В процессе переработки информации мозг оперирует тем способом, который позволяет предотвратить перегрузку его возможностей информацией, полученной на низких уровнях входящих сенсорных сигналов, то есть в клетках сетчатки глаза или в передней части ушного лабиринта. Эта система основывается на использовании простых и, особенно, сложных признаков в процессе восприятия предмета и сцены действия.
Другой способ предотвращения перегрузки основан на использовании механизмов внимания, которые выбирают определенную информацию для последующего процесса переработки. Главные элементы механизмов внимания — это перемещение фокуса внимания на места переработки информации, удержание внимания на этих местах на время необходимое для переработки информации, и последующее отключение внимания, когда процесс обработки информации завершен (обзор Parasuraman, 1998; Ulman, 1996).
Операции, выполняемые механизмами внимания, можно суммировать, основываясь на обзоре Ulman (1966), следующим образом. Перемещение фокуса внимания может, главным образом, управляться посредством параллельного сканирования, направленного на обнаружение основной локализации мест переработки информации. Свойства, которые определяют основную локализацию, могут включать в себя цвет, контраст, ориентацию, некоторые черты формы. После выделения таких свойств из окружающего шума, фокус внимания смещается на эту локализацию и замыкается на тех местах, которые служат для процесса обработки отобранной информации, например, распознавание буквы или предмета. Ко-
гда процесс обработки информации завершен, фокус внимания отключается и может переместиться на другую цель. Смещению фокуса внимания также способствует уточнение положения его фокуса, который уменьшает время смещения центра внимания на эксцентрическую позицию цели. Было показано, что фокус внимания может быть смещен внешне движением глаза, так же как и внутренне, без таких движений.
Нарушения описанных операций лежат в основе развития некоторых своеобразных синдромов, связанных с ухудшениями или ослаблениями удерживания и смещения фокуса внимания в процессе визуальной обработки:
• при синдроме Балинта;
• при одностороннем расстройстве внимания (одностороннем игнорировании);
• при нарушениях выделения из шума основной локализации процесса переработки информации.
Нарушения внимания обсуждались в серии работ, связанных с ролью исполнительного контроля в функционировании мозга (Posner, DiGirolamo, 2000). Норман и Шалис предположили существование двух уровней исполнительного контроля.
Первый уровень — разработка графика включения внимания для выученных поведения и мыслей (сравнимым с нашим процессом переработки обычной информации).
Второй уровень — это система слежения за вниманием, которая обеспечивает дополнительную активацию и задержку, когда ситуация является новой, высоко конкурентоспособной, и не может быть решена рутинной операцией механизмов, обеспечивающих график включения внимания (сравнимым с нашим процессом переработки необычной информации) (Norman, Shallice, 1980; 1986). Согласно мнению Шалиса, вовлечение системы слежения за вниманием требуется для планирования или принятия решения, исправления ошибки, преодоления привычных ответов, ответа на новую или плохо выученную ситуацию, условий, которые оцениваются, как опасные или трудные (Shallice, 1994). Впоследствии подчеркивалось, что управляющий контроль трудно определить, так как этот термин используется многими способами, но обсуждение темы механизмов внимания для стимулов и ответов может помочь сузить ситуацию, при которой нужен управляющий контроль (Posner, DiGirolamo, 2000). Обсуждение концентрируется на этом разделе нарушений системы внимания в преодолении хорошо изученных, привычных ответов.
Расстройство смещения фокуса процесса переработки визуальной информации. Синдром Балинта
Клинические аспекты
Балинт в 1909 году описал больного с «психическим параличом визуальной фиксации». Позже Экаэн и Ажуриагерра в 1954 году подчеркнули три основных элемента этого синдрома.
Первый элемент проявляется в следующем: сохраняются движения глазного яблока, но нарушения проявляются как расстройства в произвольном движении взгляда, так как больной Балинта страдал конжугированным отклонением глаз направо и был в состоянии только двигать глазами налево, когда ему заранее говорили, что его глаза скошены направо.
Второй элемент — оптическая атаксия. Больной испытывал затруднения при следовании взглядом за предметом. Больной мог следовать за предметом своей правой рукой, но его рука обычно располагалась направо от предмета, и он был не в состоянии дотронуться до предмета и схватить его.
Третий элемент — особенные нарушения внимания, проявляющиеся в трудностях фиксации на более чем одном предмете в его поле зрения; в то же время, больной был способен распознавать предмет в точке фиксации (Несаеп, Ajuriagerra,1954).
Впоследствии сходные случаи быди описаны Holmes, 1918; Holmes, Ноггах, 1919; Kleist, 1934; Несаеп, Ajuriaguerra, 1954; Luria, 1959; Luria et al, 1963; Godwin-Austen, 1965; Tyler, 1968; Williams, 1970; Kase et al., 1977; Girotti et al., 1982. Большинство авторов использовали термин «синдром Балинта».
Синдром Балинта и нарушения процесса переработки информации мозгом. В основе развития синдрома Балинта лежат нарушения удержания и смещения фокуса к месту обработки визуальной информации. Первоначально описанные три элемента синдрома Балинта наблюдались отдельно при «минимальном» проявлении синдрома Балинта. Было признано, что синдром может появляться в незаконченных, «малых формах» (Несаеп и Ajuriagerra, 1954; Лурия, 1959; Лурия и др., 1963; Tyler, 1968; Карпов и др., 1979).
Первый элемент, состоящий из нарушений отключения, освобождения фокуса в процессе переработки визуальной информации, с использованием движения глаза, был отмечен Холмсом в 1918 году в случаях спазматической фиксации взгляда (Holms, 1918).
Второй элемент, или оптическая атаксия, был описан как затруднения при поддержании фиксации точки взгляда на предмет, что приводит в результате к потере предмета из поля зрения глаза и неспособности захватить предмет рукой; в то же время, в таких случаях полностью сохраняются движения глазного яблока. Лурия и др. описали два случая «малого» синдрома оптической атаксии, обнаруженной при окулографической регистрации атаксических движений глаза в тесте Ярбуса (Лурия и др., 1963). Используя тест Ярбуса для окулографической регистрации, мы обнаружили затруднения в фиксации взгляда, блуждающие движения глаза вокруг точки фиксации взгляда у пяти больных с поражениями затылочной области (Карпов и др., 1979); другие элементы синдрома Балинта отсутствовали в этих случаях (рис. 7.1.1).
В некоторых из таких случаев предмет может быть увиден и распознан, но спонтанно исчезает (Лурия, 1959; Tyler, 1968; Карпов и др., 1979). Это также может наблюдаться, когда больной вынужден следить за движущимся предметом (Godwin-Austin, 1965; Карпов и др., 1979; Girotti et al, 1982; см. также Farah, 1990).
Третий элемент проявляется в неспособности увидеть одновременно более одного предмета. Согласно утверждениям Фара, эта неспособность переклю-
чать точку внимания может быть связана с нарушениями «верх-низ» в способности определять «объект» визуальной системой (Farah, 1990). Когда больному, описанному Лурия и соавт., показали одновременно два объекта на экране тахи-стоскопа, один из объектов был увиден и распознан, тогда как второй объект не был замечен (Лурия и др., 1963).
Рис. 7.1.1. Запись движения глаза больных с синдромом Балинта во время фиксации стационарной цели (горизонтальный компонент)
А - схема нормальной фиксации; 5 - схема фиксации в случае 2 с высокой частотой и амплитудой взмаха; в - схема непоследовательной, «атаксической» фиксации в случае 1; 1 - отдельный сдвиг между двумя взмахами; 2 - отдельный взмах, непроизвольное фиксирование микро-сакад; 3 - движения мигания
(Карпов и др., 1979)
Роль этих затруднений в определении «объекта» была также продемонстрирована в случае, когда больному показали два перекрывающих друг друга треугольника, составляющих Звезду Давида. Больной увидел и распознал в предмете звезду, но не мог распознать треугольники. В следующем тесте треугольники были нарисованы разными цветами, и больной увидел только треугольники, фиксируя свое внимание на цветных линиях, которые очерчивали предметы, в данном случае треугольники. Больной показал неспособность преодолеть идентификацию предмета, основанную на их цвете, и переключить внутренне фокус своего внимания на звезду, как объект в целом. Подобным же образом этот же больной был способен узнавать лицо, только если оно было нарисовано одним цветом. Способность видеть все лицо целиком нарушалась, когда части лица были нарисованы разными цветами. Также больной был способен видеть и распознавать целый прямоугольник, составленный из точек, и узнавать эти точки как стимулы, но он не был способен посчитать точки, так как видел одновременно только одну точку.
Другое объяснение этих данных может быть связано с нарушениями при отключении и смещении фокуса внимания внутренне, без движений глаза. Больной
видит одновременно один предмет, при этом он не способен переключить внимание на другой предмет, подобно спазматической фиксации взгляда и оптической атаксии движений глаза. В таких случаях затруднения при идентификации предмета могут быть вторичными. Фокус внимания может быть выбран в ходе его смещения на привычные, более часто используемые характеристики, как цвет или конфигурация последовательности точек. Этот фокус жестко зафиксирован, что делает трудным или невозможным переключать его на менее привычную задачу, такую как счет точек, формирующих прямоугольник, или довести до минимума роль цветных линий в распознавании Звезды Давида.
Действительно, при синдроме Балинта цветные линии могут усилить фиксацию взгляда, затрудняя передвижение внимания на другой предмет, то есть у описанного Лурия пациента фокус внимания на цветные треугольники, составляющие Звезду Давида, не мог переключиться внутренне на звезду, как на целый предмет. Такая возможность также подтверждается наблюдениями, показывающими, что дополнительные предметы могут быть увидены и распознаны, когда стимулы представлены в компактных пространствах, таких как центральное зрение или под небольшим видимым углом в 2 или 4°. Больные, испытывающие затруднения, заключающиеся в том, что они не могут видеть одновременно более одного предмета, могут распознавать более чем один предмет сразу, если предметы расположены близко друг к другу (Hecaen, Ajuriagerra, 1954; Tyler, 1968; Girot-ti et al., 1982; Farah, 1990). Идентификация визуальных стимулов, таких как одиночный предмет, остается сохранной, но может быть увиден и распознан не более, чем один предмет, так как эта задача не требует смещения фокуса внимания внутренне в компактных пространствах. Это объяснение помогает описать синдром Балинта, как синдром нарушений при установлении, отключении и смещении фокуса визуального внимания внутренне, так же как и внешне посредством использования движения глаз.
Нарушение, при котором больной не может видеть больше одного предмета за один раз, рассматривается Лурия, как неспособность видеть предметы одновременно, и им был предложен в 1963 году термин «симультанная агнозия» для таких случаев. Этот термин прежде был использован Вольпертом (Wolpert, 1924), который описывал под названием симультанная агнозия нарушения способности оценивать значение в целом комплекса картинок, в то время как частично сохранялось распознавание деталей (см. раздел «Агнозия действий» в главе 2). Фара согласилась с этим предположением и выделила «вентральную симультанную агнозию» и «дорзальную симультанную агнозию» (Farah, 1990). Эти термины отражают «вентральную» локализацию поражений в затылочно-височной области и «дорсальную» локализацию в затылочно-теменной области, соответственно. Согласно мнению Фара, оба синдрома представляют собой схожие нарушения, характеризуемые распознаванием «по частям» комплексных зрительных стимулов. Больные с вентральной и дорсальной симультанной агнозией способны, в общем, распознать один предмет, но проявляют нарушения в распознавании более одного предмета и сложных картинок.
При вентральной симультанной агнозией больной может видеть множественные объекты, тогда как больные с дорсальной симультанной агнозией могут ви-
деть одновременно только один предмет. Фара провела подробные исследования больных с вентральной и дорсальной симультанной агнозией (Farah, 1990). Однако мы полагаем, что дорсальная симультанная агнозия является вторичной по отношению к типичным для синдрома Балинта нарушениям отключения и смещения фокуса зрительного внимания, приводящим к неспособности видеть более одного предмета одновременно в этих случаях. В случаях с вентральной симультанной агнозией, схожей с описаниями Вольперта, восприятие «по частям» некоторых предметов и сложных сцен как будто усиливается неспособностью распознавать сложные признаки этих сцен. Это похоже на случаи предметной агнозии, при которой основные нарушения усиливаются затруднениями распознавания сложных признаков одиночного предмета. В этом смысле термин симультанная агнозия скорее описывает нарушение при использовании сложных признаков, «gestalts», в процессе распознавания не только сцен, но и предметов, написанных слов, так же как и в других задачах распознавания, не отражающих прямо клинически отдельных синдромов, таких как зрительная предметная агнозия, агнозия на лица, агнозия действий или чистая алексия.
Анатомические аспекты
Двухсторонние теменно-затылочные поражения. Двухстороннее поражение в те-менно-затылочной области было обнаружено в случае Балинта. Двухсторонние поражения в этой области имелись в случаях, описанных Hoff et al., 1935; Hecaen et al., 1950; Hecaen, Ajuriaguerra, 1954; Лурия, 1963. Gloning et al. (1968) обнаружили двухстороннее затылочно-теменное поражение в двух случаях:
• правое затылочно-теменное поражение, левое теменное поражение — в одном случае;
• левое затылочно-теменное поражение и правое теменное поражение — в другом случае.
В одном случае двухстороннее поражение было ограничено теменными долями, но было не ясно, распространяется ли глиобластома в этом случае на затылочные доли.
Роль теменной области. В то же время, изучение приматов не выявило возможного участия затылочных областей в смещении фокуса движений глаза, зрительного внимании без движений глаза и оптико-моторной координации, нарушенных при синдроме Балинта. Оптическая атаксия или нарушения зрительно управляемого хватательного движения возникала при поражении области 7 у обезьян. Область 7 покрывает нижнюю теменную дольку. Эта область у приматов разделена на 5 основных структурных подразделений: области 7а, 7в, 7ip, 7ор и 7т (см. Grusser, Landis, 1991). Область 7ip делится на латеральную интратеменную (lateral intraparietal) область LIP и вентральную интратеменную (ventral intra-parietal) область VIP Поражения области 7 у обезьян производят значительные трудности в зрительно управляемых задачах, которые выполняются у людей противоположными пальцами, рукой и плечом, так же как и в некоторой степени нарушаются в ипсилатеральном гемиполе.
Изучение простого клеточного уровня показывает, что нейроны области 7, главным образом, 7а и 7ip, содержат «клетки фиксации», которые активируются,
когда животное смотрит на стационарную цель. Некоторые клетки можно также назвать «нейронами внимания», так как они могут активироваться посредством пространственного смещения внимания без смещения позиции взгляда. Другие типы нейронов в области 7а и 7ip, «следящие нейроны», активируются во время движений глаза, таких как поиск, слежение, когда обезьяна следит за движениями предмета. Как и в случае, когда затронута височная доля в процессе обработки визуальной информации о предметах, эти отличия требуют дальнейшего исследования. Нужно также упомянуть о том, что область 7 у обезьян не имеет прямого гомолога в мозге человека, который характеризуется развитием надкраевой и угловой извилин, области 39 и 40. Поражение этих областей производит большое число нейропсихологических синдромов у человека, включая акалькулию, аграфию, конструктивную апраксию, алексию, пальцевую агнозию. Вероятно, что у человека затылочные области, прилегающие к нижней теменной доле, могут играть какую-то, все еще неясную роль, в регулировании фиксаций глаза, движений слежения и смещения визуального внимания без движений глаза.
В заключение можно сказать, что, согласно клинико-анатомическим данным, поражения в случаях с синдромом Балинта затрагивают латеральные и верхние отделы затылочных долей, распространяясь в теменные доли, в то время как средние и нижние отделы затылочных долей могут быть не затронуты.