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欢迎来到第九期 心智问题是 Sciam.com 关于心智和大脑科学的“研讨会博客”。每周，顶尖研究人员都会描述他们学科中最重要的最新发现，以及他们作为同行研究人员，在推动他们领域发展的研究中发现的最令人兴奋、最恼火、最重要、最奇怪或其他值得注意的事情。博客访客可以参与讨论。我们希望您加入我们。
心智问题
注意力瞬间丧失
注意……如果你能的话。最近的一项研究表明，前额叶皮层（红色）和顶叶（橙色）的区域如何集中注意力，以及有时如何未能将感觉区域（绿色）的注意力集中到手头的任务上。图片由《自然神经科学》提供
导言
作者：大卫·多布斯，《心智问题》编辑必须关注
作者：特雷·赫登和约翰·加布里埃利麻省理工学院加布里埃利实验室
马萨诸塞州剑桥
注意！这是学校的首要要求，也是我们在余生学习和完成大部分事情的必要条件。注意力——将意识引导到选定的刺激或任务——是许多神经科学家和心理学家称之为“执行控制”或“认知控制”的关键部分——将我们的思想和行为集中在我们认为重要的事情上的能力。我们在大多数事情上的成败，很大程度上取决于我们能够集中注意力的程度。当然，我们在某些时候比其他时候更能集中注意力。无论是解决工作难题、打网球还是与朋友共进晚餐，我们都可能在上一分钟全神贯注，下一分钟就分心，从而导致出现给老板造成金钱损失的疏忽、导致输掉比赛的双发失误或破坏甜点的失礼。这种失误可能源于试图同时处理多项任务、做白日梦回忆过去或展望未来的假期、试图记住我们应该买什么晚餐，或者关注生活中每天出现的无数其他干扰。网络问题 当这种失误发生时，大脑在做什么？要回答这个问题，首先回顾一下目前对大脑中哪些区域参与集中注意力的理解，这很有帮助。大量的研究已经证实，注意力控制过程（又名执行功能）植根于一个连接前额叶和顶叶的网络，分别位于大脑的前部和顶部，以及大脑后部的枕叶区域，大多数视觉、听觉和其他刺激首先在此处处理（参见顶部的插图）。人们认为，该网络会发送来自前额叶皮层和顶叶的自上而下的调节信号，以偏向枕叶区域对感觉信息的处理，从而有利于与任务相关的信息。为了找出注意力丧失期间会发生什么，由丹尼尔·H·韦斯曼领导的一个研究小组使用功能性磁共振成像 (fMRI) 来尝试确定当注意力集中和注意力下降时这些大脑区域的行为方式。他们在《注意力瞬间丧失的神经基础》中描述了他们的工作。他们用扫描仪测量局部血流（因此，大概是大脑活动），因为他们的测试对象试图解决简单的感知难题，然后将该活动与参与者对每次试验的反应时间相关联——反应时间被认为是他们分心或注意力的衡量标准。这个难题是神经测试人员喜欢的那种简单但困难的类型。参与者会看到一个“全局/局部任务”，其中一个大的（全局的）字母——在本例中为 H 或 S——由较小的（局部的）字母组成，也是 H 或 S。要求受试者通过按下 S 按钮或 H 按钮来识别所呈现的大（全局）字母，或者在其他试验中识别小（局部）字母。有时全局和局部字母匹配（例如，由小 H 组成的大 H），从而产生所谓的“一致”刺激。在其他时候，全局和局部字母冲突（例如，由小 S 组成的大 H），从而产生不一致的刺激。因此，受试者必须将注意力集中在大或小字母上，通常同时抑制对不一致刺激的冲突反应。很简单（大概），只要你集中注意力。
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旨在要求注意力的全局/局部任务：在韦斯曼及其同事的研究中，受试者必须在各种配置中识别由全局（大）字母或局部（小）字母表示的适当字母。扫描人们在执行任务时的状况，揭示了我们大脑如何调节注意力的新动态。
受试者在任务的复杂性方面几乎没有犯错。但是，尽管错误率一直很低，但人们解决任务所需的反应时间差异很大，这在受试者之间以及在给定受试者的一组反应内都存在差异。研究人员假设，较慢的反应时间发生在一个人因不相关的想法或注意力不集中而暂时分心的时候。研究人员专注于这种失误，将反应时间相对较快的试验（被认为是“专注注意力试验”）中显示的脑激活与反应时间相对较慢的试验（“注意力涣散试验”）中的激活进行比较。他们发现了有趣的差异。首先，较慢的反应时间与前额叶区域的激活减少有关——考虑到该区域对执行控制的既定重要性，这并不是一个非常令人惊讶的发现。然而，更重要的是，这种活动减少通常发生在刺激呈现之前。因此，在刺激或任务之前集中注意力似乎对于有效地处理它至关重要。该研究进一步发现，注意力涣散还与后部感觉处理区域的激活减少有关，就好像这些区域没有被分心前额叶区域适当警告一样。 fMRI测量的血液动力学（血流）反应的相对迟缓阻止了关于这种关系的明确因果结论。但这是一个有趣的建议，前额叶区域是否以及如何警告后部区域是一个值得进一步研究的成熟问题，可以使用具有更高时间分辨率的方法，例如脑磁图。那么如何修复呢？在展示了我们如何分心后，该研究还揭示了两种可能帮助人们重组并集中注意力的机制。首先，在人们似乎事先分心的试验中，一旦任务开始，前额叶和顶叶区域的更大活动（可能是额外的注意力）确实弥补了刺激前注意力的减少；这种额外的聚焦活动需要时间（导致反应时间变慢），但允许受试者避免错误。该研究还揭示了第二种补偿机制，这种机制似乎可以让受试者将从一次试验中的失误中学到的教训应用到下一次试验的注意力集中上。当受试者在反应缓慢的试验中激活右侧 IFG 和右侧颞顶交界处（见插图）时，他们往往在下一次试验中反应更快。他们并不总是激活这些区域；但是当他们这样做时，他们在下一个任务中反应更快。因此，右侧 IFG 和颞顶交界处似乎有助于在失误后重新定向注意力，使志愿者能够重组并重新集中注意力。换句话说，当你在网球场上失去注意力并且你的第一个发球太长时，这些是你必须调用的区域，让你将下一个球旋转到球场上。最后，该研究发现，内部关注的注意力与外部关注的注意力之间存在一些有趣的权衡，这表明某些失误可能仅仅是未能从内部想法和感受转换为手头的外部任务——这一想法当然与主观体验非常吻合。总而言之，这项研究提供了令人着迷的证据，表明缺乏前额叶介导的注意力集中，尤其是在给定任务或刺激之前，会降低目标刺激的感觉处理质量，从而降低我们的注意力集中程度。即使在这项研究探索的相当简单的注意力权衡和补偿中，它也清楚地表明，多个神经网络必须争夺我们的注意力。进一步定义这些竞争网络和补偿机制应该有助于我们更好地理解我们每天都在应对的注意力起伏，以及伴随从注意力缺陷/多动障碍 (ADHD) 或抑郁症到中风或衰老等疾病和状况的注意力缺陷。
Trey Hedden 和 John Gabrieli 是麻省理工学院认知和情感神经科学加布里埃利实验室的研究人员，他们在那里研究人类大脑中思想、记忆和情感的组织。
从糟粕中分离精华
作者：Sam Ling
纽约大学
我们的大脑一次可以处理的信息量有一个非常低的限制。最近的计算表明，在任何给定的时刻，我们只能使用大约 1%的大脑。这种处理能力的限制与我们环境中大量的信息不断发生冲突，这就是为什么注意力是一种如此重要的认知机制。注意力在引导我们的大脑有选择地处理相关信息而忽略不相关信息方面起着至关重要的作用。它是如何做到的呢？越来越多的证据表明，注意力可以增强大脑的一些最早的输入。例如，它可以通过有效地“调高”所关注刺激的视觉对比度并“调低”未关注刺激的视觉对比度来实际影响我们的视觉效果。这种感觉增强似乎是由一个复杂的大脑区域网络介导的，这些区域共同作用，将信息中的精华与糟粕分开。一般来说，这种注意力系统非常擅长它所做的事情。但是，当我们的注意力系统出现失误时会发生什么？ Weissman 及其同事将这种失误，至少在一种测试场景中，追溯到额叶执行处理区域的活动减少，这反过来导致感觉处理区域的活动减少，这反过来导致在需要注意力的任务中表现更差。虽然不注意任务会导致表现更差这一点已得到充分证实，但这项研究更进一步地暗示了这种损害的来源：有时，我们的认知资源不是将所有资源投入到任务中，而是被我们自己的内部噪音所取代，例如做白日梦。你不是专注于手头的任务，而是在思考你的购物清单或计算你必须躺在功能磁共振成像扫描仪中按按钮还要多久。这一发现表明，你的注意力系统面临着相当艰难的战斗。它不仅必须处理外部环境中大量不相关的噪音，还必须处理自己头脑中的所有噪音。这一发现将特定的大脑活动与随后的行为结果之间建立了强有力的联系，从而为越来越多的类似研究提供了支持，这些研究将特定的大脑动力学直接与特定的行为联系起来。通过阐明与注意力失败相关的皮质活动，Weissman 及其同事阐明了注意力控制网络的运作方式以及注意力系统必须与哪些认知过程竞争大脑资源。