Избирательное слуховое внимание

В статье Кранса, Исбелла, Джулиано и Невилла (2013 года) избирательное слуховое внимание рассматривается сквозь призму «эффекта бутылочного горлышка» — мозгового процесса, который препятствует обработке многих стимулов. Например, ученик сосредоточен на учителе, проводящем урок, игнорируя крики одноклассников в шумном классе. В результате информация, полученная от учителя, сохраняется и фиксируется в долговременной памяти ученика. Учащийся не обращает внимания на раздражители из шумного класса — словно их и не было. Мозг просто не может в течение длительного времени собирать всю информацию, которую органы чувств получают из хаотичного окружения, поэтому он тщательно обрабатывает только самую актуальную и важную информацию^[4].

Ранние исследования избирательного слухового внимания были проведены в 1953 году, когда Колин Черри открыл «эффект коктейльной вечеринки»^[5]. В те годы авиадиспетчеры, находясь на вышке, принимали сообщения пилотов через громкоговорители. Прослушивание множества голосов через один громкоговоритель усложняло рабочий процесс^[6]. Черри провёл эксперимент-имитацию проблемы, с которой столкнулись авиадиспетчеры. Участники должны были прослушать два сообщения, воспроизводимых одновременно из одного громкоговорителя, а затем повторить то, что они услышали. Позже это назвали задачей «дихотического прослушивания»^[7].

Хотя Дональд Бродбент начал свою деятельность после Колина Черри, его часто считают первым, кто целеноправлено использовал дихотические слуховые тесты в своих исследованиях^[8][9]. Бродбент использовал метод дихотического прослушивания, чтобы проверить, насколько избирательно участники реагируют на стимулы, когда их слишком много. В 1958 году учёный использовал свои результаты для разработки модели «фильтра внимания». Он предположил, что возможности человеческой системы обработки информации ограничены, из-за чего она не может воспринимать большое количество данных. В следствие, прежде чем начать обрабатывать информацию, мозг выполняет предварительный отбор. Также Бродбент предположил, что слуховая информация поступает в неограниченную область сенсорной памяти^[10]. Затем выбирается один поток связанной информации, который проходит через «узкое место», в то время как неотобранная информация, быстро теряет свою значимость и не обрабатывается мозгом^[11]. Модель Бродбента противоречит «эффекту коктейльных вечеринок», поскольку она предсказывает, что люди никогда не будут откликаться на свои имена из источников, на которые не обращено их внимание. Это происходит, поскольку неважная информация не доходит до мозговой обработки.

В 1963 году Д. и Э. Дойчи выдвинули «Модель поздней селекции», которая стала конкурентом модели Бродбента^[12]. Модель Дойчей предполагает, что вся информация и сенсорные сигналы обрабатываются на основе значения^[12]. Позже в процессе обработки, прежде чем информация поступает в кратковременную память, она фильтруется на основе семантических характеристик. Далее в кратковременную память поступают стимулы, содержащие только релевантную информацию. «Модель избирательного слухового внимания Д. и Э. Дойчей» предполагает, что слабая реакция на менее важные стимулы обусловлена решением касательного того какая информация важнее. Более важные стимулы благодаря своему приоритету попадают в рабочую память первыми.

В 1964 году Энн Трейсман, аспирантка Бродбента, усовершенствовала теорию своего учителя, предложив свою собственную — «модель аттенюатора»^[13][14]. В модели Трейсман нерелевантная информация ослабляется на фоне релевантной, но при этом всё равно обрабатывается. Например, представьте, что находясь в кофейне и заказывая напиток, вы одновременно слышите три фоновых источника звука — разговоры, звук кофеварки, музыку. Модель Трейсман свидетельствует о том, что во время разговора с кассиром вы всё равно будете слышать эти три звука. Они просто будут звучать тише, словно их громкость «уменьшили». Трейсман также предполагает, что в избирательном слуховом внимании существует пороговый механизм, при котором слова из нерелевантного потока информации могут привлечь внимание человека. Слова с низким порогом входа, то есть с более высоким уровнем значения и важности (к примеру чьё-то имя и фраза «берегись»), направляют внимание человека туда, где оно требуется на данный момент^[13].

Избирательное слуховое внимание — это компонент слухового внимания, который включает в себя возбуждение, ориентировочную реакцию и продолжительность концентрации внимания. Известно, что избирательное слуховое внимание легче изучать среди детей^[15] и взрослых, а не у младенцев. Это происходит из-за их ограниченной способности использовать и понимать словесные команды. В результате большая часть знаний о слуховом отборе у младенцев получена на основе других исследований, к примеру, изучения восприятия и различения речи и языка^[1]. Тем не менее, были зафиксированы небольшие различия в слуховом выборе у младенцев. К примеру, когда предпочтение отдавалось голосу матери младенца, а не другой женщине^[16]; родному языку, а не иностранному^[17]; не разговорам между взрослыми, а речи, обращённой к самому ребёнку^[18].

Дети старшего возраста способны лучше улавливать и отсеивать слуховые стимулы, в отличие от детей младшего возраста. Это говорит о том, что избирательное слуховое внимание — это способность, которая зависит от возраста и развивается при улучшении автоматической обработки информации^[19].

Поскольку дети младшего возраста хуже обнаруживают и отсеивают слуховые стимулы по сравнению с детьми старшего возраста, их способность отличать несущественную информацию от релевантной так же ниже. Способность концентрировать внимание на одном сигнале на фоне другой информации улучшается с возрастом (от 5 до 12 лет), после чего развитие этого навыка завершается^[20].

К факторам, которые, как было доказано, способствуют развитию этих способностей по мере взросления, относятся повышенные языковые навыки и словарный запас^[20].

Другой фактор заключается в том, что дети старшего возраста лучше подготовлены к пониманию задания и к вознаграждению и/или наказанию за то, что они способны/не способны понять и выполнить задание^[21]. Таким образом, они меньше обращают внимание на нерелевантные раздражители. С помощью концепции случайного обучения, было измерено, что дети в возрасте от 11 лет и старше начинают хуже воспринимать случайные стимулы из-за развития методов активной обработки релевантной информации^[22].

В целом, неспособность отфильтровывать нерелевантную информацию и/или выделять внимание на релевантную информацию приводит к незрелому с точки зрения развития распределению внимания^[23].

В последние годы такие инструменты нейровизуализации, как ПЭТ (позитронно-эмиссионная томография) и фМРТ (функциональная магнитно-резонансная томография), оказались очень успешными при проведении нейронных операций с высоким пространственным разрешением. В частности, в ходе многочисленных исследований была использована ФМРТ для поиска доказательств влияния внимания на слуховую кору головного мозга. Другое исследование, основанное на «классических» парадигмах дихотического избирательного прослушивания, также оказалось успешным. Результаты показали, что эффекты были сильнее в коре^{[24][25][26][27]}, противоположной направлению внимания и были интерпретированы как «избирательная настройка левой или правой слуховой коры в соответствии с направлением внимания»^[27].

Распространённость избирательного слуха ещё чётко не изучена. Однако есть некоторые исследователи, которые утверждают, что доля избирательного слуха выше у мужчин. Ида Цюндорф, Ханс-Отто Карнат и Йорг Левальд в 2010 году провели исследование, в котором изучали преимущества и способности мужчин в локализации слуховой информации^[28]. В их исследовании была использована задача локализации звука, сосредоточенная на «эффекте коктейльной вечеринки». Участники мужского и женского пола должны были попытаться выделить звуки из определённого источника в дополнение к другим конкурирующим звукам из других источников. Результаты показали, что результаты мужчины были лучше. Участницам женщинам было труднее находить нужные звуки в окружении множества источников. Цюндорф и другие предположили, что, возможно, в зависимости от пола различаются процессы внимания, которые помогают определить местонахождение нужного звука в слуховом поле из множества источников. Хотя у мужчин и женщин действительно есть некоторые различия, когда речь заходит об избирательном слуховом восприятии, оба пола испытывают трудности, когда сталкиваются с проблемой многозадачности. Особенно когда задачи, которые необходимо выполнять одновременно, схожи по своей природе^[29].

Известно, что избирательный слух не является расстройством с физиологической или психологической точки зрения. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), расстройство слуха возникает при полной потере способности слышать. С технической точки зрения, избирательный слух — это не «глухота» к определённому звуковому сообщению. Скорее, это избирательное восприятие звукового сообщения человеком. С физической точки зрения звуковое сообщение воспринимается ухом, а мозг систематически отфильтровывает нежелательную информацию, чтобы сосредоточиться на соответствующих важных частях сообщения. Поэтому избирательное слушание не следует путать с физиологическим расстройством слуха. Избирательное слуховое внимание — это нормальный сенсорный процесс мозга, и у людей с нарушениями сенсорной обработки, такими как аутизм, синдром дефицита внимания и гиперактивности, посттравматическое стрессовое расстройство^[30], шизофрения^[31], избирательный мутизм^[32] и автономные нарушения слуховой обработки — могут быть отклонения, связанные с этим процессом^[33].

Технология распознавания речи конкретного объекта была предложена для таких устройств, как гарнитуры и слуховые аппараты, которые дают пользователям возможность слышать в толпе конкретного человека^[34][35]. Эта технология в режиме реального времени использует нейронные сети для изучения характеристик голоса конкретного говорящего, что впоследствии используется для того, чтобы сосредоточиться на его речи, убрав другие источники звука и шума^[36][37]. Устройство, основанное на технологии глубокого обучения, позволяет пользователю, посмотревшему на конкретного человека в течение трёх-пяти секунд, чтобы запомнить его голос^[35]. Затем слуховое устройство подавляет все остальные окружающие звуки и воспроизводит только голос записанного говорящего в режиме реального времени. Технология работает даже если слушатель перемещается и больше не смотрит в сторону говорящего^[36]. Это помочь людям с потерей слуха и нарушениями сенсорной обработки информации.