Zadaniem uwagi jest z jednej strony selekcja informacji sensorycznych lub pamięciowych (w tym selekcja informacji dostępnych w świadomości), a z drugiej, selekcja odpowiednich reakcji motorycznych i kontrola ich wykonania (w tym nadzór nad ruchem i mową). Uwaga moduluje procesy o charakterze percepcyjnym, emocjonalnym, poznawczym i motorycznym. Celem działania uwagi jest wybór informacji i reakcji ważnych z jednej strony ze względu na bieżące cele podmiotu, a z drugiej strony, na aktualny kontekst (np. sytuacja stwarzająca potencjalne zagrożenie dla podmiotu). Mechanizm uwagi musi zatem tworzyć wielowymiarowy i niejednorodny system kontroli przetwarzania informacji. Pierwsze eksperymentalne prace nad uwagą na gruncie psychologii poznawczej wiązały się z badaniami procesu selekcji informacji i zaowocowały stworzeniem modelu filtra, czyli metaforycznej, wąskiej szyjki od butelki selekcjonującej docierające do systemu poznawczego informacje. Późniejsze badania koncentrowały się również na innych aspektach uwagi. Od końca lat pięćdziesiątych powstało szereg psychologicznych teorii uwagi, ale nie zaproponowano takiej, która ujmowała by wszystkie najważniejsze aspekty uwagi. Jednocześnie, badania psychofizjologiczne i neurobiologiczne dostarczały wielu nowych danych dotyczących procesów fizjologicznych i neuronalnych związanych m.in. z reakcją orientacyjną czy z czujnością, które były trudne do pogodzenia z teoriami psychologicznymi, np. z popularną w latach  70-tych i 80-tych metaforą zasobów uwagi. Współczesne podejście do badań uwagi, wypracowane w ramach poznawczej neuronauki (cognitive neuroscience), pozwoliło na zaproponowanie teorii integrujących wyniki badań prowadzonych w tych różnych obszarach badawczych. Badania te obejmują doświadczenia z udziałem osób zdrowych, pacjentów z uszkodzeniami mózgu, oraz zwierząt. Prowadzi się je wykorzystując m.in. psychologiczne metody behawioralne (m.in. pomiary czasu i poprawności reakcji), metody neuropsychologiczne (analizy skutków uszkodzeń mózgu), badania neurochemii mózgu, metody rejestracji aktywności elektrofizjologicznej mózgu (EEG, MEG), oraz najnowsze technologie pozwalające na neuroobrazowanie czynności mózgu (emisyjna tomografia pozytronowa, PET; funkcjonalne obrazowanie magnetyczno-rezonansowe, fMRI; obrazowanie optyczne w bliskiej podczerwieni fNIRS), a także na stymulację lub czasową dezaktywację wybranych okolic mózgu (przezczaszkowa stymulacja magnetyczna, TMS).

 

Jedną z najbardziej wpływowych spośród tych współczesnych teorii jest konceptualizacja uwagi zaproponowana przez amerykańskiego psychologa Michaela Posnera i jego współpracowników. Posner ujmuje uwagę jako układ trzech neuronalnych sieci uwagi, które niejako ucieleśniają i konstytuują trzy poznawcze podsystemy uwagi odpowiedzialne za realizację trzech typów lub grup funkcji uwagi. Funkcje te zostały opisane jako wzbudzenie (alerting), orientacja (orienting) i kontrola wykonawcza (executive control, nazywana także przez niektórych badaczy kontrolą zarządczą), a sieci realizujące te funkcje to sieć wzbudzenia (alerting network), sieć uwagi orientacyjnej (orienting newtork), oraz sieć uwagi wykonawczej (executive network). U podstaw teorii Posnera leżą trzy założenia, przyjęte na podstawie wcześniejszych badań (Posner i Petersen, 1990). Po pierwsze,  w układzie nerwowym istnieje system uwagowy, który jest odrębny anatomicznie i funkcjonalnie od systemów percepcyjnych i poznawczych. Po drugie, mechanizm uwagi funkcjonuje dzięki współpracy szeregu względnie niezależnych, ale połączonych anatomicznie i funkcjonalnie struktur mózgowych, tworzących tzw. sieci uwagowe (attentional networks). Po trzecie, poszczególne podsystemy uwagi pełnią odmienne funkcje, które mogą być opisane w terminach operacji poznawczych.

 

Trzy funkcje uwagi

Funkcją systemu wzbudzenia jest wzbudzenie i utrzymywanie gotowości systemów percepcyjnych na odbiór bodźców sensorycznych. Można powiedzieć, że jest to funkcja alarmowania systemów percepcyjnych i wspomagania utrzymania ich czujności lub podwyższonej wrażliwości na bodźce przez określony (w zależności od celów lub kontekstu) krótszy lub dłuższy czas. System wzbudzenia jest angażowany automatycznie, np. wtedy, gdy zmysły zarejestrują nowy, a zwłaszcza nieoczekiwany bodziec (np. nagły bodziec wizualny lub dźwiękowy). Zaangażowanie systemu wzbudzenia stanowi część ogólnej reakcji orientacyjnej organizmu (Sokolow, 1963). Wzbudzenia uwagi nie należy jednak mylić z pobudzeniem (arousal), ponieważ działanie tego mechanizmu nie wiąże się z np. emocjonalnym lub fizjologicznym pobudzeniem organizmu. Działanie systemu wzbudzenia może wchodzić w interakcję z mechanizmami regulującymi pobudzenie, a nawet być przyczyną ich zaangażowania, ale jest to odrębny system.  

 

Funkcją uwagi orientacyjnej jest kierowanie ogniska uwagi na wybrane miejsca lub obiekty w przestrzeni, lub na wybraną cechę obiektu (np. kolor liter z pominięciem znaczenia słów, które tworzą). Innymi słowy, system orientacyjny obejmuje zarówno funkcje reorientacji uwagi w przestrzeni, jak i funkcje filtrowania wybranych informacji percepcyjnych (a także pamięciowych, np. w wyobrażeniach). Działanie tego mechanizmu umożliwia selekcję tych informacji, które są w danej chwili ważne (ze względu na aktualne cele lub kontekst) i hamowanie przetwarzania informacji, które są danej chwili nieistotne, a zwłaszcza tych, które mogą działać dystrakcyjnie. Funkcje orientacji i selekcji informacji to funkcje najczęściej utożsamiane z pojęciem uwagi. To na te właśnie aspekty uwagi zwracał naszą uwagę (!) William James formułując swoją słynną, klasyczną już definicję: “Każdy wie, czym jest uwaga. Jest to posiadanie przez umysł w jasnej i żywej postaci jednego z wielu jednocześnie ujmowanych przedmiotów lub ciągów myśli” (James, 1880). Co ważne, decyzje o tym, które informacje są w danym momencie selekcjonowane przez uwagę orientacyjną nie są podejmowane przez system orientacyjny. Decyduje o tym znaczenie tych informacji, co z kolei zależy od aktualnych celów i kontekstu.

 

Funkcją systemu wykonawczego jest szeroko rozumiana kontrola zachowania, w tym hamowanie interferencji i rozwiązywanie konfliktów pomiędzy niespójnymi lub nawet konkurującymi programami działania (rozwiązywanie konfliktu motorycznego, np. pomiędzy alternatywnymi reakcjami lewą i prawą ręką), pomiędzy konkurującymi myślami (rozwiązywanie konfliktu poznawczego, np. konfliktu pomiędzy intruzywnymi myślami o tym co będzie na obiad i analizą czytanego tekstu), pomiędzy interferencyjnymi fragmentami wypowiedzi (niektóre rzeczy można powiedzieć na kilka sposobów; często uaktywniają się one jednocześnie w czasie tworzenia wypowiedzi), a nawet pomiędzy językami (u osób dwujęzycznych często jednocześnie uaktywniają się dwa języki). Działanie systemy wykonawczego jest także utożsamiane z samokontrolą, np. ze zdolnością wyboru takiego działania, którego konsekwencją jest odroczenie lub nawet rezygnacja z nagrody, ale które jest z jakichś powodów (np. społecznych) bardziej pożądane. Innym przejawem działania tego systemu w zakresie samokontroli jest zdolność regulacji swojego stanu emocjonalnego. Funkcje systemu wykonawczego należą więc do grupy funkcji określanych często jako szeroko rozumiana kontrola poznawcza (cognitive control) lub kontrola wykonawcza (executive control). Należy tutaj zauważyć, że samo podejmowanie decyzji o tym jakie działanie zostanie wykonane (np. czy zareagować lewą lub prawą ręką, która z alternatywnych wypowiedzi jest lepsza, albo czy zjeść lub nie zjeść ciastko) nie jest funkcją systemu wykonawczego. System wykonawczy jedynie nadzoruje wykonanie tych działań. To, które działanie zostanie wybrane do realizacji jest prawdopodobnie wypadkową funkcjonowania systemów odpowiedzialnych za cele, za planowania, za ocenę afektywną, itp.

 

Trzy sieci neuronalne uwagi

Struktury mózgowe realizujące wymienione wyżej funkcje tworzą wyspecjalizowane sieci neuronalne (attention networks), które mimo, że pracują w sposób zintegrowany, umożliwiając spójne i skuteczne zachowanie się organizmu, pozostają jednak względnie niezależne względem siebie, zarówno funkcjonalnie jak i anatomicznie. Wyniki wielu badań behawioralnych, psychofizjologicznych, neuropsychologicznych, farmakologicznych, obrazowania czynności mózgu, a nawet badań genetycznych, dość mocno wspierają koncepcję trzech sieci uwagi, potwierdzając ich względną niezależność zarówno w zakresie pomiaru behawioralnego, jak i w zakresie funkcjonalnej i neuroanatomicznej organizacji mózgu. Na przykład: dane behawioralne ukazują słabe i często nieistotne statystycznie korelacje pomiędzy wskaźnikami funkcjonowania poszczególnych systemów uwagi (zob. zadanie ANT), dane z neuroobrazowania czynnościowego mózgu ukazują aktywność odrębnych obszarów mózgu i inne połączenia funkcjonalne pomiędzy tymi obszarami przy zaangażowaniu poszczególnych funkcji uwagi, dane neuropsychologiczne pokazują, że uszkodzenie określonej struktury zaburza przebieg realizowanego przez tę strukturę procesu, ale nie upośledza uwagi jako całości, a dane neurochemiczne dowodzą, że aktywność każdej z trzech sieci uwagowych jest regulowana przez inny system neuromodulacyjny.

 

Najważniejsze węzły neuronalnej sieć systemu wzbudzenia (alerting network) lokalizowane są w obszarach kory przedczołowej i ciemieniowej (głównie w prawej półkuli mózgu), oraz w strukturach podkorowych, przede wszystkim we wzgórzu i miejscu sinawym (locus coeruleus). Funkcjonowanie tej sieci jest regulowane głównie przez projekcje noradrenaliny (norepinefryny). Neuronalną sieć uwagi orientacyjnej (orienting network) lokalizuje się również w obszarach czołowych i ciemieniowych. Najważniejsze jej węzły to górna kora ciemieniowa (superior parietal lobe), styk skroniowo-ciemieniowy (temporo-parietal junction) oraz przednie pole wzrokowe (frontal eye field), a także wzgórki górne śródmózgowia i boczne obszary poduszki wzgórza. Aktywność sieci orientacyjnej jest regulowana głównie przez system cholinergiczny (głównie przez wydzielanie acetylocholiny). Sieć uwagi wykonawczej (executive network) tworzą głównie przednie struktury mózgu, w tym przednia część zakrętu obręczy (anterior cingulate cortex) oraz brzuszno-boczna i grzbietowo-boczna kora przedczołowa (ventrolateral prefrontal cortex, dorsolateral prefrontal cortex), a także niektóre systemy podkorowe, jak jądra podstawne (basal ganglia). Aktywność tej sieci jest regulowana głównie przez wydzielanie dopaminy.

 

Podsumowanie

Proponowana w teorii Posnera taksonomia uwagi ujmuje jednocześnie prawdopodobnie wszystkie najważniejsze własności uwagi. Mamy tutaj trzy poziomy analizy. Funkcje uwagi to poziom psychologiczny lub poziom analizy behawioralnej. Funkcjonowanie uwagi możemy mierzyć za pomocą eksperymentalnych metod psychologicznych, np. porównując czas i poprawność reakcji w warunkach, które w różnych sposób angażują poszczególne funkcje (zob. zadanie ANT). Poznawcze systemy uwagi to poziom mechanizmów umysłu rozumianego jako system przetwarzania informacji. Poszczególne podsystemy uwagi tworzą wyspecjalizowane mechanizmy regulacji przetwarzania informacji w całym systemie poznawczym. Sieci neuronalne to fizyczny substrat poznawczych podsystemów uwagi. Charakteryzują się tym, że są odrębne od innych systemów mózgowych (np. percepcyjnych lub motorycznych), same są również zorganizowane w sposób hierarchiczny, są niejednorodne, tzn, możemy wyróżnić poszczególne części składowe, które są wyspecjalizowane w wybranych operacjach uwagowych, oraz są rozproszone, tzn, tzw. węzły zasadnicze (essential nodes) poszczególnych sieci zlokalizowane są w różnych obszarach mózgu. Węzły zasadnicze odpowiedzialne są za specyficzne neuronalne procesy komputacyjne, umożliwiające realizację poszczególnych funkcji uwagi.

 

Słabością koncepcji trzeci sieci uwagi jest to, że nie precyzuje ona dokładnego działania mechanizmów poszczególnych podsystemów, w przeciwieństwie do niektórych szczegółowych koncepcji skupionych tylko na wybranych zagadnieniach uwagi. Tworzy jednak ogólny schemat konceptualny i pojęciowy, który jest niezbędny dla ogólnego ujęcia tego złożonego zagadnienia, a owe mechanizmy wyjaśniane są dokładniej właśnie w ramach innych, bardziej szczegółowych teorii uwagi, które koncentrują się na poszczególnych funkcjach uwagi. Można powiedzieć, że schodzą na niższy, bardziej szczegółowy poziom analizy. Na przykład, teoria uwagi selektywnej autorstwa Corbetty i Shulmana (link?) może (a nawet powinna) być rozumiana jako szczegółowe wyjaśnienie funkcjonowania mechanizmu systemu zdefiniowanego przez Posnera jako uwaga orientacyjna. Z kolei teoria kontroli wykonawczej zaproponowana przez Botvinicka i współpracowników (link?) może być interpretowana jako próba wyjaśniania mechanizmu systemu uwagi wykonawczej.