Описанные глазодвигательные реакции чрезвычайно важны для зрительного восприятия. Например, расстройство вестибулоокулярного рефлекса, которое наблюдается при некоторых неврологических заболеваниях или в космическом полете у космонавтов, приводит к неспособности стабилизировать сетчаточное изображение и как следствие этого – к потере рассматриваемого объекта из поля зрения. Механизм саккад необходим для активного исследования окружающего мира, он принимает самое непосредственное участие в чтении, просмотре телевизионных передач и т.д. Перейдем к описанию некоторых свойств саккадной системы человека, связанных со зрительным вниманием.

Мы будем придерживаться трехуровневой гипотезы саккадной системы, которая предполагает три этапа в программировании саккады: процессы внимания, принятие решения и определение характеристик саккад. Эта идея получила название премоторной гипотезы внимания. Согласно этой гипотезе, механизм внимания можно разделить на процесс включения внимания, что может закончиться фовеацией, и сброса внимания. В результате последнего процесса информация поступает в систему локализации зрительной цели и происходит выбор объекта периферийным зрением. Сброс внимания может происходить при отсутствии зрительного восприятия. Опишем эксперимент, который привел к формулированию этой гипотезы.

Испытуемый в затемненной комнате находится перед экраном, в центре которого горит маленькая (около 2°) зрительная цель, так называемая фиксационная точка (ФТ). Испытуемый перед экспериментом получает инструкцию "фиксировать взор на светящейся точке". Если неожиданно для испытуемого погасить ФТ и зажечь другой стимул на расстоянии около 20° по горизонтальному меридиану – периферический стимул (ПС), то латентный период саккады на ПС будет составлять у здорового человека около 200-250 мс. Проведем этот эксперимент по другому – после гашения фиксационного стимула (ФС) следующий ПС появится только через 200 мс. Введение такого темнового зазора приводит к тому, что латентный период саккады на ПС сокращается в среднем на 40-60 мс. Был сделан вывод о том, что перевод взора с одной точки фиксации на другую состоит из следующих этапов: фиксация взора на ФС, освобождение от фиксации ФС – сброс внимания, вычисление параметров следующей саккады и перевод взора на ПС. Второй этап (сброс внимания с ФС) занимает 40-60 мс и может происходить в полной темноте.

Американский исследователь Мишель Познер рассматривает внимание как систему контроля умственных процессов, включающих три подсистемы: 1) ориентацию на сенсорное событие; 2) выделение зрительного сигнала для дальнейшей переработки и 3) поддержание активности головного мозга. Первые две подсистемы непосредственно связаны с движениями глаз. Внимание представляется как гипотетический луч и изучается его размер и характер распространения в зрительном поле. Интересно, что вертикальный меридиан, проходящий через fovea, оказался барьером на пути этого луча. Это проявляется в значительном увеличении латентного периода саккады или движения руки к стимулу, предъявляемому в неожиданной позиции в полуполе, противоположном фокусу внимания.

Экспериментальное исследование процессов зрительного внимания направлено на выявление мозговых структур, участвующих в этом процессе. Мы предполагаем, что этапам саккадического программирования могут соответствовать локальные изменения в биоэлектрических потенциалах различных корковых зон, которые могут быть выявлены с помощью метода картирования биопотенциалов. Этим методом выявляются структуры на всех уровнях головного мозга, которые составляют сложную иерархически параллельную систему произвольного управления саккадами у человека. В частности, большое число корковых полей больших полушарий непосредственно связано с этим процессом.

На рис. 5 показаны вызванные биоэлектрические потенциалы, которые регистрируются со скальпа здорового человека в условиях описанного выше эксперимента по предъявлению зрительных стимулов. Методом обратного усреднения биопотенциалов от начала саккады был выделен комплекс медленных и быстрых пресаккадических потенциалов. В период действия ФС на этапе ожидания ПС развивалась ранняя и поздняя медленная негативность (волны МН1 и МН2). В латентный период саккады были выделены быстрые негативные (N-100, N-200) и позитивные (P-100, P-200) потенциалы, а также спайковый (СП) потенциал, пик которого совпадал с началом саккады.

Картирование усредненных биопотенциалов в период центральной фиксации и межстимульной паузы в схеме направленного внимания показало, что ранняя премоторная негативность длительностью 300-500 мс локализована в передних лобных отделах, она симметрична и ее фокус активности переходит из Fz в F3 и F4. Он сильнее выражен перед коротколатентными саккадами, чем перед длиннолатентными, и в ситуации направленного внимания по сравнению с нейтральными условиями. По нашему мнению, это соответствует ориентировочному компоненту волны ожидания и отражает процессы внимания, мотивации, произвольной регуляции деятельности человека, связанные со зрительным восприятием. Центрально-лобная топография предполагает отражение в этом потенциале активности фронтомедиоталамической системы активации и срединных лимбических структур.

Поздняя медленная негативность преобладает в теменно-затылочных областях. В условиях вероятностного предъявления стимулов наблюдается переход фокусов из одного полушария в другое длительностью 50-70 мс. Фокус активности сильнее выражен перед длиннолатентными саккадами. Перед саккадами с коротким и средним латентным периодом фокус активности доминирует в контралатеральном к направлению движения глаз полушарии. Можно предположить, что такая динамика отражает процессы предварительной глазодвигательной подготовки, антиципации, указанных полей коры больших полушарий.

Таким образом, медленные негативные волны, развивающиеся при действии ПС в преднастроечный период, имеют различную пространственно-временную динамику и отражают участие в целенаправленном глазодвигательном поведении когнитивных процессов: внимания, ожидания и антиципации.

После включения целевого стимула в латентный период саккады развиваются быстрые пресаккадические потенциалы: P-200, N-200, P-100, N-100. Изучение параметров и топографии этих потенциалов в различных экспериментальных условиях позволило разделить их на две функциональные группы, отражающие этапы восприятия зрительных стимулов и программирования саккады. Ранние потенциалы P-200, N-200 коррелируют с процессами сенсорной переработки и "сброса внимания". Поздние потенциалы P-100, N-100 являются аналогами моторных потенциалов инициации саккад.

Как уже упоминалось, в схеме предъявления стимулов с темновым зазором в 200 мс наблюдают укорочение латентного периода саккады на 40-60 мс и появление большого числа так называемых экспресс-саккад с латентным периодом 90-120 мс. Феномен экспресс-саккад вызывает большой интерес и дискуссию. Наши экспериментальные данные свидетельствуют о включении в этот процесс дополнительного глазодвигательного поля, поля Fz. По-видимому, существует независимый путь в саккадический генератор мозгового ствола из Fz, минуя верхнее двухолмие. Это иллюстрирует рис. 6, на котором показаны усредненные вызванные потенциалы и их картирование перед экспресс-саккадой. Видно, что ПС включается на пике P-100. Картирование биопотенциалов показывает, что фокус активности находится в Fz, области дополнительного глазного поля. При высоком уровне внимания и функционального состояния головного мозга совпадение пространственного расположения стимула и предварительно выбранной из памяти цели вызывает, по нашему мнению, инициацию экспресс-саккады.