Данное исследование спонсировалось Фондом наук о разуме, Лос-Анджелес, штат Калифорния. Авторы выражают благодарность мистеру Хозе Сильва за участие в эксперименте и Дэвиду Л. Карлсону за помощь в подготовке рукописи статьи.
Доктор Бремнер и его коллеги предложили модель внимания, которая рассматривает изменения показаний ЭЭГ как зависимую переменную (Бремнер, 1970; Форд, Мориц и Бремнер, 1968; Эдди, Бремнер и Томас, 1971; Гурвиц и Бремнер, 1972). Согласно этой модели считается, что существуют различные классы или подвиды внимания, но, в то время как эти подвиды ортогональны, они не организованы иерархически. Подвиды уже определены — это ожидание, контрожидание, ориентация, возбуждение, несфокусированность (Гурвиц и Бремнер, 1972).
Полезность данной модели увеличивается по мере увеличения ее обобщения. В настоящем исследовании предпринята попытка распространить модель, в концепции которой использовались результаты изучения животных, на данные, касающиеся состояний внимания человека. Исследование было сосредоточено на двух аспектах обобщения модели. Во-первых, выяснить, чувствительна ли человеческая ЭЭГ к изменениям в отношении любого из указанных выше подвидов внимания. Во-вторых, определить, имеется ли какой-то уникальный подвид внимания у человека, который либо отсутствует, либо не определяется у животного.
В силу того, что в большей части экспериментов для тестирования модели использовался подвид внимания “ожидание”, он был выбран и для тестирования человеческого внимания. Читателю следует напомнить, что “ожидание” применяется здесь в значении того, что субъекты (Ss) усвоили отношение, при котором стимул В следует за стимулом А.
Так как подробности процедуры будут рассмотрены в методическом разделе, достаточно сказать, что усвоение указанного отношения достигалось по классической парадигме кондиционирования. Эта парадигма в точности соответствовала той, при которой собирались данные при изучении животных. Данные изучения животных собирались при условии легкой доступности ритма тета. ЭЭГ человека, с другой стороны, характеризуется высокой вероятностью ритмов альфа. Поэтому альфа-ритм использовался в качестве значений зависимой переменной. Второй аспект данного исследования может оказаться интереснее первого. Психологи многократно спорили по поводу наличия у человека внутреннего сознания. Настоящее исследование обращается к этому вопросу, определяя внутреннюю сосредоточенность как подвид внимания. Внутренняя сосредоточенность как подвид внимания характеризуется отсутствием внешних стимулов и может быть протестирована только у человеческого существа. Предполагается, что этот подвид может быть определен при помощи изменений ЭЭГ, происходящих вслед за реакцией Ss в состояниях медитации или глубокой релаксации.
Метод
Субъекты. Ss были студенты-добровольцы факультета психологии колледжа в возрасте от 18 до 25 лет. Им было известно, что эксперимент касается изучения управления мозгом волновыми излучениями. Все студенты без специального отбора были разделены на две группы по десять человек.
Аппаратное оснащение. Использовался электроэнцефалограф типа Т фирмы “Бекман”. Электроды из нержавеющей стали устанавливались подкожно в макушечной и затылочной зонах. За показаниями ЭЭГ осуществлялись визуальные наблюдения, а также велась регистрация на магнитной ленте. Через звуковую биогенную систему обратной связи излучение мозга альфа-интервала (8—13 Гц) отфильтровывалось из ЭЭГ затылочной зоны и передавалось субъекту (S) через наушники как аналог альфа-частоты. Логический программатор фирмы “Дигитал Эквипмент Корпорейшн” был настроен на показ двузначных чисел, включение на полсекунды CS, а через 10 секунд на включение UCS на период в десять секунд. CS представлял собой щелчок, передаваемый в наушники субъекта, и состоял из размыкания й смыкания реле, подсоединенного к шестивольтовой батарее. UCS представлял собой фотостимулятор Grass PS2 — источник стробоскопического луча, настроенный на альфа-частоту субъекта при закрытых глазах. Все данные регистрировались на восьмидорожечном аналоговом записывающем устройстве Ampex SP 300, а завершенная аналоговая запись на ленте оцифровывалась конвертером А-D, подключённым до анализа к компьютеру IBM 360/44.
Процедура эксперимента. Эксперимент был рассмотрен и одобрен университетским комитетом по использованию человека в качестве подопытного существа. Каждого S попросили заполнить протокол, в котором требовалось дать информацию о том, когда в последний раз принимались алкоголь или наркотики, случались ли приступы эпилепсии, были ли предыдущие опыты гипноза, йоги или альфа-кондиционирования. Кроме того, когда S впервые входил в лабораторию, его просили подписать согласие на участие в опыте, указывая, что с сущностью и целью процедуры он был ознакомлен.
Базовая линия ЭЭГ прописывалась для каждого S без организации обратной связи. S отдавалась инструкция “закрыть глаза” в качестве стимула. График помечался двузначным числом, отдельные каналы использовались для записи нефильтрованных и отфильтрованных волн мозга. Затем процедура повторялась после инструкции “открыть глаза”. За лицом S наблюдали с помощью телекамеры. Полное время нахождения в лабораторной камере для записи базовой линии составляло около 30 минут для каждого S. Если запись базовой линии оказывалась не удовлетворяющей требованиям, то процедура повторялась, пока не получалась свободная от помех линия.
После записи базовой линии Ss были разделены на две группы по 10 в каждой. Первая группа (под руководством Сильва) на уикэнде прошла 14-часовой курс обучения методу управления разумом (Шах, 1971). Метод Сильва, уникальный сам по себе, включает глубокую релаксацию и групповые гипноподобные упражнения. Некоторое время на курсах уделяется тому, что называется ESP. На следующей неделе Ss входили в лабораторию, и с них снималась ЭЭГ в течение 20 минут. Запись проводилась как с закрытыми, так и с открытыми глазами, в то время как Ss выполняли упражнения по методу Сильва. В другой день ЭЭГ снималась с тех же Ss, но со звуковой биогенной обратной связью при сходных инструкциях.
Вторая группа (classical conditioning — СС) из десяти Ss прошла через классическую парадигму кондиционирования, состоящую из 50 сеансов. Каждый сеанс состоял из CS-щелчка длительностью в полсекунды, за которым следовал десятисекундный межстимульный интервал (interstimulus interval — ISI), за которым, в свою очередь, следовал UCS, представляющий собой 10 секунд воздействия стробоскопического луча с частотой альфа при закрытых глазах S. Межсеансные интервалы (intertrial interval — ITI) были нерегулярны — экспериментатор начинал новый сеанс, когда S расслаблялся после предыдущего. В этой серии сеансов не было обеспечения обратной связи. Пятидесятисеансная серия длилась от 20 до 30 минут, при этом серии продолжались, пока S не приходил в состояние генерирования альфа-частот или пока экспериментатор не убеждался, что S не может в достаточной мере производить альфа-частоты. Последняя серия сеансов в группе СС производилась с обеспечением биогенной обратной связи.
Обработка результатов
В целях проведения анализа данные ЭЭГ отбирались с точки зрения эпох, одна эпоха составляла 10 последовательных секунд данных. Для данных базовой линии одна эпоха отбиралась для каждого S при условии закрытых глаз и одна — открытых глаз. Для группы Сильва после 14-часового курса одна эпоха отбиралась для каждого S при условии закрытых глаз и одна — открытых глаз, без обратной связи. Для группы Сильва отбирались также эпохи с закрытыми и открытыми глазами при обеспечении обратной связи. Для группы СС брался ранний сеанс (третий, если он был без помех), и за эпоху принимался десятисекундный ISI. Подобная эпоха бралась в последнем сеансе до установления биогенной обратной связи.
Последняя эпоха бралась после установления обратной связи.
Каждая эпоха преобразовывалась A-D-конвертером и спектр анализировался, определялись мощности излучения при различных частотах ЭЭГ (Уолтер, 1968). В данной статье приводятся данные только для условия открытых глаз.
Результаты
На рисунках I и II (стр. 251) представлены общие результаты группы СС и группы Сильва соответственно. На графиках виден эффект биогенной обратной связи. Три аспекта эксперимента были спроецированы на общем графике; таким образом, на одном графике для каждой группы можно провести сравнение между значениями базовой линии, усилением альфа-частоты во время процедуры эксперимента и влиянием биогенной обратной связи.
Обратимся вначале к группе СС (рисунок I). Благодаря классическому методу кондиционирования наблюдается явное увеличение альфа-частот, на что указывает пик в средней части линии на частотах от 8 до 9 Гц. Базовая линия не указывает на доминирующий альфа-ритм, так как спектр широкий и довольно плоский. Увеличение средней мощности распределяется среди меньшего числа частот. Дополнительное увеличение полосы альфа-частот наблюдается при введении обратной связи, и это сопровождается дальнейшим сужением спектра. То есть введение биогенной обратной связи приводит к дальнейшему сдвигу частот.
Сходные выводы можно сделать, оценивая данные группы Сильва (рис. II). Однако сравнивать данные двух групп надо с осторожностью. График свидетельствует, что Ss группы Сильва способны производить альфа-частоты, хотя и не в таком количестве, как Ss группы СС (см. рис. I). Здесь также происходит сдвиг по частоте, но несколько больший, чем у группы СС. Этот вывод, может быть, не совсем корректен, так как базовая линия группы Сильва показывала увеличенное производство более высоких частот в интервале от 10 до 12 Гц, тогда как у группы СС этого не наблюдалось. В силу этого затруднительно судить о степени относительного сдвига двух групп.
Стоит, однако, отметить, что частотный сдвиг обеих групп происходил в одном направлении и что биогенная обратная связь имела одинаковый эффект в обоих случаях (см. рис. II).
Обсуждение
Данные, приведенные выше, соответствуют модели внимания Бремнера, особенно в отношении подвидов “ожидание” и “внутреннее сосредоточение”; Довольно интересно сравнить результаты, полученные в описываемом эксперименте на людях, с данными, полученными на животных, которые изначально использовались для определения подвида внимания “ожидание” (см. рис. III). При рассмотрении графиков на рис. I и рис. III становится очевидным определенное сходство. Базовая линия и линия CS широки и плоски, в то время как линии кондиционирования характеризуются пиками. На обоих графиках заметен частотный сдвиг. Авторы отмечают, что частотный сдвиг у животных происходит в другом направлении, и объясняют это тем, что данные для животных снимались в зоне гипоталамуса, а у человека они снимались в районе затылка и связаны с затылочной зоной коры головного мозга. Таким образом, подвид “ожидание”, согласно модели, коррелируется с формой спектра и частотным сдвигом. Другие авторы сообщали о частотных сдвигах человеческого альфа-ритма, которые соответствуют подвиду “ожидание” (Кнотт и Генри, 1941; Уильямс, 1940) или, по меньшей мере, корреляции между альфа-ритмом и вниманием (Джаспер и Шагасс, 1940).
Авторы удовлетворены тем, что на рис. II продемонстрирован подвид внимания “внутреннее сосредоточение”. Ss, обученные по системе управления разумом Хозе Сильва, не использовали внешних стимулов для генерирования альфа-ритмов, их стимулы лучше назвать умственным воображением. Одной из сильных сторон модели Бремнера в этом случае является то, что при определении подвида “внутреннее сосредоточение” становится излишним использовать термины “сознание” и “умственное воображение”. Внутреннее сосредоточение зависит от предшествующих условий, таких, как инструкции для Ss и наблюдаемые изменения ЭЭГ. Разумеется, понятно, что для проверки надежности и обоснованности данных подвида “внутренняя сосредоточенность” требуются дополнительные средства. Это особенно ясно в свете критики лабораторных условий эксперимента Хартом (1968) в том отношении, что Ss, побыв в одиночестве в полумраке комнаты в течение нескольких минут, увеличат генерирование альфа-час-тот. Настоящее исследование (а также Брауна, 1970) не так уязвимо для этой критики, так как оно изучало частотный сдвиг и форму спектра, в противовес тем работам, которые сосредоточивались на количестве или амплитуде альфа (Камия, 1968). Более того, интересно поразмышлять над дополнительным сдвигом частот, последовавшим за введением биогенной обратной связи. В случае группы СС она могла сделать UCR и CR более явными, превращая тем самым классическую парадигму кондиционирования в ситуацию инструментального кондиционирования, при которой CR приобретает высокое побудительное значение. В случае группы Сильва, с другой стороны, обратная связь могла сделать явной для Ss корреляцию внутреннего сосредоточения, которая не является субъективной.
К статье “ЭЭГ корреляция внимания у человека”
Рис. I
Спектры мощности для группы СС. Показаны: базовая линия (control baseline), график усиления альфа-частоты во время процедуры эксперимента (СС) и влияния биогенной обратной связи (CC-f).
Рис. II
Спектры мощности для группы Сильва: базовая линия (baseline), график альфа-частоты (Silva-1) и эффект биогенной обратной связи (Silva-f).
Рис. III
Спектры мощности, снятые в зоне гипоталамуса у лабораторных крыс, проходящих через классическую парадигму кондиционирования (СС) и привыкание к свету (CS).