Текст книги "Когнитивный ресурс. Структура, динамика, развитие"

3.5. Ментальная скорость и дифференцированность как свойства когнитивного ресурса

Анализ разных подходов к изучению когнитивных возможностей индивида позволяет рассматривать интеллект как многомерное системное образование, в котором выделяется как минимум две составляющие: «ментальная скорость», или скорость переработки информации, определяемая с помощью скоростных тестов интеллекта (Г. Айзенк, C. Стернберг и др.), и «когнитивная сложность», которую можно рассматривать как способность к многомерному представлению реальности или степень дифференцированности индивидуального опыта (В. Н. Дружинин, М. А. Холодная и др.).

Существуют аргументы в пользу того, что значительная доля межиндивидуальных различий в интеллектуальной продуктивности объясняется различиями в скорости психических процессов. Тесная связь психометрического интеллекта со скоростными аспектами психических и психофизиологических процессов была показана во многих исследованиях (Eysenck, Eysenck, 1985).

Айзенк считал интеллект проявлением скорости переработки информации нервной системой индивида. Основными аргументами для него были положительные корреляции между результатами тестирования «скоростного интеллекта» и электрофизиологическими показателями. Пытаясь решить проблему соотношения скорости переработки информации и когнитивной дифференцированности, Айзенк выделил три параметра, характеризующие коэффициент интеллекта: скорость решения, настойчивость (число попыток решить трудную задачу) и число ошибок. Он предложил использовать ВР выбора из множества вариантов как наиболее адекватный показатель для измерения интеллекта (Дружинин, 1999; Jensen, 1982).

В информационном подходе обработка информации интерпретируется как последовательный перебор множества вариантов решения. Поэтому ошибки в скоростных тестах интеллекта объясняются тем, что человек не успевает осуществить перебор всех возможных вариантов и выбрать правильный ответ. Согласно этим представлениям, если человеку дать неограниченное время, он сможет решить задачу любой сложности. Соответственно, в данном подходе проблема индивидуальных различий в уровне интеллекта сводится к изучению скоростных характеристик когнитивных процессов.

Представление о когнитивном ресурсе как количественной характеристике когнитивной системы позволяет рассматривать в ином контексте проблему соотношения скорости переработки информации и когнитивной дифференцированности, поставленную Айзенком. Наши представления согласуются с точкой зрения Айзенка в том, что скорость решения задачи является важным, хотя и не единственным показателем интеллектуальной продуктивности. Однако мы предполагаем, что скорость решения – это показатель, в котором проявляется «мощность» когнитивного ресурса человека.

В когнитивных моделях проблема индивидуальных различий в интеллектуальном развитии сводится к изучению особенностей структур, обеспечивающих когнитивные процессы (Дружинин, 1999; Холодная 2002); особый акцент делается на изучении роли «ментальной репрезентации» задачи (Стернберг, 1996). Р. Стернберг считал, что адекватная репрезентация задачи играет важную роль в нахождении правильного решения. Исходя из его представлений, можно предположить, что интеллектуальная продуктивность характеризуется не скоростью переработки информации нервной системой, а некоторыми свойствами когнитивных структур. Иными словами, когнитивный ресурс как психологический конструкт позволяет объяснить индивидуальные различия в интеллектуальной продуктивности через анализ особенностей организации когнитивных структур.

Психологический анализ процесса решения разного типа задач позволяет выделить в качестве важного компонента этап реконструкции модели проблемной ситуации в мысленном плане и оперирование этой моделью (поиск в проблемном пространстве). Модель включает структурные элементы (схемы), зафиксированные в долговременной памяти. Продуктивная умственная деятельность предполагает создание новой модели из известных элементов, выход за пределы имеющихся данных, скрытых от непосредственного восприятия. Данный процесс сопряжен с необходимостью выделения формальной структуры задачи из семантического контекста; установление отношений между элементами проблемной ситуации позволяет индивиду выбрать определенный ход решения.

Мы полагаем, что реконструкция модели задачи требует определенных когнитивных ресурсов. Скорость и правильность решения связана с активизацией релевантных схем, в которых представлены существенные признаки задачи. Когнитивный ресурс позволяет на основе ограниченной информации реконструировать в мысленном плане модель задачи, включающую необходимые и достаточные элементы (признаки), для ее правильного решения. Отсюда – скорость решения является производной от «мощности» когнитивного ресурса.

Теоретически можно выделить разные варианты соотношений «мощности» когнитивного ресурса индивида и ресурса, требуемого для решения задачи. Согласно предположению Дружинина, индивидуальный когнитивный ресурс может соответствовать требованиям задачи, она решается без каких-либо попыток обобщения и перенесения способов решения на другие ситуации. Если индивидуальный когнитивный ресурс превосходит ресурс, необходимый для решения задачи, у индивида остается «свободный» резерв когнитивных элементов, который может быть использован для выполнения параллельного задания, привлечения дополнительной информации (включение задачи в новый контекст) и т. д. Дружининым высказывалось предположение, что успешное решение многих творческих задач связано с наличием «свободного» когнитивного ресурса, значительно большего, чем необходимо для их решения (Дружинин, 1999). Если для выполнения задания требуется множество элементов, значительно превышающее мощность индивидуального когнитивного ресурса, испытуемый не сможет реконструировать адекватную модель ситуации и, следовательно, решить задачу без привлечения дополнительных стратегий (Дружинин, 1999; Горюнова, Дружинин, 2001). В данном случае возможна потеря признаков задачи, часть условий не отражается в ее ментальной модели. Поэтому, если индивид не решает задачу за отведенное время, то с течением времени уменьшается вероятность того, что он ее решит.

Таким образом, проблема соотношения ментальной скорости и когнитивной дифференцированности может быть переосмыслена в контексте представлений о когнитивном ресурсе. Наше допущение состоит в том, что дифференцированность когнитивных структур как один из показателей мощности когнитивного ресурса будет проявляться в скорости решения разного типа задач.

Завершая обзор, необходимо отметить, что накопление большого количества экспериментальных данных о закономерностях умственной деятельности в сочетании с предложенным пониманием теоретического конструкта «когнитивный ресурс» придают актуальность изучению вопроса о наличии общего фактора интеллекта. Однако до настоящего времени предметом такого рода исследований по причинам, рассмотренным в обзоре, являлись лишь отдельные когнитивные способности и их корреляции, что оставляет открытым вопрос об источнике индивидуальных различий интеллектуального потенциала в целом. А именно общие свойства функциональных систем, специализируясь в процессе деятельности, становятся «исходным материалом» для формирования более высокоорганизованных когнитивных структур единой функциональной психической системы.

3.6. Внутрииндивидуальная вариативность и контроль внимания в скоростной парадигме

Как уже отмечалось ранее, скорость обработки информации долгое время считалась одним из наиболее значимых дескрипторов интеллекта, описывающих индивидуальные различия в когнитивной деятельности как функцию врожденной скорости и эффективности нервной системы (Eysenck, 1986; Jensen, 1993). Как правило, в основе этих теорий лежат отрицательные корреляции между ВР в простых когнитивных задачах (обычно это скоростные задачи невысокого уровня трудности, отражающие основные когнитивные процессы) и IQ-показателями (Vernon, Jensen, 1984). При этом такой показатель как неустойчивость выполнения этих задач также значимо коррелирует с IQ (Jensen, 1992). Кроме того, некоторые авторы утверждают, что в основе когнитивной вариативности могут лежать индивидуальные различия в контроле внимания (Colflesh, Conway, 2007; Conway, Cowan, Bunting, 2001). Интрига состоит в том, что контроль внимания является единственным средством, с помощью которого люди с высокой когнитивной способностью показывают более быстрое выполнение в простых когнитивных задачах. Несмотря на то, что эта гипотеза не отвергает роли скорости нервных процессов, предполагается, что эти влияния могут быть более опосредованными.

Ряд авторов пытались определить, влияют ли индивидуальные различия в контроле внимания на время сканирования (inspection time, t_i) в простых когнитивных задачах. Время сканирования – наиболее часто используемый показатель в скоростных теориях интеллекта (Fox, Roring, Mitchum, 2009). Перцептивное различение как фактор отражения перцептивной скорости наиболее высоко коррелирует с IQ (Petrill et al., 2001; Deary, Stough, 1996; Mackintosh, Bennet, 2002). Задача на перцептивное различение с двумя альтернативами предполагает определение, какая из двух кратковременно предъявляемых параллельных линий является наиболее короткой. Самая краткая продолжительность стимула, или асинхрония начала стимула, в которой участник может достичь заданной степени точности (обычно между 70 % и 95 %), является индивидуальной пороговой величиной времени сканирования (осмотра). В одном из мета-анализов, охватывающем 90 исследований (Grudnick, Kranzler, 2001), сообщается о нескорректированной корреляции –0,30 между временем осмотра (t_i) и показателем IQ, которая после исправления артефактов, связанных с выборкой, ошибками измерения и сужением диапазона, увеличилась до –0,51.

В отличие от теорий нейрональной эффективности, ряд исследователей предположили, что перцептивная скорость может отражать когнитивные процессы более высокого уровня, такие как применение стратегий (Mackintosh, 1986) и внимательность (Bors et al., 1999; Stokes, Bors, 2001). Д. Борс с соавторами утверждают, что внимательность или способность участников оставаться сосредоточенными в процессе выполнения задания, вносит существенный вклад в корреляцию между перцептивной скоростью и IQ. Они показали, что тщательность и точность в достаточно длинных предъявлениях стимула коррелирует с показателем интеллекта, отмечая, что участники с низким IQ иногда плохо выполняют задания даже в достаточно простых пробах. В других исследованиях было обнаружено, что внутрииндивидуальная вариативность выполнения работы (стандартное отклонение ВР), часто является лучшим предиктором интеллектуальной деятельности, нежели сам показатель ВР (Jensen, 1992). Данные о том, что участники с низким IQ не справляются с заданиями даже в самых легких пробах, возможно, свидетельствует об их меньшей сосредоточенности на задаче, что и проявляется в большей внутрииндивидуальной вариативности.

Среди исследователей существует тенденция преувеличивать ценность средних значений, однако использование показателя внутрииндивидуальной вариативности может оказаться более информативным. Несмотря на способы оценки выполнения работы, те испытуемые, кто неустойчиво выполняют задание от пробы к пробе, будут иметь более низкие показатели, даже если их лучшие результаты в некоторых индивидуальных пробах будут очень быстрыми. Сильная взаимосвязь между способом оценки и внутрииндивидуальной вариативностью усложняет интерпретацию корреляций между IQ и успешностью выполнения простых когнитивных задач, так как это предполагает вовлечение третьих переменных. В силу этого, важно понимать, измеряют ли простые когнитивные задачи непосредственно скорость нервных процессов или какие-то другие переменные. Данные, полученные Борсом с соавторами, указывают на то, что продуктивность выполнения задач на перцептивное различение, возможно, частично отражает контроль внимания.

Литературные источники, в которых анализируются индивидуальные различия в характеристиках рабочей памяти, содержат убедительные доказательства существования взаимосвязи между способностью распределять внимание в соответствии с инструкцией и качеством выполнения задания (Colflesh, Conway, 2007; Conway et al., 2001). Так было обнаружено, что участники с большим объемом рабочей памяти с меньшей вероятностью услышат свое имя в левом ухе, когда дана инструкция распределять внимание на правое ухо в задаче на дихотическое слушание. В основе успешного выполнения задач на перцептивное различение, как и многих других задач на внимание, лежит способность быть сосредоточенным в процессе их выполнения, что находит свое отражение в низкой внутрииндивидуальной вариативности.

В одном из исследований (Fox, Roring, Mitchum, 2009) участникам предлагались «продвинутые прогрессивные матрицы Равена» и альтернативная версия задачи на перцептивное различение для оценки индивидуальной вариативности (стандартного отклонения) выполнения от пробы к пробе. Альтернативная процедура выбора стимула «шаг вверх, шаг вниз» привела к корреляциям между перцептивной скоростью и IQ, сходным с полученными ранее результатами (Grudnick, Kranzler, 2001). Кроме того, стандартное отклонение показателя перцептивной скорости значимо коррелировало с его пороговыми значениями и тестом Равена, объясняя дисперсию между временем сканирования и IQ. Однако эти данные не дают ясного ответа, отражает ли внутрииндивидуальная вариативность в выполнении только скорость и эффективность перцептивной обработки, или индивидуальные различия в контроле внимания, или и то и другое вместе. Одна из гипотез состоит в том, что контроль внимания либо прямо, либо опосредованно влияет на перцептивную скорость. Например, при условии, что перцептивная скорость отражает общую скорость переработки информации, более медленная обработка может привести к отвлечению внимания.

Исходя из теории перцептивной скорости, можно сделать несколько предположений о том, как участники должны выполнять задания на перцептивную скорость в условиях двойной задачи. Если данный показатель отражает перцептивную скорость, то в ситуации одновременного выполнения двух задач с инструкцией следить прежде всего за альтернативной задачей участники с низким IQ должны выполнять хуже и задачу на перцептивное различение. При этом переключение ресурсов внимания на другую задачу не должно препятствовать сохранению превосходства людям с высоким IQ. Если показатель времени сканирования (инспекции) отражает аттенционный контроль, то участники с высоким IQ будут больше уделять внимания основной задаче, нежели участники с более низким IQ. Это приведет к перераспределению аттенционных ресурсов между двумя задачами таким образом, что задаче на перцептивное различение будет уделено меньше внимания. Другими словами, первичное когнитивное преимущество людей с высоким IQ присутствует в их большем контроле внимания, но не обязательно в их более быстрой перцептивной скорости, и вторая задача нивелирует это преимущество, мешая выполнению задачи на перцептивное различение прежде всего индивидам с высоким IQ. В одном из экспериментов была сделана попытка установить, измеряет ли задача на перцептивное различение преимущественно перцептивную скорость или контроль внимания. Если эта задача измеряет перцептивную скорость, то в ситуации двойной задачи ее выполнение будет явно ухудшаться у людей с более низким IQ, если она оценивает ресурсы внимания, то испытывать трудности в ее выполнении будут люди с более высоким IQ (Fox, Roring, Mitchum, 2009).

Результаты исследования (Egan, Deary, 1992) подтверждают теорию скорости, поскольку выполнение двойной задачи незначительно увеличило корреляцию между временем сканирования и IQ. При этом дополнительная арифметическая задача на последовательное суммирование оказалась систематически связана с показателем IQ. Учитывая, что участники с более высоким IQ лучше выполняют арифметические операции, задача последовательного суммирования, вероятно, требовала меньше ресурсов внимания у таких людей. Эта же задача оказалась более сложной для участников с более низким IQ, возможно, из-за большей когнитивной нагрузки, что приводило к ухудшению выполнения задачи на перцептивное различение. Одним из объяснений можно считать то, что участники с высоким IQ меньше акцентировали внимание на задаче последовательного суммирования, так как она считалась вторичной, а не основной задачей.

Это предположение нашло подтверждение и в исследовании (Fox, Roring, Mitchum, 2009), выполненном в рамах парадигмы одновременного решения двух задач, в которой основная задача менее связана с IQ. Гипотеза состояла в том, что участники с высоким IQ будут больше уделять внимания основной задаче, что приведет к большей вариативности показателя времени сканирования. Полученные результаты подтвердили предположение о влиянии контроля внимания на выполнение задачи на перцептивное различение, при условии, что основная задача была более значима для участников с высоким IQ. Изначально авторы не ожидали, что эффект будет настолько сильным, что полностью изменит корреляцию – на противоположный знак. Участники с более высоким IQ имели большее время ответа в пробах на перцептивное различение в ситуации двойной задачи, что указывает на больший вклад аттенционных ресурсов в основную задачу. Также была обнаружена высокая корреляция между пороговыми значениями показателя времени сканирования и его стандартным отклонением. Вероятно, один и тот же механизм, а именно концентрация внимания на основной задаче, приводит к улучшению выполнения задачи на перцептивное различение у участников с высоким IQ в ситуации, когда эта задача была основной. В ситуации двойной задачи, когда в качестве основной давалась задача вербализации, а перцептивное различение было второстепенной, выполнение последней ухудшалось.

Эти данные несовместимы со строгой теорией перцептивной скорости. Маловероятно, что их можно объяснить скоростью нервных процессов, не признавая аттенционный контроль в качестве важного посредника. Более быстрая обработка должна была бы привести к меньшей интерференции в ситуации двойной задачи, и корреляция между временем сканирования и IQ должна сохраняться, а не полностью изменяться на противоположную. Эти результаты вступают в противоречие с данными, полученными В. Иганом и И. Дери, подтверждая гипотезу, что двойные задачи, нагруженные g-фактором, могут чрезмерно утомлять участников с низким IQ. Несмотря на то, что не исключается вероятность наличия у участников с высоким IQ способности к более быстрой обработке информации центральной нервной системой, М. Фокс с соавторами утверждают, что задача на перцептивное различение прежде всего измеряет контроль внимания (Fox, Roring, Mitchum, 2009). При этом контроль внимания вносит существенный вклад в корреляции между временем сканирования и IQ, подразумевая, что непропорционально увеличенная аттенционная нагрузка затрудняет выполнение когнитивных задач (Rosen, Engle, 1997). Вероятно, индивиды с более высоким IQ лучше распределяют ресурсы внимания, что приводит к большей бдительности в процессе выполнения задачи на перцептивное различение и, возможно, других когнитивных задач.

Вопрос о том, могут ли участники с более низким IQ научиться более эффективно распределять свои интеллектуальные ресурсы и таким образом понизить уровень пороговых значений времени сканирования в типичной задаче на перцептивное различение, остается открытым. Тренировка в подобных задачах смещает корреляцию между временем сканирования и IQ в сторону незначимости (Bors et al., 1999), возможно, из-за использования дополнительного ресурса (например, контроля внимания) для индивидов с более низким IQ, что могло бы объяснить, почему в некоторых исследованиях не обнаруживается явного влияния тренировки на время сканирования (см.: Irwin, 1984). Чаще всего эффект научения наблюдается в ситуации уменьшения вариативности в процессе выполнения данного типа задач преимущественно у участников с более низким IQ. Однако это не позволяет нам ответить на вопрос о том, является ли контроль внимания прежде всего ограниченным когнитивным ресурсом (например, компонентом рабочей памяти) или же он частично обусловлен мотивационными факторами.

Конечно, мы можем предположить, что контроль внимания обусловлен скоростью нейрональных процессов обработки в мозге: более быстрая обработка может привести к более быстрому восприятию и лучшему контролю внимания. Однако многочисленные результаты (Fox, Roring, Mitchum, 2009; Bors et al., 1999) говорят о том, что показатель времени сканирования, весьма подверженный влиянию низших процессов, вероятно, не является психофизически строгой метрической единицей измерения перцептивной скорости. Расчет на то, что задачи на перцептивное различение измеряют какой-то определенный тип скорости, например, перцептивную скорость (Deary, Stough, 1996; Egan, Deary, 1992), является компромиссным. Но только теоретическая оценка на нейрональном уровне могла бы более или менее точно идентифицировать механизмы, опосредующие индивидуальные различия в выполнении работы. На когнитивном уровне аттенционный контроль обеспечивает самое простое объяснение взаимосвязей между временем сканирования и IQ.

Наличие связи контроля внимания с когнитивной деятельностью более высокого уровня подтверждается результатами многочисленных работ, направленных на изучение взаимосвязи между простыми задачами и показателем интеллекта (Colflesh, Conway, 2007; Conway, Cowan, Bunting, 2001). Хотя авторы подчеркивают потенциальную сложность даже самых простых когнитивных задач и критически оценивают напрямую измеряемые взаимосвязи между скоростью нервных процессов и IQ, остается неясным, могут ли эти данные распространяться на все элементарные когнитивные задачи.