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罗欢课题组在PLoS Biology上发表论文阐述了多物体选择性注意的动态神经机制

近日,北京大学心理与认知科学学院、麦戈文脑科学研究所罗欢课题组在PLoS Biology上发表研究论文“Sequential sampling of visual object during sustained attention”(Jia et al., 2017)。PLoS Biology以Primer形式对该工作进行了特别评论介绍 (Jensen & Vissers, 2017)。该研究采用脑电图结合认知行为实验发现了视觉注意对多个物体的序列采样机制。论文通讯作者是罗欢研究员,第一作者是生命科学联合中心博士生贾建荣。研究合作者包括北京大学心理与认知科学学院和麦戈文脑研究所的方方教授和刘玲博士。

视觉系统在每时每刻都会收到大量信息,注意过程需要选择重要的信息来进行优化加工(“选择性注意”)。以往大量研究都集中在对一个物体的选择性注意方面(注意一个而抑制其他)。然而,自然视觉场景往往包含多个物体,大脑是如何在时间空间上灵活的分配注意资源来达到对多个物体的采样呢?

本研究中,罗欢课题组采用了视觉注意范式结合时间响应函数(temporal response function) 的方法从人类大脑的整体脑电活动中分离出多个物体各自的神经响应活动(图1)。实验发现即使当前任务只要求注意一个视觉物体时,注意采样却仍然以大约200-300 毫秒的节奏在两个物体间进行切换,即反映出一种序列加工模式;这一序列加工过程是通过对alpha频段(~10 Hz)的神经活动进行时空上的调控来实现的;这种序列加工模式会随当前任务所要求的注意分配而进行相应改变,当任务要求在多个物体上的注意分配更均匀时,序列采样模式变得更为明显。

这些结果,结合罗欢课题组以往的“行为振荡”发现 (Song et al., 2014; Huang et al., 2015), 支持了注意的动态性和离散性,提示了注意过程可能是由一系列基本的注意时间组块(attentional temporal chunks)联结而成,各个物体的加工被分配在不同的注意时间组块中(图2),同时当前的任务也会对组块的资源分配进行灵活调控。这一成果揭示了多物体注意的动态新机制,开辟了新的基础研究方向,也对注意障碍相关的疾病有所启示。

该研究由国家自然科学基金优秀青年项目和面上项目资助完成。


图1 视觉注意范式结合时间响应函数来分离多物体各自的神经响应活动


图2 结果总结&注意时间组块概念示意

论文链接:http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2001903

相关Primer链接:http://journals.plos.org/plosbiology/article?id=10.1371/journal.pbio.2003230

参考文献:

1. Jia, J., Liu, L., Fang, F., & Luo, H. (2017). Sequential sampling of visual objects during sustained attention. PLOS Biology, 15(6), e2001903.

2. Jensen, O. & Vissers, M. (2017). Multiple visual objects are sampled sequentially. PLoS Biology, 15(7), e2003230. (Primer for Jia et al.)

3. Huang, Y., Chen, L., & Luo, H. (2015). Behavioral Oscillation in Priming: Competing Perceptual Predictions Conveyed in Alternating Theta-Band Rhythms. Journal of Neuroscience, 35(6), 2830–2837.

4. Song, K., Meng, M., Chen, L., Zhou, K., & Luo, H. (2014). Behavioral Oscillations in Attention: Rhythmic α Pulses Mediated through θ Band. Journal of Neuroscience, 34(14), 4837–4844.

2017-08-06