【腦客中國】方方：人類注意力的地圖和功能

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大家好，我今天報告的題目是人類注意的地圖和功能。大家學習過心理學應該都知道，注意是對信息的選擇性加工。雖然每時每刻有很多的信息涌入我們大腦，但是我們只能加工其中的一部分信息。

注意控制信息加工的神經解剖模型，Corbetta和Shulman在2002年描述了關于注意控制的神經模型，總結出兩條注意通路。藍色腦區表示背側額頂網絡，負責自上而下的注意控制。黃色腦區表示腹側額頂網絡，負責刺激驅動的注意控制。注意最主要的功能是調節感覺皮層的神經活動，Reynolds和Heeger描述了兩種典型方式。第一種是乘法縮放，對于一個方向選擇性神經元，注意可以整體提高神經元在各個方向上的反應。如下圖左所示，不注意（藍線）和注意（紅線）之間的變換是一種乘法關系。第二種是銳化，注意可以增強神經元對特定方向的反應，讓神經元對外界刺激的選擇性更強。這是注意的一些基本功能和神經結構。

01注意力圖

今天我報告的第一步時先講注意力圖。注意力圖有兩種，一種是注意顯著圖(Saliency map)，指自下而上的注意。例如一個非常奇怪的東西出現在視野中，就會自動吸引你的注意。另一種叫注意優先圖(Priority map)，則是我們整合自上而下的活動和自下而上的活動形成的注意力圖。做任務時的任務屬性也會影響注意放在何處。比如我正在做報告，那么我的注意會更多放在面前的計算機屏幕上。這兩種圖如何產生，是我們所關注的問題。

關于注意顯著圖，首先講最簡單的自下而上的注意力圖。一張海景圖通過計算模型可以得到注意顯著圖。越亮的部分表示越有吸引力。我們根據Itti和Koch在1998年提出的模型，計算一張圖片在不同尺度上顏色、亮度以及朝向的差異對比度，進行多個尺度的整合，形成注意顯著圖。有很多重要的文獻探討注意顯著圖在大腦什么地方產生。不同的結論包括在頂葉、前額葉眼區、上丘整合等等。

但我認為視皮層V1區就可以充分解釋注意顯著圖。我覺得以前的生命科學研究混淆了自上而下和自下而上的信號。所以如果我們要研究注意顯著圖，必須研究純粹的自下而上的刺激。利用無意識的方法，在沒有任何自上而下的干擾下，實現研究自下而上的注意。

02實驗驗證

實驗示意圖如下。“十字”是參與者的注視點，四個“減號”是注意顯著圖的位置。它會顯著吸引我們的注意，而且經過實驗操縱后不會被意識到。我們改變“減號”的角度，將“減號”和“I”之間的夾角分別設為0度、15度、30度和90度。隨著夾角增加，它吸引注意的能力逐漸增強。

如何把這個刺激變得無意識？下圖是我們的實驗流程。首先呈現線索圖片(Cue) 50ms，然后呈現掩蔽圖片(Mask) 100ms，然后呈現注視點 50ms，最后是探測任務，探測第四張圖十字下面兩個點的相對位置。由于線索僅僅呈現非常短的50ms，又緊跟著100ms的掩蔽圖片，所以被試完全不會意識到線索的存在。但是探測任務放在線索的顯著區，被試依然有較好的表現。任務放在對側的話，被試的表現就比較差。兩個條件的差別就代表自下而上的注意強度。

我們接著利用視皮層V1區神經元的屬性構建注意模型。看看下圖的數據，隨著朝向傾斜角度增加，注意的吸引力也逐漸增強，跟計算模型吻合得非常好。研究表明注意顯著圖跟V1的神經元活動是有關系的。

注：上述內容在征得方方老師同意后，在不改變原意的情況下進行的部分文字整理。觀看完整視頻內容請掃描下方二維碼或點擊閱讀原文觀看。

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