Введение к работе
Актуальность исследования. В повседневной жизни человеку приходится обрабатывать и анализировать огромное количество зрительной информации разной сложности. Объекты, наблюдаемые человеком, в большинстве случаев являются фрагментированными, так как часто перекрыты другими объектами, сливаются с фоном или имеют иные искажения. Таким образом, проблема внимания и опознания фрагментированных изображений имеет важное теоретическое и практическое значение. Восприятие неполных изображений связано с рядом процессов высшей нервной деятельности, среди которых важное место занимает зрительный поиск. Зрительный поиск – одна из наиболее разработанных на настоящий момент областей исследования зрительного внимания (Феликман, 2006; Broadbent, 1957, 1970; Duncan, 1989; Cheal, 1992; Wolf, 2004).
В соответствии с современными представлениями о внимании, как о самостоятельном физиологическом процессе, играющем важнейшую роль в функции контроля и организации поведения, можно говорить о базисной роли данного процесса в формировании любой адаптивной деятельности (Дормашев, 1995; Иваницкий, 2003; Johnston, 1978). Селективное (произвольное, направленное) внимание рассматривается как результат специального отбора соответствующей информации с одновременным игнорированием другой, конкурирующей информации, как процесс длительного удержания определенных стимулов или «образов» в сознании, и как процесс контроля над деятельностью с этими стимулами или «образами».
Одним из наиболее плодотворных путей изучения механизмов внимания является комплексный метод анализа электрофизиологических, поведенческих и сопутствующих субъективных показателей. Показано, что в реализации процессов внимания, зрительного поиска и распознавания стимулов с разной степенью сложности неизменно задействованы все основные кортикальные области: затылочные, теменные, височные и лобные (Величковский, 2006). Однако особенности и механизмы участия соответствующих зон коры мозга далеки от полной ясности. Так, исследования с использованием методов PET, fMRI показали, что восприятие и опознание фрагментированных изображений происходит в латеральном экстрастриарном регионе (LOC – lateral occipital complex), который включает в себя задневисочные и нижнетеменные области (Gerlach, 2002; Ferber, 1999; Sehatpour, 2006). С опознанием фрагментированных изображений связан компонент ВП Ncl (negativity closure), регистрируемый билатерально в затылочно-теменных зонах коры в области 240 – 400 мс (Doniger, 2001; Kutas, 2000; Viggiano, 1998). В ряде работ показано, что в идентификации фрагментированных изображений, ведущая роль принадлежит лобным областям (Мачинская, 2003; Фарбер, 2008; Cohen, 1992). Существуют данные, в которых отмечено, что влияния внимания и опознания фрагментированных изображений проявляются также в позднем позитивном комплексе (LPC или late positive complex), в области 550 – 650 мс (Фарбер, 2008; Shhendan, Kutas, 1998).
Уточнение роли и степени участия основных кортикальных отделов мозга человека может внести вклад в понимание сложного и до сих пор недостаточно ясного механизма зрительного внимания. Изучение физиологических и психофизиологических механизмов произвольного внимания и опознания фрагментированных зрительных стимулов разной сложности является необходимым звеном в понимании структурно-функциональных основ когнитивных процессов и произвольной деятельности человека.
Цель и задачи исследования. Изучить особенности участия лобной, теменной и височной коры у человека в задачах внимания, поиска и опознания фрагментированных простых и сложных зрительных стимулов.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
1. Изучить влияние фрагментации на параметры эффективности зрительного поиска (скорость сенсомоторной реакции, количество ошибочных опознаний).
2. Проанализировать ВП человека в различных областях коры (затылочной, теменной, височной и лобной) в ответ на предъявление целых и аналогичных фрагментированных зрительных стимулов разной сложности.
3. Провести сравнительный анализ поздних компонент ВП человека, зарегистрированных в основных зонах коры, в ответ на предъявление целого и фрагментированного целевого зрительного стимула с разной сложностью окружения.
4. Провести корреляционный анализ вызванных потенциалов в различных отделах коры мозга человека, при выполнении заданий на внимание и опознание различных уровней сложности.
Научная новизна. В работе в задачах внимания и селекции фрагментированных простых и сложных зрительных стимулов детально исследованы топографические и временные характеристики вызванной электрической активности коры мозга человека. Впервые получены данные биоэлектрической активности мозга при изменении уровней внимания и опознания. Применение мультивариативных методов для оценки ВП позволило выявить новые данные о влиянии на механизм внимания таких параметров как: сложность зрительного изображения, фрагментация, вид зрительного поиска, ограничение времени восприятия. Изучена топография распределения электрической активности по скальпу человека, при опознании целостных и фрагментированных зрительных стимулов разной сложности. Выявлены особенности участия лобной коры в задачах внимания и опознания фрагментированного целевого зрительного стимула с разной сложностью поисковой ситуации.
Положения, выносимые на защиту.
1.В задачах внимания и опознания зрительных стимулов неполнота контура изображения (фрагментация) создает дополнительные трудности при опознании, и, предположительно, способствует последовательной зрительной переработке элементов изображения.
2. Механизмы внимания и опознания изображений разной сложности тесно связаны с изменением параметров компонента ВП Р300. Направление изменений в сопоставленных вызванных потенциалах, при выявлении и опознании фрагментированных изображений разной сложности аналогично направлению изменений в ВП, при опознании целых изображений.
3. Полученные нами данные, позволяют предположить, что внимание и опознание простых фрагментированных стимулов характеризуется наибольшей вовлеченностью затылочно-теменной и затылочно-височной зрительных систем. При выявлении и опознании сложных фрагментированных стимулов возрастает вовлеченность фронтальной коры в системе зрительного внимания у человека.
Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенный в работе экспериментальный анализ участия основных кортикальных отделов мозга в задачах выявления и опознания фрагментированных и целостных изображений позволил уточнить нейрофизиологические механизмы этих процессов в зависимости от уровня сложности задачи. Проведенное исследование носит, фундаментальный характер, так как направлено на выяснение механизмов произвольного внимания и зрительного опознания. Результаты работы могут представлять интерес для специалистов многих профилей: психофизиологов, нейрофизиологов, невропатологов, психиатров, нейробиологов. Исследование расширяет представление о системе внимания у человека, поэтому материалы работы могут быть использованы в преподаваемых в медицинских, педагогических ВУЗ-х и университетах лекционных курсах и практических занятиях «Физиология высшей нервной деятельности человека и животных», «Физиология центральной нервной системы».
Апробация работы. Материалы диссертационной работы представлены на 4-ом Международном междисциплинарном конгрессе «Нейронаука для медицины и психологии» (Судак, Крым, Украина, 10 – 20 июня 2008 г.), на научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы клинической и экспериментальной медицины». (СпбМАПО, 2008), на 3 международной конференции молодых ученых «Психология – наука будущего» (Москва, 5 – 7 ноября 2009).
Публикации. По материалам проведенных исследований опубликовано 9 печатных работ, из них 3 статьи из перечня журналов ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из следующих разделов: введение, обзор литературы, материалов и методов исследования, 5 разделов результатов исследования и их обсуждения, выводы, список литературы, приложения. Материал изложен на 149 страницах машинописного текста, содержит 33 рисунка, 4 таблицы. Библиография включает 210 источников. В том числе 90 отечественных и 120 иностранных.
