Электрографические корреляты селективного зрительного внимания при поиске релевантного стимула: интеграция ЭЭГ и видеоокулографии

Резюме

Исследователи изучили динамику ЭЭГ в альфа-диапазоне во время выполнения задачи зрительного поиска релевантного стимула (РС) среди многочисленных нерелевантных стимулов (НРС). В качестве контроля использовалось простое просматривание нескольких одинаковых стимулов. Для верификации положения взора при поиске РС применялся метод видеоокулографии. Динамику ЭЭГ в альфа-диапазоне (десинхронизация, Д) рассматривали как коррелят процессов внимания. После нахождения РС было выявлено существенно большее Д, чем в контроле. Большая выраженность Д при поиске, вероятно, связана с процессами оценки значимости стимула (при вовлечении произвольного модально-специфического внимания). При этом еще большая по амплитуде Д в лобных областях предположительно отражает значимость выполнения адекватной двигательной программы (при вовлечении префронтальных механизмов внимания).

Введение

Зрительный поиск с участием движений глаз играет ключевую роль в повседневной деятельности человека. Из-за сложности реальной зрительной среды и ограниченности ресурсов зрительной системы при обработке визуальной информации решающим условием для успешности поиска является селективное выделение наиболее значимой информации. Такой выбор достигается смещением внимания в пределах зрительного поля, что тесно связано с саккадическими движениями глаз (Findlay, 1997; Motter, Holsapple, 2007).

Материалы и методы

Исследования проводились на 16 испытуемых в возрасте 21–25 лет. Использовалась экспериментальная парадигма зрительного поиска, в которой испытуемых инструктировали находить релевантный стимул (РС), предъявляемый одновременно с 45–57 нерелевантными стимулами (нРС).

Во время выполнения задачи регистрировали ЭЭГ, электроокулограм-му (ЭОГ), а также движения левого глаза методом видеоокулографии.

Результаты

После того как испытуемые находили РС (фиксировали на нем взор), во всех отведениях отмечалось снижение амплитуды ЭЭГ в альфа-диапазоне (десин-хронизация, Д) в течение примерно 2 с. Д в контроле после последней фиксации была существенно меньше, чем при поиске РС.

Обсуждение

Полученные результаты показывают, что десинхронизация ЭЭГ в альфа-диапазоне является коррелятом процессов селективного зрительного внимания при поиске релевантного стимула среди многочисленных нерелевантных стимулов. Большая выраженность Д при поиске, вероятно, свидетельствует о вовлечении дополнительных когнитивных процессов, связанных с оценкой значимости стимула (например, оценки соответствия геометрическим данным). Еще большая Д в лобных областях, по-видимому, отражает значимость выполнения адекватной двигательной программы (например, вычисление траектории взгляда).

Выводы

1. Метод, основанный на синхронизации отдельных потоков данных (видеорегистрация движений глаз и ЭЭГ), позволяет предъявлять испытуемому сложные изображения, навигация взором по которым с целью поиска «нужных» стимулов требует совершения многих саккад, и выделять фрагменты ЭЭГ, совпадающие во времени с фиксациями взора на воспринимаемых стимулах.
2. Метод видеоокулографии (совместно с электроокулографией) используется для верификации положения взора испытуемого при выполнении различных задач, вовлекающих движения глаз.
3. Динамика синхронно регистрируемой ЭЭГ объективно отражает функциональное состояние ЦНС испытуемых, сопровождающее их произвольную деятельность.
4. Десинхронизация ЭЭГ в альфа-диапазоне является коррелятом процессов селективного зрительного внимания при поиске релевантного стимула среди многочисленных нерелевантных стимулов.
5. Большая выраженность десинхронизации при поиске, вероятно, свидетельствует о вовлечении дополнительных когнитивных процессов, связанных с оценкой значимости стимула.
6. Еще большая десинхронизация в лобных областях, по-видимому, отражает значимость выполнения адекватной двигательной программы.

Ключевые особенности изложенной в статье

Методологические особенности

• Интеграция стандартных методов видеоокулографии и электроэнцефалографии для синхронной регистрации траектории взора и электрографических показателей (ЭЭГ, ЭОГ).
• Использование экспериментальной парадигмы зрительного поиска, моделирующей условия, приближенные к реальным.
• Применение видеорегистрации движений глаз для верификации положения взора и синхронизации потоков данных.

Электрографические корреляты

• Десинхронизация ЭЭГ в альфа-диапазоне (Д) как основной коррелят процессов селективного зрительного внимания при поиске релевантного стимула.
• Большая выраженность Д при поиске по сравнению с контролем, свидетельствующая о вовлечении дополнительных когнитивных процессов, связанных с оценкой значимости стимула.
• Еще большая Д в лобных областях, предположительно отражающая значимость выполнения адекватной двигательной программы.

Когнитивные процессы

• Вовлечение произвольного внимания «сверху-вниз» в процессы оценки значимости стимула.
• Роль префронтальных механизмов внимания в реализации двигательной программы.
• Значение когнитивных процессов и процессов выполнения двигательной программы в формировании электрографических коррелятов селективного зрительного внимания.