Классификация парадигм
Ниже представлены короткие описания некоторых тестовых задач, которые применяются в исследованиях ВП. Все задачи подразделяются на две категории. Конечно, перечень тестовых задач не является полным (табл. 1), но позволяет сформировать представление о попытках, предпринимавшихся с целью анализа этапов процессов переработки информации, протекающих на уровне разных систем мозга.
| Система | Схема поведенческой парадигмы | Описание | Название | Компонента |
|---|---|---|---|---|
| Сенсорные системы и система внимания |  | Последовательно предъявляются стандартные (St) и девиантные (Dev) стимулы, в случайном порядке с заданными вероятностями (обычно 90% стандартных и 10% девиантных). В активной модификации задания испытуемые либо нажимают на кнопку в ответ на появление девиантного стимула, либо считают их количество. В пассивной модификации (в основном для слуховой модальности) испытуемые выполняют другую параллельную задачу (например, читают книгу), игнорируя предъявление стандартных и девиантных стимулов | Oddball | Негативность рассогласования в пассивной модификации и Р3b в активной |
| Сенсорные системы и система внимания |  | С разной вероятностью, в случайном порядке и последовательно предъявляются стандартные (St. 80%). девиантные (Dev. 10 %) и новые (неожиданные) стимулы (Nov. 10%). В активной модификации задания испытуемые либо нажи¬мают на кнопку в ответ на появление девиантного стимула, либо считают их количество. В пассивной модификации (в основном для слуховой модальности) испытуемые вы¬полняют другую параллельную задачу (например, читают книгу), игнорируя предъявление стандартных и девиантных стимулов | Oddball- парадигма с новыми стиму-лами | Негативность рассогласования. РЗb и РЗа |
| Сенсорные системы и система внимания |  | Одновременное предъявление двух потоков стимуляции раз¬ной пространственной локализации (например, правое или левое ухо). Задача испытуемого — фокусировать внимание на одном из потоков и реагировать на девиантные стимулы предъявляемые в этом потоке | Парадигма дихотического прослушивания и ее визуальный аналог | Процессная негативность |
| Сенсорные системы и система внимания |  | Предъявление стимулов разного цвета. Внимание сконцентри¬ровано на одном из стимулов определенного цвета, а стимулы другого цвета игнорируются. ВП регистрируются в ответ на целевые стимулы (на которых фокусируется внимание, реле¬вантные) и игнорируемые (нерелевантные) | Парадигма селективного (не пространственного) внимания | Негативность селекции |
| Сенсорные системы и система внимания |  | В каждой пробе целевой стимул (в данном случае •+• может предъявляться как в правой, так и в левой части зрительного поля. В появлении стимула в определенной части зрительного поля испытуемый предварительно информируется сигнальным стимулом (на данном примере стрелкой). Появление целевых стимулов в разных пробах может) быть верно или неверно предсказано сигнальным стимулом | Парадигма пространственной сигнализации (тест Познера) | Эффект валидности — разница между ВП при верном и неверном сигнальном стимуле |
| Исполнительная система |  | Сначала предъявляется тестовый стимул (образец) после чего следует пауза и предъявляется стимул-проба. Задачей испытуемого является сравнить стимул-пробу с тестовым стимулом и решить, соответствуют ли они друг другу | Парадигма отсроченного сопоставления с образцом | Во время паузы между двумя стимулами регистрируется условно негативное отклонение |
| Исполнительная система |  | Предъявляется серия стимулов. От испытуемого требуется определить, соответствует ли текущий стимул предыдущему, предъявлявшемуся некоторое (N) количество проб до него | N-обратная задача | ВП-корреляты рабочей памяти |
| Исполнительная система |  | Задача испытуемого заключается в наиболее быстром и корректном реагировании на центрально расположенные стимулы (в данном случае буквы) в последовательности из S стимулов. Например, при (Н) нужно нажимать кнопку левым указательным пальцем руки, а при (S) соответственно правым | Парадигма детекции кон-фликта (флан¬говый тест Эриксона, тест Струпа здесь не показан) | Негативность, связанная с ошибкой, генерируемая в некорректных пробах |
| Исполнительная система |  | В случайном порядке и с равной вероятностью предъявляются два типа стимулов (GO и NOGO). Длительность межстимульного интервала достаточна для того, чтобы испытуемый успел подготовить нужный ответ | GO/NOGO- парадигма (двухстимульный GO/NOGO- тест является вариантом этой парадигмы) | N2 NOGO- компонента генерируется в ответ на NOGO-стимулы. Р400 компонента мониторинга также генерируется при NOGO стимулах |
| Аффективная система |  | Сначала через наушники предъявляются стимулы, связанные с прошлым испытуемого и провоцирующие возникновение определенных эмоций. После чего предъявляются изображе¬ния лиц, выражающие разные эмоции (радость, печаль или эмоционально нейтральные) | Парадигма провокации настроения | Разность ВП при эмоциях радости и печали |
| Эпизодическая память |  | За день до непосредственной регистрации ВП. испытуемому предъявляется список слов для запоминания. Во время тести¬рования. испытуемому предъявляются «старые» (запомненные накануне) и «новые» стимулы. | Парадигма старое — новое | Эффект старого — нового |
Сенсорные системы и система внимания
Oddball-парадигма
В рамках данной парадигмы последовательно и случайно предъявляются стимулы двух типов. Вероятности предъявления стандартных (St) и девиантных (Dev) стимулов существенно отличаются: стандартные стимулы предъявляются намного чаще. Обычно стандартные стимулы предъявляются в 90 % случаев, а девиантные, соответственно, составляют 10 % от общего количества стимулов. Девиантные стимулы «нетипичны» («oddball»), поэтому исследовательская парадигма получила название oddball-парадигмы. Стимулы воспринимаются в достаточно монотонном режиме за счет коротких межстимульных интервалов. При такой организации предъявления получается, что время от времени стандартные стимулы «заменяются» девиантными и прерывается монотонность стимуляции. Обычно отличие между стандартными и девиантными стимулами относительно невелико и затрагивает одну из характеристик. Например, в слуховой модальности стандартными стимулами могут быть тоны частотой 1000 Гц и длительностью 100 мс. Девиантными же стимулами могут быть тоны той же длительности, но частотой в 1100 Гц. Стандартным стимулом в зрительной модальности может быть цифра 6, а девиантным — цифра 9. Межстимульный интервал обычно составляет около 1 с, и в одних исследованиях стабилен, а в других может варьировать.
Oddball-парадигма принадлежит к разновидности «активных» парадигм, т.е. от испытуемого требуется реагировать на предъявление девиантного стимула. Это может быть нажатие кнопки мыши или счет (в уме) количества девиантных стимулов. В слуховой модальности, однако, обычно применяется пассивная модификация теста, когда на фоне предъявления испытуемые инструктируются выполнять другую задачу, как, например, просмотр видеоклипов или чтение книги. Такая модификация тестового задания является наиболее благоприятной для регистрации негативности рассогласования — небольшая компонента ВП, которая представляет собой дополнительную негативную компоненту (относительно ВП при стандартном стимуле); регистрируемую в области Fz.
Oddball-парадигма с новыми стимулами
Данная парадигма является успешно применяемой разновидностью oddball парадигмы, по сравнению с которой в тестовую задачу вводится дополнительный вид стимулов, а именно новые стимулы (Nov). В силу того что новые стимулы являются достаточно уникальными (например, звон ключей, лай собаки и т.д.), они предъявляются с целью переключения внимания испытуемого. Существует также активная и пассивная модификации тестовых заданий. В пассивной модификации выполняется другая задача, а в активной испытуемые реагируют определенным действием на девиантный стимул. В рамках активной модификации парадигмы обычно регистрируется две РЗ-компоненты: РЗа-компонента, генерируемая в ответ на появление нового стимула, и Р3b-компонента, наблюдаемая при предъявлении целевого стимула (т.е. девиантного стимула, требующего определенных действий).
Парадигма пространственного селективного внимания
Общая методология парадигмы исследования селективного внимания заключается в одновременном предъявлении двух разных потоков стимуляции, характеризующихся разной пространственной локализацией. При этом стимулы двух потоков отличаются между собой одним из своих базовых свойств. Внимание испытуемого избирательно направляется на один из источников стимуляции. Достаточно простым вариантом тестового задания в рамках парадигмы пространственного селективного внимания в слуховой модальности является тест дихотического прослушивания. Тест дихотического прослушивания был создан в 1950-х годах для исследования известного «эффекта вечеринки». Одним из вариантов этого теста является одновременное предъявление в правое и левое ухо речевых стимулов (речь, разговор) с концентрацией внимания на одном из слуховых каналов. В ВП-исследованиях в каждое ухо независимо посылаются две разные последовательности стандартных и девиантных звуковых стимулов. Тест дихотического прослушивания является активным, т.е. испытуемый при предъявлении девиантного стимула в одном из слуховых каналов (на котором сконцентрировано внимание) выполняет определенное действие (например, нажатие кнопки). На протяжении исследования в соответствующих отдельных исследовательских сессиях внимание фокусируется то на правом, то на левом ухе. Для каждого уха рассчитывается разностный ВП, получаемый при вычислении разности ВП на стандартные стимулы двух типов: когда внимание сконцентрировано на данном канале и когда нет. Выявляемый разностный ВП ассоциируется с процессами селективного внимания для разных пространственных локализаций. В слуховой модальности такой разностный потенциал является отрицательным по полярности и поэтому называется «процессной негативностью».
Аналогично тесту с дихотическим прослушиванием достаточно несложно создать зрительный аналог такого тестового задания. Для этого необходимо предъявлять зрительные стимулы в двух разных областях зрительного поля (в правой и левой части) и инструктировать испытуемого концентрировать внимание на одной из них в каждой отдельной сессии.
Парадигма пространственной сигнализации
Данная парадигма была создана с целью изучения процессов селективного пространственного внимания. Суть ее заключается в том, что перед целевыми стимулами предъявляются сигнальные. Существует два вида сигнальных стимулов: одни стимулы корректно указывают место в зрительном поле (пространстве), в котором появляется целевой стимул, а другие нет. Наблюдаемая разница во времени реакции ответов на целевой стимул, предваряемый валидным и невалидным сигнальным стимулом (так называемый эффект валидности), как считается, отражает процессы пространственного внимания, управляемые сигнальными стимулами. Примером тестовой задачи такого вида является тест Познера: испытуемые концентрируются на центральной точке зрительного поля и должны детектировать быстро возникающие на периферии зрительные стимулы. Эти целевые стимулы предъявляются после направляющего внимание сигнального стимула (к центру или периферии зрительного поля) в течение нескольких сотен миллисекунд. Время реакции в пробах с корректными сигнальными стимулами короче по сравнению с пробами, в которых сигнальный стимул неверно указывает место появления целевого стимула. Выявляемая разница во времени реакции между пробами двух видов ассоциируется с процессами пространственного внимания к определенной указываемой области пространства.
Тестовые задания на непространственное селективное внимание
Непространственное селективное внимание может быть исследовано в условиях последовательного предъявления стимулов, отличающихся по одному из параметров (например, цвет, направление движения и т.д.). В зрительной модальности целевые стимулы (т.е. стимулы, на которые стоит обращать внимание) могут быть синего цвета, а стимулы желтого цвета должны игнорироваться. Зарегистрировав ВП на целевые и игнорируемые стимулы, высчитывают разностный потенциал между двумя типами ВП, который характеризует эффект селективного внимания к стимулу определенного цвета. Такие компоненты разностных ВП традиционно называют негативностью селекции.
Исполнительные функции
Парадигма отсроченного сравнения с образцом
Для исследования процессов рабочей памяти, связанных с операциями кодирования, удержания и воспроизведения информации, часто применяется парадигма отсроченного сравнения. Первым предъявляется тестовый стимул, после которого следует пауза и появляется стимул-проба, а испытуемый должен решить (и должным образом отреагировать), соответствует пробный стимул тестовому или нет.
N-обратная задача
В условиях данного тестового задания испытуемый должен определить наличие или отсутствие соответствия между стимулом-пробой и стимулом, предъявлявшимся ранее, некоторое количество стимулов (N) до него. Таким образом, появляется возможность манипулировать нагрузкой на память: нагрузка увеличивается с увеличением N. В этих условиях испытуемый сталкивается с двойной задачей: кодировать стимул-пробу и сравнить его с предыдущим стимулом, который предъявлялся на N стимулов раньше.
Парадигма пространственной сигнализации
Тестовые задания в рамках данной парадигмы построены таким образом, чтобы исследовать процессы, связанные с операциями мониторинга на уровне исполнительной системы мозга. Считается, что ключевой областью мозговой системы, ответственной за процессы детекции конфликта, является передняя поясная извилина. Множество тестовых задач с конфликтными условиями характеризуются активациями в этой области мозга. Известный тест Струпа является примером такой задачи. Этот тест был разработан в 1935 году аспирантом Дж.Р. Струпом и стал одним из наиболее популярных исследовательских тестов в когнитивной психологии. В данном тесте перед испытуемым ставится задача как можно быстрее называть цвет последовательно предъявляемых слов. В случае, когда цвет чернил слова соответствует его значению, поставленная задача выполняется достаточно легко. Однако, если слово (скажем, зеленый) написано, например, чернилами красного цвета, то репрезентации значения слова и цвета будут конфликтовать между собой. Поведенчески такой конфликт будет выражаться в увеличении времени реакции и количества совершаемых ошибок.
Другим вариантом тестового задания в рамках парадигмы мониторинга конфликта является фланговый тест Эриксона, который широко применяется в ВП-исследованиях «негативности, связанной с ошибкой». Тест Эриксона был разработан в 1979 году (Eriksen, Eriksen, 1979) и выглядит следующим образом: вслед за предупреждающим стимулом следует предъявление одной из четырех последовательностей букв (ННННН, HHSHH, SSHSS или SSSSS). Испытуемый должен как можно быстрее и точнее реагировать на центрально расположенную букву, например нажимать на кнопку указательным пальцем левой руки в случае буквы Н и правой руки при S.
Парадигма GO/NOGO
➥ Основная статья: Операции вовлечения и отвлечения
Базовой идеей настоящей парадигмы является создание условий для исследования одной из операций исполнительной системы мозга — подавления действия. Таким образом, в рамках GO/ NOGO-парадигмы предполагается, что испытуемый готовится совершить действие (GO) в каждой пробе, но в некоторых из них должен подавить подготовленное действие (NOGO). Следует отметить, что в oddball-парадигме при одних стимулах необходимо действовать, а при других воздерживаться от реакции, но низкая вероятность появления девиантных стимулов и короткие межстимульные интервалы не позволяют подготовить действие к каждому стимулу. Таким образом, стандартные стимулы в oddball-парадигме формируют фон, а девиантные стимулы (GO) появляются достаточно редко. По сравнению с условиями oddball-парадигмы GO/NOGO-парадигма создает условия, характеризующиеся большими межстимульными интервалами и высокой вероятностью предъявления GO-стимулов.
В простом варианте GO/NOGO-теста в случайном порядке последовательно предъявляются стимулы двух видов (например, красного и зеленого цвета). Межстимульный интервал составляет 2 секунды, а вероятности появления каждого из стимулов одинаковы. В задачу испытуемого входит нажимать кнопку мыши в случае предъявления одного из стимулов, называемых GO-стимулом (это может быть, например, стимул зеленого цвета), и воздерживаться от нажатия при стимуле красного цвета (N OGO-стимул).
Существуют и другие модификации тестовых заданий в рамках GO/ NOGO-парадигмы. В частности, в «С-Х» варианте GO/NOGO-теста испытуемым предъявляются последовательности букв. В 20 % случаев появляется буква «С», за которой в 50 % случаев следует буква «X», а в остальных — другие буквы (R, V, Т и т.д.). В случае «С-Х» последовательности (NOGO-стимулы) испытуемые должны подавлять ответы. При остальных комбинациях требуется нажатие кнопки (C-R, C-V и т.д., т.е. GO-стимулы).
Другая версия GO/NOGO-парадигмы (так называемый стоп-сигнал тест) подразумевает предъявление проб, начинающихся или с буквы А, или с В, в каждой из которой испытуемый выполняет тест на время реакции двойного выбора, нажимая соответствующую кнопку при определенном стимуле, с которого начинается проба. В 25 % проб после стимула А или В через определенный интервал времени, варьирующий от 200 до 400 мс (интервал стоп-сигнала), предъявляется стоп-сигнал (буква S), информирующий испытуемого о необходимости воздержаться от нажатия кнопки. Известно, что здоровым испытуемым проще подавить действие, если межстимульный интервал колеблется в пределах 200—400 мс. При увеличении этого интервала до 400—600 мс подавление действия существенно усложняется, что приводит к значительному снижению вероятности воздержания от реакции. Для того чтобы графически измерить контроль подавления действий, достаточно по оси ординат отобразить вероятность подавления, а по оси абсцисс — временной интервал появления стоп-сигнала.
Двухстимульный GO/NOGO также является подтипом основной GO/NOGO-парадигмы. Суть теста заключается в таком предъявлении пар стимулов, которое позволило бы испытуемому непроизвольно быть готовым к реализации действия после первого стимула в последовательности из двух стимулов и как можно быстрее реагировать в ответ на предъявление второго. Существует два варианта данного исследовательского теста. В одном случае первый стимул пробы выполняет функцию обычного предупреждающего стимула. В другой модификации по первому стимулу для испытуемого становится ясно, следует реагировать на второй стимул или нет. Второй вариант двухстимульного теста в GO/NOGO-парадигме был специально разработан для наших исследований и использовался при создании нормативной HBI базы данных.