Внимание — это не статическое состояние, а динамический процесс, управляемый сложным взаимодействием нейронных сетей. В его основе лежит механизм поддержания бодрствования, за который отвечает восходящая ретикулярная активирующая система (ARAS). Эта диффузная сеть нейронов, расположенная в стволе мозга, преимущественно в среднем мозге и мосту, обеспечивает тоническую, базовую активацию коры больших полушарий. Без постоянного потока возбуждающих импульсов от ARAS кора не смогла бы поддерживать уровень активности, необходимый для сознательной деятельности.

ARAS функционирует как главный регулятор цикла «сон-бодрствование». Она интегрирует сенсорные сигналы от всех модальностей и модулирует общую возбудимость мозга. Однако ее роль не ограничивается простым поддержанием бодрствования. Уровень ее активности напрямую коррелирует с общей готовностью к восприятию информации, создавая фундамент, на котором строятся более сложные формы внимания.

Если ARAS обеспечивает общий уровень активации, то таламус выполняет роль селективного фильтра, определяя, какие именно стимулы достигнут коры для дальнейшей обработки. Ключевую роль в этом процессе играют неспецифические ядра таламуса, в частности, внутрипластинчатые и ретикулярное ядра. Они получают сигналы как от ARAS, так и от корковых областей.

Ретикулярное ядро таламуса, в отличие от других таламических ядер, состоит из ГАМКергических тормозных нейронов. Оно не проецируется в кору, а вместо этого посылает тормозные сигналы к другим ядрам таламуса. Получая управляющие сигналы от префронтальной коры, ретикулярное ядро подавляет передачу нерелевантной сенсорной информации, позволяя сфокусироваться на значимых стимулах. Это и есть механизм фазического (кратковременного) внимания — динамическая селекция стимулов на подкорковом уровне под управлением коры.

Точность и эффективность внимания тонко настраиваются нейромодуляторами, в первую очередь норадреналином и дофамином. Норадренергические проекции берут начало в голубом пятне (locus coeruleus) и широко иррадируют по всей коре. Их основная функция — повышение общего уровня возбуждения и готовности к действию, что особенно важно в ответ на новые или значимые стимулы.

Дофаминергическая система, с проекциями из вентральной области покрышки (VTA) в префронтальную кору и прилежащее ядро, играет более специфическую роль. Она связана с мотивацией, вознаграждением и гибким переключением внимания. Оптимальный уровень дофамина в префронтальной коре улучшает соотношение сигнал/шум в нейронных сетях, стабилизируя репрезентации в рабочей памяти и подавляя отвлекающие стимулы. Как избыток, так и недостаток дофамина нарушают эту функцию, что лежит в основе когнитивных дефицитов при ряде расстройств.

Контроль внимания также демонстрирует функциональную асимметрию. Правое полушарие, особенно его лобные и теменные области, играет доминирующую роль в поддержании тонического внимания и бдительности. Поражения этих зон часто приводят к синдрому одностороннего пространственного игнорирования (геминеглект), при котором пациент игнорирует стимулы в левой половине пространства.

Левое полушарие, в свою очередь, более специализировано на селективном, фазическом внимании, особенно когда оно связано с языковыми задачами. Эта латерализация позволяет мозгу эффективно распределять ресурсы, используя одно полушарие для глобального мониторинга среды, а другое — для детального анализа выбранных объектов. Таким образом, внимание возникает из многоуровневого взаимодействия восходящих систем активации, таламической фильтрации и нисходящего коркового контроля, модулируемого нейрохимическими системами.