Селективное внимание читать ~17 мин.

Селективное внимание — это способность нервной системы направлять когнитивные ресурсы на ограниченный круг стимулов из общего потока сенсорной информации, одновременно подавляя реакцию на всё остальное. Иными словами, мозг не обрабатывает всё подряд: он выбирает, что достойно обработки, а что — нет. Этот выбор происходит непрерывно, часто без осознанного участия человека.

Место в системе когнитивных функций

Внимание как психический процесс принято подразделять на несколько форм: фокусированное, устойчивое, переключаемое, распределённое и селективное. Каждая из этих форм выполняет свою задачу, и все они взаимосвязаны в рамках единой иерархии. Модель Сольберга и Матир, сформированная на основе клинических наблюдений за пациентами с черепно-мозговыми травмами, описывает именно такую многоуровневую структуру, в которой селективное внимание занимает средний ярус.

Селективное внимание отвечает за поддержание целенаправленного поведения — моторного и когнитивного — в условиях, когда среда насыщена конкурирующими сигналами. Именно эта функция позволяет читать книгу в шумном кафе, вести автомобиль в плотном потоке или работать в открытом офисе. Отвлекающие стимулы при этом не «стираются» полностью, они лишь вытесняются на периферию обработки.

Отличие от смежных форм внимания

Переключаемое внимание подразумевает смену фокуса между двумя и более задачами поочерёдно, тогда как распределённое внимание предполагает одновременную обработку нескольких потоков. Селективное внимание отличается от обоих: оно не переключается и не делится — оно удерживает один приоритетный канал. В реальных условиях эти формы действуют совместно: например, водитель одновременно использует все три вида, чередуя их в зависимости от дорожной ситуации.

История изучения

Ранние исследования и проблема «вечеринки с коктейлями»

Систематическое экспериментальное исследование селективного внимания началось в 1950-х годах. В 1953 году британский учёный Колин Черри, изучая работу авиадиспетчеров, задался вопросом: как человек способен выделить один голос из хаоса одновременных переговоров? Это наблюдение легло в основу знаменитого «эффекта вечеринки с коктейлями».

Черри проводил дихотические эксперименты: через наушники испытуемым подавались два разных сообщения — по одному в каждое ухо. Участников просили воспроизводить вслух лишь одно из них, повторяя каждое слово за диктором («теневое повторение»). Выяснилось, что люди почти ничего не запоминали из второго, «игнорируемого» сообщения — ни его содержания, ни языка, на котором оно звучало. Однако собственное имя, произнесённое в игнорируемом канале, участники всё же замечали — этот феномен стал первым указанием на то, что мозг частично обрабатывает даже «отвергнутую» информацию.

Модель фильтра Бродбента

В 1958 году Дональд Бродбент предложил первую формальную теорию селективного внимания — модель «узкого места» (bottleneck model). Согласно этой теории, весь поступающий сенсорный материал кратковременно хранится в буфере, после чего специальный фильтр отбирает один канал по физическим признакам — тембру голоса, направлению звука, частоте — и пропускает его дальше для семантической обработки. Остальные каналы блокируются до получения доступа.

Модель объясняла многие экспериментальные данные, но вскоре обнаружила слабость: если фильтр работает до анализа смысла, как испытуемые вообще могут слышать собственное имя в игнорируемом потоке? Этот вопрос потребовал более гибкого объяснения.

Модель аттенюации Трейсман

Энн Трейсман в 1964 году модифицировала подход Бродбента, предложив «аттенюационную модель» (attenuation model). В её версии фильтр не блокирует нежелательные каналы полностью, а лишь снижает их «громкость» — ослабляет сигнал, не уничтожая его. Обработка всех каналов продолжается, но с разным приоритетом.

Кроме того, Трейсман ввела понятие словарных порогов: некоторые слова — имя человека, слово «пожар», крик о помощи — имеют пониженный активационный порог и прорываются в сознание даже из ослабленного канала. Это объясняло, почему в шумном зале люди мгновенно реагируют на своё имя, произнесённое вполголоса в соседнем разговоре.

Модели поздней селекции

В противовес «ранним» теориям Дойч и Дойч в 1963 году, а позже Норман в 1968 году, выдвинули предположение о том, что фильтрация происходит не до, а после семантического анализа. Согласно этой позиции, мозг обрабатывает значение всех сигналов одновременно, и лишь потом принимает решение — передавать ли информацию в сознание или отвергнуть. Эмпирические данные не дали однозначного ответа, и сегодня большинство исследователей признают, что момент селекции гибок: он может сдвигаться в зависимости от сложности задачи, нагрузки на рабочую память и характера стимулов.

Пространственная модель Познера

Майкл Познер в 1980-х годах перенёс акцент с аудиальных задач на зрительное пространство. Его парадигма «подсказки» (cueing task) показала, что внимание можно направлять двумя принципиально разными способами: эндогенно — сознательно, по внутреннему намерению, и экзогенно — автоматически, под воздействием внешнего стимула.

Экзогенная переориентация быстрее (пик около 100 – 150 мс после стимула) и практически не требует ресурсов рабочей памяти, тогда как эндогенная — медленнее (около 300 мс), но более гибкая и поддаётся произвольному контролю. Эксперименты с пространственными метками дали толчок целому направлению нейровизуализационных исследований, позволив точно описать мозговые корреляты каждого вида ориентации.

Нейробиологические основы

Ключевые зоны коры головного мозга

Современные данные фМРТ и ЭЭГ указывают на то, что в регуляции селективного внимания задействована фронто-теменная сеть. Дорсальная сеть внимания (dorsal attention network, DAN) обеспечивает целенаправленное, или «сверху вниз», управление вниманием. В её состав входят фронтальные поля взора (frontal eye fields, FEF) и внутритеменная борозда (intraparietal sulcus, IPS).

Вентральная сеть внимания (ventral attention network, VAN) активируется при переориентации — когда неожиданный, значимый стимул «захватывает» внимание без намерения субъекта. Эти две системы взаимодействуют: правое поле взора фронтальной доли (FEF) через надкраевую извилину (supramarginal gyrus) управляет переключением между ними. Нарушение этой связи приводит к замедлению переориентации внимания.

Роль префронтальной коры

Префронтальная кора (ПФК) — центральный регулятор нисходящего, или управляемого, внимания. Она поддерживает активацию текущей задачи в рабочей памяти и направляет сенсорные зоны на обработку релевантного материала, одновременно подавляя ответы на нерелевантные стимулы. Повреждение латеральных отделов ПФК у животных ведёт к нарушению именно нисходящего контроля — способности сохранять цель задачи при наличии отвлекающих факторов.

Кроме того, ПФК участвует в обновлении информации о подсказках: исследования фМРТ выявили совместную активацию FEF, средней лобной извилины (MFG) и нижней лобной извилины (IFG) при переработке эндогенных ориентировочных сигналов.

Нейронные механизмы усиления сигнала

На уровне нейронных ансамблей селективное внимание реализуется через два взаимодополняющих механизма: усиление сенсорного ответа и снижение нейронного шума. Исследования с применением ЭЭГ показали, что на ранних этапах обучения новой задаче доминирует именно усиление — амплитуда компонента P1 в зрительной коре возрастает при направлении внимания на цель.

По мере тренировки задачи тот же выигрыш в производительности достигается уже за счёт подавления шума: нейронная активность становится более «чистой», а не просто более интенсивной. Этот сдвиг отражает глубокое изменение способа, которым внимание модулирует раннюю корковую обработку, и имеет практическое значение для понимания того, почему обученные операторы работают точнее новичков даже при схожем уровне активации.

Соматосенсорная система и пространственная селекция

Зрительная модальность изучена лучше всего, однако механизмы селективного внимания описаны и для соматосенсорной системы. В первичной соматосенсорной коре (SI) внимание действует преимущественно через пространственные механизмы: ответ нейрона усиливается, когда фокус внимания совпадает с его рецептивным полем, независимо от специфики стимула. Во вторичной соматосенсорной коре (SII) картина сложнее — там внимание модулирует ответы с учётом признаков стимула, что позволяет фильтровать информацию и по пространству, и по качеству одновременно.

Феноменологические проявления

Эффект горилл

В 1999 году Кристофер Шабри и Дэниел Саймонс провели эксперимент, ставший хрестоматийным. Испытуемых просили смотреть видео с баскетболистами и считать количество передач мяча у игроков в белых футболках. В середине ролика в кадр входил человек в костюме гориллы, бил себя в грудь и уходил. Около половины участников не заметили гориллу вовсе — они были полностью поглощены счётом передач.

Это явление получило название «ненамеренная слепота» (inattentional blindness): человек не воспринимает визуально заметный объект, если его внимание занято другой задачей. Эксперимент наглядно показал, что «видеть» и «воспринимать» — разные процессы, и второй зависит от того, куда направлено внимание. Феномен имеет прямые следствия для авиации, медицины и охраны: даже хорошо подготовленный специалист способен «не увидеть» аномалию, если его задача требует концентрации на другом объекте.

Нисходящее и восходящее внимание в повседневных условиях

Нисходящее (top-down) внимание управляется целью и контекстом — человек сам решает, куда смотреть и слушать. Восходящее (bottom-up) внимание захватывается стимулами автоматически — резкий звук, яркая вспышка, собственное имя среди шума. В реальном поведении оба режима постоянно взаимодействуют: при чтении скучного текста достаточно одного постороннего звука, чтобы нисходящий контроль уступил восходящему захвату.

Задача зрительного поиска (visual search) — типичный пример их конкуренции. «Выскакивающий» объект (pop-out), разительно отличающийся от фона по цвету или форме, обнаруживается через восходящий механизм за время, не зависящее от числа дистракторов. Поиск объекта, который отличается от фона по сочетанию нескольких признаков, требует нисходящего последовательного сканирования, и время поиска растёт пропорционально числу элементов.

Теоретические модели

Модель ресурсов Канемана

Дэниел Канеман в 1973 году предложил взглянуть на внимание не как на фильтр, а как на ограниченный общий ресурс. В его концепции «ёмкости» (capacity model) у человека есть некий общий запас когнитивной мощности, который распределяется между задачами в зависимости от их сложности, текущего уровня возбуждения и субъективной значимости. Когда суммарная нагрузка превышает ёмкость, производительность падает сразу по всем задачам.

Эта модель хорошо объясняет двойные задачи (dual-task paradigms): человек может одновременно идти и разговаривать, потому что ходьба автоматизирована и потребляет мало ресурсов. Но попытка одновременно вести автомобиль и вести сложный телефонный разговор сокращает доступный ресурс для обеих задач, что подтверждается лабораторными и полевыми данными.

Теория интеграции признаков

Та же Энн Трейсман в 1980 году совместно с Гарри Гейдом предложила теорию интеграции признаков (Feature Integration Theory, FIT). Согласно ей, базовые зрительные признаки — цвет, ориентация, движение — обрабатываются параллельно и независимо на «доличностном» уровне в специализированных картах признаков. Связать эти карты в единый воспринимаемый объект можно только посредством пространственного внимания, направленного на конкретную позицию.

Когда внимание отсутствует или перегружено, признаки могут «слипаться» неправильно: в эксперименте испытуемые видели красную «О» и синюю «X» и сообщали о синей «О» или красной «X» — так называемые «конъюнктивные иллюзии» (conjunction errors). FIT дала теоретическое объяснение различию между «выскакивающим» поиском (параллельным) и конъюнктивным (последовательным) поиском.

Модели предвзятой конкуренции

В конце 1990-х годов Роберт Десимон и Джон Данкан предложили модель предвзятой конкуренции (biased competition model). В ней нейронные представления стимулов активно конкурируют за ресурсы обработки, и нисходящие сигналы из лобных и теменных долей «смещают» эту конкуренцию в пользу поведенчески значимых объектов. СДВГ и другие расстройства внимания в этой рамке интерпретируются как нарушения именно смещающего сигнала, а не самих сенсорных представлений.

Модель предвзятой конкуренции хорошо согласуется с нейрофизиологическими данными: в зрительной коре обезьян взаимное подавление нейронных ответов на конкурирующие стимулы снимается, когда животное нацелено на один из них. Это подтверждает идею о том, что внимание работает не через отдельный «прожектор», а через перестройку локальных конкурентных взаимодействий.

Методы исследования

Дихотическое прослушивание

Метод дихотического прослушивания, введённый Черри и систематизированный Бродбентом, предполагает одновременную подачу разных аудиальных сообщений в левое и правое ухо. Задача испытуемого — следить за одним из каналов, игнорируя другой. Этот метод позволяет измерять, насколько точно человек воспроизводит «целевой» поток и какая информация всё же просачивается из «игнорируемого».

Задача Познера с пространственной подсказкой

В парадигме Познера испытуемый фиксирует взгляд в центре экрана и ждёт появления целевого стимула на периферии. Перед целью предъявляется подсказка — либо указывающая на вероятное место появления цели (валидная), либо вводящая в заблуждение (невалидная). Разница во времени реакции между валидными и невалидными пробами служит мерой эффекта ориентировки внимания.

Манипулируя временем между подсказкой и целью (SOA), можно разделить экзогенные и эндогенные компоненты ориентировки: при коротких SOA (около 100 – 150 мс) доминируют автоматические рефлекторные механизмы, при длинных (300 мс и более) — произвольные. Эта парадигма применяется в клинических исследованиях для оценки нарушений внимания при самых разных неврологических и психиатрических состояниях.

Нейровизуализация и ЭЭГ

Функциональная МРТ даёт высокое пространственное разрешение и позволяет картировать зоны активации при различных задачах на внимание — пространственных, признаковых, объектных. ЭЭГ, в свою очередь, обладает миллисекундным временным разрешением и позволяет отслеживать динамику нейронных ответов — в частности, компоненты P1 (100 – 150 мс после стимула) и N2 (200 – 300 мс), чувствительные к манипуляциям с вниманием.

Совмещение ЭЭГ и фМРТ позволяет получить одновременно высокое пространственное и временное разрешение. Исследования с таким подходом показали, что при «выскакивающем» поиске источники компонента P300 локализованы преимущественно в теменной доле, тогда как при последовательном конъюнктивном поиске активируется фронтальная кора — что соответствует делению на восходящее и нисходящее управление.

Транскраниальная магнитная стимуляция

ТМС — метод, позволяющий временно нарушить функцию конкретной зоны коры и наблюдать поведенческие последствия. При подавлении активности правого FEF испытуемые хуже выполняют задачи на переключение внимания между пространственными позициями — причём в обоих зрительных полях, а не только в контралатеральном. Это свидетельствует о том, что FEF правого полушария выполняет двустороннюю регуляцию переориентации, тогда как левое FEF действует преимущественно унилатерально.

Избирательное внимание и клинические расстройства

Синдром дефицита внимания и гиперактивности

СДВГ — одно из наиболее изученных расстройств с позиции нарушений селективного внимания. При СДВГ снижена нейротрансмиссия норадреналина и дофамина в префронтальной коре, что ослабляет нисходящий контроль и снижает соотношение сигнал/шум в нейронных конкурентных взаимодействиях. В результате как восходящие, так и нисходящие механизмы внимания нарушаются: ребёнок с СДВГ быстро захватывается любым ярким стимулом и с трудом удерживает цель задачи.

Данные лабораторных тестов — в частности, TOVA (Test of Variables of Attention) — фиксируют у пациентов с СДВГ достоверное увеличение показателей невнимательности, импульсивности и времени реакции относительно здоровых участников. Нейровизуализационные исследования выявляют у этих пациентов пониженную активацию FEF, средней лобной и нижней лобной извилин при задачах, требующих подавления нерелевантного ответа.

Расстройства аутистического спектра

При расстройствах аутистического спектра (РАС) профиль нарушений принципиально иной: наблюдается не общий дефицит внимания, а его качественная асимметрия. Дети с РАС демонстрируют повышенную ценностно-управляемую избирательность к несоциальным стимулам при одновременно сниженном вниманием к социальным. Механизм связан с нарушениями систем научения ценности (value learning): объекты, ассоциированные с вознаграждением, фиксируют внимание детей с РАС сильнее, чем лица или социальные сигналы.

В крайних проявлениях гиперселективность — избыточная узость внимания — приводит к тому, что ребёнок реагирует лишь на один признак стимула, игнорируя контекст. Это явление описывается как «гиперселективность стимулов» и существенно затрудняет обучение и социальную коммуникацию.

Шизофрения

При шизофрении нарушается способность отделять релевантную информацию от нерелевантной: пациенты с трудом удерживают фильтр, и любой посторонний стимул способен разрушить текущую обработку. Это нарушение связано с дисфункцией дофаминергических и глутаматергических систем, влияющих на ворота, через которые информация попадает в префронтальную рабочую память.

Клинически это проявляется в рассеянности, трудностях с удержанием нити разговора и повышенной отвлекаемости на случайные раздражители — как внешние (звуки, движения), так и внутренние (навязчивые мысли). Нейропсихологическая реабилитация таких пациентов нередко начинается именно с тренировки селективного внимания, поскольку оно обеспечивает основу для всех остальных когнитивных операций.

Черепно-мозговые травмы

Клинические наблюдения за пациентами с очаговыми повреждениями коры дали значительную часть наших знаний о нейронной организации внимания. Поражения правой теменной доли, в частности, ведут к пространственному пренебрежению (hemispatial neglect) — человек перестаёт замечать стимулы в левом зрительном полуполе даже при сохранной функции первичной зрительной коры. Это состояние наглядно показывает, что поступление информации в сознание зависит не только от того, обработана ли она сенсорно, но и от того, направлено ли на неё внимание.

Селективное внимание в прикладных контекстах

Дорожная безопасность

Ограниченность ресурсов избирательного внимания имеет прямые следствия для безопасности на дорогах. Исследования неоднократно показывали, что разговор по телефону за рулём снижает обнаружение препятствий сильнее, чем разговор с пассажиром — даже при использовании гарнитуры без рук. Пассажир автоматически снижает речевую нагрузку в сложных дорожных ситуациях; собеседник на другом конце телефона этого не делает.

Эффект «невидимой гориллы» здесь работает в полную силу: водитель, сосредоточенный на конкретном манёвре, может не заметить велосипедиста или пешехода, находящихся прямо в поле зрения. Именно поэтому системы активной безопасности автомобилей проектируются с учётом того, что внимание водителя всегда частично занято.

Медицина и авиация

Феномен ненамеренной слепоты критически значим в радиологии и хирургии. Исследования показали, что рентгенологи, сосредоточенные на поиске опухолей, нередко пропускают посторонние аномалии на том же снимке. Дополнительная задача захватывает нисходящее внимание, оставляя восходящий захват единственным механизмом обнаружения «неожиданного» — а он срабатывает не всегда.

В авиации пилоты при заходе на посадку в аварийных условиях могут не воспринять предупреждения бортовой сигнализации, потому что вся ёмкость внимания поглощена управлением воздушным судном. Протоколы CRM (Crew Resource Management) разрабатывались в том числе для того, чтобы распределить нагрузку между членами экипажа и снизить риск невнимательного пропуска критических сигналов.

Образование и когнитивные тренировки

В педагогике понимание механизмов селективного внимания обосновывает конкретные методические решения: минимизация посторонних стимулов в учебной среде, структурированное предъявление материала, чередование нагрузки. Данные нейровизуализации подтверждают, что систематические когнитивные тренировки меняют не только поведение, но и нейронные механизмы, лежащие в его основе.

Долгосрочная тренировка избирательного пространственного внимания приводит к переходу от стратегии усиления сигнала к стратегии подавления шума: мозг становится «тише», а не «громче». Это означает, что опытный шахматист или хирург обращают внимание на нужное не потому, что усиливают восприятие, а потому что подавляют всё лишнее — более экономичная и надёжная стратегия.

Оценка и реабилитация

Нейропсихологическая оценка селективного внимания охватывает несколько уровней: психометрические тесты (тест Струпа, d2, TOVA), поведенческие пробы с двойной задачей, а также методы нейровизуализации для уточнения локализации дефицита. Рекомендуется дополнять психометрические данные качественными сведениями — интервью с пациентом и его близкими — поскольку лабораторные условия не всегда отражают функционирование внимания в реальной жизни.

Программы реабилитации строятся иерархически: сначала тренируется фокусированное и устойчивое внимание как базовый фундамент, затем — собственно селективное, и только потом — переключаемое и распределённое. Такой порядок отражает клиническую логику: восстанавливать верхние уровни иерархии без укрепления нижних не имеет смысла.

Нерешённые вопросы и дискуссии

Один из центральных открытых вопросов — точный момент отбора. Данные, получаемые с помощью ЭЭГ при ранних компонентах (P1, N1), указывают на то, что внимание модулирует зрительную кору уже через 80 – 100 мс после предъявления стимула. Однако другие данные — в частности, о семантическом прайминге из «игнорируемого» канала — говорят о том, что часть смысловой обработки завершается до того, как фильтрация вступает в силу. Обе позиции вполне совместимы, если допустить, что момент отбора непостоянен и определяется текущей нагрузкой на систему.

Вторая большая дискуссия касается сознания: является ли осознание стимула необходимым условием его влияния на поведение? Данные о прайминге ниже порога восприятия, о подпороговом эффекте собственного имени и об иммунитете к ненамеренной слепоте у специально обученных наблюдателей предполагают, что ответ неоднозначен. Внимание и сознание — смежные, но нетождественные процессы, и распутывание их отношений остаётся активной областью когнитивной нейронауки.