Коллектив авторов - Современные представления о механизмах зрительного внимания

Зрительная система является для человека важнейшим источником информации о внешнем мире. Небольшая область в центре сетчатки глаза (фовеа), на которую проецируются около двух градусов поля зрения, имеет высокую плотность рецепторов; за ее пределами плотность рецепторов и острота восприятия элементов формы и цвета падает по экспоненциальному закону от центра поля зрения к периферии (Шахнович, 1974; Ярбус, 1965). Для получения необходимой зрительной информации в мозге активируются процессы внимания, связанные с выбором наиболее значимых объектов как в центре, так и на периферии поля зрения. Согласно известным данным (Шахнович, 1974; Ярбус, 1965; Martinez-Conde, Macknik, 2008, 2015; Rolfs, 2015; Shepherd et al., 1986), процессы выбора включают механизмы явного (overt), сопровождающегося быстрыми высокоамплитудными движениями глаз (более одного градуса) – саккадами – и скрытого (covert) зрительного внимания, которые отражаются, в основном, в длительности фиксаций взгляда и микросаккадах – движениях глаз с амплитудой менее одного градуса – (Hafed, Clark, 2002). Взаимосвязь механизмов внимания и движений глаз достаточно сложна. В частности, иногда направление взгляда однозначно связано с тем, какая информация будет воспринята в фокусе внимания, в других случаях информация, находящаяся в окрестностях текущей фиксации взгляда, не осознается человеком – происходит так называемый эффект ослепления по невниманию (Inattentional Blindness) в отношении нерелевантной информации (Rock, Gutman, 1981; Simons, Chabris, 1999; Most at al., 2001). Кроме того, скрытое внимание иногда предваряет переход фокуса внимания, сопряженный с движением глаз, в определенное место поля зрения (Laubrock at al., 2010). По-видимому, увеличение количества анализируемых параметров движений глаз и синхронная регистрация моментов принятия того или иного решения человеком позволят установить иерархию отношений между различными типами глазных движений и процессами зрительного внимания.

Исследование механизмов зрительного внимания прошло ряд этапов. Каждому этапу были присущи свои методы исследования и представления о механизмах зрительного внимания, часть из которых сохраняется до настоящего времени.

Одна из групп факторов, регулирующих зрительное внимание, – физические свойства изображений, например, локальные скопления перепадов яркости, цвета или других характеристик изображения, или же как-то отличающиеся от окружения области. Они провоцируют привлечение внимания в большинстве случаев в начальные периоды решения зрительной задачи, такое внимание называется восходящим (bottom-up). При наличии задачи, ожидания или какой-либо другой предустановки влияние этой формы внимания ослабевает, и внимание с большей вероятностью направляется туда, где есть искомые свойства, или же семантически значимые для человека объекты. Такая форма внимания основана на работе иерархически более высоких структур мозга и называется нисходящей (top-down). Необходимо отметить, что эти формы внимания не эквивалентны фокальному и пространственному вниманию, несмотря на то что следствия их функционирования могут быть похожими, и отчасти доминирование восходящей или нисходящей форм внимания может быть обусловлено доминированием пространственного или фокального внимания соответственно. Очевидно, взаимоотношения между этими формами внимания еще предстоит выяснить. В равной мере это относится и к временной динамике вклада механизмов фокального и пространственного внимания. В частности, в ряде работ обосновывается доминирование сначала пространственной, а затем фокальной формы внимания; в других работах представлены данные, указывающие на то, что оба этих механизма участвуют на всех этапах решения зрительной задачи, постоянно сменяя друг друга (Staub et al., 2010; Stigchel et al., 2009). Как подчеркивается в ряде работ (Pastuchov et al., 2009; Stigchel et al., 2009), критерии, позволяющие определить или предсказать моменты перехода от одной формы внимания к другой, не описаны в известной литературе.

Следует отметить, что данные, касающиеся нисходящей и восходящей формы внимания, получены в основном при использовании простых стимулов (наборы локальных линейных сегментов с различной ориентацией, стрелок с различным направлением, букв и т. д.) при решении задач их поиска и распознавания. В свою очередь данные, касающиеся функционирования фокального и пространственного внимания, получены в основном в экспериментах со сложными изображениями в качестве зрительных стимулов – сцен, художественных произведений, динамически изменяющейся виртуальной реальности, искусственно синтезированных интерьеров и т. д. Задачи, формулируемые в этих экспериментах, – в случае, если изучается не просто свободный осмотр, – также обращаются к поиску, распознаванию и моторной реакции на стимулы, но часто они формулируются более сложным образом и требуют обращения к зрительной памяти, сравнения разных стимулов, самопроверки и участия других высших когнитивных функций.