Експериментальне вивчення фізіологічних корелятів і механізмів уваги здійснюється на різних рівнях, починаючи від нервової клітини і кінчаючи біоелектричної активністю мозку в цілому. Кожен з цих рівнів дослідження формує свої уявлення про фізіологічні основи уваги.
Електроенцефалографічні кореляти уваги. Добре відомо, що при пред'явленні стимулу в енцефалограмі спостерігається придушення (блокада) альфа-ритму, і на зміну йому приходить реакція активації. Однак цим не вичерпуються зміни електричної активності мозку в ситуації уваги.
Дослідження сумарної електричної активності при мобілізації інтелектуального уваги виявило закономірні зміни в характері спільної діяльності різних зон кори. При оцінці ступеня дистантной синхронізації біопотенціалів було встановлено, що в передніх зонах лівої півкулі істотно в порівнянні з фоном збільшується рівень просторової синхронізації. Схожі результати дає використання і іншого показника, що витягується з енцефалограми, - когерентності (див. Тему 2 п. 2.1.1). У ситуації очікування стимулу незалежно від його модальності спостерігається зростання когерентності в смузі альфа-ритму, причому переважно в передніх (премоторних) зонах кори. Високі показники дистантной синхронізації і когерентності говорять про те, наскільки тісно взаємодіють зони кори, в першу чергу передніх відділів лівої півкулі, в забезпеченні довільного уваги.
Вивчення уваги за допомогою ВП. Перші дослідження уваги методом ВП використовували прості поведінкові моделі, наприклад, рахунок стимулів. При цьому було встановлено, що залучення уваги випробовуваних до стимулу супроводжується збільшенням амплітуди компонентів ВП і скороченням їх латентності. Навпаки, відволікання уваги від стимулу супроводжується зниженням амплітуди ВП і збільшенням латентності. Однак залишалося неясним, чим зумовлені ці зміни параметрів ВП: зміною загального рівня активації, підтриманням пильності або механізмами виборчого уваги. Для розведення зазначених процесів необхідно було побудувати експеримент таким чином, щоб його організація дозволяла виокремити ефект мобілізації селективного уваги "в чистому" вигляді.
В якості такої моделі можна привести експерименти С. Хільярда, які отримали в 70-і рр. широку популярність. При пред'явленні звукових стимулів через навушники в ліве і праве вухо випробуваному пропонується подумки реагувати (вважати) рідко зустрічаються ( "цільові") стимули, що надходять по одному з каналів (тільки в праве або ліве вухо). В результаті отримують викликані потенціали у відповідь на 4 варіанти стимулів: часто зустрічаються в релевантному (контрольованому) і іррелевантние (ігноровані) каналах і рідко зустрічаються (цільові) в тому і в іншому каналах. У цьому випадку з'являється можливість порівнювати ефекти каналу і стимулу, які є об'єктом уваги. В експериментах такого типу, як правило, застосовуються дуже короткі інтервали між стимулами (трохи більше або менше однієї секунди), в результаті посилюється напруженість і стійкість виборчого уваги випробуваного до швидко чергується стимулам різної інформаційної значущості.
Слухові викликані потенціали, що відображають залучення селективного уваги до одного з каналів в ситуації розрізнення звукових сигналів (700 або 300 Гц) (по H. Hansen S. Hillyard, 1982). Високо- і низькочастотні тони пред'являлися у випадковому порядку (приблизно три рази в сек.). Випробовувані кожен раз звертали увагу тільки на один канал, намагаючись виділити сигнальні стимули, що мали велику тривалість ВП в каналі, до якого було залучено увагу, мали виражену негативну хвилю. Ця хвиля чітко виступає при відніманні відповіді на сигнальний стимул з відповіді на несигнальному - на рис. праворуч.
Було встановлено, що залучення уваги до одного з каналів веде до збільшення амплітуди першої негативної хвилі з латентним періодом близько 150 мс, що позначається як компонент N1. Цільові стимули супроводжувалися появою в складі ВП пізнього позитивного коливання Р3 з латентним періодом близько 300 мс. Висловлювалося припущення, що негативна хвиля N1 відображає "установку" на стимул, що визначає спрямованість довільної уваги, а компонент Р3 - "установку на відповідь", пов'язану з вибором варіанта відповіді. Надалі компонент Р3 (частіше визначається як Р300) з'явився предметом безлічі досліджень (див. Тему 10).
У більш пізніх дослідженнях за допомогою спеціального прийому віднімання потенціалів, що реєструються у відповідь на сигнальні і стандартні стимули, виявилося, що перша негативна хвиля N1 являє собою неоднорідний корковий феномен складної структури, в якому можна виділити особливу від'ємне коливання, так звану - "негативність, яка відображатиме обробку інформації ". Це коливання з латентним періодом близько 150 мс і тривалістю не менше 500 мс реєструється при розбіжності рідко висунутого цільового стимулу зі "слідом уваги", утвореним в асоціативної слухової зоні і лобової області при частому повторенні і відтворенні стандартного стимулу. При цьому, чим менше різниця між цими стимулами, тим більше латентний період і тим довший від'ємне коливання, що розвивається у відповідь на цільової, нестандартний стимул.
Крім цього, описано ще одне негативне коливання, в ряді випадків супроводжує ситуацію порівняння стимулів. Цей компонент, що позначається як "негативність неузгодженості", виникає в слуховий корі з латентним періодом 70-100 мс і відображає автоматичний процес порівняння фізичних ознак звукового стимулу зі слідом стандартного стимулу, що зберігається протягом 5-10 сек в сенсорної пам'яті. При відхиленні фізичних властивостей стимулу від сліду багаторазово пред'являється стандартного стимулу розвивається "негативність неузгодженості".
Передбачається, що в освіті хвилі N1 можуть брати участь обидва компонента ( "негативність, пов'язана з обробкою інформації" та "негативність неузгодженості"). Причому перший з цих компонентів пов'язаний з предсознательной, мимовільної оцінкою ознак незвичайного звукового стимулу, здійснюваної шляхом порівняння їх з нервовою моделлю часто повторюваного стимулу, а другий компонент відображає процеси обробки сенсорної інформації на свідомому рівні, а саме: довільної уваги, фокусування суб'єктом свідомості на певних критичних ознаках стимулу і порівняння його з "слідом уваги", що зберігається в робочій пам'яті.
Таким чином, за допомогою методу ВП було показано, що на цільові звукові стимули (в ситуації вибору стимулу і каналу) виникає два типи компонентів, один з яких відображає процеси сенсорної пам'яті, інший - селективного уваги.
Тимчасові характеристики уваги. За допомогою методу ВП можна оцінити динаміку розвитку процесів уваги в реальному часі. Питання полягає в наступному, на якому етапі обробки інформації включаються процеси уваги? Оскільки початок першої негативної хвилі, що виникає у відповідь на сигнальні стимули, в основному приурочено до 50 мс від моменту пред'явлення стимулу, пятідесятіміллісекундная межа досить довго розглядалася як тимчасовий рубіж, після якого розгортаються процеси селективного уваги.
Більш детальні дослідження, однак, показали, що в слуховий і, мабуть, соматосенсорної системах довільна регуляція процесів обробки інформації, що надходить включається не пізніше, ніж через 20-30 сек. після пред'явлення стимулу. Ефекти уваги в зоровій системі виявляють себе пізніше, починаючи з 60 мс. Не виключено, що і ці часові межі паралельно з удосконаленням методів вивчення будуть змінені. Суть, проте, в тому, що хронометрія переробки інформації і включення уваги як одного з головних регуляторів цього процесу з такою точністю може бути вивчена тільки в психофізіологічних експериментах.