集中注意力，做個(gè)決定！咦，哪來(lái)的小松鼠？

作者：聶車暢（中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所 ）

文章來(lái)源于科學(xué)大院公眾號(hào)（ID：kexuedayuan）

老師：“我們做科學(xué)研究，最重要的是要能夠集中注意，不要分心……”

學(xué)生：“咦？哪來(lái)的小松鼠？”

窗外突然跳出的小松鼠就這么干擾了正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，成功地吸引了大家的注意力。

在日常生活中，“小松鼠”無(wú)處不在：早上打開(kāi)電腦想要認(rèn)真的工作一會(huì)兒，郵件叮的一聲提示你有新的郵件；處理完郵件，剛打開(kāi)要寫的文檔，系統(tǒng)彈出了新的廣告，剛好是你感興趣的內(nèi)容……去商場(chǎng)買日用品，常常買回來(lái)一大堆用不到的東西；打開(kāi)手機(jī)想給朋友發(fā)個(gè)消息，欸，朋友圈有更新，我先看一下，等等，我剛剛是想做什么來(lái)著？

“小松鼠”指的就是那些干擾你，使你從真正在做的事情上分心的東西。郵件、廣告、朋友圈的更新，甚至饑餓、口渴、某些瞬間的想法都可以是“小松鼠”。

選擇 vs “小松鼠”

生活中經(jīng)常需要面臨各種各樣的選擇，小到一餐一飯，大到職業(yè)婚姻。這些抉擇常常要調(diào)集我們的注意力，對(duì)各個(gè)選項(xiàng)的價(jià)值一個(gè)一個(gè)地進(jìn)行判定，這個(gè)過(guò)程在大腦中從感覺(jué)系統(tǒng)收集原始信息開(kāi)始，到抉擇最終做出為止。“小松鼠”們?cè)谶@個(gè)過(guò)程中也沒(méi)有閑著，而是持續(xù)不斷，不遺余力地對(duì)我們進(jìn)行著干擾。

比如網(wǎng)購(gòu)手機(jī)：網(wǎng)頁(yè)上同時(shí)呈現(xiàn)了許多手機(jī)的圖片、參數(shù)、價(jià)格等信息，這些信息同時(shí)進(jìn)入你的眼簾，通過(guò)視網(wǎng)膜，一層一層向大腦的高級(jí)中樞傳遞。這是一個(gè)典型的并行信息處理的過(guò)程。

然而，你做決定的時(shí)候，卻需要通過(guò)注意力的轉(zhuǎn)換，逐個(gè)手機(jī)地進(jìn)行研究，最后做出判斷，這又是一個(gè)串行的信息處理方式。聰明的廣告商往往會(huì)通過(guò)靚麗的產(chǎn)品圖片、粗體標(biāo)出的折扣數(shù)字等等方式來(lái)吸引你的注意力，進(jìn)而影響你的抉擇?？吹健靶∷墒蟆绷嗣?？

那么，大腦在從并行的信息處理到串行的信息處理之間是如何轉(zhuǎn)換，注意力又是如何調(diào)節(jié)這個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程的呢？這是中科院神經(jīng)科學(xué)研究所楊天明研究組最新在eLife發(fā)表的論文[1]所關(guān)注的核心問(wèn)題。

參與價(jià)值選擇的腦區(qū)：眶額葉皮層

研究發(fā)現(xiàn)，這一編碼感覺(jué)信息所關(guān)聯(lián)的價(jià)值信息的關(guān)鍵腦區(qū)在大腦的眶額葉皮層（顧名思義，它是大腦額葉的一個(gè)分區(qū)，位于大腦前端底側(cè)，靠近眼眶的位置）。在這一腦區(qū)中，存在編碼各選項(xiàng)價(jià)值，類別以及被選價(jià)值的神經(jīng)元[2]。眶額葉皮層通過(guò)‘登記’外界刺激和獎(jiǎng)賞之間的關(guān)系參與價(jià)值抉擇。

圖1 陰影部分展示了眶額葉皮層所在位置。左圖為獼猴腦圖譜，右側(cè)為人的腦圖譜。大腦的前端朝左，上圖展示的是大腦的側(cè)面觀，下圖展示的是底面觀（從大腦的底部向上看過(guò)去，腦側(cè)緣朝上）。(圖片來(lái)源：Richard E.Passingham and Steven P.Wise )

當(dāng)同時(shí)面對(duì)不同的選項(xiàng)時(shí)，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)眶額葉皮層中，和價(jià)值編碼有關(guān)的神經(jīng)元活動(dòng)會(huì)受到眼睛注視位置的影響[3]，而且它們?cè)跊Q策過(guò)程中編碼的價(jià)值信息也會(huì)在不同選項(xiàng)之間切換[4]。

注意力影響價(jià)值判斷

在日常生活以及實(shí)際研究中，和注意有關(guān)的信號(hào)常常和抉擇、價(jià)值等信息混在一起。因?yàn)橥ǔＳ袃r(jià)值的東西會(huì)吸引我們的注意力，而我們做抉擇的時(shí)候，我們的注意力也往往更偏向我們所選擇的目標(biāo)。

為了區(qū)分注意、價(jià)值和抉擇等不同因素對(duì)大腦活動(dòng)的影響，研究者設(shè)計(jì)了一種精巧的行為范式來(lái)訓(xùn)練獼猴。在這個(gè)行為范式中，獼猴只需要觀看圖片而不做任何選擇的任務(wù)。獼猴每次會(huì)觀看兩張分別代表不同獎(jiǎng)賞的圖片，然后，電腦隨機(jī)選擇其中一張圖片代表的獎(jiǎng)賞給予獼猴。這意味著最后給予獼猴的獎(jiǎng)賞和獼猴的主觀意愿無(wú)關(guān)。

然而我們發(fā)現(xiàn)，猴子的注意力幾乎完全分配給了獎(jiǎng)賞更高的圖形。當(dāng)屏幕上出現(xiàn)獎(jiǎng)賞更高的圖形時(shí)，獼猴的瞳孔會(huì)放大，和我們看到好吃的食物的反應(yīng)一樣。

與此相應(yīng)的，眶額葉編碼價(jià)值的神經(jīng)元的活性也完全由更高獎(jiǎng)賞的圖形支配，而完全忽略了另一張圖片。這種由注意力調(diào)控的全或無(wú)的編碼方式是之前在大腦其他腦區(qū)沒(méi)有觀察到的。

圖2 獼猴行為范式。獼猴除了需要盯住屏幕中央的白點(diǎn)，并觀看同時(shí)出現(xiàn)的兩種圖片之外，不需要做任何事情。虛線框代表圖片呈現(xiàn)過(guò)程中可能有時(shí)會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。每張圖片代表不同大小的果汁獎(jiǎng)勵(lì)。如果獼猴盯住屏幕4500毫秒，就能獲得獎(jiǎng)勵(lì)。

在進(jìn)一步的試驗(yàn)中，研究者會(huì)在獼猴觀看圖片的時(shí)候，隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)其中的一張。這個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)就是這個(gè)實(shí)驗(yàn)里的小松鼠，它和獎(jiǎng)勵(lì)沒(méi)有任何關(guān)系，獎(jiǎng)勵(lì)依然由電腦隨機(jī)從兩張圖片中選取。但是這突然的圖形變化可能會(huì)吸引獼猴注意力。而眶額葉皮層神經(jīng)元靈敏地‘捕捉’到了注意力的變化。

尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生在代表較小獎(jiǎng)賞的圖片上的時(shí)候，之前完全忽略這種圖片的眶額葉神經(jīng)元會(huì)開(kāi)始編碼這張圖片的價(jià)值，顯示出獼猴的注意力切換到了被旋轉(zhuǎn)的圖片上。

價(jià)值信息影響注意力的切換

然而，獼猴的注意力的切換還與兩張圖片所代表的獎(jiǎng)賞相關(guān)。具體說(shuō)來(lái)，當(dāng)兩種圖片之間的獎(jiǎng)賞差異越大，注意力被 “小松鼠” 吸引切換到獎(jiǎng)賞比較小的圖片的可能性則越小。

這就像你在閱讀一本非常引人入勝的書的時(shí)候，外界的干擾很難影響你；而如果你看的書不那么有趣，那么身邊一點(diǎn)點(diǎn)小動(dòng)靜都能吸引走你的注意力。

這也提示我們，當(dāng)你想要完成某件事時(shí)，如果你想要降低小松鼠對(duì)你的影響，首先你應(yīng)該做的是，提高這件事在你心中的重要程度；其次盡可能營(yíng)造一個(gè)干擾較少的環(huán)境。

圖3 眶額葉皮層中的價(jià)值編碼神經(jīng)元在大腦同時(shí)處理代表不同價(jià)值的物體時(shí)，主要由更高價(jià)值的物體支配。這一過(guò)程受注意力調(diào)控，眶額葉神經(jīng)元因受注意力切換影響編碼相關(guān)物體的價(jià)值。圖中虛線代表轉(zhuǎn)動(dòng)情況下神經(jīng)元的反應(yīng)，相比沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)的情況（紅色實(shí)線），神經(jīng)元整體反應(yīng)更偏向于被轉(zhuǎn)動(dòng)的圖片（黑色實(shí)線）。

大腦是如何做出選擇的

大腦的抉擇、認(rèn)知過(guò)程非常復(fù)雜，牽涉到許多腦區(qū)、不同層次的協(xié)同工作。這其中感覺(jué)信息的高度并行化處理以及高級(jí)認(rèn)知功能的“一心不能二用”現(xiàn)象之間存在的矛盾也由各個(gè)腦區(qū)處理信息的方式所體現(xiàn)出來(lái)。

圖4 視覺(jué)信息經(jīng)視網(wǎng)膜(Retina)、視神經(jīng)、外側(cè)膝狀體(LGN)進(jìn)入初級(jí)視覺(jué)皮層(V1，V2)，這個(gè)信息傳遞過(guò)程是并行的，主要可分為腹側(cè)通路（ventral pathway，紅色實(shí)線）和背側(cè)通路(dorsal pathway，藍(lán)色實(shí)線)。腹側(cè)通路主要處理和形狀、顏色等相關(guān)的物體識(shí)別信息；而背側(cè)通路主要處理和運(yùn)動(dòng)相關(guān)的信息。這些信息會(huì)匯合到更高級(jí)的額葉(PFC)、頂葉皮層(parietal area)。這些區(qū)域的神經(jīng)元會(huì)綜合各種信息，結(jié)合你的注意力，指導(dǎo)你做出決定。(圖片來(lái)源，改編自Eric R. Kandal 等人著,5th ed)

這項(xiàng)新的研究指出眶額葉神經(jīng)元在處理價(jià)值信息的時(shí)候已經(jīng)呈現(xiàn)一種串行處理的方式，而其下游腦區(qū)則將眶額葉所提供的價(jià)值信息進(jìn)行匯總，進(jìn)一步做出判斷。這其中還有許多謎團(tuán)等待著我們?nèi)ミM(jìn)一步探索。

參考文獻(xiàn)：

[1]Xie Y, Nie C, Yang T (2018) Covert shift of attention modulates the value encoding in the orbitofrontal cortex. Elife 7:e31507

[2]Padoa-Schioppa C (2011) Neurobiology of economic choice: a good-based model. Annu Rev Neurosci 34:333–359

[3]McGinty VB, Rangel A, Newsome WT (2016) Orbitofrontal Cortex Value Signals Depend on Fixation Location during Free Viewing. Neuron:1–14

[4]Rich EL，Wallis JD (2016) Decoding subjective decisions from orbitofrontal cortex. Nat Publ Gr:1–10