Методы нейрофизиологических исследований внимания

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Основные понятия нейрофизиологии

2. Методы нейрофизиологического исследования

2.1 Проблема внимания и его моделирования в когнитивной психологии

2.1.1 Основные направления исследований перцептивного внимания

2.2 Развитие моделей внимания как селекции

2.3 Внимание как отбор: современные проблемы

2.4 Развитие представлений о внимании как ресурсах системы переработки информации

2.5 Внимание как перцептивное действие. Пути интеграции когнитивного и деятельностного подходов к вниманию

Литература

1. Основные понятия нейрофизиологии

Нейрофизиология - раздел физиологии, изучающий функции нервной системы (НС); наряду с нейроморфологическими дисциплинами Нейрофизиология -- теоретическая основа неврологии. Представления о рефлекторном принципе функционирования НС были выдвинуты ещё в 17 в. Р. Декартом, а в 18 в. и Й. Прохаской, однако Нейрофизиология как наука начала развиваться лишь в 1-й половине 19 в., когда для изучения НС стали применять экспериментальные методы. Развитию Нейрофизиология способствовало накопление данных об анатомическом и гистологическом строении НС. в частности открытие её структурной единицы -- нервной клетки, или нейрона, а также разработка методов прослеживания нервных путей на основании наблюдения за перерождением нервных волокон после их отделения от тела нейрона.

В начале 19 в. Ч. Белл (1811) и Ф. Мажанди (1822) независимо друг от друга установили, что после перерезки задних спинномозговых корешков исчезает чувствительность, а после перерезки передних -- движения (т. е. задние корешки передают нервные импульсы к мозгу, а передние -- от мозга). Вслед за тем стали широко пользоваться перерезками и разрушениями различных структур мозга, а затем и искусственным их раздражением для определения локализации той или иной функции в НС. Важным этапом было открытие И. М. Сеченовым (1863) центрального торможения -- явления, когда раздражение определённого центра НС вызывает не деятельное её состояние -- возбуждение, а подавление деятельности. Как было показано впоследствии, взаимодействие возбуждения и торможения лежит в основе всех видов нервной активности.

Во 2-й половине 19 -- начале 20 вв. были получены подробные сведения о функциональном значении различных отделов НС и основных закономерностях их рефлекторной деятельности. Значительный вклад в изучение функций центральной НС внесли Нейрофизиология Е. Введенский, В. М. Бехтерев и Ч. Шеррингтон. Роль ствола головного мозга, главным образом в регуляции сердечно-сосудистой деятельности и дыхания, в значительной мере была выяснена Ф. В. Овсянниковым и Нейрофизиология А. Миславским, а также П. Флурансом, роль мозжечка -- Л. Лючиани. Экспериментальное изучение функций коры больших полушарий головного мозга было начато несколько позднее (немецкие учёные Г. Фрич и Э. Гитциг, 1870; Ф. Гольц, 1869; Г. Мунк и др.), хотя представление о возможности распространения рефлекторного принципа на деятельность коры было развито ещё в 1863 Сеченовым в его «Рефлексах головного мозга». Последовательное экспериментальное исследование функций коры было начато И. П. Павловым, открывшим условные рефлексы, а тем самым и возможность объективной регистрации нервных процессов, протекающих в коре (см. Высшая нервная деятельность). А. А. Ухтомский ввёл в Нейрофизиология представление о принципе доминанты.

Наряду с этим в Нейрофизиология возникло направление, ставившее своей задачей изучение механизма деятельности нервных клеток и природы возбуждения и торможения. Этому способствовали открытие и разработка методов регистрации биоэлектрических потенциалов. Регистрация электрической активности нервной ткани и отдельных нейронов дала возможность объективно и точно судить о том, где появляется соответствующая активность, как она развивается, куда и с какой скоростью распространяется по нервной ткани, и т.д. Особенно способствовали изучению механизмов нервной деятельности Г. Гельмгольц, Э. Дюбуа-Реймон, Л. Герман, Э. Пфлюгер, а в России Нейрофизиология Е. Введенский, использовавший для изучения электрических реакций НС телефон (1884); В. Эйнтховен, а затем и А. Ф. Самойлов точно зарегистрировали краткие и слабые электрические реакции НС при помощи струнного гальванометра; американские учёные Г. Бишоп. Дж. Эрлангер и Г. Гассер (1924) ввели в практику Нейрофизиология электронные усилители и осциллографы. Эти технические достижения были использованы затем для исследования деятельности отдельных нейромоторных единиц (электромиография), для регистрации суммарной электрической активности коры больших полушарий (электроэнцефалография) и пр.

В современной Нейрофизиология одной из основных проблем является изучение интегративной деятельности НС, которое проводится методами перерезок и удаления различных её отделов, отведения их электрических потенциалов при помощи поверхностных и вживленных электродов, электрических и температурных раздражений нервных структур, и т.д. Среди значительных достижений Нейрофизиология может быть отмечено открытие и подробное выяснение восходящих и нисходящих активирующих и тормозящих влияний ретикулярной формации мозгового ствола, определение лимбической системы переднего мозга как одного из высших центров объединения соматических и висцеральных функций, раскрытие механизмов высшей интеграции нервных и эндокринных регуляторных механизмов в гипоталамусе и др. Одновременно развивается детальное изучение клеточных механизмов деятельности НС, при котором широко применяется микроэлектродная техника, позволяющая отводить электрические реакции и от отдельных нервных клеток центральной НС.

Микроэлектроды могут быть введены даже внутрь нейрона, продолжающего при этом некоторое время нормально функционировать. Такими методами получены сведения о том, как развиваются процессы возбуждения и торможения в различных типах нейронов, каковы внутриклеточные механизмы этих процессов, как осуществляется переход активности от одной клетки на другую. Параллельно с этим для изучения НС начали применять электронную микроскопию, с помощью которой получены подробные картины ультраструктуры центральных нейронов и межнейронных связей. Указанные технические достижения позволили нейрофизиологам перейти к прямому изучению способов кодирования и передачи информации в НС, а также к разработке методов активного вмешательства в деятельность нервных клеток с помощью различных физических и химических средств. Развиваются работы по моделированию отдельных нейронов и нервных сетей, базирующиеся на сведениях, полученных в прямых экспериментах на НС. Современная Нейрофизиология тесно смыкается с др. дисциплинами, такими как нейрокибернетика (см. Кибернетика биологическая), нейрохимия, нейробионика (см. Бионика) и др.

когнитивный психология внимание перцептивный

2. Методы нейрофизиологического исследования

2.1 Проблема внимания и его моделирования в когнитивной психологии

2.1.1 Основные направления исследований перцептивного внимания

Современные исследования перцептивного внимания человека: эффекты, подходы и модели

Программа спецкурса Фаликман Мария Вячеславовна, к.п.н., ассистент кафедры общей психологии факультета психологии МГУ

Проблема внимания в психологии. Связь явлений сознания и внимания, критерии «осознанного» восприятия. Проблема гомункулуса. Альтернативные подходы к решению проблемы внимания в рамках классической психологии сознания (Вундт, Джеймс, Титченер): метафоры сознания и внимания и соответствующие им исследовательские вопросы. Проблема внимания в современной когнитивной психологии: ограниченные возможности системы переработки информации. Новые метафоры - фильтр, прожектор, резервуар (электросеть) - и новые вопросы о природе и механизмах внимания Внимание как селекция и как ресурсы системы переработки информации. «Ресурсные» основания селективных моделей: ресурсы энергетические (активационные) и структурные (емкостные). Общее представление о «центральном ограничении переработки информации»: понятие «бутылочного горлышка». Возможная альтернатива: внимание как перцептивное действие.

Общее представление о параллельной и последовательной переработке, их связь с моделями отбора и ресурсов. Переработка «снизу вверх» (ведомая данными) и «сверху вниз» (концептуально ведомая), понятия «экзогенного» и «эндогенного» внимания. Внимание как состояние и внимание как процесс. Сфокусированное и распределенное внимание. Парадигмы фильтрации и селективной установки в исследованиях внимания. Исследования внимания в нейрофизиологии. Возможности использования нейрофизиологических данных для ответа на конкретные вопросы психологии внимания. Основные методы исследования динамики внимания в нейрофизиологии: функциональное магнитно-резонансное картирование (fMRI), позитронно-эмиссионная томография, вызванные потенциалы. Идеология, возможности и ограничения указанных методов. Применение клинических данных при разработке общепсихологических теорий внимания.

2.2 Развитие моделей внимания как селекции

Моделирование психических процессов как выделение этапов переработки информации в когнитивной психологии. Принцип «ограниченности сознания» У. Джеймса и его разработка в рамках когнитивной психологии. Исследования сфокусированного внимания. Внимание как отбор: метафора познания как канала для передачи информации и проблема места расположения фильтра (локуса селекции) и его функций (исключение, ослабление, задержка, торможение или усиление сигнала) в системе переработки. Возможности объективного выявления локуса селекции с опорой на вызванные потенциалы: мозговые механизмы обнаружения и опознания зрительных стимулов (М. Познер). Внимание как ранняя селекция. Проблема защиты сознания от «перегрузки» и локуса отбора.

Ранние исследования К. Черри: феномен «вечеринки с коктейлем» и проблемы его машинного моделирования. Классическая модель фильтра (Д. Бродбент) и ее разработка. Модель аттенюатора (А. Трейсман). Экспериментальные доводы за и против. Модели поздней селекции Э. и Д. Дойчей, Д. Нормана. Общая логика исследований и экспериментальные факты. Прайминг (эффект предшествования или предварительного предъявления). Понятие прайминг-эффектов в психологии внимания, памяти и мышления; примеры исследований. Общая методология исследования внимания, связанная с поведенческим и электрофизиологическим определением уровня, которого достигает переработка стимулов. Понятие имплицитной памяти. Эффекты преимущественной переработки значимых стимулов. Феномен «слепоты по невниманию» как современный пример исследований (И. Рок и А. Мэк). Исследование контекстных влияний нерелевантной информации и кожно-гальваническая реакция на нерелевантные стимулы. Возникновение моделей гибкой и множественной селекции. Джонсон и Хайнц: адекватность местоположения фильтра решаемой наблюдателем задаче.

Модель Н. Лэйви: идея зависимости локуса селекции от информационной загрузки системы переработки и т.д. Экспериментальные психологические и нейрофизиологические данные, свидетельствующие о зависимости локуса отбора от поставленной задачи.

2.3 Внимание как отбор: современные проблемы

Проблема зрительного поиска. Метод хронометрии: выявление временных затрат на зрительный поиск через измерение времени реакции. Поиск признаков и поиск объектов: эффект количества предъявляемых стимулов. Эффект выскакивания и асимметрия зрительного поиска. Проблема связывания признаков в образе объекта. Иллюзорные соединения. Понятия автоматической и контролируемой переработки в исследованиях внимания. Проблема критериев автоматизации: исследования Познера и Снайдера, Шиффрина и Шнайдера.

Критерии автоматизации по А. Трейсман и Д. Канеману. Понятия предвнимания и внимания в ранних работах У. Найссера и в современных исследованиях (А. Трейсман, Дж. Хоффман и др.). Параллельная и последовательная переработка информации: основные исследовательские вопросы. Соотношение с проблемой сфокусированного и распределенного внимания. Методы и результаты исследований. Теория интеграции признаков А. Трейсман: экспериментальные и нейрофизиологические данные за и против. Теория управляемого поиска (Дж. Вольфе) и факты в ее поддержку. Влияние сходства объектов на успешность поиска: позднеселективная «теория сходства» Дж. Дункана и Г. Хамфриса.

Решение проблемы параллельной и последовательной переработки в коннекционистском подходе к вниманию.

Проблема «времени задержки внимания» и зрительный поиск в условиях быстрого последовательного предъявления зрительных стимулов: новые исследовательские возможности. Основные типы задач: обнаружение и опознание, их особенности. Модели интеграции признаков в условиях быстрого последовательного предъявления зрительных стимулов: поздняя модель Д. Бродбента с коллегами, модели С. Кила и У. Нилла, Х. Ботельи. Двойная (зондовая) задача как способ оценки «времени задержки внимания» в условиях быстрой смены зрительных стимулов. Эффект мигания внимания как наиболее яркая исследовательская модель последних лет.

Определение и история описания эффекта. Стандартные условия получения эффекта мигания внимания. Эффект задержки внимания в задаче с пространственным разделением стимулов. Рассогласование с результатами исследований пространственного зрительного поиска и альтернативный подход к разрешению проблемы его скорости: метафора конвейера. Объектно- и пространственно-ориентированный отбор: основные экспериментальные результаты. Два пути в зрительной системе (дорсальный и вентральный) как анатомическая основа объектно- и пространственно-ориентированного внимания. Эксперименты с наложением изображений. Феномен отрицательного прайминга: идея объектного отбора в общей теории торможения (С. Типпер и др.).

Классическая методика Рока и Гутмана и ее модификации. Новейшие нейрофизиологические данные по проблеме объектной vs. пространственной природы внимания: исследования лаборатории MIT. Клинический аргумент в пользу объектной природы внимания: синдром Балинта. Понятие «досье объекта» в теории интеграции признаков как реализация идеи объектноориентированного внимания: результаты исследований пространственного зрительного поиска и решения задач обнаружения в условиях быстрого последовательного предъявления зрительных стимулов.

Альтернативный подход: идея обособления эпизодической репрезентации объекта в позднеселективной теории Н. Кэнвишер. Феномены «слепоты к повторению» (Н. Кэнвишер) и «слепоты к изменению» (Р. Рензинк и др.): сопоставительный анализ и сравнение с иными феноменами «функциональной слепоты» в условиях быстрой смены и краткого предъявления стимулов. Общее представление о роли разных типов маскировки целевых стимулов в решении задач на зрительное внимание. Пространственно-направленный отбор. Клинические данные в пользу пространственного характера отбора: синдромы одностороннего пространственного игнорирования и «подавления». Метафора прожектора: методы исследования внимания и основные исследовательские вопросы. Движение луча прожектора и движения глаз: явная и скрытая ориентировка внимания. Общее представление о премоторных теориях внимания. Методика подсказки М. Познера (метод проигрыша-выигрыша и его связь с проблемой параллельной vs. последовательной переработки: ситуация «выигрыш, но не проигрыш» против ситуации «как проигрыш, так и выигрыш»).

Феномен торможения возврата (Познер): идея пространственного отбора с позиций общей теории торможения и экспериментальные данные в пользу объектной природы феномена (С. Типпер). Нейрофизиологические исследования пространственно-ориентированного внимания. Основные результаты исследований скорости и характера сдвигов перцептивного внимания. Проблема гетерогенности фокуса внимания: идея градиента и возможности ее экспериментального подтверждения. Максимально возможное «разрешение» внимания и «эффект скученности». Фланговая задача Ч. Эриксена: психологические и нейрофизиологические результаты. Фланговые эффекты в условиях быстрого последовательного предъявления зрительных стимулов (Р. Маруа и др.). «Глобальные» и «локальные» эффекты внимания. Метафора трансфокатора (Ч. Эриксен) и основные экспериментальные данные в ее поддержку. Результаты исследований с использованием метода быстрого последовательного предъявления зрительных стимулов.

2.4 Развитие представлений о внимании как ресурсах системы переработки информации

Проблема ресурсов системы переработки информации в исследованиях распределения внимания. Природа энергетических ресурсов: развитие психоаналитического подхода к вниманию (понятия психической энергии и катексиса; перераспределение энергии либидо как одна из задач психоанализа по З. Фрейду; внимание в работах Д. Рапапорта). Представления о единых ресурсах системы переработки (Д. Канеман). Понятие «общей (физиологической) активации». Активационный подход к вниманию в нейрофизиологии как физиологическое «воплощение» ресурсной метафоры. Факты в поддержку модели единых энергетических ресурсов внимания и ее ограничения.

Модель составных ресурсов (Д. Навон, Д. Гофер) и ее экспериментальное обоснование. Идея модально-специфических и центральных ресурсов: общая логика исследований. Ограничения по ресурсам и ограничения по данным в модели НорманаБоброу. Кубическая модель множественных ресурсов переработки информации К. Викенса (модальности, стадии переработки, коды ввода-вывода) и возможности ее экспериментальной проверки. «Психологический рефрактерный период»: развитие ресурсного подхода на примере исследований феномена (Д. Канеман, Х. Пэшлер и др.). Основные характеристики. Теоретическое и экспериментальное сопоставление с эффектом мигания внимания в соответствии с модельной логикой «локуса бездействия» (К. Арнелл, П. Жоликер; Э. Вонг). Психологические и нейрофизиологические данные о природе феномена.

2.5 Внимание как перцептивное действие. Пути интеграции когнитивного и деятельностного подходов к вниманию

Теория перцептивного цикла У. Найссера: критика селективных и ресурсных представлений о внимании. Внимание и действие: теории А. Олпорта и О. Ноймана. Проблема управления действием и «установки внимания». Проблема оценки времени «реконфигурации перцептивной системы» или переключения установки при изменении типа решаемой задачи. Представления о внимании и гипотезы относительно его природы в психологической теории деятельности. Понятия перцептивной задачи и стратегии в современной психологии внимания: симптомы конвергенции когнитивного и деятельностного подходов к вниманию. Модель повторно-входящих проводящих путей (Р. Рензинк, Дж. Эннс, В. Ди Лолло). Внимание как продуктивное и феноменальное проявление работы ведущего уровня организации деятельности (Ю.Б. Гиппенрейтер и др.), экспериментальная разработка данного представления о внимании в исследованиях

ФОКН. Проблема объективной индикации структуры и хода деятельности. Психофизическая проблема в психологии внимания.

Представление о разноуровневых мозговых механизмах внимания в нейрофизиологии. Мозговые механизмы перцептивного действия как функциональная система. Нейропсихологическое представление о внимании: внимание в свете идеи трех функциональных блоков мозга (по А.Р. Лурия).

Литература

1. Беритон И. С., Общая физиология мышечной и нервной систем, 2 изд., т. 1, М. -- Л., 1947:

2. Экклс Дж., Физиология нервных клеток, [пер. с англ.], М., 1959; его же, физиология синапсов, пер. с англ., М., 1966;

3. Проссер Л., Браун Ф., Сравнительная физиология животных, пер. с англ., М., 1967; Общая и частная физиология нервной системы. Руководство по физиологии, Л., 1969;

4. Шеррингтон Ч., Интегративная деятельность нервной системы, [пер. с англ., Л.], 1969.

Размещено на Allbest.ru