Для осознанного восприятия необходимо сосредоточить внимание

Используя поведенческие тесты, подтвержденные данными наблюдений и компьютерного моделирования, исследователи показали, какие нейронные цепи позволяют фокусировать и перенаправлять внимание и показали, что наше осознание мира во многом зависит от их активности. То есть, чтобы осознавать мир, на него нужно обращать внимание.

Почти у половины пациентов, перенесших инсульт в правом полушарии головного мозга, впоследствии появляется весьма необычный симптом: они теряют способность воспринимать происходящее в левой части пространства. Они предпочитают есть только пищу, расположенную на правой части своей тарелки, не обращают внимания на людей слева и с большим трудом ориентируются в пространстве. Это расстройство, известное как полушарное пренебрежение, не затрагивает основные зрительные способности, которые остаются нетронутыми.

«Эти пациенты прекрасно видят. Проблема кроется в другом. Они не регистрируют часть своего окружения не потому, что не получают визуальную информацию, а потому, что не обращают на нее внимания», — говорит Паоло Бартоломео, невролог и научный сотрудник Парижского института мозга. — «Лечение таких пациентов заключается, в некотором роде, в перевоспитании их способности к вниманию».

Как мы можем не осознавать элементы реальности, которые мы воспринимаем? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо понять природу взаимосвязи между сознанием и вниманием. Исследователи уже много лет пытаются формализовать эту связь, но сосуществуют несколько конкурирующих теорий, ни одна из которых не одержала верх. Чтобы выяснить это, Паоло Бартоломео и Цзяньхао Лю решили проверить эти теории экспериментально.

«Мы хотели описать взаимодействие между вниманием и сознательным восприятием в мельчайших деталях не только для того, чтобы прояснить нарушения внимания при некоторых когнитивных расстройствах, но и для того, чтобы лучше понять человеческое сознание в целом», — говорит Цзяньхао Лю. «Клинические исследования показывают, что внимание необходимо, хотя и не достаточно, для осознанного восприятия, но мы не знали, как это реализуется в мозге. Таким образом, мы попытались раскрыть механизмы обработки внимания во лобно-теменных сетях».

Чтобы пролить свет на эти вопросы, исследователи сосредоточились на так называемом экзогенном внимании, т.е. внимании, направленном на стимулы окружающей среды. Традиционные методы нейровизуализации, такие как фМРТ и ЭЭГ, недостаточны для получения точных данных об активности мозга во время выполнения когнитивных задач. Поэтому группа исследователей использовала внутримозговые электрофизиологические записи 13 пациентов с эпилепсией, которым были имплантированы глубокие электроды для лечения лекарственно-устойчивой эпилепсии.

Участникам исследования было предложено выполнить когнитивную задачу, которая заключалась в обнаружении цели, называемой пятном Габора, которое может стать едва различимым при изменении контраста составляющих его черных и белых полос. Цель появлялась в левой или правой части экрана и предварялась визуальной подсказкой (простой черной точкой) — либо правильной (указывающей сторону, на которой появилась цель), либо вводящей в заблуждение (указывающей неправильную сторону). В некоторых случаях пятно Габора вообще не появлялось, хотя точка на экране была.

«Этот эксперимент позволил нам определить, что манипулирование вниманием участников с помощью визуальной подсказки может изменить их способность осознанно воспринимать пятно Габора и описывать увиденное», — поясняет Лю. — «В зависимости от стимулов внимание либо подавлялось, либо усиливалось в десять раз. В то же время мы наблюдали, что в различных типах взаимодействия между вниманием и сознательным восприятием участвуют определенные нейронные сети».

Более конкретно, с помощью электрофизиологической регистрации исследователи выявили пять кластеров электрической активности, связанных с поддержанием и перенаправлением внимания в лобно-теменных сетях. Затем с помощью трактографии белого вещества — метода 3D-визуализации — они убедились, что эти кластеры соответствуют архитектуре анатомически наблюдаемых нейронных проекций.

Наконец, они проверили устойчивость полученных результатов с помощью компьютерной модели, чтобы убедиться, что наблюдаемая ими нейронная динамика не является специфической для пациентов с эпилепсией и может быть обобщена в будущем.

«Впервые нам удалось составить карту областей мозга, участвующих во взаимодействии между вниманием и сознательным восприятием», — говорит исследователь. «Это большое достижение: Некоторые современные гипотезы утверждают, что сознательное восприятие и внимание — это две функции, совершенно изолированные друг от друга и опирающиеся на разные сети. Наши данные свидетельствуют об обратном».

Взаимодействие между вниманием и сознательным восприятием, безусловно, формирует наше восприятие мира, поскольку наше внимание постоянно привлекается к новым событиям, большим или малым, в нашем непосредственном окружении.

«Теперь мы хотим выяснить, может ли внимание к эндогенным событиям, то есть к событиям, возникающим в наших мыслях, внутренних ощущениях, в нашей внутренней жизни, также влиять на сознание», — заключает Паоло Бартоломео. — «В конце концов, наша способность обращать внимание на самих себя столь же интересна, как и способность воспринимать остальную Вселенную».