科學家揭示視覺注意力的秘密

對於神經科學家來說，雞尾酒會的麻煩不在於我們不熱愛雞尾酒或派對（許多神經科學家都熱愛）。相反，我們所說的“雞尾酒會問題”是指，在雞尾酒會上，人們究竟是如何進行對話的，這仍然是一個謎。

考慮一個典型的場景：十幾個或更多喝了酒、暫時放飛自我的成年人，以越來越大的音量講述著不大可能的故事。對話者鬨堂大笑，互相拍背。考慮到分貝水平，這些狂歡者中的任何一個人都能聽到並解析出任何一個詞，這簡直是一個小小的神經奇蹟。酒精無濟於事，但它不是困難的主要來源。雞尾酒會問題在於，同時發生的事情太多了：我們的大腦如何過濾掉噪音，專注於想要的資訊？

這個問題是感知神經科學的核心問題之一——而且不僅僅是在雞尾酒會上。我們生活的整個世界，從字面上來說，都承載了太多的資訊。然而，大腦確實以某種方式收集了所有這些資訊，並在即時對其進行分類，通常是無縫且正確地完成。儘管對於你周圍的許多聲音和景象來說，物理現實由相當數量的訊號和噪聲組成，但你的感知是，你感興趣的對話或物體仍然保持清晰的焦點。

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那麼，大腦是如何完成這項壯舉的呢？一個關鍵組成部分是，我們的大腦神經迴路透過主動忽略——抑制——任何與任務無關的東西來簡化問題。我們的大腦會選擇它的戰場。它會壓制不相關的資訊，以便好的資訊更有機會上升到意識層面。這個過程，通俗地稱為注意力，是大腦如何從穀殼中篩選出小麥。

透過與紐約州立大學視光學院的神經科學家何塞-曼努埃爾·阿隆索和康涅狄格大學的哈維·斯沃德洛的實驗室合作，我們發現了介導大腦初級視覺皮層注意力的初始迴路。為了做到這一點，我們觀察了這個區域的神經元，其中一些神經元會鼓勵其同伴腦細胞的活動，即所謂的興奮性神經元，另一些神經元則會抑制活動，即所謂的抑制性神經元。我們將處理特定視覺空間區域的腦細胞的活動，與不受我們的注視和注意力變化影響的其他視覺細胞的活動進行了比較。這種比較揭示，當某人關注特定的空間位置時，抑制性神經元會採取行動，抑制處理其他視覺區域的腦細胞的活動。簡而言之，大腦依賴於這些抑制性神經元來實現專注。

更有趣的是，你越集中注意力，抑制就越大。認知的基本作用之一是選擇你的大腦接下來要處理什麼。它至少部分地透過阻止不相關的資訊來實現這一點。

但這並不是注意力的唯一作用。隨著與注意力相關的神經活動在我們的視覺系統迴路中向下傳遞，它也會影響我們如何感知和解釋物體的形狀。本文中的錯覺說明了我們大腦注意力迴路的一些眾多感知後果。