توجه ارادی و پردازش حسی: از آزمایش هلمهولتز تا اثر مهمانی کوکتل در ادراک انسان

۳-۷ مدل‌های توجه

(Models of Attention) 

توجه (Attention) را می‌توان به دو شکل اصلی تقسیم کرد: توجه ارادی (Voluntary Attention) و توجه انعکاسی (Reflexive Attention). توجه ارادی که با عنوان توجه درون‌زا (Endogenous Attention) نیز شناخته می‌شود، توانایی ما برای معطوف‌کردن آگاهانه و عمدی توجه به یک محرک یا موضوع خاص است، برای مثال همین کتاب. این نوع توجه یک فرایند بالا‌به‌پایین (Top-Down Process) و هدف‌محور (Goal-Driven) محسوب می‌شود؛ بدین معنا که اهداف (Goals)، انتظارات (Expectations) و پاداش‌ها (Rewards) تعیین می‌کنند که ما به چه چیزی توجه کنیم. در مقابل، توجه انعکاسی (Reflexive Attention) که با نام توجه برون‌زا (Exogenous Attention) نیز شناخته می‌شود، یک فرایند پایین‌به‌بالا (Bottom-Up Process) و محرک‌محور (Stimulus-Driven) است؛ فرایندی که در آن یک رویداد حسی (Sensory Event) — مانند صدای انفجار بلند، نیش پشه، بویی از سیر، درخشش نور، یا حرکت — به طور خودکار توجه ما را به خود جلب می‌کند.

این دو شکل از توجه را می‌توان به منزلهٔ دو نظام متقابل توجه (Attention Systems) در نظر گرفت: یکی پشتیبان توانایی ما در تمرکز توجه (Focused Attention) برای تحقق اهداف رفتاری لحظه‌ای (Momentary Behavioral Goals) است، و دیگری عمدتاً به‌وسیلهٔ محرک‌های دنیای پیرامون ما هدایت می‌شود و ماهیتی محرک‌محور (Stimulus-Driven) دارد. سودمند است این دو نظام توجه (Attention Systems) را در حالتی از تعادل کارکردی (Functional Balance) تصور کنیم؛ به‌گونه‌ای که نه آن‌چنان درگیر یک محرک دلپذیر ــ مانند یک گل زیبا ــ شویم که از تهدیدی چون ببری که در پشت سر ما کمین کرده است غافل بمانیم، و نه آن‌قدر تحت تأثیر مناظر و اصوات محیطی (Environmental Sights and Sounds) قرار گیریم که توجه ما به محرک‌های برجستهٔ محیطی (Salient Environmental Stimuli) همچون بیلبوردهای چشمک‌زن معطوف شود، آن هم در زمانی که لازم است بر رانندگی در ترافیک سنگین (Driving in Heavy Traffic) تمرکز کنیم. چنان‌که در ادامهٔ این فصل خواهیم دید، این دو شکل از توجه (Attention) نه‌تنها از نظر ویژگی‌های کارکردی (Properties) با یکدیگر تفاوت دارند، بلکه تا حدی در مکانیسم‌های عصبی (Neural Mechanisms) زیربنایی خود نیز متمایز هستند.

جهت‌گیری توجه (Attention Orienting) نیز می‌تواند به دو صورت آشکار (Overt) یا پنهان (Covert) رخ دهد. همگی ما با مفهوم توجه آشکار (Overt Attention) آشنا هستیم: هنگامی که سر خود را می‌چرخانید تا به سوی یک محرک (Stimulus) جهت‌گیری کنید ــ خواه برای آن‌که چشمانتان دید بهتری داشته باشند یا گوش‌هایتان بتوانند نجوايی را دریافت کنند ــ در حال بروز توجه آشکار (Overt Attention) هستید. با این حال، ممکن است ظاهراً در حال خواندن این کتاب باشید، در حالی که در واقع توجه خود را به دو دانشجویی معطوف کرده‌اید که پشت میزِ پشت سر شما نجوا می‌کنند. این رفتار نمونه‌ای از توجه پنهان (Covert Attention) است. بخش عمده‌ای از پژوهش‌های حوزهٔ توجه (Attention Research) بر فهم مکانیسم‌های توجه پنهان (Covert Attention Mechanisms) متمرکز است، زیرا این مکانیسم‌ها الزاماً مستلزم تغییر در پردازش عصبی درونی (Internal Neural Processing) هستند و صرفاً به معنای جهت‌دهی یا تنظیم اندام‌های حسی (Sense Organs) برای دریافت بهتر اطلاعات محسوب نمی‌شوند.

هرمان فون هلمهولتز و توجه پنهان

(Hermann von Helmholtz and Covert Attention) 

در سال ۱۸۹۴، هرمان فون هلمهولتز (Hermann von Helmholtz) در حال بررسی جنبه‌هایی از پردازش بینایی (Visual Processing) مربوط به محرک‌های به‌طور گذرا ادراک‌شده (Briefly Perceived Stimuli) بود. او صفحه‌ای طراحی کرد که حروف بر روی آن در فواصل گوناگون از مرکز میدان بینایی (Center of the Visual Field) ترسیم شده بودند (شکل ۷-۹). وی این صفحه را در انتهای آزمایشگاه خود آویخت، تمامی چراغ‌ها را خاموش کرد تا محیطی کاملاً تاریک (Completely Dark Environment) ایجاد شود، و سپس با استفاده از یک جرقهٔ الکتریکی (Electrical Spark)، درخششی کوتاه از نور (Flash of Light) تولید کرد که صفحه را به‌طور گذرا روشن می‌ساخت و امکان ادراک دیداری (Visual Perception) آن را فراهم می‌کرد. چنان‌که در بسیاری از اکتشافات علمی رخ می‌دهد، او در جریان این آزمایش به‌طور تصادفی با یک پدیدهٔ جالب (Interesting Phenomenon) روبه‌رو شد.

هلمهولتز (Helmholtz) اشاره کرد که صفحه آن‌قدر بزرگ بود که بدون حرکات چشمی (Eye Movements) نمی‌توان تمامی آن را مشاهده کرد. با این حال، حتی زمانی که چشمان خود را بر مرکز صفحه (Center of the Screen) ثابت نگه می‌داشت، می‌توانست از پیش تعیین کند که توجه خود را به کدام ناحیه معطوف سازد؛ آن هم از طریق توجه پنهان (Covert Attention). چنان‌که پیش‌تر بیان شد، «پنهان (Covert)» بدین معناست که مکانی که فرد توجه (Attention) خود را به سوی آن هدایت می‌کند، می‌تواند با مکانی که نگاه او به آن معطوف است متفاوت باشد؛ یعنی جهت توجه (Attentional Direction) الزاماً با جهت نگاه (Gaze Direction) هم‌راستا نیست. هلمهولتز از طریق این جابجایی‌های پنهان توجه (Covert Shifts of Attention) مشاهده کرد که در خلال دورهٔ کوتاه روشن‌سازی (Brief Illumination)، می‌توانست حروفی را که در کانون توجه (Focus of Attention) او قرار داشتند، بهتر از حروفی که خارج از این کانون بودند ادراک کند (Perceive)؛ حتی در شرایطی که چشمانش همچنان بر مرکز صفحه ثابت باقی مانده بودند.

شکل ۷-۹ آزمایش توجه بینایی هلمهولتز (Helmholtz’s Visual Attention Experiment)

چیدمان آزمایشی که هلمهولتز (Helmholtz) برای مطالعهٔ توجه بینایی (Visual Attention) طراحی کرد. هلمهولتز مشاهده نمود که در حالی که طی یک دورهٔ بسیار کوتاه روشن‌سازی (Very Brief Illumination)، چشمان خود را بر مرکز صفحه (Center of the Screen) در حالت تثبیت (Fixation) نگه می‌داشت، می‌توانست به‌صورت پنهان (Covertly) توجه خود را به هر ناحیه‌ای از صفحه معطوف کند و حروف واقع در آن ناحیه را ادراک نماید (Perceive)؛ در حالی که در ادراک (Perception) حروفِ واقع در سایر نواحی صفحه با دشواری مواجه بود.

این تمرین را خودتان با استفاده از شکل ۷.۹ انجام دهید. کتاب را در فاصلهٔ ۱۲ اینچی (حدود ۳۰ سانتی‌متری) مقابل خود نگه دارید و نگاهتان را بر علامت مثبت در مرکز آرایهٔ حروف هلمهولتز (Helmholtz) ثابت کنید. اکنون، بدون آن‌که حرکات چشمی (Eye Movements) داشته باشید و بدون جابه‌جایی نگاه از علامت مثبت، حروفی را که نزدیک‌ترین فاصله را با آن دارند، به‌ترتیب در جهت ساعت‌گرد (Clockwise Order) با صدای بلند بخوانید. در این حالت، شما به‌صورت پنهان (Covertly) توجه خود را بر حروف پیرامون علامت مثبت متمرکز کرده‌اید؛ یعنی تمرکز توجه پنهان (Covert Focus of Attention) را به‌کار گرفته‌اید، در حالی که تثبیت چشمی (Visual Fixation) همچنان بر مرکز صفحه باقی مانده است. چنان‌که هلمهولتز (Helmholtz) در اثر خود با عنوان رساله‌ای در اپتیک فیزیولوژیک (Treatise on Physiological Optics) نوشت،

این آزمایش‌ها نشان دادند ــ چنان‌که به نظر من می‌رسد ــ که از طریق نوعی قصد ارادی (Voluntary Intention)، حتی بدون وقوع حرکات چشمی (Eye Movements) و بدون تغییر در انطباق عدسی (Accommodation)، می‌توان توجه (Attention) را بر احساس (Sensation) ناشی از بخشی خاص از دستگاه عصبی محیطی (Peripheral Nervous System) متمرکز ساخت و هم‌زمان توجه (Attention) را از تمامی بخش‌های دیگر کنار نهاد و طرد کرد. (Helmholtz, 1909–11/1968)

در میانهٔ قرن بیستم، روان‌شناسان تجربی (Experimental Psychologists) به طراحی و توسعهٔ روش‌هایی برای کمی‌سازی (Quantifying) تأثیر توجه (Attention) بر ادراک (Perception) و آگاهی (Awareness) پرداختند. بر پایهٔ این داده‌های تجربی و نیز مشاهداتی همچون یافته‌های هلمهولتز (Helmholtz) ــ و همچنین تجربه‌های روزمره‌ای نظیر تمرکز بر یک گفت‌وگو در خلال یک مهمانی شلوغ ــ مدل‌هایی نظری (Models) دربارهٔ نحوهٔ عملکرد سامانهٔ توجه مغز (Brain’s Attention System) ساخته و صورت‌بندی شدند.

اثر مهمانی کوکتل

(The Cocktail Party Effect) 

خود را در یک مهمانی Super Bowl در حال مکالمه (conversation) با یک دوست (friend) تصور کنید. چگونه می‌توانید روی این مکالمه واحد (single conversation) تمرکز (focus) کنید در حالی که تلویزیون (TV) غوغا می‌کند و گفتگوهای پر سر و صدا (boisterous conversations) در اطراف شما در جریان است؟ روانشناس بریتانیایی (British psychologist) E. C. Cherry (1953) هنگام شرکت در مهمانی‌های کوکتل (cocktail parties) به همین موضوع فکر کرد. کنجکاوی (curiosity) و تحقیقات بعدی (subsequent research) او کمک کرد تا دوران مدرن مطالعات توجه (modern era of attention studies) با آنچه که اثر مهمانی کوکتل (cocktail party effect) نامیده می‌شد، پایه‌گذاری شود.

توجه انتخابی شنیداری (selective auditory attention) شما را قادر می‌سازد در یک مکالمه (conversation) در یک رستوران شلوغ (busy restaurant) یا مهمانی (party) شرکت کنید و در عین حال بقیه صداهای اطراف (rest of the sounds around you) خود را نادیده بگیرید. با حضور انتخابی (selectively attending)، می‌توانید سیگنال مورد علاقه (signal of interest) را در میان صداهای دیگر (other noises) درک کنید. با این حال، اگر فردی که با او صحبت می‌کنید (person you are conversing with) خسته‌کننده باشد، می‌توانید به مکالمه‌ای که پشت سرتان در جریان است (conversation going on behind you) توجه پنهانی (covert attention) داشته باشید در حالی که به نظر می‌رسد هنوز روی مکالمه‌ای که در مقابل شماست (conversation in front of you) تمرکز (focus) کرده‌اید (شکل 7.10).

چری (Cherry) این توانایی (ability) را با طراحی یک مهمانی کوکتل در آزمایشگاه (cocktail party in the lab) بررسی کرد – اولین استفاده از تکلیف گوش دادن دوگانه (dichotic listening task) که در فصل 4 توصیف شده بود. شرکت‌کنندگان عادی (normal participants)، با هدفون (headphones)، به ورودی‌های گفتار رقابتی (competing speech inputs) به دو گوش، گوش دادند. سپس چری از شرکت‌کنندگان خواست تا به سخنرانی (speech) که به یک گوش می‌آید تمرکز (attend) کنند و به صورت شفاهی «سایه» (“verbally “shadow) کنند (یعنی بلافاصله هر کلمه را تکرار کنند)، در حالی که همزمان ورودی گوش دیگر را نادیده می‌گرفتند (ignore the input to the other ear). چری متوجه شد که تحت چنین شرایطی، در اکثر موارد، شرکت‌کنندگان نمی‌توانستند جزئیات سخنرانی (details of the speech) در گوش بدون توجه (unattended ear) را گزارش کنند (شکل 7.11). در واقع، تنها چیزی که آنها می‌توانستند به طور قابل اعتماد (reliably) از گوش بدون توجه گزارش کنند این بود که گوینده مرد یا زن است (whether the speaker was male or female). توجه (attention) – در این مورد توجه ارادی (voluntary attention) – بر آنچه پردازش (processed) می‌شد تأثیر گذاشت.

شکل 7.10 توجه انتخابی شنیداری (Auditory selective attention) در یک محیط پر سر و صدا (noisy environment) را نشان می‌دهد.

اثر مهمانی کوکتل (cocktail party effect) چری (Cherry, 1953) نشان می‌دهد که چگونه در محیط پر سر و صدا و گیج‌کننده یک مهمانی کوکتل (noisy, confusing environment of a cocktail party)، افراد (people) قادرند توجه (attention) خود را روی یک مکالمه واحد (single conversation) متمرکز کنند و همانطور که مرد وسط سمت راست کارتون (man in the middle right of the cartoon) نشان می‌دهد، بتوانند به طور مخفیانه (covertly) توجه (attention) خود را جابه‌جا کنند تا به یک مکالمه جالب‌تر (more interesting conversation) گوش دهند، در حالی که همچنان وانمود می‌کنند که در مکالمه اصلی (conversation in which they continue to pretend to be engaged) درگیر هستند.

این یافته (finding) باعث شد که چری (Cherry) و دیگران پیشنهاد کنند که توجه (attention) به یک گوش (ear) منجر به رمزگذاری بهتر (better encoding) ورودی‌های گوش مورد توجه (inputs to the attended ear) و از بین رفتن یا تخریب (loss or degradation) ورودی‌های گوش بدون توجه (unattended inputs to the other ear) می‌شود. شما این اثر (effect) را زمانی تجربه می‌کنید که فردی که در کنار شما در سخنرانی نشسته است (person sitting next to you in lecture) نکته‌ای آبدار (juicy tidbit) را در گوش شما (your ear) زمزمه می‌کند. لحظه‌ای بعد متوجه می‌شوید که سخنان مدرس (what the lecturer just said) را از دست داده‌اید، اگرچه می‌توانستید به راحتی با گوش دیگر خود (your other ear) او را بشنوید.

شکل 7.11 تنظیم مطالعه گوش دادن دوگانه (Dichotic listening study setup) را نشان می‌دهد. اطلاعات شنیداری متفاوت (different auditory information, stories) به هر گوش یک شرکت‌کننده (each ear of a participant) ارائه می‌شود. از شرکت‌کننده (participant) خواسته می‌شود که محرک‌های شنیداری (auditory stimuli) را از ورودی یک گوش (one ear’s input) «سایه» (shadow) کند (فوراً تکرار کند / immediately repeat)؛ برای مثال، داستان گوش چپ را سایه بزند (shadow the left-ear story) و ورودی گوش راست را نادیده بگیرد (ignore the right-ear input).

همانطور که ویلیام جیمز (William James) پیش‌بینی کرده است، گلوگاه‌ها در پردازش اطلاعات (bottlenecks in information processing) – مراحلی که تنها مقدار محدودی اطلاعات می‌تواند از آن عبور کند (stages through which only a limited amount of information can pass) – به نظر می‌رسد در مراحل تحلیل ادراکی (stages of perceptual analysis) که ظرفیت محدودی دارند (have a limited capacity) رخ می‌دهند. بین زمانی که اطلاعات وارد پرده گوش شما (information enters your eardrum) می‌شود و زمانی که شما از آنچه گفته شده آگاه می‌شوید (become aware of what was said)، مراحل زیادی پردازش (many stages of processing) وجود دارد. در کدام مراحل (At which stages) تنگناهایی (bottlenecks) وجود دارد که توجه (attention) را برای برتری یک سیگنال بر سیگنال دیگر (favor one signal over another) ضروری می‌کند؟

این سوال (question) منجر به یکی از بحث‌برانگیزترین موضوعات روان‌شناسی (most debated issues in psychology) در شش دهه گذشته (over the past six decades) شده است: آیا تأثیرات توجه انتخابی (effects of selective attention) در اوایل پردازش حسی (early in sensory processing) مشهود است یا فقط بعداً (only later)، پس از تکمیل پردازش حسی و ادراکی (after sensory and perceptual processing are complete)؟ آیا مغز (brain) همه ورودی‌های حسی دریافتی (incoming sensory inputs) را صادقانه پردازش (process) می‌کند تا یک نمایش از دنیای بیرونی (representation of the external world) ایجاد کند، یا فرآیندهایی مانند توجه (attention) می‌توانند بر پردازش حسی (sensory processing) تأثیر بگذارند؟ آیا ادراک شما از دنیای بیرونی (perception of the external world) تحت تأثیر اهداف فعلی (current goals) و دانش ذخیره شده دنیای درونی شما (stored knowledge of your internal world) مغرضانه (biased) است؟ به مثال شکل 7.12 توجه کنید. چه تصاویری را می‌بینید؟ 

شکل 7.12
چه تصاویری را می‌بینید؟ (What images do you see?)

اولین باری که به این تصویر (image) نگاه کردید، احتمالاً سگ دالماسی (Dalmatian) را ندیده‌اید؛ شما نمی‌توانستید آن را به راحتی درک (perceive) کنید. با این حال، هنگامی که سگ (dog) به شما نشان داده (pointed out) می‌شود، هر زمان که تصویر (picture) به شما نشان داده شود، آن را درک (perceive) می‌کنید. چیزی در مغز شما (brain) تغییر کرده است و صرفاً دانستن (knowledge) این نیست که عکس یک سگ است؛ سگ به سمت شما می‌پرد (dog jumps out at you)، حتی وقتی فراموش کرده‌اید که قبلاً عکس را دیده‌اید (having seen the photo before). این نمونه‌ای است از دانش ذخیره شده (stored knowledge) که بر ادراک شما (perception) تأثیر می‌گذارد.

شاید مسئله به صورت یک دوگانۀ «یا-یا» نباشد؛ بلکه این احتمال وجود دارد که توجه (Attention) در گام‌های متعددِ مسیر پردازش، از تبدیل حسی (Sensory Transduction) تا رسیدن به آگاهی (Awareness)، بر پردازش (Processing) تأثیر بگذارد.

مدل‌های انتخاب زودهنگام در مقابل مدل‌های انتخاب دیرهنگام

(Early-Selection Models Versus Late-Selection Models) 

دونالد برادبنت (Donald Broadbent)، روان‌شناس دانشگاه University of Cambridge (۱۹۵۸)، این ایده را بسط داد که سیستم پردازش اطلاعات (Information-Processing System) ــ یعنی کلیتِ پردازش عصبی (Neural Processing) که ورودی‌های محرکی (Stimulus Inputs) یا کنش‌ها (Actions) در مغز از آن عبور می‌کنند ــ دارای گلوگاه‌های پردازشی (Processing Bottlenecks) است (شکل 7.13). در مدل برادبنت، ورودی‌های حسی (Sensory Inputs) که امکان ورود به سطوح بالاتر مغز برای پردازش (Processing) را دارند، در مراحل آغازینِ جریان پردازش اطلاعات (Information-Processing Stream) به‌وسیله یک مکانیسم دروازه‌ای (Gating Mechanism) غربال می‌شوند؛ به‌گونه‌ای که تنها رویدادهای «مهم‌تر» یا مورد توجه (Attended Events) اجازه عبور می‌یابند. انتخاب زودهنگام (Early Selection) بر این ایده دلالت دارد که یک محرک (Stimulus) می‌تواند برای پردازش بیشتر (Further Processing) برگزیده شود یا پیش از تکمیل تحلیل ادراکی (Perceptual Analysis) آن، به‌عنوان نامرتبط کنار گذاشته شود.

شکل 7.13. مدل توجه انتخابی (Selective Attention) برودبنت

در این مدل، یک مکانیسم دروازه‌ای (Gating Mechanism) تعیین می‌کند کدام بخش از اطلاعات محدود (Limited Information) برای تحلیل در سطوح بالاتر (Higher-Level Analysis) انتقال یابد. این مکانیسم دروازه‌ای به صورت تأثیرات بالا به پایین (Top-Down Influences) بر پردازش ادراکی اولیه (Early Perceptual Processing) عمل می‌کند و تحت کنترل فرایندهای اجرایی مرتبه بالاتر (Higher-Order Executive Processes) قرار دارد. وجود این مکانیسم دروازه‌ای (Gating Mechanism) در مراحلی ضروری است که پردازش با ظرفیت محدود (Limited-Capacity Processing) مواجه است.

در مقابل، مدل‌های انتخاب دیرهنگام (Late-Selection Models) فرض می‌کنند که سیستم ادراکی (Perceptual System) در گام نخست تمامی ورودی‌ها (Inputs) را به‌صورت برابر پردازش می‌کند؛ سپس فرایند انتخاب (Selection) در سطوح بالاترِ پردازش اطلاعات (Information Processing) رخ می‌دهد. این سطوح عالی‌تر تعیین می‌کنند که آیا محرک‌ها (Stimuli) به آگاهی (Awareness) دسترسی پیدا کنند، در حافظه (Memory) رمزگذاری (Encoded) شوند، یا یک پاسخ (Response) را آغاز کنند. شکل 7.14 مراحل افتراقیِ انتخاب زودهنگام (Early Selection) در برابر انتخاب دیرهنگام (Late Selection) را به تصویر می‌کشد.

مدل‌های اولیه‌ی انتخاب زودهنگامِ همه‌یا‌هیچ (All-or-None Early-Selection Models) به‌سرعت با چالشی اساسی روبه‌رو شدند. Colin Cherry در آزمایش‌های معروف خود دربارهٔ اثر مهمانی کوکتل (Cocktail Party Effect) مشاهده کرد که اطلاعات برجسته از گوشِ مورد بی‌توجهی (Unattended Ear) گاه به‌طور آگاهانه ادراک (Consciously Perceived) می‌شود؛ برای نمونه، زمانی که نام خودِ شنونده یا مطلبی بسیار جالب در مکالمه‌ای نزدیک مطرح می‌گردد. ایدهٔ یک مکانیسم دروازه‌ای ساده (Simple Gating Mechanism) که بر این فرض استوار بود که اطلاعاتِ نادیده‌گرفته‌شده به‌طور کامل از دست می‌رود، قادر به تبیین این یافتهٔ تجربی (Experimental Finding) نبود.

Anne Treisman (۱۹۶۹) پیشنهاد کرد که اطلاعاتِ موجود در یک کانالِ موردِ بی‌توجهی (Unattended Channel) به‌طور کامل از تحلیلِ سطوح بالاتر (Higher-Level Analysis) مسدود نمی‌شود، بلکه در عوض دچار تضعیف یا کاهش شدت (Attenuation) می‌گردد؛ دیدگاهی که Donald Broadbent نیز با آن موافق بود. بر این اساس، تقابل میان مدل‌های انتخاب زودهنگام (Early-Selection Models) و مدل‌های انتخاب دیرهنگام (Late-Selection Models) مورد بازنگری قرار گرفت تا امکان این فرض در نظر گرفته شود که اطلاعاتِ موجود در کانالِ موردِ بی‌توجهی (Unattended Channel) می‌تواند به مراحل بالاتر تحلیل (Higher Stages of Analysis) راه یابد، اما با قدرت سیگنالِ به‌مراتب کاهش‌یافته (Greatly Reduced Signal Strength). برای آزمون این مدل‌های رقیبِ توجه (Competing Models of Attention)، پژوهشگران از روش‌هایی با حساسیت فزاینده برای کمی‌سازی (Quantifying) اثرات توجه (Attention) بهره گرفتند؛ روش‌هایی که در ادامه توصیف می‌شوند.

شکل 7.14. انتخاب زودهنگام (Early Selection) در برابر انتخاب دیرهنگام (Late Selection) در پردازش اطلاعات (Information Processing)

مکانیسم‌های انتخاب زودهنگامِ توجه (Early-Selection Mechanisms of Attention) بر پردازش ورودی‌های حسی (Processing of Sensory Inputs) پیش از تکمیل تحلیل ادراکی (Perceptual Analysis) اثر می‌گذارند. در مقابل، مکانیسم‌های انتخاب دیرهنگامِ توجه (Late-Selection Mechanisms of Attention) تنها پس از تکمیل کامل پردازش ادراکی (Complete Perceptual Processing) ورودی‌های حسی عمل می‌کنند؛ در مراحلی که اطلاعات به‌صورت یک بازنمایی معنایی یا مقوله‌ای (Semantic or Categorical Representation) بازرمزگذاری (Recoded) شده است (برای مثال: «صندلی»).

کمی‌کردن نقش توجه در ادراک

(Quantifying the Role of Attention in Perception) 

یکی از روش‌های سنجشِ تأثیر توجه (Effect of Attention) بر پردازش اطلاعات (Information Processing) این است که بررسی شود شرکت‌کنندگان چگونه به محرک‌های هدف (Target Stimuli) تحت شرایط متفاوتِ توجه (Attention) پاسخ می‌دهند. یکی از روش‌های رایج در این زمینه، ارائهٔ نشانه‌ها (Cues) پیش از نمایش محرک هدفِ مرتبط با تکلیف (Task-Relevant Target Stimulus) است؛ نشانه‌هایی که توجهِ شرکت‌کننده را به یک مکان خاص (Specific Location) یا یک ویژگی هدف (Target Feature) معین هدایت می‌کنند. در این تکالیف که به آن‌ها تکالیف نشانه‌دهی (Cuing Tasks) گفته می‌شود، کانون توجه (Focus of Attention) از طریق اطلاعات موجود در نشانه (Cue) مورد دستکاری (Manipulated) قرار می‌گیرد.

در مطالعات نشانه‌دهی (Cuing Studies) مربوط به توجه فضایی ارادی (Voluntary Spatial Attention)، Michael Posner و همکارانش نشانه‌ای (Cue) به شرکت‌کنندگان ارائه کردند که توجه آن‌ها را به یک مکان خاص (Location) روی صفحه کامپیوتر (Computer Screen) هدایت می‌کند (شکل 7.15). در مرحله بعد، یک محرک هدف (Target Stimulus) در همان مکان نشانه‌گذاری‌شده (Cued Location) یا در مکان دیگری (Other Location) بر روی صفحه فلش می‌شود. از شرکت‌کنندگان ممکن است خواسته شود که پس از ارائه محرک هدف (Target Stimulus)، یک دکمه (Button) را با حداکثر سرعت فشار دهند تا نشان دهند که محرک رخ داده است (Stimulus Occurred)، یا به پرسشی درباره محرک (Stimulus) پاسخ دهند، مانند: «قرمز بود یا آبی؟» این طراحیِ مطالعه، به پژوهشگران (Researchers) امکان می‌دهد تا اندازه‌گیری کنند که انجام تکلیف چقدر طول می‌کشد (زمان واکنش / زمان پاسخ – Reaction Time or Response Time)، شرکت‌کننده با چه دقتی (Accuracy) تکلیف را انجام می‌دهد (نرخ خطا – Error Rate) یا هر دو را بررسی کنند.

در یکی از نسخه‌های این آزمایش، به شرکت‌کنندگان آموزش داده می‌شود که اگرچه نشانه (cue)، مانند یک فلش (arrow)، محتمل‌ترین مکان محرک (stimulus) آینده را نشان می‌دهد، اما آن‌ها باید به هدف (target) در هر جایی که ظاهر شود، پاسخ دهند. بنابراین، نشانه (cue) مکان هدف (target) را در اکثر آزمایش‌ها (trials) پیش‌بینی می‌کند (هر آزمایش (trial) شامل ارائه نشانه (cue)، هدف (target) بعدی و پاسخ مورد نیاز است). این نوع نشانه‌سازی (cuing) به عنوان نشانه‌سازی درون‌زا (endogenous cuing) شناخته می‌شود، که در آن جهت‌گیری توجه (orienting of attention) به نشانه (cue) ارادی است و بر اساس اهداف شرکت‌کننده (participant’s goals) و معنای نشانه (meaning of the cue) انجام می‌شود. در مقابل، یک نشانه برون‌زا (exogenous cue) به دلیل ویژگی‌های فیزیکی خود به طور خودکار توجه (attention) را به خود جلب می‌کند (برای مثال، فلاش نور (flash of light)؛ برای بررسی این مکانیسم به «توجه دیداری فضایی بازتابی» (Reflexive Visuospatial Attention) در بخش 7.4 مراجعه کنید).

شکل 7.15 پارادایم نشانه فضایی (spatial cuing paradigm) که توسط مایکل پوسنر (Michael Posner) و همکارانش رایج شده است.
شرکت‌کننده جلوی صفحه نمایش رایانه (computer screen) می‌نشیند، نگاه خود را بر علامت صلیب مرکزی (central cross) ثابت می‌کند (fixates) و به او گفته می‌شود که هرگز تثبیت چشمی (eye fixation) خود را از آن علامت منحرف نکند. یک فلش نشانه (arrow cue) مشخص می‌کند که شرکت‌کننده باید به طور مخفیانه (covertly) به کدام نیمه میدان بینایی (visual hemifield) توجه (attend) کند. سپس نشانه (cue) با یک هدف (target) (جعبه سفید) در مکان درست نشانه‌گذاری‌شده (correctly cued location) (a) یا در مکان نادرست (incorrectly cued location) (b) دنبال می‌شود. در آزمایش‌های دیگر (other trials) (c)، نشانه (cue) (مثلاً فلش دو طرفه (double-headed arrow)) به شرکت‌کننده اطلاع می‌دهد که احتمال ظاهر شدن هدف (target) در سمت راست یا چپ (right or left location) برابر است.

هرگاه یک نشانه (cue) به‌درستی مکان هدفِ بعدی (subsequent target) را پیش‌بینی کند، آن وضعیت یک آزمون معتبر (valid trial) محسوب می‌شود (شکل ۷.۱۵a). اگر رابطه میان نشانه (cue) و هدف (target) قوی باشد -به این معنا که نشانه معمولاً (برای مثال در ۹۰٪ موارد) مکان هدف را پیش‌بینی کند- آنگاه شرکت‌کنندگان می‌آموزند از نشانه برای پیش‌بینی مکان هدف بعدی بهره بگیرند. با این حال، گاهی به دلیل آنکه ممکن است هدف در مکانی ارائه شود که توسط نشانه مشخص نشده است، شرکت‌کننده در یک آزمون نامعتبر (invalid trial) دچار گمراهی می‌شود (شکل ۷.۱۵b). در نهایت، پژوهشگر ممکن است برخی نشانه‌ها را وارد آزمایش کند که هیچ اطلاعاتی درباره محتمل‌ترین مکان هدفِ قریب‌الوقوع (impending target) فراهم نمی‌کنند؛ این وضعیت به‌عنوان یک آزمون خنثی (neutral trial) شناخته می‌شود (شکل ۷.۱۵c).

در مطالعات نشانه‌گذاری توجه ارادی (cuing studies of voluntary attention)، فاصله زمانی میان ارائه نشانه (cue) و هدفِ بعدی (subsequent target) بسیار کوتاه است: در حد چند صد میلی‌ثانیه (milliseconds) و حداکثر یک یا دو ثانیه. هنگامی که به شرکت‌کنندگان اجازه داده نمی‌شود چشمان خود را به سوی مکان نشانه‌گذاری‌شده در فضا حرکت دهند، بلکه باید نگاهشان را بر یک نقطه تثبیت مرکزی (central fixation point) ثابت نگه دارند -وضعیتی که به آن توجه پنهان (covert attention) گفته می‌شود- و نشانه به‌درستی مکان هدف را پیش‌بینی کند، آنان سریع‌تر از زمانی پاسخ می‌دهند که نشانه‌های خنثی (neutral cues) ارائه می‌شود (شکل ۷.۱۶). این تسریع در پاسخ، بیانگر مزایای توجه (benefits of attention) است. در مقابل، هنگامی که محرک (stimulus) در مکانی غیرمنتظره ظاهر شود، زمان واکنش (reaction time) طولانی‌تر می‌شود -یعنی پاسخ‌ها کندتر هستند- و این امر هزینه‌های توجه (costs of attention) را آشکار می‌سازد. چنانچه از شرکت‌کنندگان خواسته شود یک ویژگی خاص (particular feature) از هدف را تمییز دهند (discriminate)، در این صورت مزایا و هزینه‌های توجه می‌تواند به جای، یا افزون بر، سنجه‌های زمان واکنش (reaction time)، بر حسب دقت (accuracy) بیان شود.

شکل 7.16 کمی‌سازی توجه فضایی (quantification of spatial attention) با استفاده از معیارهای رفتاری (behavioral measures).

نتایج مطالعه (study) توسط پوسنر و همکارانش (Posner and colleagues) که در شکل 7.15 نشان داده شده است، بر اساس زمان‌های واکنش (reaction times) به اهداف (targets) در مکان‌های غیرمنتظره (unexpected / invalid)، خنثی (neutral) و مورد انتظار (expected / valid) برای نیم‌میدان‌های بینایی راست و چپ (right and left visual hemifields) ارائه شده است.

این مزایا و هزینه‌ها (benefits and costs) به تأثیر توجه پنهان (covert attention) بر کارایی پردازش اطلاعات (efficiency of information processing) نسبت داده شده است. طبق اکثر تئوری‌ها (theories)، یک نشانه بسیار پیش‌بینی‌کننده (highly predictive cue) شرکت‌کنندگان را وادار می‌کند تا توجه پنهان (covert attention) خود را به درون معطوف کنند و نوعی «نور کانونی ذهنیِ توحه» (mental “spotlight” of attention) را بر مکان میدان بینایی نشانه‌گذاری‌شده (cued visual field location) بتابانند. نورافکن (spotlight) استعاره‌ای است برای توصیف اینکه چگونه مغز (brain) ممکن است به یک مکان فضایی (spatial location) توجه کند. از آنجا که شرکت‌کنندگان (participants) معمولاً ملزم هستند که چشمان خود (eyes) را روی یک نقطه ثابت (fixed spot) که متفاوت از نقطه‌ای است که باید به آن توجه شود، نگه دارند، مکانیسم‌های داخلی یا پنهان توجه (internal or covert mechanisms of attention) باید فعال باشند.

پوسنر و همکارانش (Posner and his colleagues, 1980) پیشنهاد کرده‌اند که این نور توجه (attentional spotlight) با تأثیر بر پردازش حسی و ادراکی (sensory and perceptual processing)، زمان‌های واکنش (reaction times) را تحت تأثیر قرار می‌دهد؛ به این معنا که محرک‌ها (stimuli) که در یک مکان مورد توجه (attended location) ظاهر می‌شوند، در طول پردازش ادراکی (perceptual processing) سریع‌تر از محرک‌هایی (stimuli) پردازش می‌شوند که در یک مکان بدون توجه (unattended location) ظاهر می‌شوند. این افزایش پردازش محرک‌های مورد توجه (enhancement of attended stimuli)، که نوعی انتخاب اولیه (early selection) است، با این پیشنهاد سازگار است که تغییرات در پردازش ادراکی (perceptual processing) می‌تواند زمانی رخ دهد که شرکت‌کننده (participant) به طور پنهان (covertly) در یک مکان محرک (stimulus location) حضور دارد.

اکنون ممکن است فکر کنید: «یک لحظه صبر کنید -پاسخ سریع‌تر به هدف (target) که در یک مکان مورد توجه (attended location) ظاهر می‌شود، به این معنا نیست که هدف در مسیرهای حسی (sensory pathways) به طور مؤثرتری پردازش شده است.» در واقع، اندازه‌گیری‌های زمان واکنش حرکتی (measures of motor reaction time) یا به طور کلی‌تر معیارهای رفتاری (behavioral measures) تنها ارزیابی‌های غیرمستقیم (indirect assessments) از مراحل خاص پردازش عصبی (neural processing) ارائه می‌دهند. تفاوت‌ها در زمان پاسخ‌دهی (response time) می‌تواند صرفاً منعکس‌کننده رویدادهایی باشد که پس از تکمیل پردازش حسی (sensory processing) رخ می‌دهند — برای مثال در سیستم حرکتی (motor system). بنابراین، اگر معیار ما (measure) سرعت یا دقت پاسخ‌های حرکتی (motor responses) باشد، چگونه می‌توانیم مطمئن شویم که سیستم ادراکی (perceptual system) واقعاً تحت تأثیر توجه (attention) قرار گرفته است؟

در حالت ایده‌آل، این سؤال با اندازه‌گیری مستقیم (direct measurement) مراحل مختلف گسسته پردازش ادراکی و پساادراکی (discrete stages of perceptual and post-perceptual processing)، به جای تلاش برای استنتاج آن‌ها از پاسخ‌های رفتاری (behavioral responses)، حل می‌شود. برای تعیین اینکه آیا تغییرات در توجه (changes in attention) واقعاً بر مراحل پردازش ادراکی (perceptual processing stages) در مغز (brain) تأثیر می‌گذارند، محققان (researchers) روش‌های ثبت غیرتهاجمی (noninvasive recording methods) را با روش‌های تجربی توسعه‌یافته توسط روان‌شناسان شناختی (experimental methods developed by cognitive psychologists)، مانند پارادایم‌های نشانه‌گذاری (cuing paradigms)، ترکیب کردند. این ترکیب روش‌ها (combination of methods) اولین شواهد فیزیولوژیکی قطعی (definitive physiological evidence) را به دست آورد که از انتخاب اولیه (early selection) در انسان‌ها (humans) حمایت می‌کرد و این شواهد از مطالعاتی حاصل شد که با استفاده از ثبت‌های پتانسیل مرتبط با رویداد (event-related potential, ERP) برای اندازه‌گیری فرآیندهای حسی (sensory processes) در حین توجه (attention) انجام شده بودند.

به عنوان مثال، سیگنال‌های عصبی (neural signals) برانگیخته شده توسط صداهای مورد توجه (attended sounds) به شدت در قشر شنوایی (auditory cortex) از حدود ۵۰ میلی‌ثانیه پس از شروع صدا (50 ms after sound onset) تقویت شدند (Hillyard et al., 1973). در مدالیته بصری (visual modality)، سیگنال‌های ورودی مورد توجه (attended input signals) به طور مشابه در قشر بینایی خارج از قشر اصلی (extrastriate visual cortex) تقویت شدند و ورودی‌های بدون توجه (unattended inputs) سرکوب شدند، که این تغییرات از حدود ۸۰ میلی‌ثانیه (about 80 ms) شروع می‌شد (Van Voorhis and Hillyard, 1977). زمان‌بندی اولیه (early timing) این اثرات توجه (attention) نشان داد که انتخاب توجه (attentional selection) در سطوح اولیه پردازش حسی (early levels of sensory processing) رخ می‌دهد، پیش از آنکه ویژگی‌های محرک (stimulus properties) به طور کامل تجزیه و تحلیل شوند. در بخش بعدی (next section) به بررسی دقیق تأثیرات توجه بر پردازش بصری (effects of attention on visual processing) خواهیم پرداخت.

ادامه فصل در «قسمت بعد فصل هفتم»