本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
歡迎來到第九期 心智問題是 Sciam.com 關於心智和大腦科學的“研討會部落格”。每週，頂尖研究人員都會描述他們學科中最重要的最新發現，以及他們作為同行研究人員，在推動他們領域發展的研究中發現的最令人興奮、最惱火、最重要、最奇怪或其他值得注意的事情。部落格訪客可以參與討論。我們希望您加入我們。
心智問題
注意力瞬間喪失
注意……如果你能的話。最近的一項研究表明，前額葉皮層（紅色）和頂葉（橙色）的區域如何集中注意力，以及有時如何未能將感覺區域（綠色）的注意力集中到手頭的任務上。圖片由《自然神經科學》提供
導言
作者：大衛·多布斯，《心智問題》編輯必須關注
作者：特雷·赫登和約翰·加布裡埃利麻省理工學院加布裡埃利實驗室
馬薩諸塞州劍橋
注意！這是學校的首要要求，也是我們在餘生學習和完成大部分事情的必要條件。注意力——將意識引導到選定的刺激或任務——是許多神經科學家和心理學家稱之為“執行控制”或“認知控制”的關鍵部分——將我們的思想和行為集中在我們認為重要的事情上的能力。我們在大多數事情上的成敗，很大程度上取決於我們能夠集中注意力的程度。當然，我們在某些時候比其他時候更能集中注意力。無論是解決工作難題、打網球還是與朋友共進晚餐，我們都可能在上一分鐘全神貫注，下一分鐘就分心，從而導致出現給老闆造成金錢損失的疏忽、導致輸掉比賽的雙發失誤或破壞甜點的失禮。這種失誤可能源於試圖同時處理多項任務、做白日夢迴憶過去或展望未來的假期、試圖記住我們應該買什麼晚餐，或者關注生活中每天出現的無數其他干擾。網路問題 當這種失誤發生時，大腦在做什麼？要回答這個問題，首先回顧一下目前對大腦中哪些區域參與集中注意力的理解，這很有幫助。大量的研究已經證實，注意力控制過程（又名執行功能）植根於一個連線前額葉和頂葉的網路，分別位於大腦的前部和頂部，以及大腦後部的枕葉區域，大多數視覺、聽覺和其他刺激首先在此處處理（參見頂部的插圖）。人們認為，該網路會發送來自前額葉皮層和頂葉的自上而下的調節訊號，以偏向枕葉區域對感覺資訊的處理，從而有利於與任務相關的資訊。為了找出注意力喪失期間會發生什麼，由丹尼爾·H·韋斯曼領導的一個研究小組使用功能性磁共振成像 (fMRI) 來嘗試確定當注意力集中和注意力下降時這些大腦區域的行為方式。他們在《注意力瞬間喪失的神經基礎》中描述了他們的工作。他們用掃描器測量區域性血流（因此，大概是大腦活動），因為他們的測試物件試圖解決簡單的感知難題，然後將該活動與參與者對每次試驗的反應時間相關聯——反應時間被認為是他們分心或注意力的衡量標準。這個難題是神經測試人員喜歡的那種簡單但困難的型別。參與者會看到一個“全域性/區域性任務”，其中一個大的（全域性的）字母——在本例中為 H 或 S——由較小的（區域性的）字母組成，也是 H 或 S。要求受試者透過按下 S 按鈕或 H 按鈕來識別所呈現的大（全域性）字母，或者在其他試驗中識別小（區域性）字母。有時全域性和區域性字母匹配（例如，由小 H 組成的大 H），從而產生所謂的“一致”刺激。在其他時候，全域性和區域性字母衝突（例如，由小 S 組成的大 H），從而產生不一致的刺激。因此，受試者必須將注意力集中在大或小字母上，通常同時抑制對不一致刺激的衝突反應。很簡單（大概），只要你集中注意力。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞工作 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保今天塑造我們世界的發現和想法的重要故事的未來。
旨在要求注意力的全域性/區域性任務：在韋斯曼及其同事的研究中，受試者必須在各種配置中識別由全域性（大）字母或區域性（小）字母表示的適當字母。掃描人們在執行任務時的狀況，揭示了我們大腦如何調節注意力的新動態。
受試者在任務的複雜性方面幾乎沒有犯錯。但是，儘管錯誤率一直很低，但人們解決任務所需的反應時間差異很大，這在受試者之間以及在給定受試者的一組反應內都存在差異。研究人員假設，較慢的反應時間發生在一個人因不相關的想法或注意力不集中而暫時分心的時候。研究人員專注於這種失誤，將反應時間相對較快的試驗（被認為是“專注注意力試驗”）中顯示的腦啟用與反應時間相對較慢的試驗（“注意力渙散試驗”）中的啟用進行比較。他們發現了有趣的差異。首先，較慢的反應時間與前額葉區域的啟用減少有關——考慮到該區域對執行控制的既定重要性，這並不是一個非常令人驚訝的發現。然而，更重要的是，這種活動減少通常發生在刺激呈現之前。因此，在刺激或任務之前集中注意力似乎對於有效地處理它至關重要。該研究進一步發現，注意力渙散還與後部感覺處理區域的啟用減少有關，就好像這些區域沒有被分心前額葉區域適當警告一樣。 fMRI測量的血液動力學（血流）反應的相對遲緩阻止了關於這種關係的明確因果結論。但這是一個有趣的建議，前額葉區域是否以及如何警告後部區域是一個值得進一步研究的成熟問題，可以使用具有更高時間解析度的方法，例如腦磁圖。那麼如何修復呢？在展示了我們如何分心後，該研究還揭示了兩種可能幫助人們重組並集中注意力的機制。首先，在人們似乎事先分心的試驗中，一旦任務開始，前額葉和頂葉區域的更大活動（可能是額外的注意力）確實彌補了刺激前注意力的減少；這種額外的聚焦活動需要時間（導致反應時間變慢），但允許受試者避免錯誤。該研究還揭示了第二種補償機制，這種機制似乎可以讓受試者將從一次試驗中的失誤中學到的教訓應用到下一次試驗的注意力集中上。當受試者在反應緩慢的試驗中啟用右側 IFG 和右側顳頂交界處（見插圖）時，他們往往在下一次試驗中反應更快。他們並不總是啟用這些區域；但是當他們這樣做時，他們在下一個任務中反應更快。因此，右側 IFG 和顳頂交界處似乎有助於在失誤後重新定向注意力，使志願者能夠重組並重新集中注意力。換句話說，當你在網球場上失去注意力並且你的第一個發球太長時，這些是你必須呼叫的區域，讓你將下一個球旋轉到球場上。最後，該研究發現，內部關注的注意力與外部關注的注意力之間存在一些有趣的權衡，這表明某些失誤可能僅僅是未能從內部想法和感受轉換為手頭的外部任務——這一想法當然與主觀體驗非常吻合。總而言之，這項研究提供了令人著迷的證據，表明缺乏前額葉介導的注意力集中，尤其是在給定任務或刺激之前，會降低目標刺激的感覺處理質量，從而降低我們的注意力集中程度。即使在這項研究探索的相當簡單的注意力權衡和補償中，它也清楚地表明，多個神經網路必須爭奪我們的注意力。進一步定義這些競爭網路和補償機制應該有助於我們更好地理解我們每天都在應對的注意力起伏，以及伴隨從注意力缺陷/多動障礙 (ADHD) 或抑鬱症到中風或衰老等疾病和狀況的注意力缺陷。
Trey Hedden 和 John Gabrieli 是麻省理工學院認知和情感神經科學加布裡埃利實驗室的研究人員，他們在那裡研究人類大腦中思想、記憶和情感的組織。
從糟粕中分離精華
作者：Sam Ling
紐約大學
我們的大腦一次可以處理的資訊量有一個非常低的限制。最近的計算表明，在任何給定的時刻，我們只能使用大約 1%的大腦。這種處理能力的限制與我們環境中大量的資訊不斷發生衝突，這就是為什麼注意力是一種如此重要的認知機制。注意力在引導我們的大腦有選擇地處理相關資訊而忽略不相關資訊方面起著至關重要的作用。它是如何做到的呢？越來越多的證據表明，注意力可以增強大腦的一些最早的輸入。例如，它可以透過有效地“調高”所關注刺激的視覺對比度並“調低”未關注刺激的視覺對比度來實際影響我們的視覺效果。這種感覺增強似乎是由一個複雜的大腦區域網路介導的，這些區域共同作用，將資訊中的精華與糟粕分開。一般來說，這種注意力系統非常擅長它所做的事情。但是，當我們的注意力系統出現失誤時會發生什麼？ Weissman 及其同事將這種失誤，至少在一種測試場景中，追溯到額葉執行處理區域的活動減少，這反過來導致感覺處理區域的活動減少，這反過來導致在需要注意力的任務中表現更差。雖然不注意任務會導致表現更差這一點已得到充分證實，但這項研究更進一步地暗示了這種損害的來源：有時，我們的認知資源不是將所有資源投入到任務中，而是被我們自己的內部噪音所取代，例如做白日夢。你不是專注於手頭的任務，而是在思考你的購物清單或計算你必須躺在功能磁共振成像掃描器中按按鈕還要多久。這一發現表明，你的注意力系統面臨著相當艱難的戰鬥。它不僅必須處理外部環境中大量不相關的噪音，還必須處理自己頭腦中的所有噪音。這一發現將特定的大腦活動與隨後的行為結果之間建立了強有力的聯絡，從而為越來越多的類似研究提供了支援，這些研究將特定的大腦動力學直接與特定的行為聯絡起來。透過闡明與注意力失敗相關的皮質活動，Weissman 及其同事闡明瞭注意力控制網路的運作方式以及注意力系統必須與哪些認知過程競爭大腦資源。