Произвольное внимание лучше удерживается если: Внимание детей дошкольного возраста, его особенности.

Автор: | 09.01.1972

Содержание

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.

Как улучшить память и внимание: советы тренера

Центр «Моя карьера» совместно с психологами Московской службы психологической помощи населению подготовил практические рекомендации по улучшению памяти и внимания. Представляем первую часть — советы по активации памяти.

Память и внимание — две стороны одной медали. Обе функции — запоминание и концентрация внимания — регулируются одними и теми же процессами мозга. Другими словами, мы лучше запоминаем то, на чем нам удается хорошо сконцентрироваться. Поэтому и развивать способности к концентрации и к запоминанию необходимо в связке.

Память — процесс запечатления, сохранения и последующего воспроизведения информации. Последний аспект — способность извлечь информацию из «архива» в нужный момент, чтобы использовать ее, можно считать ключевым.

Образно процесс запоминания можно сравнить с помещением ценных предметов в сейф. Мы открываем дверцу сейфа, кладем туда предмет, закрываем дверцу. Но когда нам понадобится предмет, мы должны быть способны открыть дверцу и 

найти его в сейфе.

Запоминание может быть произвольным и непроизвольным. Непроизвольное запоминание — то, которое не требует от нас каких-либо осознанных усилий. Так обычно запоминается информация, которая является эмоционально-окрашенной для нас, вызывает ассоциации: что-то приятное или интересное, а может, попавшее в фокус нашего внимания, когда мы находились в подходящем эмоциональном состоянии. Или это могут быть важные для нас сведения, связанные с нашим прошлым, стоящими перед нами сейчас жизненными задачами либо с будущими проектами. В любом случае самое важное здесь — наша эмоциональная вовлеченность.

Произвольное запоминание, напротив, требует от нас осознанных усилий. Перед нами стоит задача — запомнить материал, например, для подготовки к экзамену. Сама информация может быть нам совсем не интересна, но усвоить ее нужно.

Тут и возникают сложности. Как же активировать память в такой момент?

Вот проверенные рекомендации, применение которых позволяет снизить порог «сопротивляемости» запоминанию новой информации.

1. Придать информации эмоциональную окраску
Чем ярче, интереснее информация для вас, тем проще ее запомнить. Поэтому нужно сделать ее привлекательной для вашего мозга. Для этого найдите в материале какой-то действительно интересный аспект.

2. Привязать информацию к собственному жизненному опыту
Здесь можно идти двумя путями. Первый — сделать привязку к прошлому, то есть найти базу для новой информации в прошлом опыте. Второй — осознать, что информация действительно важна и полезна для ваших актуальных или будущих задач.

Как запомнить информацию надолго?

Второй важный момент связан с необходимостью запомнить информацию надолго. Механическое запоминание, как правило, не дает долгосрочного эффекта.

Эксперименты, которые проводили ученые ещё в XIX веке, показали, что малоинтересная неосмысленная информация, которую удалось запомнить лишь механически, удерживается в нашей памяти на очень короткий срок.

Люди, которые пытались «зазубрить» ряд бессмысленных слогов, забыли около 60% заученной информации уже в течение первого часа. По прошествии первых суток они сумели воспроизвести лишь 20% материала.

Показатели были несколько лучше в случаях, когда пытались запомнить тезисы лекций. Студентам удалось воспроизвести после первого часа 70% материала, но тем не менее значительная его часть была забыта за сутки.

Проведя серию экспериментов, ученые создали алгоритм устойчивого запоминания сложной информации. Чтобы запомнить надолго, нужно перевести материал из краткосрочной в долгосрочную память. Для этого необходимо повторить его несколько раз: через час, спустя первые сутки после запоминания, через 3-4 дня и через неделю. В дальнейшем — периодически повторять.

Практическая тренировка памяти

1. Задействование всех видов памяти

У разных людей по-разному развиты виды памяти: зрительная, слуховая, двигательная. С одной стороны, нужно знать и использовать свои сильные стороны. Например, если у вас хорошо развита двигательная память, при заучивании слов иностранного языка рекомендуется их прописывать.

Но не следует зацикливаться только на том виде памяти, который наиболее развит или привычен для вас. Психологи рекомендуют подключать все виды запоминания. Так, чтение текста вслух задействует не только зрительную, но и слухо-речевую память.

2. Нейроника: делаем привычное по-новому

Мозг лучше запоминает информацию, если его периодически выводить из «зоны комфорта»: заставлять использовать в обычных ситуациях те органы чувств, которые ранее не применялись, отходить от привычных моделей поведения.

Можно выбрать новую дорогу на работу, пользоваться столовыми приборами левой рукой (и наоборот, если вы левша), попытаться утром одеться не включая свет. Такие тренировки позволят мозгу стать более гибким, создадут в нем новые связи, и, как следствие, улучшат память.

3. Образные ассоциации
Существует мнемотехника, которая «придает смысл» разрозненной информации, части которой никак не связаны между собой. Чтобы запомнить фразу из нескольких слов, которые не имеют смысловой связи, нужно для каждого слова придумать образ и в своем воображении связать уже эти образы между собой.

4. Использование принципов нейропластичности

Ученые XX века опровергли расхожее мнение о том, что нервные клетки, утраченные с возрастом, не восстанавливаются. Они доказали, что новые связи между нейронами головного мозга возникают на протяжении всей жизни человека, а значит, он сохраняет способность к запоминанию информации.

Причина, по которой память ухудшается с возрастом, — не в утрате нервных клеток, а в том, что истощаются части клеток, проводящие импульсы между ними. Это происходит из-за выбора человеком проторенных троп: он не занимается новыми видами деятельности, постоянно находится в привычной колее.

Именно поэтому так важно увлекаться новыми хобби, учить иностранные языки, путешествовать — всем, что заставит мозг выйти из «режима сна» и включиться в активную деятельность. Особенное внимание следует уделять таким тренировкам во второй половине жизни.

5. Счет в уме и списки продуктов

О важности произведения простых математических вычислений в уме говорит японский ученый Рюта Кавашима. Эксперименты с применением МРТ доказали, что во время счета в уме у людей активируются лобные доли головного мозга — та часть, которая ответственна и за память.

Желательно регулярно проводить несложные подсчеты в уме: сложение, вычитание, умножение. Причем не обязательно выделять много времени или придумывать специальные задания. Можно, например, складывать цифры в номерах автомобилей, которые вы видите по дороге домой. Главное тут — регулярность. Другим хорошим упражнением может стать поход за покупками. Многие из нас пишут памятки — списки продуктов, которые необходимо купить в магазине. Секрет состоит в том, чтобы не заглядывать в этот список до момента, когда вы соберетесь оплачивать покупки, и только тогда свериться с ним.

Еще один важный момент — режим сна и отдыха, отсутствие информационных перегрузок. В состоянии стресса и под давлением разнонаправленных потоков информации наш мозг отказывается хорошо работать, в том числе запоминать что бы то ни было.

Венгерская переводчица и полиглот Като Ломб в возрасте 86 лет как-то сказала своему 54-летнему другу: «Ты еще так молод и столько еще языков можно выучить!». Главный секрет сохранения хорошей памяти — отказаться следовать стереотипам о неизбежности ее потери с возрастом и продолжать предпринимать регулярные и осознанные усилия для ее укрепления. Даже если вы замечаете, что усвоение новой информации дается труднее, — не бросайте начатое. Воспринимайте свои действия именно как необходимую вашему мозгу тренировку, которую нельзя пропускать.

Тренинги центра «Моя карьера», которые помогут поддерживать «в тонусе» вашу память:

12 ноября, 17.00 — 18.30: Лабиринты памяти (совместно с МСППН)

Зарегистрироваться

19 ноября, 17.00 — 18.30: Техники гармонизации внутреннего состояния (в партнерстве с МСППН)

Зарегистрироваться

21 ноября, 14. 00 — 17.00: Тренировка памяти

Зарегистрироваться

Участие бесплатное.

Справки по телефону: +7 (495) 633 6383

Адрес проведения: центр «Моя карьера», ул. Сергия Радонежского, д. 1, стр. 1.

Ознакомиться с полной программой тренингов вы можете на сайте www.моякарьера.москва

Пресс-служба Департамента труда и социальной защиты населения города Москвы

Развитие внимания у детей и пути его воспитания | Статья по теме:

“Внимание – это именно та дверь

перед которой проходит все,

что входит в душу человека из внешнего Мира.

Только наше понимание и терпение

помогут обогатить внутренний мир ребенка,

развивать его и совершенствовать.

К.Д. Ушинский.

Развитие внимания у детей и пути его воспитания

Первоначально внимание ребенка носит непроизвольный характер и вызывается качеством внешних раздражителей: ребенка привлекают яркие, блестящие или движущиеся предметы, громкие звуки и т. п.

Со второго полугодия дети проявляют большой интерес к окружающим предметам, начинают рассматривать их, брать в рот, вертеть в руках. Возможность манипулировать вещами значительно расширяет круг объектов внимания и продолжительность его удерживания на каком-либо предмете. Однако в этом возрасте внимание ребенка еще очень неустойчиво. Стоит показать ему другой предмет, как он роняет на пол первый и тянется за вторым. Увидя какую-либо заинтересовавшую его вещь, ребенок начинает требовать ее, даже плачет, если не удовлетворяют его желания, но достаточно показать ему в этот момент что-либо другое, чтобы он сразу же заинтересовался новым и забыл о том, что именно только что требовал.

В этот период жизни внимание привлекают уже не только предметы и люди, но и слова, которые ребенок постепенно начинает понимать.

На втором году жизни, благодаря появлению возможности самостоятельно передвигаться и приобретению умения не просто манипулировать предметом, а выполнять простейшие действия (например, брать песочек лопаткой), объектами внимания становятся самые различные предметы, используемые ребенком в его деятельности. Вместе с тем внимание начинает подчиняться задаче, которая стоит перед той или иной деятельностью, появляются зачатки произвольного внимания.

Формирование этого вида внимания происходит главным образом под влиянием взрослых, которые начинают предъявлять детям различные требования (соблюдать чистоту, определенным образом пользоваться теми или иными вещами и т. п.).

Дети-дошкольники (4—5 лет) обнаруживают иногда интенсивное и устойчивое внимание, подчиненное той деятельности, которую они выполняют. Они могут подолгу играть в интересующую их игру, внимательно слушать рассказы взрослых, однако даже и в этих случаях их внимание все еше характеризуется значительной отвлекаемостью, если на них начинают действовать другие, интересные для них, предметы. Ребенок 4—5 лет например, внимательно слушает сказку, его глаза горят живым интересом, даже рот приоткрыт от удивления, но вот в комнату вбегают играющие дети, и мысли ребенка сразу отвлекаются от сказки. Все это говорит о том, что дети-дошкольники еще не умеют намеренно поддерживать внимание в течение длительного времени в одном и том же направлении, отвлекаясь от других предметов.

В одном эксперименте детям в возрасте пяти лет предложили указать на картинке, кто из группы катающихся на катке детей потерял варежку. Многие из детей с этой задачей не справились, так как их внимание все время отвлекалось другими предметами, нарисованными на картинке. Они так и не смогли сосредоточиться на поставленной перед ними задаче и рассмотреть в соответствии с ней руки изображенных на картинке детей (исследование Агеносовой).

Важную роль в развитии внимания у детей-дошкольников выполняет игра как основной вид деятельности в этом возрасте. В игре развивается не только интенсивность и концентри-рованность внимания, но и его устойчивость. Исследования (Петуховой) показали, что продолжительность игры у шестилетнего ребенка может достигать часа и даже несколько более, в то время как у трехлетнего ребенка она часто не превышает 20—25 минут.

К концу дошкольного возраста ребенок приобретает некоторый опыт в управлении вниманием, что является одним из показателей его готовности к обучению в школе.

Школа предъявляет значительные требования к вниманию детей. В школе ученик должен внимательно слушать то, что говорится в классе, и быть внимательным не только к тому, что его интересует, но и к тому, что не представляет для него интереса.

У младших школьников преобладающим все еще являетсянепроизвольное внимание, в большой мере зависящее от интереса к работе, от наглядности преподавания, от воздействия того, что видит и слышит ученик в классе, на эмоциональную сторону его психики. Младший школьник может легко пропустить существенное в учебном материале и обратить внимание на несущественное лишь потому, что последнее привлечет его своими интересными для него особенностями. Так, занимаясь счетом предметов, изображенных на картинах, дети легко могут обратить внимание не на их количество, а на их окраску, внешний вид, т. е. на несущественное для счета.

Объем внимания младшего школьника тоже невелик. Обычно он ограничивается 2—3 объектами (в то время как у взрослых он охватывает 4—6 таких объектов). Поэтому для того чтобы ученики младших классов обратили достаточное внимание на большее количество предметов, необходимо продолжительное или повторное восприятие этих предметов.

Слабо еще умеет младший школьник распределять свое внимание. Если он сосредоточился, например, на письме букв, то нередко совсем не замечает того, что неправильно сидит, не так держит ручку, криво положил тетрадь и т. п.

Недостаточное развитие произвольного внимания приводит детей к поверхностному восприятию. Это особенно заметно на уроках чтения в I классе, когда ребенок, верно схватив часть слова, не выделяет еще остальные его части и благодаря этому читает все слово неправильно.

Характерным все же для младшего школьника, по сравнению с ребенком дошкольного возраста, является более быстрое развитие произвольного внимания. В учебной работе далеко не все представляет непосредственный интерес. Ученику то и дело приходится употреблять усилия, чтобы не отвлекаться от работы. К этому побуждают его требования учителя, те задачи, которые перед ним ставятся. Вместе с тем и сам ученик видит, что рассеянная работа приводит к нежелательным результатам, и поэтому заставляет себя быть внимательным. Постепенно именно в младшем школьном возрасте у него начинает вырабатываться привычка быть внимательным, имеющая важное значение для обучения.

Подростковый возраст характеризуется большей, чем у младшего школьника, интенсивностью, концентрацией и устойчивостью внимания. Если подросток чем-либо заинтересовался, он может долго быть внимательным. Его внимание в школе обусловливается, помимо привычки быть внимательным, появлением интересов познавательного характера. Ему многое хочется выполнить самостоятельно. У него много энергии и активности, многое его интересует. Но именно поэтому он легко отвлекается от работы, ему еще трудно сдерживать свои желания, заставляющие его искать новых впечатлений. Он рвется к деятельности, к широкой ориентировке в еше недостаточно знакомой ему жизни.

В связи с некоторой импульсивностью, присущей данному возрасту, подростку трудно управлять вниманием, но все же навыки произвольно направлять и поддерживать его у подростка продолжают развиваться. Подросток может заставлять себя быть внимательным при выполнении неинтересной для него работы, в особенности тогда, когда его интересует хотя бы и отдаленный результат его труда. При наличии умелого руководства со стороны воспитателя подросток постепенно сам начинает работать над воспитанием у себя произвольного внимания.

Юношеский возраст характеризуется дальнейшим развитием внимания, которое обусловливает уже высокую работоспособность старшего школьника. Широкий круг познавательных интересов в этом возрасте обеспечивает интенсивное развитие непроизвольного внимания, а сознательное отношение к обучению, понимание задач, связанных с подготовкой к будущей деятельности, помогают произвольно направлять и поддерживать внимание. Хотя привычка быть внимательным во время работы развивается еще у младшего школьника и подростка, в юношеском возрасте она достигает высокого уровня, и старший школьник значительно легче сосредоточивает внимание даже на неинтересном или трудном для него деле.

Если младший школьник наиболее внимателен к ярким фактам и с трудом сосредоточивается на чем-либо отвлеченном, абстрактном, если и подросток все еще отдает предпочтение наглядному и конкретному, хотя уже и может вникать в обобщения, выводы, то юноша в состоянии удерживать внимание и тогда, когда речь идет об абстрактных, теоретических положениях, непосредственно не подкрепляемых чем-либо наглядным, конкретным.

В то время как для привлечения внимания у детей и подростков большое значение имеет форма подачи материала, у старших школьников она уже не играет такой роли, и сейчас особенно выступает значение содержательной стороны преподавания.

Каковы пути воспитания внимания?

Видное место в воспитании непроизвольного внимания занимает формирование у детей умения видеть и слышать, подмечать окружающее, наблюдать факты и явления, причем делать это без особых усилий, в силу постоянного стремления как можно полнее и лучше ознакомиться с действительностью. Для этого следует с ранних лет знакомить ребенка с богатством и многообразием окружающего мира, учить подмечать то, что находится вокруг него, учить чутко реагировать на всякое изменение в окружающей обстановке.

Основным условием появления непроизвольного внимания у школьников является наличие интереса и эмоций, которые делали бы для них учебный процесс достаточно привлекательным.

Это зависит прежде всего от материала, который подлежит изучению, и от способов его подачи. Важную роль, в частности, играет наглядность преподавания. Применение пособий (картин, рисунков, муляжей, демонстрационных предметов), показ опытов, гривлечение конкретных фактов и иллюстраций из жизни, действующих на эмоции учащихся, — все это делает преподавание интересным, вызывает непроизвольное внимание, является необходимым, в особенности в младших классах школы.

Применение наглядности требует, однако, соблюдения ряда условий. Надо прежде всего правильно организовать восприятие ученика, научив его замечать то, что требует внимания. Для этого надо ставить перед ним задачу — не только посмотреть на предмет или на картину, но и обнаружить в них т о-т о, ответить на тако й-т о вопрос, произвести сравнение и т. п. Все это, активизируя мысль учащихся, приучает их быть внимательными. Все это учит их выделять существенное, замечать главное.

Важное значение для привлечения непроизвольного внимания имеет качество объяснений учителем нового материала. Яркий по форме и богатый по содержанию, эмоционально насыщенный рассказ учителя в большой мере привлекает непроизвольное внимание учащихся. Вместе с тем и здесь необходимо соблюдение ряда условий. Внимание привлекается тогда, когда учащиеся в рассказе учителя узнают что-то новое, причем такое, в чем имеются элементы знакомого им. Отсюда — необходима связь вновь сообщаемого с тем, что уже известно. Важно, далее, чтобы неинтересное (а оно всегда может быть и в новом материале) было связано с тем, что интересует учащихся. «Скучные» формулы и абстрактные законы науки оживают, когда ученики видят, что эти законы отражают интересные явления в природе, в технике, в общественной жизни. Надо, чтобы изложение учителя будило мысль школьников, чтобы они сами задумывались над возникающими у них вопросами, стремились узнать, что будет дальше, и т. п. Внимание учащихся к изложению учителем нового материала возникает главным образом тогда, когда рассказ учителя отличается живостью, динамичностью. Если вопрос освещается с разных сторон и изучаемый предмет раскрывается в различных связях и отношениях, внимание бывает значительно более устойчивым. Как правило, школьники особенно внимательны тогда, когда материал отличается конкретностью, жизненностью и когда детям понятно его значение. Иногда ученик невнимателен вследствие того, что «потерял нить» объяснений учителя, перестал понимать его. Такие случаи чаще бывают на уроках математики и физики, где совершенно невозможно сознательное слушание дальнейшего без понимания предыдущего. Встречаются, однако, и такие случаи, когда ученику слишком просто и понятно то, о чем говорится в классе, вследствие чего его внимание отвлекается посторонним. Внимание удерживается лучше тогда, когда от ученика требуется доступная ему работа мысли, нуждающаяся однако, в некоторых усилиях с его стороны.

Стараясь делать изложение учебного материала интересным, нельзя заботиться только об одной занимательности, пытаться увлекать детей внешними эффектами. Даже младшие школьники, не говоря уже о старших, прекрасно чувствуют, когда учитель хочет просто развлечь их и когда он сообщает им нужные и полезные знания.

Большое значение для привлечения и удерживания внимания имеет активность учащих-с я; надо чтобы они были не пассивными слушателями и зрителями того, что делает учитель, но действовали сами: спрашивали, отвечали, проводили опыты и т. п.

Важным условием внимания является общий культурный уровень учащихся, расширение их познавательных интересов, увеличение круга представлений, обогащение знаниями и навыками.

Необходимой предпосылкой развития произвольного внимания является формирование у школьников сознательного отношения к ученью, к выполнению своих обязанностей.

Еще до школы дети стремятся принимать участие в занятиях окружающих людей. В школе ребенок становится членом коллектива, он хочет делать все не хуже других, стремится заслужить одобрение учителя, считается с мнением товарищей — всё это является сильным побудителем к тому, чтобы быть внимательным. Все это учитель должен всячески поддерживать и развивать.

Произвольное внимание — это прежде всего организованное внимание, а так как ученье — сознательная, целенаправленная, определенным образом организованная деятельность, то именно школьное обучение является важнейшим средством воспитания произвольного внимания. Необходимо, однако, чтобы ученик понимал значение обучения и ту роль, какую играет в учебном процессе внимание. Важно добиваться осознания им каждой отдельной задачи, которая ставится перед ним. Если школьнику ясно, что от него хочет учитель и зачем это нужно, он скорее будет внимательным к тому, что от него требуется. Четкое указание цели работы, обстоятельное разъяснение приемов ее выполнения помогают учащимся мысленно представить результаты своего труда, пути их достижения, что и стимулирует у них произвольное внимание.

Большое значение для привлечения произвольного внимания имеет интерес к работе, причем не только непосредственный, вызываемый самой работой, но и косвенный — интерес к результатам деятельности. Если школьник, не интересующийся математикой, отличающийся рассеянностью при занятиях ею, будет убежден в том, что знание математики необходимо для работы в области интересующей его техники, он будет более внимателен на уроках математики.

Важную роль в воспитании произвольного внимания играет требовательность учителя, которая должна носить последовательный, систематический характер. О необходимости для ученика сосредоточиваться и на неинтересной, но нужной для него работе Ушинский писал: «Конечно, сделав занимательным свой урок, вы можете не бояться наскучить детям, но помните, что не все может быть занимательным в ученье, а непременно есть и скучные вещи, и должны быть. Приучите же ребенка делать не только то, что его занимает, но и то, что не занимает — делать ради удовольствия исполнить свою обязанность».

Предъявляя ученикам определенные требования, необходимо следить за тем, чтобы учебный материал и та работа, которую должен выполнить учащийся, были посильны ему и не были вместе с тем слишком легкими для него. Если первое условие не выполняется, ученик, убедившись в безуспешности своих усилий, начинает отвлекаться от работы. Во втором случае, заметив, что задание слишком просто, он легко становится невнимательным, так как перестает делать какие-либо усилия, необходимые для работы. Важно, чтобы ученик убедился, что выполнение задания для него возможно, хотя и требует усилий. В этих случаях произвольное внимание легко переходит в непроизвольное, возникает живой интерес к преодолению трудностей, к выполнению работы, которая вначале казалась скучной.

Воспитывая у учащихся непроизвольное и произвольное внимание, необходимо соблюдать правильное соотношение между обоими видами внимания. Если учебный процесс рассчитан только на непроизвольное внимание, воспитание может приобрести ложное направление: у детей не будет развиваться умение преодолевать трудности. Если обучение будет построено только на произвольном внимании, школьные занятия лишатся необходимой привлекательности, вызовут отрицательное отношение к ученью. Поэтому, приучая детей к преодолению трудностей, учитель должен делать учебный процесс достаточно интересным, воспитывая оба вида внимания.

Важным условием привлечения и поддерживания внимания учащихся является правильная организация урока. Если учебный материал сампосебе не представляет большого интереса, но в построении урока имеется строгая система, которую чувствуют и сами школьники, они работают во время такого урока внимательнее.

Очень важно, чтобы все учащиеся в течение всего урока были вовлечены в работу, принимали в ней деятельное участие. Если урок ведется так, что и во время проверки домашних заданий и при ответах отдельных учащихся все школьники ожидают вопроса, и знают, что они должны будут на него ответить, они бывают внимательны к тому, что делается в классе.

Утомление — главный враг внимания. Наступает же оно не только от трудной, но и от однообразной работы. И. П. Павлов писал о том, что слабые и однообразные раздражения делают людей вялыми, сонливыми, а некоторых прямо усыпляют. Наиболее быстро утомление от однообразной работы наступает у детей. Ушинский говорил: «Заставьте ребенка идти — он устанет очень скоро, прыгать — тоже, стоять — тоже, сидеть — он также устанет; но он перемешивает все эти деятельности различных органов и резвится целый день, не уставая. То же самое замечается и при учебных занятиях детей… губительно действует на ребенка всякая слишком долгая и постоянная деятельность в одном направлении» .

В младших классах особенно недопустимо в течение всего урока заниматься одним и тем же. Разнообразие же видов работы обеспечивает значительное уменьшение отвлечений от работы в течение всего урока.

Необходимо, однако, иметь в виду, что слишком частая смена работы в свою очередь не приучает учащихся к устойчивому, длительному вниманию. Вместе с тем на переключение внимания в этих случаях нередко уходит много времени.

Важным условием, поддерживающим внимание учащихся на работе, является необходимый темп работы, делающий урок достаточно уплотненным. Не следует очень спешить и торопить учащихся, так как торопливость именно и приводит к невнимательности, к ошибкам. Однако и замедленная работа способствует отвлечению внимания.

В одном из исследований нескольким группам учащихся, приблизительно равным по своему развитию и успеваемости, был прочитан один и тот же отрывок рассказа различными темпами: одним — в течение двух, другим — шести и третьим — в течение десяти минут. После чтения школьники воспроизводили текст. Оказалось, что в первой группе было воспроизведено в среднем на ученика 6,3 значимых мыслей, во второй — 9,5, а в третьей — 5,2. Таким образом, материал был более внимательно воспринят в той группе, где он читался не слишком быстро, но и не очень медленно (опыты Шардакова).

При установлении темпа работы на уроке надо учитывать степень сложности материала, качество знаний и навыков учащихся, их возрастные особенности.

Большое значение при воспитании внимания имеет учет индивидуальных различий учащихся. Детей пассивных следует больше подбадривать, активизировать их работу. Очень подвижных школьников надо все время держать в поле зрения, нагружать достаточно разнообразными учебными занятиями. Активным и способным школьникам следует давать посильные дополнительные задания.

Воспитание внимания в немалой степени зависит от правильной организации самостоятельной работы учащихся. К ней необходимо приучать детей с первых же дней обучения. Постоянно надо следить за качеством выполнения домашних заданий. Совершенно обязательно учить детей правильным приемам работы на уроке.

Причиной рассеянности иногда является слабое здоровье ребенка. Поэтому большое значение для воспитания внимания имеет общее укрепление организма. Физическое или умственное переутомление, недостаток сна, нерегулярное питание, душная атмосфера во время занятий — все это вредно отражается на внимании. Поэтому учителю необходимо поддерживать связь с семьей и через нее влиять на соблюдение детьми режима дня, требований гигиены работы, рациональной смены труда и отдыха и достаточного сна в соответствии с возрастом школьника. Хорошо влияют на воспитание внимания регулярные занятия физкультурой и спортом. Помогая общему укреплению здоровья и нервной системы, физические упражнения вместе с тем развивают у детей умение сосредоточиваться.

Соблюдение указанных условий при достаточной последовательности и настойчивости учителя заставит ученика все чаще и чаще работать без отвлечений, в силу чего внимание его станет привычным, будет возникать сразу и без усилий при наличии определенных, уже привычных для школьника условий. Вместе с тем у него сформируется общая способность удерживать внимание на том, что требуется, т. е. разовьется внимательность как одна из важных черт личности.

В работе с младшими школьниками проблема внимания является наиболее актуальной. Хорошо развитые свойства внимания и его организованность являются факторами, непосредственно определяющими успешность обучения в младшем школьном возрасте. Как правило, хорошо успевающие школьники имеют лучшие показатели развития внимания. При этом специальные исследования показывают, что различные свойства внимания вносят неодинаковый “вклад” в успешность обучения по разным школьным предметам. Так, при овладении математикой ведущая роль принадлежит объему внимания; успешность усвоения русского языка связана с точностью распределения внимания, а обучение чтению – с устойчивостью внимания. Поэтому, развивая различные свойства внимания, можно влиять на повышение успеваемости школьников по разным учебным предметам.

Развитие внимания у детей дошкольного возраста (Мухина В.С.)

Появление нового предмета тотчас же вызывает пе­реключение внимания на него. Поэтому дети редко длительное время занимаются одним и тем же делом.

На протяжении дошкольного возраста в связи с усложнением дея­тельности детей и их передвижением в общем умственном развитии внимание приобретает большие сосредоточенность и устойчивость.

Так, если младшие дошкольники могут играть в одну и ту же игру 30-50 мин, то к пяти-шести годам длительность игры возрастает до двух часов. Это объясняется тем, что в игре шестилеток отражаются более сложные действия и взаимоотношения людей и интерес к ней поддер­живается постоянным введением новых ситуаций. Возрастает устой­чивость внимания детей и при рассматривании картинок, слушании рассказов и сказок. Так, длительность рассматривания картинки уве­личивается к концу дошкольного возраста примерно в два раза; ребе­нок шести лет лучше осознает картинку, чем младший дошкольник, выделяет в ней больше интересных для себя сторон и деталей.

Основное изменение внимания в дошкольном возрасте состоит в том, что дети впервые начинают управлять своим вниманием, сознательно направлять его на определенные предметы, явления, удерживаться на них, используя для этого некоторые средства.

Истоки произвольного внимания лежат вне личности ребенка. Это значит, что само по себе развитие непроиз­вольного внимания не приводит к возникновению произвольного внимания. Последнее формируется благодаря тому, что взрослые включают ребенка в новые виды деятельности и при помощи опреде­ленных средств направляют и организуют его внимание. Руководя вниманием ребенка, взрослые дают ему те средства, с помощью кото­рых он впоследствии начинает сам управлять своим вниманием.

В одном эксперименте с детьми проводили игру в вопросы и ответы по типу иг­ры в фанты с запретами: «Да» и «нет» не говорите, белого и черного не берите». По ходу игры ребенку задавали ряд вопросов. Ребенок должен был отвечать как можно быстрее и при этом выполнять инструкцию: 1) не называть запрещенных цветов, например черного и белого; 2) не называть дважды один и тот же цвет. Эксперимент был построен так, что ребенок мог выполнить все условия игры, но это требовало от него постоянного напряжения внимания, и в большинстве случаев дошкольники не справлялись с заданием.

Иной результат получался, когда взрослый предлагал ребенку в помощь набор цветных карточек, которые становились внешними вспомогательными средствами для успешного сосредоточения внимания на условиях игры. Наиболее догадливые дети самостоятельно начинали использовать эти вспомогательные средства. Они выделяли запрещенные цвета, скажем, белый и черный, откладывали в сторону соответствующие карточки и в процессе игры пользовались теми карточками, которые лежали перед ними.

Помимо ситуативных средств, организующих внимание в связи с конкретной, частной задачей, существует универсальное средство ор­ганизации внимания — речь. Первоначально взрослые организуют вни­мание ребенка при помощи словесных указаний. Ему напоминают о необходимости выполнять заданное действие, учитывая при этом те или иные обстоятельства («Когда складываешь башенку, выбирай самое большое колечко… Так, правильно. А где теперь самое боль­шое? Поищи!» и т.д.). Позднее ребенок начинает сам обозначать словесно те предметы и явления, на которые необходимо обращать вни­мание, чтобы добиться нужного результата.

По мере развития планирующей функции речи ребенок обретает спо­собность заранее организовать свое внимание на предстоящей деятель­ности, сформулировать словесно, на что он должен ориентироваться.

Значение словесной самоинструкции для организации внимания хорошо видно из следующего примера. Детям-дошкольникам предлагали из десяти карточек с изобра­жениями животных отобрать те, на которых было хотя бы одно из указанных изобра­жении (например, курицы или лошади), но ни в коем случае не брать карточки, на которых было запрещенное изображение (например, медведя). Ребенок отбирал кар­точки несколько раз подряд. Первоначально ему не давали никаких указаний относи­тельно способа действия. В этих условиях он с трудом выполнял задание, часто ошибался. Однако ситуация менялась, когда ребенку предлагали повторить вслух инструк­цию (после внимательного рассматривания изображений на карточках он вспоминал, какие карточки можно брать, а какие — нельзя). Наблюдения показали, что после проговаривания инструкции практически все дети, начиная со старшего дошкольного возраста, дают правильные решения, даже если в последующие задания вводят новых животных. Дети активно использовали речь для организации своего внимания в про­цессе отбора карточек.

На протяжении дошкольного возраста использование речи для ор­ганизации собственного внимания резко возрастает. Это проявляется, в частности, в том, что, выполняя задания по инструкции взрослого, дети старшего дошкольного возраста проговаривают инструкцию в десять — двенадцать раз чаще, чем младшие дошкольники.

Таким об­разом, произвольное внимание формируется в дошкольном возрасте в связи с общим возрастанием роли речи в регуляции поведения ребенка.

Хотя дети четырех-шести лет и начинают овладевать произвольным вниманием, непроизвольное внимание остается преобладающим на протяжении всего дошкольно­го детства. Детям трудно сосредоточиться на однообразной и мало­привлекательной для них деятельности, в то время как в процессе иг­ры или решения эмоционально окрашенной продуктивной задачи они могут достаточно долго оставаться внимательными. Эта особенность внимания является одним из оснований, по которым дошкольное обу­чение не может строиться на заданиях, требующих постоянного на­пряжения произвольного внимания. Используемые на занятиях эле­менты игры, продуктивные виды деятельности, частая смена форм деятельности позволяют поддерживать внимание детей на достаточно высоком уровне.

Следует отметить, что начиная со старшего дошкольного возраста дети становятся способными удерживать внимание на действиях, кото­рые приобретают для них интеллектуально значимый интерес (игры-головоломки, загадки, задания учебного типа). Устойчивость внимания в интеллектуальной деятельности заметно возрастает к семи годам.

К концу дошкольного возраста у детей способность к произволь­ному вниманию начинает интенсивно развиваться. В дальнейшем произвольное внимание становится непременным условием организа­ции учебной деятельности в школе.

Мухина В. С. Возрастная психология: феноменология развития, детство, отрочество: Учебник для студ. вузов. — 7-е изд., стереотип. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 456 с. 203-205.

Развитие внимания детей 6-7 лет | Развитие детей дошкольного возраста

Развитие внимания детей 6-7 лет

Конференция: Развитие детей дошкольного возраста

Автор: Ганина Татьяна Михайловна

Организация: МАДОУ №5

Населенный пункт: Амурская область, г. Завитинск

Дошкольное образование рассматривается как первая ступень во всей системе непрерывного обучения. Дошкольные учреждения при­званы создавать условия для интеллектуального, эмоционального, физического развития ребенка и осуществлять его подготовку к школе. Одним из непременных условий успеш­ного обучения в школе является развитие психических процессов и в том числе внимания. «Интенсивное, ус­тойчивое, быстро переключающееся сен­сорное и интеллектуальное внимание не­обходимо ребенку для того, чтобы слу­шать педагога, видеть то, что он показы­вает, читать, писать, думать, запоминать, быстро менять виды деятельности» [16, С.53].

В основе самых разных взглядов на природу внимания лежат два кардинальных факта:

  • внимание нигде не выступает как самостоятельный процесс. И про себя, и внешнему наблюдению оно открывается как направленность, настроенность и сосредоточенность любой психической деятельности, следовательно, только как сторона или свойство этой деятельности;
  • внимание не имеет своего отдельного, специфического продукта. Его результатом является улучшение всякой деятельности, к которой оно присоединяется [4, С.6].

Ю.Б. Гиппенрейтер выделяет пять критериев внимания, которые признаются большинством исследователей.

  1. Феноменальный критерий — ясность и отчетливость содержаний сознания, находящихся в поле внимания. 
  2. «Продуктивный» критерий — это повышенное или улучшенное качество продукта «внимательного» действия (перцептивного, умственного, моторного) по сравнению с «невнимательным».
  3. Мнемический критерий, который выражается в запоминании материала, находившегося в поле внимания.
  4. Внешние реакции — моторные, вегетативные, обеспечивающие условия лучшего восприятия сигнала: поворот головы, фиксация глаз, мимика и поза сосредоточения, задержка дыхания, вегетативные компоненты и т.д.
  5. Критерий избирательности: он выражается в отграниченности поля ясного сознания от периферии сознания; в возможности активно воспринимать только часть поступающей информации и делать только одно дело; в запоминании только части воспринятых впечатлений; в установке органов чувств и реагировании только на ограниченный круг внешних сигналов.

При исследовании внимания  необходимо учитывать все, или по крайней мере большинство, перечисленных критериев. В случае использования только одного из них «внимание» загадочным образом исчезает или, во всяком случае, исчезает уверенность, что речь идет о внимании [5, С.166-167].

Осуществление отбора нужной информации, обеспечение избирательных программ действий и сохранение постоянного контроля над их протеканием и принято называть вниманием [10, С.26].

Внима­ние — это в первую очередь динамическая характеристика протекания позна­вательной деятельности: оно выражает преимущественную связь психической деятельности с определенным объектом, на котором она как в фокусе сосредо­точена. Внимание — это избирательная направленность на тот или иной объект и сосредоточенность на нем, углубленность в направленную на объект познавательную деятельность [14, С.416].

В течение длительного времени психологи и физиологи пытались описать механизмы, которые лежат в основе внимания. Исходным для современного исследования нейрофизиологических механизмов внимания является тот факт, что избирательный характер протекания психических процессов, характерных для внимания, может быть обеспечен лишь бодрственным состоянием коры, для которого типичен оптимальный уровень возбудимости.

Общие нейрофизиологические основы внимания имеют большое значение в развитии внимания. Сложные, социальные по происхождению, формы стимуляции центральной нервной системы в виде игр, упражнений и занятий, способствуют развитию первичных свойств внимания. Нейрофизиологические механизмы внимания являются основой, на которой формируются виды внимания.

Выделяют два основных вида внимания – непроизвольное и произвольное внимание [15, С.423].

Непроизвольное вни­мание связано с рефлекторными установками. Оно устанавливается и поддер­живается независимо от сознательного намерения человека. Возникновение непроизвольного внима­ния определяется физическими, психофизиологическими и психическими факторами и связано с общей направленнос­тью личности. Оно возникает без волевых усилий. Основная функция непроизвольного внимания заключа­ется в быстрой и правильной ориентации человека в посто­янно меняющихся условиях, выделении тех объектов, кото­рые могут иметь в данный момент наибольший жизнен­ный смысл.

Произвольное внимание — это сознательно направляемое и регулируемое внимание, в ко­тором субъект сознательно избирает объект, на который оно направляется. Этот термин служит для обозначения того центрального по своему значению факта, что познание человека, как и его деятельность, поднимается до уровня сознательной организованности, а не совершается стихийно, под властью извне действующих сил.

Произвольное внимание имеет место там, где предмет, на который направляется внимание, сам по себе его не привлекает. Произвольное внимание поэтому носит всегда опосредованный характер. Это первая его черта. Вторая черта – человек сам направляет внимание на объект. И, наконец, третья черта — волевая операция. Сознательное регулирование является самым суще­ственным в «произвольном» внимании [15, С.424].

Внимание произвольное есть внимание планомерное. Это — контроль за действием, выполняемый на основе заранее составленного плана, с помощью заранее установленного критерия и способа его применения. Наличие такого плана и критерия позволяет вести контроль, а вместе с тем и направлять внимание на то, на что мы хотим его направить, а не на то, что «само бросается в глаза» [4, С.56].

Различая произвольное и непроизвольное внимание, не следует от­рывать одно от другого и внешне противопоставлять их друг другу. Необходимо учитывать, что произвольное внимание развивается из непроизвольного. С другой стороны, произвольное внимание переходит в непроизвольное. Не­произвольное внимание обычно обусловлено непосредственным интересом. Произвольное внимание требуется там, где такой непосредственной заинтере­сованности нет и человек сознательным усилием направляем свое внимание в со­ответствии с задачами, которые перед ним встают, с целями, которые он себе ставит. По мере того как работа, которой он занялся и на которую снача­ла произвольно направил свое внимание, приобретает для него непосредственный интерес, произвольное внимание переходит в непроизвольное.

Учет этого перехо­да непроизвольного внимания в произвольное и произвольного в непроизвольное имеет центральное значение для правильной организации работы, в частности учебной и воспитательной деятельности.

Основная функция произвольного внимания — активное регулирование протекания психических процессов. В настоя­щее время произвольное внимание понимается как деятель­ность, направленная на контроль поведения, поддержание ус­тойчивой избирательной активности. Произ­вольное внимание служит для достижения поставленной и принятой к исполнению цели. [13, С.10-11].  Высшей формой произвольного внимания является послепроизвольное внимание — активное, целенаправленное сосредоточение сознания, не требующее волевых усилий вследствие высокого интереса к деятельности.. [6, С.34].

Внимание характеризуется различными качествами или свойствами. Свойства внимания делятся на первичные и вторичные. К первичным относятся объем, устойчивость, интенсивность, концентрация, распределение внимания; к вторичным — ко­лебания и переключение внимания[4,8,10,15].

Объем внимания — это количество объектов или их эле­ментов, воспринимаемых одновременно с достаточной яснос­тью и отчетливостью. Для увеличения объема внимания необходимы специальные упражнения. Ос­новное условие расширения объема внимания — наличие на­выков и умений систематизации, объединения по смыслу, груп­пировки воспринимаемого материала.

Устойчивость внимания — это длительность удержания внимания к одному и тому же предмету или деятельности.  Показателем устойчивости внимания является высокая продуктивность деятельности в течение относительно длитель­ного времени.

А.Л. Лурия, С.Л. Рубинштейн считают, что на   устойчивость внимания оказывают влияние сле­дующие факторы: усложнение объекта; активность личности; эмоциональное состояние; отношение к деятельности;  темп деятельности [10,15].

Интенсивность внимания характеризуется относительно большой затратой нервной энергии при выполнении данного вида деятельности. Во время любой работы моменты очень напряженного внимания чередуются с моментами ослабленного внимания. В состоянии утомле­ния человек не способен к напряженному вниманию, не может сосредоточиться, что сопровождается усилением тормозных процессов в коре головного мозга и появлением сонливости как особого акта охранительного торможения. Физиологичес­ки интенсивность внимания обусловлена повышенной степе­нью возбудительных процессов в определенных участках коры мозга при одновременном торможении других его участков.

Концентрация внимания — это степень сосредоточения, т. е. центральный факт, в котором выражается внимание.  Сосредоточенным называется внимание, направленное на какой-либо один объект или вид деятельности и не распространяющее­ся на другие. Концентрация  внимания на одних объектах предполагает одновременное отвлечение от всего постороннего [13, С.19].

Распределение внимания — это способность человека удер­живать в центре внимания определенное число объектов од­новременно, т.е. это одновременное внимание к двум или не­скольким объектам при одновременном выполнении дей­ствий с ними или наблюдения за ними. Распределенное внимание является необходимым условием для успешного вы­полнения многих видов деятельности, требующих одновремен­ного выполнения разнородных операций. Способность к распреде­ленному вниманию формируется в процессе практической деятельности путем упражнений. и накопления соответству­ющих навыков [15, С.426].

Колебания внимания выражаются в периодической сме­не объектов, на которые оно обращается. Колебание внимания объясняется тем, что при напряженной работе нервные клетки быстро истощаются. Наступает их охранительное торможение, в результате которого возбудительный процесс в них ослабева­ет, возбуждение в тех центрах, которые до этого были затор­можены, повышается и внимание переключается на посто­ронние раздражители [10, С.83].

Переключение внимания — это сознательное и осмыс­ленное перемещение внимания с одного объекта на другой или с одной деятельности на другую в связи с постановкой новой задачи. В целом переключаемость внимания означает способность быстро ориентироваться в сложной ситуации. Способность к переключению означает гибкость внимания — весьма важное и часто очень нужное качество. [15, С.430].

Ведущая роль во взаимодействии организма с внешней средой принадлежит центральной нервной системе. В возрасте шести — семи лет достаточно четко выражены индивидуальные особенности высшей нервной деятельности детей, которые проявляются в темпераменте. На основе характеристик темперамента должен строиться и индивидуальный подход к воспитанию и обучению. Свойства нервной системы достаточно четко проявляются в поведении детей. Фактически поведение и является для воспитателя тем индикатором, который позволяет определить преобладание того или иного типа темперамента. Дети с сильным типом нервной системы могут достаточно долго и напряженно работать или играть; у них, как правило, высокий эмоциональный тонус, устойчивое внимание, хорошая способность ориентироваться в непривычной ситуации. Дети со слабым типом нервной системы, напротив, вялы, замедлены во всех действиях, медленно включаются в работу, долго переключаются и восстанавливаются; у них, как правило, медленный темп письма и чтения, они быстро отвлекаются, не могут долго и интенсивно работать [9].

Развитие внимания в онтогенезе анализировал Л.С. Вы­готский. Он писал, что «культура развития внимания заклю­чается в том, что при помощи взрослого ребенок усваивает ряд искусственных стимулов — знаков, посредством которых он дальше направляет свое собственное поведение и внимание» [17,С.184].

Процесс возрастного развития внимания, по мнению А.Н. Ле­онтьева, — это улучшение внимания с возрастом под влиянием внешних стимулов. Такими стимулами являются окружающие предметы, речь взрослых, отдельные слова. С первых дней жиз­ни ребенка внимание в значительной степени оказывается на­правляемым с помощью слов-стимулов [13, С.21].

Развитие внимания в детском возрасте проходит ряд пос­ледовательных этапов:

  • первые недели и месяцы жизни ребенка характеризу­ются появлением ориентировочного рефлекса как объектив­ного врожденного признака непроизвольного внимания, сосредоточенность низкая;
  • к концу первого года жизни возникает ориентировочно-исследова-тельская деятельность, как средство будущего раз­вития произвольного внимания;
  • начало второго года жизни характеризуется появлением зачатков произвольного внимания: под влиянием взрос­лого ребенок направляет взгляд на называемый предмет;
  • во второй и третий год жизни развивается первоначаль­ная форма произвольного внимания. Распределение внимания между двумя предметами или действиями детям в возрасте до трех лет практически недоступно;
  • в 4,5-5 лет появляется способность направлять внима­ние под воздействием сложной инструкции взрослого;
  • в 5-6 лет возникает элементарная форма произвольного внимания под влиянием самоинструкции. Внимание наиболее устойчиво в активной деятельности, в играх, манипуляции предметами, при выполнении различных действий;
  • в 7-ми летнем возрасте развивается и совершенствуется вни­мание, включая волевое;
  • в старшем дошкольном возрасте происходят следую­щие изменения:     расширяется объем внимания; возрастает устойчивость внимания; формируется произвольное внимание [13, С.21-22].

Развитие внимания в старшем дошкольном возрасте свя­зано с появлением новых интересов, расширением кругозо­ра, овладением новыми видами деятельности. Старший до­школьник все больше обращает внимание на те стороны дей­ствительности, которые раньше оставались вне его внимания.   

На протяжении дошкольного возраста, в связи с усложне­нием деятельности детей и их общим умственным развити­ем, внимание приобретает большую сосредоточенность и ус­тойчивость. Так, если младшие дошкольники могут играть в одну и ту же игру 25 — 30 минут, то к 6 — 7 годам длитель­ность игры возрастает до 1 — 1,5 часов. Это объясняется тем, что игра постепенно усложняется и интерес к ней поддержи­вается постоянным введением новых ситуаций [12, С.203].

Старшие дошкольники не только более длительное время могут заниматься малоинтересной работой (по заданию взрос­лого), но и гораздо реже отвлекаются на посторонние объек­ты, чем младшие дошкольники [7, С.170].

На протяжении дошкольного возраста внимание ребенка становится не только устойчивее, шире по объему, но и эф­фективнее. Особенно это ярко проявляется в формировании у ребенка произвольного действия. К концу дошкольного возраста постепенно появляется опыт управления своим вниманием, умение более или менее самостоятельно его организовывать, сознательно направлять на определенные предметы, явления, удерживаться на них.

Даже при сосредоточении внимания дети не в состоянии заметить главного, существенного. Это объясняется особенно­стями их мышления: наглядно-образный характер мысли­тельной деятельности приводит к тому, что дети все свое вни­мание направляют на отдельные предметы или их признаки. Возникающие в сознании детей образы, представления вы­зывают эмоциональное переживание, которое оказывает тор­мозное влияние на мыслительную деятельность. И если суть предмета не находится на поверхности, если она замаскиро­вана, то дошкольники не замечают ее. С развитием и совершенствованием мыслительной деятельности дети все в большей степени становятся способными сосредоточить свое внимание на главном, основном, существенном. Ребенку недостаточно понимать, что он должен быть вни­мательным, необходимо научить его этому.

В дошколь­ном возрасте произвольное внимание формируется в связи с общим возрастанием роли речи в регуляции поведения ре­бенка. Чем лучше развита речь у ребенка дошкольного воз­раста, тем выше уровень развития восприятия и тем раньше формируется произвольное внимание.

Исследования психологов показывают, что развитие произ­вольного внимания в случае грамотного управления этим про­цессом может происходить довольно интенсивно.

Большое значение имеет развитие у детей умения работать целенаправленно. Первоначально цель перед ребенком ставит взрослый, оказывая помощь в ее дос­тижении. Развитие произвольного внимания у детей идет в направлении от выполнения целей, поставленных взрослым, к целям, которые ребенок сам ставит и контролирует их дос­тижение [3, С.205].

Развитие произвольного внимания в период дош­кольного детства предполагает формирование трех умений:

  1. Принятие постепенно усложняющихся инструкций;
  2. Удержание инструкций во внимании на протяжении всего занятия;
  3. Развитие навыков самоконтроля [3,4,10].

Одна из задач развития внимания — формирование конт­рольной функции, т.е. способности контролировать свои действия и поступки, проверять результаты своей деятельности.

Истоки произвольного внимания находятся вне личности ребенка. Это означает, что само по себе развитие непроизволь­ного внимания не гарантирует возникновения произвольно­го. Последнее формируется благодаря тому, что взрослые вклю­чают ребенка в новые виды деятельности и при помощи опре­деленных средств направляют и организуют его внимание. Руководя вниманием ребенка, взрослый тем самым дает ему средства, с помощью которых он впоследствии начинает и сам управлять своим вниманием.

Л.С. Выготский считает, что универсальным средством организации внимания явля­ется речь. Первоначально взрослые организуют внимание ре­бенка при помощи словесных указаний. В дальнейшем ребе­нок начинает сам обозначать словами те предметы и явления, на которые необходимо обратить внимание для достижения результата. По мере развития планирующих функций речи ребенок становится способным заранее организовывать свое внимание на предстоящей деятельности, формулировать сло­весные инструкции для выполнения действия [2, С.146].

Хотя дошкольники и начинают овладевать произвольным вниманием, непроизвольное внимание остается преобладаю­щим на протяжении всего дошкольного возраста. Детям труд­но сосредоточиваться на однообразной и малопривлекатель­ной для них деятельности, в то время как в процессе игры или решения эмоционально окрашенной продуктивной задачи они могут достаточно долго оставаться вовлеченными в эту деятельность и соответственно быть внимательными. Эта особенность является одним из оснований, по кото­рым коррекционноразвивающая работа может строиться на занятиях. Используемые на занятиях элементы игры, про­дуктивные виды деятельности, частая смена форм деятельно­сти позволяют поддерживать внимание детей на достаточно высоком уровне.

В учебно-воспитательном процес­се педагог должен тщательно работать над организацией внимания ребенка соблюдая определенные принципы.

Принцип системности коррекционных, профилактических и развивающих задач отражает взаимосвязь развития различных сторон личности ребенка и гетерохронность (неравномерность) их развития. Другими словами, каждое качество ребенка находится на различных уровнях развития в отношении разных его аспектов – на уровне благополучия, что соответствует норме развития; на уровне риска, что означает угрозу возникновения потенциальных трудностей развития; и на уровне актуальных трудностей развития, что объективно выражается в различного рода отклонениях от нормального хода развития.

Вовремя принятые превентивные меры позволяют предупредить различного рода отклонения в развитии. С другой стороны, взаимообусловленность в развитии различных сторон психики ребенка позволяет в значительной степени оптимизировать развитие за счет интенсификации сильных сторон посредством механизма компенсации.

Принцип единства диагностики и коррекции отражает целостность процесса оказания психологической помощи. Принцип реализуется в двух аспектах.

Началу осуществления коррекционной работы обязательно должен предшествовать этап комплексного диагностического обследования, позволяющий выявить характер и интенсивность трудностей развития, сделать заключение об их возможных причинах и на основании этого заключения сформулировать цели и задачи коррекционно-развивающей программы.

Реализация коррекционно-развивающей программы тре­бует от психолога постоянного контроля динамики измене­ний личности, поведения и деятельности, эмоциональных со­стояний, чувств и переживаний ребенка. Такой контроль по­зволяет внести необходимые коррективы в задачи програм­мы, методы и средства психологического воздействия на ре­бенка.

Принцип приоритетности коррекции причинного типа. Выделяют два типа коррекции в зависимости от ее направ­ленности: симптоматическую и каузальную (причинную). Принцип приоритетности коррекции каузального типа оз­начает, что приоритетной целью проведения коррекционных мероприятий должно стать устранение причин трудностей и отклонений в развитии ребенка.

Деятельностный принцип коррекции опре­деляет тактику проведения коррекционной работы через орга­низацию активной деятельности ребенка, в ходе которой со­здается необходимая основа для позитивных сдвигов в разви­тии его личности.

Принцип учета возрастно-психологических и индивиду­альных особенностей согласует требования соответствия пси­хического и личностного развития ребенка возрастной норме и признание факта уникальности и неповторимости конкрет­ной личности. Нормативность развития следует понимать как последовательность сменяющих друг друга возрастов, стадий онтогенетического развития.

Принцип активного привлечения ближайшего социально­го окружения к участию в коррекционной программе опре­деляется важнейшей ролью, которую играет ближайший круг общения в психическом развитии ребенка. Ребенок развивается в це­лостной системе социальных отношений, неразрывно и в един­стве с ними. То есть объектом развития является не изолиро­ванный ребенок, а целостная система социальных отношений.

Принцип опоры на разные уровни организации психи­ческих процессов определяет необходимость опоры на более развитые психические процессы и использование активизи­рующих методов коррекции интеллектуального и перцептив­ного развития. В детском возрасте развитие произвольных процессов недостаточно, в то же время непроизвольные про­цессы могут стать основой для формирования произвольнос­ти в ее различных формах.

Принцип возрастания сложности заключается в том, что каждое задание должно проходить ряд этапов от простого к сложному.

Согласно Л.М. Векеру, внимание (наряду с памятью и сознанием) является «сквозным» психическим процессом, одним из «интеграторов» психики. [1, С.48].    Учитывая тесную связь внимания с памятью, мышлением, мелкой моторикой в программу занятий необходимо включать не только игры, но и упражнения направленные на развитие других, базовых оснований психики.

Под влиянием различных видов деятельности внимание стар­шего дошкольника достигает достаточно высокой степени раз­вития, что обеспечивает ему возможность обучения в школе.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Веккер Л.М. Психика и реальность: Единая теория психических процессов. М.: Смысл, 1998.-249с.
  2. Выготский Л. С. Развитие высших психических функций. М.: Академия, 1960.-272с.
  3. Выготский Л.С. Собрание сочинений: В 6 т.-Т. 3. -М.: Наука, 2001.-495с.
  4. Гальперин П.Я.  К проблеме внимания. СПб.: Питер, 2003.- 327с. 
  5. Гиппенрейтер Ю.Б. А.Н. Леонтьев и современная психология. М.: МГУ, 1983.- 241с. 
  6. Добрынин Н.Ф. Возрастная психология: Курс лекций. СПб.: Питер, 2003.- 526с.
  7. Коломинский Я.Л., Панько Е.А. Учителю о психологии детей шестилетнего воз­раста. — М.: Просвещение, 1988. — 190 с.  
  8. Леонтьев А.Н. Лекции по общей психологии. М.: Смысл, 2000.-479с. 
  9. Леонтьев А.Н. Деятельность. Сознание. Личность. М.: Политиздат, 1977.- 386с.
  10. Лурия А. Р. Лекции по общей психологии. СПб.: Питер, 2006.-326с.
  11. Любина Г. Организация деятельности детей в Монтессори — группах // Ребенок в детском саду.- 2002.- №5.- С. 34-39.
  12. Мухина В. С.  Возрастная психология: феноменология развития, детство, отрочество: Учебник для студ. вузов. — М.: Академия, 1999. — 452с.
  13. Осипова А.А., Малашинская Л.И. Диагностика и коррекция внимания: Программа для детей 5-9 лет. — М.: ТЦ Сфера, 2004.-104с.
  14. Рубинштейн С.Л. [О сознании] // Психология сознания / Сост. и общ. Ред. Л.В. Куликова. СПб.: Питер. 2001.- 521с. 
  15. Рубинштейн С.Л.Основы общей психологии. СПб.: Питер,1999.-720с.
  16. Тамбиев А.Э. Коррекция нарушений внимания у детей дошкольного возраста//Материалы Конгресса по детской психологии. — М.:2001.- С.158-159.
  17. Хрестоматия по вниманию под редакцией А. Н. Леонтьева, А. А. Пузырея и В. Я. Романова. М.: Московский университет, 1976.-524с.
Опубликовано: 17.11.2015

Развитие внимания

Все психические процессы, включая внимание, имеют низшие и высшие формы. Низшие формы представлены непроизвольным вниманием, а высшие – произвольным. Непосредственное внимание тоже относится к более низкой форме его развития.

Историю развития внимания пытался проследить Л.С. Выготский в русле культурно-исторической концепции её формирования. Он считал, что история внимания ребенка есть история развития организованности его поведения. Ключ к генетическому пониманию внимания надо искать вне личности ребенка.

Развитие внимания – это переход от более простых видов к более сложным видам внимания. От врожденных к приобретенным. Например, развитием внимания будет являться переход от непроизвольного внимания к произвольному вниманию, потому что оно работает значительно лучше.

По разным направлениям развитие внимания может идти параллельно, включая совершенствование всех его видов, и может относиться только к отдельным видам.

Его развитие может идти также естественным путем и постепенно улучшаться по мере накопления жизненного опыта и взросления. Происходит это у всех здоровых людей от рождения до окончания школы.

Человек может развивать свое внимание и целенаправленно, сознательно предпринимая продуманные действия, которые ориентированы на его улучшение. У естественного и искусственного развития внимания есть как общее, так и различное:

  • Развитие внимания естественным путем идет по мере созревания мозга, накопления опыта, т.е. постепенно и является медленно протекающим процессом. Естественный процесс приводит к устойчивым изменениям;
  • И, наоборот, искусственное его развитие – это ускоренный процесс и связан он с выполнением специальных упражнений, которые рассчитаны на развитие какого-то его свойства или вида. Происходящие изменения сначала являются недостаточно устойчивыми, поэтому нуждаются в закреплении в последующем жизненном опыте человека.

На развитие внимания существенное влияние оказывают следующие факторы:

Готовые работы на аналогичную тему

  • Речь, которая развивается под воздействием обучения;
  • Подражание поведению взрослых людей;
  • Умственная деятельность.

В психологии основные исследования по развитию внимания были связаны с изучением процесса естественного его развития у детей. Это было связано с такими обстоятельствами:

  1. Изучение внимания психологами началось сравнительно недавно, поэтому важно было исследовать его развитие в том виде, в каком оно существует и функционирует в жизни человека, т.е. естественный процесс его развитии;
  2. Долгое время было вообще, не ясно можно ли развивать внимание человека искусственным путем.

К началу второй половины XX века были предложены первые методы развития внимания детей, которые были не вполне эффективны.

Процесс естественного развития внимания у детей в России одним из первых изучил Л.С Выготский. Он же разработал общую теорию развития познавательных процессов человека. Эта теория получила название «Теория развития высших психологических функций у человека». Она применялась к изучению развития внимания у детей.

Стадии развития внимания

Для развития произвольного внимания особое значение имеет школа, потому что именно в процессе учебы ребенок приучается к дисциплине. В школьные годы у него формируется усидчивость, способность контролировать свое поведение. В возрасте 9-10 лет в организации процесса внимания возникают уже качественные сдвиги. Эффективными возбудителями внимания в этом возрасте становятся эмоционально-нейтральные раздражители. Снижение характеристик внимания наблюдается в возрасте с 11-12 до 14-15 лет. Происходит существенная перестройка организма ребенка, которая сопровождается отклонениями во внимании – возникает повышенная утомляемость, эмоциональность, происходит снижение коркового контроля. И только к концу подросткового возраста устанавливается оптимальная система внимания.

Л.С. Выготский выделил 4 стадии в процессе генезиса произвольного внимания:

  1. Стадия первая. Суть её сводится к тому, что взрослый управляет поведением и сознанием ребенка с помощью определенного средства. Этими средствами могут быть указательный палец, речевое сопровождение взрослого. В начале управления вниманием, отмечает Л.С. Выготский, стоит именно указание, поэтому историю произвольного внимания следует начинать с истории указательного пальца. Это на данной стадии интерпсихическое действие и осуществляется оно между людьми во внешнем плане;
  2. Стадия вторая. Ребенок на этой стадии становится субъектом, который психологическое орудие использует для управления поведением и сознанием другого человека. Теперь уже он с помощью собственного указательного пальца и речевого сопровождения, обращает внимание взрослого на нужный ему объект. Данное действие управления существует во внешнем плане как интерпсихическое действие;
  3. Стадия третья. Способы управления сознанием и поведением, которые применялись людьми к нему, а он применял их по отношению к ним, ребенок начинает применять к самому себе. Действие все ещё протекает во внешнем плане и сопровождается эгоцентрической речью ребенка. Но действие ребенок обращает на самого себя. На этой стадии начинается интериоризация действия управления вниманием. Законченный вид она приобретает только на следующей стадии;
  4. Стадия четвертая. Действие управления своим вниманием на этой стадии становится собственно внутренним действием. Опорой его осуществления является психический образ и внутренняя речь.

Ученый, таким образом, показал, что развитие произвольного внимания, как высшей психической функции происходит по общему закону развития высших психических функций.

Еще раз обобщим сказанное. С самого начала внимание ребенка является управляемым. Сначала им руководят взрослые. Затем ребенок переходит к самоуправлению своим вниманием – это значит, овладевает вниманием произвольным, употребляя то же самое средство, что использовалось по отношению к нему. Овладев речью, ребенок сначала управляет процессом внимания другого и только потом собственным вниманием.

Выход на уровень взрослого человека происходит тогда, когда ребенок овладевает внутренними средствами управления вниманием. В результате динамика развития произвольности внимания в дальнейшем онтогенезе не выражена, но оно приобретает индивидуальные особенности.

В целом психологи в развитии внимания выделяют два основных этапа:

  1. Этап дошкольного развития. Внимание на этом этапе вызывается факторами внешней среды;
  2. Этап школьного развития. Происходит бурное развитие внутреннего внимания, т.е. опосредованного внутренними установками ребенка.

Воспитание непроизвольного внимания

В воспитании непроизвольного внимания у детей видное место занимает формирование умения видеть и слышать, наблюдать факты и явления, стремиться полнее и лучше ознакомиться с действительностью. С этой целью ребенка надо с ранних лет знакомить с богатством и многообразием окружающего мира, подмечать, что находится вокруг, учить реагировать на любое изменение в окружающей обстановке.

Учебный процесс для ребенка будет привлекательным, если он проявляет интерес и эмоции, которые являются основным условием появления непроизвольного внимания. Безусловно, в первую очередь, это зависит от изучаемого материала, способа его подачи и наглядности преподавания. Непроизвольное внимание вызывает применение картин, муляжей, показ опытов, использование конкретных фактов из жизни и др. Младшим школьникам непроизвольное внимание просто необходимо. Любая наглядность требует соблюдения ряда условий:

  • Правильно организовать восприятие ребенка;
  • Поставить конкретную задачу – ответить на вопрос, произвести сравнение, обнаружить что-то новое и др.
  • Научить замечать то, что требует внимания.

Работа, организованная с наглядностью, активизирует мысль ребенка, приучает быть внимательным, выделять существенное, замечать главное.

Непроизвольное внимание привлекает качественное объяснение изучаемого материала, яркое по форме, богатое по содержанию и эмоционально насыщенное. Изложение любого материала должно будить мысль, заставлять задуматься над возникающими вопросами, вызывать стремление узнать, что будет дальше.

Для привлечения и удерживания внимания большое значение имеет активность самих детей, важно, чтобы они не просто пассивно слушали, но еще и действовали сами – спрашивали, отвечали, проводили опыты и др. Общий культурный уровень тоже является важным условием внимания.

Воспитание произвольного внимания

Развитие произвольного внимания связано с формированием у детей сознательного отношения к учению и выполнению своих обязанностей. Младшие школьники, став членами ученического коллектива, стремятся все делать не хуже других, хотят заслужить одобрение учителя, одобрение своих товарищей. Все это является сильными побудителями для того, чтобы быть внимательными, а задача учителя всячески поддерживать и развивать эти стремления.

Произвольное внимание – это организованное внимание, школьное обучение является важнейшим средством его воспитания. Прежде всего, потому, что учение – сознательная, целенаправленная, организованная деятельность. Важно, чтобы ученик понимал значение обучения и роль внимания в этом процессе, понимал цель, приемы выполнения работы, мог представить результаты своего труда и пути из достижения.

Для привлечения внимания большое значение имеет не только непосредственный интерес к выполняемой работе, но и интерес косвенный, связанный с результатами деятельности.

При воспитании произвольного внимания важную роль играет требовательность взрослого, которая должна носить последовательный и систематический характер.

Вывод

Таким образом, воспитывая непроизвольное и произвольное внимание у детей, важно соблюдать правильное соотношение между этими видами внимания. Если процесс рассчитан только на непроизвольное внимание, воспитание может приобрести ложное направление. Если процесс построен только на произвольном внимании, учение теряет свою привлекательность и вызывает отрицательное отношение, поэтому учебный процесс должен воспитывать оба вида внимания.

В младшем школьном возрасте произвольное и непроизвольное внимание нуждается в развитии | Психология

В младшем школьном возрасте произвольное и непроизвольное внимание нуждается в развитии

Автор: Зарипова Эльмира Гательвалиевна

Организация: ГБОУ ОЦДиК

Населенный пункт: г. Челябинск

В учении большую роль играет наличие или отсутствие внимания.

«Внимание — писал великий русский педагог К. Д. Ушинский, есть та единственная дверь нашей души, через которую непременно проходит все, что есть в сознании, следовательно, этой двери не может миновать ни одно слово учителя, иначе оно не войдет в душу человека».

В работе «Возрастная и педагогическая психология» Е. А. Петрова отмечает, что приучить младших школьников держать двери открытыми есть дело первой важности, на успехе которой основывается успех всего учения.

Ученик может успешно учиться только при наличии внимания. Внимательно слушая объяснения учителя на уроке, он лучше воспринимает, понимает и запоминает его содержание. Аккуратность, точность, безошибочность выполнения письменных работ возможны только при сосредоточенном внимании. Усвоение учащимися ныне действующих программ возможно только при высоком уровне развития их внимания. Главная задача – постоянно поддерживать умственную активность детей, требующую напряжения внимания. Если ученики на уроке все время заняты делом, требующим внимания, и учитель контролирует и оценивает их труд, то они будут активны и внимательны на протяжении всего урока. Если же мысль школьника бездействует, им становиться скучно, они отвлекаются, начинают заниматься посторонними делами.

Поток информации, расширение человеческих контактов, развитие многообразных форм массовой культуры, рост темпа жизни приводят к увеличению объема знаний, необходимых для жизни современному человеку. Происходящие изменения в обществе оказали влияние на развитие детей, активно включившихся в водоворот нашей бурной жизни, и выдвинули новые требования к системе образования в целом.

Школа предъявляет требования к произвольности детского внимания и в плане умения действовать без отвлечений, следовать инструкциям и контролировать получаемый результат. Дети начинающие обучаться в школе, чаще всего страдают от рассеянности или неразвитости своего внимания. Развивать и совершенствовать внимание столь же важно, как и учить письму, счету, чтению. Внимание выражается в точном выполнении связанных с ним действий. Образы, получаемые при внимательном восприятии, отличаются ясностью и отчетливостью. При наличии внимания мыслительные процессы протекают быстрее и правильнее, движения выполняются более аккуратно и четко.

 

Внимание само по себе не является особым познавательным процессом. Оно присуще любому познавательному процессу (восприятию, мышлению, памяти) и выступает как способность к организации этого процесса (2,с.23)

Процесс возрастного развития внимания, по мнению А. Н. Леонтьева, это улучшения внимания с возрастом под влиянием внешних стимулов. Такими стимулами являются окружающие предметы, речь взрослых, отдельные слова. Дети не могут сосредоточить свое внимание на неясном, непонятном, они быстро отвлекаются и начинают заниматься другими делами. Если суть предмета не находиться на поверхности, если она замаскирована, то младшие школьники не замечают ее. С развитием и совершенствованием мыслительной деятельности дети все в большей степени становятся способными сосредоточить свое внимание на главном, основном, существенном. (7,с.87).

Одна из задач развития внимания – формирование контрольной функции, то есть способности контролировать свои действия и поступки, проверять результаты своей деятельности.

В этом многие психологи видят основное содержание внимания: становление умственного действия контроля можно обеспечить при самостоятельной работе детей с программированным учебным материалом. Организация материалов в учебном процессе позволяет:

1)планировать действия контроля;

2)действовать в соответствии с намеченным планом;

3) постоянно проводить операцию сличения с имеющимся образцом;

Однако для того, чтобы умело использовать имеющие у ребенка резервы, необходимо решить предварительно две важные задачи.

Первая из них состоит в том, чтобы как можно быстрее адаптировать детей к работе в школе, научить их учиться, не тратя лишних физических усилий, быть внимательными и усидчивыми. В этой связи учебная программа должна быть составлена таким образом, чтобы вызывать и поддерживать постоянный интерес у детей. А также воспитывать стремление побеждать свои слабости, преодолевать рассеяность, проявлять выдержку и прилежание даже тогда, когда работа не интересна и трудна.

Вторая задача возникает в связи с тем, что многие дети приходят в школу не только не подготовленными к новой для них социально – психологической роли, но и со значительными индивидуальными различиями в мотивации, знаниях, умениях и навыках. Что делает учения для одних слишком легким, неинтересным делом, для других чрезвычайно трудным (и вследствие этого также не интересным). Только для третьих, которые не всегда составляют большинство, соответствующим их способностям. Возникает необходимость психологического выравнивая детей с точки зрения их готовности к обучению за счет подтягивания отстающих детей к хорошо успевающим (1,с234).

Ребенку не достаточно понимать, что он должен быть внимательным, необходимо научить его этому. Развитие произвольного внимания в период школьного детства предполагает формирование трех умений:

1)принятие постепенно усложняющихся инструкций. Задание при этом расчленяется на частные задачи через постепенное увеличение их сложности и объема.

2)удерживание инструкций во внимании на протяжении всего урок. Ребенку нужно помнить инструкцию и контролировать ее реализацию.

3)развитие навыков самоконтроля. В ходе выполнения задания дети неоднократно проверяют себя, рассказывая себе и другим что надо сделать.

В младшем школьном возрасте произвольное и непроизвольное внимание нуждаются в развитии. Внимание развивается в упражнениях.

Для воспитания непроизвольного внимания надо развивать познавательные интересы школьника, расширять круг его представлений. Чем выше общее умственное развитие ребенка, тем сильнее у него развито непроизвольное внимание. Важным условием привлечения и поддержания внимания является хорошая организация урока. Большое значение для привлечения непроизвольного внимания имеют содержания учебного материала и форма его подачи; живой, яркий, в меру эмоциональный рассказ педагога, привлечения им конкретных примеров и фактов, показ иллюстраций, применение наглядных пособий. Наглядность нужна. Однако злоупотреблять ею не следует. Важно чтобы он умел сосредотачиваться на своих мыслях и представлениях.

Каким же образом обеспечить внимание младших школьников указывает Р. Д. Фитч несколько приемов.

Педагог должен менять позу, место, от времени до времени можно заставлять хором весь класс повторять ответы того или другого ребенка. Можно эллиптические вопросы, причем ребенок должен вставлять пропущенные слова. Можно лично, непосредственно обращаться к наиболее невнимательному ребенку, заставляя его таким образом слушать: можно развивать привычку к быстрым и находчивым ответам, прибегать к кратким повторительным обзорам, пояснениям, примерам, к изложению уже известного в новом порядке – вообще всякого рода отступления от рутины. Все эти средства годятся для оживления внимания (4,с.95). Для поддержания устойчивости внимания у младших школьников, большое значение имеет оптимальный темп работы. Если темп работы, медленный, то детям то безделья становится скучно, и они начинают заниматься посторонними делами, то есть внимание их перестает быть устойчивым. Чрезмерно быстрый темп также отрицательно сказывается на устойчивости внимания. При таком темпе дети не успевают выполнять то или другое задание педагога и, в конце концов, также начинают заниматься посторонними делами (6, с. 65).

Темп речи педагога должен быть средним. Каждое слово необходимо произносить ясно и отчетливо. Педагог обязан помнить такую особенность детского возраста, как их неукротимая энергия. Ребенок все время должен чем — то занят. Как активизировать внимание младших школьников во время индивидуального опроса? Во — первых, прежде чем вызвать ребенка отвечать, надо поставить вопрос перед всем классом. Во- вторых, после того как вызвали одного из детей, необходимо поставить классу задачу следить за ответом, с тем, чтоб потом можно было исправить ошибки. При этом необходимо ставить конкретную цель, зачем следить. Фронтальный опрос при этом является одним из эффективных средств мобилизации внимания у младших школьников (5,с.44).

В исследовании, проведенном Н.П. Диевой, установлено, что особенности личности школьника оказывают влияние на все свойства внимания. «Среди личностных факторов, — пишет Н. П. Диева, — можно выделить общие, влияния которые сказываются на особенностях всех свойств внимания, как — то; общее умственное развитие, познавательная активность, наличие интересов, навыков и умений в учебной работе, чувство ответственности и самостоятельности, организованность, общая дисциплинированность достаточное развитие воли (3, с.65).

Знание причин, обуславливающих индивидуальные особенности внимания младшего школьника осуществление индивидуального подхода – путь развития свойств внимания, а вместе с тем и формирование личности.

Эксперименты, проведенные психологами, в частности Н.Ф. Добрыниным, показали, что распределение внимания оказывается чрезвычайно упражняемым и очень быстро в процессе обучения; в результате уже в 3классе могут одновременно следить за содержанием того, что они пишут, и за его орфографической правильностью, и за чистотой письма, и за своей позой при работе, за положением рук, головы, и за тем что говорит учитель, обращаясь ко всему классу.

 

 

Литература

1.Божович Л.И. Личность и ее формирование в детском возрасте: Психол. исследование.- М.: Просвещение, 1968.-464с.

2.Гальперин П.Я., Кабыльницкая С.Л., Экпериментальное формирование внимания.- М.: Изд-во Моск. ун-та,1974-101с.

3.Младший школьник как субъект педагогического воздействия: Межвуз. сб. научн. тр. Ленингр. гос. пед. ин-т им. Герцена.- Л.: ЛГПИ, 1989.-131с.

4.Очерки психологии детей:/Мл. школьный возраст.//Под ред. А.Н.Леонтьева и Л.И. Божович.-М.: Изд-во АПН РСФСР, 1950.-189с.

5.Познавтельные процессы и способности в обучении. /Под ред. В.Д. Шадрикова-М.: Просвещение,1990-141с.

6.Раев А.И. Управление умственной деятельностью младшего школьника: Учеб. пособие/ Науч. Ред. А.И. Щербаков.- Л.:Б. и.,1976.-134с.

7.Талызина Н.Ф., Формирование познавательной деятельности младших школьников: Кн. Для учителя. — М.: Просвещение, 1988.- 175с.

Приложения:

  1. file0.docx.. 30,8 КБ
Опубликовано: 04.11.2019

Перцепционная нагрузка, произвольное внимание и старение: исследование потенциала, связанного с событием

Abstract

Известно, что локус выбора внимания зависит от перцептивной нагрузки (Lavie et al., 2004). При произвольном внимании перцептивная нагрузка модулирует избирательную визуальную обработку на ранней корковой стадии, что отражается в задних компонентах P1 и N1 связанных с событием потенциалов (ERP). Старение взрослого также влияет как на поведенческие, так и на ERP-признаки отбора внимания. Однако неизвестно, модулирует ли перцептивная нагрузка эти отношения.Соответственно, в настоящем исследовании ERP были записаны в добровольной задаче на внимание. Молодых и пожилых участников попросили различать направление целевой линии, встроенной в дисплей из четырех линий, которые появлялись в левом или правом поле зрения. Участники быстрее и точнее отреагировали на валидные по сравнению с недействительными испытаниями и на условия низкой нагрузки по сравнению с высокой нагрузкой. Старшие участники отвечали медленнее и с меньшей точностью, чем молодые, во всех условиях.Амплитуды задних контралатеральных компонентов P1 и N1 в валидных испытаниях были больше, чем в недействительных испытаниях во всех условиях. Амплитуда N1 была больше в условиях высокой нагрузки, чем в условиях низкой нагрузки. Более того, в условиях высокой перцепционной нагрузки у старой группы был больший N1, чем у молодой группы на контралатеральных участках. Полученные данные свидетельствуют о том, что при произвольном внимании перцептивная нагрузка и старение модулируют выбор внимания на ранней, но не самой ранней стадии, во временном диапазоне N1 (120–200 мс).Повышенная амплитуда N1 у пожилых людей может отражать повышенные требования к распознаванию целей при высокой перцепционной нагрузке.

Ключевые слова: Потенциалы, связанные с событием, старение, перцепционная нагрузка, произвольное внимание

1. Введение

Выделение произвольного внимания на заданное пространственное местоположение облегчает обработку цели, представленной в этом месте, что обычно приводит к более быстрому и более точные ответы (Müller & Rabbitt, 1989; Posner, 1980). Такое повышение производительности может происходить даже тогда, когда внимание незаметно переключается на место, без движений глаз (Fu et al., 2008; Мишра и Хиллард, 2009). Познер (1980) интерпретировал этот эффект как отражение усиленной сенсорной обработки обслуживаемой цели.

Исследования связанного с событием потенциала (ERP) подтвердили эту интерпретацию, показав, что нервная активность, вызванная стимулом, выше в испытаниях с достоверными указаниями по сравнению с недействительными или нейтральными сигналами (Mangun, 1995). Амплитудная модуляция ERP происходит для компонентов с ранней задержкой, обычно для P1 (100–130 мс) и N1 (120–200 мс), и когда внимание смещается на указанное место либо добровольно (Fu et al., 2008; Mishra & Hillyard, 2009) или непроизвольно (Fu et al., 2001; Fu et al., 2005; обзор см. В Eimer & Driver, 2001). В соответствии с точкой зрения Познера (1980), усиление P1 и N1 с помощью пространственного внимания интерпретировалось в рамках гипотезы контроля сенсорного усиления (Hillyard et al., 1998). Однако Doallo et al. (2004) обнаружили эффект валидности реплики на компонент P1 только в условиях периферической реплики (непроизвольное внимание) с короткими SOA, а не когда была предоставлена ​​центральная информативная реплика (произвольное внимание).Они предположили, что центральные сигналы могут не влиять на сенсорную обработку на уровне P1.

Компонент P1, начинающийся примерно через 100 мс после появления стимула, обычно считается первым компонентом ERP, на который влияет внимание (Heinze et al., 1994; Mangun et al., 1997), и он может отражать механизм, который усиливает перцепционная обработка сопутствующих стимулов (Doallo et al., 2004). Исследования нейровизуализации (Heinze et al., 1994; Mangun et al., 1997) предоставили доказательства того, что компонент P1 генерировался в вентрально-латеральной затылочной области в пределах экстрастриарной коры (веретенообразная извилина и прилегающие области).Компонент более ранней задержки, C1, который, как считается, генерируется в первичной зрительной или полосатой коре головного мозга, как было обнаружено в большинстве исследований, не подвержен влиянию внимания (Clark & ​​Hillyard, 1996; Mangun & Buck, 1998; Mangun & Hillyard, 1991 ). Fu et al. (2010) обнаружили, что в задаче с пространственными указаниями при высоком и низком уровнях нагрузки на внимание P1 усиливается за счет увеличения нагрузки на внимание, а C1 — нет. Термин «нагрузка на внимание» обычно относится к обработке одного и того же стимула (Rauss et al., 2009) и отличается от «перцепционной нагрузки», которая относится к обработке различных (целевых и отвлекающих) стимулов (Lavie, 1995). Однако одноэлементные исследования обезьян (Motter, 1993; Schroeder et al., 1994) и фМРТ (Gandhi et al., 1999; Hopf et al., 2004) показали, что нервная активность в полосатом коре головного мозга может быть чувствительной. Некоторые недавние исследования ERP также предоставили доказательства того, что C1 чувствителен к вниманию, но только при определенных условиях (Fu et al., 2009; Kelly et al., 2008; Rauss et al., 2009), хотя неясно, отражает ли этот эффект истинное усиление C1, учитывая временное перекрытие между компонентами C1 и P1 (Fu et al., 2008). Таким образом, текущий общий консенсус из исследований ERP заключается в том, что экстрастриальная кора головного мозга, индексируемая компонентом P1, представляет собой самую раннюю корковую стадию, на которой зрительно-пространственное внимание надежно и последовательно влияет на активность мозга. В задачах на визуальное пространственное внимание задний компонент N1 всегда появляется примерно через 160 мс после появления стимула (Vogel & Luck, 2000).Хотя P1 и N1 чувствительны к эффектам достоверности реплик, они могут отражать разные механизмы (Doallo et al., 2005; Luck et al., 1994). N1 может отражать усиленную обработку стимулов в посещаемом месте (Luck et al., 1994; Luck and Hillyard, 1995), а также может отражать процесс с ограниченными возможностями (Heinze et al., 1990). Наиболее важно то, что N1 может быть связан с визуальным дискриминирующим процессом в обслуживаемых местах (Mangun and Hillyard, 1991; Vogel and Luck, 2000), связанным с модуляцией дискриминантной обработки сверху вниз.

Известно, что на влияние зрительно-пространственного внимания на поведение и нервную активность влияет старение взрослых (Bennett et al., 2004; Greenwood & Parasuraman, 2003; 2004). Однако не совсем понятно, различается ли локус отбора внимания у молодых и пожилых людей. Lorist et al. (1995) использовали задачу выборочного поиска, чтобы изучить влияние старения на ERP на релевантные и нерелевантные стимулы. Они обнаружили, что латентность позднего отрицательного компонента ERP (N1) была больше в старшей группе, чем у молодых людей, со средней задержкой 25 мс.Кок (2000) представил обзор возрастных изменений в ERP как в произвольных, так и в непроизвольных задачах внимания. Он пришел к выводу, что старые участники проявляли более медленную негативность отбора, чем молодые участники, особенно в задачах со сложными стимулами, а также более сильно отвлекались на нерелевантные периферические стимулы, чем молодые. Эти результаты указывают на снижение ориентации внимания у пожилых людей при выполнении сложных задач на внимание. Компоненты P1 и N1 как для слуховых, так и для зрительных задач были больше в старой группе, чем в молодой (Kok, 2000; Kok and Zeef, 1991; Pfefferbaum et al.1980; Smith et al. 1980a, b), особенно когда стимулы были более интенсивными (Dustman and Snyder, 1981; Kramer et al., 1996), что свидетельствует о повышении умственных усилий у пожилых людей, когда им приходится выполнять сложные задачи. Другие исследования ERP (Bashore, 1990; Strayer et al., 1987) показали, что эффекты старения в основном проявляются на этапах кодирования стимула и связанных с ответом стадиях обработки информации. В задаче визуального поиска Lorenzo-López et al. (2008) обнаружили, что латентность компонента N2pc была меньше и примерно на 68 мс позже в старой группе, чем в молодой.Поскольку амплитуда N2pc рассматривалась как показатель концентрации внимания, они предположили снижение ресурсов обработки внимания у пожилых людей. Более того, источники N2pc были локализованы в затылочно-височных областях в исследовании с использованием магнитоэнцефалографии (МЭГ) (Lorenzo-López et al., 2011), в котором большая активность была обнаружена у молодых, чем у пожилых людей, особенно в правой группе. полушарие.

Возрастное замедление также обнаруживается как в визуальном поиске, так и в задачах Струпа (Bélanger et al., 2010; Lorist, 1995), и часто интерпретируется как отражение общего замедления (Cerella, 1985). Эта гипотеза утверждает, что у пожилых людей время реакции пропорционально больше, чем у молодых, причем степень замедления линейно связана со сложностью задачи. Однако другие исследования не всегда подтверждали эту точку зрения (например, как в исследовании, использующем парадигму конкуренции ответов, Hahn & Kramer, 1995).

Эти переменные данные, касающиеся коррелятов внимания ERP у молодых и пожилых людей, могут отражать различия в задачах, которые влияют на локус выбора внимания.Лави и его коллеги (1994, 2004) предположили, что временная стадия, на которой действует отбор, может варьироваться в зависимости от перцепционной нагрузки. Они предположили, что низкая перцептивная нагрузка способствует позднему выбору, тогда как ранний выбор происходит только тогда, когда перцептивная нагрузка достаточно высока. Перцепционная нагрузка в их исследованиях не только указывала на сложность заданий, но и описывала условия, в которых требовалась качественно иная или дополнительная обработка стимулов. Согласно этой точке зрения, когда происходит поздний выбор, восприятие — это неограниченный процесс, поэтому предел не будет превышен, и перцепционный анализ релевантных и нерелевантных стимулов происходит параллельно, так что обработка отвлекающих факторов достигается за счет достаточных ресурсов внимания.Однако, когда требуется ранний выбор, восприятие — это процесс с ограниченными возможностями, и обработка отвлекающих факторов снижается. Maylor & Lavie (1998) проверили влияние перцептивной нагрузки на избирательное внимание с разным возрастом и предположили, что способность к обработке данных снижается с возрастом в условиях низкой перцепционной нагрузки. Напротив, Мэдден и Лэнгли (2003) представили другой взгляд на теорию перцептивной нагрузки. Они провели три эксперимента, чтобы проверить возрастные различия в задаче выборочного внимания при разных уровнях перцепционной нагрузки.В экспериментах 1 и 2 они обнаружили, что не было разницы в возрасте при низкой перцепционной нагрузке в условиях ограниченных ресурсов. Только в условиях ограниченности данных (они меняли характеристики стимула, сокращали время отображения и добавляли один одноэлементный стимул) наблюдалось возрастное снижение избирательного внимания. Они предположили, что эта разница в возрасте может зависеть от особенности стимула и не может быть связана как таковая с ограничениями способности внимания.

В исследовании Fu и коллег (2008) специально изучались интерактивные эффекты перцептивной нагрузки на корреляты ERP зрительно-пространственного внимания у молодых людей.Нагрузкой на восприятие манипулировали, изменяя потребность в разделении фигуры и фона. Они использовали задачу с центральным направлением внимания с двумя различными условиями перцептивной нагрузки. В условиях высокой воспринимаемой нагрузки цель (левая или правая наклонная диагональная линия) была представлена ​​на сложном фоне из горизонтальных и вертикальных линий, что затрудняло разделение фигуры и фона; в условиях низкой перцепционной нагрузки недиагональные линии были разрезаны на небольшие сегменты, что делало цель более отличной от фона.Они обнаружили, что взаимодействие между перцепционной нагрузкой и вниманием было значительным для N1 (190 мс), по сравнению с условиями низкой перцептивной нагрузки эффект внимания был более выражен в условиях высокой перцепционной нагрузки. Однако взаимодействие не было значимым для более ранних компонентов P1 (110 мс) и C1 (84 мс), что позволяет предположить, что перцепционная нагрузка влияла на эффект внимания на ранней стадии, но не до стадии распознавания, как индексируется компонентом N1 (Vogel И удача, 2000).

В настоящем исследовании мы использовали манипуляцию перцепционной нагрузкой, аналогичную Fu et al. (2009) исследование, посвященное изучению влияния старения взрослых на корреляты ERP зрительно-пространственного внимания. Основываясь на предыдущих исследованиях, мы ожидали, что эффекты внимания будут наблюдаться для компонентов P1 и N1 (Fu et al., 2008; Mangun, 1995; Mishra & Hillyard, 2009). Мы также предположили, что взаимодействие перцепционной нагрузки и внимания будет больше у пожилых людей, чем у молодых людей, и будет в первую очередь отражаться в компоненте N1, основываясь на результатах Fu et al.(2008) и учитывая, что пожилым людям труднее целенаправленно различать при высокой перцепционной нагрузке. Учитывая, что компонент N1 отражает усилия, которые люди должны прилагать, чтобы отличить мишени от отвлекающих факторов (Vogel & Luck, 2000), мы также предсказали, что N1 будет больше у пожилых людей, чем у молодых людей.

2. Методы

2.1. Участники

Были протестированы две группы здоровых участников, молодые и старые. В молодую группу вошли 17 аспирантов и студентов (в возрасте 19–28 лет) Университета Джорджа Мейсона.В пожилую группу вошли 17 здоровых пожилых людей в возрасте 65–73 лет. Их вербовали через рекламу в газетах. Данные трех молодых участников и трех старых участников были отброшены из-за низкой точности, движений глаз или чрезмерных артефактов в ЭЭГ, в результате чего в каждой группе осталось по 14 участников. Четырнадцать молодых участников включали 10 женщин и 4 мужчин в возрасте от 19 до 28 лет (22,1 ± 2,9 года). Все были правши, с нормальным зрением или с поправкой на нормальное зрение (таблица глаз SNELLEN: 20/19.5, таблица глаз ROSENBAUM: 20 / 20,4), со средним тестом достижений широкого диапазона — 3-е изд. (WRAT3) (Wilkinson, 1993) из 52 ± 2,8, средняя шкала памяти Векслера (WMS) (Wechsler, 1987) составляет 11,5 ± 3,7 (немедленный) и 11 ± 3,7 (отсроченный). Четырнадцать старших участников включали 6 женщин и 8 мужчин в возрасте от 65 до 73 лет (68,6 ± 4,7 года), все были правши, с исправленным зрением (таблица зрения SNELLEN: 20 / 24,4, диаграмма зрения ROSENBAUM: 20 / 23,3) . В старой группе средний показатель Mini Mental (Folstein et al., 1975) (доступный для 10 из 14 участников) составлял 29.2 ± 1 и 52,8 ± 4,09 балла по шкале WRAT3. Средние оценки WMS составили 11,3 ± 2,4 для немедленного отзыва и 9,4 ± 2,8 для отсроченного отзыва.

2.2. Стимулы

Стимулы для задания зрительного произвольного внимания предъявлялись с помощью компьютера Pentium 4. Фон дисплея состоял из центрального фиксирующего креста (0,66 ° × 0,66 °) и двух серых квадратных квадратов (3,44 ° × 3,44 °) на белом экране с центром на 6,06 ° латеральнее и 2,62 ° над фиксирующим крестом. Было два вида состояний: состояние высокой перцептивной нагрузки и состояние низкой перцептивной нагрузки.В условиях высокой перцепционной нагрузки массив визуального поиска (2,78 ° × 2,78 °) имел четыре линии: две горизонтальные («-»), одну вертикальную («|») и одну диагональную (это была целевая линия, и она может быть назад «\» или вперед «/»). В условиях поиска с низкой нагрузкой нецелевые линии (горизонтальные и вертикальные линии) в массиве визуального поиска были разрезаны на десять частей, и эти маленькие части были скремблированы в их соответствующих квадрантах. Это облегчило участникам поиск диагональной линии цели. Поисковые массивы с высокой и низкой нагрузкой были представлены в эксперименте одинаково часто, и все поисковые массивы случайным образом появлялись в левом и правом серых квадратах.Диагональная линия (обратный «\» и прямой «/» с равной вероятностью) может случайным образом появиться в любом из четырех квадрантов серого квадрата. Каждое испытание содержало прогнозируемый эндогенный сигнал (достоверность 75%). Кий представлял собой стрелку (1,1 ° × 1,1 °), которая располагалась на 0,98 ° над крестиком фиксации (). Значения яркости фона экрана (24,2 кд / м 2 ) и стимулов (0,05 кд / м 2 ) были одинаковыми в условиях низкой и высокой нагрузки.

Процедура экспериментальной парадигмы, действительные испытания реплик в условиях высокой перцептивной нагрузки (а) и низкой перцептивной нагрузки (б).

2.3. Процедура

После подписания формы согласия участники были проверены на зрение с помощью карманного сканера зрения Розенбаума и диаграммы зрения Снеллена. Минимальная острота зрения была не менее 20/40. Тесты WRAT3 и WMS были назначены всем участникам, в то время как тест Mini Mental был предоставлен только старым участникам. Была предоставлена ​​достаточная практика, чтобы обеспечить точность всех участников более 80%.

Тест ЭЭГ длился около 1.5 часов. Всего в задание было включено 52 блока, каждый из которых состоял из 32 испытаний. Участники могли отдыхать после каждого блока, и продолжительность отдыха находилась под их контролем. Каждое испытание состояло из следующей последовательности (). Во время теста на экране компьютера непрерывно отображались крестик фиксации и два серых прямоугольника. Каждое испытание начиналось со стрелки (представляющей эндогенный пространственный сигнал), мигающей над крестиком фиксации, случайным образом указывающей влево или вправо. Метка со стрелкой отображалась в течение 500 мс, при этом 75% сигналов были действительными, а 25% — недействительными.После реплики массив визуального поиска (включая диагональную целевую линию) был представлен в течение 150 мс, при этом асинхронность начала стимула (SOA) между сигналом и целью варьировалась случайным образом в диапазоне 400-600 мс. Интервал между испытаниями (ITI) варьировался случайным образом в пределах 1500–2000 мс.

После того, как колпачок ЭЭГ был установлен и подготовлен, участники были размещены в тускло освещенной, электрически изолированной комнате на расстоянии около 70 см перед монитором. Во время теста они должны были сидеть в расслабленном положении, фиксировать взгляд на кресте в центре экрана и ограничивать моргание глаз и движения тела.Когда на экране появился поисковый массив, от них требовалось как можно быстрее и точнее реагировать на все цели. Когда появилась обратная линия «\», им нужно использовать правый указательный палец, чтобы нажать клавишу «J» на клавиатуре, а когда появилась прямая линия «/», им нужно использовать левый указательный палец, чтобы нажать клавишу. «F». Регистрировали время отклика, точность и данные ЭЭГ.

2.4. Запись ERP

Электроэнцефалограмма (ЭЭГ) была записана с 26 точек (M1, M2, F3, F4, F7, F8, C3, C4, Cz, CPz, Fz, P7, P8, P3, P4, Pz, PO7, PO8 , PO5, PO6, POz, CB1, CB2, O1, O2, Oz) от 64 электродов Ag / AgCl, установленных в эластичном колпачке (Neuroscan Inc.). Физический референсный электрод находился примерно на 2 см кзади от CZ, и данные ЭЭГ были повторно привязаны к среднему значению для левого и правого сосцевидного отростка (M1 и M2). Вертикальную электроокулограмму (VEOG) регистрировали при размещении электродов над и под левым глазом. Горизонтальную электроокулограмму (HEOG) контролировали путем размещения двух электродов на расстоянии 10 мм от наружного угла угла глазного дна обоих глаз. Все межэлектродные импедансы поддерживались ниже 5 кОм. Сигналы были оцифрованы в режиме онлайн с частотой 500 Гц и полосовой фильтрацией между 0.1 и 40 Гц. Время реакции записывалось в режиме онлайн во время выполнения задания.

2,5. Анализ данных

Поведенческие данные анализировали с помощью дисперсионного анализа с повторными измерениями (ANOVA). Время реакции (RT) регистрировалось в режиме онлайн для всех участников. Для анализа данных использовались показатели успешности и RT с правильными ответами. Независимыми переменными были достоверность реплики (действительная и недействительная), перцепционная нагрузка (низкая и высокая) и возрастная группа (молодые и старые). Время реакции более 1500 мс было исключено из анализа данных.

Данные ЭЭГ регистрировались в режиме онлайн и подвергались цифровой фильтрации с пропусканием нижних частот 30 Гц, а глазные артефакты удалялись из сигнала ЭЭГ с использованием процедуры регрессии, реализованной в программном обеспечении Neuroscan (Semlitsch et al., 1986). Эпоха усреднения началась за 200 мс до цели и закончилась через 600 мс после стимула. Только испытания правильного ответа были включены в средние значения ERP. Испытания с ошибками ответа, движениями тела или мышечной активностью были исключены из анализа. ЭЭГ усреднялись отдельно для всех комбинаций условий задания.Целевые ERP усреднялись отдельно от момента их начала. Пиковые амплитуды и пиковые задержки использовались для статистического анализа. Временные окна для компонентов C1, P1 и N1 составляли 60–88 мс, 90–162 мс и 150–204 мс соответственно. Мы выбрали конкретные временные окна для каждого компонента ERP путем визуальной проверки общих средних значений ERP. Повторные измерения ANOVA были применены к различным компонентам в анализе данных ERP. Факторами были достоверность реплики (действительная и недействительная), перцепционная нагрузка (низкая и высокая), возрастная группа (молодые и старые), поле зрения (левое и правое), полушарие (левое и правое) и место расположения электродов (8 мест для C1. , P1 и N1: P3, P4, P7, P8, PO5, PO6, PO7, PO8).Для компенсации нарушений сферичности использовалась поправка Гринхауса – Гейссера. Постфактум был проведен анализ эффектов взаимодействия.

4. Обсуждение

В настоящем исследовании изучалась взаимосвязь между старением, перцепционной нагрузкой и вниманием с помощью задачи выборочного внимания с эндогенными подсказками. Для различения низкой и высокой перцепционной нагрузки использовались два вида поисковых массивов. Результаты подтвердили несколько наших прогнозов.

4.1. Эффект старения

Влияние возраста на время реакции согласуется с теорией скорости обработки когнитивного старения (Salthouse, 1996).Время реакции было больше у пожилых людей, чем у молодых, особенно в условиях высокой перцепционной нагрузки, что позволяет предположить, что скорость ранней перцептивной обработки снижается с возрастом (Salthouse, 1996), и этот эффект сильнее при выполнении сложной задачи. Снижение скорости может отражать общее замедление когнитивных функций в старой группе.

Эффект старения также отразился на результате ERP. Старение взрослых существенно повлияло на латентность P1 и N1 и амплитуду P1.Эти эффекты указывают на различия в величине ранней визуальной обработки между молодыми и старыми группами. Задержка N1 была позже в старой, чем в молодой группе, что указывает на то, что старшим участникам требуется больше времени для локализации цели в массиве визуального поиска, чем молодым участникам (Lorenzo-López et al., 2008). Но латентность P1 была раньше в старой, чем в молодой группе. В Curran et al. (2001) они обнаружили, что у старых участников была более медленная латентность компонентов P1 только на ипсилатеральных участках, но не на контралатеральных участках, что, возможно, из-за возрастных различий во времени межполушарного переноса.В нашем исследовании мы также не обнаружили, что старение замедляет латентность контралатерального P1. Ипсилатеральная латентность P1 в молодой группе была позже, чем в старой группе в недействительных испытаниях (), поэтому, возможно, поэтому латентность P1 была позже в молодой группе, чем в старой группе. В задаче на визуальное пространственное внимание Гринвуд и Парасураман (2004) обнаружили, что молодые участники испытали большую рентабельность, чем старые участники в недействительных испытаниях. Они предположили, что старые участники не могут удерживать свое внимание на реплике так же хорошо, как молодые участники, и у них может быть более широкий фокус внимания, чем у молодых участников.Поэтому, когда реплика была недействительной, рассеянный фокус внимания в старой группе может снизить затраты на недействительные реплики, а в молодой группе, напротив, больше затрат на недействительные реплики. Возможно, поэтому в молодой группе была обнаружена более поздняя латентность P1 в недействительном исследовании.

4.2. Эффект пространственного внимания

Поведенческие данные показали, что эффекты эндогенных сигналов — эффект произвольного пространственного внимания — были значительными как в молодых, так и в старых группах, как и в предыдущих исследованиях (Curran et al., 2001; Lorist et al., 1995): участники быстрее и точнее реагировали на валидные по сравнению с недействительными испытания, предполагая, что внимание как молодых, так и старых участников было привлечено сигналом к ​​месту, которому была дана подсказка.

Для результатов ERP амплитуда P1 была более положительной, а амплитуда компонента N1 была более отрицательной для целей в валидных, чем в недействительных испытаниях, подтверждая точку зрения, что выбор зрительно-пространственного внимания происходит на ранней стадии обработки информации (Hillyard et al. al., 1998; Mangun & Hillyard, 1991). Эти результаты также согласуются с выводами предыдущих исследований (Fu et al., 2005; Luck and Hillyard, 1994) и могут быть интерпретированы в рамках теории контроля сенсорного усиления визуального внимания (Hillyard et al., 1998), т. Е. Внимание усиливается. перцептивная обработка стимулов.

4.3. Влияние внимания на компонент C1

Влияние внимания на амплитуду и задержку C1 было значительным. Некоторые исследователи (Clark, & Hillyard, 1996; Hopfinger, & West, 2006) сообщили, что C1 невосприимчив к эффектам достоверности внимания, управляемым репликами, но другие (Fu et al., 2008; Келли и др., 2008; Rauss et al., 2009) обнаружили значительное влияние внимания на амплитуду C1. Rauss et al. (2009) предположили, что чем больше внимания требует задача, тем раньше фильтруются нерелевантные стимулы во время обработки восприятия. Задача, использованная в настоящем исследовании, могла аналогичным образом привести к тому, что участникам пришлось обрабатывать дистракторы на очень ранней стадии, и это может объяснить наше наблюдение влияния достоверности реплики на амплитуду C1. Однако влияние достоверности реплики на компонент C1 было обращено (т.е., недействительный> действительный) в настоящем исследовании, возможно, отражая контаминацию C1 экстрастриарной нервной активностью, индексируемой P1 (Fu et al., 2008). Более поздняя задержка C1 для недопустимого по отношению к действительному условию согласуется с такой возможностью.

4.4. Взаимосвязь между вниманием, старением и перцепционной нагрузкой

Основное внимание в нашем исследовании уделялось взаимосвязи между старением, перцепционной нагрузкой и вниманием. Хотя взаимодействие между этими тремя факторами не было значимым, взаимодействия между каждым из двух факторов были значимыми, и отдельные ANOVA показали различия в эффекте достоверности между возрастными группами при различных условиях перцептивной нагрузки, предполагая, что перцептивная нагрузка модулировала отношения возраста и внимание.

4.4.1. Взаимосвязь между старением и перцепционной нагрузкой

Взаимодействие между возрастом и перцептивной нагрузкой на время реакции было значительным. Наиболее точные и быстрые ответы на цели были продемонстрированы молодой группой при низкой перцепционной нагрузке, в то время как старая группа была самой медленной при высокой перцепционной нагрузке. Об аналогичных задержках во времени реакции и снижении точности сообщалось в других исследованиях когнитивного старения (Greenwood & Parasuraman, 1997; Kok, 2000). Эффект перцептивной нагрузки в молодой группе был не таким большим, как в старой группе, возможно, потому, что высокая перцепционная нагрузка в нашей задаче была недостаточно сложной и требовала ресурсов для молодой группы по сравнению со старшей группой.

Для результатов ERP абсолютная величина эффекта перцепционной нагрузки была больше для старших, чем для молодых участников, что отражено в компоненте N1. Кроме того, амплитуда N1 была больше в старой группе, чем в молодой в условиях высокой перцепционной нагрузки. Учитывая, что амплитуда N1 отражает сложность распознавания цели (Vogel & Luck, 2000), результаты согласуются с мнением, что старая группа испытывала больше трудностей в распознавании цели при высокой перцепционной нагрузке, возможно, из-за истощения вычислительной мощности.Аналогичный эффект возраста был также обнаружен в предыдущем исследовании ПЭТ (позитронно-эмиссионная компьютерная томография) (Grady et al., 1992) как для пространственных, так и непространственных визуальных задач. Активация затылочно-височной коры и верхней теменной коры была сильнее в старой группе, чем в молодой. Отсутствие возрастных различий при низкой перцепционной нагрузке согласуется с предыдущими исследованиями (Lavie et al., 2004; Maylor & Lavie, 1998). В нашем исследовании латентность N1 была позже в старой группе, чем в молодой. Чепонене и др.(2008) также обнаружили, что задержка N1 увеличивается с возрастом в задаче визуального поиска. Влияние возраста на латентность N1 предполагает, что пожилые люди показали не только задержку в обработке, но и возможное ограничение способности различать цели при высокой перцепционной нагрузке.

4.4.2. Взаимосвязь между вниманием и перцептивной нагрузкой

Влияние внимания на поведение модулировалось перцепционной нагрузкой. Время реакции было самым коротким, а точность была самой высокой для целевых показателей для испытаний с достоверными указаниями в условиях низкой перцепционной нагрузки; В отличие от этого, RT была высокой, а точность была низкой при высокой перцепционной нагрузке.Это предполагает, что отказ от дистракторов зависел от уровня перцептивной нагрузки — в условиях низкой перцептивной нагрузки ресурсов было достаточно для обработки дистракторов, но они были ограничены в условиях высокой перцепционной нагрузки, что приводило к задержке времени реакции.

Имело место взаимодействие между перцептивной нагрузкой и достоверностью реплики для амплитуды N1, что согласуется с точкой зрения, что перцепционная нагрузка модулирует выбор внимания на ранней стадии обработки, но после распознавания восприятия (Luck et al., 2000). Подобно нашему предыдущему исследованию с использованием задачи устойчивого внимания (Fu et al., 2008), это взаимодействие было значимым только для компонента N1, но не для компонентов C1 и P1. Эти данные свидетельствуют о том, что модуляция эффектов произвольного внимания (либо при устойчивом внимании, либо при центральных задачах с подсказками) перцепционной нагрузкой происходит только на стадии распознавания стимулов, но не на более ранних стадиях корковой обработки, как индексируется компонентами C1 и P1.

4.4.3. Взаимосвязь между вниманием и старением

Задержка P1 в недействительном испытании была позже, чем в валидном испытании в молодой группе, но не было взаимодействия между перцепционной нагрузкой и достоверностью латентности P1.Другими словами, эффект достоверности не зависел от перцептивной нагрузки в молодой группе. Взаимодействие между возрастом и эффектом достоверности было значительным на латентность N1, испытания недействительных подсказок выявили более поздние компоненты N1 как в молодых, так и в старых группах. Таким образом, результаты могут свидетельствовать о том, что выбор внимания происходит раньше в молодой группе (процесс отражался на компоненте P1), чем в старой (процесс отражался на компоненте N1), даже если взаимодействие более высокого порядка с перцепционной нагрузкой не было значимым. .

Таким образом, настоящие результаты показывают, что перцепционная нагрузка модулирует эффекты внимания на нейронную активность, связанную с обработкой цели, и что эта модуляция изменяется с возрастом.

Основные моменты

Эффект пространственного внимания был значительным как в молодых, так и в старых группах.

Скорость ранней обработки восприятия снижается с возрастом.

Эффекты перцепционной нагрузки и старения проявляются на стадии распознавания стимулов.

Перцепционная нагрузка модулирует внимание, и эта модуляция изменяется с возрастом.

Эффект достоверности реплики был обнаружен на компоненте C1.

Различные эффекты произвольного и непроизвольного внимания на активность ЭЭГ в гамма-диапазоне

Abstract

Предыдущие исследования показали, что активность ЭЭГ в гамма-диапазоне может модулироваться вниманием. Здесь мы сравнили эту деятельность для произвольного и непроизвольного пространственного внимания в парадигме пространственных сигналов с лицами в качестве целей.Стимулы и время испытаний оставались постоянными в зависимости от условий внимания, при этом изменялась только прогностическая ценность сигнала. Гамма-диапазон был связан с произвольным переключением внимания, но не с непроизвольным захватом внимания. Наличие повышенных гамма-ответов для произвольного распределения внимания и его отсутствие в случаях непроизвольного захвата предполагает, что нейронные механизмы, управляющие этими двумя типами внимания, различны. Более того, эти данные позволяют описать временную динамику, способствующую диссоциации между произвольным и непроизвольным вниманием.Распределение этого коррелята произвольного внимания согласуется с процессом сверху вниз, вовлекающим контралатеральные передние и задние области.

Ключевые слова: лиц, внимание, сигналы, ЭЭГ, электроэнцефалограмма, гамма, визуальная избирательность

Введение

Поведенческие данные показывают, что пространственное внимание можно вызвать по крайней мере двумя способами. Один направлен на достижение цели и задействует механизмы контроля сверху вниз, тогда как другой является автоматическим и не зависит от задачи.Первое часто называют эндогенным или произвольным вниманием (Posner, 1978), а второе — экзогенным или непроизвольным вниманием (Jonides, 1981).

Обширные свидетельства, использующие парадигму пространственных сигналов (Posner, 1978) (см. a ), указывают на то, что как для произвольного, так и для непроизвольного внимания цели обнаруживаются и распознаются быстрее в точках с правильным указанием по сравнению с местоположением с неправильным указанием (« эффект действительности »). Часто предполагается, что обе формы внимания одинаково усиливают обработку восприятия и контролируются одними и теми же нейронными механизмами (Gazzaniga et al., 1998). Однако поведенческие данные показывают, что произвольное и непроизвольное внимание может иметь разные временные рамки и последствия (Müller and Rabbitt, 1989; Berger et al., 2005).

a , После 1 секунды фиксации сигнал (один прямоугольник изменился на красный, обозначенный пунктирным прямоугольником) отображался в течение 250 мс, за которым следовало одно из двух лиц, отображаемых в течение 300 мс, или пустой экран . Ниже на иллюстрации показаны вероятности (и номера испытаний) каждого типа испытаний (действительный, недействительный, только для сигнала) в различных условиях сигнала (прогнозирующий и непрогнозирующий).С помощью нажатия клавиши участники указывали, какое лицо появилось или нет. b , Время реакции в миллисекундах.

В настоящем исследовании задание на подсказки было объединено с электрофизиологическими измерениями для сравнения произвольного и непроизвольного внимания в идентичных условиях стимула.

Предыдущая работа, связавшая электрофизиологию с парадигмами подсказок, в основном была сосредоточена на потенциалах, связанных с событиями (ERP). Наиболее последовательным открытием является увеличение ранних сенсорных потенциалов (компонент P1), вызванное направленной целью по сравнению с необслуживаемой целью (Mangun and Hillyard, 1991; Hopfinger and Ries, 2005).Более поздние компоненты также могут быть модулированы, но результаты менее согласованы. В то время как некоторые авторы сообщали о большем N1 в достоверных исследованиях (Luck et al., 1994), другие обнаружили обратное (большее N1 в недействительных исследованиях) (Hopfinger and Ries, 2005). Хопфингер и Уэст (2006) измерили взаимодействие между произвольным и непроизвольным вниманием, одновременно управляя двумя типами внимания. Они обнаруживают, что, хотя и влияют друг на друга, произвольное и непроизвольное внимание действует на разных этапах обработки.Однако в использованной ими процедуре добровольные и непроизвольные сигналы были визуально разными и предъявлялись в разное время в данном испытании. Эффекты произвольного и непроизвольного внимания редко сравнивали напрямую при одинаковых условиях стимула в рамках одного и того же исследования ERP. Исследования, в которых была предпринята попытка такого сравнения, не выявили заметных различий в амплитудах P1 или N1 (Doallo et al., 2005).

Предыдущие работы как на животных, так и на людях изучали спектральный состав сигнала ЭЭГ (Gruber et al., 1999; Fries et al., 2001; Видал и др., 2006; Fan et al., 2007), предполагая, что активность в гамма-диапазоне (> 30 Гц) (Tallon-Baudry and Bertrand, 1999) модулируется вниманием. Поэтому мы сосредоточились на гамма-диапазоне, поскольку он относится к произвольному и непроизвольному вниманию. Принимая во внимание, что ERP не различают произвольное и непроизвольное внимание, мы сообщаем о явных различиях между этими двумя системами внимания в гамма-диапазоне.

Результаты

Производительность

В целом распознавание целей было быстрее для валидных, чем недействительных испытаний ( b ).Эффект достоверности был больше в условиях прогнозирующей, чем непредсказуемой подсказки. Эти результаты были подтверждены двухфакторным дисперсионным анализом ANOVA, проведенным для испытаний с целевым присутствием. В целом, ответы были немного быстрее при прогнозировании, чем при непрогнозируемых условиях. Однако эта разница не была значимой ( F (1,15) = 3,32; p = 0,09). Эффект достоверности был значительным ( F (1,15) = 30,29; p <0,001) и взаимодействовал с условием сигнала ( F (1,15) = 15.91; p <0,01). Это взаимодействие указывало на то, что эффекты достоверности были больше в условии прогнозирующего сигнала, чем в условии непредсказуемого сигнала. Запланированные парные сравнения показали, что в обоих условиях влияние достоверности было значительным ( t (15) = 5,14, p <0,001 для прогнозирующего и t (15) = 3,4, p <0,01 для непредсказуемых). Для испытаний без цели производительность была идентична для двух условий реплики (636 мс в обоих).

Процент правильных для действительных и недействительных испытаний после прогнозных сигналов составил 94,7% и 92,4%, соответственно. Соответствующие показатели точности после непредсказуемых сигналов составили 95,2% и 93%. ANOVA показал основной эффект достоверности в частоте ошибок (разница, 2,25%; F (1,15) = 17,30; p <0,01) и отсутствие взаимодействия с условием подсказки ( F <1).

Спектральный анализ

Активность в гамма-диапазоне (определенном здесь как 30–70 Гц) была усреднена для временного окна от 150 до 225 мс после начала спасения для измерения активности, связанной с сигналом, и от 150 до 225 мс после наступления цели до Measure target-related activity () (процесс выбора частотно-временного окна описан в разделе «Материалы и методы»).

Активность, связанная с сигналом

Анализ испытаний с отсутствием цели показал, что мощность гамма-диапазона для сигналов была выше в режиме прогнозирования, чем в состоянии без предупреждения ( a ). Это наблюдение было подтверждено дисперсионным анализом (ANOVA) с условием сигнала (прогнозирующий, непрогнозирующий), стороной сигнала (слева, справа), полушарием (слева, справа) и сайтом (задним, центральным, передним). Основное влияние условия реплики было значительным ( F (1,15) = 4,63; p <0.05), хотя влияния всех других факторов не было (полный статистический анализ см. В дополнительной таблице 1, доступной на сайте www.jneurosci.org в качестве дополнительного материала).

Активность, связанная с целью

Гамма-активность, вызванная недействительными целями в условии прогнозируемого сигнала, была выше, чем активность, вызванная действительными целями. В состоянии непрогнозируемого сигнала гамма, вызванная обоими типами целей (действительными и недействительными), была одинаковой ( b ). ANOVA с условием сигнала (прогнозирующий, непрогнозирующий), валидностью (действительной, недействительной), целевой стороной (слева, справа), полушарием (слева, справа) и сайтом (задним, центральным, передним) в качестве факторов внутри субъекта показал основные эффект действительности ( F (1,15) = 5.12; p <0,05), который взаимодействовал с условием реплики ( F (1,15) = 4,70; p <0,05). Парные запланированные сравнения показали, что в условиях прогнозируемого сигнала гамма-диапазон был значительно выше в недействительных, чем в валидных испытаниях ( F (1,15) = 5,20; p <0,05). В условиях непредсказуемой реплики это не имело места ( F (1,15) = 3,51; p = 0,08). Тенденция в непредсказуемом случае может быть вызвана рядом факторов. a Важно отметить, что значимое взаимодействие отражает достоверные различия в гамма-активности между допустимыми и недопустимыми условиями для прогнозирующих и непредсказуемых условий.

Кроме того, анализ выявил доказательства латеральности ответа гамма-диапазона в условиях прогнозируемого сигнала. И полушарие по взаимодействию со стороны мишени, и полусфера по взаимодействию со стороны мишени были значительными ( F (1,15) = 6,20, p <0.05 и F (2,30) = 7,04, p <0,01 соответственно). Гамма-мощность была выше над полушарием, противоположным целевому положению, чем над ипсилатеральным полушарием. Разница между контралатеральным и ипсилатеральным ответами была значимой для заднего и переднего отделов ( F (1,15) = 7,16, p <0,05 и F (1,15) = 0,33, p <0,01 соответственно). a – c представляет распределения гамма-диапазона на коже головы в трех точках времени после начала действия цели, демонстрируя различия в распространении гамма-излучения по разным участкам кожи головы (дополнительный рис.2, доступно на www.jneurosci.org в качестве дополнительных материалов). Для центральных участков статистический тест не выявил значимых эффектов латеральности (эффект от цели к полушарию F (1,15) = 2,09; p = 0,169, несущественно).

a – c , Распределение активности гамма-диапазона на волосистой части головы при 141, 198 и 236 мс при недействительных испытаниях в условиях прогнозирующего сигнала. Частоты 30–70 Гц были сокращены, а шкалы изменены, чтобы подчеркнуть различия в активности между разными участками.

ERP

Компоненты P1 и N170 не различались в условиях прогнозирующего и непредсказуемого сигналов ( F <1 для всех соответствующих сравнений для компонентов P1 и N170). Оба компонента показали максимальный ответ для сайтов, расположенных контралатерально по отношению к стороне-мишени (значимое взаимодействие полушария со стороны-мишени: F (1,15) = 8,16, p <0,05 для P1 и F (1,15 ) = 8,67, p <0.05 для N170). В соответствии с предыдущими сообщениями в литературе (Mangun and Hillyard, 1991; Hopfinger and Ries, 2005) для обоих состояний внимания компонент P1 был больше для допустимых условий по сравнению с недопустимыми условиями, когда цель была представлена ​​в контралатеральном поле зрения (дополнительное материал, доступный на www.jneurosci.org). Этот эффект был поддержан значительным полушарием на стороне цели посредством достоверного взаимодействия ( F (1,15) = 17,14; p <0.01). Для N170 такого эффекта достоверности обнаружено не было (полушарие рядом с целью по достоверности: F (1,15) = 1,23; p = 0,28, несущественно).

Обсуждение

Настоящие результаты демонстрируют, что произвольное и непроизвольное внимание по-разному влияет на гамма-отклик, тогда как оба влияют на время реакции (RT) одинаково. Эти эффекты проявлялись в два этапа. Первый был в ответ на сигнал: только произвольное увеличение гамма-диапазона, вызванное вниманием, только к сигналу (условие прогнозирующего сигнала).Второй был реакцией на цели: гамма-диапазон увеличивался всякий раз, когда требовалось произвольное переключение внимания на цель. Эти модели гамма-ответа и то, как они соотносятся с произвольным и непроизвольным вниманием, подробно описаны ниже.

Повторяя многие прошлые исследования, действительные цели были обнаружены быстрее, чем недействительные, независимо от прогнозируемой ценности сигнала. Это свидетельствует о том, что резкое появление периферических раздражителей рефлекторно привлекало внимание наблюдателя. Однако, когда сигнал был предсказуемым, участники также добровольно ориентировались на указанное место, что приводило к усилению эффектов достоверности.Поскольку добавление произвольного внимания было единственным различием между двумя состояниями, более высокая мощность гамма-излучения, вызванная прогностическими сигналами, по сравнению с непрогнозирующими сигналами, отражает активность ЭЭГ, связанную с произвольным вниманием. b

Ответы на цели различались в зависимости от того, был ли сигнал предсказуемым или непрогнозирующим. В непредсказуемом состоянии, когда появляется цель, требуется произвольное переключение внимания на цель для выполнения задачи распознавания (как для действительных, так и для недействительных испытаний).Ответ ЭЭГ в этих испытаниях показывает, что после того, как цель появляется в непредсказуемом состоянии, наблюдается усиление ответа в гамма-диапазоне ( b ). Следовательно, для условия непредсказуемой реплики реакция на цели поддерживает соответствие между откликом в гамма-диапазоне и произвольным переключением внимания.

В условии прогнозирующей реплики, при действительных испытаниях, реплика вызывала произвольное внимание, и никакого дополнительного смещения к цели не требуется. В этих испытаниях гамма-диапазон был меньше, потому что участники уже переключили свое внимание на указанное место.Напротив, в недействительных испытаниях, несмотря на то, что переключение внимания произошло на прогностический сигнал, внимание сместилось в неправильное место, и при появлении цели требуется дополнительное переключение внимания. Изучение ответа ЭЭГ в этих испытаниях показывает заметное увеличение гамма-ответа в недействительных испытаниях. И снова ответ ЭЭГ в гамма-диапазоне, кажется, отражает произвольный сдвиг пространственного внимания.

Предыдущие исследования спектральной области сигналов ЭЭГ предложили различные роли гамма-активности, которые включают восприятие, высшие когнитивные функции, такие как память и представление объектов (Herrmann et al., 2004; Зион-Голумбик и Бентин, 2006 г.). Таллон-Бодри и др. (1999) всесторонне исследовали роль активности гамма-диапазона в связывании восприятия. В первоначальных исследованиях гамма-активность измерялась для стимулов, требующих интеграции восприятия для формирования видимого объекта. Однако, поскольку объект, требующий связывания, также был объектом внимания, было неясно, был ли фактор, вызывающий увеличение индуцированной гамма-излучения в этих исследованиях, связыванием восприятия, отбором по вниманию или их комбинацией (Tallon-Baudry et al., 2005).

Предыдущая работа показала, что гамма-диапазон может быть связан с избирательным вниманием. Gruber et al. (1999) сообщили об увеличении активности гамма-диапазона в теменно-затылочных участках, противоположных контролируемому движению, а недавно Vidal et al. (2006) диссоциировали между реакцией на визуальную группировку и сосредоточенным вниманием. В этом исследовании, однако, участникам было предложено выборочно уделить внимание подмножеству стимулов на дисплее для последующего отчета об ориентации элементов, задача, включающая компонент памяти в дополнение к компонентам выборочного внимания.Fan et al. (2007) ранее сообщали об увеличении ответа гамма-диапазона на периферический прогнозирующий сигнал, как мы обнаружили здесь. Авторы называют этот эффект эффектом пространственной ориентации. Однако в их исследовании неясно, вызвано ли это увеличение периферической сенсорной стимуляцией, экзогенным захватом внимания периферическим сигналом или произвольным направлением внимания на указанное место (сигналы были на 100% предсказуемыми).

Наши данные исключают сенсорную интерпретацию этих результатов и предполагают, что увеличение гамма-диапазона связано с произвольным, а не непроизвольным развертыванием внимания.Поскольку механизмы отбора и организации восприятия считаются очень интерактивными, привязку восприятия и внимание трудно разделить. В настоящем исследовании мы обошли эту проблему, наблюдая эффекты произвольного и непроизвольного внимания на активность гамма-диапазона в отсутствие сенсорных различий между этими двумя состояниями внимания. Возможно, нейронные механизмы, поддерживающие произвольные сдвиги внимания, также участвуют в связывании восприятия (Treisman and Gelade, 1980), однако эти вопросы требуют дальнейшего изучения.

В отличие от гаммы, ERP не делали различий между произвольным и непроизвольным вниманием. Подобно предыдущим исследованиям (Mangun and Hillyard, 1991; Hopfinger and Ries, 2005), мы обнаружили доказательства ранней сенсорной обработки для достоверно выделенных местоположений по сравнению с неверно указанными местоположениями (на что указывает более крупный компонент P1 в достоверных испытаниях). Однако на это различие в значительной степени не повлияла предсказуемость сигналов (Doallo et al., 2005). Эта диссоциация между более высокочастотными ответами в диапазоне гамма-диапазона и низкочастотными ответами в ERPs предполагает, что высокочастотная и низкочастотная активность ЭЭГ отражают разные нейронные механизмы.

Наши результаты в отношении гамма-диапазона относятся к предыдущим результатам, полученным при однократных записях. У обезьяны V4 гамма-активность коррелирует с отбором по вниманию (Fries et al., 2001). Записи в этом исследовании были ограничены экстрастриальными областями. Наши данные дополняют работу на животных, поскольку они выявляют контралатеральные реакции на предсказательные сигналы и посещаемые цели, которые сначала появляются в передних областях, а затем распространяются на задние области (дополнительный фильм 1, доступный на сайте www.jneurosci.org в качестве дополнительного материала). Такое контралатеральное лобно-теменное распределение согласуется с данными как исследований функциональной магнитно-резонансной томографии (фМРТ) на людях, так и исследований на животных, показывающих значимость кортикальных областей, таких как лобные поля глаза, в избирательном произвольном внимании (Corbetta, 1998; Buschman and Miller, 2007). ).

Было показано, что активность ЭЭГ в α-диапазоне модулируется устойчивым произвольным вниманием (Worden et al., 2000, Thut et al., 2006). Эти модуляции обычно развиваются за 400 мс после начала пространственного сигнала. Возможно, что ответы α-диапазона и гамма-диапазона взаимодействуют, и будущие исследования могут решить эту проблему с использованием более длинных интервалов контрольных точек, чем те, которые используются здесь. Настоящее исследование было разработано, чтобы позволить прямое сравнение между произвольным и непроизвольным вниманием, требующим относительно коротких интервалов между репликами и целевыми объектами.

Различия в нейронной реакции между произвольными и непроизвольными состояниями внимания хорошо согласуются с гипотезой о том, что они включают разные механизмы, и предполагают, как эти два типа внимания могут влиять на производительность и перцептивную обработку.Предыдущие подтверждения этой гипотезы можно найти как в поведенческих исследованиях, так и в работе с изображениями. RT-исследования показали, что эффекты непроизвольного внимания быстро рассеиваются и обращаются вспять при асинхронности начала длинного сигнала-мишени, в то время как эффекты произвольного внимания на производительность остаются устойчивыми (Berger et al., 2005). Prinzmetal et al. (2005) предполагают, что есть несколько случаев, когда произвольное внимание влияет на точность, тогда как непроизвольное внимание не в идентичных условиях стимула. Исследования фМРТ также сообщают о различиях между произвольным и непроизвольным вниманием, в основном в спинных областях (Kincade et al., 2005). Зависящая от уровня кислорода в крови реакция на лица в веретенообразной области лица (Kanwisher et al., 1997) увеличивалась, когда целевое лицо было представлено в указанном месте по сравнению с необработанным местоположением, но только в том случае, если сигналы предсказывали местоположение цели ( М. Эстерман и В. Принцметал, неопубликованное наблюдение). Текущее исследование ЭЭГ дает представление о временной динамике произвольного и непроизвольного внимания и показывает, что реакция в гамма-диапазоне отражает произвольные сдвиги внимания.

Направление произвольного временного внимания увеличивает фиксационную стабильность

Abstract

Наши визуальные данные постоянно меняются, но не все моменты одинаково важны.Визуальное временное внимание, приоритезация визуальной информации в определенные моменты времени, увеличивает перцептивную чувствительность в поведенчески значимые моменты времени. Динамические процессы, лежащие в основе этого увеличения, неясны. Во время фиксации человек совершает небольшие движения глаз, называемые микросаккадами, а подавление микросаккад улучшает восприятие кратких стимулов. Здесь мы исследовали, изменяет ли временное внимание паттерн микросаккад в ожидании кратких стимулов. Наблюдатели (мужчины и женщины) оценивали стимулы, представленные в короткой последовательности.Наблюдателям давали либо информативное предварение, чтобы обратить внимание на один из стимулов, который, вероятно, нужно было исследовать, либо неинформативное (нейтральное) предварение. Мы обнаружили сильное микросаккадическое торможение перед последовательностью стимулов, вероятно, из-за его предсказуемого начала. Важно отметить, что это упреждающее торможение было сильнее, когда первая мишень в последовательности (T1) была предопределена (релевантная для задачи), чем когда предвестие было неинформативным. Более того, время последнего микросаккада перед T1 и первого микросаккада после T1 изменилось таким образом, что оба произошли раньше, когда T1 был предварительно обработан, чем когда предварительный этап был неинформативным.Наконец, время ближайших микросаккад до и после T1 повлияло на выполнение задачи. Таким образом, направление произвольного временного внимания влияет на микросаккады, помогая стабилизировать фиксацию в самые важные моменты помимо эффекта предсказуемости. Подобно тому, как саккадирование на соответствующий стимул может быть явным коррелятом распределения пространственного внимания, точно синхронизированная стабилизация взгляда может быть явным коррелятом распределения временного внимания.

ЗАЯВЛЕНИЕ О ЗНАЧЕНИИ Мы обращаем внимание на моменты времени, когда может произойти соответствующее событие.Такое временное внимание улучшает наше зрительное восприятие, но не совсем понятно, как это происходит. Здесь мы обнаружили новый поведенческий коррелят произвольного или целенаправленного временного внимания. Мы обнаружили, что паттерн небольших фиксирующих движений глаз, называемых микросаккадами, изменяется в определенные моменты поведения таким образом, чтобы стабилизировать положение глаз. Микросаккады во время кратковременного визуального стимула могут ухудшить его восприятие. Таким образом, такая стабилизация фиксации может способствовать улучшению зрительного восприятия в часы посещения.Эта ссылка предполагает, что, помимо областей коры, подкорковые области, опосредующие движения глаз, могут быть задействованы во временном внимании.

Введение

Временное внимание — это приоритет сенсорной информации в определенные моменты времени. Это позволяет нам комбинировать информацию об ожидаемом времени сенсорных событий с текущими целями задачи, чтобы улучшить наше восприятие и поведение (Nobre and Rohenkohl, 2014; Nobre and van Ede, 2018). Например, при возвращении теннисной подачи очень важно хорошо видеть мяч в тот момент, когда он встречается с ракеткой вашего соперника, но менее важно хорошо видеть его за полсекунды раньше.Добровольное направление визуального внимания на соответствующее время увеличивает восприимчивость в это время (Correa et al., 2005; Davranche et al., 2011; Rohenkohl et al., 2014; Samaha et al., 2015; Denison et al., 2017; Fernández et al., В печати) и снижает чувствительность в другое время, что приводит к компромиссу внимания (Denison et al., 2017). Механизмы, лежащие в основе распределения и восприятия произвольного временного внимания, остаются плохо изученными.

Чтобы понять внимание как динамический процесс, очень важно различать временное внимание, расстановку приоритетов времени, важного для задачи, и временное ожидание, способность предсказывать время стимула независимо от релевантности задачи.Концептуальное различие между вниманием (релевантностью) и ожиданием (предсказуемостью) было установлено в пространственной и характерной областях, в которых два фактора оказывают диссоциативное влияние на восприятие и нейронные реакции (Summerfield and Egner, 2009; Kok et al., 2012; Wyart et al., 2012; Summerfield, Egner, 2016). Здесь мы манипулировали временным вниманием, приравнивая ожидание, используя прекурсоры, чтобы направить произвольное временное внимание на определенные стимулы в предсказуемо рассчитанных по времени последовательностях кратких визуальных целей (Denison et al., 2017; Fernández et al., В печати). Эта задача требует точного во времени когнитивного контроля, чтобы следить за соответствующим моментом времени, который варьируется от испытания к испытанию.

Мы исследовали возможность явной глазодвигательной сигнатуры произвольного временного внимания, исследуя взаимодействие между произвольным временным вниманием и микросаккадами. Микросаккады — это небольшие (<1 °) движения глаз, совершаемые 1-2 раза в секунду даже при фиксации (Otero-Millan et al., 2008; Rolfs, 2009; Martinez-Conde et al., 2013; Руччи и Полетти, 2015). Были обнаружены корреляции между микросаккадами и пространственным скрытым вниманием во время фиксации (Hafed and Clark, 2002; Engbert, Kliegl, 2003; Yuval-Greenberg et al., 2014; Lowet et al., 2018). Однако их интерпретация противоречива (Tse et al., 2004; Martinez-Conde et al., 2013), а пространственное внимание также влияет на поведение в отсутствие микросаккад (Poletti et al., 2017). Что важно для понимания механизмов, лежащих в основе временного внимания, микросаккады обеспечивают непрерывный онлайн-физиологический показатель, который может выявить динамические процессы, недоступные только с помощью поведенческих показателей.

Микросаккады способствуют изменчивости визуального восприятия (Hafed et al., 2015). Они усиливают восприятие статических стимулов, предотвращая и противодействуя угасанию восприятия во время устойчивой фиксации (Ditchburn and Ginsborg, 1952; Riggs et al., 1953; Martinez-Conde et al., 2006; McCamy et al., 2012; Costela et al., 2017) и, соответственно, может увеличивать нейронную активность (Martinez-Conde et al., 2013; Troncoso et al., 2015). Они также улучшают зрение, располагая стимулы в области с максимальной остротой зрения в пределах ямки (Poletti et al., 2013; Руччи и Полетти, 2015). Однако микросаккады ухудшают восприятие кратких стимулов, которые возникают примерно во время возникновения микросаккад, явление, известное как микросаккадическое подавление (Zuber, Stark, 1966; Beeler, 1967; Hafed and Krauzlis, 2010; Hafed et al., 2011; Amit et al., 2011; Amit et al., 2011; Amit et al., 2011; Amit et al. др., 2019). Соответствующее снижение нейронной реакции сразу после микросаккад было обнаружено во многих визуальных областях (Herrington et al., 2009; Hafed and Krauzlis, 2010; Martinez-Conde et al., 2013; Chen et al., 2015; Chen and Hafed, 2017; Loughnane et al., 2018).

Люди и обезьяны активно подавляют микросаккады перед предсказуемо рассчитанным и коротким стимулом, что помогает избежать подавления микросаккад во время предъявления стимула (Findlay, 1974; Betta and Turatto, 2006; Pastukhov, Braun, 2010; Hafed et al., 2011; Fried et al., 2014; Dankner et al., 2017; Olmos-Solis et al., 2017; Amit et al., 2019). Недавние исследования связали временную предсказуемость, подавление микросаккады перед заданием и улучшение производительности. В частности, взрослые нейротипы больше подавляют микросаккады перед стимулами с предсказуемым временем, чем перед стимулами со случайным временем (Dankner et al., 2017; Amit et al., 2019), тогда как взрослые с синдромом дефицита внимания / гиперактивности этого не делают (Dankner et al., 2017). Следовательно, контроль времени микросаккада в соответствии с временными ожиданиями улучшает производительность и может играть роль в ухудшении производительности в клинических группах.

Неизвестно, чувствительна ли динамика микросаккада к временному вниманию. Не исследовалось, контролируются ли микросаккады, чтобы отдавать предпочтение более релевантным по сравнению с менее значимыми временами стимула, когда все стимулы одинаково предсказуемы.Здесь мы манипулировали временным вниманием, используя преюдицию, и исследовали влияние этой манипуляции на микросаккады. Мы обнаружили, что, помимо эффекта ожидания, управление временным вниманием увеличивает стабилизацию положения глаз во время кратковременного релевантного визуального стимула.

Результаты

Поведение

Тридцать человек-наблюдателей оценили ориентацию решетчатых стимулов, появляющихся в коротких последовательностях. Временным вниманием манипулировали к разным временам стимула с помощью прецедента (рис.1). Предисловие может быть информативным, одиночным звуковым сигналом, указывающим на цель, которая, вероятно, будет исследована с 75% достоверностью, или неинформативным (нейтральным).

Рисунок 1.

Задача и поведение. a , Схема айтрекинга и настройки дисплея. Наблюдатели фиксировали центральный крест, и все стимулы появлялись в правом нижнем квадранте. b , Временная шкала испытаний для двухцелевых задач (эксперименты 1 и 3). В эксперименте 3 после сигнала отклика появлялась зондовая решетка, которую наблюдатель настраивал для оценки ориентации (не показано). c , Временная шкала испытаний для трехцелевой задачи (эксперимент 2). d , Точность характеристик, нормализованная к средним нейтральным характеристикам для каждого наблюдателя, среднего и SEM. Эксперименты 1–3, n = 30. V, действительно; N нейтральный; Я инвалид. ** p <0,01; *** р <0,001.

Temporal preuement улучшила точность определения ориентации, как ранее сообщалось в Denison et al. (2017) Эксперименты 1–3. Все наборы данных, используемые для анализа микросаккад, включая наборы данных замены, здесь объединяются и пересчитываются (рис.1 д ). Чтобы количественно оценить поведенческий эффект временного внимания в объединенных данных, мы проанализировали нормализованную точность. Точность была наивысшей для действительных испытаний, промежуточной для нейтральных испытаний и наименьшей для недействительных испытаний как для T1, так и для T2 (главный эффект достоверности, T1: χ 2 (2) = 20,33, p = 3,8 × 10 −5 ; T2: χ 2 (2) = 13,54, p = 0,0011), с увеличением производительности от недействительных к действительным испытаниям на 16% для T1 и 12% для T2.Улучшение с вниманием было сопоставимо для двух целей (отсутствие взаимодействия между достоверностью и целью, χ 2 (2) = 0,83, p = 0,66). Это улучшение не зависело от эксперимента (отсутствие взаимодействий между валидностью и экспериментом или между валидностью, целью и экспериментом, χ 2 <3, p > 0,6). Эти поведенческие данные показывают, что временным вниманием успешно манипулировали в текущем наборе данных, что позволило нам исследовать, как временное внимание влияет на микросаккады.

Обнаружение микросаккад

Во время экспериментов онлайн-отслеживание взгляда использовалось для обнаружения и повторения испытаний с морганиями или положением взгляда> 1,5 ° от фиксации. Таким образом, завершенные испытания не содержали морганий или больших движений глаз. Во время периодов фиксации между предвестником и ответной репликой среднее значение стандартного отклонения положения глаза во времени для разных наблюдателей составляло от 0,08 до 0,15 ° (среднее значение 0,12 °, стандартное отклонение = 0,02 °) в горизонтальном направлении и от 0,07 до 0,22 °. (означает 0.12 °, SD = 0,04 °) в вертикальном направлении. Микросаккады <1 ° были обнаружены в автономном режиме с помощью стандартных алгоритмов (Engbert and Kliegl, 2003) и следовали основной последовательности со средней корреляцией между амплитудой и скоростью у наблюдателей 0,88 (SD = 0,034). Средняя амплитуда микросаккады варьировалась от 0,25 ° до 0,62 ° (среднее значение 0,41 °, стандартное отклонение = 0,09 °) у разных наблюдателей.

Скорость микросаккада

Общая скорость микросаккада продемонстрировала ожидаемую динамику в течение испытательного периода (рис. 2 a ).Средняя частота микросаккада составляла ~ 1,8 Гц во время предварительного тона за 1000 мс до T1. После звукового сигнала скорость снижалась, восстанавливалась и возвращалась к базовому уровню в течение 300 мс; это характерная динамика после слухового стимула (Rolfs et al., 2008; Yuval-Greenberg and Deouell, 2011). Затем частота микросаккада уменьшалась приблизительно линейно в течение 500 мс перед T1 от скорости ~ 1,7 Гц до скорости ~ 0,2 Гц. Мы называем это снижение «подавлением предварительной цели».«Практически полное подавление, которое мы наблюдали, указывает на сильное влияние ожиданий по времени стимула на микросаккады в нашей задаче. Во время целевых презентаций скорость микросаккада оставалась близкой к нулю, а затем увеличивалась через 300–500 мс после T1 («восстановление после цели»). После первоначального резкого отскока до ~ 0,7 Гц частота микросаккада продолжала медленно увеличиваться, достигая значения ~ 1,5 Гц через 1000 мс после T1.

Рисунок 2.

Частота микросаккад. a , Средняя частота микросаккад в исследовании.Данные объединены в общих предварительных условиях экспериментов 1–3 (нейтральные, T1, T2, показаны отдельными цветными линиями). Пунктирные вертикальные линии показывают судебные процессы. Сигнал ответа не отображается, потому что его время различается для задач с двумя и тремя целями. Светло-серый цвет показывает период подавления до цели, используемый для статистического анализа, а стрелка указывает отскок после цели. b , Увеличение периода подавления до мишени, обозначенного в a .Темно-серым цветом показаны значительные временные окна с кластерной коррекцией, T1 <нейтрально, p <0,05.

В дополнение к этой общей динамике, скорость микросаккада модулировалась прецедентом. Скорость микросаккада зависела от типа прецедента во время периода ингибирования до мишени (рис. 2 b ). В течение этого периода нейтральные испытания имели тенденцию иметь самую высокую частоту, испытания предваряющего Т1 имели тенденцию иметь самую низкую частоту, а испытания предваряющего Т2 имели промежуточную частоту. Частота микросаккад для нейтральных испытаний была значительно выше, чем частота для испытаний с предварительным T1 в двух временных окнах (окно 1: от -357 до -301 мс, β sum = 20.14, p = 0,01; окно 2: от -285 до -207 мс, сумма β = 28,02, p = 0,004; выделено темно-серым цветом на рис. 2 ( b ), как определено с помощью смешанной линейной модели с последующими проверками перестановок с кластерной коррекцией. Средние значения в этих окнах (окно 1: нейтральное = 1,04, предваряющее T1 = 0,84, предваряющее T2 = 0,93; окно 2: нейтральное = 0,75, предваряющее T1 = 0,61, предваряющее T2 = 0,69) не показали значимых взаимодействий между типом предваряющего действия и экспериментом. (все абсолютные β <0,34, p > 0.05). Таким образом, в течение периода подавления предварительной мишени, ведущего к T1, скорость микросаккада была ниже, когда T1 был предварительно обработан, чем когда предварительный этап был неинформативным.

Средний временной ряд также показал более ранний отскок после цели, когда T1 был предварительно задан, по сравнению с тем, когда были заданы другие предварительные значения (рис. 2 a ). Однако, поскольку отскок происходил в разное время для разных наблюдателей и экспериментов (т. Е. Отскоки систематически происходили позже, когда было три цели), казалось неуместным статистически оценивать среднюю скорость микросаккада во время периода отскока.Вместо этого, чтобы оценить временные сдвиги внутри наблюдателя в микросаккаде как функцию предвестника, мы количественно оценили время отскока и время подавления до цели.

Время микросаккады

Чтобы исследовать влияние временного внимания на точное время микросаккады во временной окрестности цели, мы количественно оценили подавление до цели и время отскока после цели. На рис. 3 a показан растр времени начала микросаккада для примерного наблюдателя. Для каждого испытания задержка подавления перед мишенью определялась как начальная задержка последней микросаккады перед T1 («последняя MS перед T1»), а задержка отскока после цели определялась как латентность начала первой микросаккады после T1 («первая пост-запись»). -T1 MS »).Этот показатель был назван «msRT», потому что он аналогичен измерению времени реакции (Bonneh et al., 2015). Мы использовали T1 в качестве эталонного времени, потому что это начало целевой последовательности, поэтому предварительный период свободен от глазодвигательных реакций на начало стимула. Несколько микросаккад было сделано во время целевой последовательности, поэтому большинство микросаккад после T1 (93,3%) также произошло после T2.

Рисунок 3. Время микросаккада

. a , Растровый график, показывающий время начала микросаккада (МС) (синие галочки) в 40 предварительных испытаниях T1 для примера наблюдателя из эксперимента 2.Пунктирные вертикальные линии показывают судебные процессы. Для каждого испытания регистрировали латентные периоды последнего MS до T1 и первого MS после T1 для количественной оценки времени ингибирования и восстановления, соответственно. b , Распределение латентных периодов между испытаниями ингибирования (последняя MS перед T1) для другого примера наблюдателя из эксперимента 2. Предварительные условия показаны разными цветами. c , Распределения задержки ингибирования (последняя MS перед T1) для группы наблюдателей. Задержки составили из -баллов, чтобы объединить наблюдателей с разным общим временем и частотой MS.Цветные линии и заштрихованные области показывают среднее значение и SEM оцененной плотности вероятности для каждого предварительного условия. Вертикальные линии показывают медианы групповых распределений. d , сводка групповых задержек. Маркеры и полосы ошибок показывают среднее значение и SEM медианы z -балльной задержки каждого наблюдателя для каждого предварительного условия. Абсолютная величина разницы в задержке между предварительным T1 и нейтральными условиями составила 37 мс. e и f соответствуют c и d , но показывают задержки отскока (первая MS после T1).Эксперименты 1–3, n = 30; Эксперимент 2, n = 9.

Мы оценили распределение задержек до T1 и после T1 по испытаниям для каждого типа предшественника. Рисунок 3 b показывает распределения для одного примера наблюдателя. Задержки у разных наблюдателей различались. Медианные задержки до T1 варьировались от -713 мс до -297,5 мс, а задержки после T1 — от 316 до 1069 мс. Латентные периоды после T1 также систематически были позже для эксперимента 2, который имел три цели, по сравнению с экспериментами 1 и 3, потому что каждое представление цели подавляет микросаккады.Таким образом, чтобы объединить данные, полученные от наблюдателей и экспериментов, для каждого наблюдателя, независимо от его типа, сначала были оценены задержки до T1 и после T1.

Синхронизация микросаккада непосредственно до и после T1 зависела от типа прейскуранта. Задержки следовали за систематической временной прогрессией: сначала для испытаний на предварительном Т1, позже для испытаний на предварительном Т2, и на последнем этапе для испытаний на предварительном Т3. Мы обнаружили такую ​​же прогрессию для латентных периодов до Т1 ингибирования (рис.3 c , суммированные на рис.3 d ) и латентности отскока после T1 (рис. 3 e , обобщенные на рис. 3 f ). Распределения по времени для нейтральных испытаний были относительно поздними, подобными предварительному T3 для латентных периодов ингибирования до T1 и для предотвращения T2 для латентных периодов после отскока после T1 (Fig. 3 c – f ).

Влияние временного внимания на тайминг микросаккада, наблюдаемое в распределениях полной латентности, было подтверждено статистическим анализом медианной латентности до и после T1 для каждого наблюдателя и типа предварения (рис.3 д , ф ). Наблюдалось основное влияние типа презумпции на медианную задержку до T1 (χ 2 (2) = 16,59, p = 0,00025) и отсутствие взаимодействия с экспериментом (χ 2 (4) = 2.41, п. = 0,66). Задержка до Т1 была раньше для предварительного Т1, чем для нейтральных испытаний (β = 0,18, p <0,001). Это было также раньше для предварительного Т2, чем для нейтральных испытаний (β = 0,19, p = 0,012). В эксперименте с тремя целевыми объектами латентность до Т1 была раньше для предварительного Т1, чем для предварительных испытаний Т3 (β = 0.21, p = 0,006), несмотря на уменьшенную мощность в этом меньшем наборе данных. Также наблюдалось основное влияние типа предвестника на медианную задержку после T1 (χ 2 (2) = 8,33, p = 0,016) и отсутствие взаимодействия с экспериментом (χ 2 (4) ). = 5,03, р = 0,28). Задержка после T1 была раньше для испытаний с предварительным T1, чем для нейтральных испытаний (β = 0,16, p = 0,005) и испытаний до T2 (β = 0,14, p = 0,017). Precue T1 не отличался от precue T3 в эксперименте с тремя мишенями (β = 0.21, p = 0,096). В полном наборе данных никакие другие парные сравнения между типами предшественников не были значимыми для латентности до T1 или после T1 (все абсолютные β <0,09, p > 0,05). Мы подтвердили, что результаты были аналогичными, когда мы проанализировали среднюю или среднюю латентность без оценки z . В ненормализованных единицах средний сдвиг медианы латентности от предварительного T1 к нейтральным испытаниям составлял 37 мс для латентности как до T1, так и после T1 (рис. 3 d , f ).Сходство эффектов типа предвестника на латентность ингибирования и отскока предполагает, что при временном внимании период микросаккадического торможения просто сдвигается в зависимости от того, какая цель наиболее актуальна.

Чтобы лучше понять природу микросаккад подавления и отскока, мы оценили, есть ли у наблюдателей какое-либо направленное смещение в сторону целевого местоположения в нижнем правом квадранте экрана. Мы не нашли доказательств такой систематической ошибки (рис. 4). Скорее, эти микросаккады имели типичный горизонтальный сдвиг (Engbert, Kliegl, 2003; Tse et al., 2004; Hermens and Walker, 2010) с небольшим дополнительным перекосом вверх и вправо. Микросаккады после T1 имели тенденцию иметь больший сдвиг вверх, чем микросаккады до T1. Мы также проанализировали направления микросаккад ингибирования и отскока в зависимости от их латентности (в интервале времени 200 мс) и типа предвестника. Как и в комбинированных данных, ни интервал времени, ни предварительное условие не показали смещения в сторону целевого местоположения.

Рисунок 4.

Направления ингибирования (последний до Т1) и отскока (первый после Т1) микросаккад.Полярные гистограммы показывают долю испытаний с микросаккадами в каждом направлении от общего числа испытаний с микросаккадами до T1 / после T1. Целевые стимулы располагались под углом 315 °.

Связь между таймингом микросаккада и поведением

Влияние произвольного временного внимания на тайминг микросаккада предсказывает функциональную связь между таймингом микросаккада и поведением. Такая связь была задокументирована в форме подавления микросаккад или снижения поведенческих характеристик, когда микросаккады происходят непосредственно перед кратковременной целью (Zuber and Stark, 1966; Beeler, 1967; Hafed and Krauzlis, 2010; Hafed et al., 2011). В наших данных, согласующихся с этими наблюдениями, точность сообщения об ориентации T1 имела тенденцию быть ниже, когда микросаккад происходил за 0–100 мс до T1, по сравнению с тем, когда микросаккад не происходил в этот интервал времени (χ 2 (1) ). = 3,52, p = 0,061) (рис.5 a ). Этого не было для T2 или T3 (χ 2 (1) <1, p > 0,3). Обратите внимание, что испытаний с микросаккадами в эти временные интервалы было немного, особенно перед T2 и T3 (рис.2 a ), что могло снизить качество оценок точности.

Рисунок 5.

Связь между микросаккадами и поведением. a , Тест поведенческого подавления микросаккад. Изменение точности отчета о цели, когда микросаккад происходил за 0–100 мс до цели по сравнению с тем, когда в этом интервале микросаккад не происходил. b , Влияние последней задержки MS до T1 и первой после T1 на поведение. Задержки разбиты на интервалы 200 мс (разделены серыми вертикальными линиями).Маркеры показывают изменение точности, когда MS произошла в ячейке, по сравнению со средней точностью во всех испытаниях для данной цели. Среднее значение и SEM показаны для каждой цели (цветные маркеры и линии). Пунктирные вертикальные линии показывают судебные процессы. Эксперименты 1–3, n = 30; Эксперимент 2, n = 9. ** p <0,01. c , То же, что и центральная часть b , но с более высоким временным разрешением (интервалы задержки 100 мс, шаги 10 мс) для оценки управляемых MS поведенческих компромиссов между T1 и T2.(Т3 не пересчитывается при более высоком разрешении из-за более низкой надежности из-за меньшего количества наблюдателей.) Заштрихованная серым область показывает значительное временное окно с кластерной коррекцией (центры бинов ± 50 мс) для разницы между Т1 и Т2, p <0,05. n = 30.

Затем мы оценили взаимосвязь между временем микросаккада и поведением, особенно для последнего микросаккада до T1 и первого микросаккада после T1, используемых для количественной оценки времени торможения и отскока, соответственно. Основываясь на количестве проб, мы разделили пробный период на интервалы времени по 200 мс.Для каждого интервала задержки и цели мы вычислили изменение точности, когда микросаккад произошел в этом интервале, относительно базовой линии, средней точности по всем испытаниям, в которых эта цель была зондирована (рис. 5 b ). Снова согласуясь с подавлением микросаккад, микросаккады были связаны с точностью ниже средней для данной цели, когда они находились в том же интервале, что и эта цель, хотя эти сокращения не достигли значимости. Интересно, что когда первая микросаккада после T1 произошла между 400 и 600 мс, суждения об ориентации для T1 были более верными (β = 0.051, p = 0,002 после поправки Бонферрони для множественных сравнений по всем бинам и целевым объектам). Это время соответствует времени отскока после цели, очевидному во временном ряду скорости микросаккада (рис. 2 a ).

Мы заметили, что микросаккады в определенных ячейках задержки, по-видимому, связаны с лучшей производительностью для одной цели, но худшей производительностью для другой цели. Чтобы оценить возможность того, что микросаккады в определенное время способствуют компромиссу производительности между целями, мы построили данные для T1 и T2 только с более высоким временным разрешением (интервалы 100 мс, размер шага 10 мс) (рис.5 с ). Затем мы напрямую сравнили изменения производительности, связанные с микросаккадами T1 и T2, с течением времени. Микросаккад отскока на 60–210 мс повлиял на производительность T1 и T2 по-разному, улучшив производительность для T2, но ухудшив ее для T1 (β sum = 2,54, p = 0,03). Обратите внимание, что показатели T1 и T2 не были индивидуально ухудшены или улучшены сверх случайного уровня; только разница между Т1 и Т2 была значительной. Подобная разница между T1 и T2, хотя и незначительная, была очевидна для микросаккад непосредственно перед T1 (рис.5 с ).

Таким образом, время микросаккад было поведенчески значимым в этой задаче. Мы обнаружили подавление микросаккад, улучшенные поведенческие характеристики для T1, когда отскок составлял ~ 500 мс после T1, и компромиссы в производительности между T1 и T2 в зависимости от времени микросаккада. Эти результаты подтверждают актуальность изменений микросаккада, связанных с вниманием, для зрительной чувствительности.

Обсуждение

Микросаккады раскрывают упреждающие механизмы временного внимания

Когда наблюдатели направляют произвольное временное внимание, частота микросаккад снижается, а время микросаккада увеличивается, что приводит к более раннему микросаккадическому торможению в ожидании наблюдаемого стимула.Частота микросаккад в целом снизилась, что привело к предсказуемому началу T1, и она была ниже перед мишенями, когда предварительное задание проинструктировало наблюдателей уделять внимание T1, чем когда предварительное задание было неинформативным (нейтральным). Время полного микросаккадического ингибирования до начала действия мишени также систематически сдвигалось в зависимости от предвестника, причем самое раннее ингибирование происходило при угнетении Т1. Сроки микросаккад отскока после цели изменились аналогичным образом, с самым ранним отскоком, когда был установлен T1.Следовательно, динамика микросаккада как до, так и после целевых показателей зависела от того, какое целевое время было указано как наиболее релевантное испытание за испытанием, так что стабильность фиксации увеличивалась примерно в поведенчески релевантные моменты времени.

Стабилизирующая фиксация должна улучшать производительность с учетом ухудшения работоспособности, когда саккады или микросаккады происходят во время или непосредственно перед короткими целями (Ditchburn and Ginsborg, 1952; Zuber and Stark, 1966; Beeler, 1967; Herrington et al., 2009; Hafed and Krauzlis, 2010 ).Действительно, мы подтвердили, что микросаккады, возникающие возле целей, влияют на поведение в нашей задаче. Таким образом, зрительная система стабилизирует фиксацию не только на основе предсказуемого целевого времени (ожидания) (Пастухов, Браун, 2010; Хафед и др., 2011; Данкнер и др., 2017; Амит и др., 2019), но и на основе задачи. цели, которые изменяют время стимула, которое наиболее актуально от испытания к испытанию (внимание). Эта гибкая регулировка глазодвигательного поведения является явным коррелятом произвольного временного внимания.

Эти открытия улучшают наше понимание механизмов, лежащих в основе произвольного временного внимания. Во-первых, они обеспечивают связь между когнитивным процессом определения приоритетов определенного момента времени и активностью глазодвигательной системы. Эта ссылка предполагает, что подкорковые области, опосредующие движения глаз, получают временные сигналы, связанные с вниманием. Наиболее вероятный путь будет включать модуляцию сверху вниз активности верхнего бугорка (SC) (Hafed et al., 2009), предсказывая изменения в динамике SC с временным вниманием.Будущие исследования могли бы изучить возможность того, что сеть, включающая SC, лобное поле глаза и левую интрапариетальную борозду, вносит вклад в контроль времени микросаккады сверху вниз. Фронтальное глазное поле проецируется на SC и способствует произвольному контролю положения глаз (Martinez-Conde et al., 2013), а левая внутри теменная борозда участвует в произвольном временном внимании (Coull and Nobre, 1998; Cotti et al., 2011; Davranche et al., 2011). Другим кандидатом на нервный субстрат является дофаминергическая система полосатого тела, которая, как предполагается, опосредует эффекты временных ожиданий на глазодвигательное торможение (Amit et al., 2019).

Текущие результаты также дают основание для дискуссии о том, как на раннем этапе произвольное временное внимание влияет на визуальную обработку, учитывая, что глазодвигательные изменения имеют сенсорные последствия. В первоначальных сообщениях обнаружены поздние (> 200 мс после стимула) эффекты временного предвидения на вызванные стимулом нейронные реакции (Miniussi et al., 1999; Griffin et al., 2002), наряду с модуляцией pretimulus условной отрицательной вариации ЭЭГ (Miniussi et al., 1999; Griffin et al., 2002). et al., 1999; Correa et al., 2006; Mento et al., 2015). Эти эффекты были связаны с когнитивными и моторными процессами, такими как подготовка к ответу. Последующие исследования обнаружили более ранние эффекты на вызванные зрительные реакции (100 мс после стимула) (Correa et al., 2006; Anderson and Sheinberg, 2008), а также модуляцию предстимульной альфа-фазы (Samaha et al., 2015). Отдельное направление исследований показало, что предупреждающие сигналы и манипуляции с функцией опасности могут изменить зрительную корковую активность в ожидании цели (Ghose and Maunsell, 2002; Müller-Gethmann et al., 2003; Cravo et al., 2011; Лима и др., 2011; Шарма и др., 2015; Снайдер и др., 2016; van Ede et al., 2018). Эти манипуляции информируют наблюдателей о вероятности того, что целевой стимул появится в данный момент, но они не могут разделить ожидание и внимание, потому что ожидаемый стимул всегда актуален для задачи. Здесь мы разделили эти процессы с помощью новой задачи, которая манипулирует временным вниманием, контролируя ожидания (Denison et al., 2017). Используя микросаккады в качестве непрерывного физиологического считывания, мы обнаружили явные доказательства подготовительных процессов, связанных с произвольным временным вниманием за 350 мс до начала стимула.

Временное внимание и ожидание

Временное внимание и временное ожидание способствовали динамике микросаккады. На ожидание указывало ингибирование микросаккад независимо от типа преамбулы в течение 500 мс, ведущих к первой цели, так что средняя скорость микросаккад была близка к нулю, когда началось представление последовательности. Величина снижения скорости составила ~ 1,5 Гц. Это больше, чем обнаруженные ранее сокращения от ~ 0,4 до 1 Гц (Betta, Turatto, 2006; Pastukhov, Braun, 2010; Hafed et al., 2011; Фрид и др., 2014; Данкнер и др., 2017; Амит и др., 2019). Вариабельность отдельных наблюдателей может способствовать уменьшению различий между исследованиями. Наши наблюдатели прошли обучение по этой задаче перед экспериментом, поэтому их знакомство с синхронизацией стимула могло увеличить ожидаемые эффекты. Также может случиться так, что, когда синхронизация стимула явно является актуальной задачей, как в нашей задаче на временное внимание, глазодвигательная система становится более чувствительной к синхронизации стимула в целом.

Временная задача внимания, которую мы использовали, требует временной оценки (Grondin, 2010) интервала 1000 мс между предварительным условием и T1. Люди воспроизводят интервалы в 1000 мс со стандартным отклонением 200–350 мс (Lewis and Miall, 2009). Учитывая эту неопределенность оценки и штраф от микросаккада во время кратковременной цели, разумной стратегией было бы подавить микросаккады на раннем этапе.

Есть ли сдвиг микросаккадического торможения?

Анализ как скорости, так и времени предполагал простой сдвиг в динамике подавления до цели и отскока после цели в зависимости от временного предвестника.В частности, сходство временных изменений до и после T1 предполагает единый, активно контролируемый процесс торможения, который сдвигается во времени в зависимости от того, какой момент наиболее важен. Эта учетная запись, однако, требует дальнейшего тестирования и не дает точного прогнозирования некоторых аспектов текущих данных. Например, распределения после T1 были более резкими и более искаженными, чем распределения до T1 в целом, вероятно, из-за компонента отскока, управляемого стимулами. Действительно, в то время как динамика микросаккады перед целью является эндогенно управляемой, динамика после достижения цели имеет как эндогенные, так и управляемые стимулами компоненты, которые могут вносить вклад в асимметрию до / после.Основываясь на представленных данных, мы предлагаем простой сдвиг времени торможения в качестве экономного объяснения влияния произвольного временного внимания на эндогенный компонент микросаккадической динамики.

Такой отчет поднимает вопрос о том, почему система сместила бы время испытания ингибирования на испытание, а не максимально поддерживала ингибирование на протяжении всей целевой презентации для всех испытаний. Один из возможных ответов состоит в том, что с точки зрения вычислений поддержание идеальной фиксации связано с большими затратами.Наблюдатели могут подавлять микросаккады добровольно, например, по указанию (Steinman et al., 1967; Haddad and Steinman, 1973; Winterson and Collewijn, 1976), но для этого требуется активный контроль. Обнаружение того, что более сложная невизуальная задача во время фиксации связана с меньшим количеством микросаккад, но большего размера, также демонстрирует когнитивные влияния (Siegenthaler et al., 2014). Когнитивный контроль над микросаккадическим торможением должен взаимодействовать с текущей глазодвигательной динамикой. Эту динамику можно описать самоподдерживающимся случайным процессом, который генерирует саккады с полурегулярными интервалами (Amit et al., 2017). Как начало зрительного стимула (Engbert, Kliegl, 2003; Rolfs et al., 2008), так и саккады (Nachmias, 1959; Beeler, 1965) вызывают саккадическое торможение или саккадический рефрактерный период, за которым следует следующая саккада (Otero-Millan et al., 2008; Amit et al., 2017). Такая динамика зависит от нейронной схемы, управляющей движением глаз, которая состоит из множества взаимно тормозящих петель (Martinez-Conde et al., 2013; Otero-Millan et al., 2018). Следовательно, может быть легче смещать периоды торможения, чем продлевать их.С этой идеей согласуется наш вывод о том, что нейтральные испытания демонстрировали сдвинутую, а не длительную динамику торможения, хотя в нейтральных испытаниях наблюдатели были проинструктированы одинаково уделять внимание всем мишеням. В будущих исследованиях будет интересно изучить механизмы, лежащие в основе сдвига в сравнении с продлением микросаккадического торможения, и как они связаны с когнитивными процессами.

Поведенческие преимущества и компромиссы

До сих пор мы сосредоточились на пагубном влиянии микросаккад на восприятие кратких целей, что должно способствовать стабилизации фиксации в соответствующие моменты времени.Однако наши данные также продемонстрировали, что производительность может быть улучшена, если микросаккады происходят в определенное время. В частности, мы обнаружили, что, когда наблюдатели выполняли микросаккаду отскока через 400-600 мс после T1, производительность для сообщения T1 была лучше, чем в среднем. Это улучшение было характерно для этого временного интервала и для цели T1. Точно так же другие сообщали о производительности выше среднего, когда микросаккад происходил через 50-800 мс после предъявления цели, когда цели появлялись в быстром потоке стимулов (Пастухов и Браун, 2010).Настоящие данные не могут определить, отражает ли повышение производительности, связанное с отскоком на 500 мс, просто успешное торможение во время T1, или же отскок отражает некоторую другую нейронную динамику, связанную с успешным выполнением. Поздняя синхронизация этих микросаккад отскока вслед за промежуточными целями предполагает, что микросаккады не изменяют зрительные ответы на ранней стадии на T1 (которые происходят в пределах ~ 200 мс). Следовательно, этот феномен, вероятно, отличается от усиленной сенсорной обработки стимулов, предъявляемых непосредственно перед микросаккадами (Chen et al., 2015). В одном исследовании было обнаружено лучшее восприятие стимулов, возникающих менее чем через 100 мс после микросаккада, когда микросаккады были направлены навстречу, а не от стимула (Yuval-Greenberg et al., 2014). Однако не проверялось, было ли восприятие лучше, чем если бы не было микросаккада.

Мы также наблюдали компромиссы в поведенческих характеристиках различных целей в зависимости от времени микросаккада. В частности, микросаккады между T1 и T2 (60–210 мс) были связаны с дифференциальными изменениями показателей T1 и T2, с относительными нарушениями для T1 и улучшениями для T2.Аналогичная, хотя и менее надежная картина наблюдалась в период, предшествующий T1. Компромиссы между микрокаккадой и контингентной производительностью интересны в свете временных компромиссов внимания, которые мы наблюдали в поведении: произвольное временное внимание приводит как к преимуществам восприятия для заранее подготовленных стимулов, так и к перцепционным затратам на стимулы без привязки по сравнению с производительностью после нейтральной меры (Denison et al., 2017). Учитывая взаимосвязь между временным вниманием и микросаккадами, выявленную в этом исследовании, эти поведенческие компромиссы могут быть, по крайней мере, частично связаны с синхронизацией микросаккад.

Конфигурационные представления в пространственной рабочей памяти: модуляция посредством перцепционной сегрегации и произвольного внимания

Затем мы начали изучать роли внимания и перцептивной группировки в представлении пространственных местоположений в WM. Мы рассмотрели две причины, по которым конфигурация стимула может иметь такое сильное влияние на обнаружение изменения местоположения, о чем свидетельствуют результаты эксперимента 1 и результаты Jiang et al. (2000): Во-первых, субъекты могут стратегически «разбивать» места стимулов, полагаясь в большей степени на конфигурационную форму представления, чем на представления отдельных пространственных мест (Bor, Duncan, & Owen, 2001; Bor, Duncan, Wiseman, & Owen, 2003).Конфигурационное кодирование также может быть автоматическим (т. Е. Не требующим сложной контролируемой обработки). Конфигурационное кодирование нескольких элементов, будь то стратегическое или автоматическое, может происходить, потому что разбиение на части может снизить нагрузку на память. Если конфигурационное представление пространственной информации на самом деле является результатом стратегической обработки, тогда субъекты могут вместо этого поддерживать отдельные местоположения как независимые от конфигурации представления, когда требуется оценить статус соответствия / несоответствия только одного элемента зонда, а не всего тестового массива.Что касается этой возможности, Woodman et al. (2003) в своем исследовании влияния перцептивной группировки на WM предположили, что элементы, сгруппированные вместе, хранятся вместе, но Woodman et al. также предположили, что это влияние может модулироваться требованиями задачи. Соответственно, эксперимент 2 требовал оценки только одного значимого объекта зонда; статус совпадения / несовпадения двух других тестовых элементов и сохраненный / искаженный статус общей конфигурации стимула были неинформативными и не относящимися к задаче.Кроме того, испытуемым было прямо сказано, что они могут игнорировать нерелевантные отвлекающие факторы.

Вторая возможность, которую мы рассмотрели, заключается в том, что совпадение непространственных визуальных характеристик (а именно цвета) в массивах целей и зондов, а также среди элементов в массиве зондов может склонить субъектов к использованию конфигурационной информации при принятии решения о необходимости изменения местоположения. произошло. Например, шаблон внимания (Duncan & Humphreys, 1989) для обработки черных точек на целевой фазе может привести к обработке (e.g., распространение внимания на) все черные стимулы в фазе проверки, даже в тех случаях, когда правильное решение об обнаружении изменений может быть достигнуто на основе одного элемента проверки. Следовательно, в одном из условий эксперимента 2 соответствующая цель и соответствующий зонд были представлены в виде цветного сингла, таким образом, перцептивно отделяя релевантную цель и элементы зонда от отвлекающих факторов, которые испытуемые могли игнорировать.

Кроме того, перцептивное разделение релевантных и нерелевантных элементов по цвету манипулировалось независимо для целевой и тестовой фаз в различных условиях Эксперимента 2, чтобы исследовать влияние конфигурационной обработки на каждой из этих фаз.Без перцептивного отделения соответствующей цели от отвлекающих факторов (то есть, когда целевой одиночный объект не представлен), возможно, что кодирование и поддержание конфигурационной информации, присутствующей в целевом массиве, облегчит конфигурационную обработку тестового массива. Это может ослабить любое преимущество перцепционной сегрегации, обеспечиваемое цветным синглом на фазе зонда. Напротив, если соответствующий целевой элемент фактически представлен как цветной одноэлемент, то конфигурационное кодирование целевого массива в WM может быть минимизировано.В этом случае влияние конфигурации стимула на производительность может быть устранено, независимо от того, отделяется ли соответствующий элемент зонда от отвлекающих факторов. Поэтому в эксперименте 2 систематически варьировалось присутствие цветных синглтонов в фазах мишени и зонда, чтобы оценить эти возможности.

Тот факт, что нагрузка на память уменьшается, когда цель представлена ​​как цветной одиночный объект (поскольку одноэлементное местоположение — единственное, которое испытуемые должны запоминать), имеет два примечательных значения: во-первых, целевой одноэлементный объект должен позволять испытуемым только репетировать. местоположение, релевантное задаче, и, во-вторых, общий уровень производительности должен улучшиться, потому что на этапе проверки потребуется консультироваться только с одним местоположением, хранящимся в WM.В результате постоянство влияния конфигурации стимула на производительность даже в этом относительно простом состоянии подчеркнуло бы силу конфигурационного влияния на производительность обнаружения изменения местоположения и, возможно, предположило бы, что конфигурационное представление пространственных местоположений в WM является автоматическим. , даже когда цели воспринимаются отдельно от отвлекающих факторов.

В одном условии, которое для простоты мы называем красно-красным условием , релевантный для задачи синглтон красного целевого цвета был представлен среди черных отвлекающих факторов на целевой фазе, а соответствующий задаче синглтон красного цвета зонда был среди черных дистракторов на фазе зондирования (см.рис.3). В черно-красном состоянии за тремя черными мишенями следовал одиночный зонд красного цвета среди черных дистракторов. Наконец, в состоянии красный – черный цвет одиночный объект красного цвета был представлен среди черных отвлекающих факторов на целевой фазе, и все элементы зонда были черными. Последнее условие позволило нам проверить, достаточно ли обстоятельств, позволяющих ограничить внимание одним целевым элементом, для устранения влияния конфигурации стимула на производительность, несмотря на отсутствие цветного одноэлементного зонда; такой результат предполагает, что представление конфигурационной информации в WM было подавлено или изолировано относительно рано в испытании, возможно, во время кодирования местоположения цели.

Рис. 3

Упрощенная структура испытания и условия, представленные в эксперименте 2. В отдельных блокированных условиях, соответствующий задаче синглтон красного цвета был представлен среди черных дистракторов в целевом и / или тестовом массивах. Цветные одноэлементные цели представлены здесь серыми пунктирными точками, а цветные одноэлементные зонды представлены здесь концентрическими кругами

Метод

Субъекты

Данные от 16 субъектов (7 женщин, 9 мужчин; 18–24 лет, M = 21.0 лет) были включены в анализ, представленный ниже. Еще 15 испытуемых были исключены из-за движений глаз в одном или нескольких условиях задания (дополнительные сведения см. В следующем разделе). Оплата определялась как в эксперименте 1.

Аппараты, раздражители и процедуры

Аппаратура и стимулы были идентичны таковым в Эксперименте 1, за исключением того, что синглтоны цвета мишени и / или зонда были красными, а все остальные предметы были черными (см.рис.3): в черно-красном состоянии соответствующий элемент зонда был красным, а все остальные элементы были черными; Субъекты были проинструктированы указать, произошла ли синглтон цвета зонда в месте нахождения цели. В красно-черном состоянии соответствующий целевой элемент был красным, а все остальные элементы были черными; субъекты были проинструктированы указать, произошел ли элемент зонда в местоположении целевого цветного сингла. В красно-красном состоянии соответствующий синглтон красного цвета был представлен среди черных дистракторов как на фазе мишени, так и на фазе зонда; субъектов проинструктировали указать, возникла ли синглтон цвета зонда в месте расположения синглтона целевого цвета.Эти три цветных одноэлементных состояния были представлены в блокированном виде, как описано ниже. Все тестовые массивы были сгенерированы, как в условиях «перемещение-2 / сохраненная конфигурация» и «перемещение-2 / искаженная конфигурация» в эксперименте 1. Однако в эксперименте 2 испытания на сопоставление были такими, в которых соответствующий элемент зонда совпадал с местоположением соответствующего целевого элемента. ; Несовпадающими испытаниями были те, в которых местоположение соответствующего элемента зонда было смещено от местоположения соответствующего целевого элемента.Статус совпадения / несоответствия местоположения двух зондов-отвлекающих факторов и сохраненный / искаженный статус общей конфигурации стимула были неинформативными и несущественными для задачи. Субъектам прямо сказали, что они могут игнорировать нерелевантные отвлекающие факторы.

После завершения восьми практических испытаний испытуемые выполнили 12 блоков испытаний. Каждое цветовое одноэлементное условие (черный – красный, красный – черный, красный – красный) было представлено в четырех последовательных блоках по 32 испытания в каждом [8 испытаний с каждым типом тестового массива (соответствие / сохраненная конфигурация, несоответствие / сохраненная конфигурация, соответствие / искаженная конфигурация, несовпадающая / искаженная конфигурация) с произвольным чередованием], всего 384 тестовых испытания.Порядок цветовых одноэлементных условий был рандомизирован по субъектам. Остальные детали процедуры были идентичны таковым в эксперименте 1.

Поскольку цветные синглтоны могут быть эффективными при возникновении рефлексивных саккад, и поскольку одна из стратегий игнорирования отвлекающих элементов может заключаться в добровольном переключении взгляда на цветной синглтон, в этом и последующем эксперименте были предприняты дополнительные меры, чтобы свести к минимуму вероятность того, что любые эффекты цвета синглтоны (или киев в Exp.3) на выступлении не из-за движений глаз от фиксирующего стимула. Как и в предыдущем эксперименте, субъектов снимали на видео во время выполнения задания, и подчеркивалась важность сохранения фиксации на протяжении каждого испытания. Видеозапись каждого субъекта визуально проверялась обученным ассистентом-исследователем, который оценивал каждое испытание в зависимости от того, произошло ли какое-либо обнаруживаемое отклонение от стимула фиксации с начала целевого массива (Опыт 2) или от предварительного сигнала (Опыт.3) через представление тестового массива. Субъекты, совершавшие движения глазами в более чем 15% испытаний во время любого из трех состояний — одноцветный (Эксперимент 2) или сигнальный (Экспериментальный 3), были исключены из анализов, описанных ниже. Тем не менее, показатели достоверно не различались между включенными и исключенными субъектами, что указывает на то, что субъекты либо не использовали стратегически, либо не извлекали выгоду из изменений взгляда. Сноска 2

Результаты

Средняя частота ошибок представлена ​​на рис.4. В черно-красном состоянии при сохранении конфигураций стимула было сделано больше ошибок, чем при их искажении [ F (1, 15) = 24,523, p <0,001], при несовпадении было сделано больше ошибок, чем при их искажении. при испытаниях на соответствие [ F (1, 15) = 42,196, p <0,001], и было достоверное взаимодействие между конфигурацией стимула и типом зонда [ F (1, 15) = 12,305, p = . 003], так что увеличение количества ошибок от согласованных к несоответствующим испытаниям было больше для сохраненных, чем для искаженных конфигураций.Анализ простых основных эффектов показал, что влияние конфигурации стимула было надежным для испытаний без совпадения [ F (1, 15) = 27,318, p <0,001], но не для испытаний на совпадение [ F (1, 15) ) = 0,043, p =. 839].

Рис. 4

Эксперимент 2: Средняя (± SE ) частота ошибок в зависимости от состояния одиночного объекта, конфигурации стимула и типа зонда

Аналогичная картина результатов наблюдалась для красно-черного условия: больше ошибок было сделано, когда конфигурации стимулов были сохранены, чем когда они были искажены [ F (1, 15) = 25.246, p <0,001], больше ошибок было сделано при несоответствии, чем в испытаниях на соответствие [ F (1, 15) = 20,695, p <0,001], и было надежное взаимодействие между конфигурацией стимула и тип датчика [ F (1, 15) = 5,088, p =. 039], так что увеличение количества ошибок от согласованных к несоответствующим испытаниям было больше для сохраненных, чем для искаженных конфигураций. Анализ простых основных эффектов показал, что влияние конфигурации стимула было надежным для испытаний без совпадения [ F (1, 15) = 25.697, p <.001], но не для испытаний матча [ F (1, 15) = 2,137, p =. 164].

Напротив, в условиях «красный – красный» было допущено больше ошибок при несоответствии, чем при испытаниях на соответствие [ F (1, 15) = 9,868, p =. 007], не было достоверной разницы между частотой ошибок, когда конфигурации стимулов сохранялись, а не искажались [ F (1, 15) = 0,600, p =. 451], а также не было надежного взаимодействия между конфигурацией стимула и типом зонда [ F (1, 15) = 0.597, р =. 452].

Различие в образцах частоты ошибок среди трех цветовых одноэлементных условий было подтверждено надежным трехсторонним взаимодействием [ F (2, 30) = 8.407, p =. 001]. Footnote 3 Кроме того, средняя частота ошибок варьировалась в зависимости от состояния одноэлементного цвета [ F (2, 30) = 19,726, p <0,001]; попарные сравнения показали, что частота ошибок была выше для черно-красного, чем для обоих красно-черных [ F (1, 15) = 25.080, p <0,001] и красно-красный [ F (1, 15) = 31,293, p <0,001] условий.

Средние RT для правильных ответов были больше для испытаний без совпадения (931 мс), чем для испытаний на соответствие [898 мс; F (1, 15) = 7,961, p =. 013]. Средние RT также варьировались в зависимости от состояния одноэлементного цвета [черный – красный, 1016 мс; красно-черный, 873 мс; красный – красный, 854 мс; F (2, 30) = 17.301, p <. 001]. Однако особенно важно то, что не было надежных взаимодействий между конфигурацией стимула и типом зонда ни для одного из цветовых одноэлементных условий.Более того, в эксперименте 2 не было доказательств компромисса между скоростью и точностью.

Обсуждение

Некоторые результаты эксперимента 2 требуют обсуждения. Во-первых, в черно-красном состоянии, в то время как сохранение или искажение конфигурации стимула оказало незначительное влияние или не имело никакого эффекта, когда соответствующий зонд появлялся в том же месте, что и его соответствующая цель (испытания соответствия), сохранение конфигурации действительно заставляло испытуемых делать больше ошибок ложных срабатываний во время испытаний без согласования.Эти результаты могут отражать двухэтапный процесс принятия решения, при котором сначала взвешиваются свидетельства пространственного несоответствия между релевантной целью и местоположениями зонда, а затем, если есть только слабые свидетельства несоответствия, оцениваются относительные положения элементов, номинально не относящихся к задаче, и внести свой вклад в решение предмета. Тот факт, что отделение соответствующего зонда от дистракторов не смогло устранить влияние конфигурации стимула в этом состоянии, обсуждается ниже.

Во-вторых, производительность была значительно улучшена в обоих условиях (красный – черный и красный – красный), в которых нагрузка на память была уменьшена до одного места за счет представления одноэлементной цветной мишени. Тем не менее, этой манипуляции было недостаточно, чтобы исключить влияние конфигурации стимула на производительность в отсутствие цветного одноэлементного зонда (красный – черный). Этот результат подчеркивает стойкость влияния конфигурации на производительность обнаружения изменения местоположения. Однако влияние конфигурации на самом деле ослаблялось в красно-черном цвете по сравнению с черно-красным, что согласуется с гипотезой о том, что уменьшение нагрузки на пространственную память снижает зависимость испытуемых от конфигурационной информации.Когда люди сталкиваются с относительно большими нагрузками на пространственную память, люди могут использовать конфигурационное разбиение на части или реорганизацию локаций (Gmeindl, Walsh, & Courtney, 2011). В качестве альтернативы или в дополнение, представление цели в виде цветного сингла, вероятно, ослабляет конфигурационное кодирование целевого массива из-за предварительного влияния перцепционной сегрегации и любого восходящего или случайного захвата внимания заметным целевым синглтоном ( для обзора см. Egeth & Yantis, 1997), также может помочь ослабить конфигурационное кодирование целевого массива.

В отличие от результатов для условий «черный – красный» и «красный – черный», перцептивная сегрегация релевантных и нерелевантных элементов как на целевой, так и на тестовой фазах (красный – красный) практически устраняет влияние конфигурации стимула, предполагая, что представление конфигурационной информация, полученная во время фазы цели и проверки, была либо подавлена, либо изолирована от конфигурационно-независимых представлений в WM.

Последний вывод дополнительно подтверждается другим выводом из эксперимента 2, который на первый взгляд кажется нелогичным.Можно ожидать, что, когда только одно целевое местоположение указано как релевантное для задачи при представлении целевого массива (например, в красно-черных и красно-красных условиях), фильтрация стимулов в других местах должна оптимизировать распознавание изменений в соответствующих расположение стимула. Тем не менее, мы обнаружили, что на больше, чем на ложных сигнала тревоги, было сделано в контексте искаженных конфигураций, когда соответствующий цветной синглтон также был представлен на фазе зонда (красный – красный), по сравнению с тем, когда цветной одиночный сигнал не был представлен на фазе зонда (красный –Черный), т (15) = 2.58, р =. 021. Однако этот парадокс легко разрешается. В частности, из эксперимента 2 следует, что при оценке конфигурационной информации искажение конфигурации приводит к правильному отклонению, когда существует несоответствие в местоположении между релевантной задаче целью и элементами зонда, что совпадает с уменьшением частоты ложных тревог (как для красно-черного условия искаженной конфигурации). Если, однако, исключить оценку конфигурационной информации, правильные отклонения не обеспечиваются искаженными конфигурациями, что приводит к относительно более высокому уровню ложных тревог (как в случае красного – красного, искаженного состояния конфигурации).

Мозговые сети непроизвольного переключения слухового внимания, управляемого новинками и вызванного новинками.

Образец цитирования: Хуанг С., Белливо Дж. В., Тенгше С., Ахвенинен Дж. (2012) Мозговые сети инициированного новинками непроизвольного и подчиненного добровольного переключения 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; Дата принятия: 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 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 никаких 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 основании этих исследований было предложено разделить дорсальную (верхняя теменная долька, SPL, интрапеменная борозда, IPS, лобные глазные поля, FEF) и вентральную (правое височно-теменное соединение, вентральная лобная кора / передний островок) системы внимания. лежат в основе добровольных 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 процессом автоматического обнаружения изменений в верхней височной слуховой коре, что отражается в ответе на негативное несоответствие (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.

Еще один фактор, которому в классических ориентировочных исследованиях уделялось относительно мало внимания, — это роль передней островковой доли в переключении внимания. Накапливающиеся данные свидетельствуют о том, что передняя островковая часть, 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 сообщается 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, используя парадигму, модифицированную из 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, который сочетал в себе подходы к выборке, связанные с событиями, и методы разреженной выборки.

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 с в пределах одного уха, в результате чего среднее значение SOA составляет 1,1 с / ухо).

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

Чтобы проверить положительное влияние сигналов на направление внимания на последующие цели, мы провели отдельный анализ контроля поведения ( N = 10, 4 женщины, возраст 22–43 года).Результат продемонстрировал, что пространственная реплика значительно ( t (9) = -4,17, P <0,01) ускоряла распознавание цели по сравнению с испытаниями с «недействительной сигнализацией», где цель находилась в ухе 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 по команде, 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 распознаванием цели. Конкретные контрасты, которые использовались для определения этих эффектов, описаны ниже.

Рисунок 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, предположительно 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. Статистические изображения Z имели пороговое значение Z > 2,3 с скорректированным GRF порогом значимости кластера P <0,05.

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

Cue + только стандарты по сравнению со стандартами.

Сначала мы сравнили активации между состоянием, когда сигнал возник в одном из ушей (на верхних дихотических стандартных тонах), но цель не отслеживается, и состоянием, состоящим только из стандартных тонов ( Рисунок 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 среднюю поясную извилину (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 по Дженсену) и левому мозжечку. 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 значительными (P <0,05, порог кластера, скорректированным с учетом семейной ошибки на основе теории GRF) активацией в нескольких областях лобной и поясной 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 двух 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 рис. 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 исследовать требования к вниманию, предъявляемые к стандартным звукам, 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, 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 , рис. 3А, показывает области, значительно активированные в условиях переключения внимания с указанием (первоначально показано на рис. , рис. 2А, ) и смещения внимания, вызванного новизной (первоначально показано на , рис. 2В, ).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), похоже, поддерживает различие между дорсальный произвольный (pSTG, PT, STS, передний островок, верхний IPS, IFC, FEF / PMC, mSFC, aMCC) и более вентральный (первичная и непервичная слуховая кора, TPJ, нижний IPS, предклинье, PCC, правый IFC ) система непроизвольного внимания. B. При наложении также на области, активируемые во время распознавания цели (Cue + Target + Standards vs . Cue + Standards), области, чисто связанные 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 только со стандартами ), по-видимому, ограничено 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 вблизи 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 состояниями 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 латеральные области PFC (включая DLPFC), медиальные PFC и области поясной коры головного мозга были активированы только посредством распознавания цели (см. Подробное анатомическое описание , 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 репликой и новинкой и новеллой с репликой, 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 области (SMG, AG) и preduneus, а также правую IFC (pars triangularis).

Рис. 4. Области, активируемые репликой против новеллы 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 нововведений и реплик, 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 слуховых активаций фМРТ при переключении внимания на 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 помехи, так и помехи внимания, 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 активация 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 выше лобных областей, активируемых 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, во время переключения внимания по сигналу. Эта интерпретация согласуется с давнишним 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 латеральных 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 больше передних / верхних областей IPS, предполагают возможную функциональную дифференциацию в этих задних теменных областях.Эти данные также в основном согласуются с предполагаемым спинным против . вентральное распределение сетей, предназначенных для целевых (переключение внимания, различение целей) и стимулов (переключение внимания, вызванное новизной) процессов внимания [1], [2], [4].

Еще одним интересным открытием нашего исследования является то, что передняя островковая часть в обоих полушариях была более значительно активирована при переключении внимания и распознавании целей, 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 и стратегии задачи [29], или это просто временный детектор заметности, который инициирует сигналы контроля внимания в других областях более высокого порядка [29]. 46]. Отсутствие в настоящее время 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 перцептуальную значимость, per se , а скорее рекрутирование ресурсов обработки данных при столкновении с данным сенсорным событием, каким бы то ни было образом. 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, усиливает активацию в прецентральных областях и островковой доле, оба из которых 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 или редкая выборка), некоторые из этих расхождений могут быть объяснены подходами к анатомической интерпретации.Например, существующий поверхностный подход может дать 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 непроизвольного переключения 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 « where » 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).более сложные цели доставлены до уха).

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 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 непрерывного 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 приведенных выше 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 обнаружены 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, создаваемого каждым получением объема фМРТ, как части плана задания.

Возможные ограничения

Примечательно, что в экспериментальных условиях сложно произвести и задокументировать активации, основанные исключительно на стимулах, а не на стимулах.эндогенный. 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 (названную «направленным вниманием» у Петкова и др. [106], также см. [99]). Другими словами, хотя этот процесс в совокупности называется «переключением внимания», части, которые на самом деле являются наиболее «произвольными» или «целенаправленными / эндогенными», могут не иметь отношения к ориентированию, как таковое .

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 в пропорциональном отношении влияние снизу вверх меньше, чем в случае внимания, вызванного новизной (что согласуется с нашими прогнозами и выводами).В то же время эти процессы существенно модулируются вниманием сверху вниз, 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 направленного 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 переднего островка и IFC, связанных с целенаправленной обработкой внимания (переключение внимания и распознавание цели) и вызванное новизной непроизвольное переключение внимания, предполагая, что передний островок может играть более исполнительную роль в слуховое внимание, чем считалось ранее.

Материалы и методы

Участников

Потенциальные субъекты сначала прошли телефонное интервью, чтобы убедиться, что у них нормальный слух и что они не подвергались регулярному воздействию 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, утвержденным 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-миллисекундные изменения) 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 согласованы 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 они были наивны в отношении того факта, что цели на самом деле были похожи в обоих ушных потоках.

Предыдущие исследования МЭГ / ЭЭГ, связанных с событием [15], [21], [110], предполагают, что сильные связанные с событием 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 указывает сигнал.Эти новые звуки состояли из восьми спектрально-временных сложных звуков окружающей среды и синтетических звуков, пиковые интенсивности 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, который тестировался 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 осевыми 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 матрица; 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 выполнялось 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 метода Local FMRIB. 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 новизной, 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.

Attention, Technology & Brain

Resources

Dobbs, D. (2013) Restless genes, National Geographic , январь, 45-57. Описывает примерно 20% населения, у которых, по-видимому, метаболизируется дофамин иначе, как у имеющих ген «исследователя».

Дойдж, Н. (2007) Мозг, который меняется сам. (Нью-Йорк: Penguin Books). Узнайте больше о пластичности мозга.

Гоулман Д. (2013). Фокус. ( Нью-Йорк: HarperCollins). Описывает непроизвольное и произвольное внимание по названиям соответствующих нейронных путей «снизу вверх» и «сверху вниз», а также преимущества сильных нисходящих путей, особенно в отношении управляющих функций.

Кацуки, Ф. и Константинидис, К. (2014). Внимание снизу вверх и сверху вниз: различные процессы и перекрывающиеся нейронные системы, Neuroscientist , October, 20 (5) , 509-521.DOI: 10,1177 / 1073858413514136. Научная статья о сложностях нервных путей, которые соответствуют произвольному и непроизвольному вниманию.

Мишель В. (2014). Зефирный тест. (Нью-Йорк: Little, Brown & Company). Знаковое исследование, показывающее, что когнитивный контроль — преднамеренное стратегическое распределение внимания — предсказывает будущий жизненный успех лучше, чем любой другой фактор.

Палладино, Л.Дж. (1999). Мечтатели, первооткрыватели и динамо. (Нью-Йорк: Баллантайн). Описывает 20% населения, у которых, по-видимому, метаболизируется дофамин по-разному, в зависимости от их сильных и слабых сторон, включая изобретательность и дивергентное мышление.

Палладино, Л.Дж. (2015). Воспитание в эпоху похитителей внимания. (Бостон: Шамбала). Включает несколько глав, описывающих влияние экранного времени на произвольное и непроизвольное внимание, когнитивный контроль и мозг.

Паскуаль-Леоне А. и др. (2005).Пластиковая кора головного мозга человека. Annual Review of Neuroscience, 28, 377–401. DOI: 10.1146 / annurev.neuro.27.070203.144216. Пластичность человеческого мозга проявляется на протяжении всей жизни.

Peterson, S.E. И Познер, М. (2012). Система внимания мозга: 20 лет спустя », Annual Review of Neuroscience, 35, 73-89. DOI: 10.1146 / annurev-neuro-062111-150525. После двух десятилетий исследований мозга, включая около 5000 работ по визуализации, посвященных вниманию, Познер опубликовал обновленную версию своего окончательного обзора 1990 года, который основывался в основном на поведенческих исследованиях, теперь подтвержденных новыми данными визуализации мозга.

Познер, М. И. и Петерсон, С. Э. (1990). Система внимания человеческого мозга. Annual Review of Neuroscience, 13, 25-42. Обновлено, 2012 г. Трехсторонняя «сеть внимания» Познера организована по функциям, нейрохимии и анатомии мозга: 1. Предупреждение (реакция на тревогу; норэпинеферин; возбуждение ствола мозга и правое полушарие) и 2. Ориентация (реакция на сенсорные события; холинергический эффект). ; теменная доля) непроизвольны. Напротив, 3. Исполнительный (контроль с усилием; дофамин; средняя линия лобной / передней поясной извилины) является произвольным.

Шульман, Г. Л. и Корбетта, М. (2011). Две сети внимания: идентификация и функционирование в рамках более широкой когнитивной архитектуры. В Cognitive Neuroscience of Attention, Second Edition , ed. Майкл Познер (Нью-Йорк: Guilford Press). Научная статья о нейронных основах двух типов внимания.

Каковы преимущества внимательности?

Добро пожаловать в «CE Corner»

«Уголок CE» — это ежеквартальная статья о непрерывном образовании, предлагаемая APA Office of CE in Psychology.Эта функция предоставит вам обновленную информацию о важнейших достижениях в психологии, взятую из рецензируемой литературы и написанную ведущими экспертами в области психологии. «CE Corner» появляется в выпусках Monitor за февраль 2012 г., апрель, июль / август и ноябрь.

Чтобы заработать кредит CE, после прочтения этой статьи приобретите онлайн-экзамен.

U После успешного завершения теста (результат 75 процентов или выше) вы можете сразу же распечатать сертификат CE.APA немедленно вышлет вам сертификат «Документация CE». Плата за тестирование для участников составляет 25 долларов США; 35 долларов для нечленов. Ответственность за программу остается за отделением CE в области психологии APA. Дополнительную информацию можно получить по телефону (800) 374-2721, доб. 5991.


Обзор

Кредиты CE: 1

Экзаменационных работ: 10

Приобрести онлайн-экзамен

Цели обучения:

В результате участия в этой программе непрерывного образования участники смогут:

  1. Дайте определение осознанности и какие практики развивают внимательность.
  2. Укажите по крайней мере четыре преимущества воздействия медитации осознанности на терапевтов и терапевтов-стажеров.
  3. Понять взаимосвязь между внимательностью терапевтов и результатами психотерапии на основе проведенных на сегодняшний день исследований.

За последнее десятилетие внимательность стала пользоваться огромной популярностью как в популярной прессе, так и в психотерапевтической литературе. Практика перешла от малоизвестной буддийской концепции, основанной около 2600 лет назад, к господствующей психотерапевтической конструкции сегодня.

Сторонники осознанности хотят, чтобы мы поверили, что практически каждому клиенту и терапевту будет полезно быть более внимательным. Среди его теоретических преимуществ — самоконтроль, объективность, толерантность к аффектам, повышенная гибкость, невозмутимость, улучшенная концентрация и ясность ума, эмоциональный интеллект и способность относиться к другим и к себе с добротой, принятием и состраданием.

Но так ли хороша внимательность, как рекламируется? В этой статье предлагается обзор исследований осознанности и обсуждается их значение для практики, исследований и обучения.

Преимущества внимательности, подтвержденные эмпирическим путем

Термин «внимательность» использовался для обозначения психологического состояния осознания, практик, способствующих этому осознанию, способа обработки информации и черты характера. Чтобы соответствовать большинству исследований, рассмотренных в этой статье, мы определяем внимательность как сиюминутное осознание своего опыта без осуждения. В этом смысле внимательность — это состояние, а не черта характера. Хотя этому могут способствовать определенные практики или действия, такие как медитация, это не эквивалентно им и не синонимично им.

Несколько дисциплин и практик могут развить внимательность, такие как йога, тай-чи и цигун, но большая часть литературы сосредоточена на внимательности, развиваемой с помощью медитации осознанности — тех практик саморегуляции, которые сосредоточены на тренировке внимания и осознанности с целью достижения психические процессы находятся под большим произвольным контролем и тем самым способствуют общему психическому благополучию и развитию и / или конкретным способностям, таким как спокойствие, ясность и концентрация (Walsh & Shapiro, 2006).

Исследователи предполагают, что медитация осознанности способствует метакогнитивному осознанию, уменьшает размышления за счет отключения от персеверативной когнитивной деятельности и увеличивает способность внимания за счет улучшения рабочей памяти. Эти познавательные достижения, в свою очередь, вносят вклад в эффективные стратегии регулирования эмоций.

В частности, исследование внимательности выявило следующие преимущества:

Уменьшение жевания. Несколько исследований показали, что внимательность уменьшает размышления.В одном исследовании, например, Chambers et al. (2008) попросили 20 начинающих медитаторов принять участие в 10-дневном ретрите с интенсивной медитацией осознанности. После ретрита у группы медитации была значительно более высокая самооценка внимательности и снижение негативного воздействия по сравнению с контрольной группой. У них также было меньше депрессивных симптомов и меньше размышлений. Кроме того, у медитирующих было значительно лучше объем рабочей памяти и они могли лучше удерживать внимание во время выполнения задания по сравнению с контрольной группой.

Снижение стресса. Многие исследования показывают, что практика внимательности снижает стресс. В 2010 году Hoffman et al. провели метаанализ 39 исследований, в которых изучались возможности снижения стресса на основе осознанности и когнитивной терапии на основе осознанности. Исследователи пришли к выводу, что терапия, основанная на осознанности, может быть полезна для изменения аффективных и когнитивных процессов, лежащих в основе множества клинических проблем.

Эти результаты согласуются с доказательствами того, что медитация осознанности увеличивает положительный аффект и снижает тревогу и отрицательные аффекты.В одном исследовании участников, случайно распределенных в восьминедельную группу снижения стресса на основе осознанности, сравнивали с контрольной группой по самооценке показателей депрессии, тревожности и психопатологии, а также по нервной реактивности, измеренной с помощью фМРТ после просмотра грустных фильмов (Farb et al. ., 2010). Исследователи обнаружили, что участники, которые испытали снижение стресса на основе осознанности, испытали значительно меньшее беспокойство, депрессию и соматический дистресс по сравнению с контрольной группой. Кроме того, данные фМРТ показали, что группа осознанности имела меньшую нейронную реактивность при просмотре фильмов, чем контрольная группа, и они демонстрировали совершенно разные нейронные реакции во время просмотра фильмов, чем до тренировки осознанности.Эти результаты показывают, что медитация осознанности изменяет способность людей использовать стратегии регуляции эмоций таким образом, чтобы они могли избирательно переживать эмоции, и что эмоции, которые они испытывают, могут по-разному обрабатываться в мозгу (Farb et al., 2010; Williams, 2010) .

Увеличивает объем рабочей памяти. Исследования показывают, что улучшение рабочей памяти является еще одним преимуществом внимательности. Например, исследование 2010 года, проведенное Джа и др., Задокументировало преимущества медитации осознанности среди военной группы, участвовавшей в восьминедельной тренировке осознанности, не медитирующей военной группы и группы не медитирующих гражданских лиц.Обе военные группы перед развертыванием находились в очень напряженном периоде. Исследователи обнаружили, что у не медитирующей военной группы объем рабочей памяти уменьшился с течением времени, тогда как объем рабочей памяти у немедитирующих гражданских лиц был стабильным во времени. Однако в медитирующей военной группе объем рабочей памяти увеличивался с практикой медитации. Кроме того, практика медитации была напрямую связана с самооценкой положительного аффекта и обратно — с самооценкой отрицательного аффекта.

Фокус. В другом исследовании изучалось, как медитация осознанности влияет на способность участников сосредотачивать внимание и подавлять отвлекающую информацию. Исследователи сравнили группу опытных медитаторов осознанности с контрольной группой, у которой не было опыта медитации. Они обнаружили, что группа медитации показала значительно лучшие результаты по всем параметрам внимания и имела более высокую самооценку внимательности. Практика медитации осознанности и самооценка внимательности напрямую коррелировали с когнитивной гибкостью и функцией внимания (Moore and Malinowski, 2009).

Меньшая эмоциональная реактивность. Исследования также подтверждают мнение о том, что медитация осознанности снижает эмоциональную реактивность. В исследовании людей, которые практиковали медитацию осознанности от одного месяца до 29 лет, исследователи обнаружили, что практика медитации осознанности помогает людям отвлечься от эмоционально расстраивающих картинок и позволяет им лучше сосредоточиться на когнитивной задаче по сравнению с людьми, которые видели картинки. но не медитировал (Ortner et al., 2007).

Больше когнитивной гибкости. Другое направление исследований предполагает, что медитация осознанности не только помогает людям стать менее реактивными, но и дает им большую когнитивную гибкость. Одно исследование показало, что люди, практикующие медитацию осознанности, по-видимому, развивают навык самонаблюдения, который неврологически отключает автоматические пути, созданные в результате предшествующего обучения, и позволяет по-новому интегрировать вводимые данные в настоящий момент (Siegel, 2007a).Медитация также активирует область мозга, связанную с более адаптивными реакциями на стрессовые или негативные ситуации (Cahn & Polich, 2006; Davidson et al., 2003). Активация этой области соответствует более быстрому восстановлению до исходного уровня после негативной провокации (Davidson, 2000; Davidson, Jackson, & Kalin, 2000).

Удовлетворенность отношениями. Несколько исследований показывают, что способность человека быть внимательным может помочь предсказать удовлетворенность отношениями — способность хорошо реагировать на стресс в отношениях и умение передавать свои эмоции партнеру.Эмпирические данные показывают, что внимательность защищает от эмоционально стрессовых последствий конфликта в отношениях (Barnes et al., 2007), положительно связана со способностью выражать себя в различных социальных ситуациях (Dekeyser el al., 2008) и прогнозирует удовлетворенность отношениями (Barnes et al., 2007; Wachs & Cordova, 2007).

Прочие льготы. Было показано, что внимательность улучшает самооценку, нравственность, интуицию и модуляцию страха — все функции, связанные с областью средней префронтальной доли мозга.Имеющиеся данные также свидетельствуют о том, что медитация осознанности имеет множество преимуществ для здоровья, включая усиление иммунной функции (Davidson et al., 2003; см. Grossman, Niemann, Schmidt, & Walach, 2004, где представлен обзор преимуществ для физического здоровья), улучшение самочувствия (Carmody & Baer, ​​2008) и снижение психологического стресса (Coffey & Hartman, 2008; Ostafin et al., 2006). Кроме того, практика медитации осознанности, по-видимому, увеличивает скорость обработки информации (Moore & Malinowski, 2009), а также снижает усилие, затрачиваемое на выполнение задачи, и уменьшает количество мыслей, не связанных с выполняемой задачей (Lutz et al., 2009).

Влияние медитации на терапевтов и стажеров терапевтов

Несмотря на то, что было проведено множество исследований преимуществ применения подходов внимательности к психотерапевтическим клиентам (обзоры см. В Didonna, 2009 и Baer, ​​2006), исследования влияния внимательности на психотерапевтов только начинают появляться. В частности, исследование выявило эти преимущества для психотерапевтов, практикующих медитацию осознанности:

Эмпатия . Несколько исследований показывают, что внимательность способствует сочувствию.В одном исследовании, например, изучались студенты-медики и студенты-медики, которые прошли восьминедельный тренинг по снижению стресса на основе осознанности. Было обнаружено, что группа осознанности имела значительно более высокую самооценку, чем контрольная группа (Shapiro, Schwartz, & Bonner, 1998). В 2006 году качественное исследование терапевтов, которые были опытными медитаторами, показало, что, по их мнению, медитация осознанности помогает развить сочувствие к клиентам (Aiken, 2006). Аналогичным образом Ван (2007) обнаружил, что терапевты, которые были опытными медитаторами осознанности, имели более высокие баллы по показателям самооценки сочувствия, чем терапевты, которые не медитировали.

Сострадание. Тренинг по снижению стресса, основанный на внимательности, также был обнаружен для повышения самосострадания среди медицинских работников (Shapiro, Astin, Bishop, & Cordova, 2005) и стажеров терапевтов (Shapiro, Brown, & Biegel, 2007). В 2009 году Кингсбери исследовал роль сострадания к себе по отношению к внимательности. Два компонента внимательности — без суждений и безреагирования — сильно коррелировали с самосостраданием, как и два аспекта эмпатии — принятие точек зрения других (т.е., взгляд на перспективу) и реагируя на аффективные переживания других с дискомфортом. Самосострадание полностью опосредовало отношения между принятием точки зрения и внимательностью.

Навыки консультирования. Эмпирическая литература демонстрирует, что включение интервенций осознанности в психотерапевтическое обучение может помочь терапевтам развить навыки, которые сделают их более эффективными. Например, в четырехлетнем качественном исследовании студенты-консультанты, которые прошли 15-недельный курс, включающий медитацию осознанности, сообщили, что практика осознанности позволяет им быть более внимательными к процессу терапии, более комфортно в тишине и более настроенными на себя и клиенты (Ньюсом, Кристофер, Дален и Кристофер, 2006; Шуре, Кристофер и Кристофер, 2008).Консультанты по обучению, которые участвовали в аналогичных вмешательствах, основанных на внимательности, сообщили о значительном повышении самосознания, понимания своей профессиональной идентичности (Birnbaum, 2008) и общего благополучия (Rybak & Russell-Chapin, 1998).

Снижение стресса и беспокойства. Исследование показало, что студенты-медики и студенты-медики сообщали о меньшем количестве тревожных и депрессивных симптомов после восьминедельного тренинга по снижению стресса, основанного на осознанности, по сравнению с контрольной группой из списка ожидания (Shapiro et al., 1998). Контрольная группа продемонстрировала аналогичные результаты после тренировки по снижению стресса, основанной на внимательности. Точно так же после такого обучения стажеры терапевтов сообщали об уменьшении стресса, размышлений и негативных эмоций (Shapiro et al., 2007). Кроме того, по сравнению с контрольной группой, тренировки по снижению стресса, основанные на внимательности, показали, что они уменьшают общее нарушение настроения, включая стресс, тревогу и усталость, у студентов-медиков (Rosenzweig, Reibel, Greeson, Brainard, & Hojat, 2003).

Лучшее качество жизни. Используя качественные и количественные показатели, студенты-медсестры сообщили о повышении качества жизни и значительном уменьшении негативных психологических симптомов после прохождения тренинга по снижению стресса, основанного на внимательности (Bruce, Young, Turner, Vander Wal, & Linden, 2002). Данные исследования стажеров-консультантов, прошедших тренинг межличностной осознанности, показывают, что такие вмешательства могут способствовать развитию эмоционального интеллекта и социальной взаимосвязанности, а также уменьшать стресс и тревогу (Cohen & Miller, 2009).

Аналогичным образом, в исследовании китайских студентов колледжей те студенты, которые были случайным образом распределены для участия в медитации осознанности, имели более низкую депрессию и тревожность, а также меньшую усталость, гнев и кортизол, связанный со стрессом, по сравнению с контрольной группой (Tang et al. др., 2007). У этих же студентов было больше внимания, саморегуляции и иммунореактивности. В другом исследовании оценивались изменения симптомов депрессии, тревожности и посттравматического стрессового расстройства среди психиатров Нового Орлеана после восьминедельного медитационного вмешательства, которое началось через 10 недель после урагана Катрина.Хотя изменений в симптомах депрессии не было обнаружено, симптомы посттравматического стрессового расстройства и тревоги значительно уменьшились после вмешательства (Waelde et al., 2008). Полученные данные свидетельствуют о том, что медитация может служить буфером для психиатров после стихийного бедствия.

Прочие льготы для терапевтов. На сегодняшний день только одно исследование изучает взаимосвязь между внимательностью и самоэффективностью консультирования. Greason и Cashwell (2009) обнаружили, что самоэффективность консультирования в значительной степени предсказывалась самооценкой внимательности среди стажеров магистратуры и докторантов.В этом исследовании внимание опосредовало взаимосвязь между внимательностью и самоэффективностью, предполагая, что внимательность может способствовать развитию полезных процессов внимания, которые помогают психотерапевтам в обучении (Greason & Cashwell, 2009). Другие потенциальные преимущества внимательности включают в себя повышенное терпение, целеустремленность, благодарность и осознанность тела (Rothaupt & Morgan, 2007).

Исходы клиентов, чьи терапевты медитируют

Хотя исследования позволяют сделать вывод о том, что медитация осознанности предлагает терапевтам и стажерам множество преимуществ, влияют ли эти преимущества на результаты психотерапевтического лечения?

Пока только одно исследование показывает, что это так.В исследовании, проведенном в Германии, случайно выбранные стажеры-консультанты, которые практиковали медитацию Дзен в течение девяти недель, сообщили о более высоком самосознании по сравнению с стажерами-консультантами, не практикующими медитацию (Grepmair et al., 2007). Но что еще более важно, после девяти недель лечения клиенты практикантов, которые медитировали, демонстрировали большее уменьшение общих симптомов, более высокие темпы изменений, получали более высокие баллы по показателям благополучия и считали свое лечение более эффективным, чем клиенты не медитирующих практикантов.

Однако результаты трех других исследований не были столь обнадеживающими. Стэнли и др. (2006) изучали взаимосвязь между осознанностью и внимательностью 23 стажеров по клинической психологии с докторской степенью по отношению к результатам лечения 144 взрослых клиентов в общественной клинике, которые использовали ручные, эмпирически подтвержденные методы лечения. Вопреки ожиданиям, внимательность терапевта обратно коррелировала с исходом для клиента.

Это согласуется с другими выводами, которые предполагают, что существует обратная связь между внимательностью терапевтов и результатами клиента (Брюс, 2006; Vinca & Hayes, 2007).Другое исследование предполагает, что не существует взаимосвязи между внимательностью терапевта и результатом терапии (Stratton, 2006).

Что может быть за этими результатами? Может случиться так, что «более внимательные» люди будут иметь более низкие баллы по самоотчетам о внимательности, потому что они более точно способны описать свою «безмозглость». И наоборот, менее внимательные люди могут этого не осознавать и поэтому могут быть склонны оценивать себя выше по таким показателям.

В целом, хотя преимущества медитации осознанности для психологического и физического здоровья убедительно подтверждаются исследованиями, способы, которыми практика медитации осознанности терапевтов и осознанность терапевтов приводят к измеряемым результатам в психотерапии, остаются неясными.Дальнейшие исследования необходимы для изучения взаимосвязи между осознанностью терапевтов, их регулярной практикой медитации осознанности и общими факторами, которые, как известно, способствуют успешным результатам лечения.

Важные следующие шаги в исследовании

Будущие исследования обладают огромным потенциалом для изучения нейрофизиологических процессов медитации и преимуществ долгосрочной практики для мозга. Исследования нейропластичности могут помочь объяснить взаимосвязь между продолжительностью и качеством практики медитации, стадиями развития медитирующих и результатами психотерапии.Необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять, как со временем накапливаются преимущества практики медитации.

Кроме того, психологам и другим специалистам необходимо изучить другие способы повышения внимательности в дополнение к медитации. Учитывая, что текущие исследования не указывают на то, что самооценка терапевтов улучшает результаты для клиентов, может потребоваться разработка более эффективных показателей внимательности или использование других исследовательских проектов, которые не основываются на показателях самооценки. Гарланд и Гейлорд (2009) предположили, что следующее поколение исследований внимательности будет охватывать четыре области: 1.ориентированные на результат измерения внимательности в отличие от самоотчетов о внимательности; 2. научная оценка представлений, исповедуемых буддийскими традициями; 3. Технология нейровизуализации для проверки данных самоотчета; и 4. изменения в экспрессии генов в результате внимательности. Исследования в этом направлении, вероятно, улучшат наше понимание осознанности и ее потенциальных преимуществ для психотерапии.

Также необходимы исследования эффективных и практических средств обучения терапевтов практикам внимательности.В будущих исследованиях можно будет изучить способы интеграции практик осознанности и медитации осознанности в практику и клиническое наблюдение обучаемых. Поскольку снижение стресса, основанное на внимательности, успешно применялось с терапевтами-стажерами (например, Шапиро и др., 2007), этот метод может быть простым способом для терапевтов интегрировать практики внимательности в практические занятия или групповое наблюдение обучаемых. Вопросы для будущих исследований могут включать: Влияет ли практика терапевтов медитацией осознанности при клиническом наблюдении со своими супервизируемыми на супервизирующий альянс или навыки взаимоотношений супервизируемых? Помогает ли практика формальной медитации осознанности в группе на практических занятиях или стажировке в групповой сплоченности, самообслуживании, навыках взаимоотношений или измеримых общих факторах, которые способствуют успешной психотерапии?

Учитывая ограниченность исследований по эмпатии, состраданию, снижению стресса и реактивности, необходимы дополнительные исследования того, как практика медитации осознанности влияет на эти конструкции и измеримые навыки консультирования как у стажеров, так и у терапевтов.Например, как практика медитации осознанности влияет на сочувствие и сострадание к терапевтам середины или конца карьеры, которые имеют опыт осознанности?

Шапиро и Карлсон (2009) предположили, что медитация осознанности может также служить психологам средством самопомощи для предотвращения выгорания. Необходимы дальнейшие исследования не только того, как практика медитации осознанности помогает облегчить развитие обучаемых и психотерапевтические процессы, но также и того, как она может помочь терапевтам предотвратить выгорание и другие пагубные последствия рабочего стресса.

Кроме того, несмотря на обширную теоретическую работу о способах концептуального слияния буддийской и западной психологии с психотерапией (например, Epstein, 2007, 1995), существует недостаток литературы о том, как это выглядит на сеансе, когда терапевт использует внимательность и буддийскую психологию. ориентированные подходы к лечению конкретных клинических проблем.

В заключение, внимательность может способствовать развитию обучаемых и терапевтов, а также влиять на механизмы изменений, которые, как известно, способствуют успешной психотерапии.В области психологии могут быть полезны будущие исследования причинно-следственных связей в дополнение к моделям посредничества, чтобы лучше понять преимущества практики внимательности и медитации осознанности.

Приобрести экзамен онлайн.


Дафна М. Дэвис, доктор философии, является докторантом в травматологическом центре Института ресурсов правосудия в Бруклине, штат Массачусетс.

Джеффри А. Хейс, доктор философии, профессор психологии консультирования на факультете педагогической психологии, консультирования и специального образования Государственного университета Пенсильвании.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.