Jak se na pozornost a vědomí dívá kognitivní neurověda?

Jak se na pozornost a vědomí dívá kognitivní neurověda?

Objem neurovědecké literatury zabývající se pozorností trvale roste. O sloučení rozmanitých studií, včetně vlastního výzkumu procesu pozornosti v mozku, se pokusil Michael Posner, jeden z vůdčích představitelů bádání v oblasti neuropsychologie pozornosti (Posner, 1992; Posner a Dehaene, 1994; Posner a Raichle, 1994). Klíčová otázka, kterou se Posner zabývá, se ptá na to, zda je pozornost funkcí celého mozku, nebo zda jde o funkci vymezených modulů, které ji řídí. Podle Posnera systém pozornosti v mozku není „ani vlastnost jedné oblasti mozku, ani celého mozku“ (Posner a Dehaene, 1994, s. 75).

Další vědci, včetně Marthy Farahové (J. D. Cohen, Romero, Servan-Schreiber a Farah, 1994; Farah, 1994), předpokládají, že pozornost je projevem součinnosti rozličných mozkových oblastí, z nichž žádná není v rámci pozornosti specializována pro výkon specifické funkce. Práce Farahové s pacienty trpícími syndromem opomíjení (neglect), což je porucha pozornosti, při níž postižení ignorují polovinu svého zorného pole (nejčastěji v důsledku jednostranného poškození temenního laloku), ukazuje, že tato obtíž může být dána interakcí systémů, které se vzájemně inhibují. Jestliže je postižen jen jeden člen párového systému pozornosti (jako je tomu u pacientů s opomíjením), ulpívají nemocní na jedné straně svého zrakového pole v důsledku poškozené inhibice, kterou za normálních okolností zajišťuje druhý člen páru.

#Posnerova teorie

Posner (1995) rozlišil přední a zadní systém pozornosti, první v čelním, druhý v temenním laloku mozku. Aktivace předního systému pozornosti roste u úloh vyžadujících pozornost, v jejichž průběhu musí pokusná osoba dávat pozor na význam slov. Přední systém pozornosti se rovněž účastní akcí - jde o “systém pozornosti na akci“, v jejichž průběhu testovaná osoba plánuje nebo volí mezi alternativními možnostmi (v češtině byl navržen pojem „systém záměru“ - pozn. překl.). Zadní systém pozornosti naproti tomu sestává z kůry temenního laloku, části talamu a oblastí středního mozku podílejících se na řízení očních pohybů. Zadní systém pozornosti se vysoce aktivuje v průběhu úloh zatěžujících vizuospaciální pozornost, v nichž probandi musí pozornost odpoutat od nějakého objektu a přesunout ji k objektu jinému (např. v průběhu zrakového vyhledávání nebo úloh zatěžujících bdělost; Posner a Raichle, 1994). Aktivace pozornosti se rovněž týká neuronální aktivity v relevantních zrakových, sluchových, motorických a asociačních oblastech mozkové kůry řešících jednotlivé zrakové, sluchové, motorické úkoly nebo úkoly vyššího řádu (Posner, Petersen, Fox a Raichle, 1988). Jak přední, tak zadní systém pozornosti zřejmě zvyšují míru pozornosti v průběhu rozličných úkolů. Z toho plyne, že se jejich činnost týká řízení aktivace relevantních korových oblastí činných v průběhu jednotlivých úloh (Posner a Dehaene, 1994).

Další otázka zní, zda je míra činnosti systému pozornosti výsledkem zvýšené aktivace korových oblastí, které se věnují nějakému objektu, nebo inhibice korových oblastí, jež se mu nevěnují, případně obou procesů. Michael Posner a Stanislas Dehaene (1994) předložili jasnou odpověď, která říká, že záleží na okolnostech. V jednotlivých případech se mohou uplatňovat všechny tři mechanismy - záleží na druhu řešené úlohy a na oblasti mozku, jež se vyšetřuje. Zkoumaným problémem je odpověď na otázku, jaké procesy se odehrávají při řešení daných úloh a ve kterých oblastech mozku se tak děje. Kognitivní neuropsychologové při mapování činnosti mozku v průběhu rozličných úloh často užívají pozitronovou emisní tomografii (PET), která mapuje regionální průtok krve mozkem (rCBF; podrobněji o této technice viz kap. 2). V jedné z těchto studií provedených s využitím PET (Corbetta, Miezin, Shulman a Petersen, 1993) byl zjištěn růst aktivace v oblastech odpovídajících za vymezené rysy různých vyhledávacích úkolů - za znaky, jako je pohyb, barva, tvar, stejně jako za rozdíly v řešení úloh vyžadujících výběrovou a rozdělenou pozornost.[1]

#Näätänenova práce s evokovanými potenciály

Dalším nástrojem zkoumání pozornosti v mozku je studium evokovaných potenciálů (ERP; viz kap. 2), které znázorňují nepatrné rozdíly elektrické aktivity, jimiž mozek odpovídá na rozmanité podněty. Risto Näätänen (1988a, 1990, 1992) je známý svými výzkumy s užitím ERP při zkoumání pozornosti v mozku. PET i ERP jsou zdrojem informací jak o geografii (lokalizaci) mozkové činnosti, tak o chronologii událostí v mozku. PET zajišťuje vyšší rozlišování prostorové lokalizace nějaké činnosti mozku, ERP je podstatně citlivější při určování chronologie odpovědí (v milisekundách, Näätänen, 1988b).

Evokované potenciály mohou zachytit velmi krátké proměny elektrického chování mozku, což Näätänenovi a jeho spolupracovníkům umožnilo zkoumat okolnosti, za nichž cílové podněty a distraktory buď spustí, nebo nespustí činnost systému pozornosti (např. Cowan, Winkler, Teder a Näätänen, 1993; Näätänen, 1988a, 1988b; Paavilainen, Tiitinen, Alho a Näätänen, 1993). Näätänen např. zjistil, že přinejmenším některé odpovědi na vzácné, odchylné sluchové podněty (např. zvláštní změny výšky tónu) bývají automatické a probíhají i v době, kdy se pokusná osoba soustředí na primární úkol a není si odchylného podnětu vědoma. Tyto automatické, předvědomé odpovědi na odchylné podněty probíhají bez ohledu na to, zda jde o cílové podněty, nebo o distraktory. Navíc proběhnou bez ohledu na to, jestli jsou odchylné podněty výrazně, nebo jen lehce odchylné od podnětů standardních (Cowan a kol., 1993; Paavilainen a kol., 1993). Näätänen (1990) rovněž zjistil, že v průběhu vědomě kontrolované úlohy výkon coby důsledek automatické odpovědi na odchylné podněty neklesá. Tím pádem se zdá, že jistý stupeň automatické povrchní analýzy výběru podnětů může probíhat bez nároků na zdroje pozornosti.

Mnohé z citovaných pokusů byly provedeny se zdravými lidmi. Kognitivní psychologové se však o mozkovém systému pozornosti mnohé dozvěděli vyšetřováním lidí s porušenou pozorností, např. lidí se specifickou poruchou pozornosti, kteří mají buď ložiskové poškození, nebo poruchu prokrvení relevantních oblastí mozku. Ke globálním poruchám pozornosti vede poškození čelních laloků a bazálních ganglií (Lou, Henriksen a Bruhn, 1984). Poruchy zrakové pozornosti byly vztaženy k poškození zadních částí temenních laloků a talamu, podobně jako k poškození částí středního mozku, které řídí oční pohyby (Posner a Petersen, 1990; Posner a kol., 1988). Vyšetřování pacientů se syndromem rozštěpeného mozku rovněž přineslo v otázce vztahu pozornosti a mozku některé zajímavé objevy - např. pozorování dominance pravé hemisféry při uchovávání bdělosti, dále zjištění, že systém pozornosti týkající se zrakového vyhledávání je patrně odlišný od jiných aspektů zrakové pozornosti (např. Ladavas, del Pesce, Mangun a Gazzaniga, 1994; Luck, Hillyard, Mangun a Gazzaniga, 1989).[2]

#Psychofarmakologický přístup

Dalším přístupem ke zkoumání procesů pozornosti je psychofarmakologický výzkum, jenž vyhodnocuje změny pozornosti a vědomí ve vztahu k rozličným chemickým látkám (např. nervovým přenašečům, jako jsou acetylcholin nebo GABA - viz kap. 2 -, hormonům, nebo dokonce stimulanciím či depresorům CNS; např Wolkowitz, Tinklenberg a Weingartner, 1985). Vědci také zkoumají fyziologické aspekty procesu pozornosti na globální úrovni analýzy. Celkové nabuzení lze např. sledovat prostřednictvím odpovědí, jako je rozšíření zorniček, prostřednictvím změn činnosti autonomního (seberegulujícího) nervového systému (viz kap. 2) i změn záznamu EEG. Oblastí mozku, jejíž kritický význam pro celkovou míru nabuzení je znám již dlouho, je retikulární aktivační systém (RAS, viz kap. 2). Změny činnosti RAS a specifických ukazatelů nabuzení byly vztaženy k habituaci a dishabituaci, stejně jako k orientačnímu reflexu, v jehož průběhu jedinec reflexně odpovídá na náhlé změny změnou polohy svého těla ve vztahu ke zdroji této náhlé změny (např. náhlému zvuku nebo světelnému záblesku).

#Marcelův model vztahů mezi percepcí, pozorností a vědomím

V této kapitole jsme se zaměřili na pozornost a vědomí. Než tento výklad ukončíme a budeme se věnovat vnímání, popíšeme pohled jednoho kognitivního psychologa na interakci vnímání (percepce) a vědomí. Anthony Marcel (1983a) uveřejnil modelový popis způsobu, jímž mohou počitky a kognitivní procesy, které se odehrávají mimo naši vědomou pozornost, ovlivňovat naše vědomé vnímání a poznávání. Naše kognitivní reprezentace toho, co vnímáme, se podle Marcela často od naší nevědomé reprezentace senzorických podnětů kvalitativně liší. Mimo oblast vědomé pozornosti se trvale snažíme ve stálém proudu smyslových informací najít nějaký smysl. Percepční hypotézy vysvětlující vztah současných senzorických informací k rozmanitým vlastnostem a předmětům, s nimiž jsme se potkali ve svém prostředí v dřívější době, jsou rovněž mimo naši vědomou pozornost. Tyto hypotézy jsou úsudky plynoucí ze znalostí uložených v dlouhodobé paměti. V průběhu korelace (současných smyslových informací a záznamů dlouhodobé paměti) se integrují informace rozličných smyslových modalit.

Jakmile se objeví vhodná korelace (matching) mezi smyslovými informacemi a percepčními hypotézami, které popisují různé vlastnosti a předměty, je podle Marcelova modelu tato korelace vyslána do proudu vědomé pozornosti jako „existence“ jednotlivých vlastností a objektů. Uvědomujeme si pouze tyto korelace, „dodané“ objekty a vlastnosti. Senzorických dat, percepčních hypotéz, které ke korelacím nevedly, ani procesů řídících dodávání korelace si vědomi nejsme. Takže - předtím než vědomě identifikujeme daný předmět nebo vlastnost (tj. jsou „dodány“ do vědomé pozornosti nevědomými procesy korelace), jsme zvolili uspokojivou percepční hypotézu a zároveň jsme vyloučili rozličné možnosti, které jsou ve vztahu k tomu, co již víme a na co můžeme soudit, méně uspokojivými korelacemi vstupujících senzorických dat.

Rozmanité nevědomé kognitivní procesy podle Marcelova modelu kromě toho, že provádějí korelace, jednak mají k dispozici, jednak využívají senzorická data i percepční hypotézy. Senzorická data a kognitivní procesy, které se do vědomí nedostanou, nicméně ovlivňují způsob našeho myšlení i provádění jednotlivých kognitivních úloh. Většina vědců má za to, že je kapacita naší pozornosti omezená (viz např. Norman, 1976). Těmto limitům se podle Marcela přizpůsobujeme co nejrozsáhlejším možným užíváním nevědomých informací a procesů, zatímco informace a jejich zpracování, které do našeho vědomí vstupují, omezujeme. Proto není naše omezená kapacita pozornosti trvale vyčerpávána. Tímto způsobem jsou naše procesy pozornosti intimně provázány s našimi procesy percepce (vnímání). V této kapitole jsme popsali řadu funkcí a procesů pozornosti. V následující kapitole se zaměříme na rozličné aspekty percepce.

#SHRNUTÍ

1. Jsme schopni aktivně zpracovávat informace, aniž bychom si toho byli vědomi? Jestliže to dokážeme, co se při tom děje a jak to dokážeme? Pozornost zahrnuje všechny informace, s nimiž jedinec manipuluje (tj. část informací, které jsou k dispozici z paměti, počitků a dalších kognitivních procesů), vědomí na druhé straně zahrnuje jen užší rozsah informací, o nichž si uvědomujeme, že s nimi pracujeme. Pozornost nám umožňuje uvážlivě užívat své omezené kognitivní zdroje (to je podmíněno např. omezením plynoucím z pracovní paměti), odpovídat rychle a přesně na zajímavé podněty a pamatovat si významné informace. Vědomá pozornost umožňuje sledovat naše interakce s prostředím, spojit naši minulost se současnými zkušenostmi - a tím mít pocit trvale běžící zkušenosti, řídit a plánovat své budoucí akce.

Dokážeme aktivně zpracovávat informace na předvědomé úrovni, aniž jsme si vědomi, že tak činíme. Vědci např. studovali jev zvaný priming, v jehož průběhu daný podnět zvyšuje pravděpodobnost, že následný podobný (nebo totožný) podnět bude zpracován snadněji (příkladem je vybavování z dlouhodobé paměti). Naproti tomu v dalším příkladu předvědomého zpracovávání informací, jevu označeném mám to na jazyku, k vybavení hledané informace nedojde, přestože jsme s to vybavit si informace příbuzné.

Kognitivní psychologové na základě rozdílu mezi kontrolovaným a automatickým zpracováváním informace v průběhu řešení úkolů dále rozlišují pozornost na předvědomé a vědomé úrovni. Kontrolované (vědomím řízené) procesy jsou poměrně pomalé, sekvenční, záměrné (vyžadují úsilí) a jsou pod vědomou kontrolou. Automatické procesy jsou poměrně rychlé, paralelní, většinou mimo naši vědomou pozornost. Ve skutečnosti představují automatické a kontrolované procesy kontinuum, od plně automatických po plně kontrolované. Dvojice automatických procesů, které náš systém pozornosti podporují, jsou habituace a dishabituace. Ovlivňují druh odpovědi na známý, resp. neznámý podnět.

2. Popis některých funkcí pozornosti. Jednou z hlavních funkcí pozornosti je detekce důležitých předmětů a událostí v prostředí. K určení citlivosti pozorovatele vůči cílům v různých úlohách užívají vědci měřítka vypracovaná teorií detekce signálů. Kupříkladu bdělost (vigilance) se vztahuje ke schopnosti jedince dlouhou dobu sledovat pole stimulace, přičemž se signál většinou vyskytuje jen vzácně. Zatímco bdělost je pasivní čekání na událost, vyhledávání je aktivní pátrání po podnětech.

Výběrovou (selektivní) pozornost lidé užívají při sledování jednoho druhu informace, přičemž současně ignorují její jiný druh. Sluchovou výběrovou pozornost (příkladem je problém koktejlové party) můžeme pozorovat, když pokusné osoby požádáme, aby dávaly pozor na informace prezentované dichoticky. Zraková výběrová pozornost je patrná v typu úloh, jejichž příkladem je Stroopův efekt. Procesy pozornosti se uplatňují i v průběhu dělené pozornosti. Obecně platí, že simultánní výkon více než jedné automatizované úlohy je snadnější než zvládnout simultánní provedení víc než jedné kontrolované úlohy. Na druhé straně jsou lidé s to na základě procvičování zvládnout více než jeden kontrolovaný úkol současně dokonce i v případech vyžadujících chápání a rozhodování.

3. Popis některých teorií kognitivní psychologie zaměřených na vysvětlení dějů pozorovaných v průběhu procesu pozornosti. Některé teorie pozornosti jsou založeny na představě filtru nebo zúženého profilu chodu informace. Teorie filtru má za to, že se informace selektivně blokuje nebo oslabuje v místech, kde přechází z jedné úrovně zpracování do úrovně další. Teorie zúženého profilu v pojetí některých autorů předpokládá, že blokování a oslabování signálů probíhá bezprostředně poté, co se smyslové signály změní na počitky, a zároveň předtím, než dojde k procesu vnímání. Další autoři se domnívají, že zúžený profil je až na vyšší úrovni, poté co proběhla aspoň část percepčního zpracování informace. Teorie zdrojů pozornosti nabízí alternativní výklad - podle nich jsou lidé nositeli jednou daného objemu zdrojů pozornosti (snad modulované senzorickými modalitami). Zdroje pozornosti se užívají podle míry požadavků daných vnímanými úkoly. Teorie zúženého profilu a teorie zdrojů pozornosti mohou ve skutečnosti být komplementární. Kromě těchto obecných teorií existují teorie pozornosti specifické ve vztahu k úloze (např. teorie integrace znaků, teorie řízeného vyhledávání, teorie podobnosti). Tyto teorie se zaměřily na vysvětlování jevů spjatých s vyhledáváním.

4. Co kognitivní psychologové zjistili o pozornosti studiem lidského mozku?

Neuropsychologický výzkum nejprve objevil detektory znaků (charakteristik). Následná práce zkoumala další rysy detekce znaků a procesů integrace coby součásti zrakového vyhledávání. Rozsáhlý výzkum procesů pozornosti mozku zjistil, že se funkční systém pozornosti týká dvou oblastí mozkové kůry, dále talamu a dalších struktur. Systém pozornosti rovněž řídí rozličné specifické procesy probíhající v mnoha místech mozku, zvláště v mozkové kůře. Procesy pozornosti mohou být důsledkem zvýšené aktivity některých částí mozku, stejně jako snížené aktivity jiných částí mozku, nebo snad výsledkem nějakého druhu kombinace mezi aktivací a inhibicí. Výzkum odpovědi mozku na některé druhy podnětů ukázal, že i během doby, kdy je pokusná osoba soustředěna na primární úlohu a není si vědoma, že zpracovává další podněty, její mozek automaticky odpovídá na vzácné, nějakým způsobem odchylné podněty (např. na neobvyklý tón). Vědci získávají představu o jednotlivých stránkách činnosti mozku užitím různých technik (např. PET, ERP, studium ložiskových poškození i vlivu psychofarmak). Jsou také schopni k vysvětlení jevů, které pozorují, užít integraci výsledků těchto metod.

#PŘEMÝŠLENÍ O MYŠLENÍ

1. Popište některé důkazy primingu a předvědomého vnímání.

2. Proč kognitivní psychology zvláště zajímá habituace a dishabituace?

3. Porovnejte teorie zrakového vyhledávání popsané v této kapitole.

4. Zvolte jednu z teorií pozornosti a vysvětlete, jak poznatky plynoucí z teorie detekce signálů, z teorie výběrové pozornosti i z teorie rozdělené pozornosti dokládají, nebo naopak jsou v rozporu s teorií, kterou jste volili.

5. Vymyslete úlohu, která by patrně aktivovala zadní systém pozornosti, a poté úkol, jenž by aktivoval její přední systém.

6. Vymyslete experiment zkoumající rozdělenou pozornost.

7. Popište několik praktických způsobů, jimiž byste využili fyzická opatření typu donucující funkce a dalších strategií cílených na snížení pravděpodobnosti, že by vás ohrozily automatické procesy v situacích, jimž budete čelit.

8. Jak by mohli tvůrci reklam využít principy zrakového vyhledávání a výběrové pozornosti ke zvýšení pravděpodobnosti toho, aby si lidé jejich zpráv všimli?

#Doporučená literatura

Hubel, D. H., Wiesel, T. N. (1979). Brain mechanisms of vision. Scientific American, 241, 150-162. Tento klasický článek čtivou formou ukazuje, jak dva vědci David Hubel a Torsten Wiesel došli k teorii vidění jako detekci znaků. Za teorii dostali Nobelovu cenu.[3]

Ladavas, E., del Pesce, M., Mangun, G. R., Gazzaniga, M. S. (1994). Variations in attentional bias of the disconnected cerebral hemispheres. Cognitive Neuropsychology, 11(1), 57-74. Zajímavý přehled odlišných mechanismů pozornosti levé a pravé hemisféry.

Logan, G. (1988). Toward an instance theory of automatization. Psychological Review, 95(4), 492-527. Popis jedné z poměrně malého počtu teorií zabývajících se vznikem automatizace.

Näätänen, R. (1988b). Regional cerebral blood-flow: Supplement to event-related potential studies of selective attention. In: Galbraith, G. C., Kietzman, M. L., Donchin, E. (eds.). Neurophysiology and psychophysiology: Experimental and clinical applications, 144-156. Hillsdale, NJ, Erlbaum. Práce ukazuje, jak se využívá měření krevního průtoku mozkem k pochopení způsobu, jímž mozek zpracovává různé druhy informací.

Posner, M. I., Raichle, M. E. (1994). Images of mind. New York, Freeman. Provokativní sloučení řady neurovědeckých důkazů svědčících ve prospěch Posnerovy teorie pozornosti.

Literatura v češtině

Chalupa, B. (1970): Problematika výzkumů pozornosti v současné psychologii. Sborník prací Filosofické fakulty Brněnské university, I 5. Brno, Universita J. E. Purkyně, s. 37-100.

Munden, A., Arcelus, J. (2002): Poruchy pozornosti a hyperaktivita. Praha, Portál.

Vágnerová, M. (2001): Hodnocení pozornosti. In: Svoboda, M. a kol.: Psychodiagnostika dětí a dospívajících. Praha, Portál.