1890年，心理學家威廉·詹姆斯(William James)將注意力描述為我們關(guān)注的焦點，不僅是我們對周圍世界的關(guān)注，也是對我們思想內(nèi)容的關(guān)注。從那時起，大多數(shù)認知科學家對詹姆士所說的“感官注意力”和“智力注意力”(現(xiàn)在通常稱為“注意力”和“工作記憶”)進行了鮮明的區(qū)分，但詹姆斯將它們視為同一心理過程的兩個變體。
普林斯頓大學神經(jīng)科學家的新研究表明，詹姆斯正在研究某種事物，發(fā)現(xiàn)對外界的關(guān)注和對我們自己思想的關(guān)注實際上是同一枚神經(jīng)硬幣的兩個方面。此外，他們觀察到硬幣在大腦內(nèi)部翻轉(zhuǎn)時的狀態(tài)。
普林斯頓神經(jīng)科學研究所的博士后研究員Matthew Panichello和普林斯頓大學心理學與神經(jīng)科學助理教授蒂莫西·布希曼(Timothy Buschman)于3月31日在《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文發(fā)現(xiàn)，注意力和工作記憶具有相同的神經(jīng)機制。重要的是，他們的工作還揭示了記憶的神經(jīng)表示在指導行為時是如何轉(zhuǎn)變的。
“當我們根據(jù)感覺輸入采取行動時，我們將其稱為“注意力”，”布希曼說。“但是有一種類似的機制可以作用于我們牢記的思想。”
在對兩只獼猴的實驗中，研究人員發(fā)現(xiàn)前額葉皮層中專注于感覺刺激的神經(jīng)元與專注于工作記憶中的神經(jīng)元的神經(jīng)元完全相同。更重要的是，Panichello和Buschman實際上觀察到這些記憶在大腦中重新排列的神經(jīng)表征，因為猴子選擇了要作用的記憶。
在一個實驗中，每只猴子都坐在計算機顯示器和跟蹤眼睛運動的照相機之前。監(jiān)視器顯示成對的隨機選擇的彩色正方形，一個在另一個之上。然后正方形消失了，要求猴子記住正方形的顏色和位置。短暫的停頓后，出現(xiàn)一個符號，告訴猴子應(yīng)該從工作記憶中選擇哪個正方形。然后，在再次暫停后，他們通過將所選方塊與色輪匹配來報告所選方塊的顏色。
為了執(zhí)行此任務(wù)，每只猴子都需要將兩種顏色保留在其工作記憶中，從記憶中選擇目標顏色，然后在色輪上報告該顏色。每次回應(yīng)后，猴子都會得到一滴汁液獎勵。他們的報告越接近目標顏色，他們獲得的液滴就越多。
在第二個實驗中，為了將從工作記憶中選擇的項與更經(jīng)典的注意力任務(wù)進行比較，研究人員在看到彩色正方形之前向猴子指明了方向。這使獼猴將所有注意力都集中在指示的正方形上(而忽略了另一個)。正如預(yù)期的那樣，猴子在此任務(wù)上的表現(xiàn)更好，因為它們事先知道要參加哪個廣場并且要忽略哪個廣場。
研究人員記錄了前額葉皮層，頂葉皮層和視覺皮層的神經(jīng)活動。前額葉皮層與各種執(zhí)行功能過程相關(guān)，包括注意力，工作記憶，計劃和抑制。在這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)前額葉皮層中引起注意力的相同神經(jīng)元也被用來從猴子的工作記憶中選擇一個項目。
大腦中的每個地方都并非如此。在視覺皮層中與顏色識別相關(guān)的區(qū)域以及在頂葉中與視覺和空間分析相關(guān)的區(qū)域中，參與感覺輸入和從工作記憶中選擇目標顏色的過程涉及不同的神經(jīng)機制。
“注意力可以使您將資源集中在特定的刺激上，而工作記憶中的項目也會發(fā)生類似的選擇過程，”布希曼說。“我們的結(jié)果表明前額葉皮層使用一種表示來控制注意力和工作記憶。”
相同的神經(jīng)記錄還顯示了選擇項目如何改變記憶，從而使它們被隱藏在工作記憶中或用于做出反應(yīng)。這涉及動態(tài)旋轉(zhuǎn)前額葉皮層中的內(nèi)存表示。
這可以比作拿著一張上面有文字的紙。如果您將紙張邊緣緊貼在臉上，則無法閱讀。布希曼解釋說，這種隱瞞可以防止大腦觸發(fā)錯誤的響應(yīng)，或過早觸發(fā)響應(yīng)。
他說：“大腦以一種網(wǎng)絡(luò)看不到的方式來保存信息。” 然后，當需要在試驗結(jié)束時做出響應(yīng)時，內(nèi)存表示就會旋轉(zhuǎn)。就像旋轉(zhuǎn)紙可以閱讀文本并對其進行操作一樣，旋轉(zhuǎn)神經(jīng)表示可以使大腦指揮行為。
布希曼說：“這種動態(tài)變化讓我震驚。” “它顯示了大腦如何操縱工作記憶中的項目來指導您的行動。”
麻省理工學院神經(jīng)科學家厄爾·米勒(Earl Miller)說：“這是一篇重要的論文。” “人們通常將注意力和工作記憶視為同一枚硬幣的兩個方面，但這主要是口頭上的發(fā)言。本文說明了這種情況的真實性，并向我們展示了'硬幣'-它們共享的編碼和控制機制。”
布希曼說：“我們的目標不是覆蓋'注意力'一詞。” 相反，他希望可以將數(shù)十年來關(guān)于注意力的研究結(jié)果進行概括，以闡明其他形式的執(zhí)行功能。“注意力已經(jīng)被很好地研究為感覺輸入的認知控制。我們的結(jié)果開始將這些概念擴展到其他行為。”
標簽： 工作記憶
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