Czujność (psychologia) - Vigilance (psychology)

London „lizak Dama” z katedry św Pawła w tle.

W nowoczesnym psychologię , czujności , nazywany również przedłużone stężenie definiuje się jako zdolność do utrzymania stężonego uwagę przez dłuższy okres czasu. W tym czasie osoba próbuje wykryć pojawienie się konkretnego bodźca docelowego. Osoba wypatruje bodźca sygnałowego, który może wystąpić w nieznanym czasie.

Badanie czujności rozszerzyło się od lat 40. XX wieku głównie ze względu na zwiększoną interakcję ludzi z maszynami do zastosowań związanych z monitorowaniem i wykrywaniem rzadkich zdarzeń i słabych sygnałów. Takie zastosowania obejmują kontrolę ruchu lotniczego , inspekcje i kontrolę jakości , zautomatyzowaną nawigację, nadzór wojskowy i graniczny oraz ratownictwo .


Początki badań

Systematyczne badanie czujności zostało zainicjowane przez Normana Mackwortha podczas II wojny światowej . Mackworth napisał „Załamanie czujności podczas długotrwałych poszukiwań wizualnych” w 1948 r., a ten artykuł jest przełomową publikacją na temat czujności. Badanie Mackwortha z 1948 r. badało tendencję operatorów radarów i sonarów do pomijania rzadkich, nieregularnych zdarzeń wykrytych pod koniec obserwacji. Mackworth symulował rzadkie nieregularne zdarzenia na ekranie radaru, każąc uczestnikom testu obserwować nieoznaczoną tarczę zegara przez okres 2 godzin. Pojedyncza wskazówka zegara poruszała się w małych równych krokach wokół tarczy zegara, z wyjątkiem sporadycznych większych skoków. To urządzenie stało się znane jako Zegar Mackwortha . Uczestnicy mieli za zadanie zgłosić, kiedy wykryli większe skoki. Wyniki Mackwortha wskazują na spadek wykrywania sygnału w czasie, znany jako spadek czujności. Wykrywanie zdarzeń przez uczestników spadło od 10 do 15 procent w ciągu pierwszych 30 minut, a następnie stopniowo spadało przez pozostałe 90 minut. Metoda Mackwortha stała się znana jako „test zegarowy” i ta metoda została wykorzystana w kolejnych badaniach.

Zmniejszenie czujności

Spadek czujności definiuje się jako „pogorszenie zdolności do zachowania czujności na sygnały krytyczne w czasie, na co wskazuje spadek szybkości prawidłowego wykrywania sygnałów”. Zmniejszenie czujności jest najczęściej związane z monitorowaniem w celu wykrycia słabego sygnału docelowego. Utrata wydajności wykrywania jest mniej prawdopodobna w przypadkach, gdy sygnał docelowy wykazuje wysoką istotność. Na przykład operator radaru prawdopodobnie nie przeoczy rzadkiego celu pod koniec wachty, jeśli będzie to duży jasny migający sygnał, ale może przeoczyć słaby, słaby sygnał.

W większości warunków spadek czujności staje się znaczący w ciągu pierwszych 15 minut uwagi, ale spadek wydajności wykrywania może nastąpić szybciej, jeśli warunki zapotrzebowania na zadanie są wysokie. Dzieje się tak zarówno u doświadczonych, jak i początkujących wykonawców zadań. Czujność tradycyjnie kojarzyła się z niskim zapotrzebowaniem poznawczym, a spadek czujności ze spadkiem pobudzenia związanym z niskim zapotrzebowaniem poznawczym, ale późniejsze badania wykazały, że czujność to ciężka praca, wymagająca alokacji znacznych zasobów poznawczych i wywołująca znaczny poziom stresu .

Zmniejszenie czujności i teoria wykrywania sygnału

Green i Swets sformułowali teorię wykrywania sygnału (SDT) w 1966 roku, aby scharakteryzować czułość wykonania zadania wykrywania przy jednoczesnym uwzględnieniu zarówno zdolności percepcyjnych obserwatora, jak i chęci odpowiedzi. SDT zakłada aktywnego obserwatora dokonującego percepcyjnych osądów w miarę zmieniających się warunków niepewności. Osoba podejmująca decyzje może zmieniać błąd odpowiedzi, charakteryzowany przez d', aby umożliwić mniej lub bardziej poprawne detekcje, ale kosztem większej lub mniejszej liczby fałszywych alarmów. Nazywa się to przesunięciem kryterium. Stopień, w jakim obserwator toleruje fałszywe alarmy w celu osiągnięcia wyższego współczynnika wykrywania, określany jest jako błąd systematyczny. Bias reprezentuje strategię minimalizacji konsekwencji pominięcia celów i fałszywych alarmów. Na przykład, obserwacja podczas napadu na bank musi ustalić próg tego, jak „podobna do gliny” może być zbliżająca się osoba lub pojazd. Niewykrycie „gliniarza” w odpowiednim czasie może skutkować karą więzienia, ale fałszywy alarm spowoduje utratę okazji do kradzieży pieniędzy. W celu uzyskania miary wolnej od biasu, d' jest obliczane przez pomiar odległości między średnimi sygnałem a sygnałami niebędącymi sygnałami (szum) i skalowanie przez odchylenie standardowe szumu. Matematycznie można to osiągnąć, odejmując wskaźnik Z wskaźnika trafień od wskaźnika Z wskaźnika fałszywych alarmów. Zastosowanie SDT do badania czujności wskazuje, że w większości, choć nie we wszystkich przypadkach, spadek czujności nie jest wynikiem zmniejszenia wrażliwości w czasie. W większości przypadków zmniejszeniu wykrywalności towarzyszy proporcjonalna redukcja fałszywych alarmów, tak że d' pozostaje względnie niezmienione.

Taksonomia czujności: rodzaj dyskryminacji i częstość zdarzeń

Obciążenie umysłowe lub poznawcze , oparte na różnicach zadań, może znacząco wpłynąć na stopień spadku czujności. W 1977 Parasuraman i Davies zbadali wpływ dwóch zmiennych różnic zadaniowych na d' i zaproponowali istnienie taksonomii czujności opartej na typie dyskryminacji i częstości zdarzeń. Parasuraman i Davies zastosowali zadania rozróżniające, które były albo następujące po sobie, albo symultanicznie, i były prezentowane zarówno z wysokim, jak i niskim wskaźnikiem zdarzeń. Kolejne zadania dyskryminacji, w których krytyczne informacje muszą być przechowywane w pamięci roboczej, generują większe obciążenie umysłowe niż zadania jednoczesnego porównania. Ich wyniki wskazują na rodzaj dyskryminacji i szybkość, z jaką występują zdarzenia dające się rozróżnić, wpływając na trwałą uwagę. Kolejne zadania dyskryminacyjne wskazują na większy stopień spadku czujności niż jednoczesne dyskryminacje, takie jak porównania, ale tylko wtedy, gdy częstość zdarzeń jest stosunkowo wysoka. W przypadku zadań wykrywania dowody empiryczne sugerują, że częstość zdarzeń równa lub wyższa niż 24 zdarzenia na minutę znacznie zmniejsza czułość. Dalsze badania wykazały, że gdy zadanie rozróżniania jest trudne, ubytek może wystąpić, gdy obciążenie umysłowe jest niskie, tak jak w przypadku równoczesnych porównań, zarówno przy wysokiej, jak i niskiej częstości zdarzeń.

Wpływ częstości zdarzeń na wykonywanie zadań monitorowania może być uzależniony od dodawania istotnych obiektów innych niż docelowe z różną częstotliwością. Badania nad zegarem przeprowadzone pod koniec lat 50. i 60. wskazują, że wzrost częstości występowania rzadkich nieregularnych sygnałów o niskiej istotności zmniejszał spadek czujności. Gdy wprowadzono „sztuczne” sygnały inne niż docelowe, podobne do sygnałów docelowych, zmniejszono również spadek czujności. Gdy „sztuczny” sygnał różnił się znacznie od sygnału docelowego, nie zmierzono poprawy wydajności.

Inne wymiary poza częstością zdarzeń i trudnością zadania dyskryminacji wpływają na wykonywanie zadań czujności i są czynnikami w taksonomii czujności. Obejmują one między innymi: modalności sensoryczne lub kombinacje modalności sensorycznych; złożoność źródła; czas trwania sygnału; natężenie sygnału; wiele źródeł sygnału; zdarzenia dyskretne kontra ciągłe; wymaganie przerywanej lub ciągłej uwagi; poziom umiejętności obserwatora; i wartość stymulacji.

Pomiar obciążenia umysłowego podczas zadań czujności

Wstępne badania taksonomii czujności opierały się raczej na założeniach dotyczących obciążenia umysłowego związanego z zadaniami dyskryminacji, niż na bezpośredniej kwantyfikacji tego obciążenia. Na przykład przyjęto, że następujące po sobie dyskryminacje nakładają na siebie większe obciążenie pracą niż dyskryminacje jednoczesne. Począwszy od późnych lat dziewięćdziesiątych, techniki neuroobrazowania, takie jak pozytonowa tomografia emisyjna (PET), funkcjonalne obrazowanie rezonansem magnetycznym (fMRI) i przezczaszkowa ultrasonografia dopplerowska (TCD) były wykorzystywane do niezależnej oceny aktywacji mózgu i obciążenia umysłowego podczas eksperymentów czujności. Te techniki neuroobrazowania szacują aktywację mózgu poprzez pomiar przepływu krwi (fMRI i TCD) lub metabolizmu glukozy (PET) związanego z określonymi obszarami mózgu. Badania wykorzystujące te techniki powiązały wzrost obciążenia umysłowego i przydziału zasobów uwagi ze zwiększoną aktywnością w korze przedczołowej. Badania wykorzystujące PET, fMRI i TCD wskazują, że spadek aktywności w korze przedczołowej koreluje ze spadkiem czujności. Badania neuroobrazowe wskazują również, że kontrola czujności może znajdować się w prawej półkuli mózgowej w różnych obszarach mózgu.

Powiązane regiony mózgu

Zmniejszenie pobudzenia na ogół odpowiada zmniejszeniu czujności. Pobudzenie definiowane jest jako składnik czujności, choć nie jest, jak można sądzić, jedynym źródłem głównego efektu spadku czujności.

W związku z tym podkorowe obszary mózgu związane z pobudzeniem odgrywają kluczową rolę w wykonywaniu zadań czujności. Ponieważ ciało migdałowate odgrywa ważną rolę w rozpoznawaniu bodźców emocjonalnych, wydaje się, że jest ważną strukturą mózgu w regulacji czujności.

Obszary podkorowe mózgu związane z pobudzeniem obejmują układ cholinergiczny podstawy przodomózgowia oraz układ noradrenergiczny miejsca sinawego (LC) . Oba regiony są składnikami systemu aktywacji siatkowatej (RAS). Układ cholinergiczny podstawy przodomózgowia jest związany z uwalnianiem acetylocholiny w korze , co jest związane z pobudzeniem korowym. Blokowanie uwalniania acetylocholiny w przodomózgowiu za pomocą związków GABAergicznych osłabia czujność.

Kilka obszarów korowych mózgu jest związanych z uwagą i czujnością. Należą do nich prawy czołowy, dolny ciemieniowy , przedczołowy , górna kora skroniowa i zakręt obręczy . W płacie czołowym dane fMRI i TCD wskazują, że aktywacja mózgu wzrasta podczas zadań czujności z większą aktywacją w prawej półkuli. Badania uszkodzeń i rozszczepienia mózgu wskazują na lepszą wydajność prawej półkuli w zadaniach czujności, co wskazuje na ważną rolę prawej kory czołowej w zadaniach czujności. Aktywność w układzie noradrenergicznym LC jest związana ze stanem czuwania zwierząt poprzez uwalnianie noradrenaliny . Chemiczne blokowanie uwalniania noradrenaliny powoduje senność i utratę uwagi, co wiąże się ze spadkiem czujności. Grzbietowo-boczna kora przedczołowa wykazuje wyższy poziom aktywacji niż inne istotnie aktywne obszary, co wskazuje na kluczową rolę w czujności.

Zakręt obręczy różni się od innych obszarów mózgu związanych z czujnością tym, że wykazuje mniejszą aktywację podczas zadań czujności. Rola zakrętu obręczy w czujności jest niejasna, ale jego bliskość i połączenia z ciałem modzelowatym , które reguluje aktywność międzypółkulową, mogą być znaczące. Zmniejszona aktywacja w zakręcie obręczy może być produktem ubocznym asymetrycznej aktywacji płata czołowego zapoczątkowanej w ciele modzelowatym.

Naprężenie

Stresujące czynności wiążą się z ciągłym stosowaniem rozległych zasobów poznawczych. Jeśli spadek czujności był wynikiem mniejszej aktywności mózgu, a nie większej, nie można oczekiwać, że zadania czujności będą stresujące. Wysokie poziomy adrenaliny i noradrenaliny są skorelowane z ciągłym intensywnym obciążeniem umysłowym, co sprawia, że ​​związki te są dobrymi chemicznymi wskaźnikami poziomu stresu. Osoby wykonujące zadania czujności wykazują podwyższony poziom adrenaliny i noradrenaliny, co jest zgodne z wysokim poziomem stresu i wskazuje na znaczne obciążenie umysłowe. Można zatem przyjąć, że zadania czujności są stresującą, ciężką pracą umysłową.

Indywidualne różnice w wydajności

W wielu badaniach dotyczących czujności zgłoszono duże indywidualne różnice w wykonywaniu zadań monitorowania. Jednak w przypadku danego zadania spadek czujności między badanymi jest na ogół stały w czasie, tak że osoby wykazujące stosunkowo wyższy poziom wydajności dla danego zadania utrzymują ten poziom wydajności w czasie. Jednak w przypadku różnych zadań indywidualne różnice w wydajności nie są spójne, ponieważ żadna osoba może nie korelować dobrze z jednym zadaniem do drugiego. Osoba wykazująca brak znaczącego spadku podczas wykonywania zadania monitorowania liczenia może wykazywać znaczne zmniejszenie podczas testu zegara. Względna wydajność między podmiotami może się również różnić w zależności od charakteru zadania. Na przykład osoby, których wykonanie zadania jest dobrze skorelowane z kolejnym zadaniem, mogą wykazywać słabą korelację wykonania zadania jednoczesnego. Odwrotnie, można oczekiwać, że osoby wykonujące podobne zadania monitorowania, takie jak wykrywanie celów radarowych i sonarowych, będą wykazywać podobne wzorce wykonywania zadań.

Levine i in. Proponują, aby na indywidualne różnice w wykonywaniu zadań miały wpływ wymagania zadania. Na przykład niektóre zadania mogą wymagać szybkich porównań lub „szybkości percepcyjnej”, podczas gdy inne mogą wymagać „elastyczności zamykania”, na przykład wykrycia jakiegoś predefiniowanego obiektu w zagraconej scenie. Powiązanie różnic w wykonywaniu zadań z wymaganiami zadaniowymi jest zgodne z taksonomią czujności zaproponowaną przez Parasuramana i Daviesa opisaną powyżej, a także wspiera hipotezę, że czujność wymaga pracy umysłowej, a nie bycia bierną czynnością.

Zmniejszenie spadku czujności za pomocą amfetamin

Wiele badań poświęcono redukcji spadku czujności. Jak wspomniano powyżej, dodanie sygnałów innych niż docelowe może z czasem poprawić wydajność zadania, jeśli sygnały są podobne do sygnałów docelowych. Ponadto uważa się, że ćwiczenia, informacje zwrotne na temat wydajności, amfetamina i odpoczynek łagodzą czasowy spadek wydajności bez zmniejszania wrażliwości.

Począwszy od połowy lat 40. przeprowadzono badania mające na celu ustalenie, czy amfetamina może zmniejszyć lub przeciwdziałać spadkowi czujności. W 1965 roku Jane Mackworth przeprowadziła eksperymenty z testami zegarowymi, w których połowa z 56 uczestników otrzymała silną amfetaminę, a połowa otrzymała placebo. Mackworth dostarczył również fałszywych informacji zwrotnych i informacji zwrotnych w oddzielnych próbach. Mackworth przeanalizował wskaźniki wykrywania i fałszywych alarmów, aby określić d', miarę czułości. Uczestnicy, którym podawano amfetaminę, nie wykazywali zwiększonej wrażliwości, ale wykazywali bardzo znaczące zmniejszenie spadku czujności. W próbach ze sprzężeniem zwrotnym czułość wzrosła, podczas gdy spadek wydajności został znacznie zmniejszony. W badaniach, w których podawano zarówno amfetaminę, jak i informację zwrotną, czułość była zwiększona i nie było znaczącego spadku czujności.

Ćwicz i utrzymuj uwagę

Szkolenie i praktyka znacznie zmniejszają spadek czujności, zmniejszają częstość fałszywych alarmów i mogą poprawić czułość w przypadku wielu zadań związanych z utrzymywaniem uwagi. Zmiany w strategii lub stronniczość mogą poprawić wydajność zadań. Oczekuje się, że ulepszenia oparte na takiej zmianie kryteriów nastąpią na wczesnym etapie procesu szkoleniowego. Eksperymenty obejmujące zarówno bodźce dźwiękowe, jak i wizualne wskazują na oczekiwaną poprawę wyników treningowych w ciągu pierwszych pięciu do dziesięciu godzin ćwiczeń lub mniej.

Poprawa treningu może również nastąpić z powodu zmniejszonego obciążenia umysłowego związanego z automatyzacją zadań. W eksperymentach pilotażowych i kontroli bezpieczeństwa na lotniskach przeszkoleni lub doświadczeni badani wykazują lepsze wykrywanie celów o niskiej istotności, mniejszą liczbę fałszywych alarmów, lepszą czułość i znacznie zmniejszony spadek czujności. W niektórych przypadkach spadek czujności został wyeliminowany lub niewidoczny.

Starzenie się

Badania nad czujnością prowadzone z osobami w różnym wieku stoją w konflikcie ze zdolnością do utrzymania czujności i podtrzymywania uwagi wraz z wiekiem. W 1991 roku Parasuraman i Giambra donieśli o tendencji w kierunku niższych wskaźników wykrywalności i wyższych wskaźników fałszywych alarmów wraz z wiekiem, porównując grupy w wieku 19-27, 40-55 oraz 70-80 lat. Deaton i Parasuraman donieśli w 1993 roku, że po przekroczeniu 40 roku życia, tendencja do niższych wskaźników wykrywalności i wyższych wskaźników fałszywych alarmów występuje zarówno w zadaniach poznawczych, jak i zadaniach sensorycznych, przy odpowiednio wyższym i niższym obciążeniu umysłowym. Berardi, Parasuraman i Haxby nie stwierdzili w 2001 r. żadnych różnic w ogólnym poziomie czujności i zdolności do utrzymania uwagi w czasie przy porównywaniu osób w średnim wieku (powyżej 40 lat) i młodszych. Zależne od wieku różnice w zadaniach poznawczych mogą różnić się w zależności od rodzaju zadania i obciążenia pracą, a pewne różnice w wykrywaniu i fałszywych alarmach mogą wynikać ze zmniejszenia wrażliwości narządów zmysłów.

Brak przyzwyczajenia

Wczesne teorie czujności wyjaśniały zmniejszenie aktywności elektrofizjologicznej w czasie związane ze spadkiem czujności w wyniku habituacji neuronowej . Przyzwyczajenie to spadek reaktywności neuronalnej spowodowany wielokrotną stymulacją. W warunkach pasywnych, gdy żadne zadanie nie jest wykonywane, uczestnicy wykazują osłabione potencjały związane ze zdarzeniami N100 (ERP), które wskazują na habituację neuronową i założono, że habituacja była również odpowiedzialna za spadek czujności. Nowsze badania ERP wskazują, że gdy wydajność spada podczas zadania czujności, amplituda N100 nie ulega zmniejszeniu. Wyniki te wskazują, że spadek czujności nie jest wynikiem nudy ani zmniejszenia wrażliwości neurologicznej.

Zobacz też

Bibliografia

Linki zewnętrzne