Когнитивная наука Основы психологии познания том 1 Величковский Б М (стр. 40 из 120)
Стоимость необходимой технической инфраструктуры и уникальная квалификация сотрудников — не единственная проблема мозгового картирования. Большинство этих методов основано на регистрации метаболических процессов, лишь сопутствующих собственно нейрофизиологической активности. Характер этой связи не всегда понятен в деталях. Далее, получаемая информация, давая трехмерную модель активированных областей, обычно ничего не говорит о взаимоотношениях между этими областями в процессе решения задачи. В этом смысле известные преимущества имеет классический метод ЭЭГ, так как он дает возможность определять корреляцию (когерентность) колебаний электрических потенциалов в различных областях поверхности коры и, таким образом, судить о типе взаимоотношений этих областей. Наконец, серьезные сомнения начинает вызывать так называемая процедура вычитания, с которой практически всегда связано использование мозгового картирования
20 В настоящее время апробируется так называемая оптическая томография, при которой применяется близкое к инфракрасной зоне спектра световое облучение {NearInfra-RedSpectroscopy, Ν 1RS). Хотя значительная часть фотонов поглощается при этом тканями кожи, черепа и мозга, некоторая часть выходит наружу, что позволяет судить о состоянии активации нейронных структур и степени кровенаполнения. По-видимому, речь идет о создании аналога фМРТ, но более дешевого и удобного в применении. Ведется работа и над простыми акустическими методами мозгового картирования, использующими для оп-150 ределения скорости кровотока эффект Допплера.в экспериментальных исследованиях. При этом из картины активации мозга в экспериментальном условии вычитается картина активации в контрольном или некотором другом референтном условии.
Так, чтобы узнать, в чем состоит особенность нейрофизиологических механизмов семантической обработки материала по сравнению с перцептивной обработкой, из результирующего «образа активации» в задаче на семантическую категоризацию вычитается «образ активации» в задаче на анализ перцептивных признаков материала. При этом, естественно, все области мозга, которые были примерно одинаково активированы в обеих задачах, выпадают из рассмотрения. Но что если активированные области — это не просто мозаика независимых друг от друга модулей и целое в работе мозга, как подчеркивали гештальтпсихологи, всегда «больше суммы своих частей»? Тогда процедура вычитания может не только не помочь, но даже осложнить интерпретацию полученных данных. В формальном отношении это старая проблема, которая впервые возникла в 19-м веке в связи с дискуссиями, развернувшимися в связи с методом вычитания Дондерса (см. 1.2.1 и 2.2.3). Наметившееся решение применительно к методикам трехмерного мозгового картирования заключается в использовании статистических процедур факторного анализа, выявляющих информацию о взаимодействии (обычно в форме корреляций) процессов активации различных структур мозга.
Перед тем как перейти к рассмотрению нового поколения теоретических моделей когнитивной психологии, необходимо упомянуть еще одну группу методов, использование которых становится обязательным атрибутом все большего числа исследований. Речь идет о регистрации движений глаз, основанной на быстрой обработке видеоизображений. Хотя история анализа движений глаз насчитывает более 100 лет, значительная часть ранних работ была направлена на классификацию типов движений глаз и на описание их биомеханических характеристик. Безусловно релевантными для психологии были лишь исследования чтения и зрительного поиска. Они позволили описать характерный узор очень быстрых саккадических движений и относительно неподвижных фиксаций, а также выявить то обстоятельствогчто глазодвигательная активность обычно несколько опережает все формы отчета (включая интроспекцию!) о выполняемой деятельности (см. 3.4.1).
В конце 1960-х годов широкую международную известность получили работы отечественных исследователей, прежде всего биофизика А.Л. Ярбуса (1965). Он продемонстрировал выраженную зависимость траектории движений глаз при рассматривании сложных осмысленных изображений от стоящей перед субъектом задачи. Насколько всеобщим было восхищение результатами Ярбуса, настолько незначительным оказалось желание их повторить. Дело в том, что его методика была основана на использовании резиновой присоски с укрепленным на ней зеркальцем (позднее радиоантенной). Присоска ставилась непосредственно на поверхность (склеру) глаза испытуемого, голова которого жестко фиксировалась в металлической рамке. Часто испытуемый еще 151
должен был в течение эксперимента держать прикушенной специальную соединенную с рамкой и вылитую по форме его зубов пластиковую пластину. Такой эксперимент мог продолжаться не более нескольких минут, обработка же данных занимала недели и месяцы.
Ситуация стала быстро меняться в середине 1990-х годов, когда началось гражданское использование технологии автоматического наведения ракет по видеоизображениям цели и ее непосредственного окружения. При регистрации движений глаз роль отслеживаемой «цели» выполняют зрачки, снимаемые в инфракрасном, остающемся невидимым для испытуемого свете быстрыми (с частотой смены кадра до 500 Гц) и очень маленькими (примерно 5 мм) телекамерами. Одновременно таким же образом регистрируются движения головы. Объединение информации о положении головы и зрачков позволяет чрезвычайно быстро (с задержкой в несколько миллисекунд) определять абсолютное направление взора в окружающем пространстве. Эти новые методы могут быть совершенно бесконтактными (камеры устанавливаются только в окружении, например, монтируются над компьютерным монитором). Они также позволяют испытуемому одновременно с регистрацией в известных пределах двигать головой, взаимодействовать с техническими устройствами и общаться с другими людьми (рис. 2.15).
Значение этих методов выходит за рамки исследований собственно зрительного восприятия, поскольку направление взора служит наиболее надежным и практически мгновенным индикатором положения фокуса внимания, а следовательно, и выполняемых действий (см. 4.1.1). Кроме того, продолжительность зрительных фиксаций и общее время пребывания взора в определенной области окружения позволяют судить о характере и уровне обработки информации (Vehchkovsky, 1999). Существенно, что данные о направлении взора и окуломоторных собы-
 |
| инфракрасная видеокамера |
 |
компьютер
152
Рис. 2.15. Бесконтактная методика регистрации движений глаз А — инфракрасное освещение, выделяющее зрачки для компьютерной видеообработки и слежения, Б — возможное расположение аппаратуры (по Joos, Rotting & Vehchkovsky, 2003)
тиях, включающих саккады и моргания, обрабатываются за сотые доли секунды. Это дает возможность менять параметры ситуации прямо по ходу эксперимента, в зависимости от параметров движений глаз (gaze-contingentexperiments). Более того, специальные процедуры, близкие коннекционистским моделям, делают возможным по узору саккад и фиксаций идентифицировать намерения человека, что необходимо для адаптивной поддержки операторов сложных технических систем (см. 2.1.2 и 7.4.3). Если мозговое картирование радикально изменило характер работ в области нейропсихологии, регистрации движений глаз, судя по всему, предстоит революционизировать многие практические приложения когнитивных исследований.
2.4.3 Нейробиологические модели познания
В потоке новых данных, порожденных использованием методов трехмерного картирования мозга, стало не всегда просто узнавать аналоги традиционных психологических понятий и те компоненты ранних когнитивных моделей, которые строились на базе традиционной компьютерной метафоры. Даже если пытаться и далее описывать мозг как машину, занимающуюся вычислениями, ясно, что это машина совершенно другого рода, чем все известные нам на сегодняшний день рукотворные технические устройства. Главное отличие состоит, несомненно, в эволюционном и онтогенетическом развитии, а также в обилии элементов — по некоторым данным общее число нейронов головного мозга превышает 100 миллиардов, число же их специализированных соединений, синапсов, оказывается на два-три порядка больше (см. 9.4.2). Все это ведет к массивной параллельности нейрофизиологических процессов, сочетающейся, впрочем, с определенной анатомической дискретностью и функциональной специализацией мозговых структур.
Многие авторы пытались дать описание такой глобальной специа
лизации. Одним из самых известных примеров служит схема А. Р. Лурия
(1975), в которой выделено три основных функциональных блока мозга.
Так называемый энергетический блок (стволовые отделы мозга, древняя
кора и медиобазальные отделы лобной коры) обеспечивает длительное
бодрствование и осуществление форм деятельности, требующих кон
центрации внимания. Второй блок (задние височные и теменно-заты-
лочные отделы коры) обеспечивает получение, переработку и хранение
информации. Это гностический или познавательный блок. Наконец,
третий, исполнительный блок (лобные доли) необходим для программи
рования, регуляции и контроля текущей деятельности. Взгляды Лурия
продолжают сегодня интенсивно развиваться в нейрокогнитивных мо
делях внимания, которые выявляют также различные генетические и
биохимические основания для каждого из этих функциональных блоков
(см. 4.3.3).153