直播節(jié)選
大家好，我今天報(bào)告的題目是人類(lèi)注意的地圖和功能。大家學(xué)習(xí)過(guò)心理學(xué)應(yīng)該都知道，注意是對(duì)信息的選擇性加工。雖然每時(shí)每刻有很多的信息涌入我們大腦，但是我們只能加工其中的一部分信息。
注意控制信息加工的神經(jīng)解剖模型，Corbetta和Shulman在2002年描述了關(guān)于注意控制的神經(jīng)模型，總結(jié)出兩條注意通路。藍(lán)色腦區(qū)表示背側(cè)額頂網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)自上而下的注意控制。黃色腦區(qū)表示腹側(cè)額頂網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)刺激驅(qū)動(dòng)的注意控制。注意最主要的功能是調(diào)節(jié)感覺(jué)皮層的神經(jīng)活動(dòng)，Reynolds和Heeger描述了兩種典型方式。第一種是乘法縮放，對(duì)于一個(gè)方向選擇性神經(jīng)元，注意可以整體提高神經(jīng)元在各個(gè)方向上的反應(yīng)。如下圖左所示，不注意（藍(lán)線）和注意（紅線）之間的變換是一種乘法關(guān)系。第二種是銳化，注意可以增強(qiáng)神經(jīng)元對(duì)特定方向的反應(yīng)，讓神經(jīng)元對(duì)外界刺激的選擇性更強(qiáng)。這是注意的一些基本功能和神經(jīng)結(jié)構(gòu)。
01注意力圖
今天我報(bào)告的第一步時(shí)先講注意力圖。注意力圖有兩種，一種是注意顯著圖(Saliency map)，指自下而上的注意。例如一個(gè)非常奇怪的東西出現(xiàn)在視野中，就會(huì)自動(dòng)吸引你的注意。另一種叫注意優(yōu)先圖(Priority map)，則是我們整合自上而下的活動(dòng)和自下而上的活動(dòng)形成的注意力圖。做任務(wù)時(shí)的任務(wù)屬性也會(huì)影響注意放在何處。比如我正在做報(bào)告，那么我的注意會(huì)更多放在面前的計(jì)算機(jī)屏幕上。這兩種圖如何產(chǎn)生，是我們所關(guān)注的問(wèn)題。
關(guān)于注意顯著圖，首先講最簡(jiǎn)單的自下而上的注意力圖。一張海景圖通過(guò)計(jì)算模型可以得到注意顯著圖。越亮的部分表示越有吸引力。我們根據(jù)Itti和Koch在1998年提出的模型，計(jì)算一張圖片在不同尺度上顏色、亮度以及朝向的差異對(duì)比度，進(jìn)行多個(gè)尺度的整合，形成注意顯著圖。有很多重要的文獻(xiàn)探討注意顯著圖在大腦什么地方產(chǎn)生。不同的結(jié)論包括在頂葉、前額葉眼區(qū)、上丘整合等等。
但我認(rèn)為視皮層V1區(qū)就可以充分解釋注意顯著圖。我覺(jué)得以前的生命科學(xué)研究混淆了自上而下和自下而上的信號(hào)。所以如果我們要研究注意顯著圖，必須研究純粹的自下而上的刺激。利用無(wú)意識(shí)的方法，在沒(méi)有任何自上而下的干擾下，實(shí)現(xiàn)研究自下而上的注意。
02實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)示意圖如下。“十字”是參與者的注視點(diǎn)，四個(gè)“減號(hào)”是注意顯著圖的位置。它會(huì)顯著吸引我們的注意，而且經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)操縱后不會(huì)被意識(shí)到。我們改變“減號(hào)”的角度，將“減號(hào)”和“I”之間的夾角分別設(shè)為0度、15度、30度和90度。隨著夾角增加，它吸引注意的能力逐漸增強(qiáng)。
如何把這個(gè)刺激變得無(wú)意識(shí)？下圖是我們的實(shí)驗(yàn)流程。首先呈現(xiàn)線索圖片(Cue) 50ms，然后呈現(xiàn)掩蔽圖片(Mask) 100ms，然后呈現(xiàn)注視點(diǎn) 50ms，最后是探測(cè)任務(wù)，探測(cè)第四張圖十字下面兩個(gè)點(diǎn)的相對(duì)位置。由于線索僅僅呈現(xiàn)非常短的50ms，又緊跟著100ms的掩蔽圖片，所以被試完全不會(huì)意識(shí)到線索的存在。但是探測(cè)任務(wù)放在線索的顯著區(qū)，被試依然有較好的表現(xiàn)。任務(wù)放在對(duì)側(cè)的話，被試的表現(xiàn)就比較差。兩個(gè)條件的差別就代表自下而上的注意強(qiáng)度。
我們接著利用視皮層V1區(qū)神經(jīng)元的屬性構(gòu)建注意模型。看看下圖的數(shù)據(jù)，隨著朝向傾斜角度增加，注意的吸引力也逐漸增強(qiáng)，跟計(jì)算模型吻合得非常好。研究表明注意顯著圖跟V1的神經(jīng)元活動(dòng)是有關(guān)系的。
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