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核心概念 出版日期:2020年3月23日

我们如何重视

抽象的

当你姐姐在房间里到处追狗的时候,你怎么能集中精力做作业呢?你的大脑帮助你做到这一点,通过改变从你姐姐的分散注意力的玩耍中传来的视觉和声音的强度。通过眼睛和耳朵进入大脑的感觉信号必须在感觉大脑区域进行处理,大脑的注意力系统帮助你管理感觉信息,因此最重要的信息被优先处理。科学家可以记录大脑中的电信号,以表明集中注意力会改变信号的强度。你过滤感官信息的能力的非凡之处在于,你想要或需要看到或听到的大多是你确实看到和听到的。因此,你的大脑并不像摄像机一样简单地记录你周围发生的一切,相反,它帮助你限制你的感知到最重要的事情。

现在你看到它,现在你不

当我还是个孩子的时候,我父亲喜欢躺在地板上看电视。有时我和我的兄弟姐妹会问他一些关于节目的问题,但他不回答我们。我们会说:“爸爸……”,“爸爸……!””、“爸爸!,但他似乎没听见。然后我们就会跑过去,开始向他招手,但他仍然没有回应,直到我们走到他和电视之间,他就会笑着问我们想要什么。

有一天(当他没看电视的时候),我问我爸爸,为什么他直到我们站在他面前才听到或看到我们,他的回答很清楚——他说他只是在关注有趣的电视节目。当时,我不明白为什么我们响亮的声音不能引起他的注意,但现在,几十年后,我开始明白了。大脑有强大的机制,允许我们将注意力集中在一些事情上(比如电视节目),避免其他分散注意力的声音或景象(比如孩子的叫喊和挥手)。我们把这种生物体关注相关信息的能力称为选择性关注[1],现在我们知道了很多关于大脑是如何做到这一点。

在实验室测量注意力

我们如何测量大脑内部发生的事情,比如我们集中注意力的能力?科学家迈克尔·波斯纳发明了一种强大的工具来测量视觉注意力,即我们对所看到的事物的注意力。2]。他有在校大学生做了一个简单的测试,他们在看着电脑屏幕,保持他们的眼睛在屏幕的中间集中在一个加号。图片短暂闪现在大屏幕上(简单的数字,如圆形或正方形),和学生们尽快就看见图片按下一个按钮一样快,因为他们可以。通过这种方式,可以波斯纳衡量自己反应时间(从画面出现到按下按钮之间的时间)。但是他还做了一些其他的事情——在闪烁每张图片之前,他给学生一些重要的信息,关于图片在屏幕上最可能出现的位置。他用一个简单的箭头表示图片是在屏幕的右侧还是左侧(图1). 但是,大约有10%的情况下,箭是错的。这是如何影响反应时间的?

图1  - 如何关注影响反应时间?四个灰色框表示计算机监视器。
  • 图1 - 如何关注影响反应时间?四个灰色框表示计算机监视器。
  • 在最上面一行,作为参与者目光的加号,在屏幕的中间,一个箭头提示似乎是指向左侧。大约1秒的延迟后,将目标图像(白色矩形)出现在预期位置(显示器的左侧)。不看从加号了,参与者必须按下一个按钮一样快,因为他们可以,但在此之前,该对象画面出现。当箭头预测目标位置,反应时间来按下按钮相对较快(在右上图绿色条)。当箭头错误地预测目标的位置,如底部行中所看到的,反应时间较慢(在底部右图绿色条)。

波斯纳发现,当箭头准确预测的图片的位置,学生们的反应时间比他们当箭头和图片的位置不匹配更快。当画面出现在那里与意想不到的位置相比,预计将在反应时间上的差异是视觉注意力,反应时间的措施。在这里的任务描述,学生在一个空间位置(预期位置),而忽略了其他位置(意外的位置)重视画面,所以我们称之为“空间关注”从情况下的颜色或形状区分一个对象的定义,而不是它的位置的重要性。

大脑活动同时注意

那么,究竟是什么在导致更快的反应时间在我们上述活动的预期(出席)图片大脑发生了什么?在人类中,一个有效的方法来检查什么的脑子里面是记录由大脑产生的电活动时,它是积极的准备。脑细胞(神经元)的发送信息,以使用小的电信号彼此。这些微小的电信号可以通过组织并穿过颅骨和头皮,在那里他们可以使用贴在头皮上电极(金属小磁盘)进行记录向上流动。电气设备称为放大器提高微小信号,所以我们可以更容易地观察他们。这种方法被称为脑电图(EEG)和记录的信号被称为脑电图(脑电图EEG或信号)。

EEG信号是由大脑中的数千或数百万神经元的活性产生,并且包含大量的来自多个不同脑区来在任何特定时刻不同的电气信号。例如,EEG信号将包含与在看到显示的白色矩形电活动图1,但也会包含其他电信号,比如大脑对人们在执行任务时听到的任何声音(如背景音乐或对话)的反应。所以,科学家们不得不使用一种聪明的方法,叫做信号平均,来弄清楚哪些电信号实际上来自于看到这个矩形。这是分别为矩形闪烁在预期和意外的位置。被研究的活动所特有的电信号叫做事件相关电位(ERP)。让我们打破了这个学期下来:从脑电图,我们正在寻找那些与特定事件的电势正在研究,在白色矩形的外观[3.]. 为简单起见,我们可以将这些ERP称为脑电波。

自从20世纪70年代罗伯特·伊森(Robert Eason)和史蒂文·希利亚德(Steven Hillyard)等科学家的工作以来,人们就知道了这一点[45]对视觉和听觉事件做出反应的脑电波会发生变化,这取决于人们是注意视觉还是声音,还是忽视视觉或声音。在我们描述的实验中,我们看到目标图片出现在预期位置时的脑电波比出现在意外位置时的脑电波要大(图2)。这意味着,在大脑中的神经元视觉有一个更大的电气响应时,研究参与者关注预期的位置,当目标出现了。所以,感觉信号,我们要注意被提升大脑和我们不注意的那些,以减少,如打开卷上的无线电向上或向下[6]。正如你可能已经猜到了,产生更大的大脑反应也该对象画面导致更快的反应时间。你也可能已经猜到了脑电波关注时发生的速度更快,从而导致更快的电机的反应时间,但并非发现。相反,更大,更强大脑信号,而不是更快的,导致更快的反应时间。为什么?那么,我们认为较大的电信号意味着图像的大脑的处理被增强,并且该较大的信号产生强的大脑反应,然后可以更快导致在大脑处理,也快的动作,从而导致更快的反应时间。

图2  - 的注意力任务期间测量脑电波。
  • 图2 - 的注意力任务期间测量脑电波。
  • (上)如图1,一个箭头指示白色矩形的预期位置,该位置将在大约1s后出现。作为对箭头的回应,该人将注意力转移到预期位置(黑色虚线),同时将注意力集中在+符号(黑色实线)上((下图)通过对EEG进行信号平均来确定对任务做出响应的脑电波,然后绘制图。该图显示了大脑电信号(y轴)随时间(x轴)的强度。”t=0“显示矩形出现在屏幕上的时间。波动的线条是脑电波,当人们注意到矩形出现的位置(红线)时,与人们的注意力指向右侧(蓝色虚线)的情况相比,矩形显示出更大的电响应(微伏),因此忽略了左侧目标图片。

这对于我们如何能够集中注意力意味着什么?

让我们考虑一下我父亲看电视的情况,我曾经打开这篇文章。当他把注意力集中在电视上的图片上时,他的大脑对电视节目的视觉(和听觉)反应在大脑中增加,抑制了他当时不感兴趣的其他输入。所以,当我和我的兄弟姐妹们问他问题时,他似乎没有看到或听到我们的原因是,我们的声音和脸在他的大脑中产生的信号被抑制了,因为他的注意力集中在电视上。这么多年之后,我们可以放心,我们的父亲爱我们,他不假装没有听到或看到我们,因为科学解释了他为什么没有回应对他的大脑注意力系统做它的工作,帮助他强烈关注有趣的电视节目。当你集中注意力时,你的大脑也在做同样的事情——它在改变世界上的视觉和声音(以及触觉、嗅觉和味觉)的强度,以帮助你做好工作,无论那是什么工作。

为什么这很重要?

想想看一会儿,你真的认为一切是在你面前?尝试搜索垃圾的抽屉里找到你需要的,是很容易的东西吗?如果您需要研究的一个考试,它帮助或伤害有嘈杂的音乐,电视,或其他干扰?注意是一个基本的大脑功能,人类(动物)的需要,使他们能够有效地执行任务,使他们能够学习和有潜在危险的世界中生存。注意让您专注于最重要的事情,在防止分心导致灾难的时候,和大脑已经发展强大的方法来做到这一点。这些机制在进化早期出现,不仅在哺乳动物和人类,但在简单的生物,太。在进化过程中,这些机制已经变得越来越完善和强大,并帮助人类把重点放在什么是目前最重要的。无论是按照它的轨迹,或专注于一个具有挑战性的考试问题跟踪猎物的动物,注意有没有帮助我们取得成功。

理解大脑如何实现选择性注意对于某些残疾的治疗也很重要,比如注意力缺陷障碍,它影响到相当一部分人,导致集中注意力和防止分心的能力下降。许多其他疾病也涉及注意力问题,因此科学家和医生需要了解大脑注意力系统如何工作的细节,以便开发治疗方法来纠正人们可能经历的多种形式的注意力问题。

词汇表

选择性注意注意力有机体关注最重要的感官事件、思想或行为,而忽略不太重要或分散注意力的事件、思想或行为的能力。

反应时间需要多长时间一个人有事后按下按钮。反应时间通常以毫秒为单位,或千分之一秒测量。

脑电图(EEG)大脑的电信号的记录,使用放置在人的头皮电极制成。

与事件相关电位(ERP)的事件关联电位是从由所述EEG使用信号平均方法测定大脑头皮记录电信号。顾名思义,与ERP反映了有关的事件,就像一个目标图片的外观电位(电信号)。

的利益冲突

作者声明,该研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。


参考

[1]波斯纳,M一2008年测量的警觉性。安。N. Y.科学院。SCI..1129:193-9。DOI:10.1196 / annals.1417.011

[2]波斯纳,M. I.,斯奈德,C.R.,和Davidson,B. J. 1980注意力和的信号的检测。J. Exp。心理学.109:160 - 74。

[3]Luck, S. J., Woodman, G. F., and Vogel, E. K. 2000。事件相关的注意力潜能研究。趋势COGN。SCI。4:432-40。DOI:10.1016 / s1364-6613(00)01545-X

[4]范·Voorhis,S.,和Hillyard,S. A. 1977年视觉诱发电位和选择性注意在空间中的点。感知。Psychophys.22:54-62。

[5]陈奕迅,R.,哈特,M.,和白,1969年C.注意力和觉醒的视觉诱发皮层电位和人的反应时间的影响。杂志。Behav. 4:283–9.

[6]Mangun,G. R.,和Hillyard,S. A. 1991年感觉诱发脑电位的调变表示视觉空间灌注期间在感知处理的变化。J. Exp。心灵。哼。感知。履行.17:1057 - 74。