Войти
A Лондон «леди на палочке» с St. Павла на заднем плане. В современной психологии, бдительность, также называемая устойчивой концентрацией, определяется как способность сохранять концентрацию внимание в течение длительного периода времени. В это время человек пытается обнаружить появление определенного целевого стимула. Человек наблюдает за сигнальным стимулом, который может возникнуть в неизвестное время. Изучение бдительности расширилось с 1940-х годов в основном из-за возросшего взаимодействия людей с машинами для приложений, связанных с мониторингом и обнаружением редких событий и слабых сигналов. К таким приложениям относятся управление воздушным движением, инспекция и контроль качества, автоматизированная навигация, военное наблюдение и наблюдение за границами, а также спасание.
Систематическое изучение бдительности было инициировано Норманом Маквортом во время Второй мировой войны. Макворт является автором книги «Нарушение бдительности при длительном визуальном поиске» в 1948 году, и эта статья является основополагающей публикацией о бдительности. В исследовании Mackworth 1948 года изучалась тенденция операторов радара и сонара пропускать редкие нерегулярные события ближе к концу своего времени. Макворт моделировал редкие нерегулярные события на экране радара, заставляя участников теста смотреть на немаркированный циферблат в течение 2-часового периода. Одиночная стрелка часов перемещалась по циферблату небольшими равными шагами, за исключением случайных больших скачков. Это устройство стало известно как часы Mackworth. Участникам было поручено сообщить, когда они обнаружили более крупные прыжки. Результаты Mackworth показали снижение обнаружения сигналов с течением времени, известное как снижение бдительности. Обнаружение событий участниками снизилось на 10-15 процентов в первые 30 минут, а затем продолжало снижаться более постепенно в течение оставшихся 90 минут. Метод Макворта стал известен как «Тест часов», и этот метод использовался в последующих исследованиях.
Понижение бдительности определяется как «ухудшение способности сохранять бдительность в отношении критических сигналов со временем, на что указывает снижение скорости правильного обнаружения сигналов». Снижение бдительности чаще всего связано с мониторингом для обнаружения слабого сигнала цели. Снижение эффективности обнаружения менее вероятно в случаях, когда целевой сигнал имеет высокую значимость. Например, оператор радара вряд ли пропустит редкую цель по окончании вахты, если это будет большой яркий мигающий сигнал, но может пропустить небольшой тусклый сигнал.
В большинстве случаев снижение бдительности становится значительным в течение первых 15 минут внимания, но снижение эффективности обнаружения может произойти быстрее, если условия выполнения задачи высоки. Это происходит как у опытных, так и у начинающих исполнителей задач. Бдительность традиционно ассоциировалась с низким когнитивным спросом и снижением бдительности со снижением возбуждения из-за низкого когнитивного спроса, но более поздние исследования показали, что бдительность - это тяжелая работа, требующая выделения значительных когнитивных ресурсов и вызывающая значительный уровень стресс.
Грин и Свитс сформулировали в 1966 году теорию обнаружения сигналов, или SDT, чтобы охарактеризовать чувствительность выполнения задачи обнаружения с учетом как способности восприятия наблюдателя и готовность ответить. SDT предполагает, что активный наблюдатель делает перцептивные суждения при изменении условий неопределенности. Лицо, принимающее решение, может изменять предвзятость своей реакции, характеризуемую d ', чтобы обеспечить более или менее правильное обнаружение, но с соответствующей ценой более или менее ложных тревог. Это называется смещением критерия. Степень, в которой наблюдатель терпит ложные тревоги для достижения более высокого уровня обнаружения, называется смещением. Смещение представляет собой стратегию минимизации последствий пропущенных целей и ложных срабатываний. Например, наблюдение во время ограбления банка должно установить порог того, насколько «похожим на полицейского» может быть приближающийся человек или транспортное средство. Неспособность своевременно обнаружить «полицейского» может привести к тюремному заключению, но ложная тревога приведет к потере возможности украсть деньги. Чтобы произвести измерение без смещения, d 'вычисляется путем измерения расстояния между средними значениями сигнала и несигналами (шумом) и масштабированием по стандартному отклонению шума. Математически это может быть достигнуто путем вычитания z-показателя частоты совпадений из z-показателя частоты ложных тревог. Применение SDT к изучению бдительности показывает, что в большинстве, но не во всех случаях снижение бдительности не является результатом снижения чувствительности с течением времени. В большинстве случаев уменьшение количества обнаружений сопровождается соразмерным уменьшением ложных тревог, так что d 'остается относительно неизменным.
Умственная нагрузка или когнитивная нагрузка, основанная на различиях в задачах, может существенно повлиять на степень снижения бдительности. В 1977 году Парасураман и Дэвис исследовали влияние двух переменных разницы задач на d 'и предложили существование таксономии бдительности, основанной на типе дискриминации и частоте событий. Парасураман и Дэвис использовали задания на распознавание, которые были либо последовательными, либо одновременными, и выполнялись как с высокой, так и с низкой частотой событий. Последовательные задачи распознавания, в которых критическая информация должна храниться в рабочей памяти, создают большую умственную нагрузку, чем одновременные задачи сравнения. Их результаты указывают на тип различения и скорость, с которой происходят различимые события, взаимодействующие, чтобы влиять на устойчивое внимание. Последовательные задания на распознавание указывают на большую степень снижения бдительности, чем одновременное распознавание, такое как сравнения, но только тогда, когда частота событий относительно высока. Для задач обнаружения эмпирические данные показывают, что частота событий 24 или более событий в минуту значительно снижает чувствительность. Дальнейшее исследование показало, что когда задача распознавания трудна, уменьшение может происходить при низкой умственной нагрузке, как при одновременных сравнениях, как при высокой, так и при низкой частоте событий.
Влияние частоты событий на задачу мониторинга на производительность может влиять добавление нецелевых заметных объектов с разной частотой. Исследование часового теста, проведенное в конце 1950-х и 1960-х годах, показывает, что увеличение частоты событий для редких нерегулярных сигналов низкой значимости уменьшало снижение бдительности. При введении нецелевых «искусственных» сигналов, подобных сигналам цели, также уменьшалось снижение бдительности. Когда «искусственный» сигнал значительно отличался от целевого сигнала, улучшения производительности не наблюдали.
Другие параметры, помимо частоты событий и сложности задачи распознавания, влияют на выполнение задач бдительности и являются факторами в Таксономии бдительности. К ним относятся, но не ограничиваются ими: сенсорная модальность или комбинации сенсорных модальностей; исходная сложность; длительность сигнала; интенсивность сигнала; несколько источников сигнала; дискретные и непрерывные события; прерывистое или постоянное требование внимания; уровень навыков наблюдателя; и ценность стимуляции.
Исследования таксономии начальной бдительности основывались на предположениях относительно умственной нагрузки, связанной с задачами распознавания, а не на прямой количественной оценке этой нагрузки. Например, предполагалось, что последовательное различение создает большую рабочую нагрузку, чем одновременное различение. Начиная с конца 1990-х годов, методы нейровизуализации, такие как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), функциональная магнитно-резонансная томография (фМРТ) и транскраниальная допплерография сонография (TCD), стали использовались для независимой оценки активации мозга и умственной нагрузки во время экспериментов с бдительностью. Эти методы нейровизуализации оценивают активацию мозга путем измерения кровотока (фМРТ и ТЦД) или метаболизма глюкозы (ПЭТ), связанных с конкретными областями мозга. Исследования с использованием этих методов связали увеличение умственной нагрузки и распределения ресурсов внимания с повышенной активностью префронтальной коры. Исследования с использованием ПЭТ, фМРТ и ТКД показывают, что снижение активности в префронтальной коре коррелирует с уменьшением бдительности. Исследования с помощью нейровизуализации также показывают, что контроль над бдительностью может находиться в правом полушарии головного мозга в различных областях мозга.
Снижение возбуждения обычно соответствует снижению бдительности. Возбуждение определяется как компонент бдительности, хотя, как можно предположить, он не является единственным источником основного эффекта снижения бдительности.
Как таковой, связанный с игрой с возбуждением критически важная роль в выполнении задач бдительности. Поскольку миндалина играет важную роль в распознавании эмоциональных стимулов, она, по-видимому, является важной структурой мозга в регуляции бдительности.
Подкорковые области мозга, связанные с возбуждением, включают базальный передний мозг холинергическая система и голубое пятно (LC). Обе области являются компонентами ретикулярной активирующей системы (РАС). Холинергическая система базального переднего мозга связана с высвобождением кортикального ацетилхолина, что связано с кортикальным возбуждением. Блокирование высвобождения ацетилхолина в переднем мозге с помощью ГАМКергических соединений снижает способность к бдительности.
Некоторые области коры головного мозга связаны с вниманием и бдительностью. К ним относятся правая лобная, префронтальная и поясная извилина. В лобной доле данные fMRI и TCD указывают на то, что активация мозга увеличивается во время задач бдительности с большей активацией в правом полушарии. Исследования поражений и расщепления головного мозга указывают на лучшую производительность правого полушария при выполнении задач на бдительность, что указывает на важную роль этих задач. Активность норадренергической системы LC связана с бодрствующим состоянием бодрствования у животных за счет высвобождения норадреналина. Химическое блокирование высвобождения норадреналина вызывает сонливость и снижение внимания, связанное с уменьшением бдительности. Дорсолатеральная префронтальная кора демонстрирует более высокий уровень активации, чем другие значительно активные области, что указывает на ключевую роль в бдительности.
Поясная извилина отличается от других областей мозга, связанных с бдительностью, тем, что она проявляет меньшую активацию во время задач бдительности. Роль поясной извилины в бдительности неясна, но ее близость и связи с мозолистым телом, который регулирует межполушарную активность, могут быть значительными. Сниженная активация поясной извилины может быть побочным продуктом асимметричной активации лобных долей, инициированной в мозолистом теле.
Стрессовая деятельность требует непрерывного использования обширных когнитивных ресурсов. Если бы снижение бдительности было результатом меньшей активности мозга, а не большей, вряд ли можно было ожидать, что задачи на бдительность будут вызывать стресс. Высокий уровень адреналина и норэпинефрина коррелирует с непрерывной интенсивной умственной нагрузкой, что делает эти соединения хорошими химическими индикаторами уровня стресса. Субъекты, выполняющие задания на бдительность, демонстрируют повышенный уровень адреналина и норадреналина, что соответствует высокому уровню стресса и свидетельствует о значительной умственной нагрузке. Поэтому задачи на бдительность можно рассматривать как напряженную и тяжелую умственную работу.
В ряде исследований бдительности сообщалось о больших индивидуальных различиях в выполнении задач по мониторингу. Однако для данной задачи снижение бдительности между субъектами, как правило, является постоянным во времени, так что люди, демонстрирующие относительно более высокий уровень производительности для данной задачи, сохраняют этот уровень производительности с течением времени. Однако для разных задач индивидуальные различия в производительности не являются постоянными, и любой человек может плохо коррелировать от одной задачи к другой. У человека, не демонстрирующего значительного снижения при выполнении задачи мониторинга счета, может наблюдаться значительное снижение во время теста часов. Относительная успеваемость между предметами также может различаться в зависимости от характера задачи. Например, субъекты, чье выполнение задачи хорошо коррелировано для последовательной задачи, могут показывать плохую корреляцию производительности для одновременной задачи. И наоборот, можно ожидать, что субъекты, выполняющие аналогичные задачи мониторинга, такие как обнаружение целей с помощью радара или гидролокатора, будут демонстрировать аналогичные модели выполнения задач.
Левин и др. предположить, что индивидуальные различия в выполнении задач могут зависеть от требований задачи. Например, некоторые задачи могут потребовать быстрых сравнений или «скорости восприятия», тогда как другие могут потребовать «гибкости закрытия», такой как обнаружение некоторого заранее определенного объекта в загроможденной сцене. Связывание различий в производительности задач с требованиями задач соответствует таксономии бдительности, предложенной Парасураманом и Дэвисом, описанной выше, а также поддерживает гипотезу о том, что бдительность требует умственной работы, а не является пассивной деятельностью.
Значительные исследования были посвящены уменьшению снижения бдительности. Как отмечалось выше, добавление нецелевых сигналов может улучшить выполнение задачи с течением времени, если сигналы подобны целевым сигналам. Кроме того, практика, обратная связь с производительностью, амфетамины и отдых, как полагают, замедляют временное снижение работоспособности без снижения чувствительности.
Начиная с середины 1940-х годов было проведено исследование, чтобы определить, могут ли амфетамины снижать или противодействовать снижение бдительности. В 1965 году Джейн Макворт провела эксперименты по тестированию часов, в которых половине из 56 участников давали сильный амфетамин, а половине - плацебо. Макворт также предоставил ложные отзывы и отзывы в отдельных испытаниях. Макворт проанализировал частоту обнаружения и ложных тревог, чтобы определить d ', меру чувствительности. Участники, получавшие дозу амфетамина, не проявили повышенной чувствительности, но продемонстрировали очень значительное снижение снижения бдительности. В испытаниях с обратной связью чувствительность увеличилась, а снижение производительности значительно снизилось. В испытаниях, в которых применялись как амфетамин, так и обратная связь, чувствительность повышалась, и значительного снижения бдительности не наблюдалось.
Тренировки и практика значительно снижают снижение бдительности, уменьшают частоту ложных тревог и могут улучшить чувствительность для многих задач устойчивого внимания. Изменения в стратегии или предвзятости могут улучшить выполнение задачи. Ожидается, что улучшения, основанные на таком изменении критериев, произойдут на ранних этапах тренировочного процесса. Эксперименты, включающие как звуковые, так и визуальные стимулы, показывают ожидаемое улучшение результатов обучения в течение первых пяти-десяти часов практики или меньше.
Улучшения в обучении также могут происходить из-за снижения умственной нагрузки, связанной с автоматизацией задачи. В экспериментах по лоцманской проводке и проверке безопасности в аэропортах обученные или опытные субъекты демонстрируют лучшее обнаружение малозаметных целей, снижение количества ложных тревог, улучшенную чувствительность и значительно меньшее снижение бдительности. В некоторых случаях снижение бдительности было устранено или не было очевидным.
Исследования бдительности, проведенные с испытуемыми разного возраста, противоречат способности сохранять бдительность и устойчивое внимание с возрастом. В 1991 году Парасураман и Джамбра сообщили о тенденции к более низким показателям обнаружения и увеличению количества ложных тревог с возрастом при сравнении групп между 19 и 27, 40 и 55, а также 70 и 80 годами. В 1993 году Дитон и Парасураман сообщили, что в возрасте старше 40 лет наблюдается тенденция к более низкому уровню обнаружения и более высокому уровню ложных тревог как в когнитивных, так и в сенсорных задачах, с более высокой и более низкой умственной нагрузкой соответственно. Берарди, Парасураман и Хаксби не сообщили в 2001 году об отсутствии различий в общих уровнях бдительности и способности удерживать внимание с течением времени при сравнении субъектов среднего возраста (старше 40) и более молодых. Возрастные различия в когнитивных задачах могут различаться в зависимости от типа задачи и рабочей нагрузки, а некоторые различия в обнаружении и ложных тревогах могут быть связаны со снижением чувствительности органов чувств.
Ранние теории бдительности объясняли снижение электрофизиологической активности с течением времени, связанное с уменьшением бдительности, в результате нейронного привыкания. Привыкание - это снижение нервной реакции из-за повторяющейся стимуляции. В пассивных условиях, когда никакая задача не выполняется, участники демонстрируют ослабленные потенциалы, связанные с событием N100 (ERP), которые указывают на нейронное привыкание, и предполагалось, что это привыкание также несет ответственность за снижение бдительности. Более поздние исследования ERP показывают, что, когда производительность снижается во время задачи бдительности, амплитуда N100 не уменьшалась. Эти результаты показывают, что снижение бдительности не является результатом скуки или снижения неврологической чувствительности.
