【脑客中国】方方：人类注意力的地图和功能

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大家好，我今天报告的题目是人类注意的地图和功能。大家学习过心理学应该都知道，注意是对信息的选择性加工。虽然每时每刻有很多的信息涌入我们大脑，但是我们只能加工其中的一部分信息。

注意控制信息加工的神经解剖模型，Corbetta和Shulman在2002年描述了关于注意控制的神经模型，总结出两条注意通路。蓝色脑区表示背侧额顶网络，负责自上而下的注意控制。黄色脑区表示腹侧额顶网络，负责刺激驱动的注意控制。注意最主要的功能是调节感觉皮层的神经活动，Reynolds和Heeger描述了两种典型方式。第一种是乘法缩放，对于一个方向选择性神经元，注意可以整体提高神经元在各个方向上的反应。如下图左所示，不注意（蓝线）和注意（红线）之间的变换是一种乘法关系。第二种是锐化，注意可以增强神经元对特定方向的反应，让神经元对外界刺激的选择性更强。这是注意的一些基本功能和神经结构。

01注意力图

今天我报告的第一步时先讲注意力图。注意力图有两种，一种是注意显著图(Saliency map)，指自下而上的注意。例如一个非常奇怪的东西出现在视野中，就会自动吸引你的注意。另一种叫注意优先图(Priority map)，则是我们整合自上而下的活动和自下而上的活动形成的注意力图。做任务时的任务属性也会影响注意放在何处。比如我正在做报告，那么我的注意会更多放在面前的计算机屏幕上。这两种图如何产生，是我们所关注的问题。

关于注意显著图，首先讲最简单的自下而上的注意力图。一张海景图通过计算模型可以得到注意显著图。越亮的部分表示越有吸引力。我们根据Itti和Koch在1998年提出的模型，计算一张图片在不同尺度上颜色、亮度以及朝向的差异对比度，进行多个尺度的整合，形成注意显著图。有很多重要的文献探讨注意显著图在大脑什么地方产生。不同的结论包括在顶叶、前额叶眼区、上丘整合等等。

但我认为视皮层V1区就可以充分解释注意显著图。我觉得以前的生命科学研究混淆了自上而下和自下而上的信号。所以如果我们要研究注意显著图，必须研究纯粹的自下而上的刺激。利用无意识的方法，在没有任何自上而下的干扰下，实现研究自下而上的注意。

02实验验证

实验示意图如下。“十字”是参与者的注视点，四个“减号”是注意显著图的位置。它会显著吸引我们的注意，而且经过实验操纵后不会被意识到。我们改变“减号”的角度，将“减号”和“I”之间的夹角分别设为0度、15度、30度和90度。随着夹角增加，它吸引注意的能力逐渐增强。

如何把这个刺激变得无意识？下图是我们的实验流程。首先呈现线索图片(Cue) 50ms，然后呈现掩蔽图片(Mask) 100ms，然后呈现注视点 50ms，最后是探测任务，探测第四张图十字下面两个点的相对位置。由于线索仅仅呈现非常短的50ms，又紧跟着100ms的掩蔽图片，所以被试完全不会意识到线索的存在。但是探测任务放在线索的显著区，被试依然有较好的表现。任务放在对侧的话，被试的表现就比较差。两个条件的差别就代表自下而上的注意强度。

我们接着利用视皮层V1区神经元的属性构建注意模型。看看下图的数据，随着朝向倾斜角度增加，注意的吸引力也逐渐增强，跟计算模型吻合得非常好。研究表明注意显著图跟V1的神经元活动是有关系的。

注：上述内容在征得方方老师同意后，在不改变原意的情况下进行的部分文字整理。观看完整视频内容请扫描下方二维码或点击阅读原文观看。

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