注意力在多属性决策中的作用：猕猴前辅助运动区神经机制研究

《Nature Communications》：The role of attention in multi attribute decision making

本研究针对多属性决策过程中注意力如何影响价值整合这一核心问题，通过在猕猴执行自由观察决策任务时记录前辅助运动区（preSMA）神经元活动，揭示了注意力通过加性机制和增益调制机制并行影响决策信号，而非串行处理模型。该发现阐明了真实世界复杂决策的神经计算基础，对理解认知资源分配具有重要意义。

　　

在日常生活中，我们常常面临需要权衡多种因素的抉择，比如选购汽车时要综合考虑品牌、价格、燃油效率等多个属性。这种多属性决策过程如何在大脑中实现？传统的理性决策模型假设决策者会独立评估每个选项的所有属性，然后冷静地比较它们的整体价值。然而，大量行为实验表明，人类的实际决策常常系统性地偏离这种理想化的最优策略。

这种偏离很可能源于我们有限的大脑认知资源。面对海量信息，大脑无法同时处理所有输入，而是需要借助注意力这一关键认知功能来筛选信息。就像探照灯一样，注意力会依次照亮不同的选项和属性，动态地构建我们的偏好。但注意力究竟是如何在神经层面影响决策过程的？是简单地增加被关注选项的“好感度”，还是改变信息整合的“权重”？亦或是让我们只能逐个评估选项？这些问题一直是决策神经科学领域的核心谜题。

为了回答这些问题，一项发表在《Nature Communications》上的研究开展了创新性探索。研究人员训练两只猕猴执行一项精心设计的决策任务，同时记录它们大脑前辅助运动区的神经元活动。这项研究不仅揭示了注意力影响决策的精细神经机制，还为我们理解真实世界中的复杂决策过程提供了重要见解。

研究团队采用了多项关键技术：他们设计了一种多属性风险决策任务，猕猴需要通过眼动自由探查被隐藏的奖励幅度和概率信息后，通过操纵杆选择偏好选项；使用在体单神经元记录技术，在猕猴执行任务时记录前辅助运动区84个神经元的活动；通过广义线性模型（GLM）分析神经元活动与多种任务变量的关系；应用解混主成分分析（dPCA）方法解析群体神经元活动中编码的不同认知信号；结合眼动追踪技术，精确标记注意力转移的时间点。

信息采样与选择行为

猕猴在决策过程中表现出系统的信息采样模式。它们通常会探查所有四个属性（约70-80%的试验），然后选择期望价值更高的选项。选择与注视时间之间存在显著相关性——猴子倾向于花更多时间注视最终被选选项的属性。当选项价值较高时，决策过程更快，反应时间更短，表明猴子能够有效整合信息并做出合理决策。

前辅助运动区神经元表征发展中的决策过程

前辅助运动区神经元编码了与注意力、价值和选择相关的多种信号。这些神经元不仅在选择发生前就表现出与特定手臂运动方向（偏好方向）相关的活动，还动态反映了基于已探查信息形成的选项价值估计。

通过解混主成分分析发现，前辅助运动区群体活动包含一个逐渐发展的决策信号成分。该信号在选择发生前500多毫秒就开始出现，随着信息积累而逐渐增强，并在运动发起前约200毫秒达到峰值。决策信号的上升速度与决策过程长度相关——信息采样次数较少的试验中，决策信号上升更快，更早主导神经元活动。

注意力如何影响动作价值信号

研究检验了三种注意力影响决策的机制模型：加性模型、增益调制模型和串行模型。

广义线性模型分析显示，前辅助运动区神经元同时编码了多种注意力相关信号。68%的神经元编码空间注意力信号——当猴子注视偏好方向选项时，神经元活动出现二元性增强。49%的神经元编码特征注意力信号——区分当前注视的是奖励幅度还是概率信息。

更重要的是，研究发现了强烈的增益调制证据。85%的神经元编码不对称的空间价值信号——被注视选项的价值信息在神经元活动中得到更强表征。82%的神经元编码不对称的特征价值信号——奖励幅度信息比概率信息引发更强的神经反应。

研究结果明确反驳了串行模型。86%的神经元编码位置依赖性价值信号，即持续表征特定空间位置选项的价值，无论注意力是否指向该选项。这表明决策系统并行评估所有选项，而非逐个处理。

注意力调制的时间动态

解混主成分分析进一步揭示了注意力调制的精细时间特征。空间注意力在注视开始时就产生加性效应，增强偏好方向选项的神经表征。注视开始后约100毫秒，价值信息开始影响神经元活动，且对被注视选项的价值信息响应更强，体现了增益调制机制。

特征注意力的增益调制效应表现为对奖励幅度信息的更强响应，与行为上猴子更重视幅度信息一致。特征注意力的加性效应则较弱，与广义线性模型结果一致。

这项研究通过精细的神经记录和分析，揭示了多属性决策过程中注意力调控的精细神经机制。研究发现支持了一个基本的并行决策架构：不同选项的价值由特定神经元群体表征，这些群体通过相互抑制进行竞争。注意力通过加性和增益调制两种机制影响这一过程：空间注意力直接增强被关注选项的神经表征，同时调节信息整合的权重；特征注意力则调节对不同属性信息的处理强度。

这些发现对理解真实世界决策具有重要意义。在信息过载的环境中，注意力机制帮助我们高效分配有限的认知资源，但同时也引入了决策偏差。理解这些机制的神经基础，不仅有助于揭示决策的本质，还为理解各种决策障碍（如成瘾、冲动控制障碍等）提供了新的视角。

该研究的创新之处在于将自由观察范式与单神经元记录结合，允许直接观察注意力动态及其神经关联。研究结果表明，前辅助运动区作为一个关键节点，整合了来自价值评估系统的信息，并受到注意力系统的调控，最终转化为行动选择。这一框架为未来研究更复杂决策情境中的认知控制机制奠定了基础。