ЖУРНАЛ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, 2014, том 64, № 3, с. 292-303
ФИЗИОЛОГИЯ ВЫСШЕЙ НЕРВНОЙ (ПСИХИЧЕСКОЙ) ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ЧЕЛОВЕКА
УДК 612.821.2
СЛУХОВЫЕ ВЫЗВАННЫЕ ПОТЕНЦИАЛЫ ПРИ СБОЯХ ВНИМАНИЯ
© 2014 г. И. Е. Лазарев1, 4, Д. В. Брызгалов1, 2, Е. С. Осокина1, 3, А. А. Вязовцева1, А. С. Антоненко1, Е. А. Архипова1, Б. В. Чернышев1, 2
1 Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики", Москва, 2 Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва, 3Научно-исследовательский институт медицины труда РАМН, Москва, 4Институт медико-биологических проблем РАН, Москва, e-mail: bchernyshev@hse.ru Поступила в редакцию 10.09.2013 г.
Принята в печать 16.12.2013 г.
Для исследования спонтанных сбоев внимания использована экспериментальная задача, создающая умеренно высокую нагрузку на внимание и основанная на выборе ответной реакции по конъюнкции признаков. Испытуемые в среднем выполняли задачу на уровне 85.1% правильных ответов, допуская ошибки в 9.6% реализаций и пропуски ответа — в 5.4% реализаций. Пик вызванного потенциала N1 отличался постоянством во всех трех ситуациях, в то время как пик P2 был существенно больше по амплитуде перед ошибками или пропусками ответа по сравнению с правильными ответами. Анализ полиграфических показателей (ЭКГ, ЭМГ, КГР) не выявил снижения уровня бодрствования перед сбоями внимания. Предлагаемая интерпретация полученных результатов основывается на предположении, что сбои внимания опосредованы подавлением процессов обработки мозгом информации о стимулах из внешней среды при состоянии "ухода в свои мысли".
Ключевые слова: вызванные потенциалы, сбои внимания, ошибки, пропуски ответа, уровень бодрствования, состояние "ухода в свои мысли".
Auditory Evoked Potentials under Attentional Lapses
I. E. Lazarev1, 4, D. V. Bryzgalov1, 2, E. S. Osokina1, 3, A. A. Vyazovtseva1, A. S. Antonenko1, E. A. Arkhipova1, B. V. Chernyshev1, 2
1 National Research University "Higher School of Economics", Moscow, 2 Lomonosov Moscow State University, Moscow, 3 Research Institute of Occupational Health RAMS, Moscow, 4Institute of Biomedical Problems RAS, Moscow, e-mail: bchernyshev@hse.ru
In order to study spontaneous attentional lapses the experimental task was used that created a moderately high attentional load and involved response choice based on stimulus feature conjunction. The participant's average correct response rate was 85.1%; they made errors in 9.6% trials and response omissions in 5.4% trials. Peak N1 of the evoked potential was consistent across all behavioral outcomes, while peak P2 amplitude was significantly greater before errors and response omissions compared to correct responses. The analysis of polygraphic indexes (ECG, EMG, SGR) did not reveal any arousal level reduction before attentional lapses. The proposed interpretation of the results obtained is based on the assumption that attentional lapses are mediated by the suppression of external stimuli information processing caused by the state of mind-wandering.
Keywords: evoked potentials, attentional lapses, errors, response omissions, arousal level, mind-wandering. DOI: 10.7868/S0044467714030095
При выполнении длительной монотонной деятельности, требующей принятия решений, время от времени происходят сбои внимания, выражающиеся в совершении ошибок, задержке или отсутствии требуемой реакции на стимулы, а также в других нарушениях текущей деятельности [Демен-тиенко, Дорохов, 2013; Ткаченко и др., 2013; Antrobus, 1968; Giambra, 1995; Kam et al., 2011; Smallwood et al., 2008; Smallwood et al., 2003; Smallwood, Schooler, 2006].
В случае операторской деятельности, опирающейся на автоматизированные действия, такой как, например, управление транспортом, критически важным фактором сохранения внимания и правильного выполнения задачи является поддержание высокого уровня бодрствования, т.е. предотвращение засыпания [Дементиенко, Дорохов, 2013]. Для лабораторного моделирования такой деятельности помимо специализированных тренажеров, имитирующих управление транспортными средствами, применяют задачи на простую сенсомоторную реакцию либо выбор между двумя сенсомоторными реакциями в ответ на два отчетливо различающихся стимула [Дементиенко, Дорохов, 2013; Ткаченко и др., 2013]. В экспериментах на животных показана роль холинергической активации коры больших полушарий в поддержании необходимого уровня обработки информации [Чернышев и др., 2003].
Возможны также сбои внимания иной природы, не связанные с засыпанием. Известно, что в норме во многих условиях (особенно при отсутствии высокой нагрузки на внимание и рабочую память в текущей деятельности) возникает состояние "ухода в свои мысли" ("mind-wandering", "daydreaming"), или так называемые не связанные с задачей мысли ("task-unrelated thoughts") [Antrobus, 1968; Giambra, 1995; Kam et al., 2011; Smallwood et al., 2008; и др.]. Особенно характерно пребывание в собственных мыслях при выполнении длительной скучной работы [Klinger, 1977], при частично или полностью автоматизированной деятельности [Smallwood, Schooler, 2006].
В литературе имеются указания на то, что в отличие от засыпания "уход в свои мысли" может быть связан с усилением корковой активации [Dehaene, Changeux, 2005] и повышением общего уровня активации/бодрствования [Smallwood, Schooler, 2006].
"Уход в свои мысли" ведет к нарушению концентрации внимания на выполняемой задаче и совершению испытуемыми ошибок [Smallwood et al., 2008; Smallwood et al., 2003; Smallwood, Schooler, 2006]. Для выявления сбоев внимания при "уходе в свои мысли" требуются задачи, создающие более высокую нагрузку на систему внимания и процессы рабочей памяти, чем упомянутые выше модели для изучения нарушений выполнения задачи при засыпании, поскольку относительно простые автоматизированные сенсомо-торные реакции мало страдают при эпизодах "ухода в свои мысли".
Состояние "ухода в свои мысли" имеет ряд электрофизиологических проявлений, указывающих на подавление обработки информации о стимулах, поступающих из внешней среды (как релевантных, так и нерелевантных). В частности, при ошибочных реакциях, сопровождаемых отчетом испытуемого об "уходе в свои мысли", происходит снижение амплитуды волны P300 на редкий нецелевой стимул в зрительной задаче устойчивого внимания к реакции (sustained attention to response task, SART) [Smallwood et al., 2008]. Также описано подавление зрительного P1 и слухового N1 в тех реализациях, после которых испытуемые сообщали об "уходе в свои мысли" [Kam et al., 2011].
Целью настоящей работы являлось электрофизиологическое исследование спонтанных сбоев внимания при выполнении монотонной деятельности, создающей умеренно высокую когнитивную нагрузку. Для этого была использована разработанная нами ранее задача на устойчивое внимание [Осокина и др., 2012]. Умеренно высокий уровень сложности задачи обусловлен необходимостью различения стимулов по конъюнкции признаков, что требует активного внимания [Treisman, Gelade, 1980]. Задача создает такое соотношение между степенью автоматизации навыка и нагрузкой на внимание, при котором хорошо выявляются сбои внимания, предположительно связанные с "уходом в свои мысли", но не с засыпанием или утомлением [Осокина и др., 2012].
МЕТОДИКА
В исследовании участвовали 30 человек в возрасте от 19 до 26 лет (20.9 ± 1.3 года) — 19 женщин и 11 мужчин, 25 правшей и 5 левшей. Испытуемые не страдали нарушениями
Таблица 1. Зависимость ответов испытуемых от признаков четырех предъявляемых стимулов согласно инструкции
Table 1. Participants' response contingencies on the features of the four stimuli presented as required according to the instruction
Признак звука Высокий Низкий
Чистый Левая кнопка Правая кнопка
Зашумленный Правая кнопка Левая кнопка
Примечание. С данной таблицей в распечатанном виде знакомили испытуемых непосредственно перед экспериментом. Note: the participants were allowed to acquaint themselves with this table in the printed form immediately before the experiment.
слуха, обладали нормальным или скорректированным до нормального зрением и сообщали об отсутствии каких-либо неврологических или психических нарушений. Все испытуемые подписали информированное согласие перед экспериментом.
Эксперимент проводили в звукоизолированной камере со стандартным потолочным освещением. Электроэнцефалограмму (ЭЭГ) регистрировали с помощью системы NVX-52 с программным обеспечением "Неокортекс Про" (ООО "Нейроботикс", Россия) от 32 отведений в соответствии с международной схемой 10—10% и одного окулографиче-ского электрода, полоса пропускания 0.5— 200 Гц, частота оцифровки 1000 Гц. В качестве референтного отведения использовали объединенные ушные электроды. Сопротивление всех каналов составляло не более 10 кОм. Также регистрировали кожно-гальваниче-скую реакцию (КГР) по Фере с помощью хлорсеребряных электродов, закрепляемых с помощью миниатюрных манжеток на указательном и безымянном пальцах неведущей руки, электрокардиограмму (ЭКГ) с помощью одноразовых хлорсеребряных самоклеящихся электродов на запястьях обеих рук (дифференциально) и электромиограмму (ЭМГ) с помощью одноразовых хлорсеребряных самоклеящихся электродов на задней поверхности шеи в области над трапециевидной и ременной мышцами (дифференциально).
Звуковые стимулы подавали испытуемым с помощью программы E-Prime (Psychology Software Tools Inc., США) через внутрика-нальные наушники. Отметки стимулов передавали в реальном времени в виде TTL-сиг-налов на систему NVX-52, что позволяло наложить их с высокой точностью на запись ЭЭГ. Предъявляли четыре типа слуховых сти-
мулов: каждый из них представлял собой синусоидальный сигнал частотой 500 Гц ("низкий") или 2000 Гц ("высокий") и мог быть в свою очередь либо чистым тоном ("чистый"), либо совмещаться с наложенным на него широкополосным шумом ("зашумленный"; табл. 1). Амплитуда широкополосного шума составляла 25% от амплитуды синусоидального сигнала. Длительность каждого стимула (независимо от высоты или зашумленности) составляла 40 мс, время нарастания и спада — по 10 мс,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.