Системы внимания и возбуждения

Системы внимания и возбуждения определяют общий уровень активации мозга и избирательно приоритизируют поведенчески значимую информацию. Возбуждение отражает глобальное состояние бодрствования и бдительности, поддерживаемое восходящими системами ствола мозга и гипоталамуса, в то время как внимание представляет собой набор механизмов, которые выбирают между конкурирующими входными данными и направляют обработку к достижению целей.

Definition

Возбуждение — это глобальное состояние физиологической и корковой активации, лежащее в основе бодрствования и реактивности, регулируемое восходящей ретикулярной и нейромодуляторной системами; внимание — это набор избирательных механизмов, посредством которых нервная система приоритизирует одни источники информации над другими для дальнейшей обработки.

Scope

Эта статья охватывает восходящую систему возбуждения, которая контролирует бодрствование, и сети внимания, которые отбирают информацию, включая различие между целенаправленным и стимулируемым вниманием. Она носит справочно-образовательный характер и не затрагивает вопросы диагностики или лечения расстройств внимания, возбуждения или сознания.

Core questions

• Как генерируется и поддерживается глобальное состояние бодрствования и корковой активации?
• Как мозг отбирает релевантную информацию из конкурирующих входных данных?
• Чем отличаются целенаправленные и стимулируемые формы внимания по своим нейронным субстратам?
• Как внимание и возбуждение связаны друг с другом?

Key concepts

• Восходящая ретикулярная активирующая система
• Бодрствование и корковая активация
• Целенаправленное (нисходящее) внимание
• Стимулируемое (восходящее) внимание
• Дорсальные и вентральные сети внимания
• Нейромодуляторные системы возбуждения

Key theories

Две сети внимания (дорсальная и вентральная)

Корбетта и Шулман предположили, что внимание поддерживается дорсальной фронтопариетальной сетью, опосредующей произвольную, целенаправленную ориентацию, и более вентральной, праволатерализованной сетью, которая обнаруживает значимые или неожиданные стимулы и переориентирует внимание.

Mechanisms

Возбуждение зависит от восходящих проекций из ретикулярной формации ствола мозга и связанных с ней нейромодуляторных ядер к таламусу и коре; Моруцци и Магун показали, что стимуляция ретикулярной формации ствола мозга вызывает корковую активацию, наблюдаемую при бодрствовании, определяя восходящую ретикулярную активирующую систему. Гипоталамические цепи, обобщенные Сапером и его коллегами, регулируют переключение между бодрствованием и сном и накладывают циркадную структуру на возбуждение. Внимание действует на этом фоновом состоянии: Познер и Петерсен выделили отдельные функции внимания, Кнудсен организовал внимание в фундаментальные компоненты, такие как рабочая память, конкурентный отбор, контроль чувствительности сверху вниз и фильтрация значимости, а Корбетта и Шулман различили дорсальную сеть для произвольной ориентации и вентральную сеть для обнаружения значимых событий.

Clinical relevance

Расстройства возбуждения варьируются от комы до нарушений сна и бодрствования, в то время как расстройства внимания включают неглект после повреждения теменной доли и клинические синдромы невнимания, поэтому нормальная организация этих систем имеет центральное значение для клинической неврологии и психиатрии. Эта статья описывает нормальную организацию для образовательных целей и не является основанием для диагностики или лечения каких-либо состояний.

Evidence & guidelines

Понимание возбуждения и внимания основывается на исследованиях поражений и стимуляции, электрофизиологии и нейровизуализации человека. Концепция восходящего возбуждения исходит из работ Моруцци и Магуна, гипоталамический контроль сна-бодрствования — из работ, обобщенных Сапером и его коллегами, а сетевая архитектура внимания — из концепций Познера и Петерсена, Кнудсена, а также Корбетты и Шулмана.

History

Современное понимание возбуждения началось с демонстрации Моруцци и Магуном в 1949 году восходящей ретикулярной активирующей системы. Когнитивная нейронаука внимания развивалась с 1980-х годов, с влиятельным разделением внимания Познером и Петерсеном на отдельные системы, и была расширена нейровизуализацией человека до дорсальной и вентральной сетевой модели Корбетты и Шулмана и компонентной структуры Кнудсена, в то время как гипоталамические цепи сна-бодрствования прояснили аспект контроля состояния возбуждения.

Key figures

• Giuseppe Moruzzi
• Horace Magoun
• Michael Posner
• Maurizio Corbetta
• Clifford Saper

Seminal works

• moruzzi-magoun-1949
• posner-petersen-1990
• corbetta-shulman-2002

Frequently asked questions

Чем отличаются внимание и возбуждение?

Возбуждение — это глобальный уровень бодрствования и корковой активации, который определяет общую реактивность мозга, тогда как внимание — это избирательная приоритизация конкретной информации; внимание действует на фоне состояния, установленного возбуждением.

В чем разница между нисходящим и восходящим вниманием?

Нисходящее (целенаправленное) внимание произвольно направляет обработку к релевантной для задачи информации и связано с дорсальной фронтопариетальной сетью, в то время как восходящее (стимулируемое) внимание захватывается значимыми или неожиданными событиями и связано с более вентральной сетью, как описано Корбеттой и Шулманом.