Journal of Neuroscience揭示注意抑制的模板建立与使用机制

　　

 

北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所李晟课题组在神经科学期刊《Journal of Neuroscience》发表题为“Tracking neural markers of template formation and implementation in attentional inhibition under different distractor consistency”的研究论文。该研究考察了人类被试在完成视觉搜索任务时，如何利用干扰物线索建立模板，从而实现有效的注意抑制。通过对记录的头皮脑电(EEG)信号进行多变量模式分析，该研究对基于颜色特征的抑制模板进行了解码，进而探究了注意抑制过程中模板建立和使用的神经动态变化。

在纷繁复杂的视觉环境中寻找目标具有很大的挑战性。干扰物常常会捕获并占用有限的注意资源，从而降低搜索的效率。由于记忆在注意引导中有着重要作用，研究者们对存储在工作记忆中的干扰物信息能否加速目标搜索一直存在争议。在工作记忆引导注意的众多影响因素中，线索提示的恒常性和认知控制的可用性极为关键。该研究通过行为和脑电记录探究了不同线索提示条件下干扰物模板对空间注意的引导作用(图1A)。行为结果表明，固定的干扰物特征能促使被试进行主动抑制(图1B)；相反，当干扰物特征在试次间变化时，则只能在反应时较长的试次中观测到抑制带来的行为增益(图1C)。

图1. 实验范式及行为结果。(A) 线索(cue)中的彩色方块代表搜索阵列中目标形状的颜色不会与该方块的颜色相同。被试的任务是在搜索阵列(search array)中找到目标图形(菱形)并判断其中的线段朝向。在固定线索条件中，线索颜色在组块内一致，在组块间变化；在变化线索条件中，线索颜色在试次间变化。(B) 固定线索条件下，干扰物线索带来的行为增益更大。(C) 反应时分布(百分位数)与干扰物线索行为增益的对应关系。

线索出现后延迟阶段的脑电结果显示，在固定线索条件下，对干扰物模板的解码正确率更高且表现出跨时间点的稳定性(图2)。变化线索条件下，枕叶alpha频段偏侧化更强，说明线索对注意的吸引作用(图3A)，因此干扰物模板建立需要认知控制的参与，具体表现为延迟阶段双侧前额叶的theta频段振荡显著强于固定线索条件(图3B)。同时，延迟阶段的theta振荡还可能反映了从线索提示上撤离并将其转换为模板的冲突解决过程。

图2. EEG延迟阶段的解码结果。(A) 固定线索条件下对干扰物模板的解码正确率更高。(B) 固定线索条件下具有更好的跨时间点解码结果，说明被试形成了相对稳定的模板。变化线索条件下的模板表征是高度动态化的，只有对角线位置的解码正确率显著高于随机水平。

图3. 延迟阶段的时频分析结果。(A) 变化线索条件下的枕叶alpha频段偏侧化更明显。(B) 变化条件下的前额叶theta频段振荡强于固定线索条件。

综合上述结果，该研究表明视觉搜索中的干扰物抑制具有情境依赖性，即线索的恒常性是有效抑制的关键因素。同时，自上而下的认知控制在抑制模板的建立和使用中具有重要作用。

课题组已毕业博士生文雯为该论文的第一作者，博士生黄志邦与研究助理侯寅参与了该项研究。本研究得到了科技部国家重点研发计划(2017YFB1002503)的支持。

原文链接: https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1705-21.2022

 

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2022-06-01