при спонтанных сбоях внимания

ЭЛЕКТРОФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ
КОРРЕЛЯТЫ СПОНТАННЫХ СБОЕВ
ВНИМАНИЯ УКАЗЫВАЮТ НА
ПРЕДВНИМАТЕЛЬНЫЙ УРОВЕНЬ
ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Б.В. Чернышев, И.Е. Лазарев, Д.В. Брызгалов, Н.А. Новиков,
Е.С. Осокина, А.С. Антоненко, Е.А. Архипова
Национальный исследовательский университет Высшая школа экономики,
Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова
Исследование осуществлено в рамках программы фундаментальных исследований НИУ ВШЭ
Каждый знает, что такое внимание. Это овладение
умом в четкой и яркой форме одним из нескольких
наличествующих объектов. Суть этого процесса –
фокусирование, концентрирование сознания.
Внимание приводит к отвлечению от некоторых вещей
для того, чтобы можно было эффективно заняться
другими. Состояние внимания противоположно
рассеянному, затемненному состоянию …
называемому рассеянностью….
Уильям Джеймс (James, 1890)
Процессы внимания в ответ на стимул разворачиваются в
трех временных масштабах:
♦
Предстимульное (фоновое) тоническое состояние,
обусловленное преимущественно нисходящими механизмами
(от 1 до 20 с и более перед стимулом).
♦
Ранние, автоматические, предвнимательные стадии
реакции на стимул, возникающие по восходящему механизму,
однако испытывающие значительную модуляцию под
влиянием текущего тонического состояния, обусловленного
нисходящими механизмами, действовавшими еще до стимула
(первые 200 мс после включения стимула)
♦
Поздние механизмы собственно внимания (более
200 мс после включения стимула), обеспечиваются
взаимодействием восходящих и нисходящих механизмов.
Спонтанные
причины:
сбои
♦
Снижение
утомление
внимания
уровня
могут
иметь
бодрствования,
♦
Конкурирующая задача, явно
задачи на распределение внимания
заданная
различные
сонливость,
условиями
♦
Рассеянность, включая уход в свои мысли (mindwandering, day-dreaming) – который можно рассматривать
также как конкурирующую задачу.
♦ Эффекты внимания, затрагивающие ВП с латентностями до 200 мс
(в
особенности
негативность
рассогласования,
процессная
негативность, негативная дифференциальная волна, позитивность
подавления) – реализуются на предвнимательном уровне [Наатанен,
1998].
♦ Негативность рассогласования – устойчивый
требующий наличия сознания [Naatanen et al., 2007].
феномен,
не
♦ Процессная негативность, негативная дифференциальная волна,
позитивность подавления – зависят от предварительной установки,
полученной от экспериментатора, на внимание к одному потоку
стимулов и на игнорирование другого потока стимулов [Hillyard et al.,
1973; Näätänen et al., 1978].
N1
P2
Процессная негативность
(processing negativity)
Позитивность подавления
(rejection positivity)
[Naatanen et al., 1978].
[Degerman et al., 2008]
Процессная негативность и позитивность подавления выявлена в
экспериментах, в которых направленностью внимания испытуемых управляли
с помощью инструкции.
N1
P2
Процессная негативность
(processing negativity)
Позитивность подавления
(rejection positivity)
[Naatanen et al., 1978].
[Degerman et al., 2008]
Процессная негативность и позитивность подавления выявлена в
экспериментах, в которых направленностью внимания испытуемых управляли
с помощью инструкции.
♦ Как правило, в исследованиях спонтанных
сбоев
внимания
используются
простые
монотонные задачи
♦ Нами разработана задача,
повышенную когнитивную нагрузку
создающая
Модификация конденсационной задачи (Posner, 1964)
Предъявляли четыре звуковых стимула, различавшихся по двум признакам
(высота и зашумленность). В ответ на каждый стимул испытуемый должен
нажимать на одну из двух кнопок по следующему правилу:
ВЧ,
НЧ,
Чистый
Зашумленный
Высокий
Левая кнопка
Правая кнопка
Низкий
Правая кнопка
Левая кнопка
НЗ,
ВЗ,
НЧ,
ВЧ,
ВЗ,
Низкий 500 Гц, высокий 2000 Гц, длительность 40 мс, 95 дБ,
равные вероятности, межстимульный интервал 2,5 ± 0,5 с
НЗ,
ВЧ,
НЧ…
94
90
П роц ен т
86
82
78
74
70
1
2
3
4
5
С есси я
Динамика доли правильных ответов
(среднее 85.2±7.5%)
94
18
16
90
14
12
П роц ен т
П роц ен т
86
82
78
10
8
6
4
74
2
70
0
1
2
3
4
5
С есси я
Динамика доли правильных ответов
(среднее 85.2±7.5%)
Ошибки
1
2
3
4
5
Про п у с ки
С есси я
Динамика доли ошибок и пропусков
(среднее 9,6±5,3 и 5,2±3,9%)
94
18
16
90
14
12
П роц ен т
П роц ен т
86
82
78
10
8
6
4
74
2
70
0
1
2
3
4
Ошибки
1
5
2
С есси я
3
4
5
Про п у с ки
С есси я
Динамика доли правильных ответов
(ср.знач. 85.2±7.5%)
Динамика доли ошибок и пропусков
(ср.знач. 9,6±5,3 и 5,2±3,9%)
1200
1150
Л атен тн ость, м с
1100
1050
1000
950
900
850
800
750
1
2
3
С есси я
4
5
Пра в и ль н ы е о т в ет ы
Ошибки
Динамика среднего времени реакции для правильных
ответов и ошибок (ср.знач. 899±84 и 1018±142 мс)
P2 выше по амплитуде при
ошибках в сравнении с
правильными ответами
(N = 52, F(1, 51) = 24.516, p < .0001)
P2 выше по амплитуде при
ошибках в сравнении с
правильными ответами
(N = 52, F(1, 51) = 24.516, p < .0001)
P2 выше по амплитуде при
ошибках в сравнении с
правильными ответами
(N = 52, F(1, 51) = 24.516, p < .0001)
P2 выше по амплитуде при
пропусках ответа в сравнении с
правильными ответами
(N = 34, F(1, 33) = 6.717, p = .014)
P2 выше по амплитуде при
пропусках ответа в сравнении с
правильными ответами
(N = 34, F(1, 33) = 6.717, p = .014)
Potential (μV)
10
10
9
9
8
8
7
7
6
6
5
5
4
4
3
2
Correct responses
Errors
Fz
Сz
Pz
3
2
Correct responses
Omissions
Fz
Сz
Pz
Таким образом, оба вида проявлений сбоев внимания
– ошибки и пропуски – происходили при увеличенной
амплитуда P2
Спектральная плотность мощности альфа-ритма (8-12 Гц)
в предстимульном интервале ниже при пропусках ответа в
сравнении с правильными ответами
(N = 34, F(1, 33) = 12.357, p = .001)
100
EEG power (7-13 Hz, µV2/Hz)
90
80
70
60
50
40
30
Fz
Pz
20
Correct responses
Errors
Omissions
Модификация конденсационной задачи в комбинации с
парадигмой необычного стимула (оддболл)
В последовательность целевых стимулов – таких же, как в предыдущем
эксперименте – включены дистракторы (4:1)
ВЧ,
д,
д,
д,
Чистый
Зашумленный
Высокий
Левая кнопка
Правая кнопка
Низкий
Правая кнопка
Левая кнопка
НЧ,
д,
д,
д,
д,
д,
НЗ,
д,
д,
д,
ВЗ,
д,
д,
д, д,
Низкий 500 Гц, высокий 2000 Гц, дистрактор 400 Гц, длительность 40 мс, 95 дБ,
межстимульный интервал 1,75 ± 0,25 с
д,
НЧ…
Пиковая амплитуда
компонента при правильных
ответах была ниже, чем при
ошибочных ответах
(F(1,10)=3,97, p=0,07)
Средняя амплитуда
на интервале максимально выраженной
разницы между ВП для ошибок и
правильных ответов (157-261 мс),
включающем P2, более
негативна для ошибочных
ответов, чем для правильных
ответов
(F(1,23)=5,23, p=0,03)
Пиковая амплитуда
компонента при правильных
ответах была ниже, чем при
ошибочных ответах
(F(1,10)=3,97, p=0,07)
Средняя амплитуда
на интервале максимально выраженной
разницы между ВП для ошибок и
правильных ответов (157-261 мс),
включающем P2, более
негативна для ошибочных
ответов, чем для правильных
ответов
(F(1,23)=5,23, p=0,03)
Пиковая амплитуда
компонента при правильных
ответах была ниже, чем при
ошибочных ответах
Спектральная плотность мощности альфа-ритма (8-10 Гц)
в предстимульном интервале ниже при ошибках в
сравнении с правильными ответами
(N = 34, F(1, 33) = 7.43, p = 0.01)
♦ В обоих наших экспериментах показано, что спонтанные сбои
внимания ведут к большей позитивности во временном интервале P2.
♦ В обоих наших экспериментах показано, что спонтанные сбои
внимания ведут к большей позитивности во временном интервале P2.
♦ P2, предположительно, отражает процессы, связанные с
прекращением обработки информации, которая не требует
полноценного и детального анализа [Melara et al., 2002; Tong et al.,
2009].
♦ В обоих наших экспериментах показано, что спонтанные сбои
внимания ведут к большей позитивности во временном интервале P2.
♦ P2, предположительно, отражает процессы, связанные с
прекращением обработки информации, которая не требует
полноценного и детального анализа [Melara et al., 2002; Tong et al.,
2009].
♦ В исследования Наатанена с сотрудниками выявлена “процессная
негативность” (“processing negativity”, PN), отражающая внимание к
стимулу [Näätänen et al., 1978]. При отсутствии внимания к данным
стимулам ВП смещен в позитивном направлении.
♦ В обоих наших экспериментах показано, что спонтанные сбои
внимания ведут к большей позитивности во временном интервале P2.
♦ P2, предположительно, отражает процессы, связанные с
прекращением обработки информации, которая не требует
полноценного и детального анализа [Melara et al., 2002; Tong et al.,
2009].
♦ В исследования Наатанена с сотрудниками выявлена “процессная
негативность” (“processing negativity”, PN), отражающая внимание к
стимулу [Näätänen et al., 1978]. При отсутствии внимания к данным
стимулам ВП смещен в позитивном направлении.
♦ В исследованиях группы К. Алхо [Alho et al., 1987; Degerman et al.,
2008] обнаружен компонент, названный “позитивностью подавления”
(“rejection positivity”), который развивается во время пика P2 и
увеличивает его а тех случаях, когда требуется подавить обработку
нерелевантной информации в релевантном канале.
♦ Наши эксперименты впервые позволили выявить эффект усиления
P2 при спонтанных сбоях внимания, предположительно
родственный “позитивности подавления” или отсутствию “процессной
негативности”
♦ Наши эксперименты впервые позволили выявить эффект усиления
P2 при спонтанных сбоях внимания, предположительно
родственный “позитивности подавления” или отсутствию “процессной
негативности”
♦ Эффект происходит во временном интервале компонента P2, т.е. во
«временном окне интеграции» (Näätänen et al., 2011), процессы в
котором
считаются
происходящими
автоматически
–
на
предвнимательном уровне.
♦ Наши эксперименты впервые позволили выявить эффект усиления
P2 при спонтанных сбоях внимания, предположительно
родственный “позитивности подавления” или отсутствию “процессной
негативности”
♦ Эффект происходит во временном интервале компонента P2, т.е. во
«временном окне интеграции» (Näätänen et al., 2011), процессы в
котором
считаются
происходящими
автоматически
–
на
предвнимательном уровне.
♦ Эффект не связан со
засыпанием, утомлением.
снижением
уровня
бодрствования,
♦ Наши эксперименты впервые позволили выявить эффект усиления
P2 при спонтанных сбоях внимания, предположительно
родственный “позитивности подавления” или отсутствию “процессной
негативности”
♦ Эффект происходит во временном интервале компонента P2, т.е. во
«временном окне интеграции» (Näätänen et al., 2011), процессы в
котором
считаются
происходящими
автоматически
–
на
предвнимательном уровне.
♦ Эффект не связан со
засыпанием, утомлением.
снижением
уровня
бодрствования,
♦ Эффект указывает на наличие спонтанного конкурирующего
процесса, интерферирующего с основной задачей.
Спасибо за внимание!