Бдительность (психология) - Vigilance (psychology)

Лондон «леденец леди» с собором Святого Павла в фоновом режиме.

В современной психологии , бдительности , называемые также устойчивую концентрацию , определяются как способность сохранять концентрированное внимание в течение длительных периодов 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. Такие приложения включают управление воздушным движением , инспекцию и контроль качества , автоматизированную навигацию, военное и пограничное наблюдение, а также спасательную службу .


Истоки исследований

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 радаров и гидролокаторов пропускать редкие нерегулярные события, обнаруживаемые ближе к концу своего вахты. Макворт смоделировал редкие нерегулярные события на дисплее радара, заставив 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.

Декремент бдительности

Снижение 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 производительности 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, а снижение 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 стресса .

Декремент бдительности и теория обнаружения сигналов

Грин и Свитс сформулировали теорию обнаружения сигналов , или SDT, в 1966 году, чтобы охарактеризовать чувствительность выполнения задачи обнаружения, учитывая при этом как способность восприятия наблюдателя, так и его готовность реагировать. SDT предполагает, что активный наблюдатель делает перцептивные суждения при изменении условий неопределенности. Лицо, принимающее решение, может изменять предвзятость своего ответа, 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, во время ограбления банка наблюдатель должен 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.

Таксономия бдительности: тип дискриминации и частота событий

Умственная или когнитивная нагрузка , основанная на различии задач, 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 распознавания и скорость, с которой происходят различимые события, взаимодействующие, чтобы повлиять на устойчивое внимание. Последовательные задания на различение указывают на большую степень снижения бдительности, чем одновременное различение, 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 выполнение задачи мониторинга может зависеть от добавления нецелевых заметных объектов с различной 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. Когда вводились нецелевые «искусственные» сигналы, подобные сигналам цели, также уменьшалось снижение бдительности. Когда «искусственный» сигнал значительно отличался от целевого сигнала, улучшения характеристик не наблюдалось.

Другие параметры, помимо частоты событий и сложности задачи распознавания, влияют на выполнение задач на бдительность и являются факторами в Таксономии бдительности. Они включают, но не ограничиваются: сенсорными модальностями или комбинациями сенсорных модальностей; исходная сложность; длительность сигнала; интенсивность сигнала; несколько источников сигнала; дискретные и непрерывные события; требование прерывистого или постоянного внимания; уровень навыков наблюдателя; и значение стимуляции.

Измерение умственной нагрузки при выполнении задач на бдительность

Первоначальные исследования таксономии 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 допплеровская сонография (ТКД), использовались для независимой оценки активации мозга и умственной нагрузки во время экспериментов по бдительности. Эти методы нейровизуализации оценивают активацию мозга путем измерения кровотока (фМРТ и ТЦД) или метаболизма глюкозы (ПЭТ), связанных с конкретными областями мозга. Исследования, в которых используются эти методы, связывают 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 нейровизуализации также показывают, что контроль над бдительностью может находиться в правом полушарии головного мозга в различных областях мозга.

Связанные области мозга

Снижение возбуждения обычно соответствует снижению бдительности. Возбуждение определяется как компонент бдительности, хотя он не является, как можно предположить, единственным источником основного эффекта снижения бдительности.

Таким образом, подкорковые области мозга, связанные с возбуждением, играют решающую роль в выполнении задач бдительности. Поскольку миндалевидное тело играет важную роль в распознавании эмоциональных стимулов, оно, по-видимому, является важной структурой мозга в регуляции бдительности.

Подкорковые области мозга, связанные с возбуждением, включают базальную холинергическую систему переднего мозга и норадренергическую систему голубого пятна (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 эффективность бдительности.

Некоторые области коры головного мозга связаны с вниманием и бдительностью. К ним относятся правая лобная, нижняя теменная , префронтальная , верхняя височная кора и поясная извилина . В лобной доле данные фМРТ и ТКД показывают, что активация мозга увеличивается во время задач бдительности с большей активацией в правом полушарии. Исследования поражений и расщепления головного мозга показывают лучшую производительность правого полушария при выполнении задач на бдительность, указывая на важную роль правой лобной коры в задачах бдительности. 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 менее активна во время задач бдительности. Роль поясной извилины в бдительности неясна, но ее близость и связи с мозолистым телом , регулирующим межполушарную активность, могут быть значительными. Сниженная активация поясной извилины может быть побочным продуктом асимметричной активации лобной доли, инициированной в мозолистом теле.

Стресс

Напряженная деятельность предполагает постоянное использование обширных когнитивных ресурсов. Если бы снижение бдительности было результатом меньшей активности мозга, а не большей, нельзя было ожидать, что задачи, связанные с бдительностью, будут вызывать стресс. Высокий уровень адреналина и норадреналина коррелирует с продолжительной 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.

Индивидуальные различия в производительности

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. Для разных задач, однако, 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 варьироваться в зависимости от характера задачи. Например, субъекты, чья производительность задачи хорошо коррелирована для последующей задачи, могут демонстрировать плохую корреляцию производительности для одновременной задачи. И наоборот, можно ожидать, что субъекты, выполняющие аналогичные задачи мониторинга, такие как обнаружение целей с помощью радара и 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», в то время 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.

Снижение снижения бдительности с помощью амфетаминов

Значительные исследования были посвящены снижению декремента бдительности. Как отмечалось выше, добавление нецелевых сигналов может улучшить производительность задачи с течением времени, если сигналы подобны целевым сигналам. Кроме того, считается, что практика, обратная связь с производительностью, амфетамины и отдых замедляют временное снижение производительности без снижения чувствительности.

Начиная с середины 1940-х годов было проведено исследование, чтобы определить, могут ли амфетамины уменьшить или противодействовать снижению 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 вводили как амфетамин, так и обратную связь, чувствительность повышалась, и не наблюдалось значительного снижения бдительности.

Практика и постоянное внимание

Тренировки и практика значительно уменьшают снижение бдительности, уменьшают частоту ложных тревог и могут улучшить чувствительность для многих задач с устойчивым вниманием. Изменения в стратегии или предвзятости могут улучшить выполнение задачи. Ожидается, что улучшения, основанные на таком изменении критериев, произойдут на ранних этапах тренировочного процесса. Эксперименты с использованием как звуковых, так и визуальных стимулов показывают ожидаемое улучшение результатов тренировки в течение первых пяти-десяти часов практики или меньше.

Улучшения в обучении также могут происходить из-за снижения умственной нагрузки, связанной с автоматизацией задач. В экспериментах по лоцманской проводке и проверке безопасности в аэропортах обученные или опытные субъекты демонстрируют лучшее обнаружение малозаметных целей, уменьшение количества ложных тревог, улучшенную чувствительность и значительно меньшее снижение бдительности. В некоторых случаях снижение бдительности устранялось или не проявлялось.

Старение

Исследования бдительности, проведенные с участием субъектов 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 более высокому уровню 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 низким показателям 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 лет) 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.

Отсутствие привыкания

Ранние теории бдительности объясняли снижение электрофизиологической активности с течением времени, связанное с уменьшением бдительности, как результат 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.

Смотрите также

Рекомендации

Внешние ссылки