Я буду использовать термин «ориентировка» для обозначения настройки внимания на определенный источник, которым может быть сенсорный вход или внутренняя семантическая структура памяти. Термин «ориентировка» тесно связан с понятием «рефлекс» (Sokolov, 1963), действие которого проявляется в разнооб разных изменениях вегетатики, активности ЦНС и поведения Идея ориентировочного рефлекса связана с умственной операцией ориентировки в том смысле, который использую я. Однако в понятии ориентировочного рефлекса не разделяется настройка внимания и вытекающее из него восприятие стимула.
Обнаружение
Я отличаю ориентировку от другого когнитивного акта, который называю обнаружением. Под обнаружением я буду понимать случай, когда стимул обеспечил такой уровень активации нервной системы, при котором субъект может дать отчет о его наличии с помощью произвольного ответа, который определен экспериментатором. Ответ может быть вербальным («Я вижу») или мануальным (нажатие на кнопку). Обнаружение обозначает осведомленность или осознание стимула. Различение ориентировки и обнаружения позволяет эмпирически проверить предположение о том, что некоторые реакции (например, саккадические движения глаз) могут быть вызваны стимулом до того, как он был обнаружен в том смысле, который я использую здесь. Отсюда вполне логично следует тот факт, что нормальный испытуемый может двигать глазами в направлении стимула, будучи при этом не в состоянии как-либо еще о нем отчитаться, или испытуемый с поражением головного мозга может демонстрировать нарушения в обнаружении каких-либо событий, на которые способен давать ориентировку (Weiskrantz, Warrington, Sanders and Marshall, 1974).
Локус контроля
Важно также различать внешний и центральный контроль над ориентировкой. Если ориентировка на содержания системы памяти и на внешние стимульные события имеет общую основу, то становится очевидным, что мы можем ориентировать свое внимание в отсутствие внешнего стимула. Подобным образом движения глаз могут управляться стимульным входом или проистекать из внутреннего плана поиска.
Явная и скрытая ориентировка
Наконец, важно различать явные изменения ориентировки внимания, которые могут проявляться в движениях глаз и головы, и исключительно скрытую ориентировку, которая может управляться только центральными механизмами. Чтобы разделить два вида ориентировки, понадобится ввести особые меры скрытой ориентировки, отличные от наблюдений за внешними движениями головы и глаз. В экспериментах с людьми этого можно добиться за счет манипулирования направлением внимания с помощью инструкции, изменения вероятности целевого события либо за счет использования соответствующих внешних движений. Для того чтобы измерить ориентировку, тестируются изменения эффективности обнаружения событий, происходящих в различ ных местах пространства. [...]
Сдвиги внимания
Совсем неочевидно, что сдвиги пространственного внимания включают в себя что-то помимо движений глаз к определенным местам в зрительном поле. Разумеется, никто не будет спорить, что существует тесная связь между движениями глаз и сдвигами внимания. Однако всегда существовало предположение, что можно перемещать внимание вне зависимости от движений глаз. К примеру, Вундт (1912) указывал на способность отделять линию взора от направления внимания. [...]
Многие экспериментальные исследования с использованием методов умственной хронометрии [...] потерпели неудачу в попытках доказать эту способность, по крайней мере, в пустом зрительном поле. В более новых исследованиях сообщения о сдвигах внимания без движений глаз стали более частыми (Eriksen, Hoffman, 1973; Posner, Nissen, Ogden, 1978 и т.д.).
Мы (Posner, Nissen, Ogden, 1978) пытались определить, будут ли ответы на надпороговые увеличения яркости в темном зрительном поле даваться быстрее, когда испытуемые знают, где будет предъявлен стимул, по сравнению с ситуациями, когда они этого не знают. Мы использовали разницу во времени реакции на стимулы, появляющиеся на ожидаемых и неожиданных позициях в зрительном поле, в качестве меры эффективности обнаружения за счет направленности внимания на ожидаемую позицию. Чтобы гарантировать, что изменения времени реакции не зависят от движений глаз, мы отслеживали эти движения с помощью электро-окулограммы. В дальнейшем мы анализировали только те пробы, в которых направление линии взора не менялось. Чтобы элиминировать действие фактора готовности к двигательному ответу, мы использовали одну кнопку для ответа (простое время реакции (BP)), которую испытуемый нажимал вне зависимости от того, где появлялся стимул, то есть выбор ответа был не связан с позицией стимула. На рис. 1 показана последовательность событий в течение пробы. Испытуемому предъявлялся знак «+» или стрелка, указывающая вправо или влево. Если предъявлялся знак «+», то стимул, подлежащий обнаружению, мог с равной вероятностью появиться справа или слева от точки фиксации. Если предъявлялась стрелка, то с вероятностью 0,8 целевой стимул мог появиться в стороне, показанной стрелкой (верная подсказка), и с вероятностью 0,2 — с противоположной стороны (неверная подсказка). Это позволило нам оценить как выигрыш от знания того, где появится стимул, так и проигрыш, когда этот стимул появляется в позиции, отличной от ожидаемой.
Мы опробовали этот общий дизайн на различных задачах. На рис. 2 показаны высокозначимые выигрыши от верной подсказки и проигрыши от неверной, полученные во всех наших исследованиях. Во всех задачах величина выигрышей и проигрышей примерно одинакова. В задаче пространственного выбора испытуемый должен дать ответ о том, выше или ниже по отношению к подсказке расположен целевой стимул. Как и в случае задачи с простым BP, подсказка не дает информации о наиболее вероятном ответе. Символическая задача предполагает ответ о том, является ли целевой стимул буквой или цифрой. В задачах выбора в верном условии ошибок наблюдается не больше, чем в неверном, хотя влияние подсказки на количество ошибок всегда невелико.
Проигрыши и выигрыши от пространственной подсказки демонстрируют высокую устойчивость, и кажется несколько удивительным, что многие прежние попытки найти снижение BP или увеличение эффективности в пороговом обнаружении в аналогичных экспериментах не увенчались успехом. Одна из причин может заключаться в том, что общий эффект уменьшается по мере усложнения задачи. Поскольку наши исследования проводились на разных испытуемых и в разное время, прямое сравнение невозможно, но тенденция к уменьшению эффекта в задачах с реакцией выбора по сравнению с задачей на простое BP поразительна. Она тем более поразительна, что многие ожидают проявления ограничений, связанных с вниманием, только тогда, когда суммарная сложность задачи высока (Kahneman, 1973; Norman and Bobrow, 1975). Если эффект в сложных задачах действительно меньше, то это, я полагаю, из-за того, что испытуемые должны переориентровать свое внимание со зрительного входа на внутренние структуры. Если испытуемый, к примеру, должен различать буквы и цифры, то перевод внимания на одну из пространственных позиций в пустом поле, как в наших экспериментах, не слишком полезен. Испытуемые должны переориентировать внимание с пространственной позиции на область памяти, которая доступна анализу с целью различения стимулов. [...]
Рис. 2. Время реакции на изменения яркости в верных, неверных и нейтральных пробах (Posner, Nissen and Ogden, 1978); BP выбора при определении положения стимула (выше или ниже середины экрана) и BP выбора при вынесении суждений «буква или цифра» (Posner, Snyder and Davidson, 1980). Существует и еще одна причина, по которой в прежних исследованиях не всегда удавалось обнаружить, что знание о пространственной позиции стимула помогает решению задачи. Наш общий метод предполагает подсказку в каждой пробе. Если вместо этого одну пространственную позицию сделать более вероятной на протяжении всей серии проб, то мы не обнаружим никакого выигрыша по отношению к частотной позиции в сравнении с условиями, когда все позиции равновероятны (Posner, Snyder and Davidson, 1980), хотя небольшие проигрыши редких позиций все же наблюдаются. Этот результат хорошо согласуется с активной природой внимания. Вряд ли ориентировку можно считать пассивным фильтром, который может быть просто установлен в определенное положение и все время в нем оставаться. Пожалуй, намного более значим активный процесс обеспечения ориентировки. [...]
Движение внимания
Важно задаться вопросом, в достаточной ли степени изменение эффективности, которое мы наблюдаем при перемещении внимания испытуемого, привязано ко времени, чтобы мы могли измерить время перемещения внимания. Одно из доказательств такой временной привязки было получено Джонайдесом (1980). В исследованиях, похожих на те, что я только что описал, он варьировал временной интервал между подсказкой и стимулом. Джонайдес четко смог проследить временную динамику изменений эффективности в течение нескольких сот миллисекунд. Он также обнаружил весьма отчетливое различие между временной динамикой эффективности в тех случаях, когда внимание испытуемого привлекалось к определенной пространственной позиции с помощью периферической подсказки, и в случаях, когда оно привлекалось центральной подсказкой. Различие между центральной и периферической подсказками станет особенно важным, когда мы обратимся к анализу взаимоотношений между привязанными ко времени движениями внимания и движениями глаз.
В настоящий момент мы рассмотрим только использование центральной подсказки. Шульман, Ремингтон и Маклин (1979) заинтересовались вопросом, носит ли движение по зрительному полю дискретный или аналоговый характер. Глаз перемещается по зрительному полю непрерывно, хотя в каком-то смысле эффективность его перемещения дискретна, поскольку пороги приема сигнала во время саккады возрастают. Методика, использованная этими исследователями, предполагала ответ на вопрос о том, будет ли зондовый зрительный стимул, который менее чем в 10 % проб появляется на позиции между точкой фиксации и целью, обнаруживаться с ускорением ответа, промежуточным по отношению к времени отправления из исходной позиции и времени достижения цели. Если это действительно так, то можно ожидать, что сначала, пока внимание будет проходить через эту позицию, BP на зондовый стимул будет меньше по сравнению с подсказанной отдаленной позицией, а затем станет больше, чем BP на целевой стимул, появляющийся на отдаленной позиции.
Каждая проба начиналась со стрелки-подсказки, которая предписывала испытуемому переместить внимание к видимой цели на 18° от точки фиксации. Целевые стимулы предъявлялись спустя переменное время после подсказки. Целевые стимулы появлялись в 75 % проб, остальные служили в качестве пробловушек. В пробах с зондовым стимулом в 70% случаев его появление приходилось на обозначенную позицию. На промежуточной позиции с подсказанной стороны, на противоположной целевой позиции и на промежуточной позиции с противоположной стороны от цели зондовый стимул появлялся с вероятностью 10 % для каждого из условий.
[... ] Наиболее яркой особенностью полученных данных явилась U-образная функция, связывающая время реакции с интервалом после подсказки (SOA) для всех позиций. Этот эффект бдительности хорошо описан в литературе. Кроме того, было получено преимущество для стимулов вблизи фовеальной области: время реакции на стимулы вблизи точки фиксации обычно меньше, чем на стимулы вдали от точки фиксации. [...]
Компоненты зрительной ориентировки
Торможение
Одна из возможных причин того, что при блочном дизайне эксперимента не удается получить значимых выигрышей от ориентировки внимания, заключается в тормозном эффекте, производимом периферической подсказкой или целевым стимулом. Мы обнаружили, что после предъявления стимула на определенной пространственной позиции информация с этой позиции подвергается торможению в плане скорости обработки по сравнению с другими контрольными позициями. Этот тормозной эффект демонстрируется в нижеописанных экспериментах.
Общий метод. Испытуемые фиксируют взором центр катодно-лучевого монитора, где находится центральная рамка со стороной 1°, по обе стороны от которой на расстоянии 8° находятся две периферические рамки. Пробы начинаются со 150-миллисекундной подсветки контуров одной из периферических рамок, выбранной случайным образом. Яркий целевой стимул (квадратик размером 0,1°) появляется в центре рамки через 0, 50, 100, 200, 300 или 500 миллисекунд после подсветки. Целевой стимул обычно появляется в центральной рамке (0,6), но может появиться и в одной из периферических (с вероятностью 0,1 сек. каждой стороны). Пробы-ловушки, в которых целевой стимул не предъявляется, имеют вероятность 0,2. Испытуемые получают инструкцию отвечать на стимул как можно быстрее нажатием на одну-единственную кнопку. Движения глаз отслеживаются с помощью электроокулограммы. В экспериментах этой серии испытуемые получали инструкцию фиксировать взор, пробы с обнаруженными движениями глаз исключались. В дальнейших экспериментах мы исследовали эффекты движений глаз.
К первому эксперименту были привлечены шесть испытуемых, каждый работал два дня. По нашим ожиданиям подсказки должны привлекать внимание. Таким образом, подсказанная сторона будет иметь первоначальное преимущество перед неподсказанной стороной. Однако поскольку целевые стимулы появляются главным образом в центре, испытуемые будут ожидать, что им нужно удерживать внимание там до тех пор, пока это возможно. Таким образом, любое преимущество подсказанной стороны в результате внимания будет утрачено, как только внимание вернется в центр. Мы можем, следовательно, сравнить две стороны, чтобы пронаблюдать влияние предшествующей периферической подсказки на время обнаружения целевого стимула после ухода внимания.
Результаты соответствовали нашим ожиданиям. [...] Целевые стимулы с подсказанной стороны демонстрируют преимущество в BP в первые 150 мс. Это преимущество сменяется явным торможением подсказанной стороны по сравнению с неподсказанной примерно через 300 мс. Целевые стимулы в центре экрана остаются в выигрыше при всех условиях, как и следовало ожидать, благодаря их высокой вероятности и фовеальному положению. Похоже, что раннее преимущество подсказанной стороны сменяется последующим торможением.
Позже мы воспроизвели этот основной эффект при помощи более простого метода, в котором периферическая подсветка сперва вызывает внимание, а затем оно возвращается к точке фиксации при помощи центральной подсветки (Cohen, 1981). Этот метод вызывал достоверное раннее ускорение ответа, сменяющееся торможением. [...] Благодаря этому методу сдвиги внимания могут возникать без манипуляций с вероятностью появления стимула в той или иной позиции. Мы обнаружили признаки ускорения ответа даже при условии появления целевого стимула в подсказанной позиции с вероятностью, равной 0,1, в то время как остальные пробы были распределены среди неподсказанных периферических позиций, центральных проб и проб-ловушек. Тормозной эффект длится приблизительно от 1 до 1,5 сек. с момента возвращения внимания в центр. Таким образом, наши результаты показывают, что тормозной эффект возникает в значительной мере автоматически и не требует какой-либо произвольной стратегии со стороны испытуемого. [...]
Теория. Тормозной эффект оказывается, по крайней мере, столь же сильным при движениях глаз испытуемого, как и при неподвижных глазах. Количественно этот эффект на самом деле даже сильнее, но это может быть следствием общего увеличения времени реакции, которое возникает, когда испытуемый должен одновременно перевести взгляд и нажать пальцем на кнопку в ответ на зондовое событие. Мы не можем на основе величины тормозного эффекта с уверенностью сказать, насколько тесно этот эффект связан именно с системой движений глаз.
Мы получили два эффекта, которые имеют место, когда предъявляется периферическая подсказка. Мы предполагаем, что эти два эффекта перекрываются во времени и что эффективность обнаружения является результатом их совместного влияния. Первый эффект — ускоряющий, мы считаем его центральным, поскольку он может порождаться как символической подсказкой, указывающей место в пространстве, где, вероятно, может появиться целевой стимул, так и периферической подсказкой. Мы считаем, что ускорение вызвано скрытой ориентировкой внимания в направлении подсказки. Ориентировка может вызываться центральными и периферическими подсказками (Posner, 1980), появляться перед движениями глаз (Posner, 1980) или в результате манипуляций с вероятностью (Posner et al., 1982). Если ориентировка индуцирована периферической подсказкой, то, по нашим данным, эффект ускорения ответа перемещается вместе с глазами в ретинотопических координатах.
Второй, тормозной эффект служит снижению эффективности обнаружения целевого стимула. Мы можем найти четкий водораздел между подсказанными и неподсказанными позициями только тогда, когда «оттягиваем» внимание от подсказанной позиции обратно к нейтральной точке фиксации. После подсветки центра наблюдается явно большее BP на ранее подсказанную позицию. Однако мы предполагаем, что торможение возникает примерно в том же временном интервале, что и ускорение, но просто маскируется более мощным ускорением, являющимся результатом скрытой ориентировки. Тормозной эффект имеет нецентральное происхождение, поскольку возникает только при периферической подсказке. Он зависит от изменений световой энергии (подсветка или затемнение) в подсказанной позиции. Торможение возникает вне зависимости от того, двигается ли глаз к подсказанной позиции или нет. Исследование с двойной подсказкой показывает, что он может возникать в отсутствие скрытой ориентировки в направлении подсказки. Тормозной эффект длится долго; в экспериментах с движениями глаз туда и обратно он сохраняется по крайней мере 1,5 секунды. Когда взор перемещается, тормозной эффект сохраняется по отношению к пространственной позиции, в которой произошло изменение яркости.
Как мы можем понять функциональное значение центрального ускоряющего эффекта, опирающегося на ретинотопические координаты, и периферического тормозного эффекта, зависящего от световой энергии и существующего во внешних координатах?
Наша точка зрения на сегодняшний день заключается в том, что ускоряющий эффект предназначен для повышения эффективности обнаружения целевого стимула в рамках текущей фиксации взора. Он отбирает область пространства, которая важна для организма. Если не совершается никаких движений глаз, эта область может быть обработана более эффективно, чем другие области зрительного поля. Разумеется, во многих случаях наблюдатель будет двигать глазами в направлении подсказанной области, тем самым повышая остроту зрения в этой области. Мы продемонстрировали, что наблюдатель имеет значительную возможность сознательно контролировать ускоряющий эффект, поэтому при движениях глаз внимание чаще всего перемещается в новую фовеальную позицию. Это происходит потому, что фовеа привлекается в данную область в силу ее значимости. В наших экспериментах с движениями глаз, в которых целевой стимул никогда не попадает в зону фовеа, нам удалось показать, что внимание связано с ретинотопическими координатами; однако предположительно в обычных условиях естественного зрения внимание перемещается раньше взора, но возвращается в фовеа по мере движения глаза.
Мы предполагаем, что тормозной эффект появился в эволюции для того, чтобы максимизировать эффективность обследования зрительного окружения. После того как взгляд покидает место появления стимула, события, которые происходят в этом месте, тормозятся относительно других позиций. Это снижает возможности ранее активной области пространства в плане привлечения внимания и служит основой для предпочтения новых областей, в которых стимул ранее не предъявлялся. Долгосрочный характер торможения (1,5 секунды и более) представляется вполне подходящим для того, чтобы обеспечить низкую вероятность возвращения к прежней позиции в течение одного или двух последующих движений.
Наша точка зрения связывает ускоряющий эффект с ориентировкой внимания в фиксированном зрительном поле, в то время как эффект торможения связан с предпочтением новых позиций в качестве целей для будущих движений глаз. Можно также рассматривать тормозной эффект как результат высвобождения внимания из пространственной позиции, вследствие чего сосредоточение на любой из позиций не становится чрезмерным. Однако тот факт, что торможение зависит от периферического зрительного изменения [...] и может длиться столь продолжительное время после движения глаза, ставит под сомнение его значительную роль в управлении будущими актами скрытой и явной ориентировки. [...]
