揭开神秘的凝视和注意力

印度科学研究所 (IISc) 神经科学中心 (CNS) 的两项新研究探讨了注意力和眼球运动之间的密切联系，并揭示了大脑如何协调这两个过程。

注意力是一种独特的现象，它使我们能够专注于视觉世界中的特定对象，而忽略干扰。当我们注意一个物体时，我们倾向于凝视它。因此，科学家们长期以来一直怀疑注意力与快速眼球运动(称为眼跳)紧密相关。事实上，甚至在我们的眼睛移向某个物体之前，我们的注意力就集中在它上面，让我们能够更清楚地感知它——这种众所周知的现象称为眼跳前注意力。

然而，在 《公共科学图书馆·生物学》上发表的一项新研究中，中枢神经系统的研究人员表明，当物体突然发生变化时，即我们的目光落在它身上之前的一瞬间，这种感知优势就会消失，使我们更难处理发生的变化。

“我们的研究与之前的许多研究提供了有趣的对比，这些研究表明眼跳前的注意力总是有益的，”中枢神经系统副教授、该研究的通讯作者 Devarajan Sridharan 解释道。

在 PLOS 生物学 研究中，Sridharan 实验室的博士生 Priyanka Gupta 训练人类志愿者秘密监视屏幕上呈现的光栅(线条图案)，而无需直视它们，并在光栅轻微倾斜时进行报告。“重要的是，参与者在眼睛移动之前、在眼跳前的窗口中完成了这项任务。因此，我们能够研究眼跳前注意力与视觉环境变化检测之间的关系，”Gupta 解释道。在他们的目光落在物体上之前、期间和之后，追踪器被用来监测他们的眼球运动。“令我们惊讶的是，参与者发现更难检测眼跳前窗口的变化，”古普塔补充道。

在后续实验中，他们让参与者在眼睛移动之前再次快速监视一个接一个出现的两个光栅。研究小组发现，如果第二个光栅的方向在此期间突然改变，参与者往往会混淆两个光栅的方向——这解释了注意力优势的丧失。

“这本质上是一项基础科学研究，”斯里达兰说。但他补充说，这种见解对于我们如何在快速变化的环境中跟踪多个对象非常有用，例如在驾驶或飞行模拟器中。

在《科学进展》杂志上发表的另一项研究中 ， 研究人员与斯坦福大学的合作者进行了一项不同寻常的实验，这次是在猴子身上进行注意力与眼球运动的分离。他们的目标是弄清楚这些过程进行时大脑中正在发生什么。

这些猴子接受了一项名为“反眼跳”任务的反直觉任务训练。与人类研究一样，猴子秘密地监视计算机屏幕上的几个光栅，而不直接看它们。但当任何一个光栅稍微倾斜时，猴子就不得不把目光 从它身上移开 ，而不是更加清晰地聚焦在它上面。这有助于研究人员将猴子注意力的位置与其目光最终落下的位置脱钩。

他们还使用一种称为“U 型探针”的特殊电极记录了猴子大脑中称为视觉皮层区域 V4 的特定区域不同层的数百个神经元的信号。他们发现，皮层较浅层的神经元会产生注意力信号，而较深层的神经元会产生眼球运动信号。

有趣的是，这些神经元还表现出不同的活动模式。《科学进展》 研究的第一作者、中枢神经系统 Sridharan 实验室的前研究助理Adithya Narayan Chandrasekaran 说：“浅表神经元增加了放电频率，以发出需要关注和优先考虑的物体信号，以便做出决策。” 另一方面，深层神经元正在调低它们的“噪音”，可能是为了让动物更好地感知物体。

研究人员相信，发现这些大脑特征最终可以找出注意力障碍的原因。Sridharan 说：“发现此类机制对于开发治疗多动症等疾病的疗法至关重要。”

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