集中注意力，做個決定！咦，哪來的小松鼠？

作者：聶車暢（中國科學(xué)院神經(jīng)科學(xué)研究所 ）

文章來源于科學(xué)大院公眾號（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)行的實驗，成功地吸引了大家的注意力。

在日常生活中，“小松鼠”無處不在：早上打開電腦想要認(rèn)真的工作一會兒，郵件叮的一聲提示你有新的郵件；處理完郵件，剛打開要寫的文檔，系統(tǒng)彈出了新的廣告，剛好是你感興趣的內(nèi)容……去商場買日用品，常常買回來一大堆用不到的東西；打開手機(jī)想給朋友發(fā)個消息，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，對各個選項的價值一個一個地進(jìn)行判定，這個過程在大腦中從感覺系統(tǒng)收集原始信息開始，到抉擇最終做出為止。“小松鼠”們在這個過程中也沒有閑著，而是持續(xù)不斷，不遺余力地對我們進(jìn)行著干擾。

比如網(wǎng)購手機(jī)：網(wǎng)頁上同時呈現(xiàn)了許多手機(jī)的圖片、參數(shù)、價格等信息，這些信息同時進(jìn)入你的眼簾，通過視網(wǎng)膜，一層一層向大腦的高級中樞傳遞。這是一個典型的并行信息處理的過程。

然而，你做決定的時候，卻需要通過注意力的轉(zhuǎn)換，逐個手機(jī)地進(jìn)行研究，最后做出判斷，這又是一個串行的信息處理方式。聰明的廣告商往往會通過靚麗的產(chǎn)品圖片、粗體標(biāo)出的折扣數(shù)字等等方式來吸引你的注意力，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)這個轉(zhuǎn)換過程的呢？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)注的核心問題。

參與價值選擇的腦區(qū)：眶額葉皮層

研究發(fā)現(xiàn)，這一編碼感覺信息所關(guān)聯(lián)的價值信息的關(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，存在編碼各選項價值，類別以及被選價值的神經(jīng)元[2]?？纛~葉皮層通過‘登記’外界刺激和獎賞之間的關(guān)系參與價值抉擇。

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去，腦側(cè)緣朝上）。(圖片來源：Richard E.Passingham and Steven P.Wise )

當(dāng)同時面對不同的選項時，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)眶額葉皮層中，和價值編碼有關(guān)的神經(jīng)元活動會受到眼睛注視位置的影響[3]，而且它們在決策過程中編碼的價值信息也會在不同選項之間切換[4]。

注意力影響價值判斷

在日常生活以及實際研究中，和注意有關(guān)的信號常常和抉擇、價值等信息混在一起。因為通常有價值的東西會吸引我們的注意力，而我們做抉擇的時候，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、價值和抉擇等不同因素對大腦活動的影響，研究者設(shè)計了一種精巧的行為范式來訓(xùn)練獼猴。在這個行為范式中，獼猴只需要觀看圖片而不做任何選擇的任務(wù)。獼猴每次會觀看兩張分別代表不同獎賞的圖片，然后，電腦隨機(jī)選擇其中一張圖片代表的獎賞給予獼猴。這意味著最后給予獼猴的獎賞和獼猴的主觀意愿無關(guān)。

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

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

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)過程中可能有時會發(fā)生轉(zhuǎn)動。每張圖片代表不同大小的果汁獎勵。如果獼猴盯住屏幕4500毫秒，就能獲得獎勵。

在進(jìn)一步的試驗中，研究者會在獼猴觀看圖片的時候，隨機(jī)轉(zhuǎn)動其中的一張。這個轉(zhuǎn)動就是這個實驗里的小松鼠，它和獎勵沒有任何關(guān)系，獎勵依然由電腦隨機(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)動發(fā)生在代表較小獎賞的圖片上的時候，之前完全忽略這種圖片的眶額葉神經(jīng)元會開始編碼這張圖片的價值，顯示出獼猴的注意力切換到了被旋轉(zhuǎn)的圖片上。

價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賞相關(guān)。具體說來，當(dāng)兩種圖片之間的獎賞差異越大，注意力被 “小松鼠” 吸引切換到獎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，如果你想要降低小松鼠對你的影響，首先你應(yīng)該做的是，提高這件事在你心中的重要程度；其次盡可能營造一個干擾較少的環(huán)境。

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

大腦是如何做出選擇的

大腦的抉擇、認(rèn)知過程非常復(fù)雜，牽涉到許多腦區(qū)、不同層次的協(xié)同工作。這其中感覺信息的高度并行化處理以及高級認(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腦區(qū)處理信息的方式所體現(xiàn)出來。

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

這項新的研究指出眶額葉神經(jīng)元在處理價值信息的時候已經(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