Впрочем, пора вернуться к Лотте. Она сидит за письменным столом, в огромном офисе, где ее коллеги общаются друг с другом и вокруг постоянно трезвонят телефоны. На ее столе возвышаются горы бумаг — отчеты, статьи и брошюры. На экране монитора сайт, демонстрирующий новые модели компьютеров. По экрану бежит строка, рекламирующая дешевые туры на Карибы. Крошечный символ в нижнем уголке дисплея напоминает о непрочитанных электронных письмах, а мобильник бодро пиликает, сообщая, что только что ей прислали эс-эм-эс.
Лотте приходится выбирать, на какой именно сигнал среагировать в первую очередь. Куда ей направить свое внимание, на чем сконцентрироваться? Внимание — это портал между потоком информации и мозгом. Направить свое внимание на тот или иной объект — значит заняться отбором информации, расставить приоритеты, сосредоточиться на небольшом фрагменте из огромной массы доступной информации. Внимание можно сравнить с прожектором. Если, находясь в темном помещении, мы направляем луч света на определенные предметы, то соответственно, можем увидеть лишь часть комнаты, иными словами, воспринять лишь часть информации.
Впрочем, если мы хотим разобраться в том, какие процессы происходят в мозге, когда на наш интеллект кроманьонца обрушивается поток информации, нам следует досконально разобраться в том, что же это такое — внимание.
Разные типы внимания
В конце концов Лотта решает разобраться с электронной почтой позднее и приступает к чтению одного из отчетов. На некоторое время в офисе воцаряется тишина, и она прочитывает несколько страниц без особого напряжения. Но вскоре ловит себя на том, что перестала толком воспринимать прочитанное и мысленно перенеслась к событиям вчерашнего дня.
Когда она осознает, что мысли ее витают где-то далеко, она пытается заставить себя сосредоточиться на тексте. Но уже буквально через несколько минут рядом что-то звякает — это один из коллег роняет чашку и проливает на пол кофе. Причем это заурядное происшествие привлекает внимание не только Лотты, но и всего офиса. Рабочее утро постепенно перетекает в обеденное время, сотрудники в предвкушении перерыва оживляются, и Лотта решает повременить с чтением и откладывает отчет.
Позже, уже ближе к концу рабочего дня, когда сотрудники начинают расходиться, Лотта возвращается к чтению отчета. Теперь ей удается сконцентрироваться на целых 45 минут, не без помощи допинга — чашки кофе. Но она чувствует — ей трудно дочитать отчет до конца, ей хочется спать, и непреодолимая усталость заставляет ее снова отложить чтение.
Все мы понимаем, что Лотта в этот день просто не может толком сконцентрироваться на чтении. Но в чем же заключается процесс концентрации внимания? Ученые, исследующие функции мозга, убеждены, что существуют разные типы внимания. Есть, по меньшей мере, три типа внимания.
Первый — контролируемое, или произвольное внимание. Именно его не хватает Лотте, чтобы заставить себя прочитать отчет. Когда она мысленно возвращается к событиям предыдущего вечера, она отвлекается.
Второй тип — непроизвольное внимание, или внимание, вызванное какими-либо внешними стимулами. Наше внимание автоматически переключается на то, что происходит вокруг. Например, Лотта оборачивается, когда кто-то из ее коллег роняет на пол чашку кофе.
Третий тип внимания — уровень бодрствования, который дает о себе знать ближе к ночи, когда человек ощущает усталость и его клонит ко сну.
В этой книге мы сосредоточимся на первых двух типах внимания, которые связаны с фактором селективности. И все же — прежде чем мы перейдем к другим темам — следует сказать несколько слов об уровне бодрствования.
Соотношения между уровнем бодрствования и результатами
Уровень бодрствования отличается от других типов внимания, поскольку он не зависит от определенной точки в пространстве или от определенного объекта. Этот процесс не связан с выбором. Уровень бодрствования может изменяться от секунды к секунде, от минуты к минуте и от часа к часу. Классический пример — уровень бодрствования у военных, которые часами вынуждены следить, не появятся ли на экране монитора крошечные точки, представляющие собой потенциальный вражеский самолет. При выполнении подобных задач, требующих довольно длительного напряжения, уровень бодрствования постепенно снижается, реакции замедляются, и это приводит к ухудшению конечных результатов.
Уровень бодрствования может повыситься, если поступает предупреждение, что скоро что-то может произойти. Некоторые стимулирующие средства, такие как, например, кофе, могут временно повысить уровень бодрствования — две чашки, выпитые за ночь, улучшают качество работы операторов радара. Но если выпить, к примеру, десять чашек кофе, то это напротив, только усложнит задачу, поскольку операторы каждую новую точку на экране будут воспринимать как вражеский самолет. Так что лучше избегать крайностей. Соотношение между уровнем бодрствования и результатами работы имеет вид кривой. Из этой диаграммы следует, что мы лучше всего справляемся с задачами, когда уровень бодрствования — средний, а максимальный или минимальный уровни не оптимальны.
Стресс влияет на уровень бодрствования примерно таким же образом, как кофе влияет на тонус. Легкий стресс может оказать отрезвляющее воздействие, но чрезмерные стрессы выбивают нас из колеи, и тогда мы не в состоянии рассуждать и действовать адекватно.
Рассеянность
Мы вряд ли запомним то, на что не обратили внимания.
Рассеянность — одна из наиболее распространенных причин забывчивости, или, как выразился исследователь памяти и писатель Дэниэл Шактер, один из «семи грехов памяти». Эпизод с потерянной скрипкой Страдивари — наглядный и поучительный пример забывчивости.
Струнный квартет только что исполнил концерт в Лос-Анджелесе. Солист квартета играл на скрипке Страдивари стоимостью в несколько миллионов долларов. После концерта музыканты в полном составе собирались ехать на машине в гостиницу. Утомленный после концерта скрипач размышлял о том, как они играли и какие рецензии будут опубликованы в утренних газетах. Он кладет скрипку на крышу автомобиля. Автомобиль отъезжает от концертного зала и направляется в гостиницу. Только когда музыканты приезжают в гостиницу, обнаруживается, что скрипка пропала.
Скрипка нашлась через 27 лет, в мастерской, куда ее сдали на реставрацию.
Этот эпизод демонстрирует, насколько важен фактор внимания. Если мы на что-нибудь отвлекаемся, то важная информация немедленно ускользает из нашей памяти. Если, например, нас отвлечет какое-нибудь событие или объект, мы обязательно забудем, где оставили очки.
Если же внимание направлено на какое-то событие или объект, то мы лучше и быстрее запоминаем и интерпретируем информацию, которую нам оттуда посылают.
Например, Лотта поздним вечером возвращается домой, и ей приходится пройти через неосвещенную арку. На какое-то мгновение ей кажется, что в арке мелькнул подозрительный силуэт, она останавливается и напряженно всматривается в темноту. Естественно, она не упустит из виду и соседние ворота, а вдруг там кто-нибудь притаился. Она обязательно обратит внимание на соотношение тени и света и на любые другие детали. Таким образом, благодаря концентрации внимания и бдительности она заметит угрозу и мгновенно на нее отреагирует.
Как измерить внимание в миллисекундах
Каждый из нас весьма субъективно интерпретирует понятие концентрации. Однако ученых такое положение вещей не устраивает, им всегда хочется перевести результаты своих исследований в количественный формат, измерить то, что они изучают. Сегодня стало возможным измерить уровень внимания.
Психолог Майкл Познер провел серию простых, но эффектных экспериментов. Они выполняются на компьютере. Каждое задание требует различной степени концентрации. В одном из заданий на экране монитора возникает «цель» — небольшой квадратик. Участник эксперимента должен — как можно скорее — нажать на клавишу. Таким образом измеряется скорость реакции на внешний стимул, или уровень произвольного внимания. В другом тесте на дисплее всплывает треугольник, который предупреждает о том, что скоро на экране появится «цель». Таким образом, измеряется уровень бодрствования. В третьем задании на экране возникает стрелка — за несколько секунд до того, как появится «цель». Стрелка не только предупреждает о событии, но и подсказывает, где именно его следует ждать. Теперь участник эксперимента может заранее направить свое внимание туда, где возникнет цель.
Измеряя скорость реакции, можно измерить и уровни разных типов внимания. Примечательно, что разные типы внимания функционируют независимо друг от друга. А это означает, что человек может испытывать затруднения только с одним типом внимания, а с заданиями, требующими другого типа внимания, справляется вполне успешно.
Австралийские ученые провели серию экспериментов. Дети, страдающие синдромом дефицита внимания, и здоровые дети играли в две видеоигры.
Первая игра называется «Выстрел в упор» («Point Blank»). Цель ее — обнаружить и обстрелять мишени, которые по очереди появляются на дисплее. Дети наперебой нажимают на клавиши. Результат игры зависит от уровня внимания и скорости реакции.
Вторая игра называется «Бандикут по имени Крэш» («Crash Bandicoot»). Герой игры, бандикут, австралийский барсук, прокладывает дорогу через джунгли, стараясь не угодить в западню, и попутно выполняет разные задания. Смысл игры заключается не только в том, чтобы своевременно направить внимание на определенный объект, но и в том, чтобы следить за его перемещениями по экрану.
В игре «Выстрел в упор» дети из обеих групп показали одинаковые результаты. Однако со второй игрой — «Бандикут по имени Крэш» — они справились по-разному. Дети, страдающие синдромом дефицита внимания и гиперактивности, получили намного меньше баллов, чем дети из контрольной группы: они часто ошибались, и бандикут у них то и дело погибал.
Полученные данные свидетельствуют о том, что разные системы — непроизвольного и произвольного внимания — функционируют по-разному. И это в свою очередь может означать, что разные области или разные процессы в мозге отвечают за внимание разного типа. Каковы биологические механизмы внимания и концентрации?
Прожектор
Представьте себе, что вы находитесь в большой комнате с белыми стенами, которая выглядит как экспериментальная лаборатория. У стен стоят полки, на которых штабелями лежат коробки, доверху набитые пластиковыми перчатками, медицинскими пластырями, лентами и подушками. В комнате есть также белые и голубые пластмассовые шары различного размера и объекты, похожие на огромные решетчатые шлемы. У объектов, которые стоят штабелями возле стен, есть одно свойство, которое их объединяет: они не являются магнитными. Посреди комнаты стоит белый куб — приблизительно два на два метра, он оснащен электромагнитом, создающим мощное магнитное поле, способное превратить маленький стальной кислородный баллончик в настоящий снаряд.
Чтобы создать такое сильное магнитное поле, требуются электромагниты, которые охлаждаются жидким гелием при температуре минус 296 °C. В центре куба есть цилиндрическое отверстие, а также выдвигающаяся кушетка, на которой можно поместить пациента и транспортировать его внутрь куба, с тем чтобы составить карту его мозговой активности.
Куб — это магнитно-резонансный томограф, один из самых сложных и умных приборов, позволяющих нам проследить, как функционирует человеческий мозг и, в частности, как функционирует механизм внимания. Поместив пациента в томограф, экспериментаторы давали ему разные задания, например переключить внимание с одной части картины на другую. А камера тем временем фиксировала состояние мозга. Примерно через полчаса после начала эксперимента была получена информация, позволившая точно определить, какие именно области мозга активизировались.
Техника позволяет проследить за процессами кровотока в мозге. Когда нейроны в отдельно взятой области мозга активизируются, туда устремляется поток крови, обогащенной кислородом.
В 1990-е годы ученые обнаружили, что поскольку гемоглобин воздействует на магнитное поле по-разному, в зависимости от того, присутствует ли в гемоглобине молекула кислорода или нет, магнитно-резонансная камера может использоваться для получения изображений мозговой активности. Камера также позволяет получить детализированные снимки мозга, с тем чтобы определить местонахождение опухолей и других аномалий. Но чаще всего, используя эффект обогащенного кислородом гемоглобина, ученые пытаются проанализировать функциональную деятельность мозга.
Эту методику называют магнитно-резонансным сканированием или функциональным магнитно-резонансным исследованием.
Ученые из медицинского колледжа в Висконсине Джулия Брефчински-Льюис и Эдгар Дейо использовали функциональную магнитно-резонансную методику, чтобы измерить уровень внимания. Испытуемых поместили в магнитно-резонансную камеру и дали им задание — смотреть на экран, показывающий круг, разделенный на разноцветные сектора, наподобие мишени. Таким образом ученые изучали механизм произвольного внимания. В этом эксперименте было использовано еще одно свойство внимания — совместимость центрального фокусного внимания и периферического внимания. Например, мы можем смотреть на один предмет и в то же время направить внимание — на другой. Попробуйте смотреть на центр циферблата и в то же время не упускать из зоны внимания цифры.
Чтобы оценить результаты этого эксперимента, нам нужно знать, как в мозге обрабатываются визуальные впечатления. С помощью магнитно-резонансного томографа ученые обычно изучают разные функции мозга, и, прежде всего, деятельность коры головного мозга. Кора головного мозга представляет собой тонкий слой нервной ткани, покрывающий всю поверхность большого мозга и образующий множество складок. Благодаря складкам и извилинам она умещается в черепную коробку сравнительно небольшого объема. Визуальные сигналы поступают в затылочную долю, которая называется первичной зрительной корой. Отсюда сигналы передаются далее, в более специализированные визуальные области. Разные части изображения, разные сектора картины кодируются разными частями визуальной области коры мозга. Таким образом, визуальная область мозга составляет карту происходящего.
Когда испытуемые задерживают взгляд, переключая внимание с одного участка картины на другой, соответствующие зоны первичной визуальной области активизируются. Результаты, полученные методом томографии, настолько убедительны, что по активности мозга можно даже определить, куда испытуемый направит свое внимание.
Эти эксперименты позволяют более детально изучить биологические механизмы внимания. Если визуальная область — это карта, то внимание можно уподобить прожектору, который освещает определенные части этой карты. Если какая-либо область освещена, значит, нейроны в этой зоне обладают высокой степенью активности, и, стало быть, более восприимчивы к приему информации.
По карте мозга можно определить разные параметры. В соматосенсорной коре мозга, например, содержится анатомическая карта — карта разных органов и частей тела. В одном из первых исследований мозговой активности и внимания нейрофизиолог Пер Роланд дал задание контрольной группе — закрыть глаза и сосчитать, сколько раз волосок прикоснется к их указательному пальцу. Однако во время эксперимента никто не прикасался к испытуемым. Но уже сам факт ожидания заставлял участников эксперимента направить свое внимание к указательному пальцу, и поэтому на сенсорном участке усилилась мозговая активность.
Состязание нейронов
Одно из исследований наглядно демонстрирует, что внимание функционирует, используя механизм выбора. Причем происходит это на клеточном уровне. Ученые зарегистрировали активность в визуальной области мозга, когда испытуемым показывали сначала зеленый круг, а затем зеленый и красный круг одновременно. Оказалось, что мозговая активность, которая возникает в зрительной области при появлении зеленого круга, уменьшается, когда рядом с зеленым появляется красный круг. Это происходит, скорее всего, потому, что нейроны в двух пограничных областях зрительной зоны подавляют импульсы друг друга. Но этот эксперимент продемонстрировал еще одну особенность — когда испытуемый не обращал внимания на красный круг и сосредотачивался только на зеленом, то мозг проявлял такую же активность, как тогда, когда испытуемому показывали только один круг.
В процессе этого эксперимента удалось расшифровать один из самых элементарных механизмов внимания: активность одной группы нейронов увеличивается за счет других. Этот эффект условно называют biased competition — необъективной или предвзятой конкуренцией. Когда испытуемый смотрит только на один объект, в данном случае только на зеленый круг, ему не надо напрягать внимание, чтобы удерживать его в поле зрения. Но если появляется множество конкурирующей информации, которую наш мозг должен обрабатывать, то приходится делать выбор.
Можем ли мы применить эти знания к повседневной ситуации в офисе? Если бы у Лотты был кабинет, напоминающий монастырскую келью, и у нее на столе лежала бы только одна книга — Библия, то проблема выбора отпала бы сама собой. Но когда на столе находятся хотя бы два предмета или документа, то уже приходится выбирать, на какой из них направить внимание. А поскольку поток информации увеличивается, то и требования к вниманию предъявляются более высокие.
Как наши мысли, идеи, воспоминания и импульсы соперничают друг с другом за наше внимание? Именно этот аспект с большим трудом поддается изучению. Необходимость контролировать внимание отпадает, если мы сосредоточены только на выполнении одной задачи. Но если мы стремимся одновременно выполнить несколько задач, то нам приходится контролировать и регулировать наше внимание. Когда окружающая среда посылает нам сигналы, мы вынуждены реагировать на них. Например, когда наш коллега в офисе роняет чашку с кофе на пол или когда птица внезапно влетает в комнату, наше внимание автоматически переключается.
Две параллельные системы внимания
Итак, зрительная зона головного мозга проявляет повышенную активность в ответ на внешние раздражители. В зрительной зоне вспыхивает прожектор и освещает карту происходящего. Но где именно находится прожектор? Если бы мы могли измерить активность мозга именно в момент, когда мозг получает команду направить внимание на тот или иной объект, то у нас появилась бы возможность определить местонахождение участков мозга, которые ответственны за функцию управления.
Несколько исследовательских групп проводили эксперименты, используя тесты Познера на управляемое внимание. Результаты тестов во многом совпали. Познеру удалось идентифицировать две области — одну в теменной части, а другую — в лобной. Обе активизируются в тот самый момент, когда мы направляем наше внимание на какой-либо объект. Возможно, нейроны в этих областях контактируют с нейронами в зрительной зоне и активизируют определенные точки. Возможно, в этот процесс вовлечены и другие структуры мозга.
В результате многих исследований ученым удалось идентифицировать области, отвечающие за процесс активизации непроизвольного внимания (например, когда цель появляется на дисплее компьютера без заблаговременного предупреждения). В этом случае активизируются области, которые находятся на стыке теменной и височной долей и чуть ниже лобной доли.
Исследователь мозга Маурицио Корбетта (факультет медицины, Вашингтонский университет) сделал на основе множества экспериментов вывод, что существуют две параллельные системы внимания: одна — система произвольного (или контролируемого) внимания и другая — непроизвольного (или неконтролируемого) внимания. Результаты психологических экспериментов демонстрируют, что два различных типа внимания функционируют независимо друг от друга.
Пример рассеянности, продемонстрированный в истории со скрипкой на крыше автомобиля, является формой расстройства внимания, которая свойственна всем нам — в той или иной степени. Однако есть люди, страдающие серьезным расстройством внимания, прежде всего непроизвольного внимания. Такой феномен называют «игнорированием» и связан он, как правило, с повреждением теменной области мозга. Теменная область в левом полушарии головного мозга обрабатывает информацию, которая поступает из правого поля зрения, а правое полушарие обрабатывает информацию, поступающую и из правого, и из левого поля зрения. После травмы левого полушария правое полушарие может функционировать как дублирующая система. Но правое полушарие после травмы не может справиться с аналогичными задачами, и симптомы нарушений проявляются все отчетливее. У людей с подобными травмами, как правило, сужается поле зрения. Если кого-нибудь из них попросят, например, нарисовать часы, они смогут нарисовать лишь половину циферблата.
В одном исследовании женщину с травмой теменной доли мозга попросили закрыть глаза и описать площадь в ее родном городе в Италии, которая была ей хорошо знакома. Она представила себе, что стоит на площади, лицом к церкви. Но из-за травмы она смогла описать только те здания, которые располагались в правом поле зрения. Затем ей предложили приблизиться к церкви и повернуться, так, чтобы увидеть площадь с другой стороны. Теперь она смогла описать здания, расположенные на другой стороне площади.
Таким образом, определенные ограничения пропускной способности мозга объясняются особенностями механизма внимания. Мы можем, например, направить наше внимание на какой-то определенный объект. Но как объяснить ограниченную пропускную способность при выполнении более сложных интеллектуальных задач, например при управлении вниманием и при сохранении полученной информации? Можем ли мы объяснить эти процессы?