Визуальный язык и визуальное обучение (VL2)

Краткие обзоры исследований

Gallaudet University

 

Зрительное внимание и глухота

Май 2011

LEARNING FROM RESEARCH # 3

ELIZABETH HIRSHORN, PH.D. CANDIDATE

Основные выводы относительно зрительного внимания при глухоте:

- Глухота приводит к специфическим изменениям в зрительном внимании, но это относится не ко всем аспектам зрения.

- Глухота усиливает внимание на периферии зрения.

- Свидетельства изменения периферического зрительного внимания обнаруживаются в работе мозга.

- Изменения зрительного внимания могут сказываться на чтении и их следует иметь в виду при организации идеальной среды в классе.

Селективное зрительное внимание и глухота

Родителей и педагогов обычно беспокоит, что глухие дети часто отвлекаются, им трудно сосредоточиться в насыщенной информацией среде. Другими словами, у детей проблема с зрительным селективным вниманием. Селективным вниманием называется способность сосредоточить внимание на своих текущих целях и игнорировать отвлекающие от них вещи. В классе это означает, что человек способен сосредоточить внимание на учителе или переводчике, игнорируя пролетающую за окном птицу или проходящего мимо открытой двери класса ученика.

Проблема или просто другой способ видеть?

Литературные данные о влиянии глухоты на зрительное внимание кажутся противоречивыми, но эти противоречия в большой степени связаны с тем, что исследовались разные популяции глухих и использовались разные способы измерения зрительного селективного внимания. Глухие люди сильно различаются между собой предпочитаемым способом коммуникации (язык жестов, устная коммуникация и т. д.), возрастом освоения родного языка, слуховым статусом родителей, этиологией потери слуха (генетика, инфекция и т. д.), использованием кохлеарного импланта (возраст при имплантации, длительность использования импланта). Большинство исследований, в которых были обнаружены проблемы с селективным вниманием у глухих детей, касалось детей, осваивающих устный язык; в этих работах смотрели, как изменяется зрительное селективное внимание после восстановления слуха с помощью кохлеарного импланта [1,2,3].

Некоторые исследователи решили взглянуть на внимание глухих людей с другой точки зрения — рассматривать его не как источник проблем, а как другой способ обработки зрительной информации. Появляется все больше данных о том, что зрительное внимание у глухих людей лучше, чем у прочих; из этих данных следует, что зрительная система компенсирует недостаток слухового поступления информации [4].

Работы, в которых были обнаружены лучшие навыки зрительного селективного внимания, исследовали взрослых глухих людей, имевших глухих родителей и освоивших в детстве американский язык жестов ASL как родной язык. Это хорошая группа для изучения эффектов глухоты, поскольку глухие дети, которые рано получают полный доступ к языку, с рождения демонстрируют типичное когнитивное и языковое развитие с такими же основными этапами, как у слышащих детей. У таких людей  Matthew Dye, Peter Hauser и  Daphne Bavelier (среди прочих) обнаружили улучшенное селективное внимание на периферии зрения [5]. Это заставляет предположить, что зрительная система компенсирует недостаток слухового входа, усиливая отслеживание информации с периферических полей зрения [4].

Хотя глухие люди действительно имеют особенности зрительного внимания, важно отметить, что не все аспекты зрения различаются у глухих и слышащих людей. Чисто сенсорные зрительные способности, такие как способность различать оттенки серого [6], способность распознавать быстро мелькающие образы [7], базовая зрительная обработка движения одинаковы у глухих и слышащих [4]. Это опровергает широко распространенную идею, что потеря слуха приводит к изменениям в других органах чувств. Зрение не меняется, меняется зрительное внимание.

Изменения зрительного внимания во времени и в пространстве

Зрительное селективное внимание включает несколько компонент [10]. Например, мы можем направлять внимание на определенные области в поле зрения (пространственное внимание) или включать внимание на определенные периоды времени (темпоральное или временное внимание). В серии исследований, проведенных сотрудниками VL2, показано, как изменяются эти способности в ходе развития глухих людей. В большей части работ, обнаруживших дефицит зрительного внимания у глухих детей, исследовалось темпоральное зрительное внимание детей с имплантами, осваивающих английский язык. В противоположность этому, Dye, Hauser, и Bavelier наблюдали за изменениями темпорального и пространственного зрительного внимания на разных стадиях развития глухих носителей языка жестов.

Тесты темпорального зрительного внимания важны для оценки способности человека контролировать окружающую среду и сохранять бдительность даже тогда, когда его внимание на чем-то сосредоточено. Эти тесты измеряют способности, важные для повседневных занятий, таких как вождение автомобиля и передвижение в людном месте. На ранних стадиях развития (до 10 лет) глухие дети (носители языка жестов) хуже, чем их слышащие ровесники, контролируют среду и узнают заранее определенные цели, появляющиеся в потоке объектов [5]. Однако у взрослых (18-40 лет) этого различия между глухими и слышащими не наблюдается. В другом тесте на темпоральное зрительное внимание участники должны были опознавать второй из пары объектов, которые предъявлялись очень быстро друг за другом (тест на восстановление внимания во времени); в этом тесте не обнаружилось разницы между глухими и слышащими ни в одной из возрастных групп. Эти исследования подчеркивают специфичность изменений в зрительном внимании: трудности существуют только в детстве и относятся только к обнаружению известных целей в быстром потоке зрительной информации.

Как показывают исследования, иначе обстоит дело с пространственным зрительным вниманием. Усиление пространственного зрительного внимания или перераспределение внимания на периферию поля зрения происходит очень медленно. Когда глухих детей в возрасте 7-10 лет просили сосредоточить внимание на центре экрана и как можно быстрее реагировать на цель, появляющуюся в центре или на периферии экрана, они вели себя так же, как их слышащие ровесники [11]. Перераспределение внимания начинало проявляться около 11-13 лет и становилось выраженным в 14-17 лет [11]. В этом возрасте у глухих людей обнаруживается усиление способности обнаруживать неподвижные или движущиеся стимулы на периферии поля зрения [12,13]. Соответственно, на них сильнее действуют отвлекающие стимулы, появляющиеся на периферии [14,15]. Обычно сильная отвлекаемость  связана с дефицитом внимания, но в случае глухих людей она обусловлена тем, что большая часть ресурсов направляется на обработку информации с периферии поля зрения. Глухие люди не обязательно в целом больше склонны отвлекаться, но их сильнее отвлекают события на периферии, в то время как слышащих сильнее отвлекают события в центре поля зрения [14]. Эти эффекты усиления периферического внимания у глухих интуитивно понятны. Перераспределение зрительного внимания на периферию может служить для адаптации в среде и компенсировать отсутствие слуховых сигналов с периферии, таких, какие получает слышащий человек при приближении автомобиля или когда кто-то открывает дверь [16].

При исследовании глухих носителей языка жестов важно иметь возможность разделить потенциально независимые эффекты глухоты и использования языка жестов. Сравнение глухих и слышащих носителей жестового языка подтвердило, что усиление периферического внимания связано с глухотой, а не с использованием языка жестов; у слышащих носителей языка жестов отсутствовал эффект усиленного внимания на периферии поля зрения, однако этот эффект наблюдался у глухих, не пользующихся языком жестов [11,14,17,18].

Сложнее определить причины дефицита зрительного внимания в детстве. Среди возможных объяснений упоминают недостаточный доступ к естественному языку в раннем детстве, что может приводить к комплексным когнитивным эффектам; для проверки этой гипотезы нужно было бы сравнить детей-носителей языка жестов с глухими детьми, отстающими в языке. Возможно, более правдоподобное объяснение связано с ранним периодом реорганизации зрительной системы. На этом этапе внимание к центру поля зрения падает из-за того, что часть ресурса внимания переносится на периферию; в ходе дальнейшего развития ресурс внимания к центру зрительного поля наращивается (до типичного уровня функционирования), но при этом периферическое внимание поддерживается на уровне выше среднего. Сейчас исследователи, которых поддерживает VL2, проверяют эту гипотезу, сравнивая особенности селективного внимания во времени и в пространстве у глухих детей 6-13 лет, пользующихся языком жестов, и у их слышащих ровесников.

Кроссмодальная пластичность и мозг: как глухота и язык жестов меняют организацию мозга

Кроссмодальная пластичность — это нейрональная реорганизация, происходящая из-за сенсорной депривации. Реорганизация по причине глухоты может происходить как в «депривированных» областях мозга (например, в слуховых), так и в недепривированных (например, в зрительных). Поскольку у глухих людей наблюдается усиленное периферическое внимание, исследователей заинтересовало, как это реализуется в мозге. Оказалось, что поведенческие различия между глухими и слышащими при решении задач на периферическое зрительное внимание действительно отражаются в нейронной активности, но только в случае стимулов, на которые направлено внимание. Например, если испытуемых просят обращать внимание на движение на периферии поля зрения, у глухих наблюдается более высокая нейронная активность [19] и более сильная вовлеченность областей мозга, ответственных за движение [18]; если на движущиеся объекты не направлено внимание, различий в работе мозга глухих и слышащих не обнаруживается [20].

Есть несколько теорий того, как может реорганизовываться мозг, чтобы результаты реорганизации объясняли существующие поведенческие данные. Первая теория предполагает, что могут иметь место реальные изменения в зрительных зонах — областях мозга, которые обрабатывают получаемую от глаз зрительную информацию (внимание не обязательно должно влиять на работу этих зон). Однако литературные данные не поддерживают эту теорию [21], поскольку у глухих и слышащих людей и величина, и активность этих зон одинаковы. С этим результатом согласуется и тот факт, что в случае задач только на восприятие (не связанных с вниманием) разница в поведении глухих и слышащих не обнаруживается.

Вторая теория состоит в том, что области мозга, в которых объединяется информация разных модальностей, у глухих получают больше информации от зрения. В пользу этой гипотезы говорят некоторые данные об изменении таких «мультимодальных» зон у глухих [18], но для подтверждения этой гипотезы нужны дальнейшие исследования.

Третья теория предполагает, что депривированные слуховые области мозга реорганизуются, чтобы помогать в обработке зрительной информации. У глухих наблюдалась большая, чем у слышащих, активация слуховых зон при обработке зрительных, тактильных сигналов и знаков языка жестов [22,23]. Движущиеся зрительные стимулы активируют у глухих людей те «зоны слуховой обработки» в правом полушарии, которые у слышащих специализируются на обработке движения звука [23,24]. Идея состоит в том, что область мозга, обычно выполняющая определенную функцию в одной модальности (например, обработку движения в пространстве в слуховой модальности), может использоваться для выполнения той же функции в другой модальности (тоже для обработки движения, но в зрительной модальности). Этот сдвиг происходит после сенсорной депривации. В пользу такой гипотезы говорят результаты экспериментов на животных [25].

Актуальность вышеизложенного для родителей и педагогов

Из всего этого можно извлечь несколько полезных выводов для тех, кто постоянно общается с глухими людьми

Идеальная среда при обучении

Из современных исследований следует, что у глухих детей есть медленно развивающиеся особенности распределения внимания. Поэтому организация среды в классе, подходящая для детей одного возраста, может оказаться неудачной для детей другого возраста. Проблемы могут возникнуть, когда требования среды или выполняемого задания (например, нужно смотреть на учителя или переводчика) вступают в конфликт с тем распределением внимания «по умолчанию», которое характерно для глухого ребенка на его стадии развития. Например, начиная примерно с 11 лет, больше внимания направляется на периферию зрения, если место и момент появления отвлекающих стимулов неизвестны. В этом возрасте, вероятно, не следует помещать учеников в среду, где отвлечения происходят редко, но непредсказуемо, потому что они все время будут расходовать свой ресурс внимания на слежение за периферией. Детям этого возраста лучше учиться в предсказуемой постоянной обстановке. Кроме того, может быть полезно, если классная комната мала и ученики сидят полукругом [16].

Влияние изменений в зрительном внимании на чтение

Существует множество причин, которые делают чтение сложной задачей для глухих детей. Изменения в зрительном внимании также могут сказываться на том, как они читают [26]. Из исследований чтения у слышащих людей известно, что при чтении слова фиксируются в центре поля зрения. Если глухие люди естественным образом уделяют больше внимания тому, что находится на периферии, это может приводить к путанице при распознавании букв и слов, к большей длительности фиксации, к более медленному чтению. Это дополнительное время может также вызывать перегрузку других когнитивных процессов (например, памяти) из-за попытки полностью интегрировать всю информацию, содержащуюся в сложном предложении.  Для того, чтобы ограничить отвлекающую информацию на периферии зрения, была предложена хорошая технология «чтения в окошке», когда в каждый момент видно только небольшое число слов. Хотя зрительное внимание еще недостаточно исследовано, полезно помнить, что изменения в зрительном внимании могут создавать для глухих людей дополнительные трудности при чтении.

Нерешенные вопросы и будущие исследования

- Как следует проводить и/или изменить психологическую оценку глухих людей, учитывая новые знания о нормальном развитии внимания у глухих носителей языка жестов?

- Как могут учителя и школьные администраторы учитывать специфические сильные стороны глухих учеников при разработке стратегии преподавания и учебной программы?

- Этот обзор сфокусирован на людях, которые с рождения являются носителями языка жестов. Важно выяснить, в какой степени полученные на них данные о реорганизации внимания могут быть распространены на остальные 95% глухих, которые имеют слышащих родителей. Как правило, эта основная масса глухих людей не имеет доступа к свободно владеющим ASL людям в младенчестве и в раннем детстве.

Интеграция исследований и образования

VL2 публикует краткие обзоры в качестве ресурса для педагогов и родителей. Их цель - познакомить образовательное сообщество с  результатами исследований, суммировать научные достижения и предложить рекомендации, которые помогут педагогам и родителям отвечать на многообразные вызовы, возникающие в образовании глухих и слабослышащих детей.

Краткие обзоры доступны на  http://vl2.gallaudet.edu/

 

Список литературы

  1. Yucel, E. & Derim, D. (2008). The effect of implantation age on visual attention skills. International Journal of Pediatric Otorhinolarynglogy, 72(6), 869-877. doi:10.1016/j.ijporl.2008.02.017
  2. Quittner, A.L., Smith, L.B., Osberger, M.J., Mitchell, T.V., & Katz, D.B. (1994). The impact of audition on the development of visual attention. Psychological Science, 5(6), 347-353. doi: 10.1111/j. 1467-9280.1994.tb00284.x
  3. Horn, D.L., Davis, R.A.O., Pisoni, D.B., & Miyamoto, R.T. (2005). Development of visual attention skills in prelingually deaf children who use cochlear implants. Ear & Hearing, 26(4), 389-408.
  4. Bavelier, D., Dye, M.W.G. & Hauser, P.C. (2006). Do deaf individuals see better? Trends in Cognitive Science, 10(11), 512-518. doi:10.1016/j.tics. 2006.09.006
  5. Dye, M.W.G. & Bavelier, D. (2010). Attentional enhancements and deficits in deaf populations: An integrative view. Restorative Neurology and Neuroscience, 28, 181-192. doi:10.3233/RNN-2010-0501
  6. Finney, E.M. & Dobkins, K.R. (2001). Visual contrast sensitivity in deaf versus hearing populations: Exploring the perceptual consequences of auditory deprivation and experience with a visual language. Cognitive Brain Research, 11(1), 171-183.
  7. Poizner, H. & Tallal, P. (1987). Temporal processing in deaf signers. Brain and Language, 30(1), 52-62. doi: 10.1016/0093-934X(87)90027-7
  8. Brozinsky, C.J. & Bavelier, D. (2004). Motion velocity thresholds in deaf signers: Changes in lateralization but not in overall sensitivity. Cognitive Brain Research, 21, 1-10.
  9. Bosworth, R.G. & Dobkins, K.R. (2002). The effects of spatial attention on motion processing in deaf signers, hearing signers, and hearing nonsigners. Brain and Cognition, 49(1), 152-169.
  10. Dye, M.W.G. and Bavelier, D. (2010). Differential development of visual attention skills in school-age children. Vision Research, 50(4), 452-459. doi: 10.1016/j.visres.2009.10.010
  11. Dye, M.W.G., Hauser, P.C., & Bavelier, D. (2009). Is visual selective attention in deaf individuals enhanced or deficient? The case for the Useful Field of View. PLoS ONE, 4(5), e5640. doi:10.1371/journal.pone.0005640
  12. Loke, W.H. & Song, S. (1991). Central and peripheral visual processing in hearing and non-hearing individuals. Bulletin of the Psychonomic Society, 29 (5), 437-440.
  13. Stevens, C. & Neville, H. (2006). Neuroplasticity as a double-edged sword: Deaf enhancements and dyslexic deficits in motion processing. Journal of Cognitive Neuroscience, 18(5), 701-714.
  14. Proksch, J. & Bavelier, D. (2002). Changes in the spatial distribution of visual attention after early deafness. Journal of Cognitive Neuroscience, 14, 1-5.
  15. Sladen, D.P., Tharpe, A.M, Ashmead, D.H. & Grantham, D.W., & Chun, M.M. (2005). Visual attention in deaf and normal hearing adults: Effects of stimulus compatibility. Journal of Speech, Language, and Hearing Research, 48(6), 1-9.
  16. Dye, M.W.G., Hauser, P.C. & Bavelier, D. (2008). Visual attention in deaf children and adults: Implications for learning environments. In M. Marschark & P.C. Hauser (Eds.), Deaf Cognition: Foundations and Outcomes (pp. 250-263). New York: Oxford University Press.
  17. Neville, H.J. and Lawson, D.S. (1987). Attention to central and peripheral visual space in a movement decision task. III. Separate effects of auditory deprivation and acquisition of a visual language. Brain Research, 405, 284-294.
  18. Bavelier, D., Brozinsky, C., Tomann, A., Mitchell, T., Neville, H., & Guoying, L. (2001). Impact of early deafness and early exposure to sign language on the cerebral organization for motion processing. Journal of Neuroscience, 21(22), 8931-8942.
  19. Neville, H.J. & Lawson, D. (1987). Attention to central and peripheral visual space in a movement detection task: An event related potential and behavioral study. II. Congenitally Deaf Adults. Brain Research, 405, 268-283. doi: 10.1016/0006-8993(87)909296-4
  20. Bavelier, D., Tomann, A., Hutton, C., Mitchell, T., Corina, D., Liu, G. & Neville, H. (2000). Visual attention to periphery is enhanced in congenitally deaf individuals. Journal of Neuroscience, 20(17), 1-6.
  21. Fine, I., Finney, E.M., Boynton, G.M., & Dobkins, K.R. (2005). Comparing the effects of auditory deprivation and sign language within the auditory and visual cortex. Journal of Cognitive Neuroscience, 17(10), 1621-1637.
  22. Neville, H., Bavelier, D., Corina, D., Rauschecker, J., Karni, A., Lalwani, A., Braun, A., Clark, V., Jezzard, P. & Turner, R. (1998). Cerebral organization for language in deaf and hearing subjects: Biological constraints and effects of experience. Proceedings of the National Academy of Science, 95, 922-929.
  23. Finney, E.M., Fine, I., & Dobkins, K.R. (2001). Visual stimuli activate auditory cortex in the deaf. Nature Neuroscience, 4(12), 1171-1173.
  24. Baumgart, F., Gaschler-Markefski, B., Woldorff, M.G., Heinze, H.J., & Scheich, H. (1999). A movement-sensitive area in auditory cortex. Nature, 400, 724-726.
  25. Lomber, S.G., Meredith, M.A., & Kral, A. (2010). Cross-modal plasticity in specific auditory cortices underlies visual compensations in the deaf. Nature Neuroscience, 13, 1421–1427. doi:10.1038/nn.2653
  26. Dye, M.W.G., Hauser, P.C. & Bavelier, D. (2008). Visual skills and cross-modal plasticity in deaf readers: Possible implications for acquiring meaning from print. Annals of the New York Academy of Sciences, 1145, 71-82. doi: 10.1196/annals. 1416.013