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大脑中令人惊讶的新关注来源

阅读此行时,您会在短时间内使每个单词清晰可见,同时使其余单词变得模糊,甚至可能忽略了外面吹叶机的轰鸣声。这看似微不足道的技能,但实际上对于我们所做的每件事,它都是基本的。如果大脑无法选择传入的大量感官信息中的哪一部分应该得到优质处理,那么整个世界将看起来像是一团糟,这是一种令人难以理解的吸引注意力和听觉的汤。

经过数十年的精心研究,发现这种至关重要的能力(称为选择性注意)的控制属于大脑顶叶和额叶的少数区域。现在,一项新的研究表明,在不太可能的位置的另一个区域(颞叶)也引起了人们的注意。

意外的增加在长期以来一直被认为是固定的科学领域提出了新的问题。洛克菲勒神经系统实验室负责人温里希·弗赖瓦尔德(Winrich Freiwald)说:“最后一次发现注意力控制区域是30年前。”他在《美国国家科学院院刊》上发表了这一发现。“这是一个基本发现,可能需要重新考虑有关注意力控制的旧概念。”

偶然发现

弗赖瓦尔德(Freiwald)和他的德国不来梅大学的同事海科·斯坦曼(Heiko Stemmann)在几年前的一次实验中首次遇到了这个大脑区域。他们正在研究猴子的大脑激活,该猴子从事的任务是需要将注意力集中在屏幕上快速移动的点子集上。正如预期的那样,专门用于运动检测的视觉区域以及众所周知的选择性注意区域在大脑扫描中得以显示。

但也有一个PITd区域,以其位于颞下颞叶皮质背面的位置而得名,科学家对此无法完全解释。弗赖瓦尔德说:“除了这一领域,我们发现的所有领域都是有意义的。”

不仅不知道它包含任何运动敏感神经元,而且PITd对其他类型的视觉信息也没有特别敏感,表明它不是感觉处理区域。因此,在这项新研究中,科学家询问了这个神秘的大脑区域是否可能正在控制注意力。由于PITd远离经典的关注领域,因此这似乎是一个长镜头。“但是我们押注了,”弗赖瓦尔德说。

关注点

大脑的注意力区域拥有外部世界的内部地图,这是一种控制面板,可确保我们在任何给定时间将数据处理资源导向与我们的目标相关的世界的一小部分。注意控制区域的一个明显迹象是,其神经元不在乎我们在看什么—飞行的鸟,投球,充满单词的页面上的单个单词—仅在那个地方。它的神经元编码我们视野中的特定区域,仅在关注该部分时才会触发。

因此,科学家决定测试PITd是否包含任何此类神经元。他们随机选择了大约200个神经元,希望它们中至少有一部分是特定于位置的,只用实验中的猴子正在看的移动点对屏幕的一部分做出反应。

在第一次录音中,弗赖瓦尔德回忆起他的脚紧张地起搏,凝视着跟踪神经元电活动并以声音形式播放的监视器。但是他的焦虑很快变得难以置信。结果太好了:第一个随机选择的神经元对特定位置表现出强烈的喜好。第二神经元也是如此。然后是第三。弗赖瓦尔德说:“这真是令人难以置信。” “我们发现我们中的一个人可以闭上眼睛,仅通过听神经元的反应就可以知道受试者是否正在注意屏幕的左侧或右侧。这就是信号的强度。”

该信号甚至可以预测猴子何时会犯错,因为它们没有注意正确的位置。而且,与这些PITd神经元跟踪注意力的位置一样,它们忽略了屏幕上实际发生的事情-注意力区域的另一个功能。与典型的感觉神经元不同,即使移动的点改变了方向或颜色,它们的活动也保持不变。

最后,科学家刺激了PITd人为激活它。“我们可以改善动物的表现,”弗赖瓦尔德说。“对我而言,这是坚决宣称该领域控制注意力的关键。”

新面貌

由于大多数研究工作都集中在发现的第一个控制权方面,所以PITd领域可能长期以来一直被忽视。弗赖瓦尔德说:“您可能不知道是否可以找到更有趣的东西。”

但是,为什么这个区域仍然存在,仍然是一个悬而未决的问题,它具有特殊的奥秘。神经科学家长期以来一直认为,我们通过两个不同的网络关注世界,一个网络关注弄清楚我们所看到的“东西”,而另一个则关注我们所看到的“哪里”。当环境中某个东西突然跳出来时,例如红色的交通信号灯,它会通过“什么”网络吸引我们的注意力。相反,当某些事情需要我们刻意关注时,“地方”网络就会介入。PITd似乎可以帮助后者,但它位于“什么”区域之中。换句话说,它与这两个网络中的任何一个都不完全相符,相反,它似乎介于两者之间。

弗赖瓦尔德说,PITd的怪癖可能暗示了经典的注意力不是全部。它不仅会添加到注意力控制领域的列表中,还可能实际上挑战科学家重新思考我们大脑的某些方面是如何组织的。

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