Hoe werkt het hebben, verdelen en behouden van aandacht?

Aandacht refereert naar de systemen die betrokken zijn bij de selectie en het rangordenen van informatieverwerking. Het is gekoppeld aan perceptie en geheugen en het staat dus centraal in alles wat we doen. We kunnen onze aandacht opzettelijk op iets richten. Iets kan ook onopzettelijk onze aandacht vangen (capture). Aandacht refereert ook naar een meer algemene niet selectieve toestand van alertheid of arousal. Experimenten hebben aangetoond dat het mogelijk is onderscheid te maken tussen beide aspecten. Verder heeft onderzoek aangetoond dat aandacht betrekking heeft op samenwerking tussen meerdere hersengebieden. De meest kenmerkende eigenschap van aandacht is dat het beperkt is.

De eerste definitie van aandacht (James, 1890) is het door het brein vasthouden van iets ten koste van al het andere. Nu zou dit gerichte of selectieve aandacht genoemd worden. Selectieve aandacht impliceert het zich bewust zijn van en het zich concentreren op een bepaalde stimulus. De mens is in staat om zijn aandacht over meerdere stimuli te verdelen; dit is waar het vakgebied van de verdeelde aandacht zich mee bezig houdt. Subliminale perceptie houdt zich ten slotte bezig met de informatieverwerking die niet bewust geschiedt.

Welke functies heeft aandacht?

Schneider en Deubel (2002) identificeren twee functies van selectiviteit bij visuele aandacht:

1. Selectie voor perceptie, het detecteren en selecteren wat er verwerkt moet worden van de visuele weergave.

2. Selectie voor actie, het detecteren en selecteren welke reactie of actie er gemaakt moet worden.

Er bestaan twee visuele routes. De ventrale route preciseert de kleur, vorm en categorie van een stimulus en de dorsale route preciseert de ruimtelijke informatie die nodig is voor een motorische reactie op de stimulus. Deze twee functies van aandacht, verwerkt in de twee routes van de hersens, staan de effectieve selectie van actie toe als reactie op een geselecteerde sensorische stimulus.

Het bindingsprobleem bestaat uit de vraag hoe we verschillende kenmerken van een stimulus correct samen kunnen voegen of kunnen binden tot de correcte combinatie. Aandacht heeft hierbij een bindende functie samen met het bepalen waar de stimulus is en hoe we ernaar moeten handelen.

De uitkomst van aandacht is de representatie in ons werkgeheugen dat ons in staat stelt om bewust te weten wat er wordt waargenomen. Niet gesignaleerde stimuli komen het werkgeheugen niet binnen en blijven dus onbewust. Alleen als we ons bewust zijn van stimuli handelen we ernaar.

Als aandacht gedreven wordt door onze intenties wordt het gecontroleerde aandacht genoemd, of ook wel executieve controle. Omdat deze vorm van aandacht wordt beïnvloed door een doel dat we voor onszelf hebben gesteld, is er sprake van top-down verwerking. De bron van controle komt vanuit onszelf en is dus endogeen. Bij exogene aandacht is er sprake van bottom-up verwerking, dit is stimulus-gedreven en kan niet intentioneel gecontroleerd worden. Een stimulus trekt deze aandacht automatisch, de stimulus kan dan niet genegeerd worden.

Het Stroop effect is het effect van een goed (aan)geleerde reactie op een stimulus die de minder goed (aan)geleerde reactie op dezelfde stimulus vertraagt. De Stroop test bestaat uit het benoemen van de kleur van een woord, wanneer het woord zelf ook een kleur is.

Een mistake is een foute actie omdat de situatie bijvoorbeeld verkeerd werd ingeschat. De uitgevoerde actie klopt dus niet met de situatie waarin deze is uitgevoerd. Een fout (error) is een op zich juiste actie waarbij iets fout gaat in de uitvoering. Er kan een onderscheid gemaakt worden in:

• Slips. Dit zijn passieve fouten (bv. koffie in een theepot doen).

• Lapses. Dit zijn actieve fouten (bv. het niet kunnen herinneren van een woord, het vergeten om een bepaalde actie uit te voeren – zoals het innemen van medicijnen).

‘Slips’ komen het meest voor in vertrouwde omgevingen en bij het uitvoeren van frequent/recentelijk uitgevoerde taken waar al een flinke mate van automatisering is bereikt. ‘Slips’ en ‘lapses’ worden ook wel de prijs genoemd die we betalen voor automatisering.

Het is duidelijk dat de term aandacht van toepassing is op verscheidenheid aan cognitieve processen en het kan daarom geen enkele definitie hebben of verklaard worden door een enkele theorie. Vroeg onderzoek naar aandacht was gericht op gedragsexperimenten, maar tegenwoordig ligt de focus op onderliggende hersenactiviteit. Onderzoek hiernaar laat zien dat meerdere gebieden betrokken zijn bij verschillende taken.

Wat wordt bedoelt met de ‘bottleneck’ van aandacht?

De vertraging in tijd tussen de reacties op twee overlappende signalen wordt de Psychologische Refractaire Periode (PRP) genoemd. Dit laat de tijd zien die nodig is om de eerste reactie te organiseren voordat de tweede reactie georganiseerd kan worden. Welford (1952) betoogde dat deze PRP laat zien dat er een ‘bottleneck’ in de verwerking is. Dit is het punt in de verwerking waarop parallelle verwerking serieel wordt (een reeks vormt). Volgens zijn hypothese kunnen sommige centrale cognitieve processen niet simultaan in parallel worden uitgevoerd. Deze processen worden ‘centraal’ genoemd omdat ze plaatsvinden na vroege perceptuele verwerking maar voor latere reactie selectie.

Bij een dichotic listening experiment krijgen proefpersonen via een koptelefoon twee verschillende auditieve stimuli te (boodschappen) horen, één in elk oor. Deze methode biedt de mogelijkheid om het proces van selectieve aandacht te bestuderen in laboratoria settings.

De bestudering van selectieve aandacht vindt plaats middels shadowing: de proefpersonen moeten één bericht volgen en hardop herhalen. Vroegere experimenten suggereren dat vrijwel niets wordt geregistreerd van het oor waaraan geen aandacht wordt gegeven. Wel worden bepaalde aspecten van de stimulus opgemerkt: of het muziek of spraak is en de sekse van de spreker.

Broadbent (1958) stelde een filtermodel op. Hij stelde dat het de rol van aandacht was om de toegang van informatie tot het bewustzijn te beheersen. Uitgangspunt hierbij was dat aandacht nodig was om cognitieve overbelasting door irrelevante zaken te voorkomen. In zijn model vindt de selectie vroegtijdig plaats op basis van fysieke kenmerken (plaats, stem). Gerichte aandacht bevat twee onderdelen: (1) het vermogen om de aandacht vast te houden, (2) het vermogen om de aandacht te switchen naar iets anders.

In het verklaren van het tweede aspect was het filtermodel minder succesvol. Het filteren op basis van fysieke kenmerken kan niet het volledige verhaal zijn. Hoe kan het dat de aandacht geswitcht kan worden naar een input die eerst eruit geselecteerd (genegeerd) is, en daardoor dus niet als basis zou moeten kunnen dienen om naartoe te switchen. Een ander probleem van het filtermodel is het fenomeen van de onbewuste perceptie; gedrag kan worden beïnvloed door een input, terwijl hier geen (bewuste) aandacht aan wordt gegeven. Het optreden van deze onbewuste perceptie roept vraagtekens op bij de stelling dat het de rol van aandacht is om de toegang van informatie tot het bewustzijn te beheersen.

Een versimpelde versie van het Broadbent’s filter model is als volgt: Informatie komt parallel bij de zintuigen aan en gaat vervolgens naar de sensorische buffer. De fysieke kenmerken komen vervolgens aan bij het selectieve filter, waar enkel één bron van informatie wordt doorgelaten tot het beperkte kanaal van het werkgeheugen.

Een alternatief model is het late selectie model (een model waarin alle stimuli betrokken zijn) van Deutsch en Deutsch. Hierin wordt gesteld dat alle stimuli verwerkt worden – de meeste buiten het bewustzijn om – tot het hoogst mogelijke niveau (het semantische niveau) voordat er sprake is van enige filtering. Selectie vindt volgens Deutsch en Deutsch pas plaats op het niveau van de respons. Tegenstanders van dit model vinden dat het veelomvattend is en dat het niet cognitief economisch is.

Het meest geaccepteerde model is het attenuation model van Treisman. Hij stelt dat het kanaal waaraan geen aandacht wordt gegeven niet volledig wordt uitgeschakeld, maar dat (naar analogie van de radio) de volumeknop omlaag wordt gedraaid. Binnenkomende stimuli ondergaan drie typen van analyse: de eerste is gebaseerd op fysieke kenmerken, de tweede is gebaseerd op het bepalen of stimuli linguïstisch zijn en de derde houdt zich bezig met betekenisgeving (= semantisch niveau).

Kernaspect van het model is de aandacht voor meerdere inputs en de flexibiliteit om de aandacht per input te verscherpen en te verzwakken. Het is daardoor beter in staat het switchen van aandacht te verklaren (nadeel van Broadbents filtermodel) en het model is minder veelomvattend en cognitief economischer dan het model van Deutsch en Deutsch. In het model van Treisman is sprake van een flexibele bottleneck in informatieverwerking. Deze bottleneck kan worden gezien als een processor met beperkte capaciteit; stimuli zullen op een lager niveau worden verwerkt wanneer er onvoldoende capaciteit is of wanneer andere stimuli prioriteit hebben. Daarnaast zullen voor verschillende taken, verschillende resources (ook wel aangeduid met modules) in de hersenen worden gebruikt.

Onderzoek van Corteen en Wood (1972) liet bewijs zien voor semantische verwerking zonder bewuste aandacht. De onderzoekers hadden de galvanic skin response (GSR) als meting gebruikt en koppelde bijvoorbeeld namen van bepaalde steden aan een elektrische schok. Wanneer er een andere naam van een stad in beeld kwam werd hetzelfde effect gemeten. In visuele experimenten wordt dit subliminale perceptie genoemd.

Wat is negatieve priming?

Op basis van data van klinische patiënten concluderen Tipper en Behrmand (1996) dat selectieve aandacht zich richt op zowel objecten als op de ruimtelijke locatie. Studies omtrent negative priming leveren hiervoor verder bewijs. Negative priming verwijst naar een vertraagde respons identificatie tijd voor een doelobject dat eerder is genegeerd; in een eerder stadium van het experiment was het doelobject namelijk de afleider.

Hoe kan visuele aandacht gericht worden?

Met betrekking tot de visuele selectieve aandacht rijst de vraag of de focus zich richt op de objecten of op de ruimtelijke locatie. Posner (1980) ontwikkelde het spotlight model waarmee hij stelde dat de visuele aandacht gericht kan worden op een bepaalde ruimtelijke locatie. Eriksen (1990) paste het model enigszins aan door het te voorzien van een zoomlens modificatie (er kon dus in en uitgezoomd worden). Posner verschafte bewijs voor de locatiegerichtheid middels experimenten. Hij vond dat mensen de focus van hun visuele aandacht veranderden zonder hun ogen te bewegen. Toch is het idee dat de visuele aandacht zich richt op locaties controversieel. Er is namelijk door andere onderzoekers bewijs aangeleverd dat de focus zich richt op objecten. Verder bewijs omtrent de object- dan wel locatieoriëntatie komt naar voren in studies over neurologische beschadigingen.

Belangrijke begrippen bij het richten van de visuele aandacht zijn:

• Saccade: De beweging van de ogen waarbij informatie opname wordt onderdrukt. Tussen saccades maakt het oog fixaties waarbij er informatie van het gefixeerde gebied wordt opgenomen.

• Fixatie: Wanneer het fovea van het oog zich vestigt op een locatie in de visuele ruimte, waarbij informatie wordt verzameld.

• Oriënteren: In het spotlight model is dit de aandacht op gebieden van de visuele ruimte die niet afhankelijk zijn van oogbewegingen.

• Leren door te staren (‘gaze mediated orienting’): Een exogene verschuiving van aandacht waarbij de richting van de blik van een ander wordt gevolgd.

Experimenten van Navon (1977) suggereren dat de globale eigenschappen van een stimulus eerder verwerkt worden dan de lokale eigenschappen. In deze experimenten werd gebruik gemaakt van de globaal-lokaal taak: een letter is hierbij opgebouwd uit allemaal kleine lettertjes. Bij het lezen van de grote letters hinderden de kleine letters niet, ook niet als deze verschillend zijn. Bij het lezen van de kleine lettertjes, dus de letters waaruit de grote letter was opgebouwd, hadden de proefpersonen wel last van de grote letter als dit een andere letter was.

Hoe werkt visueel zoeken?

Een van de meest gebruikte procedures is de visuele zoektaak. Hiertoe moet een bepaald doelobject (target) worden ontdekt tegen een achtergrond van afleiders (distractors). Doelstelling van het onderzoek naar visuele aandacht is om vast te stellen onder welke omstandigheden een visueel object makkelijk de aandacht trekt van het visuele systeem en onder welke omstandigheden het niet deze aandacht trekt. Neisser (1969) vond dat doelobjecten het makkelijkst geïdentificeerd werden tegen een ongelijke achtergrond.

Bij feature analysis wordt het doelobject gedefinieerd door een enkele visuele eigenschap, zoals kleur, grootte of vorm. Omdat het doelobject en de achtergrond geen gemeenschappelijke eigenschappen hebben, kunnen de distractors heel snel worden verworpen (= pop-out effect). De feature analysis is een parallel proces, dit houdt in dat het bij het eruit pikken van een ‘target’ tegen een ongelijke achtergrond het niet uitmaakt hoeveel afleiders zich op de achtergrond bevinden. Dit proces kan worden weergegeven in een set-size function waarbij wordt aangegeven wat de responstijd bij een bepaalde set grootte is. Bij de feature analysis is deze responstijd voor elke setgrootte gelijk (dus parallel).

Van conjoint search is sprake wanneer het doelobject en de afleiders meer gemeen hebben en dus niet wordt gedefinieerd door één enkele visuele eigenschap, maar door een combinatie van twee of meer eigenschappen (bijvoorbeeld rond en groen). Hierbij is sprake van een serieel proces. Dit houdt in dat elke extra afleider vraagt om extra informatieverwerkingscapaciteit; er is nu geen sprake van een pop-out effect.

Bij conjoint search is soms sprake van illusory conjunctions; hiervan is sprake wanneer eigenschappen op een dergelijke manier worden gecombineerd dat men gelooft ze werkelijk gezien te hebben, maar wanneer dit in het echt niet het geval is. We zien bijvoorbeeld items in een bepaalde kleur die ze niet hebben.

De feature integration theory (FIT) van Treisman (1988) probeerde de prestaties op visuele zoektaken te verklaren. De theorie gaat uit van een twee fasen proces. De eerste fase is het parallelle proces van feature analysis; hierbij worden alle getoonde eigenschappen tegelijkertijd gescand en worden de afleiders verworpen. De tweede fase is het seriële proces van feature combination. Stimuli worden één voor één verwerkt omdat aandacht benodigd is om de gescheiden eigenschappen weer te combineren. Aandacht vormt hierbij de visual glue. Er wordt gebruik gemaakt van opgeslagen top-down kennis omtrent mogelijke objecten. De FIT benadering verklaart het optreden van ‘illusory conjunctions’ door het geven van onvoldoende aandacht.

De attentional engagement theory (AET) van Duncan en Humphreys (1992) is een aanpassing van de bovengenoemde FIT theorie. De AET stelt dat de visuele zoektijd afhangt van de mate van overeenkomst tussen het doelobject en de afleider (net als FIT). Het verschil met de FIT is dat de AET bovendien stelt dat de mate van overeenkomst tussen de afleiders van belang is. Hoe groter de mate van overeenkomst tussen de afleiders, des te eerder herkennen we het doelobject. Wanneer alle afleiders identiek zijn hoeft er (vrijwel) geen seriële informatieverwerking plaats te vinden.

Wat is het belang van taakverschillen?

Kahneman en Treisman (1984) suggereren dat het verschil tussen experimenten die het idee van vroege selectie steunen en die late selectie steunen komt door verschillen in de algehele vraag naar aandacht in de experimenten. Ze maakten een onderscheid tussen selectieve filtering en selectieve set taken. Selectieve filtering is een aandachtstaak waarbij selectie van een informatiebron nodig is voor verdere verwerking. Selectieve set is een aandachtstaak waarbij detectie van een doel nodig is in een kleine set (reeks) mogelijkheden.

Simultane lading van het werkgeheugen interacteert met selectieve aandacht. Aandacht kan hierbij intentioneel (bewust) gecontroleerd worden of automatisch gevangen (‘captured’) worden.

Aandacht, werkgeheugen en afleiding

Uit het onderzoek van Fockert et al. (2001) werden twee ongerelateerde taken, namelijk een selectieve visuele aandachtstaak en een werkgeheugen taak gecombineerd. Deze resultaten geven aan dat wanneer het werkgeheugen overbeladen is, de selectieve visuele aandacht minder efficient wordt en dus irrelevante stimuli niet meer kan blijven negeren.

Aandacht en cognitieve controle

Norman en Shallice (1986) bedachten een model over cognitieve controle dat een verschil maakt tussen routine gedragingen (die meestal automatisch gaan) en niet routine gedragingen. Routine gedrag heeft weinig controle nodig, we doen het zonder er al te veel bij na te denken. Dit kan af en toe nog fout gaan omdat de cognitieve controle op deze momenten er laag is. In het model wordt er van uitgegaan dat informatie uit het perceptuele systeem schema;s activeert uit het lange termijn geheugen. Het meest actieve schema neemt dan de controle over het actie systeem. Schema activatie gebeurd onbewust en is gecontroleerd door een automatisch systeem: contention scheduler die ervoor zorgt dat automatische acties goed verlopen.

Taken combineren

Er zijn drie factoren die invloed hebben op het gemak waarmee iemand twee (of meer) taken kan combineren:

1. De mate van overeenkomst tussen de uit te voeren taken. Het uitvoeren van twee taken blijkt beter te geschieden wanneer voor deze taken verschillende sensorische modaliteiten gebruikt dienen te worden. Daarnaast blijkt een afname in aandacht voor sensorische input bij het uitvoeren van twee taken. Interferentie van twee taken lijkt op te treden wanneer er sprake is van competitie om cognitieve middelen.

2. De expertise/ervaring van degene die de taak uit moet voeren. Het vermogen om twee taken te combineren wordt sterk verbeterd wanneer men expertise en ervaring in deze taken heeft opgedaan. Wat door oefening verkregen wordt is het zogenaamde time-sharing; dit houdt in dat men de aandacht over twee taken kan verdelen – springend van de een naar de ander, maar niet dat ze werkelijk tegelijk worden uitgevoerd. Een taak die door uitgebreide oefening bijna automatisch wordt uitgevoerd zal het minste last hebben van interferentie door een tweede taak.

3. De moeilijkheid van de betreffende taken. Een moeilijke taak vraagt om meer capaciteit dan een eenvoudige taak en deze moeilijke taak beperkt dan dus de cognitieve capaciteit die overblijft voor een secundaire taak. De vraag blijft echter: ‘wat is een moeilijke taak?’; het antwoord is niet eenduidig omdat het onder andere afhankelijk is van oefening.

Wanneer ontstaat automatisme?

Sommige vormen van perceptuele informatieverwerking worden op basis van uitgebreide oefening automatisch. Eigenschappen van automatische informatieverwerking zijn:

• Het wordt niet beïnvloed door capaciteitsbeperkingen van het korte termijn geheugen;

• Het is niet afhankelijk van aandacht;

• Het kan parallel optreden, wat inhoudt dat meerdere stimuli automatisch worden verwerkt;

• Het is moeilijk te veranderen als het een keer is aangeleerd en is daardoor vaak
  onvermijdelijk.

Een gecontroleerd proces is hiervan precies het tegenovergestelde en treedt dus serieel op; dit proces is wel flexibeler omdat het bewust wordt uitgevoerd. Gecontroleerde verwerking heeft dus een beperkte capaciteit, en er moet bewust aandacht aan worden besteed.

Een automatisch proces is onvermijdbaar, het wordt altijd uitgevoerd wanneer een bepaalde stimulus wordt getoond, en het proces wordt dan in zijn geheel uitgevoerd. Het lezen van een woord is hiervan een voorbeeld.

Shiffrin en Schneider (1977) hebben onderzoek gedaan naar automatisme. Proefpersonen moesten letters of cijfers onthouden en vervolgens kijken of deze in het visuele display werden gepresenteerd. Twee experimentele condities waren:

1. Consistent mapping: alleen klinkers werden gebruikt als elementen om te onthouden en getallen werden gebruikt als afleiders.

2. Varied mapping: klinkers en getallen werden beide zowel gebruikt als elementen om te onthouden en als afleiders.

Er werden aanwijzingen gevonden dat er bij consistent mapping sprake was van parallelle automatische informatieverwerking; deze was gebaseerd op de vele jaren ervaring in het onderscheiden van letters en cijfers.

Hasher en Zacks (1979) gebruikte de theorie van Shiffrin en Schneider om verschillen in het geheugen voor verschillende typen informatie te verklaren. Ze stelden dat sommige processen automatisch worden door oefening en anderen doordat het is aangeboren. Voorbeelden van de laatste zijn het coderen van informatie omtrent context – bijvoorbeeld ruimtelijke locatie en timing. Ook stelden zij dat er verschillende criteria zijn voor de mate van automatisme van het geheugen.

Dit automatisme zou volgens hen onafhankelijk zijn van de intentie om te leren en te oefenen, iemands leeftijd, de mate van opwinding waarin iemand verkeert, van verschillen tussen individuen en concurrerende taken.