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一次1959年的电视节目中，杰克·凯鲁亚克被问及他写小说《在路上》花了多长时间。他的回答——三周——让采访者感到惊讶，并点燃了一个持久的神话，认为这本书是在不停歇的马拉松式写作中完成的。
就像传说中的凯鲁亚克一样，有些人拥有令人难以置信的长时间集中注意力的能力。另一些人则不断挣扎着保持注意力集中在任务上。被诊断患有注意力缺陷多动障碍（ADHD）的人，例如，通常坐立不安且容易分心。即使没有多动症的人也可能在试图在学校或工作中集中注意力时发现自己思绪飘忽。
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虽然每个人持续注意力的能力差异很大，但描述这些个体差异一直很困难。与传统上用纸笔智商测试测量的智力（尽管并非没有争议）不同，注意力能力无法通过单一测试的表现来捕捉。
在最近发表在《自然神经科学》杂志上的一项研究中，我的同事和我着手寻找一种测量注意力的新方法。像智商一样，这种测量方法可以作为复杂认知能力的总体概括。但与智商不同，它将基于一个人独特的大脑连接模式——即在其大脑不同部分观察到的同步活动。我们之前已经证明，每个人的大脑连接模式都是独一无二的——就像指纹一样——并且可以预测流体智力，或者是在新情况下解决问题的能力。那么，独特的大脑连接模式也能预测注意力吗？
你的连接方式预示着你的专注力
首先，我们要求 25 名志愿者在核磁共振成像扫描仪测量他们的大脑活动时执行一项任务。他们的指示很简单：观看图像流，看到城市时按下按钮，但看到山脉时不要按。大多数图片是城市，偶尔会穿插一些不可预测的山脉。保持注意力集中在这项任务上具有挑战性，这项任务持续了 30 多分钟。有些人表现非常好。但其他人经常犯错误——要么没有点击城市，要么错误地点击了山脉。
我们能否将参与者的准确性与他们在回应城市和山脉图片时的大脑连接模式联系起来？为了分析大脑数据，我们首先将每个人的大脑划分为 268 个不同的区域，这个数字之前已被证明可以很好地表征大脑功能。
接下来，我们计算了每个区域与大脑中其他每个区域的“功能连接”程度。功能连接是一对区域中活动同步的程度。换句话说，具有强功能连接的两个区域的活动往往同时增加和减少，而弱连接区域的活动则不同步。1995 年发表的一项里程碑式研究表明，例如，大脑左右半球负责运动行为的区域之间存在强大的功能连接。
计算每对区域之间的功能连接，我们得到了研究中每位参与者的个体连接概况。在这些数千个连接中（每个人的连接概况包含 35,778 个！），我们识别出数百个与我们在任务中的表现相关的连接——一些连接在任务中表现更准确的人中更强，而另一些连接在表现不太准确的人中更强。
经过仔细的统计分析，我们发现我们可以仅从他或她的功能连接强度预测每个受试者在任务中的表现。预测并不完美，但明显优于随机猜测。
静息状态的大脑可以预测关于注意力的什么
虽然看到大脑连接模式可以用来预测注意力令人兴奋，但我们只研究了在实际任务执行期间收集的数据。我们的大脑活动测量只是比按钮按下本身更复杂、更不准确的评估表现方式。为什么要涉及大脑数据呢？
为了有用，我们的测量需要从某人没有进行注意力测试时的大脑活动中预测注意力。
例如，如果一个人由于某种原因无法进行测试，或者我们不知道要问的正确问题，或者我们没有时间对他们进行我们想要测量的内容的准确测试，该怎么办？在这种情况下，能够从人们在完全没有做任何任务时测量到的大脑数据中提取有关其注意力能力的信息将非常有价值。
为了查看静息状态的大脑是否携带有关注意力的信息，我们使用在参与者只是在扫描仪中放松时收集的数据，为每位参与者计算了另一组个体连接概况。使用与之前相同的程序，我们再次能够预测注意力任务的表现。我们的预测不如我们使用在任务执行期间收集的大脑数据所做的预测那么准确，但仍然明显优于随机猜测。
使用任何人的静息状态连接概况——即使是从未执行过任何注意力任务，并且永远不会执行的人——我们也可以预测他们在城市和山脉任务中的假设表现。
使用功能连接预测 ADHD
我们的结果是否特定于我们测试的个体组和我们使用的城市/山脉任务，还是它们可以告诉我们一些关于一般持续注意力的有意义的信息？
为了测试这个问题，我们使用了北京大学提供的 113 名儿童和青少年的数据，作为ADHD-200 样本的一部分。其中一些儿童被正式诊断为 ADHD，症状严重程度各不相同。即使是一些没有诊断出的儿童也表现出注意力问题的细微迹象。对于每个孩子——包括有诊断和没有诊断的孩子——临床医生都得出了 18-72 分的“ADHD 分数”，表明该儿童注意力缺陷症状的严重程度。我们数据集中的儿童得分范围为 18-65。
使用在儿童在核磁共振扫描仪中休息时计算出的大脑连接概况，我们发现，预测我们在纽黑文的成年人的表现的相同功能连接，也预测了在北京扫描的儿童的 ADHD 分数。我们的统计模型预测，如果给他们城市/山脉任务，ADHD 症状较少的儿童会表现良好，而症状较多的儿童会感到困难。
因此，个体只是在休息时大脑活动的自发波动可以预测他们的 ADHD 症状。
新的“注意力评分”？
这是否意味着科学家可以将你放入大脑扫描仪中，并发现你对事物的注意力有多集中？在某种意义上，是的。你的连接概况携带你独有的信息，包括你的注意力能力。
重要的是要承认，诸如注意力和智力之类的特质是多方面的，因此将一个人的整体功能简化为单一的衡量标准存在过度简化的风险。但是，总结复杂过程的衡量标准（例如智力的智商或经济的国内生产总值）确实提供了有价值的信息。例如，这样的衡量标准可以帮助研究人员跟踪能力的随时间变化，并且有一天可能帮助临床医生识别最有可能从注意力训练或个性化学习中受益的儿童。
这种方法的另一个好处是，正如可以从单个血液样本中提取多个生物标志物一样，也可以从单个连接概况中进行多个预测。不同的连接可能会告诉我们关于个体的不同信息。例如，我们发现预测 ADHD 症状的大脑网络不能预测智商，但我们的团队已经确定了其他可以预测智力的网络。
在脑连接成为注意力的智商的道路上，还有很长的路要走。但这些方法显示出预测各种特征和阐明大脑与行为之间关系的希望。也许在未来，更好地理解大脑连接与注意力之间的关系可以用于指导认知训练——也许可以帮助我们所有人变成传说中的凯鲁亚克。
本文最初发表于The Conversation。阅读原始文章。