近日，北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院、麥戈文腦科學(xué)研究所羅歡課題組在PLoS Biology上發(fā)表研究論文“Sequential sampling of visual object during sustained attention”(Jia et al., 2017)。PLoS Biology以Primer形式對該工作進(jìn)行了特別評論介紹 (Jensen & Vissers, 2017)。該研究采用腦電圖結(jié)合認(rèn)知行為實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了視覺注意對多個(gè)物體的序列采樣機(jī)制。論文通訊作者是羅歡研究員，第一作者是生命科學(xué)聯(lián)合中心博士生賈建榮。研究合作者包括北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院和麥戈文腦研究所的方方教授和劉玲博士。

視覺系統(tǒng)在每時(shí)每刻都會收到大量信息，注意過程需要選擇重要的信息來進(jìn)行優(yōu)化加工（“選擇性注意”）。以往大量研究都集中在對一個(gè)物體的選擇性注意方面（注意一個(gè)而抑制其他）。然而，自然視覺場景往往包含多個(gè)物體，大腦是如何在時(shí)間空間上靈活的分配注意資源來達(dá)到對多個(gè)物體的采樣呢？

本研究中，羅歡課題組采用了視覺注意范式結(jié)合時(shí)間響應(yīng)函數(shù)(temporal response function) 的方法從人類大腦的整體腦電活動中分離出多個(gè)物體各自的神經(jīng)響應(yīng)活動（圖1）。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)即使當(dāng)前任務(wù)只要求注意一個(gè)視覺物體時(shí)，注意采樣卻仍然以大約200-300 毫秒的節(jié)奏在兩個(gè)物體間進(jìn)行切換，即反映出一種序列加工模式；這一序列加工過程是通過對alpha頻段（~10 Hz）的神經(jīng)活動進(jìn)行時(shí)空上的調(diào)控來實(shí)現(xiàn)的；這種序列加工模式會隨當(dāng)前任務(wù)所要求的注意分配而進(jìn)行相應(yīng)改變，當(dāng)任務(wù)要求在多個(gè)物體上的注意分配更均勻時(shí)，序列采樣模式變得更為明顯。

這些結(jié)果，結(jié)合羅歡課題組以往的“行為振蕩”發(fā)現(xiàn) (Song et al., 2014; Huang et al., 2015), 支持了注意的動態(tài)性和離散性，提示了注意過程可能是由一系列基本的注意時(shí)間組塊（attentional temporal chunks）聯(lián)結(jié)而成，各個(gè)物體的加工被分配在不同的注意時(shí)間組塊中（圖2），同時(shí)當(dāng)前的任務(wù)也會對組塊的資源分配進(jìn)行靈活調(diào)控。這一成果揭示了多物體注意的動態(tài)新機(jī)制，開辟了新的基礎(chǔ)研究方向，也對注意障礙相關(guān)的疾病有所啟示。

該研究由國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目和面上項(xiàng)目資助完成。


圖1 視覺注意范式結(jié)合時(shí)間響應(yīng)函數(shù)來分離多物體各自的神經(jīng)響應(yīng)活動


圖2 結(jié)果總結(jié)&注意時(shí)間組塊概念示意

論文鏈接：http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2001903

相關(guān)Primer鏈接：http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2003230

參考文獻(xiàn)：

1. Jia, J., Liu, L., Fang, F., & Luo, H. (2017). Sequential sampling of visual objects during sustained attention. PLOS Biology, 15(6), e2001903.

2. Jensen, O. & Vissers, M. (2017). Multiple visual objects are sampled sequentially. PLoS Biology, 15(7), e2003230. (Primer for Jia et al.)

3. Huang, Y., Chen, L., & Luo, H. (2015). Behavioral Oscillation in Priming: Competing Perceptual Predictions Conveyed in Alternating Theta-Band Rhythms. Journal of Neuroscience, 35(6), 2830–2837.

4. Song, K., Meng, M., Chen, L., Zhou, K., & Luo, H. (2014). Behavioral Oscillations in Attention: Rhythmic α Pulses Mediated through θ Band. Journal of Neuroscience, 34(14), 4837–4844.

2017-08-06