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究竟是什么在控制着我们的注意力?科学家们又有新发现

一直以来,人们都认为大脑的顶叶和额叶主管着我们的注意力。而发表在《美国科学院院报(PNAS)》上的一项新研究表明,大脑颞叶有一个区域有助于我们控制注意力。

控制注意力是怎么样的一个过程?这就好比阅读这一行时,您会在短时间内让这一行的字词都清晰可见,同时使其余的字词变得模糊,甚至可能忽略了窗外机器的轰鸣声。这项本领看起来微不足道,但对于我们所做的几乎每一件事来说,它都是最基本的。

我们的大脑一直在接受传入的大量感官信息,如果大脑无法选择其中哪一部分应该得到最优先的处理,那么世界将看起来像是一团糟——你的大脑会被各种各样的声音或者场景充斥。

经过过去数十年的研究,人们发现这种至关重要的能力的控制(称为选择性注意)隶属于大脑顶叶和额叶的少数区域。而在颞叶区域的新发现,无疑是在这个领域提出了新的问号。

“上次我们发现注意力控制区域,是30年前。”洛克菲勒神经系统实验室负责人Winrich Freiwald说,“这是一个很关键的发现,可能需要我们重新考虑有关注意力控制的旧观点。”

一次偶然的发现

弗赖瓦尔德(Freiwald)和他的德国不来梅大学的同事海科·斯坦曼(Heiko Stemmann)几年前在一个实验中首次注意到了这个大脑区域。当时他们正在研究一群正在做动点跟踪任务的猴子的大脑活动。正如预期的那样,专门用于运动检测的视觉区域,以及众所周知的选择性注意区域在大脑扫描中都被点亮了。

但是还有一个区域也被激活——PITd区域,以其位于颞下颞叶皮质背面的位置而得名。“我们发现中的其他所有区域的作用都可以解释,唯独这一区域除外。”弗赖瓦尔德说。

我们已知的信息中,PITd并不包含任何运动敏感神经元,且PITd对其他类型的视觉信息似乎也没有特别敏感,这都表明它不是感觉处理加工区域。因此,在这项新研究中,科学家提出,这个神秘的大脑区域可能可以控制注意力。但由于PITd远离经典的关注领域,这似乎需要长程的研究。

大脑的注意力区域拥有外部世界的内部地图,像一块控制面板,可确保我们在某一时刻将数据处理资源分配给我们的目标注意对象。注意控制区域的一个明显特征是,它的神经元不在乎我们在看的东西是什么——飞行的鸟,投出去的球或是单词书上的某个词——它只在乎目标的位置。它的神经元编码我们视野中的特定区域,但仅在那个区域的位置被注意到时才开始编码。

因此,科学家决定测试PITd区域是否包含这一类与位置相关的神经元。他们随机选择了其中约200个神经元,观察它们是否在猴子的动点跟踪任务中表现出特定位置偏好性。

注视监视器时弗赖瓦尔德一度非常紧张,这些监视器能够跟踪神经元的电活动并以声音形式播放。但是他的焦虑很快变成了难以置信的惊喜。结果太好了:第一个随机选择的神经元对特定位置表现出强烈的偏好。第二个、第三个神经元也是如此。

“这真是令人难以置信,”弗赖瓦尔德说,“我们发现我们可以闭上眼睛,仅通过听神经元的反应就能知道实验的猴子是在注意屏幕的左侧还是右侧。这种神经信号真的很强大。”

PITd活动可预测行为。

该神经信号甚至可以通过关注位置是否正确来预测猴子会不会犯错。而且,就像其他注意神经元一样,PITd 区域的神经元追踪的是注意力轨迹,而忽视了活动发生的细节——与典型的感觉神经元不同,即使移动的点改变了方向或颜色,它们的活动也保持不变。

实验中,研究人员还对PITd区域进行了人工激活。“我们可以通过这一操作提高猴子实验的正确率,”弗赖瓦尔德提出,“对我而言,这是体现该区域可以控制注意力的关键。”

“什么”还是“哪里”?

研究人员过去忽视了PITd区域很可能是因为,大多数努力都集中在第一个被发现是控制注意力的区域上了。

“你不知道,是不是稍微往右一点,会有更惊人的发现。”弗赖瓦尔德说。

但是,这个区域为什么存在,仍然是一个悬而未决的问题。神经科学家长期以来一直认为,我们通过两个不同的神经网络控制注意力从而关注世界,一个网络负责弄清楚我们看到的是什么,而另一个网络则关注我们看到的在哪里。

当环境中某个东西,比如红灯,突然出现时,它会通过“什么”网络吸引我们的注意力;相反,当某些事情需要我们刻意关注时,“哪里”网络就会介入。PITd似乎可以帮助后者,但它位于“什么”网络之中。换句话说,它与这两个网络中的任何一个的描述都不完全匹配,而是介于两者之间。

弗赖瓦尔德说,PITd的特别之处可能暗示了经典的注意力理论并不是全部。从这一点上说,它不仅仅只是一个新发现的注意力控制区域,还可能让科学家们重新思考我们的大脑在某些方面上的组织方式。

脑课堂FM

关于选择性注意,心理学史上有一个著名的实验,叫“看不见的大猩猩”,它告诉我们,看到不等于看见,即使是最显眼的信息,也可能被我们漏掉。

参考:

https://www.futurity.org/selective-attention-brain-2239912/

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