель с ограниченной пропускной способностью (Limited-Capacity Parallel Model) была предложена Таунсендом (T. Townsend)[9]. Время затрачиваемое на обработку предмета находится в обратной зависимости от пропускной способности каналов обработки выделенных для этого предмета.
— Соревновательная модель выбора (Race Models of Selection)
— Коннектионистская модель[10] основывается на коннектионистской теории.
Нейропсихология внимания
Важным вопросом нейропсихологии является определение предмета нейробиологических механизмов внимания. Связана ли активность системы внимания с повышением степени обработки предмета внимания или с подавлением активности обработки отвлекающих стимулов. Или эти процессы одновременные.
Майкл Познер (Michael Posner), внесший значительный вклад в исследование нейропсихологической основы внимания, пришёл к выводу, что система внимания в головном мозге не является свойством какой то отдельной зоны головного мозга или мозга в целом[11].
Познер выделяет переднеассоциативную систему внимания в лобной доле коры головного мозга, и заднеассоциативную систему внимания охватывающую теменную долю коры головного мозга, таламус и те зоны среднего мозга которые связаны с движением глаз. Переднеассоциативная система внимания действует в задачах требующих осознания, заднеассоциативная система внимания — в зрительно-пространственных задачах внимания.
Эксперименты с рассеченными полушариями головного мозга показывают, что процессы внимания тесно связаны с работой мозолистого тела; при этом левое полушарие обеспечивает селективное внимание, а правое — поддержку общего уровня настороженности[12].

Дефицит внимания

См. также Синдром дефицита внимания и гиперактивности

Нейробиологические причины дефицита внимания чаще всего связаны с поражением лобных долей коры головного мозга и базальных ганглий[13], дефицит зрительного внимания связан с поражением заднеассоциативной системы теменной области коры головного мозга, таламуса и отделов среднего мозга отвечающих за движение глаз.

Примечания

1.↑ Психология внимания: Учеб.-метод. пособие / Авт.-сост. Т.К.Комарова. – Гродно: ГрГУ, 2002. – 124 с.
2.↑ Психологический словарь, значения психологических терминов «Мир Вашего Я»: «Внешнее внимание», psychologist.ru (Проверено 11 января 2010)
3.↑ Психологический словарь, значения психологических терминов «Мир Вашего Я»: «Внутреннее внимание», psychologist.ru (Проверено 11 января 2010)
4.↑ Spelke, E., Hirst, W., & Neisser, U. (1976). Skills of divided attention. Cognition, 4, 215-230.
5.↑ Bundesen. C. (1996). Formal models of visual attention: A tutorial review. In A. F. Kramer, M. G. H. Coles, & G. D. Logan (Eds.), Converging operations in the study of’ visual selective attention (pp. 1-43). Washington, DC: American Psychological Association. Elaborates on much of the material in the present article.
6.↑ Chelazzi, L. (1999) Serial attention mechanisms in visual search: A critical look at the evidence. Psychological Research, 62, 195-219.
7.↑ Wolfe, J., Reijnen, E., Horowitz, T., Pedersini, R., Pinto, Y., & Hulleman, J. (2011). How does our search engine “see” the world? The case of amodal completion. Attention, Perception, & Psychophysics, 73(4), 1054-1064.
8.↑ Eriksen, C. W., & Hoffhan, J. E. (1972). Temporal and spatial characteristics of selective attention. Perception and Psychophysics, 12, 201-204
9.↑ Townsend. J. T.. & Ashby, F. G. (1983). The stochastic modeling of elementary psychological processes. Cambridge, UK: Cambridge University Press.
10.↑ Duncan, J., & Humphreys, G. W. (1989). Visual search and stimulus similarity. Psychological Review, 96, 433-4 58.
11.↑ Posner, M. I., & Dehaene, S. (1994). Attentional networks. Trends in Neurosciences, 17(2), 75-79.
12.↑ Психологический словарь, значения психологических терминов «Мир Вашего Я»: «Внимание», psychologist.ru (Проверено 11 января 2010)
13.↑ Lou, H. C, Henriksen, L., & Bruhn, P. (1984). Focal cerebral hypoperfusion in children with dyphasia and/or attention deficit disorder. Archives of Neurology, 41(8), 825—829.

Литература
•Внимание // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
•С. Л. Рубинштейн «Основы общей психологии», ISBN 5-314-00016-8
•Д. Н. Узнадзе «Общая психология», ISBN 5-89357-121-5
•Психология внимания. Под редакцией Ю. Б. Гиппенрейтер, ISBN 978-5-17-053015-1

Развитие внимания у детей дошкольного возраста — Педагоги — Каталог файлов

Внимание является одним из основных условий, обеспечивающих успешное усвоение детьми доступного для них объема знаний, умений. Поэтому наряду с развитием эмоционального контакта ребенка со взрослыми необходимо с самого начала обучения проводить занятия (игры и упражнения), способствующие формированию внимания и запоминания.

Характерной особенностью внимания ребенка дошкольного возраста является то, что оно вызывается внешне привлекательными предметами. Сосредоточенным внимание остается до тех пор, пока сохраняется интерес к воспринимаемым объектам: предметам, событиям, людям. Внимание в дошкольном возрасте редко возникает под влиянием какой-либо поставленной цели. Следовательно, оно является непроизвольным.

Ученые-психологи считают, что появлению и развитию произвольного внимания предшествует формирование регулируемого восприятия и активное владение речью. Чем лучше развита речь у ребенка дошкольного возраста, чем выше уровень развития восприятия, тем раньше формируется произвольное внимание. Для того, чтобы дошкольник учился произвольно управлять своим вниманием, его надо просить больше рассуждать вслух. Если ребенка 4-5-летнего возраста просить постоянно называть вслух то, что он должен держать в сфере своего внимания, то ребенок будет в состоянии произвольно и в течение довольно длительного времени удерживать свое внимание на тех или иных предметах и их отдельных деталях, свойствах.

Объем внимания детей дошкольного возраста невелик. Дошкольники сосредоточивают внимание на привлекательных картинках обычно на 12-20 секунд.

Устойчивость внимания зависит от индивидуальных особенностей детей дошкольного возраста. Нервные и болезненные дети чаще отвлекаются, чем спокойные и здоровые. Причем, как отмечает Немов Р.С., разница в устойчивости внимания может достичь 1,5-2 раза.

Изменяющийся в старшей и особенно в подготовительной группах режим жизни детей, увеличивающийся «вес» занятий, постепенно принимающих характер учебной деятельности, предъявляют новые и при этом повышенные требования к вниманию детей.

Воспитатели старшей и подготовительной групп, пытаясь поддержать неустойчивое детское внимание, проявляют большую изобретательность в том, чтобы сделать каждое занятие интересным. Широко используются разные виды наглядности, детям даются для работы индивидуальные наборы разных дидактических материалов. Конечно, такое оснащение занятий повышает интерес к нему детей, и они охотно выполняют предъявляемые руководителем требования, сохраняя длительно устойчивость внимания.

Но ведь в школе далеко не все элементы урока будут столь же интересными детям, им надо будет произвольно направлять свое внимание и заниматься порой совсем неинтересным делом, требующим, однако, длительного сосредоточения, например при писании букв и цифр, усвоении грамоты, слушании ответов товарища, многократно повторяющих одно и тоже правило, и т. д..

К этому детей надо готовить. Наблюдая занятия с детьми 6-7 лет и точно отмечая когда их внимание привлекается воспитателем, а когда эта сосредоточенность падает, выяснилось следующее:

1. Внимание 6-7-летнего ребенка может быть устойчивым в течение 25-30 минут и даже дольше, если он занят таким делом, которое требует его активного действия: рисование, конструирование, составление орнамента, подбор множеств, счет и др. Труднее поддерживать устойчивость внимания при умственном действии без практической работы. Однако, слушая читаемый им рассказ, смотря фильм, дети могут также долго сосредоточиваться на воспринимаемом содержании.

2. Особо важную роль играет такое занятие, где дети должны быть активными в решении каких-то задач. Рассматривание картины может вызвать отвлечение внимания через 5-7 минут после начала занятия, если воспитатель удовлетворяется простым называнием детьми изображенных предметов. Но если он ставит более трудные задачи, которые требуют от ребят поисков, изучения, сопоставления разных частей картины, установления связи между элементами, обобщения, выводов, такая работа поддерживает внимание детей – оно приобретает устойчивость и силу сосредоточения.

3. Отрицательно действует на внимание детей чрезмерный объем даваемого материала. Если воспитатель на одном занятии использовал 3-4 картины, или разучил 2 новых стихотворения, или требовал вспомнить и зарисовать 2-3 сценки из просмотренного фильма, внимание детей рассеивается. Полученные впечатления сливаются в какой-то общий смутный образ.

4. Также легко нарушается хрупкое детское внимание из-за организационных и методических ошибок, нередко допускаемых воспитателями.

Вот педагог объясняет детям, как надо расположить карточки с шарами, чтобы записать только что решенную всеми задачу. Дело трудное и новое. Дети приступили к работе, и тут воспитатель дает громко дополнительные указания или, что особенно вредно, делает вслух замечания отдельным детям: «Коля, ну какую карточку надо положить сначала? Сколько у Саши было шаров?.. Ты не слушал?» Коля сбивается еще больше, теряют рабочую установку и другие дети. Их внимание отвлечено громкими словами воспитательницы. Так же легко нарушается сосредоточенность внимания детей, если педагог не подготовился к занятию: ему нужно делать паузы, для того чтобы принести из шкафа дидактическое пособие или книгу, раздать листы детям и т. д.

Пустые промежутки, длинные паузы, резкие громкие замечания и разные ненужные хождения по группе нарушают сосредоточенность детей на работе.

5. Одно из наиболее частых причин отвлечения внимания детей, их рассеянности является их утомление. Длительное сохранение одной позы, однообразие выполняемых действий, скучные и ненужные повторения уже хорошо известного, вынужденное бездействие – все утомляет ребенка, и тем больше, чем он слабее, чем он менее привык к такой работе, утомляют ребенка и многие обстоятельства его жизни дома. Если он долго вечерами сидит у телевизора или с гостями, укладывается спать поздно и недосыпает, а в выходные дни его нервная система перегружается сильными впечатлениями – от кино, музеев, того же телевизора,- ребенок очень устает. Его утомление сказывается, как и у взрослого, прежде всего на внимании. Чуткий воспитатель легко увидит рассеянность ребенка и постарается найти ее  причину. Борьба за сохранения в семье нужного режима жизни ребенка – непременное условие успешного воспитания его внимания.

 

Автор: Трутнева Н.Б.

Развитие произвольного внимания дошкольников в игровой деятельности

Автор: Глазова Яна Алексеевна

     Статья:Глазовой Я.А
Развитие произвольного внимания дошкольников в игровой деятельности

 

Проблема внимания считается одной из самых важных и сложных проблем психологии. От ее решения зависит развитие всей системы психологического знания – как фундаментального, так и прикладного характера.

Значимость внимания в жизни человека, его определяющая роль в отборе содержаний сознательного опыта, запоминании и научении очевидны. Трудно усомниться также в необходимости всестороннего и детального исследования его феноменов.

В отличие от таких познавательных процессов как мышление, память, восприятие, внимание своего особого содержания не имеет, оно проявляется как бы внутри этих процессов и неотделимо от них. Внимание характеризует динамику протекания психических процессов. Таким образом, этот психический процесс является условием успешного осуществления любой деятельности как внешней, так и внутренней, а его продуктом – ее качественное выполнение. Главным условием развития произвольного внимания детей-дошкольников может стать игра как основной вид деятельности ребенка. В дошкольном возрасте игра имеет важнейшее значение в жизни маленького ребенка: игра для них – учеба, игра для них – труд, игра для них — серьезная форма воспитания. Игра приучает его к наблюдательности, к выполнению определенных правил, дисциплинирует его волю. Игра для дошкольников – способ познания окружающего мира. В игре ребенок приобретает новые знания, умения, навыки.

Произвольное внимание — одна из важнейших характеристик познавательной деятельности детей. Наряду с мышлением, восприятием, памятью, воображением произвольное внимание является важнейшим приобретением личности на данном этапе онтогенеза. Оно связано с формированием у ребенка волевых качеств и находится в теснейшем взаимодействии с общим умственным развитием ребенка.

Существует несколько подходов к пониманию произвольности. Первый из них разграничивает произвольные и волевые действия. Волевые действия, по мнению исследователей первого подхода (Г.С. Костюк, В.И. Аснин), «происходят в ситуации перестройки стереотипов, при наличии трудностей» .

Произвольное поведение, считают авторы, можно сформировать путем целенаправленного развития волевой сферы. Данные исследователи под волей понимают стремления, желания, цели, решения человека, его сознательные целенаправленные действия, поступки, его настойчивость, решительность, выдержку и другие качества. Воля — один из способов сознательной регуляции деятельности, поведения, приобретенная человеком способность сознательно ставить перед собой цели, принимать решения и подчинять им свои действия и поступки .

Третья точка зрения на механизм возникновения произвольного поведения принадлежит А.Р. Лурия и А.В. Запорожцу . Исследователи считают, что свое поведение дошкольники подчиняют не слову, а ситуативным обстоятельствам. Т.е. для того, чтобы ребенок в своих действиях руководствовался словесной инструкцией, необходимо создать специальные условия.

Становление произвольности поведения в дошкольном возрасте идет от «до-ситуативной» свободы малышей к появлению преград и приложению усилий, а затем, в старшем дошкольном возрасте к обретению «над-ситуативной» свободы. Эти данные позволяют предположить, что психологическим механизмом становления произвольности, и в частности произвольного внимания, является постепенное «оволивание» поведения, последовательное проникновение в поведение детей воли, ведущей через применение ребенком усилии к обретению свободы в действии.

Высокого развития достигает непроизвольное внимание в дошкольном возрасте. Появление новых интересов, участие в новых видах деятельности заставляют ребёнка сосредоточиваться на таких сторонах действительности, которые раньше оставались незамеченными.

У дошкольника возрастает устойчивость внимания, способность длительно заниматься определённым делом или определённым предметом. Дошкольники могут часами играть в какую-нибудь интересную игру, рисовать или конструировать.

Решающее значение в развитии непроизвольного внимания имеет организация воспитательной работы. Знакомя дошкольника с окружающей действительностью, побуждая его активно отображать эту действительность в своих играх, занятиях, изобразительной деятельности, воспитатель вызывает интерес к новым предметам и явлениям, заставляет ребёнка непроизвольно сосредоточить на них своё внимание.

Если непроизвольное внимание достигает у детей дошкольного возраста высокой ступени развития, то внимание произвольное начинает у них ещё только формироваться.

Выполняя поручения взрослых, неся некоторые обязанности в детском саду и дома, принимая участие в коллективных играх, дошкольник всё чаще сталкивается с такими условиями, где приходится обращать внимание на то, что необходимо для осуществления намеченного задания, что соответствует словесным указаниям взрослого или требованиям детского коллектива. Таким образом, новые жизненные условия, специально организуемые родителями и воспитателями, приводят к формированию произвольного внимания.

Ф. Шиллер считал, что «игра возникла для удовольствия… Только играя, можно стать человеком». Торндайк утверждал: «Игра — это наследственный инстинкт». Бюхер: «Игра — как форма избытка энергии». Кант: «Игра — незаинтересованная деятельность… Занятие — само по себе».

Швейцарский ученый К. Гросс считал игры изначальной школой поведения [39, 106]. Для него, какими бы внешними или внутренними факторами игры не мотивировались, смысл их именно в том, чтобы стать для детей школой жизни. Данный подход прост и мудр. Игра объективно — первичная стихийная школа, кажущийся хаос которой предоставляет ребенку возможность ознакомления с традициями поведения людей, его окружающих. Природа как бы специально предоставила высшим животным и человеку длительный период детства, чтобы, играя, они развивали жизненно важные органы и функции.

Основатель психоанализа 3. Фрейд развил мысль о компенсаторном характере игры, связав ее с бессознательными механизмами психики. Первая функция игры, по Фрейду, — это символическая реализация бессознательных влечений, что дает очищение и оздоровление психики. Вторая функция игры связана с тем, что в ней разрешаются, снимаются травматические ситуации, являющиеся источником невроза.

В современных языках понятие игры также чрезвычайно многозначно. Видный теоретик игры Хёйзинга определяет это понятие следующей формулой: «Игра есть добровольное действие либо занятие, совершаемое внутри установленных границ места и времени по добровольно принятым, но абсолютно обязательным правилам с целью, заключенной в нем самом, сопровождаемое чувством напряжения и радости, а также сознанием «иного бытия», нежели «обыденная жизнь» [68,10]. Идеи Хёйзинга не потеряли актуальности. Ученый своей книгой «Человек играющий» доказывает, что творчество человека есть момент игры как момент истины. Рассматривая игровое действие в разных исторических пластах, Хёйзенга приходит к важнейшим обобщениям: игра — необходимый способ социальной жизни, объективная основа нашего существовани].

Блестящий исследователь игры Д.Б.Эльконин полагает, что игра организует с помощью культовых символов деятельность и, значит, учит ориентироваться в явлениях культуры, помогает использовать их соответствующим образом. Специальными исследованиями установлено, что первые потребности ребенка социальны. Д.Б. Эльконин пишет: «Мир ребенка — это, прежде всего взрослый человек как важнейшая часть окружающей ребенка действительности, часть мира взрослых». Значит, игра социальна по своей природе и непосредственному насыщению и спроецирована на отражение мира взрослых.

Через игру ребенок входит в мир взрослых, овладевает духовными ценностями, усваивает предшествующий социальный опыт. Можно считать, что в игре ребенок получает впервые урок коллективного мышления. Это обстоятельство имеет принципиально важное значение, если принять во внимание, что будущее ребенка связано с общественно полезным трудом, главнейшее качество которого — совместное, коллективное решение задач, направленных на достижение общей цели.

Итак, игра выполняет существенные функции в формировании личности ребенка. В ней отражаются и развиваются знания и умения, полученные на занятиях в ДОУ, закрепляются правила поведения, к которым приучают детей в жизни. Игра выступает как основной ведущий вид детской деятельности и как важнейшее условие общественного воспитания. В игре развиваются необходимые каждому ребенку умственные способности, уровень развития которых, безусловно, сказывается в процессе школьного обучения. Именно поэтому необходимо особое внимание уделять игровой деятельности старших дошкольников.

Говоря об игре как ведущей деятельности дошкольника, мы имеем в виду преимущественно совместную сюжетно-ролевую игру. Другие виды игр — подвижные, дидактические, строительные,— хотя и широко используются в дошкольном воспитании, служат для реализации частных воспитательных задач.

Для развития произвольного внимания необходимо вызвать у ребенка эмоциональный интерес к своей деятельности, что становится возможным при использовании, в первую очередь, ведущей деятельности дошкольника — игры. Детям еще трудно сосредоточиться на однообразной и малопривлекательной для них деятельности, в то время как в процессе эмоционально окрашенной игры они могут достаточно долго оставаться внимательными.

В игре происходит оформление основных элементов волевого действия: ребенок ставит цель, принимает решение, намечает план действия, исполняет его, проявляет определенное усилие при преодолении препятствий, оценивает результат своего действия.

Произвольная регуляция поведения состоит в подчинении поведения ребенка задаче, то есть в его способности сосредоточиться на том, что предложил взрослый, на попытках активного решения задачи, на преодолении всего, что не относится к основной деятельности. Произвольность, в свою очередь, обеспечивает достаточный уровень игровой мотивации.

Недостаточная произвольность внимания — ребенок затрудняется сосредоточивать внимание по требованию.

Подобные недостатки не могут быть устранены фрагментарно включаемыми «упражнениями на внимание» в процессе занятий с ребенком и требуют для их преодоления специально организованной работы.

Основное изменение внимания в дошкольном возрасте состоит в том, что дети в возрасте 6-7 лет впервые начинают управлять своим вниманием, сознательно направлять его на определенные предметы, явления, удерживаться на них, используя для этого некоторые средства, т.е. возникает так называемое произвольное внимание.

Возрастными особенностями развития произвольного внимания старших дошкольников являются сравнительная слабость произвольного внимания и его небольшая устойчивость. Дети еще не умеют длительно сосредоточиваться на задании, особенно если оно неинтересно и однообразно, их внимание легко отвлекается. Возможности волевого регулирования внимания, управления им в старшем дошкольном возрасте весьма ограниченные. Перед воспитателями и родителями стоит сложнейшая задача — продумывать специальную работу по организации внимания детей, иначе оно окажется во власти окружающих вещей и случайного стечения обстоятельств.

Развитие произвольного внимания — важнейшая задача дошкольного воспитания. В дальнейшем оно обеспечит успешность обучения ребенка в школе, поможет ему выполнять указания учителя и контролировать себя.

Произвольное внимание формируется благодаря тому, что взрослые включают ребенка в новые виды деятельности как игры по правилам, конструирование и т. п., и при помощи определенных средств направляют и организуют его внимание. Вводя ребенка в эти виды деятельности, взрослые организуют его внимание при помощи словесных указаний. Ребенка направляют на необходимость выполнять заданные действия, учитывая те или иные обстоятельства.

Одним из основных средств развития произвольного внимания является игра, выступающая как основной ведущий вид детской деятельности и как важнейшее условие общественного воспитания. Особую роль в формировании произвольного внимания играют игры с правилами, которые кроме повышения уровня развития основных качеств произвольного внимания содействуют воспитанию в детях волевых черт характера, активности, самостоятельности и целеустремленности.

Источники:

Бармашова Е. Игровая мозаика: программа занятий по развитию внимания у детей дошкольного возраста [Текст] / Елена Бармашова// Школьный психолог. — 2005. — № 5. — С. 8-14.

Баскакова И.Л. Внимание дошкольника, методы его изучения и развития. Изучение внимания школьников [Текст] /И.Л. Баскакова. — М.: Издательство «Институт практической психологии», Воронеж-НПО «МОДЭК», 1995. — 64 с.

Игра дошкольника [Текст] /Л.А. Абрамян, Т.В. Антонова, Л.В. Артемова и др.; Под ред. С.Л. Новоселовой.— М.: Просвещение, 1989.— 286 с.: ил.— (Б-ка воспитателя дет. сада).

 

 

comments powered by HyperComments

«Внимание»

Введение

Внимание — сквозной психический процесс, состоящий в избирательной направленности психической деятельности на объект (по Добрынину Н.Ф.) — придающий направленный, избирательный характер всей психической жизни. Направленность связана с переходом от одного занятия к другому, а сосредоточение — с углубленностью в занятие. Направленность и сосредоточенность тесно связаны между собой. Одно не может существовать без другого. Когда индивид направляет на что — либо свое внимание, то одновременно и сосредоточивается на этом, и наоборот. Проблема внимания традиционно считается одной из самых важных и сложных проблем научной психологии. Значимость внимания в жизни человека, его определяющая роль в отборе содержаний сознательного опыта, запоминании и научении очевидны. Трудно усомниться также в необходимости всестороннего и детального исследования его феноменов. Внимание принимает участие в организации всех познавательных процессов — ощущения, восприятия, мышления, являясь сквозным психическим процессом, и выполняет следующие функции:

1) отбор значимых раздражителей и игнорирование несущественных, побочных;

2) удержание, сохранение требуемой деятельности (или образа) до тех пор, пока не будет достигнута цель;

3) регуляция и контроль протекания деятельности.

К числу основных характеристик внимания относятся: 1)  Отвлекаемость, 2) объем,  3) распределение,

4) концентрация,

5) устойчивость,

6) переключаемость. 

Выделяются три вида внимания:

1) внимание непроизвольное, 

2) внимание произвольное, 

3) внимание послепроизвольное. Внимание представляет собой психологический феномен. С одной стороны, в психологической литературе рассматривается вопрос о существовании внимания как самостоятельного психического явления. Направленность и сосредоточенность психической деятельности на чем — либо определенном и называется вниманием. В свою очередь, под направленностью психической деятельности следует подразумевать ее избирательный характер, выделение из окружения значимых для субъекта конкретных предметов, явлений или выбор определенного рода психической деятельности. В понятие направленности включается также и сохранение деятельности на определенный промежуток времени. Другой характеристикой внимания является сосредоточенность. Под сосредоточенностью подразумевается большая или меньшая углубленность в деятельность. Чем сложнее задача, тем большей должна быть интенсивность и напряженность внимания, требуется большая углубленность. Кроме того, сосредоточенность связана с отвлечением от всего постороннего. Направленность и сосредоточенность тесно связаны между собой. Одно не может существовать без другого. Несмотря на тесную связь между ними, эти понятия не являются тождественными. Направленность связана с переходом от одного занятия к другому, а сосредоточение — с углубленностью в занятие. Внимание, как и любой психический процесс, связано с определенными физиологическими механизмами. В целом физиологическую основу выделения отдельных раздражителей и течения процессов в определенном направлении составляет возбуждение одних нервных центров и торможение других. Однако внимание не может быть объяснено лишь одним ориентировочным рефлексом. Физиологические механизмы внимания более сложны. К периферическим механизмам можно отнести настройку органов чувств. Прислушиваясь к слабому звуку, человек поворачивает голову в сторону звука и одновременно соответствующая мышца натягивает барабанную перепонку, повышая ее чувствительность. При очень сильном звуке натяжение барабанной перепонки ослабевает, что ухудшает передачу колебаний во внутреннее ухо.

Физиологические основы внимания

Физиологической основой внимания является общая активация мозга, связанная с деятельностью ретикулярной формации. В деятельности мозга выделяют несколько стадий или уровней, которые в разной степени обеспечивают внимание. Важнейшей основой внимания является достижение определенного функционального состояния мозга. Внимание состоит в реакции ориентирования, на какой — то стимул или объект. Для того чтобы событие было воспринято, нужно, чтобы оно могло вызвать ориентировочную реакцию, которая позволит нам настроить на него свои органы чувств. Внимание носит рефлекторный характер и возникает в результате особого ориентировочного рефлекса. Центральные механизмы внимания связаны с возбуждением одних нервных центров и торможением других. В одни из возникающих возбуждений оказываются настолько сильными, что выступают в роли главенствующих, подавляющих все прочие. Это основное возбуждение принято называть доминантой, все прочие очаги в нервной системе — субдоминанты. Важнейшим механизмом, обеспечивающим внимание, является механизм доминанты, открытый Ухтомским А. А.

Доминанта — временно господствующий в коре очаг возбуждения, который тормозит работу других нервных центров. Говоря о физиологических основах внимания, нельзя не сказать еще о двух очень важных явлениях: об иррадиации нервных процессов и доминанте. Закон индукции нервных процессов, установленный Ч. Шеррингтоном и широко использованный И. П. Павловым, в определенной степени объясняет динамику физиологических процессов, обеспечивающих внимание. Согласно этому закону возбуждение, возникающее в одной области коры головного мозга, вызывает торможение в других ее областях — так называемая одновременная индукция, или сменяется торможением в данном участке мозга — последовательная индукция. Согласно принципу доминанты, выдвинутому А. А. Ухтомским, в мозгу всегда имеется временно господствующий очаг возбуждения, обусловливающий работу нервных центров в данный момент и придающий тем самым поведению человека определенную направленность. Благодаря особенностям доминанты происходит суммирование и накапливание импульсов, поступающих в нервную систему, с одновременным подавлением активности других центров, за счет чего возбуждение еще больше усиливается. Основой возникновения господствующего очага возбуждения является не только сила воздействующего на человека раздражения, но и внутреннее состояние нервной системы, обусловленное предшествующими воздействиями и уже закрепленными нервными связями. Однако ни закон индукции нервных процессов, ни учение о доминанте не раскрывают до конца механизмы внимания, особенно произвольного. В отличие от животных, люди целенаправленно управляют своим вниманием. Именно постановка и уточнение целей деятельности вызывает, поддерживает и переключает внимание. Поэтому развитие современной науки привело к появлению целого ряда концепций, пытающихся объяснить физиологические механизмы внимания. Известность также приобрела теория Т. Рибо, который считал, что внимание всегда связано с эмоциями и вызывается ими. Рибо считал, что внимание всегда сопровождается изменениями физического и физиологического состояния организма. Это связано с тем, что с точки зрения физиологии внимание как своеобразное состояние включает комплекс сосудистых, дыхательных, двигательных и других произвольных или непроизвольных реакций. При этом особую роль в объяснении природы внимания Рибо отводил движениям. Движение физиологически поддерживает и усиливает данное состояние сознания. Усилие, которое прилагается для сосредоточения и удержания внимания на чем — то, всегда имеет физиологическую основу. Этому состоянию соответствует, по мнению Рибо, мышечное напряжение. В то же время отвлечение внимания Рибо связывал с мышечной усталостью. Секрет произвольного внимания заключается в способности управлять движениями. Поэтому не случайно данная теория получила название моторной теории внимания. Д. Н. Узнадзе полагал, что внимание напрямую связано с установкой. По его мнению, установка внутренне выражает состояние внимания. Под влиянием установки происходит выделение определенного образа или впечатления, полученного при восприятии окружающей действительности. Этот образ, или впечатление, и становится объектом внимания, а сам процесс был назван объективацией.

Основные виды внимания

Направленность и сосредоточенность психической деятельности могут носить непроизвольный или произвольный характер. В связи с этим выделяют три вида внимания: 1. Непроизвольное внимание — это внимание, возникающее без всякого намерения человека, без заранее поставленной цели, не требующее волевых усилий. Непроизвольное — на новизну, резкость, контраст, значимость.

1) Особенности самого раздражителя.

2) Степень интенсивности раздражителя. Любой достаточно сильный раздражитель – громкий звук, яркий свет, резкий запах — невольно привлекает наше внимание. Причем значение имеет не только абсолютная, но и относительная сила раздражителя.

3) Новизна, необычность раздражителя. Новизна — одна из наиболее важных особенностей раздражителей, вызывающих пробуждение непроизвольного внимания.

4) Ослабление действия раздражителя и прекращение его действия: маяки, указатели поворотов автомобилей.

5) Подвижность объекта: движущиеся предметы.

6) Соответствие внешних раздражителей внутреннему состоянию организма или личности,

7) Интересы: один человек пройдет мимо и не заметит броской афиши о футбольном матче, а другой обратит внимание на скромное объявление о предстоящем концерте; проголодавшийся человек невольно отметит вниманием все, что связано с пищей.

8) Чувства: хорошо известно, что всякое раздражение, вызывающее то или иное чувство, привлекает внимание.

9) Ожидание: нередко оно позволяет воспринимать даже то, что при других обстоятельствах человек вовсе не замечает.

10) Апперцепция — влияние прежнего опыта, знаний, представлений. Даже слабый раздражитель вызовет внимание человека, знающего, о чем идет речь, тогда как несведущий человек просто ничего не заметит.

Непроизвольное внимание является простым видом внимания. Его часто называют пассивным или вынужденным, так как оно возникает и поддерживается независимо от сознания человека. Деятельность захватывает человека сама по себе в силу своей увлекательности, занимательности или неожиданности. Возникновению непроизвольного внимания способствует целый комплекс причин. В этот комплекс входят различные физические, психофизиологические и психические причины. Они взаимосвязаны, их можно разделить на четыре категории:

Причины, связанные с характером внешнего раздражителя. Сюда включают силу, или интенсивность, раздражителя. Всякое достаточно сильное раздражение — громкие звуки, яркий свет, сильный толчок, резкий запах — невольно привлекает внимание. При этом наиболее значимую роль играет не столько абсолютная, сколько относительная сила раздражителя.

Причины, связанные с соответствием внешних раздражителей внутреннему состоянию человека, и прежде всего имеющимся у него потребностям.

Причины, связанные с общей направленностью личности. То, что интересует больше всего и что составляет сферу интересов, в том числе и профессиональных, как правило, обращает на себя внимание, даже если человек сталкивается с этим случайно. Общая направленность личности и наличие предшествующего опыта непосредственно сказывается на возникновении непроизвольного внимания.

Чувства, которые вызывает воздействующий раздражитель. То, что интересно, что вызывает определенную эмоциональную реакцию, является важнейшей причиной непроизвольного внимания. Такое внимание по праву может быть названо преимущественно эмоциональным.

2. Произвольное — направленность в соответствии с задачей, управляется сознательно, тесно связано с волей человека. Основная функция — активное регулирование протекания психических процессов. В отличие от непроизвольного внимания, главной особенностью произвольного внимания является то, что оно управляется сознательной целью. Этот вид внимания тесно связан с волей человека и был выработан в результате трудовых усилий, поэтому его называют еще волевым, активным, преднамеренным. Основной функцией произвольного внимания является активное регулирование протекания психических процессов. Произвольное внимание качественно отличается от непроизвольного. Однако оба вида внимания тесно связаны друг с другом, поскольку произвольное внимание возникло из непроизвольного. Причины произвольного внимания по своему происхождению не биологические, а социальные: произвольное внимание не созревает в организме, а формируется у ребенка при его общении с взрослыми. Взрослый выделяет объект из среды, указывая на него и называя словом, а ребенок отвечает на этот сигнал, прослеживая жест, схватывая предмет или повторяя слово. Данный предмет выделяется для ребенка из внешнего поля. Впоследствии дети начинают ставить цели самостоятельно.

3. Послепроизвольное — подобно произвольному, носит целенаправленный характер и первоначально требует волевых усилий, но затем человек входит в работу: интересными и значимыми становятся содержание и процесс деятельности, а не только ее результат. В отличие от непроизвольного внимания, послепроизвольное внимание остается связанным с сознательными целями и поддерживается сознательными интересами. В тоже время в отличие от произвольного внимания здесь нет или почти нет волевых усилий.

Основные характеристики свойств внимания

Внимание – это процесс сознательного или бессознательного (полусознательного) отбора одной информации, поступающей через органы чувств, и игнорирования другой. К основным свойствам внимания относятся устойчивость, концентрация, распределение, переключение, отвлекаемость и объем внимания.

Концентрация внимания — степень или интенсивность сосредоточенности внимания.

Под концентрацией внимания подразумевается степень или интенсивность сосредоточенности внимания. А. А. Ухтомский считал, что концентрация является следствием возбуждения в доминантном очаге при одновременном торможении остальных зон коры головного мозга.

Устойчивость внимания — способности определенное время сосредоточиваться на одном и том же объекте. Это свойство внимания может определяться периферическими и центральными факторами.

Распределение внимания – способность человека выполнять несколько видов деятельности одновременно. Под распределением внимания понимают способность человека выполнять несколько видов деятельности одновременно. Человек способен выполнять только один вид сознательной психической деятельности, а субъективное ощущение одновременности выполнения нескольких возникает вследствие быстрого последовательного переключения с одного вида деятельности на другой. В. Вундт доказал, что человек не может сосредоточиваться на двух одновременно предъявляемых раздражителях. Однако иногда человек действительно способен выполнять одновременно два вида деятельности. На самом деле в таких случаях один из видов выполняемой деятельности должен быть полностью автоматизирован и не требовать внимания.

Переключаемость — сознательное и осмысленное перемещение внимания с одного объекта на другой. В целом переключаемость внимания означает способность быстро ориентироваться в сложной изменяющейся ситуации. Легкость переключения внимания неодинакова у разных людей и зависит от целого ряда условий. Чем интереснее деятельность, тем легче на нее переключиться. Переключаемость внимания принадлежит к числу хорошо тренируемых качеств.

Объем внимания — количество впечатлений, которое может быть с полной ясностью и отчетливостью воспринято в одном акте внимания. Под объемом внимания понимается количество объектов, которые человек может охватить с достаточной ясностью одновременно. Известно, что человек не может одновременно думать о разных вещах и выполнять разнообразные работы. Это ограничение вынуждает дробить поступающую извне информацию на части, не превышающие возможности обрабатывающей системы. Важной и определяющей особенностью объема внимания является то, что он практически не меняется при обучении и тренировке.

Отвлекаемость и рассеянность внимания Отвлекаемость внимания — это непроизвольное перемещение внимания с одного объекта на другой. Оно возникает при действии посторонних раздражителей на человека, занятого в этот момент какой-либо деятельностью. Отвлекаемость может быть внешней и внутренней. Внешняя отвлекаемость возникает под влиянием внешних раздражителей. Наиболее отвлекают предметы или явления, которые появляются внезапно и действуют с меняющейся силой и частотой. Внутренняя отвлекаемость внимания возникает под влиянием сильных переживаний, посторонних эмоций, из — за отсутствия интереса и чувства ответственности за дело, которым в данный момент занят человек. Физиологической основой внешней отвлекаемости внимания является отрицательная индукция процессов возбуждения и торможения, вызванная действием внешних раздражителей, не имеющих отношения к выполняемой деятельности. При внутренней отвлекаемости внимания, обусловленной сильными чувствами или желаниями, в коре мозга появляется мощный очаг возбуждения; с ним не может конкурировать соответствующий объекту внимания более слабый очаг, в котором по закону отрицательной индукции возникает торможение. Внутренняя отвлекаемость, обусловленная отсутствием интереса, объясняется запредельным торможением, развивающимся под влиянием утомления нервных клеток. Большое значение для изучения характеристик внимания имеет вопрос о рассеянности. Рассеянностью обычно называют два разных явления. Во — первых, часто рассеянностью называют результат чрезмерного углубления в работу, когда человек ничего не замечает вокруг себя: ни окружающих людей и предметов, ни разнообразных явлений и событий. Этот вид рассеянности принято называть мнимой рассеянностью, поскольку это явление возникает в результате большой сосредоточенности на какой — либо деятельности. Физиологической основой рассеянности является мощный очаг возбуждения в коре головного мозга, вызывающий торможение в окружающих его участках коры по закону отрицательной индукции. Совсем другой вид рассеянности наблюдается в тех случаях, когда человек не в состоянии ни на чем долго сосредоточиваться, когда он постоянно переходит от одного объекта или явления к другому, ни на чем не задерживаясь. Этот вид рассеянности называется подлинной рассеянностью. Произвольное внимание человека, страдающего подлинной рассеянностью, отличается крайней неустойчивостью и отвлекаемостью. Физиологически подлинная рассеянность объясняется недостаточной силой внутреннего торможения. Возбуждение, возникающее под действием внешних сигналов, легко распространяется, но с трудом концентрируется. Впервые месяцы жизни у ребенка отмечается наличие только непроизвольного внимания. Ребенок вначале реагируеттолько на внешние раздражители. Причем это происходит только в случае их резкой смены, например при переходе из темноты к яркому свету, при внезапных громких звуках, при смене температуры. Начиная с третьего месяца, ребенок все больше интересуется объектами, тесно связанными с его жизнью. В 5 — 7 месяцев ребенок уже в состоянии достаточно долго рассматривать какой-нибудь предмет, ощупывать его, брать в рот. Особенно заметно проявление его интереса к ярким и блестящим предметам. Это позволяет говорить о том, что его непроизвольное внимание уже достаточно развито. Зачатки произвольного внимания обычно начинают проявляться к концу первого — началу второго года жизни.

Развитие внимания

В развитии внимания у ребёнка можно отметить, прежде всего, диффузный, неустойчивый его характер в раннем детстве. Тот отмеченный уже факт, что ребёнок, видя новую игрушку, сплошь и рядом выпускает из рук ту, которую он держал, иллюстрирует это положение. Однако это положение имеет не абсолютный характер. Наряду свыше отмеченным фактом нужно учесть и другой, который подчёркивается некоторыми педагогами: бывает, что какой — нибудь предмет привлечёт внимание ребёнка или, скорее, манипулирование с этим предметом так увлечёт его, что, начав манипулировать им, ребёнок будет повторять это действие раз за разом 20 — 40 раз и больше. Этот факт действительно свидетельствует о том, что в отношении элементарных актов, связанных со значительной эмоциональной зарядкой, ребёнок уже рано может проявить внимание в течение более или менее значительного времени. Правильным остаётся то положение, что на протяжении дошкольного возраста, а иногда и к началу школьного, ребёнок ещё в очень слабой степени владеет своим вниманием. Поэтому в учебном процессе педагог должен тщательно работать над организацией внимания ребёнка, иначе оно окажется во власти окружающих вещей и случайного стечения обстоятельств. Развитие произвольного внимания является одним из важнейших дальнейших приобретений, тесно связанных с формированием у ребёнка волевых качеств. В развитии внимания у ребёнка существенным является его интеллектуализация, которая совершается в процессе умственного развития ребёнка, внимание, опирающееся сначала на чувственное содержание, начинает переключаться на мыслительные связи. В результате расширяется объём внимания ребёнка. Развитие объёма внимания находится в теснейшей связи с общим умственным развитием ребёнка. Развитие устойчивости детского внимания изучалось многими исследователями. Представление о результатах исследования даёт следующая таблица: Отвлекаемость 2 — 4 — летнего ребёнка в 2 — 3 раза больше отвлекаемости 4 — 6 — летнего. Вторая половина дошкольного возраста — годы, непосредственно предшествующие началу школьного обучения, дают такой значительный рост и концентрации внимания. В школьном возрасте, по мере того как расширяется круг интересов ребёнка и он приучается к систематическому учебному труду, его внимание — как непроизвольное, так особенно произвольное — продолжает развиваться. Однако сначала и в школе приходится ещё сталкиваться со значительной отвлекаемостью детей. К 10 — 12 годам, к тому периоду, когда по большей части наблюдается заметный, часто скачкообразный рост в умственном развитии детей — развитие отвлечённого мышления, логической памяти. Педагог должен овладевать вниманием учащихся и приковывать его. Для этого он должен всегда стремиться к тому, чтобы давать яркий, эмоционально насыщенный материал, избегая всякой скучной учёбы. Безусловно, весьма важно, чтобы педагог умел заинтересовать учащихся и мог строить педагогический процесс на непроизвольном внимании.

Педагогическом процессе необходимо уметь:

1) Использовать непроизвольное внимание, 2) Содействовать развитию произвольного.

Для возбуждения и поддержания непроизвольного внимания можно целесообразно использовать эмоциональные факторы: возбудить интерес, внести известную эмоциональную насыщенность. При этом чтобы эта эмоциональность и интересность были не внешними. Внешняя занимательность лекции или урока, достигаемая сообщением очень слабо связанных с предметом анекдотов, ведёт скорее к рассеиванию, чем к сосредоточению внимания. Заинтересованность должна быть связана с самим предметом обучения или трудовой деятельности; эмоциональностью должны быть насыщены её основные звенья. Она должна быть связана с сознанием значения того дела, которое делается. Для того чтобы поддерживать внимание, необходимо вводить новое содержание, связывая его с уже известным, существенным, основным и наиболее способным заинтересовать и придать интерес тому, что с ним связывается. Поскольку основой непроизвольного внимания служат интересы, для развития достаточно плодотворного непроизвольного внимания необходимо в первую очередь развивать широкие и надлежащим образом направленные интересы. Произвольное внимание по существу является одним из проявлений волевого типа деятельности.

Заключение

Внимание в жизни и деятельности человека выполняет много различных функций. Оно активизирует нужные и тормозит ненужные в данный момент психологические и физиологические процессы, способствует организованному и целенаправленному отбору поступающей в организм информации в соответствии с его актуальными потребностями, обеспечивает избирательную и длительную сосредоточенность психической активности на одном и том же объекте или виде деятельности. Со вниманием связаны направленность и избирательность познавательных процессов. Их настройка непосредственно зависит от того, что в данный момент времени представляется наиболее важным для организма, для реализации интересов личности. Вниманием определяется точность и детализация восприятия, прочность и избирательность памяти, направленность и продуктивность мыслительной деятельности — словом, качество и результаты функционирования всей познавательной активности. Для человеческой памяти внимание выступает как фактор, способный удерживать нужную информацию в кратковременной и оперативной памяти, как обязательное условие перевода запоминаемого материала в хранилища долговременной памяти. В системе межчеловеческих отношений внимание способствует лучшему взаимопониманию, адаптации людей друг к другу, предупреждению и своевременному разрешению межличностных конфликтов. О внимательном человеке говорят как о приятном собеседнике, тактичном и деликатном партнере по общению. Внимательный человек лучше и успешнее обучается, большего достигает в жизни, чем недостаточно внимательный. Природное внимание дано человеку с самого его рождения в виде врожденной способности избирательно реагировать или иные внешние или внутренние стимулы, несущие в себе элементы информационной новизны. 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. 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 обладает всеми этими качествами. 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.

Содержание

Введение…………………………………………………………………………1 Физиологические основы внимания…………………………………….…….2 Основные виды внимания………………………………………………. …….4 Основные характеристики свойств внимания………………………… …….6 Отвлекаемость и рассеянность внимания ……………………………………8 Развитие внимания ………………………………………………………….…9 Заключение……………………………………………………………….……11 Содержание ……………………………………………………………………12 Список литературы.……………………………………………………………13

Список литературы

1. Юлия Михайловна Войтина — Шпаргалка по общей психологии

2. А. Г. Маклаков «Общая психология», Питер 2008г. стр. 353 — 369

3. С. Л. Рубинштейн «Основы общей психологии», Питер 2002г. стр. 495 — 510

4. А. Налчаджян «Основы общей психологии», Ереван 1991, стр. 206 — 239

5. А.Арзуманян «Внимание как менталитет и когнитивный процесс», Ереван 2003, стр. 74 — 80

6. А. П. Петровский «Общая психология», Ереван 1974, стр. 215 — 231

7. ЕГУ, Психология Ереван 1970, «Внимание и будучи внимательным», стр. 204 — 229

Общая характеристика внимания

В отличие от познавательных процессов (восприятие, память, мышление и т. п.) внимание своего особого со­держания не имеет; оно проявляется как бы внутри этих процессов и неотделимо от них. Внимание характеризует динамику протекания психических процессов.

 

Внимание — это направленность психики (сознания) на определенные объекты, имеющие для личности устойчивую или ситуативную значимость, сосредоточе­ние психики (сознания), предполагающее повышенный уровень сенсорной, интеллектуальной или двигательной активности. 

Характеризуя внимание как сложное психическое яв­ление, выделяют ряд функций внимания. Сущность вни­мания проявляется прежде всего в отборе значимых, ре­левантных, т. е. соответствующих потребностям, соответ­ствующих данной деятельности, воздействий и игнори­ровании (торможении, устранении) других — несуще­ственных, побочных, конкурирующих воздействий. Наря­ду с функцией отбора выделяется функция удержания (со­хранения) данной деятельности (сохранение в сознании образов, определенного предметного содержания) до тех пор, пока не завершится акт поведения, познавательная деятельность, пока не будет достигнута цель. Одной из важнейших функций внимания является регуляция и кон­троль протекания деятельности.

Внимание может проявляться как в сенсорных, так и мнемических, мыслительных и двигательных процессах. Сенсорное внимание связано с восприятием раздражителей разной модальности (вида). В связи с этим выделяют зрительное и слуховое сенсорное внимание. Объектами ин­теллектуального внимания как высшей его формы яв­ляются воспоминания и мысли. Наиболее изучено сенсор­ное внимание. Фактически все данные, характеризующие внимание, получены при исследовании этого вида вни­мания.

Различают три вида внимания: непроизвольное, про­извольное и послепроизвольное.

В психологической литературе употребляют несколько синонимов для обозначения непроизвольного внимания. В некоторых исследованиях его называют пассивным, в других эмоциональным. Оба синонима помогают раскрыть особенности непроизвольного внимания. Когда говорят о пассивности, то оттеняют зависимость непроизвольного внимания от объекта, который его привлек, и подчерки­вают отсутствие усилий со стороны человека, направлен­ных на то, чтобы сосредоточиться. Когда непроизвольное внимание называют эмоциональным, то выделяют связь между объектом внимания и эмоциями, интересами, по­требностями. В этом случае также нет волевых усилий, на­правленных на сосредоточение: объект внимания выделя­ется в силу соответствия его причинам, побуждающим че­ловека к деятельности.

Итак, непроизвольное внимание — это сосредоточе­ние сознания на объекте в силу каких-то его особеннос­тей.

Известно, что любой раздражитель, изменяя силу сво­его действия, привлекает внимание.

Новизна раздражителя также вызывает непроизволь­ное внимание.

Предметы, вызывающие в процессе познания яркий эмоциональный тон (насыщенные цвета, мелодичные зву­ки, приятные запахи), вызывают непроизвольное сосре­доточение внимания. Еще большее значение для возник­новения непроизвольного внимания имеют интеллектуальные, эстетические и моральные чувства. Предмет, вызвавший у человека удивление, восхищение, восторг, про­должительное время приковывает его внимание.

Интерес, как непосредственная заинтересованность чем-то происходящим и как избирательное отношение к миру, обычно связан с чувствами и выступает одной из важнейших причин длительного непроизвольного внима­ния к предметам.

Синонимами слова произвольное (внимание) являются слова активное или волевое. Все три термина подчеркива­ют активную позицию личности при сосредоточении внимания на объекте. Произвольное внимание—это созна­тельно регулируемое сосредоточение на объекте.

Человек сосредоточивается не на том, что для него интересно или приятно, но на том, что должен делать.

Этот вид внимания тесно связан с волей. Произвольно сосредоточиваясь на объекте, человек прилагает волевое усилие, которое поддерживает внимание в течение всего процесса деятельности. Своим происхождением произволь­ное внимание обязано труду.

Произвольное внимание возникает, когда человек ста­вит перед собой цель деятельности, выполнение кото­рой требует сосредоточенности.

Произвольное внимание требует волевого усилия, ко­торое переживается как напряжение, мобилизация сил на решение поставленной задачи. Волевое усилие необходи­мо, чтобы сосредоточиться на объекте деятельности, не отвлечься, не ошибиться в действиях.

Итак, причиной возникновения произвольного вни­мания к любому объекту является постановка цели дея­тельности, сама практическая деятельность, за выполне­ние которой человек несет ответственность.

Есть целый ряд условий, облегчающих произвольное сосредоточение внимания.

Сосредоточение внимания на умственной деятельнос­ти облегчается, если в познание включено практическое действие. Например, легче удержать внимание на содер­жании научной книги, когда чтение сопровождается кон­спектированием.

Важным условием поддержания внимания является психическое состояние человека. Утомленному человеку очень трудно сосредоточиться. Многочисленные наблюде­ния и опыты показывают, что к концу рабочего дня уве­личивается количество ошибок при выполнении работы, а также субъективно переживается состояние усталости: трудно сосредоточить внимание. Эмоциональное возбуж­дение, вызванное причинами, посторонними для выпол­няемой работы (озабоченность какими-то другими мыс­лями, болезненное состояние и другие подобного рода факторы), значительно ослабляет произвольное внимание человека.

Л. Д. Столяренко, С. И. Самыгин. 100 экзаменационных ответов по психологии. — Ростов н/Д: издательский центр «МарТ», 2002. — 256с. С. 50.

Шпаргалка 100 ответов по психологии

Страница 19 из 100

19. Общая характеристика внимания

Важнейшей особенностью протекания психических процессов является их избирательный, направленный характер. Этот избирательный, направленный характер психической деятельности связывают с таким свойством нашей психики, как внимание.

В отличие от познавательных процессов (восприятие, память, мышление и т.п.) внимание своего особого содержания не имеет; оно проявляется как бы внутри этих процессов и неотделимо от них. Внимание характеризует динамику протекания психических процессов.

Внимание – это направленность психики (сознания) на определенные объекты, имеющие для личности устойчивую или ситуативную значимость, сосредоточение психики (сознания), предполагающее повышенный уровень сенсорной, интеллектуальной или двигательной активности.

Характеризуя внимание как сложное психическое явление, выделяют ряд функций внимания. Сущность внимания проявляется прежде всего в отборе значимых, релевантных, т.е. соответствующих потребностям, соответствующих данной деятельности, воздействий и игнорировании (торможении, устранении) других – несущественных, побочных, конкурирующих воздействий. Наряду с функцией отбора выделяется функция удержания (сохранения) данной деятельности (сохранение в сознании образов, определенного предметного содержания) до тех пор, пока не завершится акт поведения, познавательная деятельность, пока не будет достигнута цель. Одной из важнейших функций внимания является регуляция и контроль протекания деятельности.

Внимание может проявляться как в сенсорных, так и мнемических, мыслительных и двигательных процессах. Сенсорное внимание связано с восприятием раздражителей разной модальности (вида). В связи с этим выделяют зрительное и слуховое сенсорное внимание. Объектами интеллектуального внимания как высшей его формы являются воспоминания и мысли. Наиболее изучено сенсорное внимание. Фактически все данные, характеризующие внимание, получены при исследовании этого вида внимания.

Различают три вида внимания: непроизвольное, произвольное и послепроизвольное.

В психологической литературе употребляют несколько синонимов для обозначения непроизвольного внимания. В некоторых исследованиях его называют пассивным, в других эмоциональным. Оба синонима помогают раскрыть особенности непроизвольного внимания. Когда говорят о пассивности, то оттеняют зависимость непроизвольного внимания от объекта, который его привлек, и подчеркивают отсутствие усилий со стороны человека, направленных на то, чтобы сосредоточиться. Когда непроизвольное внимание называют эмоциональным, то выделяют связь между объектом внимания и эмоциями, интересами, потребностями. В этом случае также нет волевых усилий, направленных на сосредоточение: объект внимания выделяется в силу соответствия его причинам, побуждающим человека к деятельности.

Итак, непроизвольное внимание – это сосредоточение сознания на объекте в силу каких-то его особенностей.

Известно, что любой раздражитель, изменяя силу своего действия, привлекает внимание.

Новизна раздражителя также вызывает непроизвольное внимание.

Предметы, вызывающие в процессе познания яркий эмоциональный тон (насыщенные цвета, мелодичные звуки, приятные запахи), вызывают непроизвольное сосредоточение внимания. Еще большее значение для возникновения непроизвольного внимания имеют интеллектуальные, эстетические и моральные чувства. Предмет, вызвавший у человека удивление, восхищение, восторг, продолжительное время приковывает его внимание.

Интерес, как непосредственная заинтересованность чем-то происходящим и как избирательное отношение к миру, обычно связан с чувствами и выступает одной из важнейших причин длительного непроизвольного внимания к предметам.

Синонимами слова произвольное (внимание) являются слова активное или волевое. Все три термина подчеркивают активную позицию личности при сосредоточении внимания на объекте. Произвольное внимание – это сознательно регулируемое сосредоточение на объекте.

Человек сосредоточивается не на том, что для него интересно или приятно, но на том, что должен делать.

Этот вид внимания тесно связан с волей. Произвольно сосредоточиваясь на объекте, человек прилагает волевое усилие, которое поддерживает внимание в течение всего процесса деятельности. Своим происхождением произвольное внимание обязано труду.

Произвольное внимание возникает, когда человек ставит перед собой цель деятельности, выполнение которой требует сосредоточенности.

Произвольное внимание требует волевого усилия, которое переживается как напряжение, мобилизация сил на решение поставленной задачи. Волевое усилие необходимо, чтобы сосредоточиться на объекте деятельности, не отвлечься, не ошибиться в действиях.

Итак, причиной возникновения произвольного внимания к любому объекту является постановка цели деятельности, сама практическая деятельность, за выполнение которой человек несет ответственность.

Есть целый ряд условий, облегчающих произвольное сосредоточение внимания.

Сосредоточение внимания на умственной деятельности облегчается, если в познание включено практическое действие. Например, легче удержать внимание на содержании научной книги, когда чтение сопровождается конспектированием.

Важным условием поддержания внимания является психическое состояние человека. Утомленному человеку очень трудно сосредоточиться. Многочисленные наблюдения и опыты показывают, что к концу рабочего дня увеличивается количество ошибок при выполнении работы, а также субъективно переживается состояние усталости: трудно сосредоточить внимание. Эмоциональное возбуждение, вызванное причинами, посторонними для выполняемой работы (озабоченность какими-то другими мыслями, болезненное состояние и другие подобного рода факторы), значительно ослабляет произвольное внимание человека.

4.4. Психологические условия управления вниманием старшеклассников при работе с аудиовизуальными средствами обучения

4.4 ПСИХОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ УПРАВЛЕНИЯ ВНИМАНИЕМ СТАРШЕКЛАССНИКОВ ПРИ РАБОТЕ С АУДИОВИЗУАЛЬНЫМИ СРЕДСТВАМИ ОБУЧЕНИЯ

 

Самое общее определение внимания характеризует его как способность сосредотачиваться на некоторых стимулах и игнорировать остальные. Выделяемые сигналы обладают качествами актуальности, важности или личностной значимости. За счет внимания предмет восприятия или мысли начинает занимать все поле сознания целиком, вытесняя из него все остальное. Тем самым достигается устойчивость процесса и создаются оптимальные условия для обработки этого объекта или мысли.

Ограничения одновременного восприятия сигналов, поступающих из внешней и внутренней среды, связаны с основной характеристикой внимания — его фиксированным объемом. Объем внимания практически не поддается регулированию при обучении и тренировке.

Таким образом, внимание обеспечивает оптимальное протекание процесса анализа имеющейся информации за счет выделения и усиления релевантных внешним и внутренним условиям деятельности сигналов.

Виды внимания

Выделяется непроизвольное (пассивное, непосредственное), произвольное (активное, опосредованное) и постпроизвольное внимание. При непроизвольном определяется физическими особенностями внешнего или внутреннего раздражителя , а при произвольном внимании селекция достигается направленным повышением чувствительности воспринимающей системы под воздействием особенностей сознаваемых человеком целей деятельности.

В структуру произвольного внимания входят осознанная цель, средство и способность к совершению волевого усилия по удержанию цели. В качестве средства управления произвольным вниманием выступают культурные знаки, прежде всего слова, речевые инструкции: “ребенок сам себе называет соответствующее слово, а затем выбирает нужный предмет, иначе говоря, ребенок в отношении себя научается применять стимуляцию активного внимания”.

Произвольное внимание имеет культурное происхождение и развивается в соответствии с законами формирования высших психических функций. В частности, внешние средства управления вниманием превращаются во внутренние, то есть внимание становится собственной способностью субъекта. Условиями формирования произвольного внимания являются: управление непроизвольным вниманием со стороны обучающего в начале формирования и специальная организация собственной деятельности учащегося, в которой происходит присвоение функции и средств управления, а также осознание цели действия. Это сложный процесс; полностью способность владеть собственным вниманием развивается только к 12-16 годам.

П.Я.Гальперин описывает развитие произвольного внимания из действия контроля, который, благодаря изменению структуры деятельности при обучении, становится предваряющим, сокращенным и автоматизированным.

Постпроизвольное внимание возникает, когда психическая деятельность требует первоначально больших волевых усилий, но затем, когда сам процесс деятельности станет для человека интересным, захватывающим не только по цели, но и сам по себе, внимание к этой деятельности уже не требует волевых усилий и становится как бы непроизвольным. Постпроизвольное внимание имеет огромное значение в учебной деятельности, поскольку позволяет без особых усилий поддерживать необходимый интерес к содержанию учебной деятельности.

Свойства внимания

1. Устойчивость. Внимание подвержено непроизвольным периодическим колебаниям с периодом от 2 до 12 сек. Для того, чтобы сохранить его устойчивость, направленность на объект, необходимы специальные условия: либо волевые усилия, либо сам объект должен все время развиваться, обнаруживать новое содержание и связи.
2. Концентрация — степень или интенсивность сосредоточенности внимания на данном объекте.
3. Распределенность — способность удерживать в центре своего внимания одновременно определенное число разнородных объектов.
4. Переключение — способность переходить от одного вида деятельности к другому. Переключение означает сознательное и осмысленное перемещение внимания с одного объекта на другой.
5. Объем — способность воспринимать одновременно какое-то количество объектов. Колеблется в пределах 5+2 и практически не поддается регулированию и развитию с помощью тренировок.

   Важно отметить, что для выполнения вниманием его основной функции обеспечения эффективности деятельности эти свойства должны быть выражены достаточно, но не чрезмерно и соответствовать ситуации. Так, чрезмерная устойчивость внимания может взывать излишнее “застревание” на какой-то уже ненужной работе, а слишком легкая переключаемость приведет к широте знаний в ущерб их глубине.

6. Избирательность — способность выделять значимые объекты, задачи и тем самым активировать только те функциональные системы, которые обеспечивают преимущественное восприятие значимого объекта. Эта способность компенсирует ограниченные ресурсы и небеспредельные возможности распределения внимания.
7. Отвлекаемость — непроизвольное перемещение внимания с одного объекта на другой. Возникает при действии посторонних раздражителей на человека, занятого какой-то деятельностью. Внутренняя отвлекаемость возникает под влиянием сильных переживаний или из-за отсутствия интереса к совершаемой деятельности.
8. Рассеянность — неспособность человека сосредоточиться на чем-либо определенном в течение длительного времени. Встречается два вида рассеянности — мнимая и подлинная. Мнимая — это невнимание человека к непосредственно окружающим предметам и явлениям, вызванное крайней сосредоточенностью его внимания на каком-то предмете или мысли. В случае подлинной рассеянности человек с трудом устанавливает и удерживает произвольное внимание на каком-либо объекте или действии. Причинами истинной рассеянности могут быть общее или функциональное расстройство нервной системы, соматические заболевания, переутомление, тяжелые переживания.

Связь с интересами и мотивацией

Потребностная сфера определяет закономерности привлечения внимания к объекту при действии как внешних, так и внутренних факторов. При проявлении внешних стимулов внимание может привлекаться вне зависимости от целей и намерений субъекта в данный момент, и тогда оно является непроизвольным вниманием. Оно привлекается к неожиданным изменениям окружающей среды, отражая потребность самосохранения и безопасности, а также к широкому классу предметов и явлений, которые отличаются новизной, неопределенностью, сложностью структуры, загадочностью, красотой. Стремление их изучить, познать с помощью внимания поддерживается познавательной потребностью. Опознание объекта, фиксация его в индивидуальном опыте, решение сложной проблемы, то есть устранение неопределенности и удовлетворение потребности, приводят к угасанию ориентировочной реакции и прекращению внимания.

Потребностная сфера может выступить и как первичный внутренний возбудитель внимания и тогда оно, являясь произвольным, направляется в соответствии с намерениями и целями человека, облегчает активный поиск, обработку и анализ объектов, служащих достижению целей. Внешними возбудителями произвольного внимания могут быть инструкция, распоряжение, задание.

Структура потребностной сферы определяет интересы человека и, тем самым, направленность его внимания. Глубинные интересы — долговременная структура, организующая и подчиняющая себе эпизодическое поведение человека. Поэтому устойчивость и концентрация внимания, способность преодолевать отвлекающие моменты зависят от места решаемой проблемы в иерархии интересов субъекта.

Внимание оптимизирует все этапы осуществления познавательной деятельности. С другой стороны, степень сложности и тонкости различий признаков и их комбинаций, вызывающая рассогласование, определяют возникновение внимания. Поддержание внимания определяется также способностью к глубокой и разносторонней обработке информации о стимуле, возможностью увидеть в нем или предположить наличие скрытых, пока еще неизвестных свойств, значимых для познавательной деятельности. Таким образом, функционирование внимания оказывается в зависимости от восприятия, памяти и мышления.

Индивидуальные отличия

Особенности регуляции внимания зависят от темперамента: у холериков внимание скачущее, быстро истощаемое и плохо переключаемое; флегматики обладают вниманием устойчивым, но замедленным переключением; меланхолики слабо концентрируются и повышенно отвлекаемы; сангвиники быстро сосредотачиваются и легко переключаются.

Возрастные особенности

В течение школьного обучения происходит прогрессивное развитие внимания в целом. При этом отмечается неравномерность в возрастной эволюции свойств внимания: наибольшие изменения выявляются в развитии объема и избирательности, наименьшие — устойчивости. К концу подросткового возраста формируется зрелый тип функционирования организации зрительного восприятия. На завершающих этапах пубертатного периода при формировании устойчивого взаимодействия звеньев эндокринной системы прекращается отрицательное дистабилизирующее влияние полового созревания на функциональную организацию мозга, реализацию процесса внимания и структуру мотивационной сферы. В 15-16 лет образуются новые функциональные связи, замещающие старые, подвергшиеся распаду в 13-14 лет.

В старшем школьном возрасте ведущими свойствами внимания являются переключение и избирательность. Объем внимания, способность длительно сохранять его интенсивность и переключаться с предмета на предмет находятся на ступени развития, соответствующей требованиям сложной “взрослой” деятельности. Однако развитие познавательной сферы нередко опережает личностное развитие старшеклассника, что приобретает важное значение в связи с отмеченной зависимостью произвольного внимания от особенностей мотивационной и волевой сфер личности.

Избирательное внимание в юношеском возрасте определяется прежде всего направленностью интересов. Интерес к учебной деятельности нередко падает за счет повышения интереса к другим сторонам окружающей действительности — к другим людям и своему Я. Возникает жажда необычной, рискованной деятельности. Присутствуя на уроке, подросток нередко “витает в облаках”, грезит, мечтает о чем-то сокровенном, пишет записки и т.п. Кроме того, поскольку подростки устремлены в будущее, они могут с трудом концентрироваться на настоящем, в том числе на конкретной учебной задаче и учебном процессе в целом.

С другой стороны, 15-16-летние школьники отличаются максимализмом самостоятельности, жаждой освобождения от внешнего контроля. При этом развивается самоконтроль и способность к сознательному самовоспитанию. Поэтому в подростковом возрасте можно вызвать у учащихся стремление к самостоятельному развитию (самовоспитанию) внимания. Особенностью старшего школьника является то, что наряду с острой потребностью в новизне и самодеятельности нередко отсутствует конкретное знание о том, как реализовать свою деятельность, в том числе и познавательную, поэтому важно научить его самостоятельности, передать средства овладения и оптимизации собственной деятельности.

В 14-15 лет в связи с завершением пубертата интроверсия, характерная для младших подростков, сменяется экстраверсией. В этот период подросток экспансивен, энергичен, общителен, уверен в себе. У него растет интерес к другим людям, склонность сравнивать себя с другими, потребность нравиться. Ведущим мотивом деятельности у многих старшеклассников выступает желание утвердиться в коллективе сверстников, завоевать уважение товарищей. В соответствии с этим среди приемов, направленных на обеспечение оптимального уровня внимания старшеклассников, может быть передача отдельных обучающих и контролирующих действий при решении групповых задач тем ученикам, которые высоко мотивированы и лучше сверстников подготовлены к соответствующему виду учебной деятельности (например, с использованием технических средств обучения, в частности, компьютера). Помимо поддержки стремления к конструктивной самореализации и признанию со стороны сверстников, это позволяет продвинутым ученикам не выпасть из процесса отработки уже имеющихся у них навыков, повышает их вовлеченность, интерес и ответственность.

У многих старших подростков возможны колебания внимания в течение учебного дня или даже урока в силу повышенной возбудимости или утомляемости, то есть особенностями нервной системы и темперамента. Внимание снижается после перенесенных тяжелых соматических заболеваний, наличии нервно-психических заболеваний, переутомлении, психологических проблемах и конфликтах.

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.

Рис. 1

Последовательность событий в исследовании. Прямоугольники указывают возможные местоположения цели, а толстый прямоугольник представляет собой периферийный сигнал. Целевые стимулы были либо Fs, либо Ts, с обеих сторон окруженными Os. Реплики и цели нарисованы в масштабе

.

Мы различали произвольное и непроизвольное внимание в отдельных блоках, варьируя пропорции испытаний, в которых цель появлялась в указанном месте. В состоянии непроизвольного внимания целевое местоположение было случайным по отношению к местоположению реплики.Чтобы исследовать произвольное внимание, в отдельных блоках была сделана реплика, предсказывающая местоположение цели. Разница между прогнозирующими и непредсказуемыми сигналами указывает на вклад произвольного внимания.

Для дальнейшего разделения произвольного и непроизвольного внимания мы также варьировали интервал между сигналом и целью (также называемый асинхронностью начала стимула [SOA]). Непроизвольное внимание, как известно, преходяще (Posner, Cohen, & Rafal, 1982; Posner, Snyder, & Davidson, 1980), и эффект подсказки исчезает по мере увеличения SOA.Напротив, эффекты произвольного внимания наблюдаются для более длительных SOA и могут поддерживаться (например, Wright & Richard, 2000).

И прогнозирующие сигналы (произвольное внимание), и непрогнозирующие сигналы (непроизвольное внимание) имеют одинаковый общий поведенческий эффект: более быстрые RT для целей в указанном месте, чем в неподверженном месте. Однако в предыдущих исследованиях с использованием аналогичных дизайнов сообщалось о различиях в поведении между произвольным и непроизвольным вниманием (например, Prinzmetal, McCool, & Park, 2005; Prinzmetal, Park, & Garrett, 2005), а также о различиях в нервной активности, измеренной с помощью фМРТ ( Esterman et al., 2008) и ЭЭГ (Landau, Esterman, Robertson, Bentin, & Prinzmetal, 2007).

Целью эксперимента 1 было определить, будут ли индивидуальные различия в импульсивности, измеренные по шкале импульсивности Барратта (BIS-11; Patton, Stanford, & Barratt, 1995), отражаться в показателях произвольного и непроизвольного внимания. Мы предсказали, что высокоимпульсивные люди будут демонстрировать более сильные эффекты непроизвольного внимания, чем низкоимпульсивные люди, тогда как низкоимпульсивные люди будут демонстрировать более сильные эффекты произвольного внимания, чем высокоимпульсивные люди.

Метод

Участников

Всего в выборку вошли 48 участников (33 женщины, 15 мужчин) в возрасте от 17 до 31 года. Были использованы две стратегии набора: двадцать участников были набраны из Калифорнийского университета в Беркли, программы участия в исследованиях, а остальные добровольцы были отобраны на основе предварительного скринингового теста (BIS-11), проведенного для этого пула субъектов, из которого мы набрали тех, чьи баллы BIS были на одно или несколько стандартных отклонений от среднего, что позволило получить широкий диапазон баллов.

Процедура

Последовательность событий в испытании показана на рис. 1. Половина участников начала с условия непрогнозируемой подсказки, а половина — с условия прогнозирующей подсказки. В состоянии непредсказуемой метки местоположение метки было случайным по отношению к целевому местоположению. Это условие состояло из четырех блоков по 80 попыток в блоке. В состоянии прогнозирующей подсказки цель появлялась в указанном месте в 80% испытаний, и было шесть блоков по 80 испытаний.В дополнение к манипулированию вероятностью испытания мы использовали различия во времени произвольного и непроизвольного внимания, чтобы исследовать два типа внимания. Половина блоков имела SOA-метку-цель 40 мс, в то время как остальные блоки имели SOA-метку-цель 400 мс. Порядок условий SOA был уравновешен между участниками. Каждое условие внимания (прогнозируемые или непредсказуемые сигналы) начиналось по крайней мере с одного блока практики в SOA, который будет использоваться для первого блока данных.Перед блоками прогнозирования участникам сказали, что расположение реплики предсказывало целевое местоположение и что им следует обратить на нее внимание. В блоках без прогнозирования участникам говорили, что местоположение сигнала было случайным по отношению к целевому местоположению, и что они должны игнорировать его.

Участники устно отреагировали на цели, назвав целевую букву (F или T) в микрофон, который включил голосовое реле и записал время реакции (RT).Экспериментатор вручную записывал словесный ответ. Экспериментатор также отслеживал движения глаз с помощью видеокамеры, как описано в Prinzmetal, McCool et al. (2005) и Prinzmetal, Park et al. (2005). Участники получили отрицательные отзывы за неправильные ответы и за перерывы в фиксации в конце испытания. Процент правильных ответов и средний RT были показаны участнику в конце каждого блока.

Стимулы

Стимулы предъявлялись на 15-дюймовом экране.монитор на расстоянии просмотра 48 см. Это расстояние поддерживалось упором для подбородка. Центры квадратов находились под углом зрения 6,4 градуса от точки фиксации. Буквы были набраны шрифтом Helvetica размером 36 пунктов; фон монитора был белым, а точка фиксации, целевые буквы и реплика были черными. Поля-заполнители были серого цвета шириной в один пиксель и были легко видны всем участникам. Поле cue было черным и шириной три пикселя.

Результаты и обсуждение

Средний балл по BIS-11 составил 65.7 ( SD, = 13,5) и варьировала от 41 до 93. Таким образом, группа участников включала широкий диапазон баллов BIS-11. Мы провели медианное разделение участников, разделив их на группы с высокой (среднее = 77,2) и низкой (среднее = 54,2) импульсивностью. Все испытания, содержащие движения глаз или неправильные ответы, и испытания с RT ниже 100 мс или выше 2000 мс были исключены из дальнейшего анализа (1,6% испытаний).

Средние RT для правильных испытаний представлены в таблице 1. Мы провели дисперсионный анализ (ANOVA), который включал группу (высоко или низкоимпульсную) как фактор между субъектами и Cue Predictability (прогнозирующий или непрогнозирующий), SOA (40 или 400 мс), и Тип испытания (с отправкой или без) в качестве факторов внутри субъектов.

Таблица 1 Исходное время реакции, результаты эксперимента 1

Был значительный основной эффект типа испытания, но не предсказуемость группы или сигнала. В частности, участники реагировали быстрее, когда цели появлялись в указанном месте, а не в необнаруженном [ F (1,46) = 95,65, p <0,01]. Эффект метки был больше, когда метка была предсказуемой [Тип испытания × предсказуемость метки: F (1, 46) = 25.27, p <.01], что, как и ожидалось, указывает на то, что, когда сигнал не является прогнозирующим, результаты отражают только непроизвольное внимание, тогда как, когда сигнал является прогнозирующим, задействовано как произвольное, так и непроизвольное внимание. Эффект метки был больше с прогнозирующими репликами на длинном SOA, но больше с непрогнозирующими репликами на короткой SOA (тип испытания × предсказуемость подсказки × SOA), но эта разница не достигла статистической значимости [ F (1, 46) = 3.95, р. = 0,053].Эта тенденция отражает общий вывод о том, что эффекты непроизвольного внимания больше для коротких SOA и что эффекты произвольного внимания больше для более длинных SOA (см., Например, Warner, Juola, & Koshino, 1990).

Имело место значимое трехстороннее взаимодействие, включающее импульсивность (группа). Чтобы проиллюстрировать это, мы вычислили эффект метки как RT без привязки — RT с указанием (см. Рис. 2). Когда сигнал был прогнозирующим (произвольное внимание), эффект подсказки составлял 25 мс против 42 мс для групп с высокой и низкой импульсивностью, соответственно.Когда сигнал был непредсказуемым (непроизвольное внимание), картина менялась, 14 мс против 8 мс для групп с высокой и низкой импульсивностью, соответственно. Таким образом, высокоимпульсивные участники продемонстрировали больше непроизвольного внимания, чем низкоимпульсивные участники, а низкоимпульсивные участники имели больше произвольного внимания, чем высокоимпульсивные участники.

Рис. 2

Эффекты меток в зависимости от группы, предсказуемости сигналов и SOA. Планки погрешностей на рисунке рассчитаны на основе взаимодействия высшего порядка, как указано Лофтусом и Массоном (1994) для смешанного дизайна

.

Важно отметить, что имело место значимое четырехстороннее взаимодействие импульсивности, предсказуемости сигнала, SOA и типа испытания, F (1, 46) = 7.50, стр. <0,01. Чтобы понять это взаимодействие, мы выполнили отдельные ANOVA для прогнозирующего и непрогнозирующего блоков подсказок.

Для блоков прогнозирования мы обнаружили значимые эффекты типа исследования [ F (1, 46) = 78,45, p <0,01] и взаимодействия группы и типа исследования [ F (1, 46) = 4,97, p <0,05]. В частности, участники с низкой импульсивностью продемонстрировали больший эффект подсказки, чем участники с высокой импульсивностью, для блоков с предсказательной репликой.Интересно, что участники с низкой импульсивностью не только используют информацию в прогнозирующей подсказке больше, чем участники с высокой импульсивностью, но и делают это всего за 40 мс. Прецедент быстрого переключения произвольного внимания: Warner et al. (1990) обнаружили, что с практикой участники могут переключать свое произвольное внимание на место, противоположное сигналу, менее чем за 50 мс. Таким образом, наша группа с низким уровнем импульсивности отреагировала как высокопрофессиональные участники.

Для непрогнозируемых блоков мы обнаружили значительное взаимодействие Тип испытания × SOA × Групповое взаимодействие, F (1, 46) = 4.97, стр. <.05. Как и предполагалось, участники с высокой и низкой импульсивностью различались в основном при коротком SOA, при котором эффекты непроизвольного внимания были наибольшими (рис. 2). Обратите внимание, что усиление эффекта подсказки в этом состоянии было вызвано, прежде всего, RT, участвовавшими в испытаниях без сопровождения. В частности, у высокоимпульсивных участников были более длительные RT для испытаний без сопровождения, что свидетельствует о том, что они больше отвлекались на сигнал (Таблица 1). Помимо предположения о том, что участники с высокой импульсивностью обладают большим непроизвольным вниманием, эти данные предполагают, что эти участники в основном отвлекаются на непредсказуемую информацию, а не демонстрируют преимущества захвата внимания.Этот вывод является предварительным из-за того, что в настоящем дизайне не было нейтральной подсказки, с помощью которой мы могли бы оценить, действительно ли более длительные RT без привязки были затратами (в отличие от более быстрых RT, являющихся преимуществами). Кроме того, эксперимент 2 представляет схему, в которой объем непроизвольного внимания и его последствия, затраты или выгоды оцениваются более непосредственно.

Мы также выполнили корреляционный анализ с BIS-11 в качестве непрерывной переменной. Для сеанса без прогнозирования баллы BIS-11 положительно коррелировали с эффектом подсказки, r =.199. Для прогностической сессии баллы BIS-11 отрицательно коррелировали с эффектом подсказки, r = –260. Эти корреляции существенно различаются: z = 2,21, p <0,05.

Хотя участники с высокой и низкой импульсивностью демонстрировали разные модели следящих эффектов, не было общей разницы в RT между двумя группами участников, F (1, 46) = 0,489, n.s. В целом участники были достаточно точны (97,6%) в сообщении идентичности цели (T или F), и единственным значительным влиянием на точность был тип исследования, F (1, 46) = 7.77, стр. <0,01; участники были немного более точными, когда цель находилась в указанном месте (98,1%), а не в месте без отслеживания (97,0%).

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 учетной записи с вероятностным обучением , участники с низким уровнем импульсивности могут быть более чувствительны к информации, передаваемой сигналами.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 учетной записи пространственного распределения , группы импульсивности могут различаться по своей способности ограничивать внимание определенным местом 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.

Границы | 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 используется более чем оправданное количество терминов, которые частично совпадают с этими двумя формами внимания, например, эндогенный vs.экзогенное внимание, автоматическое или контролируемое внимание и притягивающее или выталкивающее 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 отсутствует 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 отслеживания 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 and 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 есть преимущество, что исследования точности и RT дают 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, простейшей формой мультистабильного восприятия является 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 индуцированное поле зрения (VIF), в отличие от традиционно используемого индуцированного поля зрения (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 с помощью распределения 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 мигание 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

В экспериментальном исследовании приняли участие двенадцать здоровых субъектов (в возрасте 17–64 лет, шесть мужчин и шесть женщин) с нормальным зрением или зрением, скорректированным до нормального. 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 различные 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 (Писарчик и др., 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, были отмечены 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 откидывающейся 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 трех 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 временного вызванного ответа, 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 индуцированный ответ (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.Зависимая 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

Вейвлеты на основе Морле, построенные из исходного 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)

W (f, t) = f∫t-4 / ft + 4 / fX (t) ψ * (f, t) dt, (1)

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

. ψ (f, t) = fπ1 / 4eiω0f (t-t0) ef (t-t0) 2/2, (2)

с ω ₀ = 2π f ₀ , являющейся центральной частотой вейвлетов Морле, и i = -1.Вейвлет-мощности Вт ( f ₁ , t ) и Вт ( f ₂ , t ), заданные уравнением (1), оценивались при 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 нормируется на соответствующий период модуляции (1/ f _{1, 2} ).Следовательно, временные ряды вейвлета умножаются на их определяющие частоты, чтобы получить

E1 = W (f1, t) f1 и E2 = W (f2, t) f2 (3)

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

и нормализовано до максимального абсолютного значения как

. ΔE¯ = ΔE / max | ΔE |. (5)

В нашем анализе мы усреднили E ₁ и E ₂ по времени и по всем испытаниям отдельно для интерпретаций куба, ориентированного влево (P1L и P2L), и для ориентированного вправо (P1R и P2R). .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 восприятию куба (слева) и ориентации вправо (справа) .

Различия между энергиями вейвлетов при f ₁ и f ₂ , соответствующих левоориентированному и правому восприятию куба (D1,2 = P1,2L-P1,2R), указывают 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 покоя T1 и T2.

2.9. Связанная с событием связность

Чтобы локализовать источники мозга во 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 со снятой изоляцией 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 на обеих частотах тегирования, 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, происходит обратная 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 разница D ₁ незначительно положительна, D ₂ в значительной степени отрицательна. Видно, что μ всегда положительно.

Таблица 1 . Преобладание интерпретаций куба с ориентацией на левую ( D ₁ ) над ориентированной на правую сторону ( D ₂ ) при f ₁ и f ₂ , соответственно, и произвольная производительность внимания (μ ).

Как обсуждалось во введении, влияние внимания на контрастную чувствительность хорошо задокументировано различными экспериментами. Остается вопрос, связано ли усиление контраста 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 внимания 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 в такой степени, как уменьшается частота стимула, оставленного без присмотра ф 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 во время непроизвольного переключения 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.

Другая возможная причина предпочтения ориентации левого куба может заключаться в том, что в нашей повседневной жизни мы чаще видим куб, ориентированный влево, и, следовательно, перцептивная стабильность ориентации левого куба выше (Chholak et al., 2020a ). Эта форма внимания при 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 (Митчелл 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 согласуются с предпочтением 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 для более высокого внимания требуется большая нейронная сеть для обработки информации и принятия решения , что, 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 к произвольному вниманию (Субъект-I) уделял такой же уровень внимания во время последующего эксперимента по измерению шума мозга.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 действительно 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. Восприятие. Психофиз . 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

Чхолак 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. Восприятие. Психофиз . 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? Восприятие. Психофиз . 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. Восприятие. Психофиз . 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). евро. 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. Hum. Brain Mapp . 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. Neuron 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

Мордкофф, Дж. Т., и Эгет, Х. Э. (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. J. Neurophysiol . 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 индуцированная шумом перемежаемость бистабильного восприятия. Biol. Cybern . 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 Режимах 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. Гул. 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

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 синглом цвета

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

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

. Доклад, представленный на заседании Хономического общества Psy-

, Санкт-Петербург.Луи, Миссури.

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

Канадский журнал психологии, 34, 103–112.

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

. 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! Пора взглянуть на реальный мир.

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

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

сдвигов: двухпотоковая последовательная визуальная презентация. Психологическая наука,

13, 176–179.

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

с привязкой к вниманию. В D. Dagenbach & T. Carr (Eds.), Inhibitors

процессов внимания, памяти и языка (глава 3, стр. 133–150).

Нью-Йорк: Academic Press.

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

периферийными прецедентами: устранение влияния эксцентриситета сигнала, различения сигналов

и пространственного соответствия. Визуальное познание, 9,

303–336.

Лэнгтон, С. Р. Х., Ватт, 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

механизмов

. Vision Research, 38, 1183–1198.

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

Psychometrika, 42, 461–489.

Лак, С., Хиллард, С., Мулуа, М., и Хокинс, Х. (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

Еще раз

: 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 человеческой информации

: Учебные пособия 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

автоматические режимы 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. Журнал Neuro-

science, 4, 1863–1874.

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

Воспитание и психофизика.

Prinzmetal, W., Amiri, H., Allen, K., & Edwards, T. (1998). Феномен внимания: I. Цвет, расположение, ориентация и «ясность». 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.

Сознание и познание, 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 рефлекс

зрительной ориентации у нормальных людей: преимущество височного полушария.Журнал когнитивной нейробиологии, 3, 322–328.

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

(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, чтобы воспринимать изменения в сценах.Психологический

Наука, 8, 368 –373.

Ристич, Дж., Фризен, К. К., и Кингстон, А. (2002). Глаза особенные? Это

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

507–513.

Руз, М., & Лупианез, Дж. (2002). Обзор захвата внимания: об автоматизме

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 похожие латерализованные изменения альфа-активности и медленные сдвиги потенциала в зрительной коре

Abstract

Существует общее различие между эндогенным вниманием, которое относится 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, включая здоровых участников мужского и женского пола, мы варьировали два основных аспекта, по которым обычно различаются произвольные и непроизвольные задачи на внимание: формат реплики (центральный или периферийный) и информативность реплики (пространственно-прогнозирующая или 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 визуальную обработку. 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, таким как яркая вспышка 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 выражается 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 фундаментально различны, 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 одновременно ориентируем свое внимание 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 месту, 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 различными 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 или непредсказуемое) — 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 в 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 были представлены 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 кружок (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 УЗД), воспроизводимые от 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 кружком с диаметром зрения 10 °, с центром под углом обзора 31 ° слева и справа от фиксации. Каждая цель сопровождалась маской визуального шума такого же размера.

Эксперимент 1 Процедуры

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) от 1000 до 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 скрытно переключить свое внимание на сторону, на которую указывает 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).

Рисунок 1.

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 поднимающимся или опускающимся тоном в задаче на эндогенное внимание и боковым всплеском розового шума в гибридных и экзогенных задачах на внимание. (B) Точность распознавания цели, построенная как функция достоверности реплики для каждой из задач в эксперименте 1 и эксперименте 2, ясно показывает преимущество в точности в точках с указанием по сравнению с местоположением 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 предсказывающих), центрально представленный широкий тон включал аспекты только традиционных эндогенных задач пространственного внимания (т.е. 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 начала с задачи на эндогенное внимание, а оставшаяся половина — с задачи гибридного внимания. 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 звуковые сигналы с восходящим и нисходящим движением, 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% (например, 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 испытания задачи определения 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 нейронную активность, вызванную сигналом, без искажения активности, вызванной визуальной мишенью. Таким образом, анализ поведенческих характеристик проводился только в тех испытаниях, в которых появилась цель, а анализ активности ЭЭГ проводился только в испытаниях, в которых цель не появлялась (т. Е. В испытаниях, 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, размещенных на наружных уголках глазного дна, 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 каждую эпоху визуально проверяли, 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 всплесками шума, 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 были измерены 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 акустически-вызванную контралатеральную затылочную позитивность (ACOP) как показатель экзогенного внимания (McDonald et al., 2013) и позднюю направленность внимания (LDAP) как сигнатуру 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 парные 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 боковом 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 месте без предъявления обвинений (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 эндогенной, так и в гибридной задаче на внимание в Эксперименте 1. Чтобы подтвердить присутствие этого преимущества поведенческих сигналов в каждой задаче, двусторонняя 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 репликами. 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, вызванные меткой

Как показано на рисунке 2A, форма волны ERP, противоположная указанному местоположению, была более положительной, чем форма волны ипсилатеральному местоположению с указанием 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 значимое 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.

Рис. 2.

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. На топографических картах напряжения показаны амплитуды контралатеральной минус-ипсилатеральной разницы ERP, спроецированные на правую сторону волосистой части головы 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 позитивность (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-миллисекундных отрезков ипсилатеральных и контралатеральных сигналов 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 внимания 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 при выполнении задачи 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 наличие латерализованной альфа-активности после информативных сигналов, причем эта активность проявляется быстрее и с большей степенью после периферической vs.центральные информационные сигналы.

Рисунок 3.

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). На оси времени нанесены статистически значимые (p ≤ 0,05; темно-фиолетовые прямоугольники) и почти значимые (p ≤ 0,10; светло-фиолетовые прямоугольники) различия между контралатеральной и ипсилатеральной альфа-амплитудой. Топографические карты напряжения показывают противоположные-минус-ипсилатеральные разности амплитуды альфа-диапазона, проецируемые на правую сторону волосистой части головы, в течение заранее определенных временных окон ACOP и LDAP.(A) Латерализованное и устойчивое снижение контралатеральной (относительно ипсилатеральной) амплитуды альфа-диапазона возникло как после символических, центральных сигналов задачи эндогенного внимания, так и информативных периферических сигналов гибридной задачи на внимание в Эксперименте 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 Эксперимента 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 преимуществ поведенческих сигналов 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-миллисекундных отрезков ипсилатеральных и контралатеральных сигналов 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 Альфа-колебания, вызванные сигналом

Как показано на графиках контралатерального минус-ипсилатерального различия на рис. 3В, сигналы как в экзогенных, так и в гибридных задачах на внимание вызвали латерализованные изменения амплитуды альфа-частоты, так что наблюдалось большее уменьшение альфа-амплитуды контралатеральный по отношению к ипсилатеральному месту нахождения.Чтобы исследовать динамику этой латерализованной осцилляторной альфа-активности в каждой задаче, парные сравнения были выполнены на последовательных 50-миллисекундных отрезках 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 целом, 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 является информативным относительно пространственного сигнала. местоположение цели относительно того, когда она предсказывает местоположение цели (~ 850 мс).

Обсуждение

Классическое различие в литературе по вниманию — это различие 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 — улучшению восприятия стимулов, появляющихся в обслуживаемом месте, по сравнению с оставленными без присмотра (для обзора см. Carrasco, 2011) — и что аналогичные лобно-теменные участки мозга 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 латерализованной альфы 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 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 головного мозга к смещению последующих входных сигналов в пользу посещаемого места — и часто обсуждались как признак произвольного внимания (Doesburg et al., 2016; Klimesch et al., 1998; Уорден и др., 2000; Thut et al. 2006 г.). Эти латерализованные изменения 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 во внутрисубъектном дизайне, 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 указывает на общий нервный источник, 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 чувствителен как к формату реплики (периферийный или центральный), так и к 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 различные 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 эти 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). С другой стороны, ACOP 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, может также 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 заключается в том, что более медленное время произвольного внимания просто связано с дополнительными процессами, задействованными в интерпретации символической подсказки, отображении ее на соответствующее целевое местоположение и планировании смещения внимания в 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. Предположительно, 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 визуального смещения коры головного мозга и, таким образом, могут легко работать вместе, обеспечивая наиболее эффективную обработку стимулов.

Мозговые сети непроизвольного смещения слухового внимания, управляемого новинками и вызванного новинками,

Образец цитирования: Хуанг С., Белливо Дж. У., Тенгше С., Ахвенинен Дж. (2012) Мозговые сети побуждаемого новинками непроизвольного и подчиненного добровольного смещения слухового внимания. PLoS ONE 7 (8): e44062. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0044062

Редактор: Клод Ален, Больница Бэйкрест, Канада

Поступила: 07.02.2012; Одобрена: 30 июля 2012 г .; Опубликовано: 28 августа 2012 г.

Авторские права: © Huang et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Финансирование: Эта работа была поддержана наградами Национального института здравоохранения R01MH083744, R21DC010060, R01HD040712, R01NS037462 и P41RR14075. Среда исследования была поддержана грантами Shared Instrumentation S10RR014978, S10RR021110, S10RR019307 и S10RR023401.Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что конкурирующих интересов не существует.

Введение

Человеческий мозг может обрабатывать только ограниченный объем слуховой информации за раз. Перемещение внимания необходимо постоянно, чтобы позволить перенаправить наше внимание на обнаружение наиболее важных звуков среди шума. Такие сдвиги могут быть инициированы сверху вниз, например, чтобы добровольно сместить фокус на основе наших целей и интересов (эндогенный процесс), или снизу вверх, когда потенциально интересный неожиданный звук непроизвольно захватывает наше внимание (экзогенный процесс).Однако точные нейронные механизмы, контролирующие эти два режима переключения слухового внимания, не совсем ясны.

Предыдущие нейровизуализационные исследования в этой области, которые в основном были сосредоточены на зрительно-пространственной области, предполагают, что смещение внимания активирует сеть областей мозга, включая дорсолатеральную префронтальную кору, премоторную, медиальную лобную области и заднюю теменную кору. На основе этих исследований было предложено разделить дорсальную (верхняя теменная долька, SPL, внутрипариетальная борозда, IPS, лобные глазные поля, FEF) и вентральную (правое височно-теменное соединение, вентральная лобная кора / передняя островковая часть) системы внимания лежат в основе добровольного против .процессы непроизвольного переключения внимания соответственно [1] — [4]. Однако различие между дорсальной и вентральной системами внимания все еще обсуждается, поскольку ряд визуальных [5] — [9] исследований фМРТ не смогли найти полностью сегрегированные нервные системы, поддерживающие эндогенную и экзогенную пространственную ориентацию.

Несмотря на критическую роль, которую обработка слуховой информации играет в человеческом общении, было проведено гораздо меньшее количество исследований фМРТ для изучения произвольного переключения внимания в слуховой области по сравнению с визуальной модальностью.Результаты, полученные в разных исследованиях, также не полностью согласуются. Например, недавнее исследование [10] показало, что автоматическое ориентирование, по сравнению с контролируемым ориентированием, связано с большей активацией в нескольких лобных и теменных областях, в то время как другие [11], [12] сообщили об усилении активации в задней теменной коре головного мозга, связанной с с нисходящим контролем переключения внимания. Подобные несоответствия, очевидно, частично связаны с различиями в экспериментальных планах.В то же время в предыдущих исследованиях слухового переключения внимания редко учитывались потенциальные искажения, вызванные шумом акустического сканера, который может маскировать слуховые стимулы и модулировать BOLD-ответ в слуховой [13] или даже не слуховой коре головного мозга [14].

Решение компромиссов, связанных с шумом акустического сканера, может быть особенно важным для исследований непроизвольного переключения внимания, области исследований, которая была исследована гораздо более интенсивно [15] — [18], чем произвольное слуховое ориентирование.Примечательно, что это направление исследований почти исключительно основано на таких методах, как МЭГ и ЭЭГ, на которые не влияют такие факторы, как шум сканера. Согласно этим исследованиям, непроизвольное внимание запускается автоматическим процессом обнаружения изменений в верхней височной слуховой коре, что отражается в реакции отрицательного несоответствия (MMN). После этого процесса обнаружения несоответствия следует последовательность мозговых событий, связанных с ориентацией внимания и осознанным обнаружением изменения звука во внеслуховых ассоциативных областях, которые потенциально включают дорсолатеральную префронтальную кору [19] — [22], переднюю поясную извилину [23]. ] и / или нижняя лобная извилина [24] — [26].Однако относительный вклад слуховых и других областей, вносящих вклад в автоматическое обнаружение изменений и непроизвольное ориентирование, еще не полностью ясен.

Другой фактор, которому уделялось относительно мало внимания в классических исследованиях ориентации, — это роль передней островковой доли в переключении внимания. Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что передний островок, одна из структур, первоначально предложенных для связи с вентральной системой внимания [3], на самом деле может играть важную роль в произвольном когнитивном контроле [27] — [30] и принятии перцептивных решений [31] .В ряде недавних визуализационных исследований переключения зрительных и слуховых задач, слуховой рабочей памяти и слухового внимания сообщалось об активации передней островковой доли [32] — [36]. Следовательно, предполагается, что передняя островковая часть вносит вклад в переключение внимания [17] и связанные процессы разрешения интерференции сверху вниз [37]. Также недавно было высказано предположение, что передняя островковая часть представляет собой надрамодальную область, которая контролирует ориентацию внимания [36]. Однако точная роль этой области в нисходящих аспектах переключения слухового внимания требует дальнейшего изучения.

В настоящем исследовании мы исследовали произвольное и непроизвольное переключение внимания с использованием парадигмы, модифицированной от классического зрительно-пространственного ориентирования [38], слухово-пространственного избирательного внимания [39], [40] и слухового непроизвольного переключения внимания [16], [ 41] конструкции. Ориентация, управляемая стимулами, запускалась неожиданными новыми звуками, стратегия, которая была хорошо задокументирована, для получения сильных связанных с событием потенциальных реакций и поведенческих отвлекающих эффектов, связанных с непроизвольным переключением внимания [16], [42].Систематические ошибки, связанные с шумами акустического сканера, контролировались с помощью смешанного дизайна, в котором сочетались подходы, связанные с событиями, и подходы с разреженными выборками.

Результаты

Поведенческие данные

Настоящий дизайн слуховой задачи (, рис. 1, ) был изменен из классических парадигм визуального переключения внимания [38] и слухового избирательного внимания [39] (см. Материалы и методы ) . Во время получения фМРТ испытуемые были проинструктированы обнаруживать монофонический гармонический целевой звук, который был встроен в последовательность чистых тонов высокого и низкого тона, передаваемых асинхронно их левому и правому уху соответственно.Выбросы определялись как ответы длиннее или медленнее, чем два стандартных отклонения среднего времени реакции в каждом прогоне, и учитывались как пропуски в окончательных данных о поведении. Один испытуемый был исключен из-за невозможности выполнить задание. В окончательном наборе данных (N = 18, 11 женщин, возраст 19–28 лет) средняя частота совпадений составила 90,2 ± 7,9%, а время реакции — 495 ± 48 мс. Среднее значение ± стандартное отклонение ложных тревог, рассчитанное по результатам испытаний Cue + Standards и Cue + Novel + Standards, составило 1,2 ± 1,5%.

Рисунок 1.Задача и стимулы.

В каждом 10-секундном испытании испытуемых проинструктировали ждать сигнала в ухе, где могла появиться следующая цель, и нажимать кнопку как можно быстрее после того, как они услышали цель. Реплики и цели были встроены в дихотические последовательности стандартов чистого тона. Новые звуки, которые иногда происходили напротив уха, полученного при помощи команды, игнорировались. Все стимулы предъявлялись в течение 7,82-секундного периода, предшествующего получению фМРТ. Субъекты были проинформированы о том, что звук сканера завершил испытание (т.е. шум сканера был контролируемым сигналом пробного конца). Пропорции активных испытаний были следующими: сигнал, за которым следует цель («Cue + Target + Standards», 40%), сигнал, но без цели («Cue + Standards», 20%), сигнал, за которым следует роман («Реплика + роман + стандарты», 20%) и только стандартная стимуляция («Стандарты», 20%). Был использован «смешанный» дизайн последовательности испытаний. То есть за каждым периодом из 6 активных испытаний в произвольном порядке следовал блок из 3 тихих исходных испытаний (например, для обеспечения контроля качества слуховых активаций внутри субъекта).Наконец, в каждом испытании асинхронность начала стимула (SOA) была изменена, чтобы смягчить искажения ожидания, такие как ответы на пропуски. Общий интервал между стимулами составлял 530 мс (в течение периода между сканированиями; соответствует 1,06 секунде в пределах одного уха, что дает среднее значение SOA 1,1 секунды на ухо).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0044062.g001

Чтобы проверить положительный эффект сигналов в направлении внимания к последующим целям, мы провели отдельный анализ поведенческого контроля ( N = 10, 4 женщины, возраст 22–43 года).Результат продемонстрировал, что пространственная реплика значительно ( t (9) = -4,17, P <0,01) ускоряет распознавание цели по сравнению с испытаниями с «неверно указанными», где цель попала в ухо напротив реплики ( среднее ± стандартное отклонение времени реакции 463 ± 68 против . 555 ± 105 мс для достоверно против . неверно назначенные цели соответственно). Чтобы сделать предварительные выводы о преимуществах подсказок во время фМРТ, данные этой поведенческой группы также сравнивали с показателями основной группы фМРТ во время сеанса фМРТ.Не было значительных различий во времени реакции на достоверно обозначенные цели во время контрольного или основного эксперимента. Однако время реакции на неверно назначенные цели во время эксперимента по поведенческому контролю было значительно больше ( t (26) = 2,24, P <0,05), чем время реакции во время фМРТ на достоверно назначенные цели, что позволяет предположить, что субъекты могут извлекали пользу из пространственной подсказки также во время эксперимента фМРТ.

Результаты фМРТ

На рис. 2 показаны активации, связанные с основными контрастами, которые, как предполагается, отражают переключение внимания с помощью команды, переключение внимания, вызванное новизной, и распознавание цели.Анатомические области, связанные с этими активациями, были идентифицированы в таблицах 1 , 2 , 3 на основе парцелляции, включенной в пакет FreeSurfer [43]. Наш подход выявил заметные различия в активации между переключением внимания с помощью команды, переключением внимания, запускающим новизну, и различением целей. Конкретные контрасты, которые использовались для определения этих эффектов, описаны ниже.

Рис. 2. Основные отличия групповых анализов фМРТ.

A. Контраст между стандартами Cue + и только стандартами, предположительно отражающий произвольное переключение внимания. В то время как наиболее сильный фокус активации возник в передней части островка, значительные активации были также обнаружены в двусторонних PMC / FEF, mSFC (включая пре-SMA), парацингуляте, aMCC, dPCC, pSTG, PT, STS и IPS. B. Контраст между Cue + Novel + Standards и Cue + Standards, по-видимому, отражает вызванное новизной непроизвольное переключение внимания.Значительные активации были обнаружены в правой PMC / FEF, MFC, pas triangularis, орбитальной, прегениальной ACC, субпариетальных областях, левом клинке, двустороннем заднем островке, pMCC, dPCC, извилине Гешля, aSTG, pSTG, PT, STS, MTG, ITG, TPJ, IPC, IPS и предклинье. C. Контраст между условием Cue + Target + Standards и Cue + Standards, предположительно отражающий различение цели. Значительные активации были обнаружены в двусторонних SFC, DLPFC, PMC, IFC, орбитальных ACC, субгенальных ACC, pregenual ACC, aMCC, pMCC, dPCC, pars marginalis, извилине Гешля, aSTG, pSTG, PT, STS, MTG, ITG, TPJ, SPL, SMG, AG, IPS, под теменная борозда, предклинье, теменно-затылочная борозда, клиновидная, известковая и язычная извилина. D. «Базовый» контраст между «только стандартами состояния» и «фиксацией». Помимо первичной слуховой коры, значительная активация наблюдалась в нескольких лобных и теменных областях. Для статистических изображений Z был установлен порог Z > 2,3 с скорректированным GRF порогом значимости кластера P <0,05.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0044062.g002

Cue + только стандарты и стандарты.

Сначала мы сравнили активации между состоянием, при котором сигнал произошел в одном из ушей (на основе дихотических стандартных тонов), но цель не отслеживалась, и состоянием, состоящим только из стандартных тонов (, рис. 2A, ).Этот контраст, предположительно отражающий обусловленное произвольное переключение внимания, был связан со значительным (P <0,05, порог кластера, скорректированным с учетом семейной ошибки на основе теории гауссовых случайных полей, GRF) повышенными активациями в двусторонних прецентральных областях (включая премоторную кору головного мозга). , PMC и FEF), передний островок, медиальная верхняя лобная кора (mSFC), включая пре-SMA, распространяющуюся на парацингулятор и переднюю часть средней поясной извилины (aMCC), дорсально-заднюю поясную извилину (dPCC), заднюю верхнюю височную извилину (pSTG), височную плоскость (PT), верхняя височная борозда (STS), угловая извилина (AG) и IPS.Латерализованные активации были обнаружены в правой нижней теменной области (включая супрамаргинальную извилину, SMG и sulcus intermediateus primus) и левом мозжечке. Некоторые подкорковые структуры, включая таламус, скорлупу и хвостатое тело, также активировались с обеих сторон.

Cue + новинка + стандарты vs. cue + стандарты.

Во втором сравнении мы сравнили состояние, при котором неожиданный «новый» звук возник напротив уха с сигналом, с условием, состоящим из сигнала и стандартных тонов, но без цели ( Рисунок 2B ).Этот контраст, предположительно отражающий непроизвольное переключение внимания, вызванное новизной, был связан со значительной (P <0,05, кластерный порог, скорректированный с учетом семейной ошибки на основе теории GRF) активацией в нескольких лобных и цингулярных областях коры, включая правую PMC / FEF, средняя лобная кора (MFC) и треугольная часть IFC, а также в областях орбиты, прегенуальный ACC, задний MCC (pMCC), dPCC и области под теменной борозды (т.е. теменный континуум поясной борозды).Активации, связанные с вызванным новизной непроизвольным переключением внимания, также были обнаружены с обеих сторон в задней островке, височно-теменном соединении (TPJ), в SMG и AG нижних теменных областей, IPS и предклинье. В височной доле активации, связанные с этим контрастом, распространились на первичные (медиальные 2/3 извилины Гешля) и непервичные (передняя и задняя STG, PT, латеральная 1/3 извилины Гешля) области слуховой коры, а также на СТС и средние и нижние височные области.Наконец, в этом контрасте мы также наблюдали активацию в зрительной коре (левая клиновидная мышца) и в нескольких подкорковых областях, включая двусторонний таламус и скорлупу, а также в правом мозжечке.

Cue + target + стандарты vs. cue + стандарты.

На фиг. 2C показаны данные по контрасту, в котором сравниваются активации в состоянии, когда цель возникла в ухе с сигналом, с состоянием, состоящим только из сигнала и стандартных тонов. В этом контрасте, предположительно отражающем дискриминацию цели, мы наблюдали значительно (P <0.05, порог кластера с поправкой на семейную ошибку на основе теории GRF) увеличивал активацию в нескольких лобных, теменных, височных и затылочных областях. В первую очередь, активации были обнаружены в двусторонней верхней лобной коре, дорсолатеральной префронтальной коре (DLPFC), PMC, IFC, ACC (орбитальный, субгенуальный, прегенуальный), aMCC, pMCC, dPCC и pars marginalis. В теменной коре и рядом с ней активация распространялась на TPJ, SPL, SMG и AG нижних теменных областей, IPS, под теменную область, предклинье и теменно-затылочную борозду.Повышенная активация различения мишеней проявляется также в зрительной коре головного мозга, включая клин, известковую борозду и язычную извилину. В височных областях, помимо первичной и непервичной (передняя и задняя STG, PT) слуховой коры, распознавание цели также активировало STS, а также среднюю и нижнюю височные области. Активация, распространяющаяся только на одно полушарие, была обнаружена в левой центральной борозде, постцентральной извилине и SMA mSFC (распространяющейся на парацентральную долю), а также в правой FEF и pre-SMA mSFC.Наконец, двусторонняя активация наблюдалась в подкорковых областях, включая таламус, скорлупу, хвостатую часть и паллидум, а также мозжечок.

Только стандарты или фиксация.

Чтобы изучить требования, предъявляемые к стандартным звукам к вниманию, мы сопоставили состояние, при котором возникают только стандартные звуки, с условием фиксации ( Рис. 2D ) . Значительно (P <0,05, порог кластера скорректирован с учетом семейной ошибки на основе теории GRF) повышенная активация наблюдалась в нескольких лобных, височных и теменных областях, включая двусторонний SFC, первичную слуховую кору, задний островок островка, STG, парацентральную область, и подглазничная борозда.Левые латерализованные активации были обнаружены в MFC, STS, нижней теменной области (AG), в то время как правые латерализованные активации были обнаружены в центральной борозде, распространяющейся на прецентральную и постцентральную извилину.

Сравнение активаций.

Этот анализ был проведен, чтобы проиллюстрировать и сравнить области, в которых особое внимание уделяется смещению внимания, вызванному сигналом и запуском новизны, и различению целей (, рис. 3, ). Более ограниченное сравнение в фиг. 3A показывает области, значительно активированные в условиях переключения внимания с указанием (первоначально показано на фиг. 2A ) и смещения внимания, инициируемого новинкой (первоначально показанное на фиг.Это сравнение, в котором не учитывались активации, связанные с распознаванием цели, показало общие различия в распределении между областями, активированными во время переключения внимания (красный цвет) и вызванного новизной (зеленый), которые в основном согласуются с предыдущими моделями [1] — [4 ], различая отдельные дорсальные и вентральные системы внимания (анатомические детали см. в таблицах 1 и 2). Тем не менее, передняя островковая часть, область, которая ранее часто была связана с сетью обнаружения вентральных стимулов / значимости, активировалась с двух сторон во время переключения внимания с помощью команды, в то время как определенные области в правой IFC активировались во время инициирования новизны, но не управления вниманием. смещение.

Рисунок 3. Анатомическая маркировка значимых активаций во время различных условий задачи на основе результатов группы ( N = 18).

A. Сравнение между смещением внимания с помощью команды (Cue + стандарты и только стандарты ) и смещением внимания, вызванным новизной (Cue + Novel + стандарты против . Cue + стандарты), по-видимому, поддерживает различие между дорсальный произвольный (pSTG, PT, STS, передняя островковая часть, верхняя IPS, IFC, FEF / PMC, mSFC, aMCC) и более вентральный (первичная и непервичная слуховая кора, TPJ, нижняя IPS, предклинье, PCC, правая IFC ) система непроизвольного внимания. B. При наложении на области, активируемые во время распознавания цели (Cue + Target + Standards против . Cue + Standards), области, связанные исключительно с произвольным переключением внимания, будут, по-видимому, сфокусированы на правую и левую PMC, включая FEF это также частично активируется другими состояниями и верхним / задним аспектом IPS. Непроизвольное переключение внимания (Cue + Novel + Standards против . Cue + Standards), по-видимому, концентрируется в правой нижней IPS и задней STS (MT / MTG) областях.Интересно, что передняя островковая часть, по-видимому, активируется при обоих состояниях, требующих произвольного контроля внимания. В то же время в слуховой коре произвольное переключение внимания (Cue + стандарты по сравнению со стандартами ), по-видимому, ограничивается задней областью «где», в то время как как целевое различение, так и непроизвольная ориентация на новые звуки активировали практически все высшие звуки. височные слуховые области.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0044062.g003

Однако, когда также учитывались активации во время различения слуховых целей (темно-синий на рис. 3B ) , предполагаемое дорсальное против . Вентральное различие между сетями активации, управляемыми целями (смещение сигналов, различение целей) и стимулами, стало немного менее очевидным. То есть, особенно в правом полушарии, многие из наиболее «вентральных» областей, особенно около верхних височных слуховых областей и в нижних частях боковой височной коры (STS), которые были значительно активированы во время запуска новизны (но не переключение внимания) также сильно активировались во время обнаружения слуховых целей.Тем не менее, более задние аспекты STS, более широко в левом полушарии, по-видимому, весьма избирательно связаны с процессами, управляемыми стимулами (зеленый на , рис. 3B, ).

Обратите внимание, что также были наложения между двумя более целевыми условиями слухового внимания (переключение внимания и распознавание цели) в областях, не активируемых переключением внимания, вызванным новинкой (розовый на , рис. 3B, ). Интересно, что одна из таких областей — передняя островковая часть.Перекрывающиеся активации между двумя более целевыми состояниями слухового внимания также наблюдались в частях PMC / FEF и поясной коры.

Несмотря на сложную структуру перекрывающихся активаций трех основных контрастов, представляющих интерес, мы также обнаружили области, которые были существенно связаны только с одним из трех процессов. Интересное распределение активаций наблюдалось, в частности, в правой задней теменной области: направленное переключение внимания активировало верхнюю и переднюю области IPS, переключение внимания, вызванное новизной, активировало заднюю и нижнюю IPS, в то время как различение целей активировало более передние / верхние аспекты IPS. .Наконец, области, избирательно активируемые произвольным переключением внимания, также были обнаружены в правой и левой прецентральных областях, в непосредственной близости от FEF.

На фиг. 3B показаны активации в широком спектре областей, избирательно связанных с нацеливанием на дискриминацию дорсально, а также медиально в неокортексе. Например, верхние боковые области PFC (включая DLPFC), медиальный PFC и области поясной коры головного мозга были активированы только посредством распознавания цели (подробное анатомическое описание см. В , рис. 2C, и , таблица 3, ).Точно так же активация зрительных областей коры, включая калькариновую борозду, клин и язычную извилину, была почти специфичной для распознавания цели, и только несколько точек активации были обнаружены дорсальнее, вблизи теменно-затылочного соединения и клинка во время переключения внимания, вызванного новизной.

Перемещение внимания по команде в сравнении с переключением внимания, вызванным новизной.

Кроме того, мы также напрямую сравнили контраст между репликами и новеллами и новеллами и подсказками, используя групповой анализ случайных эффектов второго уровня с пороговым значением P <0.01 ( Рисунок 4 ). Активации, связанные с контрастом Cue vs.Novel, были значительно выше в двусторонних mSFC / aMCC (оба более заметно справа), передней островке и IPS, а также в правом FEF, PMC и IFC (pars opercularis). Активации, связанные с контрастом Novel vs.Cue, были значительно выше в двусторонней первичной и непервичной (передний и задний STG, PT) слуховой коре, задней островке, STS, MTG, ITG, TPJ, нижней теменной (SMG, AG) и preduneus, а также правую IFC (pars triangularis).

Рис. 4. Области, активируемые репликой против романа и романа против контраста реплики.

Повышенная активация, связанная с контрастом Cue по сравнению с новым, наблюдалась при двустороннем FEF, mSFC / aMCC, передней островке и передней / верхней части IPS, а также в правой PMC и IFC. Повышенная активация, связанная с контрастом между нововведением и сигналом, была наиболее заметна в двусторонней первичной и непервичной слуховой коре, TPJ и нижнем аспекте IPS. Контрасты были рассчитаны на втором уровне с использованием группового анализа случайных эффектов с пороговым значением P <0.01.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0044062.g004

Обсуждение

Несмотря на то, что было опубликовано небольшое количество исследований фМРТ [11], [12], [36], в которых использовалось непрерывное сканирование фМРТ при переключении слухового внимания с указанием указателя, текущее исследование было специально разработано для сравнения активации слуховой фМРТ при переключении внимания предсказуемые реплики и ориентирование на неожиданные новые звуки. Отмечая важную роль сенсорных областей в процессах автоматического обнаружения изменений, вызывающих непроизвольное внимание в слуховой области, мы использовали «смешанный» подход, связанный с событиями / разреженными выборками, чтобы смягчить как сенсорные, так и внимательные помехи, вызванные шумом акустического сканера, для достижения этой цели.В дополнение к сходству между активациями предполагаемых эндогенных и экзогенных процессов, согласующихся с предыдущими исследованиями [7], [9] — [11], наш подход также выявил некоторые заметные различия в активации между переключением внимания, вызванным новизной, и различением целей. .

Области, избирательно активируемые за счет переключения внимания, были обнаружены в двусторонних прецентральных / FEF областях и в задних теменных областях. В этих областях фокусы активации явно различались между направленным смещением внимания (более задним / верхним в IPS), переключением внимания, вызванным новизной (нижнее / заднее IPS), и дискриминацией цели (более передним в IPS / SMG).В соответствии с теорией [1] — [4] различных систем внимания дорсальной и вентральной, смещение внимания, вызванное новизной, избирательно активировало задние аспекты STS / медиальной боковой височной коры, в меньшей степени, чем активации двух других целей — условия направленного внимания. Интересно, что передняя островковая часть, которая часто была связана с более фундаментальными процессами изменения, вызванного стимулами [44] и обнаружения значимости [45], [46], активировалась во время переключения внимания и распознавания цели, но не во время переключения внимания на звуковая новинка.В префронтальной коре активация, связанная с распознаванием цели, была широко распространена и обнаруживалась в областях, более передних и превосходящих лобные области, активируемые другими состояниями.

В прецентральных областях, включая области FEF и боковые PMC (BA 6 и 44), наиболее распространенные активации наблюдались для контраста, связанного с направленным переключением внимания. Внутри этих областей область, которая, вероятно, наиболее близко соответствует FEF, была значительно активирована также во время переключения внимания, вызванного новизной, но очень слабо во время распознавания цели.Таким образом, наши результаты позволяют предположить, что эти области связаны с ориентацией слухового внимания и, в наибольшей степени, с переключением внимания по сигналу. Эта интерпретация согласуется с давно устоявшимся представлением о том, что FEF представляет собой критический локус для контроля пространственного внимания [47], поскольку он предположительно взаимосвязан с другими лобно-теменными областями, такими как IPS, и потому что он также может участвовать в мультисенсорном внимании. [48] ​​и ориентирующие [9], [49]. Повышенная активация FEF, связанная со смещением слухового внимания, во время состояния, в котором испытуемые были проинструктированы фиксироваться на кресте в центре экрана для всех задач, также соответствует представлениям [49], [50] о том, что эта область участвует не только в контроле движений глаз и явной ориентации взгляда.Однако, как и в предыдущих наблюдениях [7], [9], [11], наши результаты показывают, что правый FEF активируется отвлекающими событиями, которые также привлекают внимание снизу вверх. Действительно, недавно было высказано предположение, что области FEF и IPS человека могут отражать представление или интеграцию приоритета внимания [9], [51], вместо того, чтобы составлять строго «произвольную» систему внимания. Другими словами, функция FEF может быть не только произвольным контролем, но более существенным образом связана с ориентацией пространственного внимания.Интересно, что латерализация существующих эффектов FEF для новых и отвлекающих слуховых событий также согласуется с традиционным представлением о том, что запуск непроизвольного слухового внимания специфически латерализируется к правой лобной коре [40]. Между тем, условие произвольного переключения, казалось, активировало прецентральные области, включая FEF, более двусторонне.

Наши результаты по прецентральным областям (за пределами FEF) могут быть интересны в свете недавних дебатов о роли внимания латеральной PMC.Некоторые исследования [2], [3] предполагают, что боковая PMC участвует в обнаружении значимых и поведенчески значимых стимулов, особенно в местах, оставленных без присмотра и не имеющих отношения к задаче (внимание, управляемое стимулами). Это открытие привело к предположению, что эти регионы составляют часть одной и той же вентральной лобно-теменной сети, которая также включает передний островок и TPJ [2], [3]. Однако имеющиеся данные о более распространенных активациях боковых PMC во время переключения внимания, а не переключения внимания, вызванного новизной, предполагают, что эти области участвуют в нисходящем / произвольном контроле внимания.

Задняя теменная кора головного мозга, особенно IPS, важна для пространственного внимания [32], [52], [53], что подтверждается объединенными данными исследований физиологии обезьян и нейровизуализационных исследований человека. Есть даже некоторые свидетельства, которые дополнительно указывают на топографическую организацию пространственных сигналов внимания внутри IPS [54]. Наши выводы о том, что направленное переключение внимания активирует превосходную IPS, переключение внимания, вызванное новизной, активирует нижнюю IPS, а распознавание цели активирует более передние / верхние области IPS, предполагают возможную функциональную дифференциацию в этих задних теменных областях.Эти результаты также в основном согласуются с предполагаемым спинным против . вентральное распределение сетей, посвященных целевым (переключение внимания, различение целей) и стимулам (переключение внимания, вызванное новизной) процессам внимания [1], [2], [4].

Еще одно любопытное открытие нашего исследования заключается в том, что передняя островковая часть в обоих полушариях была более значительно активирована при переключении внимания и распознавании цели, чем переключение внимания, вызванное новизной.Предыдущие исследования исполнительного контроля слухового пространственного внимания сообщили об активации двусторонней передней островковой доли [36]. Тем не менее, передняя островковая часть традиционно не рассматривалась как область управления задачами, и ее активация обычно считалась вспомогательной по отношению к IFC [11], [33], [55], либо они широко не обсуждались [10] , [12]. Тем не менее, наши данные согласуются с накопившимися доказательствами [27] — [30], [56], [57], которые позволяют предположить, что передний островок как часть цингулооперкулярной системы может играть роль более значительная роль в произвольном когнитивном контроле, чем предполагалось ранее.Это представление было дополнительно подтверждено данными животных [27] и людей [58] об анатомической связи между передней островковой частью и областями mSFC, а также гистологическими данными [59], [60]. Однако также ведутся дискуссии о том, играет ли передняя островковая часть более исполнительную роль в поддержании устойчивого режима задачи и стратегии [29], или это просто временный детектор заметности, который инициирует сигналы управления вниманием в других областях более высокого порядка [29]. 46]. Нынешнее отсутствие активаций передней островковой части наиболее заметных звуков настоящего дизайна, новых звуков, по-видимому, явно противоречит последней идее.Напротив, наши результаты более согласуются с альтернативной теорией [61], согласно которой активность передней части островка не выражает перцепционную значимость, per se , а скорее рекрутирование ресурсов обработки данных при столкновении с данным сенсорным событием, независимо от источник этого найма, снизу вверх или сверху вниз. Наконец, стоит также отметить, что, помимо фактического перенаправления внимания, переключение внимания предположительно включает в себя эндогенные процессы, которые позволяют нам отвлечься от предыдущей деятельности и поддерживать повышенный контроль сверху вниз над новой задачей [62].Следовательно, принимая во внимание недавние данные Wu et al. [36] и Alain et al. [32], демонстрируя активацию передней островковой доли во время обработки рабочей памяти и целенаправленных действий, также возможно, что активации в передней островке во время переключения внимания и распознавания цели наиболее существенно связаны с включением контроля внимания.

Было высказано предположение, что передняя островковая часть и поясная извилина могут принадлежать одной и той же цингулоинсулярной системе, участвующей в нисходящем когнитивном контроле.Наши данные согласуются с этим предложением, так как области mSFC (включая двустороннюю пре-SMA и простирающуюся до aMCC, а также зоны ростральной поясной извилины) и передняя островковая часть были активированы во время переключения внимания и распознавания цели, но не во время внимания, вызванного новизной смещение. Поясная извилина также была идентифицирована как главный компонент распределенной сети, отвечающей за динамическое перемещение пространственного внимания [63], [64]. Предыдущие исследования также показывают, что aMCC связан с разрешением конфликтов [65], [66] и принятием решений [67].Здесь мы приводим данные, свидетельствующие о том, что aMCC конкретно участвует в управлении пространственным вниманием сверху вниз.

В целом наши данные согласуются с предыдущими исследованиями переключения слухового внимания. Однако мы также наблюдали определенные несоответствия. Такие расхождения, очевидно, частично могут быть объяснены различиями в парадигмах и методах исследований. Например, наши результаты немного отличаются от предыдущего исследования фМРТ, связанного с событием, Mayer et al. [10], где испытуемых проинструктировали локализовать цели по информативным (75% достоверных) или неинформативных (50% достоверных) сигналам.В отличие от настоящих выводов, а также тех, о которых сообщалось в нескольких недавних слуховых исследованиях [11], [68], авторы обнаружили, что автоматическая ориентация, вызванная неинформативным сигналом, увеличивает активацию в прецентральных областях и островке, причем оба из них в Настоящее исследование было связано с произвольными процессами, а не со стимулами. Однако исследование Mayer et al. очевидно, не преследовал цель разделить процессы переключения внимания на слух и идентификацию цели.Более того, основываясь на поведенческих данных, не совсем ясно, что неинформативные сигналы, использованные Mayer et al. фактически сопровождались менее интенсивной нисходящей обработкой, чем информационные сигналы.

В то же время, настоящие результаты немного отличаются от исследования фМРТ, связанного с событием, Salmi et al. [11], в котором авторы использовали дихотический план распознавания целей, во многом аналогичный настоящему исследованию. В частности, Салми и его коллеги попросили своих испытуемых обнаруживать случайные цели в обслуживаемом потоке.Вместо новых звуков, представленных только неподключенному уху, непроизвольные сдвиги внимания были вызваны неожиданными отклонениями громкости, предъявляемыми к любому уху. Наконец, в отличие от настоящего исследования, переключение внимания осуществлялось с помощью центральных визуальных сигналов. Их результаты были очень похожи на настоящие результаты в отношении контролируемого переключения внимания сверху вниз. Salmi et al., Однако, не наблюдали связанных сверху вниз активаций в передней части островка. В то же время, используя визуально представленные сигналы смещения, Salmi et al.наблюдали активацию зрительной коры головного мозга, которая отсутствовала во время переключения сигналов в настоящем исследовании. Что касается переключения внимания снизу вверх, настоящее исследование показало более обширную активацию в двусторонней слуховой коре (возможно, из-за различий в параметрах слуховой стимуляции и сканирования, описанных выше), задней островковой части, IPS и задней поясной извилине, чем исследование Салми и его коллег. В дополнение к вышеупомянутым различиям в параметрах стимуляции и сканирования (непрерывная и разреженная выборка), некоторые из этих расхождений могут быть объяснены подходами к анатомической интерпретации.Например, существующий поверхностный подход может давать разные результаты с точки зрения точных анатомических границ между передней островковой частью и IFC, чем полностью объемный атлас, который использовался Салми и его коллегами.

Настоящая разреженная схема выборки может помочь сделать результаты более легко сопоставимыми с исследованиями когнитивной нейробиологии, проводимыми с использованием других методов, которые не зависят от таких факторов, как шум акустического сканера. То есть, по сравнению с относительно небольшим количеством слуховых исследований произвольного переключения внимания, было проведено множество исследований МЭГ и ЭЭГ по непроизвольному переключению внимания на автоматические звуковые изменения [15] — [17], [69] — [77] ].В этих исследованиях было предложено инициировать непроизвольное переключение слухового внимания с помощью автоматического процесса обнаружения изменений, отраженного ответом MMN [78], за которым следует последовательность событий мозга, связанных с ориентацией внимания и сознательным обнаружением этого изменения (однако см. также [79]). Действительно, в настоящем исследовании довольно заметные различия между состояниями выявлены в верхних височных слуховых областях. В этих областях активации во время обработки нового звука распространялись на всю верхнюю височную плоскость, в то время как активация сигналов переключения внимания была значимой только в задних аспектах слуховой коры (pSTG, PT).Это различие в распределении эффектов, в принципе, можно интерпретировать как соответствующее предположению [78], что автоматическое обнаружение отклонения (отраженное процессом MMN) происходит больше в переднем отделе слуховой коры, чем ответы на более предсказуемые сигналы смещения. В то же время предыдущие исследования также предполагают, что непервичная слуховая кора обрабатывает звуковую идентичность и местоположение параллельно, через передний « what » и задний «, где » пути [52], [80] — [82] .В текущем исследовании романы содержали гораздо более богатые особенности идентичности, чем сигналы, используемые для запуска произвольного переключения внимания. Следовательно, усиленное распространение активаций слуховой коры на предполагаемые области «, что » может отражать запускаемые стимулами активации в системе идентификации звукового объекта. Процесс звуковой идентификации может также объяснить некоторые активации IFC во время переключения внимания, вызванного новизной, учитывая теорию о том, что потоки «что» распространяются на вентральные области лобной коры [81], [82].Между тем, более широкие активации, связанные со слуховой дискриминацией целей, по сравнению с управляемым переключением внимания, могут быть частично объяснены более сильными нисходящими влияниями, необходимыми для более сложного процесса различения целей от повторяющихся стандартов, как установлено многочисленными исследованиями изображений. [83] — [85]. Наша предыдущая работа по слуховому вниманию также продемонстрировала корреляцию между модуляцией внимания активации слуховой коры и поведенческой дискриминацией целевых тонов (измеряемой по разнице в частоте попаданий между более легким и легким звуком)к уху доставлены более сложные цели).

Мы наблюдали обширную активацию зрительной коры, связанную с распознаванием мишеней, подобно Wu et al. [36] (обратите внимание, что Ву и его коллеги просили своих испытуемых держать глаза закрытыми на протяжении всего исследования). Это может быть результатом кросс-модальных влияний между слуховой и зрительной корой. То есть предыдущие исследования показали, что зрительная кора головного мозга может быть активирована слуховым сигналом [50], [86], [87] и что существуют прямые анатомические связи между верхней височной и затылочной областями у приматов [88] и людей [ 89], [90].Между тем, недавнее исследование с помощью фМРТ [91] также показало, что слуховая активация затылочной части строго зависит от постоянного привлечения слухового внимания и усиливается в более сложных условиях прослушивания.

Условие «только стандарты», во время которого испытуемых просили внимательно слушать и ждать сигнала, выявило значительно повышенную активацию в нескольких лобных, височных и теменных областях. Интересно, что активированные области включали парацентральную область, которая, согласно недавним исследованиям, активируется во время поддержания внимания [92].Эти парацентральные активации могли также перекрываться с дополнительной областью глазного поля, которая, как предполагалось ранее, участвует в процессах зрительно-пространственного контроля и производительности [93]. Области, активируемые во время выполнения стандартных условий, также включали SFC, который ранее был связан с процессами когнитивного контроля высокого уровня, такими как мониторинг [94] и упреждающее пространственное внимание [95]. Однако следует отметить, что в отличие от других сравнений, которые проводились в условиях активной задачи / стимуляции, сравнение «только стандарты» противопоставлялось условию фиксации, в которое не было включено явное задание.

Преимущества разреженного сканирования по сравнению с непрерывным

Здесь мы использовали разреженную выборку для контроля смещений, вызванных акустическим шумом сканера. Шум акустического сканера потенциально является проблемной переменной во всех экспериментах с фМРТ, но он вызывает особую озабоченность при исследованиях слуха и обработки речи. Во-первых, как обсуждалось выше, эти эффекты, очевидно, могут модулировать ориентировку, управляемую стимулами, которая, по-видимому, получает основной вклад от слуховой коры [15] — [17], [69] — [77].Хотя шум сканера не обязательно полностью отменяет активацию обнаружения изменений, которая запускает непроизвольное ориентирование [96], преимущества редкой выборки в исследованиях активности слуховой коры, управляемой стимулами, были хорошо задокументированы [97] — [99]. Во-вторых, продолжающаяся акустическая и соматосенсорная стимуляция, связанная с непрерывным сканированием, также может мешать нисходящим эффектам внимания как в слуховой коре, так и в ассоциативных областях более высокого порядка. Долгосрочное влияние постоянного шума окружающей среды на нашу способность концентрироваться очень хорошо задокументировано [100].Неудивительно, что в исследованиях фМРТ было показано, что увеличение интенсивности шума акустического сканера модулирует внеслуховые активации во время выполнения рабочей памяти, в результате чего активация увеличивается в определенных областях (нижняя, медиальная и верхняя лобные извилины) и уменьшается в других ( например, , передняя поясная извилина) [101]. Кроме того, с помощью ПЭТ было показано, что зарегистрированный шум сканера может увеличивать регионарный кровоток в передней части поясной извилины и областях Вернике во время визуализации [102].Исследования связанного с событием потенциала (ERP) также предполагают, что непрерывный шум сканера фМРТ может уменьшать и задерживать определенные «эндогенные» компоненты, связанные со слуховым вниманием [96]. В соответствии с этими результатами, активные поведенческие слуховые характеристики могут быть улучшены при разреженном или непрерывном сканировании с помощью фМРТ [99]. Наконец, недавние исследования фМРТ с редкой выборкой [103] также предполагают, что нисходящие эффекты внимания могут вызывать заметные модуляции в слуховой коре даже в отсутствие каких-либо акустических стимулов.Такие эндогенные активации обратной связи могут быть легко замаскированы или объединены акустическим шумом сканера. Эти виды помех также обсуждались [104], [105], например, в контексте интерпретации нисходящих модуляций активности слуховой коры зрительными стимулами во время непрерывного сканирования.

Исходя из вышеизложенных представлений, может показаться совершенно очевидным, что разреженная выборка — лучший подход для любого исследования, касающегося слуховых функций. Однако следует также отметить, что с разреженными схемами выборки в данном эксперименте может быть получено гораздо меньшее количество объемов, что может снизить отношение сигнал / шум по сравнению с непрерывным сканированием.Действительно, недавнее исследование картирования слуховой коры [99] (которое, однако, также использовало шумовую маскировку 70 дБ на фоне в обоих условиях сканирования фМРТ) показало относительно небольшие различия между экспериментами с разреженным и непрерывным сканированием. Что касается более сложных схем, недостатком разреженной выборки является уменьшенное временное разрешение, которое затрудняет извлечение ЖИРНЫХ временных графиков для конкретных стимулов. Наконец, недостатком разреженной выборки является тот факт, что кластерный шум сканирования может сам по себе стать «редким звуком», который вызывает сильную активацию сетей оповещения и ориентирования.Несмотря на то, что смелые ответы на такие активации не обязательно будут улавливаться фМРТ, когда TR достаточно длинный, когнитивная значимость и относительная значимость последующих представляющих интерес стимулов все же могут модулироваться. Однако новой особенностью настоящего ориентировочного дизайна было то, что эти смещения контролировались с помощью шумового стимула, производимого каждым получением объема фМРТ, как части плана задания.

Возможные ограничения

Примечательно, что в экспериментальных условиях сложно произвести и задокументировать активации, которые являются чисто стимулированными по сравнению сэндогенный. Например, переключение внимания, вызванное новизной, может включать в себя ряд нисходящих процессов, которые связаны, например, с подавлением непроизвольного переключения внимания, переориентацией на соответствующую задачу (если это часть инструкции) и разрешением конфликтов. процессы для «оценки ситуации» после автоматической реакции ориентации (см., например, Escera et al. [16], Schröger and Wolff [41]). Последовательное переключение внимания, в свою очередь, загрязнено процессами, управляемыми стимулами, запускаемыми самой репликой.В то же время произвольное переключение внимания может включать в себя активное отстранение от предыдущей стратегии, а также вовлечение в новую задачу на внимание (называемую «направленное внимание» в Петков и др. [106], также см. [99]). Другими словами, хотя процесс в совокупности называется «переключением внимания», части, которые на самом деле являются наиболее «произвольными» или «целенаправленными / эндогенными», могут не иметь отношения к ориентации, per se .

Также возможно, что различия в активности слуховой коры во время активации непроизвольного и произвольного внимания связаны с контекстом и предсказуемостью стимуляции.Сильные непредсказуемые стимулы, такие как новые звуки, как правило, приводят к широко распространенным сенсорным реакциям снизу вверх, что затем запускает непроизвольный процесс ориентации, который, согласно предыдущим исследованиям ERP, связан с силой реакции слуховой коры. Более предсказуемый и повторяющийся стимул, такой как сигнал, может вызывать менее заметные реакции, но даже в этом случае сигнал играет роль в ориентировании. Однако, пропорционально говоря, восходящее влияние меньше, чем в случае внимания, вызванного новизной (что согласуется с нашими прогнозами и выводами).В то же время эти процессы существенно модулируются нисходящим вниманием, особенно когда задача распознавания трудна (например, в случае целей, которые приводят к более сильной реакции слуховой коры, чем сигналы).

Также обратите внимание, что в большинстве визуальных исследований сигнал, запускающий произвольное смещение, обычно представляет собой стрелку, которая физически отличается от цели. Связанное с этим соображение заключается в том, были ли настоящие реплики более склонными вызывать активацию, управляемую стимулами, чем символические стрелки, которые использовались во многих исследованиях визуального и слухового переключения внимания [11].Считалось, что, поскольку символы стрелок не встречаются в физическом местоположении цели, они могут запускать чисто целевые процессы. Однако стоит отметить, что обработка любой простой реплики, вероятно, быстро автоматизируется в ходе эксперимента, и по мере повторения простого символа учет процессов, управляемых стимулом, впоследствии увеличивается [107], [108]. Что наиболее важно, настоящее исследование показало заметные различия между активациями во время посылки сигнала и переключением слухового внимания, вызванным новизной, явно за пределами областей, связанных с сенсорной корой, обрабатывающей физические свойства звуков.Кроме того, активации в этих сенсорных областях, где можно было ожидать особенно сильных активаций, вызванных стимулами, были явно слабее во время сигналов переключения внимания, чем во время обнаружения нового звука или звука цели.

Выводы

В заключение, наше исследование выявило отчетливые активации во время управляемого переключения слухового внимания, непроизвольной ориентации на новый звук и различения слуховых целей. Области, наиболее избирательно вовлеченные в управляемое произвольное смещение, включали верхнюю / заднюю IPS и прецентральные области (включая FEF и PMC), что дает важные доказательства, подтверждающие участие этих областей в нисходящем / произвольном контроле внимания.Активации, специфичные для непроизвольного переключения внимания на новый звук, были обнаружены в задних STS, нижних IPS и TPJ, что в основном согласуется с моделями, предполагающими более вентральное распределение внимания, управляемого стимулами [1], [3], [4], [109] , но и справа IFC. Интересно, что наши результаты также выявили заметные различия в активациях передней островки и IFC, связанных с целенаправленной обработкой внимания (переключение внимания и распознавание цели) и непроизвольным переключением внимания, вызванным новизной, что позволяет предположить, что передняя островковая часть может играть более исполнительную роль в слуховое внимание, чем считалось ранее.

Материалы и методы

Участников

Потенциальные испытуемые сначала прошли телефонное собеседование, чтобы убедиться, что у них нормальный слух и что они не подвергались регулярному воздействию окружающей среды с чрезмерно громким шумом. Девятнадцать правшей с высшим образованием взрослых с нормальным слухом и без неврологических расстройств, психических расстройств или нарушений обучаемости дали письменное информированное согласие перед тестированием в соответствии с экспериментальным протоколом, одобренным IRB MGH.Один субъект был исключен из окончательной выборки из-за неспособности выполнить задание (процент успешных ответов ниже 50%), в результате чего оказалось восемнадцать субъектов (N = 18, 11 женщин, возрастной диапазон 19–28 лет).

Задание по переключению слухового внимания

Во всех испытаниях короткие чистые звуковые сигналы (длительность 50 мс, 5 мсек) подавались в фоновом режиме, случайным образом справа (800 Гц) или левом ухе (1500 Гц), как и в классическом исследовании [39]. Поскольку стандартные звуки просто предлагали контекст для других звуков (которые были согласованными для всех ушей), порядок уха / частоты стандартного фонового потока оставался постоянным для разных субъектов.Испытуемым было предложено дождаться сигнала (звуковой сигнал длительностью 250 мс), который возник в ухе, где могла произойти следующая цель (тон 50 мс с гармониками 800 и 1500 Гц). Средний интервал между репликой и целью составлял ~ 1,7 сек. Услышав сигнал, испытуемым посоветовали переключить свое внимание на обозначенное ухо (при этом глаза оставались фиксированными), обратить пристальное внимание на звуки, воспроизводимые в этом ухе, и нажать кнопку указательным пальцем правой руки как можно быстрее после прослушивания. цель.В частности, испытуемых проинструктировали обращать внимание на изменение в отношении продолжающейся стимуляции («сгущение» звука), и их держали наивно в отношении того факта, что цели на самом деле были одинаковыми в обоих ушных потоках.

Предыдущие исследования МЭГ / ЭЭГ, связанных с событиями [15], [21], [110], предполагают, что сильные связанные с событиями ответы МЭГ / ЭЭГ (, например, , компонент P3a), связанные с непроизвольным слуховым ориентированием, могут быть вызваны физическим изменением Звучит «роман». Таким образом, в 20% испытаний цель была заменена не относящимся к задаче новым звуком, подаваемым напротив уха, на которое подано звуковой сигнал.Эти новые звуки состояли из восьми спектрально-временных сложных звуков окружающей среды и синтетических звуков, пиковая интенсивность которых, время нарастания и воспринимаемая громкость, а также их средняя временная огибающая были максимально приближены к репликам. Только чистые тона (без подсказки, романа или цели) были представлены в 20% испытаний. Через 7,82 секунды после начала испытания субъекты услышали звук 2,18-секундного набора данных фМРТ, сигнализирующий о завершении испытания. Другими словами, мешающие эффекты шума получения фМРТ контролировались с помощью его использования в качестве стимула к задаче.Тональная стимуляция началась через 2,3 секунды после начала предыдущего сканирования / моделирования при средней асинхронности начала стимула (SOA) 1,1 секунды в каждом ухе и закончилась в среднем за 1,3 секунды до следующего сканирования. В каждом испытании SOA меняли, чтобы избежать путаницы между пропусками и откликами. Во время фМРТ после каждых 6 активных испытаний проводились три исходных исследования без ответа (т. Е. Использовался смешанный дизайн, связанный с блокировкой / событием). В последующих анализах отдельные испытания с ответами по обнаружению мишени, превышающими среднее значение реакции субъекта ± 2SD, были сочтены выбросами.Наконец, в дополнительном десятиминутном поведенческом эксперименте, проверяющем, действительно ли пространственная подсказка дает значительный выигрыш в производительности, мы заменили 50% новых звуков целевым звуком, противоположным сигналу уха («неверно указанная цель»).

Процедура

Стандартный компьютеризированный подход, занимающий около 5 минут, использовался для обучения испытуемых заданию перед сканированием. Во время сеансов фМРТ испытуемым были представлены произвольно упорядоченные 10-секундные испытания. Звуковые стимулы подавались с уровнем ощущения 55 дБ, как было проверено индивидуально в начале каждого сеанса, и доставлялись через наушники-вкладыши, совместимые с МРТ (Sensimetrics, Malden, MA).Вкладыш включал наушник для защиты ушей испытуемых во время сканирования. Крест (метка фиксации) проецировался на центр видеодисплея, совместимого с МРТ. Субъектам было предложено смотреть на метку фиксации на протяжении всего исследования. Каждый сеанс сканирования состоял из трех прогонов, и после каждого прогона делался короткий перерыв, чтобы возобновить стимуляцию и пообщаться с субъектом. Для каждого запуска задачи было 136 попыток / блоков, которые длились 22 минуты 40 секунд. Испытуемым было предложено ответить указательным пальцем правой руки.

Сбор данных

ФМРТ всей головы получали при 3Т с использованием 32-канальной катушки (Siemens TimTrio, Эрлаген, Германия) и методом плоской визуализации с чередованием эхо-сигналов (EPI). Чтобы избежать загрязнения отклика шумом сканера, мы использовали последовательность, зависящую от уровня кислорода в крови с градиентным эхом с разреженной выборкой (ЖИРНЫЙ) (TR = 10 сек, TE = 30 мс, период молчания 7,82 сек между измерениями, угол поворота 90 °, FOV 192. мм) с 36 аксиальными срезами, выровненными по линии передне-задней спайки (срезы 3 мм, 0.Зазор 75 мм, 3 × 3 мм ² разрешение в плоскости) с выключенным насосом охлаждающей жидкости. Последовательность отображения поля (TR = 500 мс, угол поворота 55 °; TE1 = 2,83 мс, TE2 = 5,29 мс) с тем же количеством срезов, размером вокселя и ориентацией среза к последовательности EPI применялась для получения карт фазы и амплитуды. используется для устранения искажений B ₀ функциональных данных. Анатомические изображения, взвешенные по T1, были получены для объединения анатомических и функциональных данных с использованием последовательности импульсов MPRAGE с несколькими эхосигналами (TR = 2510 мс; 4 эхо с TEs = 1.64 мс, 3,5 мс, 5,36 мс, 7,22 мс; 176 сагиттальных срезов с 1 × 1 × 1 мм ³ вокселей, 256 × 256 мм ² матрицы; угол переворота = 7 °).

Анализ данных

Данные фМРТ были предварительно обработаны с использованием инструментов из FEAT версии 5.98, части пакета FSL [111] (www.fmrib.ox.ac.uk/fsl). Удаление черепа было выполнено с помощью BET, деформация B ₀ с использованием FUGUE и коррекция движения с помощью MCFLIRT. Данные были сглажены с помощью ядра Гаусса (5 мм FWHM) и зарегистрированы в пространстве Монреальского неврологического института (MNI) с помощью FLIRT.Затем нормированные по интенсивности временные ряды фМРТ вводили в общую линейную модель (GLM) с условиями задачи в качестве независимых переменных. На втором этапе отдельные экспериментальные серии были объединены с каждым испытуемым с использованием модели фиксированного эффекта. Наконец, контрасты, относящиеся к основным эффектам факторного дизайна, составили данные для третьего этапа (смешанный эффект) анализа с автоматическим обнаружением выбросов [112], где значимость наблюдений была определена для группы из 18 субъектов с использованием FMRIB Local Анализ смешанных эффектов (ПЛАМЯ) 1 и 2 [111], [113],

Групповой анализ выполнен в пространстве MNI.Информация о частичном объеме серого вещества, полученная от каждого субъекта с использованием результатов анатомической сегментации Freesurfer 5.0, была введена как воксел-зависимая анатомическая ковариата в групповой статистике [114]. Статистические изображения Z были скорректированы для множественных сравнений с использованием кластерной коррекции всего мозга на основе теории GRF с начальным порогом кластера Z > 2,3 и апостериорным скорректированным порогом P <0,05 [115] . Наконец, чтобы интерпретировать анатомические результаты, результаты были зарегистрированы в шаблоне мозга FreeSurfer («fsaverage») и отображены на поверхности.Контрасты, которые, как предполагается, отражают переключение внимания, вызванное новизной, переориентацию и процессы распознавания целей, были определены как «сигнал + стандарты против ». только стандарты »,« реплика + новелла + стандарты против . метка + стандарты »,« метка + цель + стандарты против . кий + стандарты »соответственно. Кроме того, был рассчитан «базовый» контраст, , то есть «стандарты против фиксации», чтобы исследовать влияние стандартных звуков на внимание. Наконец, переключение внимания, вызванное сигналом и переключение внимания, вызванное нововведением, сравнивали напрямую, определяя «сигнал против ».роман »и« роман против ». cue »контрастирует на втором уровне с использованием модели случайных эффектов группового анализа с порогом P <0,01. Наконец, поведенческие результаты были проанализированы с использованием парных и независимых критериев Стьюдента соответственно.

Развивайте осознанность для управления своим произвольным вниманием

Как вы знаете из личного опыта, нервная система нашего мозга склонна отвлекаться. Только подумайте, сколько раз в день вы проверяете свою электронную почту, свою любимую ленту в социальных сетях или просто смотрите в космос?

Если мы хотим усилить наше произвольное внимание — внимание, которое мы непосредственно контролируем, — мы должны улучшить нашу концентрацию и способность проактивно завершать нашу работу.

Первый шаг в этом процессе включает повышения осведомленности . Обучение этому начинается с простого, но удивительно мощного упражнения — упражнения на осознание внимания. Выберите интервал в четыре часа в течение рабочей недели или выходных в качестве периода отслеживания для этого упражнения. Затем выберите подходящий для вас инструмент отслеживания внимания: ручку и бумагу, функцию заметок на смартфоне или устройство для диктовки. Каждый раз, когда ваше внимание блуждает, вы теряете фокус или вас прерывают другие или вы, сделайте пометку на своем инструменте отслеживания внимания.

Вы можете придумать разные символы для обозначения ваших личных «отвлекающих факторов». Например, у меня были клиенты, которые использовали решетки для обозначения количества раз, когда их внимание отвлекалось, и создавали аббревиатуры для обозначения людей, вещей, идей и эмоций, задействованных, например: P = человек, F = чувство, C = ребенок, E = электронная почта, W = веб-серфинг и S = ​​социальные сети (FaceBook, Twitter, LinkedIn и т. д.).

И да, само упражнение тоже отвлекает ваше внимание.Однако у этого процесса есть свой метод. Упражнение на осознание внимания позволяет вам увидеть буквально черным по белому, как часто ваше внимание блуждает, и триггеры, которые вызывают это. Вы должны заметить, что ваше внимание рассеивается, чтобы что-то с этим сделать. Я предлагаю вам повторить упражнение на концентрацию внимания несколько раз в течение рабочей недели и в разное время дня. Вы хотите иметь достаточно данных для тщательного анализа тенденций осознания вашего внимания.

Теперь, когда у вас есть данные о внимании, вы можете приступить к внесению изменений.Просмотрите данные и обратите внимание на любые тенденции или темы:

§ Вам было труднее сосредоточиться перед обедом или ужином?

§ Было ли трудно сосредоточиться после долгой встречи или сложного разговора с членом семьи?

§ Было ли легче сосредоточиться после прогулки или тренировки в тренажерном зале?

§ Были ли в течение четырех часов определенные периоды времени, на которые было легче сосредоточиться?

§ Были ли какие-то конкретные проекты или типы задач, на которых вы могли сосредоточиться в течение более длительных периодов времени?

Делайте заметки о тенденциях и темах, которые возникают для вас.

Второй шаг в усилении вашего произвольного внимания включает оптимизацию физиологических условий , необходимых для идеального управления вниманием. Вы хотите создать среду, которая поддерживает ваши уникальные потребности в управлении вниманием и сводит к минимуму влияние аппаратных средств вашего мозга. Если вы устали, голодны или испытываете стресс, вы ведете тяжелую борьбу со своим вниманием. Угадай, кто всегда будет побеждать — твой мозг! Если вы ложитесь поздно вечером перед завершением проекта, у вас может не быть возможности сосредоточиться на сложной задаче в восемь утра следующего дня.Если у вас только что был очень трудный разговор с коллегой или вы потратили час, утешая расстроенного друга, знайте и планируйте соответственно; ваша мышца произвольного внимания уже устала из-за этого взаимодействия.

Планируйте свою деятельность по самоуправлению с учетом всех этих факторов. Храните пакеты с орехами, батончиками мюсли или сухофруктами в ящике офиса, карманной книжке, портфеле и / или в бардачке в машине, чтобы заправляться топливом для максимальной концентрации. Создайте плейлист с успокаивающей и заряжающей энергией музыкой, которая поможет вам расслабиться или восстановить силы после напряженных взаимодействий и разговоров.Держите удобную обувь в ящике стола, в машине или в рабочей сумке, чтобы вы могли быстро прогуляться по коридорам офисного здания или за его пределами. Физическое движение — один из самых эффективных способов психологической перезагрузки и разрядки негативной энергии. И вам не нужно долго ходить, чтобы получить пользу — всего десять минут.

Когда телеведущую и медиа-магната Марту Стюарт спросили, как ей удается так многого добиться в течение дня, она ответила: «Раньше я устала, прежде чем начала тренироваться каждый день.Даже полчаса имеет огромное значение для уровня энергии тела в течение дня. Очень важно есть здоровые свежие продукты. С помощью питательной диеты и упражнений я могу многое сделать за день ».

Оптимизируйте физиологические условия, необходимые для управления вниманием, и вы тоже сможете усилить чувство концентрации.

Последний шаг требует, чтобы вы переобучили свой мозг с помощью перезагрузки мозга . Перефокусировать сложно, потому что мы тренировали наш мозг работать над множеством вещей одновременно.Как часто вы проверяли электронную почту во время конференц-связи или кормили ребенка завтраком, выгружали посудомоечную машину и упаковывали обеды одновременно? Эта привычка не улучшает вашу продуктивность; вместо этого это подрывает вашу способность сосредотачиваться.

Чтобы перефокусироваться, визуализируйте кнопку сброса в своем мозгу и скажите: «Мне нужно перезагрузить компьютер и вернуться в нужное русло». По словам доктора Срини Пиллэй, клинического профессора психиатрии Гарвардской медицинской школы, это отвлекает внимание и переключает внимание на вашу задачу.Часто перезагружая свой мозг, вы настраиваете его для оптимального функционирования.

Другой подход к перезагрузке мозга — использование дыхания для восстановления концентрации. Попробуйте сделать глубокий вдох, вытолкните пупок, а затем сильно выдохните воздух, слегка втянув живот. Повторите это дыхание пять-семь раз и понаблюдайте, как рассеиваются напряжение и мысленная болтовня в вашем уме. Еще одно дыхание, которое также сокращает мысленную болтовню, — это прижать язык к небу и задуть, как если бы вы задували свечи на праздничном торте.Когда вы выдохнете, сосчитайте до семи. Теперь вы можете снова сосредоточиться.

Как добровольная ориентация внимания и оповещение влияют на затраты на разрешение конфликта

Участники

Тринадцать студентов-правшей (8 женщин и 5 мужчин) в возрасте от 20 до 30 лет (средний возраст = 23,4; SD = 1,98) приняли участие В исследовании. У всех было нормальное зрение или зрение от правильного до нормального, и у них не было в анамнезе неврологических заболеваний или злоупотребления наркотиками. Перед включением в исследование студентам была введена итальянская версия Эдинбургского опросника рук, который представляет собой бумажно-карандашный опросник типа шкалы Лайкерта для самооценки ловкости рук и предпочтения латеральности глаз.Эта шкала показала сильную праворукость и доминирование правого глаза у всех участников. Эксперименты проводились с пониманием и письменным согласием каждого участника в соответствии с Хельсинкской декларацией (BMJ 1991, 302: 1194) с одобрения этического комитета Национального исследовательского совета и в соответствии с этическими стандартами APA для обращения с добровольцами. (1992, Американская психологическая ассоциация). Ни одному из участников не заплатили, но все получили академические кредиты (т.е., КОЕ) за участие в исследовании.

Stimuli

Адаптированная версия оригинальной метки-мишени ANT ² , сочетающая в себе задачу с направленным вниманием и фланкерную задачу, как показано на рис. 1a и b, на основе модели Neuhaus et al . ³⁰ реадаптированных изображений, использованных в этом исследовании. Объединенные стимулы-мишени состояли из пяти горизонтально расположенных смежных белых стрелок, из которых центральная, указывающая вправо или влево, была бы релевантной задаче (с указанием правильной пространственной стороны для правильного нажатия кнопки с записью RTs. ), в то время как боковые (или фланкеры) будут действовать как потенциальные отвлекающие факторы.Острие стрелки фланкера было направлено либо в том же направлении, что и острие стрелки истинной цели влево или вправо (так называемые конгруэнтные фланкеры ), либо в направлении, противоположном направлению стрелки истинной цели (так называемые неконгруэнтных фланкеров ). Таким образом, были созданы четыре различных типа паттернов целей, вызывающих разные уровни перцептивного и ответного конфликта принятия решений: конгруэнтные фланкерные паттерны направленная направо-направо и конгруэнтные фланкерные паттерны налево-направо, а также неконгруэнтные фланкерные паттерны направленная направо и налево. а также неконгруэнтные паттерны фланкеров, направленных влево и вправо (см.1б, правая сторона).

Рисунок 1: Схематическое изображение процедур стимуляции метки-мишени, использованных в нашем исследовании.

( a ) Репрезентативная временная шкала экспериментальной стимуляции для каждого представленного испытания. В целом испытание длилось 1500 мс, а интервал между испытаниями (ITI) случайным образом варьировался от 330 до 670 мс. ( b , справа) Целевые стимулы: здесь показаны четыре возможные комбинации центральных стрелок-мишеней с боковыми стрелками-фланкерами. Справа представлены направленные влево или вправо мишени-стрелки с направленными конгруэнтными отвлекающими элементами стрелок-фланкеров; слева вместо этого нарисованы цели с направленными неконгруэнтными фланкерами (отвлекающими элементами).( b , слева) Типы реплик, использованные в четырех экспериментальных условиях: NC = без реплики; CC = Center Cue; 2 C = двойной кий; LC = Local Cue, достоверно информативный о целевом пространственном местоположении. Более конкретно, для условия LC нарисованы два возможных пространственных положения для появления пространственных сигналов выше или ниже точки фиксации (Нарисовано и изменено из Neuhaus et al. . ³⁰ . ( c ) Процедуры оценки для расчета внимания Сетевые функции.Конфликтные эффекты были получены путем вычитания среднего ответа на конгруэнтные цели из среднего ответа на конгруэнтные цели отдельно для каждого условия сигнала ANT.

Добровольцы смотрели на 17-дюймовый экран персонального компьютера, расположенный на расстоянии 114 см от глаз. Фон стимула ПК был черным, и в центре экрана всегда присутствовала белая точка фиксации (крест, проходящий под углом зрения 0,25 градуса). Четыре белых шаблона стрелок всегда представлялись в случайном порядке выше или ниже точки фиксации на расстоянии 1,25 ° по вертикали под углом обзора от нее, что относится к вертикальному меридиану экрана. В целом, что касается горизонтального меридиана экрана, они составляли 9 ° угла обзора, 4.5 ° из которых упали влево и 4,5 ° вправо от вертикального меридиана экрана, центральная истинная стрелка-мишень диаграммы падения точно центрировалась на последнем меридиане (снова см. Рис. 1а).

Администрированию этих четырех целевых конфигураций может предшествовать или не предшествовать предъявление на 500 мс перед целью различных паттернов стимулов, таким образом создавая четыре различных состояния внимания перед указанием (см. Рис. 1b, слева) , а именно:

No Cue (NC)

Никакая подсказка не была представлена ​​перед паттернами со стрелками.Таким образом, волонтеры не получали ни предупреждений, ни пространственно ориентированной информации до введения мишеней.

Center Cue (CC)

За 500 мс до представления цели в центре экрана на 100 мс появлялась звездочка, отступающая на 0,25 °, поверх фиксирующего креста. Таким образом, хотя это и преднамеренное предварительное предупреждение о целевой доставке, этот режим предварительного указания, тем не менее, не информативен относительно места, в котором целевой стимул будет позже представлен выше или ниже перекрестия фиксации.

Двойной

Cue (2C)

За 500 мс до предъявления цели две звездочки (каждая с углом 0,25 °) появлялись одновременно на 100 мс, ниже и выше точки фиксации. В целом, две звездочки охватывают пространственный прожектор шириной 2,5 ° с центром на вертикальном меридиане. Несмотря на то, что он информативен для следующей целевой доставки, как и для вышеуказанного состояния CC, этот режим предварительной установки также не давал никакой информации о том, будет ли целевой стимул представлен выше или ниже перекрестия фиксации.

Local Cue (LC)

За 500 мс до представления цели одиночная звездочка, выступающая на 0,25 °, появлялась на 100 мс длительностью выше или ниже точки фиксации с центром на 1,25 ° эксцентриситета вдоль вертикального меридиана экрана (см. Рис. 1а и б). Этот вертикально-латерализованный одиночный сигнал предоставил достоверную прогнозирующую информацию как о доставке цели, так и о ее местоположении до того, как цель была представлена ​​в том же самом месте.

Процедура

Эксперимент проводился в лаборатории когнитивной электрофункциональной визуализации Института молекулярной биоимиджинга и физиологии Национального исследовательского совета (Милан, Италия).Пакет программного обеспечения InstEP (InstEP Inc., Оттава, Канада), работающий в локальной сети, состоящей из двух персональных компьютеров (ПК), использовался для представления стимулов и записи данных ЭЭГ, а также для автономного анализа.

Для каждого из четырех условий реплика 45 конгруэнтных и 45 неконгруэнтных стрелок-мишеней были представлены как мишени (45 выше и 45 ниже точки фиксации) для общего количества 360 стимулов. Презентация стимула была упорядочена в 12 пробных блоках, включая 3 блока для каждого состояния внимания (2C, CC, NC, LC), смешанных с короткими паузами в несколько минут.Порядок представления блоков был уравновешен участниками. Каждый пробный блок начинался с трех предупреждающих сигналов — «Set», «Ready» и «Go», которые последовательно мигали с интервалом ISI 250 мс, приглашая участника сконцентрироваться и подготовиться к началу запуска.

За исключением состояния NC, при каждом испытании трех предварительно заданных состояний внимания (т.е. CC, 2C, LC) на 100 мс предъявлялся другой тип сигнала. Затем, после фиксированного ISI, равного 400 мс, один из четырех конгруэнтных или неконгруэнтных паттернов мишень-фланкер был представлен выше или ниже креста фиксации в течение 1 секунды (т.е.е., от 500 до 1500 мс после презентации). Интервал между испытаниями (ITI) составлял 150 мс, к которому добавлялся случайный интервал времени от 330 до 670 мс, что в целом приводило к случайному ITI в 1830–2170 мс (см. Рис. 1a). В то время как для условий CC и 2C пространственные местоположения метки и цели были связаны полностью случайным образом, в условиях LC указанная выше ассоциация была псевдослучайной, в которой за верхней или нижней звездочкой всегда корректно следовал один из шаблонов цели. в этом месте, независимо от направления наведения цели влево-вправо и конгруэнтности направления фланкеров.Во время активной записи участников проинструктировали смотреть на крест с центральной фиксацией экрана, не двигаться и избегать горизонтальных и вертикальных движений глаз и морганий. Задача заключалась в том, чтобы отреагировать на основе направления наведения центральной стрелки (то есть влево или вправо), игнорируя при этом всю остальную информацию, путем нажатия кнопки как можно быстрее и точнее с помощью соответствующего по бокам левого или правого указательного пальца. . Чтобы ознакомить участников с задачами, перед началом эксперимента было проведено несколько коротких тренировочных пробежек.

Записи и анализ ЭЭГ

Дискретные развертки электроэнцефалограммы (ЭЭГ) были записаны с электродов на скальпе, установленных в 64-электродном эластичном электроколпаке ECI. Использовались только 30-электродные участки кожи головы. Электроды располагались во фронтальной (Fp1, Fp2, Fz, F3, F4, F7, F8), центральной (Cz, C3, C4), височной (T3, T4), задневисочной (T5, T6), теменной (PZ, P3, P4) и затылочные (O1, O2) участки кожи головы системы 10–20, разработанной Джаспером (1958) для Международной федерации ЭЭГ.Дополнительные электроды, основанные на более поздней системе 10–10, были помещены в передний фронтальный участок (AFz), на полпути между лобным и центральным участками (FC1, FC2, FC5, FC6), центральными и теменными участками (CP5, CP6), теменными и затылочными участками. участки (PO3, PO4) и задние височные и затылочные участки (OL / PO7, OR / PO8). Вертикальные движения глаз регистрировались двумя электродами, помещенными под и над правым глазом, а горизонтальные движения глаз регистрировались электродами, помещенными на внешнем уголке глаз. Связанные мочки ушей служили эталонным проводом, тогда как электрод, включенный в колпачок, между Fp1 и Fp2, но 0.6 дюймов (1,5 см) ниже них использовались как земля. ЭЭГ и ЭОГ усиливались с полосой пропускания по половине амплитуды 0,16–50 или 0,02–50 Гц соответственно. Коэффициент усиления усилителя для ЭОГ был в 0,5 раза выше, чем для ЭЭГ. Импеданс электродов поддерживался ниже 5 кОм. Развертка связанного с событием потенциала (ERP) увеличилась со 100 мс до (-100 мс) до 1500 мс после представления сигнала. Появление цели (т. Е. Начало) на экране ПК начиналось через 500 мс после предъявления сигнала и продолжалось в течение оставшихся 1000 мс разверток ЭЭГ, чтобы избежать любых возможных связанных с исчезновением целей (т.е.е., смещение) ответ ЭЭГ. Дискретные ЭЭГ и развертки ЭОГ оцифровывались с частотой 512 Гц. В целом подготовка и эксперимент длились почти 2 часа. Автономное автоматическое отклонение электрических артефактов выполнялось перед усреднением ЭЭГ для всех участников, чтобы исключить эпохи, в которых имели место движения глаз, мигания или чрезмерные мышечные потенциалы. Критерием отклонения артефактов была амплитуда размаха, превышающая ± 90 мкВ для сигнала ЭЭГ или ± 120 мкВ для сигнала ЭОГ, а частота отклонения составляла ~ 5%.Эпохи ERP, связанные с поведенчески неправильными или отложенными (т.е. падающими через 1500 мс) ответами, также были отвергнуты.

В отличие от оригинальных процедур оценки ANT ² , определяющих эффекты стоимости поведенческого конфликта путем вычитания средних значений RT для всех конгруэнтных фланговых целей из средних значений RT для всех несовместимых целей, которые были разрушены во всех предварительных условиях, которые также был использован для исследования нейрофункциональной и нейроанатомической основы обработки конфликтов с помощью как ERP, так и фМРТ (например,г., см. исх. 3), мы соответствовали модифицированным процедурам оценки, предложенным в более позднем поведенческом исследовании Fan’s и др. . ⁸ . Следовательно, в соответствии с этими процедурными стандартами, мы вычислили средние ERP как для неконгруэнтных, так и для конгруэнтных типов целей, а также разностные волны (DW) между вышеупомянутыми ERP отдельно для 4 условий сигнала. Затем сигналы ERP были усреднены по группе участников. Однако данные двух участников пришлось исключить из общего усреднения и дальнейшего анализа на предмет чрезмерных артефактов ЭЭГ и ЭОГ.

Гранд-усредненные ERP для неконгруэнтных и конгруэнтных комбинаций цель-фланкер в зависимости от четырех различных условий реплика, вместе с их разницей, полученной вычитанием ERP для конгруэнтных целевых испытаний из ERP для несовместимых целевых испытаний, показаны на рис.2. Полученные таким образом DW выявили заметные пост-мишеневые негативности во всех сигнальных условиях, которые в соответствии с недавней нейрофункциональной литературой по мониторингу и разрешению конфликтов, рассмотренной выше, мы рассматривали как конфликтную негативность (CN ).Несмотря на то, что они проявляются разной высоты и латентности в зависимости от условий подачи сигналов, эти отрицательные эффекты, как было показано, в целом заключались в большей высоте передних медиолатеральных прецентральных и лобно-центральных электродов скальпа и ухудшались в более латеральных и задних участках кожи головы во всех условиях (см. Рис.2 снова). Чтобы лучше понять взаимосвязь CN с компонентами N2, P3a и P3b, на рис. 3 показаны селективные средние ERP, зарегистрированные в ответ на различные типы конгруэнтных и неконгруэнтных фланкеров в наиболее репрезентативной гомологичной паре. лобно-центральных электродов, где негативность после мишени была явно более заметной, а именно FC1 и FC2, в зависимости от типов сигналов.С одной стороны, хотя и с разными амплитудами и задержками в зависимости от условий наведения, повышение N2 очевидно для неконгруэнтных целей независимо от принимаемых во внимание условий. С другой стороны, хотя и с различиями в условиях репликации, более низкий и более поздний комплекс P3a и P3b также был очевиден в ответ на неконгруэнтные испытания по сравнению с конгруэнтными во всех этих условиях. Таким образом, в целом, как следствие упомянутого джиттера задержки и изменения амплитуды в зависимости от условий, амплитуда и задержка CN в DW, наложенных на необработанные формы сигнала, похоже, близко соответствуют различиям в амплитуде и задержке N2 между неконгруэнтным и совпадающим целевым фланкером. паттерны в основном, когда внимание было добровольно сосредоточено на местоположении целей до их доставки, то есть в состоянии LC.Напротив, в остальных условиях слежения, помимо N2, CN производил впечатление, что он последовательно связан в возрастающей степени с более поздними латентными различиями в ответах комплекса P3 между различными уровнями конгруэнтности целей.

Рис. 2: Среднее значение ERP для неконгруэнтных и конгруэнтных паттернов фланкеров-мишеней, полученных на 30 участках электродов на коже черепа, в зависимости от четырех предварительных условий.

Наложенные на большие усредненные ERP, DW вычисляли вычитание ERP для конгруэнтных целей из ERP в несовместимые, также сообщается.Примечательно, что в DW для всех условий метки, а именно NC = No Cue ( a ), CC = Center Cue ( b ), 2 C = Double cue ( c ) и LC = Local Cue действительно информативный для пространственного положения цели ( d ), была получена заметная негативность после цели (т. е. 150–460 мс, то есть 650–960 мс после сигнала), определяемая как конфликтная негативность (CN ). Эта активация была больше в передней префронтальной части, чем в задней части скальпа, и медиальнее, чем латерально, независимо от предварительных сигналов внимания.Также обратите внимание, что как ERP, так и DW были нанесены на график с расширенной шкалой времени от -100 мс до сигнала до 1300 мс после сигнала, чтобы выделить любые возможные морфологические различия CN в условиях сигнала по всей коже головы.

Рисунок 3: Гранд-средние ERP для неконгруэнтных и конгруэнтных паттернов фланкеров-мишеней, полученных в местах гомологичных FC1 и FC2 электродов на скальпе, в зависимости от четырех предварительных условий: NC = No Cue; CC = Center Cue; 2C = Двойной кий; LC = Local Cue, достоверно информативный о целевом пространственном местоположении.

Наложенные на большие усредненные ERP, связанные с конфликтом DW вычисляют вычитание ERP для конгруэнтных целей из ERP в несовместимые, также нарисованы. Как и ожидалось на рис. 2, в DW для всех условий репликации была получена отчетливая конфликтная негативность после цели (CN ) для всех условий репликации. Обратите внимание, что как и на рис. 2, волновые формы ERP были нарисованы с расширенной шкалой времени, чтобы выделить морфологические особенности CN .

Для оценки этих эмпирических наблюдений за глазным яблоком значения амплитуды и задержки пиков CN в ERP-DW для каждого участника были затем автоматически обнаружены и измерены программным пакетом InstEP в зависимости от каждого типа сигналов по отношению к средней базовой линии. напряжение на участках, где оно достигло своего максимального значения: а именно на лобных (F3, F4), лобно-центральных (FC1, FC2) и центральных (C3, C4) гомологических участках, как, в общем, показано на рис.2. Диапазон задержки для измерений был установлен между 200-500 мс после задания (т.е. задержка присутствия / отсутствия пост-метки 700-1000 мс) на основе временной прогрессии CN , наблюдаемой на рис. 3, и более конкретно, на фиг. 4, иллюстрирующей CN , полученное во всех передних отведениях скальпа, как функцию условий сигнала, перекрывающих друг друга. Карты распределения напряжения ^31,32,36 ERP, записанных в скальпе, также были рассчитаны для более тщательного изучения влияния различных условий сигналов на распределение скальпа CN и временной ход, а также для получения каких-либо доказательств участия ACC в поколении CN .

Рисунок 4: Гранд-усредненные ERP-DW CN от средней линии (т. Е. AFz, Fz и Cz) и латерализованных F3, F4 (спереди), FC1, FC2 (спереди по центру) и C3, C4 ( центральные) места расположения электродов в зависимости от четырех условий метки: NC = нет метки; CC = Center Cue; 2C = Двойной кий; LC = Local Cue, достоверно информативный о целевом пространственном местоположении.

DW были нарисованы с расширенной шкалой времени, от -100 мс до сигнала до 1160 мс после сигнала, чтобы дополнительно выделить пост-целевой CN , морфологическая задержка пика и различия амплитуды и сходства на этих передних участках кожи головы до условия метки в интервале 650–960 мс после доставки типов сигналов (т.е., 150–460 мс после целевой доставки). C = время и продолжительность появления сигнала; T = Целевое время появления и постоянная продолжительность на экране.

Что касается электрофизиологических измерений, мы использовали тот же рабочий режим для определения поведенческих эффектов, связанных с конфликтом, для измерения скорости и точности RT. В целом, мы выполнили вышеупомянутые измерения и вычисления отдельно для любого из типов сигналов, чтобы исследовать влияние предварительного фазового оповещения и / или добровольной нисходящей ориентации внимания, а также оповещения после цели и / или рефлексивного оповещения. ориентация внимания на обнаружение и разрешение информационного конфликта.

Статистический анализ

Поведенческие данные, а именно точность и скорость моторной реакции, подверглись двум отдельным двухфакторным дисперсионным анализам с повторными измерениями, факторами изменчивости которых были: задача (4 уровня) и конгруэнтность (2 уровня).

Два-три способа повторных измерений ANOVA были выполнены для значений средней задержки и амплитуды ответа CN. Факторами вариабельности были: состояние подсказки (4 уровня: NC, CC, DC, LC), электрод (лобный, лобно-центральный и центральный) и полушарие (слева, справа).Вместе с дисперсионным анализом с повторными измерениями мы сообщили об обобщенной величине эффекта ^37,38 , η ² _г как для поведенческого, так и для электрофизиологического анализа. Поправка Гринхауса-Гейссера также применялась для компенсации возможных нарушений предположения о сферичности, связанных с факторами, имеющими более двух уровней. В этом случае соответственно измененные степени свободы сообщаются вместе с эпсилон (ε) и скорректированным уровнем вероятности.Апостериорные сравнения между средними для значимых факторов с более чем 2 уровнями были выполнены с помощью тестов Тьюки и Дункана.

И последнее, но не менее важное: из-за комментариев рецензентов мы применили альтернативное решение Дени Кузино (Denis Cousineau, 2005) ³⁴ , чтобы иметь дело с ANOVA между субъектной изменчивостью, величиной неопределенности, связанной с внутрисубъектными эффектами вычисление доверительных интервалов или планок ошибок для решения этой, возможно, вводящей в заблуждение проблемы, выполненное Лофтусом и Массоном (1994) ³³ , а также простая коррекция доверительных интервалов Кузино (2005) с помощью метода Мори ³⁵ .