چگونه توجه می کنیم

جورج آر. مانگون استاد برجسته روانشناسی و عصب شناسی و مدیر مرکز ذهن و مغز در دانشگاه کالیفرنیا ، دیویس است. وی در سال 1987 مدرک دکترا را در رشته علوم اعصاب از دانشگاه کالیفرنیا ، سن دیگو دریافت کرد. تحقیقات وی مکانیسم های توجه مغز را با استفاده از ابزارهای پیشرفته ضبط و تصویربرداری مغز بررسی می کند. وی به عنوان سردبیر تحقیقات مغز شناختی و سردبیر مجله علوم اعصاب شناختی خدمت کرد و عضو کمیته موسس انجمن علوم اعصاب شناختی بود. کتاب درسی محبوب وی ، علوم اعصاب شناختی: زیست شناسی ذهن (W. W. نورتون ، ناشران) ، که به همراه اساتید ریچارد ایوری و مایکل گاززانیگا نوشته شده است ، اکنون در چاپ پنجم (2019) است و بیش از 100000 نسخه در سراسر جهان فروخته است. پروفسور مانگون عضو منتخب انجمن علوم روانشناختی و انجمن آمریکایی برای پیشرفت علوم است.*mangun@ucdavis. edu

داوران جوان

اردوگاه علوم اعصاب دانشگاه دوک

اردوگاه علوم اعصاب دوک بخشی از برنامه های جوانان دوک است. ما برنامه های دانش آموزان دبیرستانی از سراسر جهان را می پذیریم. هرکسی می تواند بپیوندد و هیچ تجربیات قبلی لازم نیست. تنها مورد نیاز علاقه به علوم اعصاب است! این گروه از یادگیری در مورد چگونگی وقوع علم ، از تورهای آزمایشگاهی در دوک گرفته تا طعم خط لوله بررسی همسالان با مرزها لذت بردند.

خلاصه

وقتی خواهرتان در اطراف اتاق در حال تعقیب سگ است ، چگونه می توانید روی تکالیف خود تمرکز کنید؟مغز شما با تغییر شدت مناظر و صداهایی که از بازی پریشان خواهرتان ناشی می شود ، به شما کمک می کند تا این کار را انجام دهید. سیگنال های حسی که از طریق چشم و گوش وارد مغز شما می شوند باید در مناطق حسی مغز پردازش شوند و سیستم توجه مغز به شما کمک می کند تا اطلاعات حسی را مدیریت کنید تا مهمترین اطلاعات با اولویت بالایی پردازش شود. دانشمندان می توانند سیگنال های الکتریکی موجود در مغز را ثبت کنند تا نشان دهند که توجه به توجه سیگنال ها باعث تغییر قدرت سیگنال ها می شود. نکته قابل توجه در مورد توانایی شما در فیلتر کردن اطلاعات حسی این است که آنچه می خواهید یا نیاز به دیدن یا شنیدن آن دارید ، بیشتر آن چیزی است که می بینید و می شنوید. بنابراین ، مغز شما به سادگی هر آنچه را که در اطراف شما اتفاق می افتد مانند یک دوربین فیلمبرداری را ضبط نمی کند - در این صورت ، به شما کمک می کند تا برداشت های خود را به مهمترین چیزها محدود کنید.

حالا آن را می بینید ، اکنون این کار را نمی کنید

وقتی بچه بودم ، پدرم دوست داشت روی زمین دراز بکشد تا تلویزیون را تماشا کند. بعضی اوقات خواهر و برادرهای من یا من از او سؤال می کنیم در مورد چیزی در این نمایش ، اما او به ما پاسخ نمی دهد. ما می گفتیم ، "پدر ..." ، "پدر ...!" ، "پدر!" ، اما به نظر می رسید که او نمی شنود. ما سپس فرار می کردیم و شروع به تکان دادن به او می کردیم ، و او هنوز پاسخ نمی داد تا اینکه ما بین او و تلویزیون قرار گرفتیم ، در آن زمان او می خندید و از ما می پرسید که ما چه می خواستیم.

یک روز (هنگامی که او تلویزیون را تماشا نمی کرد) از پدرم پرسیدم که چرا او را نمی شنود یا ما را نمی بیند تا اینکه درست در مقابل او بودیم و پاسخ او مشخص بود - او گفت که او به سادگی به برنامه تلویزیونی جالب توجه می کند. در آن زمان ، من نمی فهمیدم که چگونه صدای بلند ما نمی تواند توجه او را به خود جلب کند ، اما اکنون ، چند دهه بعد ، من شروع به درک می کنم. مغز مکانیسم های قدرتمندی دارد که به ما اجازه می دهد توجه خود را به بعضی چیزها (مانند یک برنامه تلویزیونی) معطوف کنیم و از صداهای یا دیدنی های پریشان دیگر (مانند بچه ها فریاد و تکان دادن) خودداری کنیم. ما این توانایی ارگانیسم ها را برای توجه به اطلاعات مربوطه توجه انتخابی می نامیم [1] ، و اکنون در مورد چگونگی انجام این کار مغز چیزهای زیادی می دانیم.

اندازه گیری توجه در آزمایشگاه

چگونه می توانیم چیزی را که در درون مغز ما اتفاق می افتد اندازه گیری کنیم ، مانند توانایی توجه ما؟دانشمند مایکل پوسنر ابزاری قدرتمند برای اندازه گیری توجه بصری ایجاد کرد ، این همان توجه ما به چیزهایی است که می بینیم [2]. او به دانشجویان دانشگاهی یک آزمایش ساده انجام داد ، که در آن آنها یک صفحه رایانه را تماشا می کردند و چشمان خود را روی یک علامت به علاوه در وسط صفحه متمرکز می کردند. تصاویر به طور خلاصه روی صفحه نمایش می شوند (ارقام ساده ، مانند دایره یا مربع) ، و دانش آموزان مجبور بودند به محض دیدن تصاویر ، یک دکمه را به همان سرعتی که می توانستند فشار دهند. به این ترتیب ، پوزنر می تواند زمان واکنش خود را اندازه گیری کند (زمان بین ظاهر تصویر و هنگام فشار دادن دکمه). اما او علاوه بر این کار دیگری را انجام داد - پیش از چشمک زدن به هر تصویر ، او به دانش آموزان اطلاعات مهمی در مورد اینکه در صفحه نمایش در صفحه نمایش به احتمال زیاد ظاهر می شود ، به دانش آموزان داد. او از یک فلش ساده استفاده کرد تا نشان دهد که آیا این تصویر در سمت راست یا سمت چپ صفحه قرار دارد (شکل 1). اما ، حدود 10 ٪ از زمان ، پیکان اشتباه بود. این چگونه بر زمان واکنش تأثیر گذاشت؟

• شکل 1 - توجه چگونه بر زمان واکنش تأثیر می گذارد؟چهار جعبه خاکستری نمایانگر مانیتور رایانه است.
• در ردیف بالا، در حالی که شرکت‌کننده به علامت مثبت در وسط صفحه خیره می‌شود، یک علامت فلشی ظاهر می‌شود که به سمت چپ اشاره می‌کند. پس از حدود 1 ثانیه تاخیر، تصویر مورد نظر (مستطیل سفید) در محل مورد انتظار (سمت چپ مانیتور) ظاهر می شود. شرکت‌کننده باید بدون نگاه کردن به علامت مثبت، دکمه‌ای را تا جایی که می‌تواند فشار دهد، اما نه قبل از اینکه تصویر هدف ظاهر شود. هنگامی که فلش مکان هدف را پیش بینی می کند، زمان واکنش برای فشار دادن دکمه نسبتا سریع است (نوار سبز در نمودار بالا سمت راست). هنگامی که فلش به اشتباه مکان هدف را پیش بینی می کند، همانطور که در ردیف پایین مشاهده می شود، زمان واکنش کندتر است (نوار سبز در نمودار پایین سمت راست).

پوزنر دریافت که وقتی فلش مکان عکس را به درستی پیش‌بینی می‌کند، زمان واکنش دانش‌آموزان سریع‌تر از زمانی است که فلش و مکان تصویر مطابقت نداشتند. تفاوت در زمان واکنش زمانی که تصویر در جایی که انتظار می رفت ظاهر شد در مقایسه با مکان غیرمنتظره، معیار زمان واکنش توجه بصری است. در کار توضیح داده شده در اینجا، دانش آموزان به تصویر در یک مکان فضایی (محل مورد انتظار) توجه کردند در حالی که مکان دیگر (موقعیت غیرمنتظره) را نادیده گرفتند، بنابراین ما این را "توجه فضایی" می نامیم تا آن را از موقعیت هایی که رنگ یا فرم متمایز کند. یک شی به جای مکان آن، اهمیت آن را مشخص می کند.

فعالیت مغز در حین توجه

بنابراین، دقیقاً چه اتفاقی در مغز می افتد که باعث واکنش سریعتر برای تصاویر مورد انتظار (حضور) در فعالیتی که در بالا توضیح دادیم می شود؟در انسان، یکی از روش‌های قدرتمندی که برای بررسی آنچه در داخل مغز می‌گذرد استفاده می‌شود، ثبت فعالیت الکتریکی تولید شده توسط مغز در زمان فعال بودن آن است. سلول های مغزی (نورون ها) اطلاعات را با استفاده از سیگنال های الکتریکی کوچک به یکدیگر ارسال می کنند. این سیگنال‌های الکتریکی کوچک می‌توانند از طریق بافت‌ها و در سراسر جمجمه و پوست سر جریان پیدا کنند، جایی که می‌توان آنها را با استفاده از الکترودها (دیسک‌های فلزی کوچک) متصل به پوست سر ثبت کرد. دستگاه های الکتریکی به نام تقویت کننده سیگنال های کوچک را تقویت می کنند تا بتوانیم آنها را راحت تر مشاهده کنیم. این روش الکتروانسفالوگرافی (EEG) و سیگنال های ثبت شده الکتروانسفالوگرام (EEG یا سیگنال EEG) نامیده می شود.

سیگنال EEG با فعالیت هزاران یا میلیون ها نورون در مغز تولید می شود و حاوی سیگنال های الکتریکی مختلف زیادی است که در هر لحظه خاص از چندین منطقه مختلف مغز تهیه می شود. به عنوان مثال ، سیگنال های EEG حاوی فعالیت الکتریکی مربوط به دیدن مستطیل سفید نشان داده شده در شکل 1 هستند ، اما همچنین حاوی سیگنال های الکتریکی دیگری نیز خواهد بود ، مانند آنهایی که نشان دهنده پاسخ مغز به هر صدایی است که شخص هنگام انجام کار می شنود (به عنوان مثال ، موسیقی یامکالمه در پس زمینه). بنابراین ، دانشمندان مجبورند از یک روش هوشمندانه به نام میانگین سیگنال استفاده کنند تا بفهمند کدام سیگنال های الکتریکی در واقع از دیدن مستطیل ناشی می شوند. این کار به طور جداگانه برای مستطیل های موجود در مکان های مورد انتظار و غیر منتظره انجام می شود. سیگنال الکتریکی که مخصوص فعالیت مورد مطالعه است ، پتانسیل مربوط به رویداد (ERP) نامیده می شود. بگذارید این اصطلاح را خراب کنیم: از EEG ، ما به دنبال پتانسیل های الکتریکی مربوط به یک رویداد خاص مورد مطالعه هستیم - ظاهر مستطیل سفید [3]. برای سادگی ، ما فقط می توانیم از این ERP ها به عنوان امواج مغزی استفاده کنیم.

از زمان کار دانشمندانی مانند رابرت ایسون و استیون هیلیارد در دهه 1970 شناخته شده است [4، 5] که امواج مغزی که در پاسخ به رویدادهای بینایی و شنوایی رخ می دهند بسته به اینکه فرد به بینایی توجه کند یا خیر تغییر می کند. صدا یا نادیده گرفتن آندر آزمایشی که توضیح دادیم، دیدیم که امواج مغزی برای تصویر هدف زمانی که در مکان مورد انتظار ظاهر شد بزرگتر از زمانی بود که در مکان غیرمنتظره ظاهر شد (شکل 2). این بدان معنی است که نورون های بینایی در مغز زمانی که شرکت کنندگان در مطالعه به مکان مورد انتظار هنگام ظاهر شدن هدف توجه می کردند، پاسخ الکتریکی بیشتری داشتند. بنابراین، سیگنال‌های حسی که ما به آنها توجه می‌کنیم در مغز تقویت می‌شوند و آنهایی که به آنها توجه نمی‌کنیم کاهش می‌یابند، مانند بالا یا پایین کردن صدا رادیو [6]. همانطور که ممکن است حدس بزنید، تصویر هدفی که پاسخ مغزی بزرگ‌تری ایجاد می‌کند به زمان واکنش سریع‌تر نیز منجر می‌شود. همچنین ممکن است حدس زده باشید که امواج مغزی که هنگام توجه اتفاق می‌افتند سریع‌تر هستند و منجر به زمان واکنش حرکتی سریع‌تر می‌شوند، اما این یافته نیست. در عوض، سیگنال‌های بزرگتر و قوی‌تر مغز، نه سیگنال‌های سریع‌تر، منجر به زمان واکنش سریع‌تر می‌شوند. چرا؟خوب، ما معتقدیم سیگنال‌های الکتریکی بزرگتر به این معنی است که پردازش تصاویر توسط مغز افزایش می‌یابد، و این سیگنال بزرگ‌تر پاسخ مغزی قوی‌تری ایجاد می‌کند که می‌تواند منجر به پردازش سریع‌تر در مغز و همچنین حرکات سریع‌تر شود و در نتیجه زمان‌های واکنش سریع‌تر شود.

• شکل 2 - اندازه گیری امواج مغزی در حین کار توجه.
• (بالا) مانند شکل 1، یک فلش مکان مورد انتظار مستطیل سفید را نشان می دهد که حدود 1 ثانیه بعد ظاهر می شود. در پاسخ به فلش، فرد توجه خود را به محل مورد انتظار (خطوط سیاه نقطه‌دار) معطوف می‌کند، در حالی که چشمان خود را روی علامت + (خطوط سیاه یکدست) متمرکز می‌کند.(پایین) امواج مغزی در پاسخ به کار با میانگین سیگنال EEG تعیین می شوند و سپس رسم می شوند. نمودار قدرت سیگنال الکتریکی مغز (محور y) را در طول زمان (محور x) نشان می دهد."t = 0" زمان ظاهر شدن مستطیل روی صفحه را نشان می دهد. خطوط نوسان امواج مغزی هستند و هنگامی که فرد به محل ظاهر شدن آن توجه می کند (خط قرمز) در مقایسه با موقعیتی که در آن توجه فرد به سمت مستطیل معطوف می شود، پاسخ الکتریکی بزرگتری (در میکروولت) به مستطیل نشان می دهند. سمت راست (خط آبی چین خورده) و بنابراین تصویر هدف سمت چپ را نادیده می گیرند.

این به چه معنی است که چگونه می توانیم توجه کنیم؟

بگذارید پرونده پدرم را در حال تماشای تلویزیون در نظر بگیریم که قبلاً این مقاله را باز می کردم. در حالی که او توجه خود را به تصاویر موجود در تلویزیون متمرکز می کرد ، مغز وی در حال افزایش پاسخ های بصری (و شنوایی) به برنامه تلویزیونی در مغز و سرکوب ورودی های دیگر که در آن زمان به آن علاقه ای نداشت. بنابراین ، هنگامی که من و خواهران و برادران من از او سؤال کردیم ، دلیل به نظر نمی رسد که او ما را ببیند یا نشنیده باشد این است که سیگنال های موجود در مغز او که توسط صدای و چهره های ما تولید می شود سرکوب می شود ، زیرا توجه وی به تلویزیون متمرکز شده است. در تمام این سالها بعد ، می توان اطمینان داد که پدر ما ما را دوست دارد و او وانمود نمی کند که ما را نمی شنود یا ما را نمی بیند ، زیرا علم توضیح داده است که چرا او بلافاصله پاسخ نداد - سیستم توجه مغز او کار خود را انجام می داد و به او کمک می کندبه شدت روی برنامه تلویزیونی جالب توجه تمرکز کنید. هنگامی که توجه خود را متمرکز می کنید ، مغز شما همان کار را انجام می دهد - این تغییر قدرت مناظر و صداها (و لمس ، و بوی و سلیقه) در جهان است تا به شما در انجام یک کار خوب کمک کند ، هرچه ممکن است این کار باشد.

چرا این مهم است؟

برای لحظه ای به آن فکر کنید - آیا شما واقعاً همه چیز را که در مقابل شماست درک می کنید؟سعی کنید یک کشو ناخواسته را جستجو کنید تا چیزی را که لازم دارید پیدا کنید - آیا این آسان است؟اگر نیاز به تحصیل در امتحان دارید ، آیا داشتن موسیقی بلند ، تلویزیون یا حواس پرتی های دیگر به شما کمک می کند یا صدمه دیده است؟توجه یک عملکرد اساسی مغز است که انسان (و حیوانات) به آن احتیاج دارند تا بتوانند وظایف خود را به طور مؤثر انجام دهند و به گونه ای که بتوانند در دنیای بالقوه خطرناک یاد بگیرند و زنده بمانند. توجه به شما امکان می دهد تا از مهمترین چیزها در آن زمان تمرکز کنید تا از ایجاد حواس پرتی به فاجعه جلوگیری کنید و مغز روشهای قدرتمندی را برای انجام این کار تکامل داده است. این مکانیسم ها در اوایل تکامل ، نه فقط در پستانداران یا انسان ها ، بلکه در موجودات ساده نیز به وجود آمد. در طول تکامل ، این مکانیسم ها به طور فزاینده ای تصفیه شده و قدرتمند شده اند و به انسان کمک می کنند تا در حال حاضر روی آنچه مهمترین است تمرکز کنند. این که آیا با پیگیری آهنگ های خود ، حیوان طعمه را بدرقه می کند یا با تمرکز بر یک سؤال امتحان چالش برانگیز ، توجه برای کمک به ما در موفقیت وجود دارد.

درک چگونگی توجه مغز همچنین برای درمان برخی از ناتوانی ها ، مانند اختلال کمبود توجه ، که بخش قابل توجهی از جمعیت را تحت تأثیر قرار می دهد ، اهمیت زیادی را نیز در نظر می گیرد و منجر به کاهش توانایی در تمرکز توجه و جلوگیری از حواس پرتی می شود. بسیاری از اختلالات دیگر نیز شامل مشکلات توجه می شوند ، بنابراین دانشمندان و پزشکان باید جزئیات نحوه عملکرد سیستم توجه مغز را درک کنند تا درمان هایی را برای اصلاح انواع مختلفی از مشکلات توجه که افراد می توانند تجربه کنند ، ایجاد کنند.

واژه نامه

توجه انتخابی: ↑ توانایی ارگانیسم ها در توجه به مهمترین وقایع ، افکار یا اقدامات حسی ، ضمن نادیده گرفتن موارد کم اهمیت یا حواس پرتی.

زمان واکنش: ↑ چه مدت طول می کشد تا شخص بعد از اتفاقی که رخ می دهد یک دکمه را فشار دهد. زمان واکنش اغلب در میلی ثانیه یا هزارمین ثانیه اندازه گیری می شود.

الکتروانسفالوگرام (EEG): ↑ ضبط سیگنال های الکتریکی مغز ، با استفاده از الکترودهای قرار داده شده روی پوست سر انسان.

پتانسیل مربوط به رویداد (ERP): patent پتانسیل مربوط به رویداد سیگنال الکتریکی ضبط شده توسط پوست سر از مغز است که از EEG با استفاده از روشهای میانگین سیگنال تعیین می شود. همانطور که از نام آن پیداست ، و ERP نشان دهنده پتانسیل (سیگنال الکتریکی) است که مربوط به یک رویداد است ، مانند ظاهر یک تصویر هدف.

تضاد منافع

نویسنده اعلام می کند که این تحقیق در غیاب هرگونه روابط تجاری یا مالی که می تواند به عنوان یک تضاد احتمالی منافع تفسیر شود ، انجام شده است.

ارجاع

[1] ↑ Posner ، M. I. 2008. اندازه گیری هوشیاری. آن راN. Y. Acad. علمی1129: 193-9. doi: 10. 1196/Annals. 1417. 011

[2] ↑ Posner ، M. I. ، Snyder ، C. R. ، and Davidson ، B. J. 1980. توجه و تشخیص سیگنال ها. J. Exp. روان109: 160-74.

[3] ↑ Luck ، S. J. ، Woodman ، G. F. ، and Vogel ، E. K. 2000. مطالعات بالقوه مربوط به رویداد توجه. روندها شناختعلمی4: 432-40. doi: 10. 1016/s1364-6613 (00) 01545-x

[4] ↑ Van Voorhis ، S. ، and Hillyard ، S. A. 1977. بصری پتانسیل ها و توجه انتخابی به نقاط در فضا را برانگیخت. ادراکروانپزشکی22: 54-62.

[5] ↑ Eason ، R. ، Harter ، M. ، and White ، C. 1969. تأثیر توجه و برانگیختگی بر پتانسیل های قشر مغز و زمان واکنش در انسان. فیزیول. رفتار. 4: 283-9.

[6] ↑ Mangun ، G. R. ، and Hillyard ، S. A. 1991. مدولاسیون پتانسیل های مغز برانگیخته حسی نشان دهنده تغییر در پردازش ادراکی در هنگام چیدن برگهای بصری مکانی است. J. Exp. روانهولادراکانجام دادن . 17: 1057-74.