當尋找沃爾多這個狡猾的偽裝大師時，你可能會試圖鎖定紅色，希望找到他糖果棒顏色的帽子頂部，或者他標誌性的黑色鏡框眼鏡。類似的原理在超市裡尋找蘋果或在家裡尋找丟失的鑰匙時也很有幫助。
本週《神經元》（Neuron）雜誌發表的兩項新研究闡明瞭基於特徵的注意力背後的神經機制——本質上，就是調整你的視覺處理系統，使其專注於特定的顏色、形狀或運動，從而形成對場景的感知。這些發現有一天可能被用來更好地診斷和治療注意力缺陷/多動障礙（ADHD）和閱讀障礙等疾病。
加州大學爾灣分校的認知科學家、其中一份新報告的合著者約翰·塞倫斯說：“這個想法是，當你知道物體是什麼但不知道它們在哪裡時，這就是讓你找到物體的機制。”
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他和加利福尼亞州拉霍亞索爾克生物研究所的系統神經生物學家傑弗裡·博因頓讓 10 名受試者在透過功能性磁共振成像（fMRI）掃描他們的大腦時執行一項視覺注意力任務。在測試過程中，參與者面對螢幕，螢幕的下半部分是空的，而上半部分顯示兩個上下堆疊的點簇。每個點簇都包含一層向上和向左移動的點，疊加在第二組向上和向右移動的點上。
神經科學家在之前關於空間注意力的研究中確定，視覺皮層中不同的神經元群處理視覺領域的不同部分。當一個人將注意力集中在場景的上半部分時，一部分神經元會放電——即傳送傳遞資訊的電訊號——而當注意力轉移到下半部分時，會啟用不同的子群。
從 fMRI 資料中，研究人員可以看到，正如他們所預料的那樣，當要求受試者專注於向上和向左移動的刺激與向上和向右移動的刺激時，大腦中不同的神經元亞群也被激活了。當他們注意到處理視覺場下半部分的神經元活動模式與上半部分的細胞行為相呼應時，他們感到驚訝。
塞倫斯說：“當[受試者]注意到一個特定的運動方向時，大腦中處理該運動方向的部分變得更加敏感，可以檢測到……運動。真正的新發現是，這種敏感化會遍佈整個視覺場。”這表明，當你在有意識地調整視覺場的一部分以尋找特定的形狀或顏色（例如，你丟失的鑰匙）時，你可能會在潛意識中提醒整個視覺系統注意該特徵，從而實現更有效的搜尋。
在補充研究中，紐約大學心理學系和神經科學中心的科學家劉濤勝讓八名受試者進行了類似的 fMRI 任務。在劉的實驗中，參與者觀看了兩組疊加的條狀組合影像。（一組條狀與垂直方向順時針傾斜 20 度；另一組條狀逆時針傾斜 20 度。）當影像出現在志願者面前時，他們被告知要專注於任一組傾斜的條狀。來自受試者的 fMRI 掃描結果表明，如果受試者被告知專注於相應的條狀，視覺皮層中與順時針傾斜的形狀相關的神經元會放電，反之亦然。
在專注於特定的一組條狀一段時間後，來自相關神經元的訊號會開始減弱——表明對刺激的適應。然後，研究人員會將影像切換到僅包含兩組條狀中的一組的圖片。
劉說，如果新影像的方向與受試者關注的條狀方向相同，則已經適應的神經元對變化的敏感度會降低，並表現出“放鬆的反應”。但是，如果科學家展示的是方向相反的圖片，則不同的神經元亞群會以一陣活動來回應。“最酷的部分，”劉說，“是順時針和逆時針神經元都混合在大腦的同一部分，”即初級視覺皮層。
塞倫斯說：“我們開始瞭解如何有效地找到你正在尋找的東西。”此外，他還補充說，這項研究是“弄清楚注意力如何運作的非常機械的描述”的一部分，將來可以用來“開發更好的工具和更好的客觀措施來診斷諸如 ADD 和閱讀障礙等疾病。”