究竟是什麼在控制著我們的注意力?科學家們又有新發現

究竟是什麼在控制著我們的注意力?科學家們又有新發現

一直以來,人們都認為大腦的頂葉和額葉主管著我們的注意力。而發表在《美國科學院院報(PNAS)》上的一項新研究表明,大腦顳葉有一個區域有助於我們控制注意力。

究竟是什麼在控制著我們的注意力?科學家們又有新發現

控制注意力是怎麼樣的一個過程?這就好比閱讀這一行時,您會在短時間內讓這一行的字詞都清晰可見,同時使其餘的字詞變得模糊,甚至可能忽略了窗外機器的轟鳴聲。這項本領看起來微不足道,但對於我們所做的幾乎每一件事來說,它都是最基本的。

我們的大腦一直在接受傳入的大量感官信息,如果大腦無法選擇其中哪一部分應該得到最優先的處理,那麼世界將看起來像是一團糟——你的大腦會被各種各樣的聲音或者場景充斥。

究竟是什麼在控制著我們的注意力?科學家們又有新發現

經過過去數十年的研究,人們發現這種至關重要的能力的控制(稱為選擇性注意)隸屬於大腦頂葉和額葉的少數區域。而在顳葉區域的新發現,無疑是在這個領域提出了新的問號。

“上次我們發現注意力控制區域,是30年前。”洛克菲勒神經系統實驗室負責人Winrich Freiwald說,“這是一個很關鍵的發現,可能需要我們重新考慮有關注意力控制的舊觀點。”

一次偶然的發現

弗賴瓦爾德(Freiwald)和他的德國不來梅大學的同事海科·斯坦曼(Heiko Stemmann)幾年前在一個實驗中首次注意到了這個大腦區域。當時他們正在研究一群正在做動點跟蹤任務的猴子的大腦活動。正如預期的那樣,專門用於運動檢測的視覺區域,以及眾所周知的選擇性注意區域在大腦掃描中都被點亮了。

但是還有一個區域也被激活——PITd區域,以其位於顳下顳葉皮質背面的位置而得名。“我們發現中的其他所有區域的作用都可以解釋,唯獨這一區域除外。”弗賴瓦爾德說。

我們已知的信息中,PITd並不包含任何運動敏感神經元,且PITd對其他類型的視覺信息似乎也沒有特別敏感,這都表明它不是感覺處理加工區域。因此,在這項新研究中,科學家提出,這個神秘的大腦區域可能可以控制注意力。但由於PITd遠離經典的關注領域,這似乎需要長程的研究。

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大腦的注意力區域擁有外部世界的內部地圖,像一塊控制面板,可確保我們在某一時刻將數據處理資源分配給我們的目標註意對象。

注意控制區域的一個明顯特徵是,它的神經元不在乎我們在看的東西是什麼——飛行的鳥,投出去的球或是單詞書上的某個詞——它只在乎目標的位置。它的神經元編碼我們視野中的特定區域,但僅在那個區域的位置被注意到時才開始編碼。

因此,科學家決定測試PITd區域是否包含這一類與位置相關的神經元。他們隨機選擇了其中約200個神經元,觀察它們是否在猴子的動點跟蹤任務中表現出特定位置偏好性。

注視監視器時弗賴瓦爾德一度非常緊張,這些監視器能夠跟蹤神經元的電活動並以聲音形式播放。但是他的焦慮很快變成了難以置信的驚喜。結果太好了:第一個隨機選擇的神經元對特定位置表現出強烈的偏好。第二個、第三個神經元也是如此。

“這真是令人難以置信,”弗賴瓦爾德說,“我們發現我們可以閉上眼睛,僅通過聽神經元的反應就能知道實驗的猴子是在注意屏幕的左側還是右側。這種神經信號真的很強大。”

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PITd活動可預測行為。

該神經信號甚至可以通過關注位置是否正確來預測猴子會不會犯錯。而且,就像其他注意神經元一樣,PITd 區域的神經元追蹤的是注意力軌跡,而忽視了活動發生的細節——與典型的感覺神經元不同,即使移動的點改變了方向或顏色,它們的活動也保持不變。

實驗中,研究人員還對PITd區域進行了人工激活。

“我們可以通過這一操作提高猴子實驗的正確率,”弗賴瓦爾德提出,“對我而言,這是體現該區域可以控制注意力的關鍵。”

“什麼”還是“哪裡”?

研究人員過去忽視了PITd區域很可能是因為,大多數努力都集中在第一個被發現是控制注意力的區域上了。

“你不知道,是不是稍微往右一點,會有更驚人的發現。”弗賴瓦爾德說。

但是,這個區域為什麼存在,仍然是一個懸而未決的問題。神經科學家長期以來一直認為,我們通過兩個不同的神經網絡控制注意力從而關注世界,一個網絡負責弄清楚我們看到的是什麼,而另一個網絡則關注我們看到的在哪裡。

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當環境中某個東西,比如紅燈,突然出現時,它會通過“什麼”網絡吸引我們的注意力;相反,當某些事情需要我們刻意關注時,“哪裡”網絡就會介入。PITd似乎可以幫助後者,但它位於“什麼”網絡之中。換句話說,它與這兩個網絡中的任何一個的描述都不完全匹配,而是介於兩者之間。

弗賴瓦爾德說,PITd的特別之處可能暗示了經典的注意力理論並不是全部。從這一點上說,它不僅僅只是一個新發現的注意力控制區域,還可能讓科學家們重新思考我們的大腦在某些方面上的組織方式。

腦課堂FM

關於選擇性注意,心理學史上有一個著名的實驗,叫“看不見的大猩猩”,它告訴我們,看到不等於看見,即使是最顯眼的信息,也可能被我們漏掉。


參考:

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


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