توجه انتخابی و کنترل عصبی آن: بررسی مکانیزم‌های مغزی، ادراک و آگاهی در انسان

او چشمانش (Eyes) را کمی جمع می‌کند و به نظر می‌رسد که بینایی (Vision) خود را تحت فشار قرار می‌دهد، سرش را کمی حرکت می‌دهد و پاسخ می‌دهد: «بله، من اعداد (Numbers) را می‌بینم.» سپس دکتر متوجه می‌شود که نگاه مرد به نقطه‌ای فراتر از او معطوف است و نه به اشیایی (Objects) که در دست دارد. وقتی سر خود را برمی‌گرداند و از بالای شانه نگاه می‌کند، یک ساعت بزرگ (Large Clock) روی دیوار پشت سرش را می‌بیند!

با وجود اینکه دکتر هر دو شیء (Objects) را در یک دست مستقیماً در مقابل بیمار نگه می‌دارد، آنها را در فضا و در نور (Lighting) مناسب روی هم قرار می‌دهد، بیمار در هر بار تنها یک مورد را می‌بیند. آن یک مورد حتی ممکن است کاملاً متفاوت باشد: موردی که صرفاً در جهت نگاه او (Gaze Direction) قرار دارد، مانند ساعت (Clock) روی دیوار. بیمار می‌تواند هر یک از اشیاء ارائه‌شده (Presented Objects) توسط پزشک را «ببیند»، اما نمی‌تواند همه آنها را با هم مشاهده کند و نمی‌تواند موقعیت آنها را نسبت به یکدیگر یا نسبت به خودش به طور دقیق توصیف کند. بر اساس این علائم، متخصص مغز و اعصاب (Neurologist) بیمار را به سندرم بالینت (Bálint’s Syndrome) مبتلا تشخیص می‌دهد، وضعیتی که در اثر آسیب دوطرفه به نواحی قشر آهیانه‌ای خلفی (Posterior Parietal Cortex) و قشر پس‌سری (Occipital Cortex) ایجاد می‌شود. نتیجه این وضعیت، اختلال شدید در توجه بصری (Visual Attention) و آگاهی بصری (Visual Awareness) است، به طوری که تنها یک یا زیرمجموعهٔ کوچکی از اشیاء موجود (Available Objects) در هر لحظه درک می‌شوند و مکان آنها در فضا به اشتباه تعیین می‌شود (Mislocalized in Space).

شکل ۷.۱. معاینهٔ یک بیمار در حال بهبودی از سکتهٔ قشر مغز (Cortical Stroke)

(a) پزشک یک شانهٔ جیبی (Pocket Comb) را بالا می‌گیرد و از بیمار می‌پرسد که چه می‌بیند. بیمار گزارش می‌دهد که شانه (Comb) را می‌بیند.

(b) سپس پزشک یک قاشق (Spoon) را بالا می‌گیرد و بیمار گزارش می‌دهد که قاشق (Spoon) را نیز می‌بیند.

(c) اما وقتی پزشک قاشق (Spoon) و شانه (Comb) را هم‌زمان بالا می‌گیرد، بیمار می‌گوید که در هر بار تنها یک شیء (Object) را می‌بیند. بیمار مبتلا به سندرم بالینت (Bálint’s Syndrome) است.

سندرم بالینت (Bálint’s Syndrome) یک نمونهٔ پاتولوژیک شدید از تجربه‌ای است که همهٔ ما روزانه تجربه می‌کنیم: ما به طور آگاهانه (Consciously) تنها بخش کوچکی از حجم وسیع اطلاعات موجود در سیستم‌های حسی (Sensory Systems) خود را لحظه‌به‌لحظه درک می‌کنیم. با بررسی دقیق بیماران مبتلا به مشکلات توجه (Attentional Problems)، توانسته‌ایم درک بیشتری پیدا کنیم درباره اینکه مغز چگونه و روی چه چیزی توجه (Attention) خود را متمرکز می‌کند. مسئلهٔ مرکزی در مطالعهٔ توجه (Attention) این است که مغز چگونه می‌تواند برخی اطلاعات را به قیمت نادیده گرفتن اطلاعات دیگر انتخاب کند.

رابرت لوئیس استیونسون (Robert Louis Stevenson) نوشت: «جهان پر از چیزهای گوناگون است، من مطمئنم که همهٔ ما باید به اندازهٔ پادشاهان خوشحال باشیم.» اگرچه این چیزها ممکن است ما را خوشحال کنند، اما تعداد بسیار زیاد آنها برای سیستم ادراک (Perceptual System) ما مشکل ایجاد می‌کند: اضافه‌بار اطلاعات (Information Overload). ما از تجربه می‌دانیم که در هر لحظه با اطلاعاتی بیش از آنچه می‌توانیم پردازش و درک کنیم، احاطه شده‌ایم. بنابراین، سیستم عصبی (Nervous System) باید در مورد اینکه چه چیزی را پردازش کند، «تصمیم‌گیری (Decisions)» کند. بقای ما ممکن است به این بستگی داشته باشد که کدام محرک‌ها (Stimuli) انتخاب شوند و به چه ترتیبی برای پردازش در اولویت قرار گیرند. در این فصل، پس از توضیح مفهوم توجه (Attention) و بررسی ساختارهای تشریحی (Anatomical Structures) درگیر با آن، بررسی می‌کنیم که چگونه آسیب به مغز توجه انسان را تغییر می‌دهد و بینشی در مورد چگونگی سازماندهی توجه (Attention) در مغز به ما می‌دهد. سپس بحث می‌کنیم که توجه (Attention) چگونه بر حس (Sensation) و ادراک (Perception) تأثیر می‌گذارد. در پایان، با بررسی شبکه‌های مغزی (Brain Networks) مورد استفاده برای کنترل توجه (Attentional Control)، نتیجه‌گیری می‌کنیم.

۷-۱ توجه انتخابی و آناتومی توجه

(Selective Attention and the Anatomy of Attention) 

در پایان قرن نوزدهم، روان‌شناس بزرگ آمریکایی، ویلیام جیمز (William James) (شکل ۷.۲)، یک مشاهدهٔ دقیق (Astute Observation) داشت:

همه می‌دانند توجه (Attention) چیست. توجه (Attention) یعنی تسلط ذهن (Mind)، به شکلی واضح و روشن، بر روی یک شیء (Object) یا یک رشتهٔ فکری از میان چندین شیء یا جریان فکری ممکن (Several Simultaneously Possible Objects or Trains of Thought). کانون‌نمایی (Focalization) و تمرکز آگاهی (Concentration of Consciousness) جوهرهٔ آن هستند. این به معنای کناره‌گیری (Withdrawal) از برخی چیزها برای برخورد مؤثر با سایر چیزهاست، و این وضعیت واقعاً نقطهٔ مقابل حالت سردرگمی، گیجی و پراکندگی ذهن (Confused, Dazed, Scatterbrain State) قرار دارد. (دبلیو. جیمز، ۱۸۹۰)

جیمز با دقت ویژگی‌های کلیدی پدیده‌های توجه (Attentional Phenomena) را که امروزه در دست بررسی هستند، بیان کرد. جملهٔ «آن، تسلط ذهن (Mind) است» نشان می‌دهد که ما می‌توانیم کانون توجه (Focus of Attention) را انتخاب کنیم؛ به این معنا که توجه (Attention) می‌تواند ارادی (Voluntary) باشد. اشارهٔ او به «تمرکز روی یکی از چندین شیء ممکن (Possible Objects) یا رشته‌های فکری همزمان (Trains of Thought) که به‌طور هم‌زمان ممکن است توجه ما را جلب کنند.» به ناتوانی در توجه همزمان به چندین چیز اشاره دارد و بدین ترتیب، جنبه‌های انتخابی توجه (Selective Aspects of Attention) را نشان می‌دهد. جیمز با بیان اینکه «به معنای کناره‌گیری (Withdrawal) از برخی چیزها به منظور برخورد مؤثر با دیگران است»، ایدهٔ ظرفیت محدود توجه (Limited Capacity in Attention) را مطرح کرد.

شکل ۷-۲: ویلیام جیمز (William James) ‏۱۹۱۰–۱۸۴۲.

هرچند نوشته‌های جیمز شفاف و گویا بودند، اما در دوران زندگی او، آگاهی چندانی درباره سازوکارهای رفتاری (Behavioral mechanisms)، محاسباتی (Computational mechanisms) یا عصبیِ توجه (Neural mechanisms of Attention) وجود نداشت. از آن زمان تاکنون، دانش مربوط به توجه (Attention) شکوفا شده است و پژوهشگران توانسته‌اند انواع و سطوح گوناگون رفتارهای توجهی (Attentive Behaviors) را شناسایی کنند. نخست، بیایید توجه انتخابی (Selective Attention) را از برانگیختگی (Arousal) جدا کنیم. برانگیختگی (Arousal) به وضعیت فیزیولوژیک و روان‌شناختی کلی ارگانیزم (Global Physiological and Psychological State of the Organism) اشاره دارد و بهتر است آن را همچون یک پیوستار (Continuum) در نظر بگیریم که از خواب عمیق (Deep Sleep) تا هوشیاریِ بیش‌فعال یا فوق‌هشیاری (Hyperalertness) ــ مانند زمانی که فرد ترس شدید (Intense Fear) را تجربه می‌کند ــ امتداد می‌یابد. این موضوع را در فصل چهاردهم (Chapter 14) با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد.

در مقابل، توجه انتخابی (Selective Attention) یک حالت سراسریِ مغز (Global Brain State) نیست. بلکه در هر سطحی از برانگیختگی (Arousal)، به تخصیص توجه (Allocation of Attention) میان ورودی‌های مرتبط (Relevant Inputs)، افکار (Thoughts) و اقدامات (Actions) اشاره دارد، در حالی که هم‌زمان ورودی‌های نامربوط یا محرک‌های مزاحم (Irrelevant or Distracting Inputs) را نادیده می‌گیرد. توجه انتخابی همان تواناییِ اولویت‌بندی (Ability to Prioritize) و تمرکز بر برخی امور و چشم‌پوشی از امور دیگر است. اما چه چیزی این اولویت (Priority) را تعیین می‌کند؟ عوامل بسیاری در این امر نقش دارند. برای نمونه، در بسیاری از موقعیت‌ها، یک راهبرد بهینه (Optimal Strategy) آن است که توجه خود را معطوف به محرک‌هایی (Stimuli) کنید که با رفتار (Behavior) و اهداف جاری (Current Goals) هماهنگ هستند. برای مثال، اگر می‌خواهید در این کلاس موفق شوید، باید توجهتان را به این فصل (This Chapter) معطوف کنید، نه به خوراک رسانه‌های اجتماعی (Social Media Feed) خود.

این فرایند، کنترل مبتنی بر هدف (Goal-Driven Control) است ــ که آن را کنترل از بالا به پایین (Top-Down Control) نیز می‌نامند ــ و به‌وسیله اهداف رفتاری فعلی فرد (Current Behavioral Goals) هدایت می‌شود و بر پایه اولویت‌های آموخته‌شده (Learned Priorities) شکل می‌گیرد؛ اولویت‌هایی که حاصل تجربه شخصی (Personal Experience) و سازگاری‌های تکاملی (Evolutionary Adaptations) هستند. با این حال، اگر حتی وقتی با جدیت مشغول مطالعه این کتاب هستید، صدای بلندی (Loud Bang) به گوش برسد، به‌طور بازتابی (Reflexively) سرتان را بلند می‌کنید و به بررسی آن می‌پردازید. این واکنشی درست و سازگار با بقا (Survival Behavior) است، زیرا صدای بلند می‌تواند هشداردهنده خطر (Signal of Potential Danger) باشد. این واکنش شما توسط خودِ محرک (Stimulus) هدایت می‌شود و بنابراین کنترل مبتنی بر محرک (Stimulus-Driven Control) ــ که به نام کنترل از پایین به بالا (Bottom-Up Control) نیز شناخته می‌شود ــ نام دارد. این نوع کنترل بسیار کمتر به اهداف رفتاری جاری (Current Behavioral Goals) وابسته است.

مکانیزم‌های کنترل توجه (attentional control mechanisms) تعیین می‌کنند که توجه ما به کجا و روی چه چیزی متمرکز شود و شامل شبکه‌های گسترده اما بسیار خاص قشری و زیرقشری (cortical and subcortical networks) هستند که با یکدیگر تعامل دارند تا بتوانیم اطلاعات را به صورت انتخابی (selective) پردازش کنیم (به کادر «جهت‌گیری آناتومیکی (Anatomical Orientation)» مراجعه کنید). چندین ناحیه قشری (cortical areas) در توجه نقش مهمی دارند: بخش‌هایی از قشر فرونتال فوقانی (superior frontal cortex)، قشر آهیانه‌ای پسین (posterior parietal cortex) و قشر گیجگاهی فوقانی پسین (posterior superior temporal cortex)، به همراه ساختارهای مغزی میانی‌تر (more medial brain structures) مانند قشر سینگولیت قدامی (anterior cingulate cortex). علاوه بر این، کولیکولوس فوقانی (superior colliculus) در مغز میانی (midbrain) و هسته پولوینار تالاموس (pulvinar nucleus of the thalamus) که بین مغز میانی و قشر (midbrain and cortex) قرار دارند، در کنترل توجه (control of attention) نقش دارند.

جهت‌گیری آناتومیکی (Anatomical Orientation)

آناتومی توجه (Anatomy of Attention)

نواحی اصلی مغز (major regions of the brain) که در توجه (attention) نقش دارند، شامل بخش‌هایی از لوب‌های فرونتال و آهیانه‌ای (frontal and parietal lobes) و همچنین ساختارهای زیرقشری (subcortical structures) است که در بر می‌گیرد بخش‌هایی از تالاموس (thalamus) و کولیکولوس‌های فوقانی (superior colliculi).

ما می‌دانیم که آسیب (damage) به این ساختارها (structures) می‌تواند باعث نقص‌ها (deficits) در توانایی جهت‌دهی توجه آشکار (overt attention orientation)، یعنی جهت‌گیری نگاه چشم (eye gaze direction)، و جهت‌دهی توجه پنهان (covert attention orientation)، یعنی توجهی که بدون تغییر در جهت چشم، سر یا بدن هدایت می‌شود (attention directed without changes in eye, head, or body orientation)، شود. در نهایت، توجه (attention) بر سیستم‌های حسی (sensory systems) تأثیر می‌گذارد و به همین دلیل، بسیاری از پژوهش‌ها در زمینه توجه (attention) اثر آن را بر پردازش سیگنال‌های حسی (sensory signal processing) بررسی می‌کنند.

مکانیزم‌های کنترل توجه (attentional control mechanisms) بر مراحل خاصی از پردازش اطلاعات (information processing) تأثیر می‌گذارند، جایی که گفته می‌شود «انتخاب (selection)» ورودی‌ها (یا خروجی‌ها) صورت می‌گیرد، و از این رو اصطلاح توجه انتخابی (selective attention) به کار می‌رود. (برای ساده‌سازی، اغلب از اصطلاح توجه (attention) به جای مفهوم خاص‌تر توجه انتخابی (selective attention) استفاده خواهیم کرد.) توجه (attention) بر نحوه کدگذاری ورودی‌های حسی (coding of sensory inputs)، ذخیره آن اطلاعات در حافظه (memory)، پردازش معنایی آن (semantic processing) و اعمال آن برای بقا در یک جهان چالش‌برانگیز (acting on it to survive in a challenging world) تأثیر می‌گذارد. این فصل بر مکانیزم‌های توجه انتخابی (mechanisms of selective attention) و نقش آن در ادراک (perception) و آگاهی (awareness) متمرکز است.

پیام‌های کلیدی

TAKE-HOME MESSAGES

▪️توجه انتخابی (Selective attention) به معنای توانایی آن است که آگاهی خود را بر یک محرک (Stimulus)، فکر (Thought) یا عمل (Action) خاص متمرکز کنید، در حالی که سایر محرک‌ها، افکار و اعمال نامرتبط (Irrelevant) را نادیده می‌گیرید.

▪️برانگیختگی (Arousal) یک حالت فیزیولوژیکی و روان‌شناختی کلی مغز (Global physiological and psychological brain state) است؛ در مقابل، توجه انتخابی (Selective attention) تعیین می‌کند که در هر سطح مشخصی از برانگیختگی—چه بالا (High) و چه پایین (Low)—به چه چیزهایی توجه می‌کنیم و چه چیزهایی را نادیده می‌گیریم.

▪️شبکه‌های ویژه برای کنترل توجه (Control of attention) شامل مجموعه‌ای از ساختارهای قشری (Cortical structures) و زیرقشری (Subcortical structures) می‌شوند.

▪️توجه (Attention) بر چگونگی پردازش ورودی‌های حسی (Sensory inputs)، ذخیره‌سازی اطلاعات در حافظه (Memory storage)، پردازش معنایی (Semantic processing) آن و همچنین اقدام بر اساس آن (Acting on it) تأثیر می‌گذارد