北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院、IDG麥戈文腦科學(xué)研究所李晟課題組在神經(jīng)科學(xué)期刊《Journal of Neuroscience》發(fā)表題為“Tracking neural markers of template formation and implementation in attentional inhibition under different distractor consistency”的研究論文。該研究考察了人類被試在完成視覺搜索任務(wù)時，如何利用干擾物線索建立模板，從而實現(xiàn)有效的注意抑制。通過對記錄的頭皮腦電(EEG)信號進(jìn)行多變量模式分析，該研究對基于顏色特征的抑制模板進(jìn)行了解碼，進(jìn)而探究了注意抑制過程中模板建立和使用的神經(jīng)動態(tài)變化。
在紛繁復(fù)雜的視覺環(huán)境中尋找目標(biāo)具有很大的挑戰(zhàn)性。干擾物常常會捕獲并占用有限的注意資源，從而降低搜索的效率。由于記憶在注意引導(dǎo)中有著重要作用，研究者們對存儲在工作記憶中的干擾物信息能否加速目標(biāo)搜索一直存在爭議。在工作記憶引導(dǎo)注意的眾多影響因素中，線索提示的恒常性和認(rèn)知控制的可用性極為關(guān)鍵。該研究通過行為和腦電記錄探究了不同線索提示條件下干擾物模板對空間注意的引導(dǎo)作用(圖1A)。行為結(jié)果表明，固定的干擾物特征能促使被試進(jìn)行主動抑制(圖1B)；相反，當(dāng)干擾物特征在試次間變化時，則只能在反應(yīng)時較長的試次中觀測到抑制帶來的行為增益(圖1C)。
圖1. 實驗范式及行為結(jié)果。(A) 線索(cue)中的彩色方塊代表搜索陣列中目標(biāo)形狀的顏色不會與該方塊的顏色相同。被試的任務(wù)是在搜索陣列(search array)中找到目標(biāo)圖形(菱形)并判斷其中的線段朝向。在固定線索條件中，線索顏色在組塊內(nèi)一致，在組塊間變化；在變化線索條件中，線索顏色在試次間變化。(B) 固定線索條件下，干擾物線索帶來的行為增益更大。(C) 反應(yīng)時分布(百分位數(shù))與干擾物線索行為增益的對應(yīng)關(guān)系。
線索出現(xiàn)后延遲階段的腦電結(jié)果顯示，在固定線索條件下，對干擾物模板的解碼正確率更高且表現(xiàn)出跨時間點的穩(wěn)定性(圖2)。變化線索條件下，枕葉alpha頻段偏側(cè)化更強，說明線索對注意的吸引作用(圖3A)，因此干擾物模板建立需要認(rèn)知控制的參與，具體表現(xiàn)為延遲階段雙側(cè)前額葉的theta頻段振蕩顯著強于固定線索條件(圖3B)。同時，延遲階段的theta振蕩還可能反映了從線索提示上撤離并將其轉(zhuǎn)換為模板的沖突解決過程。
圖2. EEG延遲階段的解碼結(jié)果。(A) 固定線索條件下對干擾物模板的解碼正確率更高。(B) 固定線索條件下具有更好的跨時間點解碼結(jié)果，說明被試形成了相對穩(wěn)定的模板。變化線索條件下的模板表征是高度動態(tài)化的，只有對角線位置的解碼正確率顯著高于隨機(jī)水平。
圖3. 延遲階段的時頻分析結(jié)果。(A) 變化線索條件下的枕葉alpha頻段偏側(cè)化更明顯。(B) 變化條件下的前額葉theta頻段振蕩強于固定線索條件。
綜合上述結(jié)果，該研究表明視覺搜索中的干擾物抑制具有情境依賴性，即線索的恒常性是有效抑制的關(guān)鍵因素。同時，自上而下的認(rèn)知控制在抑制模板的建立和使用中具有重要作用。
課題組已畢業(yè)博士生文雯為該論文的第一作者，博士生黃志邦與研究助理侯寅參與了該項研究。本研究得到了科技部國家重點研發(fā)計劃(2017YFB1002503)的支持。
原文鏈接: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1705-21.2022
2022-06-01