从神经网络角度深入揭示注意捕获的机制

　　任务无关的分心物常常会干扰目标刺激加工，导致反应时间延长等注意捕获现象; 而视觉注意可忽略分心物的干扰而将注意焦点集中到任务目标相关刺激。上述现象分别侧重依赖刺激驱动的自底向上( bottom － up) 和任务目标驱动的自顶向下( top － down) 加工路径。刺激驱动( 自底向上) 加工在早期是否受到任务目标( 自顶向下) 影响是当前注意捕获研究的争议焦点。

　　功能神经影像研究给出了对应的神经相关: 腹侧注意网络( VAN) 由右侧半球的颞顶联合区、额中回、额下回及前岛叶组成，实现自底向上的注意选择过程( 重定向反应) ;背侧注意网络( DAN) 由双侧半球的顶内沟、上顶叶、背侧额叶及额眼区组成，实现自顶向下注意选择过程( 目标选择和运动执行) 。但功能神经影像因低时间分辨率而难以揭示注意网络激活顺序。既往注意捕获的 ERP 研究则聚焦于 N2pc成分，因缺乏空间信息而并未澄清争论。我们采用具有突出分心物的视觉搜索范式和 ERP 时空模式，从神经网络角度深入揭示注意捕获的机制。

　　1、 对象与方法

　　1． 1 对象 18 名受试者为硕士生或住院医生，其中 3 人因眼动干扰太大而被剔除。余 15 人( 女 6 人) 年龄介于 22 ～31岁( 25． 73 ±1． 87) 岁。纳入标准为身体健康，右利手，无神经精神疾病及相应家族史，( 矫正) 视力正常，无色盲色弱，此前未参加过类似实验，均知情同意并领取一定报酬。

　　1． 2 方法

　　1． 2． 1 刺激材料 如图 1 所示，各图片含 1 个菱形目标和 7个正方形分心物( 1． 6 ×1． 6°) ，各几何图形等距离圆周分布，菱形等概率出现在 8 个位置。8 个图形内等概率含白色数字“2”和“5”。50%图片有 1 个随机位置的突出颜色分心物为红色( 图 1 用深黑色框代表) ，其余非突出分心物为绿色( 图 1中用灰色框代表) 。各线条宽度为 0． 2°，几何图形中心距图片中心视角为 4． 5°。背景均为黑色。刺激呈现在距离被试100 cm 的液晶显示器上，屏幕刷新率为 60 Hz。

　　1． 2． 2 实验过程 在微暗房间内，舒适坐位的受试者任务是搜索并识别菱形内数字，数字 2 或 5 分别对应左或右手食指按键。各试次在屏幕中央首先呈现 600 ms 白色十字作为注视点，随后呈现 1000 ms 刺激图片。共有 600 个试次，每 75试次( 持续 120 秒) 安排休息 30 秒。正式实验前按键练习 4分钟。

　　1． 2． 3 脑电记录与分析 本室研制的 ERP 系统可同时记录反应时间和正误率。19 个记录电极按国际 10 －20 系统安装( FP1，FP2，F3，F4，C3，C4，P3，P4，O1，O2，F7，F8，T3，T4，T5，T6，Fz，Cz，Pz) 。双侧耳垂连接为参考，前额正中接地，通频带为［0． 5，100］Hz，头皮与电极阻抗 ＜10 kΩ。刺激始端为 0 时刻，ERP 分析时间为刺激前-100 ms 至出现后1000 ms，刺激前时段为平均基线。自动拒绝伪差阈值设为 70μV，进一步目测及手工排除眼动等伪差。参与叠加的两类 EEG 片段均超过 30 个。

　　1． 3 统计处理 行为和 ERP 数据分别应用 SPSS 13． 0 和ERP 系统的统计软件包进行配对 t 检验。ERP 对应的 t 值经插值获得统计参数映像，α =0． 05 为显著阈值。

　　2、 结 果

　　2． 1 行为绩效 有突出分心物的反应时间( 791． 20 ± 62． 22)ms 显著长于无突出分心物 ( 772． 40 ± 53． 77 ) ms: t ( 14 ) =4． 26，P ＜ 0． 001) ; 有突出分心物的正确率( 88． 84 ± 6． 64) %与无突出分心物( 90． 96 ±3． 53) %差异不显著: t( 14) =1． 81，P = 0． 09。

　　ERP 时空模式分析提示，先后激活的 VAN 和 DAN 共同构成了注意捕获的神经相关。

　　2． 2 ERP 统计参数映像时空模式 图 2 为 ERP 的 t 值统计参数映像时空模式。各模式数值为20 ms 平均值。19 个圆圈为记录电极位置，白色者为显著效应电极。显著的 ERP 效应涉及脑区和时段包括: 右侧额顶颞区( 140 ～180 ms) 、后枕区和额正中区( 220 ～260 ms) 、双侧额区( 360 ～460 ms) 。

　　3、讨 论

　　本实验行为学结果提示突出分心物导致平均反应时间显著延长且错误率也有增高趋势，证实了行为学意义上的注意捕获现象。

　　ERP 统计参数映像提示: 早期( 140 ～ 180 ms) ，激活的右侧半球 VAN 构成注意捕获的神经相关，支持重定向反应不受任务目标影响的假说。随后( 220 ～ 260 ms) ，激活的额正中区( 前扣带) 和枕区可能反映对分心信息的细致评价; 前扣带也是突出性网络( salience network) 的重要组成。后续( 340 ～ 460 ms) ，激活的双侧额区可能提示背侧额顶网络( DAN) 抑制分心信息，这些与注意捕获效应与前额活动负相关的功能神经影像研究一致，我们的结果给出了确切的时段。故 DAN 在晚期也参与了注意捕获功能的实现。

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