ВВЕДЕНИЕ В КОГНИТИВНУЮ НАУКУ 2007/2008

ВВЕДЕНИЕ
В КОГНИТИВНУЮ
НАУКУ
2007/2008
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ
РЕГИСТРАЦИИ
АКТИВНОСТИ МОЗГА:
НА ПЕРЕСЕЧЕНИИ
НЕЙРОНАУКИ,
ПСИХОЛОГИИ И
ФИЛОСОФИИ
ГРУППЫ МЕТОДОВ
•Регистрация хода переработки информации:
– электроэнцефалография и вызванные
потенциалы
– магнитоэнцефалография
– регистрация ответов отдельных нейронов
•Функциональное картирование:
– ПЭТ
– fMRI
•Воздействие на мозг:
– ТМС
– микростимуляция отдельных нейронов
Запись ответов отдельных
нейронов
- исследования на
животных;
- исследования во время
операций на открытом
мозге.
Электроэнцефалография (ЭЭГ)
и вызванные потенциалы
Вызванные потенциалы
•Полярность (знак):
P или N;
•Порядковый номер
либо время
достижения пика:
P1 / P100.
Вызванные потенциалы:
этапы обработки информации
•N100 и P100 -- ранняя сенсорная обработка,
модулируемая пространственным вниманием;
- «эффекты селективного внимания»
•N400 -- семантическая обработка
(рассогласование с контекстом):
В дверь позвонили, и вошел… почтальон.
В дверь позвонили, и вошел… пароход.
•Р300 -- перевод в рабочую память, обновление
ее содержания.
Вызванные потенциалы:
этапы обработки информации
O
U
R
N
V
P
S
E
A
T
LI
Эффект «мигания внимания»
(Reymond et al., 1992):
100
Experimental
condition
% Correct Reports
80
Control
condition
60
40
20
0
0
1
2
3
4
5
Probe relative serial position
6
Вызванные потенциалы:
восходящие и нисходящие
процессы обработки
информации
«Слепота, вызванная движением»
(Bonneh et al., 2001): зависимость /
независимость ответа мозга на
физическое исчезновение стимула от
его присутствия в сознании (Klotz,
Ansorge, 2007)
Сознание как независимая переменная:
• устранение осознаваемого стимула - ответ ЕСТЬ (N1);
• устранение неосознаваемого
стимула -- ответа НЕТ (отсутствие N1,
ослабление P300).
Магнитоэнцефалография (МЭГ)
Методы нейрокартирования:
регистрация локального
мозгового кровотока
1970-е -- позитронно-эмиссионная томография (PET)
1990-е -- функциональное магнитно-резонансное
картирование (fMRI)
Позитронно-эмиссионная
томография (PET)
- трудоемкость измерения
- доза радиации
Функциональное магнитнорезонансное картирование (fMRI)
Функциональное магнитнорезонансное картирование
Функциональное магнитнорезонансное картирование
1. Структурное картирование (томография): локализация
мозговых структур у данного испытуемого.
2. Функциональное картирование без воздействия («фон»).
3. Функциональное картирование в контрольном условии.
4. Функциональное картирование в экспериментальном
условии.
Техника «когнитивного вычитания»
Ф.К. Дондерс (1818-1899) -- для времени реакции
Специфическая активация (искомый коррелят) =
экспериментальное условие - контрольное условие
Функциональное магнитнорезонансное картирование
Функциональное магнитнорезонансное картирование
«НЕОФРЕНОЛОГИЧЕСКИЙ БУМ»
… или всё-таки исследование мозговых
механизмов
познания и сознания?
Функциональное магнитно-резонансное
картирование: единый механизм
зрительного внимания?
(Эва Войчулик, Нэнси Кэнвишер, 1999)
- пространственное переключение внимания;
- сравнение зрительно предъявляемых объектов;
- поиск в условиях быстрого последовательного
предъявления зрительных стимулов.
Функциональное магнитнорезонансное картирование
Нейрофизиологический механизм или
сопряженная активация?
• Данные нейропсихологии: поведенческие
показатели + сопоставление зон,
активируемых в ходе решения задачи, с
данными структурной томографии больных
с локальными поражениями головного мозга
• Функциональные «локальные поражения»:
ТМС
Воздействие на мозг
в ходе решения задач:
транскраниальная магнитная
стимуляция (TMS)
Транскраниальная магнитная стимуляция:
участие лобных глазодвигательных полей в
решении задач зрительного поиска
(Винсент Уолш и др., 2003-2004)
• Сопряженная активация или необходимое участие?
• Когда вступает в действие?
Транскраниальная магнитная стимуляция:
двойная диссоциация функций нижнелобной
коры левого полушария в обработке слов
(Патриция Гау и др., 2005)
ТМС передних
отделов
Установление
синонимии:
КОД - ШИФР
Установление
омофонии
ТМС задних
отделов
Замедление
ответа
Замедление
ответа
КОД - КОТ
Gough et al., Journ. Neurosci, 2005: http://www.jneurosci.org/cgi/content/full/25/35/8010
Микростимуляция отдельных нейронов
и групп нейронов
Микростимуляция
избирательных к лицам
нейронов нижнетеменной
коры (завершения
вентрального пути) у обезьян в
ходе решения задач
категоризации зашумленных
изображений (Афраз и др.,
2006):
сдвиг критерия в сторону лиц!
Afraz S.R., Kiani R., Esteky H. //
Nature. 2006. Vol. 442. P.692-695.
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
• Бинокулярное соревнование
• Неоднозначные изображения
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»:
КУДА СМОТРЕТЬ?
Лаборатория
Нэнси Кэнвишер, MIT
Отделы коры головного мозга,
избирательно реагирующие на
определенный тип стимулов:
- область лиц в
веретеновидной
извилине (FFA)
- парагиппокампальная
область мест (PPA)
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
Бинокулярное соревнование
(Фрэнк Тонг, Нэнси Кэнвишер и др., 1998)
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
Бинокулярное соревнование (Фрэнк Тонг и др., 1998)
Последовательное чередование изображений лица и дома -идентичная картина работы головного мозга!
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
Феномен «слепоты к изменению»:
•«Переоткрытие» для когнитивной науки:
Джордж Макконки, Кристофер Карри, 1996
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
Феномен «слепоты к изменению»:
•Экспериментальное оснащение:
Рональд Рензинк и др., 1997
•Естественный эксперимент:
Дэниэл Саймонс и Дэниэл Левин, 1997
Методы изучения феномена
«слепоты к изменению»:
• Методики с глобальным прерыванием изображения:
– изменение во время мигания/саккады;
– изменение во время сдвига изображения;
– методики «мерцания» (~ циклический «обрыв
пленки»).
• Методики с локальным прерыванием изображения.
• Методики с постепенным изменением изображения.
Демонстрационные изображения online:
http://www.usd.edu/psyc301/ChangeBlindness.htm
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
«Функциональная слепота» к изменению лиц и мест
Дайана Бек и др. (2001):
прямое сопоставление активации мозга при осознании
изменения и при отсутствии его осознания
Осознанное изменение - изменение без осознания =
мозговые механизмы осознания изменений
Изменение без осознания - отсутствие изменения =
мозговые механизмы неосознаваемого выявления изменений
(если такой механизм есть)
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
«Функциональная слепота» к изменению лиц и мест.
Дайана Бек и др. (2001):
Для осознания изменения
необходимо участие
дорсального зрительного
пути, связываемого с
неосознаваемой обработкой
информации о расположении
объекта и регуляцией
направлении движения!
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
Только ли картирование мозга (нейровизуализация)
позволяет взглянуть на осознание «со стороны»?
Запись
движений
глаз!
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
«Ландшафты внимания» (Б.М. Величковский и др.)
Предъявленное
Увиденное
Величковский Б.М. Технологии, внимательные к вниманию человека. // В мире науки.
2003. No12. C.87-93. / См.: http://www.neurogene.ru/pdf2003/2003a5.pdf
ОСОЗНАВАЕМАЯ И НЕОСОЗНАВАЕМАЯ
ОБРАБОТКА ИНФОРМАЦИИ:
«ВЗГЛЯД СО СТОРОНЫ»
Оценка степени внимания
к разглядываемым
объектам -- измерение
диаметра зрачка в
процессе
записи движений глаз
(cf: Канеман, 1973/2006)
Сандра Маршалл,
государственный
университет Сан-Диего
и EyeTracking, Inc.