注意网络神经机制的述评

AdvancesinPsychology心理学进展,2017,7(3),366-376PublishedOnlineMarch2017inHans.://doi.org/10.12677/ap.2017.73047文章引用:孙玉静,尚雪松(2017).注意网络神经机制的述评.心理学进展,7(3),366-376.:Mar.7th,2017;accepted:Mar.28th,2017;published:Mar.31st,2017AbstractBasedontheearlyattentionalclassificationtheory,newstudiesdefinethreetermsabouttheat-tentionalfunctionfromtheanatomyandnervalfunctionincludingalerting,orientingandexecu-tivecontrol.Byexaminingthetargetandcueeffectsintheresponsetimeofthesignal,itcanbenotedthatthenetworktestingcaneffectivelydetecttheefficiencyofeachnetworkinthesystem.Neuroimagingstudieshaveconfirmedthatthesenetworkshaveacertaindegreeofanatomicalandfunctionalindependence.Theattentionnetworktest(ANT)examinestheeffectsofcuesandtargetswithinasinglereactiontimetasktoprovideameansofexploringtheefficiencyofthealerting,orienting,andexecutivecontrolnetworksinvolvedinattention.However,someinterac-tionsinthesethreenetworksareproved.Therevisedattentionnetworktest(ANT-R)adjustscue-targetintervalandcuevalidity.Relatedresearchresultssupportthehypothesisoffunctionalintegrationandinteractionofthesebrainnetworks.Inthispaper,onthebasisofexistingresearchsummary,thestudyproposedfutureprospects.KeywordsAttentionNetworkTest(ANT),Alerting,Orienting,ExecutiveControl,NeuralMechanisms注意网络神经机制的述评孙玉静1，尚雪松21西南大学心理学部，重庆2华东师范大学心理与认知科学学院，上海收稿日期：2017年3月7日；录用日期：2017年3月28日；发布日期：2017年3月31日孙玉静，尚雪松367摘要在早期注意分类理论研究的基础上，新近研究从注意的特定功能和解剖结构方面定义了三个分离的注意网络，分别为注意警觉，注意定向和执行控制。通过检验信号反应时任务中的靶子和线索效应，注意网络测试可有效探测注意系统中各网络的工作效率。大量神经成像研究结果发现注意网络在神经结构组织上的分离。然而，新近研究显示注意网络之间并非完全分离的关系。修订的注意网络测试对线索与目标间隔以及线索的有效性进行了调整，证实了注意网络功能整合的假设，注意网络中相关脑区间存在相互作用。本文对已有研究做了系统总结，并提出对未来研究的展望。关键词注意网络测试，警觉，定向，执行控制，神经机制Copyright©2017byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).引言注意作为认知功能的重要组成部分，是众多研究者的关注焦点。随着认知神经科学的迅速发展，利用先进的脑成像技术，可以精准的测量出大脑在完成特定注意任务时的信号变化，从而确定注意网络的功能结构和解剖定位。在传统注意理论研究基础之上，许多研究者竞相提出关于注意组成结构的设想。Posner依据注意不同的功能维度进行分析，提出应将注意的不同作用与功能纳入到注意系统研究之中。协同负责不同注意过程的脑区可形成特定注意功能的脑网络(Posner&Petersen,1990)，注意系统按功能可分为警觉，定向和执行控制(Xuan,Mackie,Spagna,Wu,Tian,&Hofetal.,2016;Posner&Petersen,2012;Posner&Fan,2008;Fan,Mccandliss,Sommer,Raz,&Posner,2002;Fan,Mccandliss,Sommer,&Raz,2006;Posner&Dehaene,1994;Posner&Petersen,1990)。简单来说，注意警觉为达到并维持在对外界信息高度敏感的状态；注意定向是指从大量外界输入的信息中选择特定信息的过程；而注意的执行控制功能是完成监测和解决冲突的一系列复杂行为的能力(Posner&Petersen,2012;Fan,Gu,Guise,Liu,Fossella,&Wangetal.,2009;Fan,Mccandliss,Fossella,Flombaum,&Posner,2005)。注意作为一项基本的心理功能，需依赖于具体大脑解剖结构的运作。不同的注意网络拥有相互分离的神经回路，并会受不同脑损伤，身体健康状况以及药物，神经递质作用的影响。此外，对伴随有各种注意功能损伤的神经及精神疾病人群的研究，为注意网络神经机制的研究提供了可贵的研究证据，促进了注意功能的效用机制研究(Hu,P.,Fan,J.,Xu,P.,Zhou,S.,Zhang,L.,&Tian,Y.etal.,2015)。为了检验注意的各项功能及确定各功能之间的关系，Fan等设计了注意网络测试(attentionnetworktest,ANT)。注意网络测试结合提示目标任务和Flanker任务,使得在一次整合任务操作中能够同时量化警觉、定向和执行控制的行为学数据(Fanetal.,2006)。2.注意网络的理论WilliamJames的《心理学原理》(1890)书中注意的定义为：“在一些同时存在的可能目标和思维流中,某一个对象清晰而生动地占据了个体的心智。”在此后心理学发展的一个百多年里,研究者提出了很多关于注意的理论模型。Posner(1990)在大量的脑成像及脑损伤研究的基础上提出，人脑内至少有三个注意OpenAccess孙玉静，尚雪松368子网络:前注意网络(anteriorattentionalnet,AAN)、后注意网络(posteriorattentionalnet,PAN)和警觉系统。AAN的认知功能体现为对冲突的控制，引导空间注意搜索，如冲突适应，AAN是一种执行控制网络。PAN主要涉及对空间信息的定向和选择。其认知功能主要表现为在刺激呈现之前出现的线索会对刺激的反应产生易化效应。LaBerge(2000)提出注意的三角形网络理论，认为注意的表达(expressionofattention)是通过增强特异性皮层功能柱的神经活动而实现的，注意的表达还需要额叶的控制和丘脑对注意循环网络的激活与维持，由此形成了三角形的网络机制(罗跃嘉，魏景汉，2004)。注意的表达表现为对目标刺激激活水平的增强，并加强对分心物的抑制作用(LaBerge,2000)。注意的控制主要表现在两个方面，一是先于刺激呈现，认知者头脑中已经存在了关于刺激的期许，是主要受意识影响的注意控制。二是主要受刺激所具有的特点引导的注意控制，神经生理学的大量研究表明额叶在注意的控制上起重要作用。随着认知神经科学等学科的发展，研究的科学性，客观性要求不断提高，对认知功能的研究也提出了更为严格的标准，促进了对注意内部机制的探索，Posner等依据注意的不同维度及功能特征提出的注意三网络模型理论，认为注意包括3个功能相对独立的子系统,分别是警觉(alerting)、定向(orienting)和执行控制(executivecontrol)，该理论得到了此后越来越多研究验证(Xuanetal.2016;Posner&Petersen,2012;Posner&Fan,2008)。下面详细介绍一下注意的这三个网络。2.1.注意的三个网络注意警觉是指对可能到来的刺激保持高度敏感的一种准备状态，促使对目标任务做出快速且准确的反应(Posner&Petersen,1990)。常用警戒任务来测量注意的警觉功能(Posner,1978;Posner,Inhoff,Friedrich,&Cohen,1987)。即在目标刺激出现前先呈现一个线索刺激，以提示目标的出现，要求任务参与者既快又准的反应(Posner,1978)。进一步研究发现警觉存在两种不同的机制,外源性警觉又称相位性警觉(phasicalerting)和内源性警觉也称固有警觉(tonicalerting)(VanVleet,Chen,Vernon,Novakovicagopian,&D’Esposito,2014)。前者是指在线索刺激出现后较短的时间内所产生的对目标刺激反应易化的能力，常以简单反应时作为衡量指标。在注意警觉任务测验研究中，主要利用的是线索刺激所提供的时间信息，即线索刺激预示了随后目标刺激的出现，促使任务参与者即刻警醒，以完成接下来的任务操作。而固有警觉则是在没有线索提示的情况下，个体对无从预知的外界刺激的注意激活状态。研究大多集中于外源性注意警觉。以警觉信号为研究切入，神经心理学研究发现，其影响主要反映在反应选择的早期阶段(Hackley,&Valleinclán,1999,2003)。内源性警觉是与警戒更接近的一种注意状态，是对干扰刺激中可能出现的目标刺激的知觉敏感度。侧重不同，略有区别。外源性警觉侧重警觉信号对目标刺激加工的影响作用，而内源性警觉更倾向于表达个体在缺乏警觉信号时对目标的敏感程度。对不同状态下的心智漫游者进行注意警觉测验(胡楠茶，许百华，2012)，发现行为表现上没有显著性的差异，内源性警觉是一种更稳定的注意过程，受当前的状态影响较小，主要与个体的神经系统活动类型有关。新近有研究发现，警觉水平会受到背景颜色的调节,例如，在红色和灰色背景下警觉水平较高，表现为警觉网络脑区的丘脑和右侧额下回的激活，而在蓝色背景下没有这样的效应(Wang,Zhao,Xue,&Chen,2016)，外源性警觉更易于受个体当前状态的调节。注意定向指的是从大量外界输入的信息中选择注意特定信息的能力(Corbetta,&Shulman,2002;Fanetal.,2005;Posner,1980)，与传统注意分类理论中的选择性注意有一定程度的相似