'過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡'

技術 神經科學 遺傳 雷達 獼猴 猴子 藥品 少兒腦科技小課堂 2019-09-13
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過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

編者按

在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

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過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

編者按

在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

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過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

編者按

在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

研究警覺性的一種方法是將警告信號置於目標出現之前,來讓個體產生階段性的警覺變化。這種警告線索帶來的結果是使人的靜息狀態被一種新的狀態所取代,而這種新的狀態是人開始準備對目標作出探測和迴應。如果對於目標的反應需要加快,則警告信號發出之後的反應時間就需要被縮短。這種反應的加快並不是因為人積累了關於目標更精確的信息,而且警告信號也並不會改變對於目標信息的掌握,但是它確實會改變注意定向的速度。

還有一些方法被用來研究持續性的警覺變化,主要包括在一天之內的變化(晝夜節律)。對警告信號的反應時間通常在清晨較長,並在一天的過程中持續下降,但它會在夜間再次上升,並在清晨達到新的高峰。這些指標也與諸如體溫和皮質醇的日間變化相呼應。長期以來,研究者們建立起了一種研究模式,用一項非常持久且相當枯燥的任務來測量人的持續性警覺,其中的一些任務也逐漸被淘汰掉,比如讓雷達操作員在長時間內尋找閾值附近的變化。警覺任務在很大程度上依賴於右腦皮層,經典的腦損傷研究和新近的影像學數據都證明,人的持續性警覺呈現出非常明顯的右腦偏側化。

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編者按

在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

研究警覺性的一種方法是將警告信號置於目標出現之前,來讓個體產生階段性的警覺變化。這種警告線索帶來的結果是使人的靜息狀態被一種新的狀態所取代,而這種新的狀態是人開始準備對目標作出探測和迴應。如果對於目標的反應需要加快,則警告信號發出之後的反應時間就需要被縮短。這種反應的加快並不是因為人積累了關於目標更精確的信息,而且警告信號也並不會改變對於目標信息的掌握,但是它確實會改變注意定向的速度。

還有一些方法被用來研究持續性的警覺變化,主要包括在一天之內的變化(晝夜節律)。對警告信號的反應時間通常在清晨較長,並在一天的過程中持續下降,但它會在夜間再次上升,並在清晨達到新的高峰。這些指標也與諸如體溫和皮質醇的日間變化相呼應。長期以來,研究者們建立起了一種研究模式,用一項非常持久且相當枯燥的任務來測量人的持續性警覺,其中的一些任務也逐漸被淘汰掉,比如讓雷達操作員在長時間內尋找閾值附近的變化。警覺任務在很大程度上依賴於右腦皮層,經典的腦損傷研究和新近的影像學數據都證明,人的持續性警覺呈現出非常明顯的右腦偏側化。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

現在,研究者們對於警覺系統背後的生理及藥理學的理解發生了重大變化。強有力的證據表明,作為一種神經調質的去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)與警覺系統有關。一個警告信號的出現往往伴隨著藍斑核的活動,而藍斑核正是NE的來源,NE通路包括前額皮質和頂葉區中與背側而非腹側視覺通路相關的神經投射。

為了驗證NE對於警告信號的作用是否具有特異性,研究人員使用了一項針對人類、猴子和老鼠的線索探測任務來分離關於目標將發生在何處(定位)和何時將要發生(警覺)的信息。對人類和猴子的藥物研究結果表明,NE的釋放影響警覺,而另外一種神經遞質——乙酰膽鹼(acetylcholine,Ach)則影響定向功能而不影響警覺。研究表明,人在警覺和定向上存在的個體差異在很大程度上是沒有關係的,而且無論警覺的高低,只要存在線索,定向功能都會得到相同程度的改善。這些結果表明這兩個功能之間是相互獨立的。然而,當同時給人們提供了目標將在何時何地發生的信息時,這兩個系統通常會協同工作。

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在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

研究警覺性的一種方法是將警告信號置於目標出現之前,來讓個體產生階段性的警覺變化。這種警告線索帶來的結果是使人的靜息狀態被一種新的狀態所取代,而這種新的狀態是人開始準備對目標作出探測和迴應。如果對於目標的反應需要加快,則警告信號發出之後的反應時間就需要被縮短。這種反應的加快並不是因為人積累了關於目標更精確的信息,而且警告信號也並不會改變對於目標信息的掌握,但是它確實會改變注意定向的速度。

還有一些方法被用來研究持續性的警覺變化,主要包括在一天之內的變化(晝夜節律)。對警告信號的反應時間通常在清晨較長,並在一天的過程中持續下降,但它會在夜間再次上升,並在清晨達到新的高峰。這些指標也與諸如體溫和皮質醇的日間變化相呼應。長期以來,研究者們建立起了一種研究模式,用一項非常持久且相當枯燥的任務來測量人的持續性警覺,其中的一些任務也逐漸被淘汰掉,比如讓雷達操作員在長時間內尋找閾值附近的變化。警覺任務在很大程度上依賴於右腦皮層,經典的腦損傷研究和新近的影像學數據都證明,人的持續性警覺呈現出非常明顯的右腦偏側化。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

現在,研究者們對於警覺系統背後的生理及藥理學的理解發生了重大變化。強有力的證據表明,作為一種神經調質的去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)與警覺系統有關。一個警告信號的出現往往伴隨著藍斑核的活動,而藍斑核正是NE的來源,NE通路包括前額皮質和頂葉區中與背側而非腹側視覺通路相關的神經投射。

為了驗證NE對於警告信號的作用是否具有特異性,研究人員使用了一項針對人類、猴子和老鼠的線索探測任務來分離關於目標將發生在何處(定位)和何時將要發生(警覺)的信息。對人類和猴子的藥物研究結果表明,NE的釋放影響警覺,而另外一種神經遞質——乙酰膽鹼(acetylcholine,Ach)則影響定向功能而不影響警覺。研究表明,人在警覺和定向上存在的個體差異在很大程度上是沒有關係的,而且無論警覺的高低,只要存在線索,定向功能都會得到相同程度的改善。這些結果表明這兩個功能之間是相互獨立的。然而,當同時給人們提供了目標將在何時何地發生的信息時,這兩個系統通常會協同工作。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

從警告信號到目標信號的改變反映了對正在進行的活動的抑制,這被認為是為系統快速反應做準備。在中樞神經系統中,腦電圖(EEG)會出現負面轉換,稱為伴隨性負電位變化(contingent negative variation,CNV),這種變化通常始於警告信號,可能一直持續到目標信號出現。這種負電位似乎部分來自前扣帶回及其鄰近結構,並可能與對警告信號的事件相關反應重疊。這種負面轉換可能以駐波的形式存在於對側半球的頂葉區。如果警告信號到目標信號之間的時間間隔是可預測的,可能要到目標信號即將出現之前才會顯示CNV。

一項影像學研究表明,大腦右半球和丘腦的大部分區域都與階段性和持續性警覺狀態有關。然而,另一項研究表明,警告信號效應更多地依賴於左半球機制。這可能體現了關於警覺狀態的大腦半球差異,其中右半球偏側化通常涉及較慢的警覺效應(持續性),而左半球機制更可能涉及較高的時間(階段性)或空間頻率。階段性和持續性警覺狀態的大腦偏側化原因現在仍不清楚。

在下一篇文章裡,我們將帶領大家進入注意系統的第二個子網絡:定向網絡。

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過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

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在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

研究警覺性的一種方法是將警告信號置於目標出現之前,來讓個體產生階段性的警覺變化。這種警告線索帶來的結果是使人的靜息狀態被一種新的狀態所取代,而這種新的狀態是人開始準備對目標作出探測和迴應。如果對於目標的反應需要加快,則警告信號發出之後的反應時間就需要被縮短。這種反應的加快並不是因為人積累了關於目標更精確的信息,而且警告信號也並不會改變對於目標信息的掌握,但是它確實會改變注意定向的速度。

還有一些方法被用來研究持續性的警覺變化,主要包括在一天之內的變化(晝夜節律)。對警告信號的反應時間通常在清晨較長,並在一天的過程中持續下降,但它會在夜間再次上升,並在清晨達到新的高峰。這些指標也與諸如體溫和皮質醇的日間變化相呼應。長期以來,研究者們建立起了一種研究模式,用一項非常持久且相當枯燥的任務來測量人的持續性警覺,其中的一些任務也逐漸被淘汰掉,比如讓雷達操作員在長時間內尋找閾值附近的變化。警覺任務在很大程度上依賴於右腦皮層,經典的腦損傷研究和新近的影像學數據都證明,人的持續性警覺呈現出非常明顯的右腦偏側化。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

現在,研究者們對於警覺系統背後的生理及藥理學的理解發生了重大變化。強有力的證據表明,作為一種神經調質的去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)與警覺系統有關。一個警告信號的出現往往伴隨著藍斑核的活動,而藍斑核正是NE的來源,NE通路包括前額皮質和頂葉區中與背側而非腹側視覺通路相關的神經投射。

為了驗證NE對於警告信號的作用是否具有特異性,研究人員使用了一項針對人類、猴子和老鼠的線索探測任務來分離關於目標將發生在何處(定位)和何時將要發生(警覺)的信息。對人類和猴子的藥物研究結果表明,NE的釋放影響警覺,而另外一種神經遞質——乙酰膽鹼(acetylcholine,Ach)則影響定向功能而不影響警覺。研究表明,人在警覺和定向上存在的個體差異在很大程度上是沒有關係的,而且無論警覺的高低,只要存在線索,定向功能都會得到相同程度的改善。這些結果表明這兩個功能之間是相互獨立的。然而,當同時給人們提供了目標將在何時何地發生的信息時,這兩個系統通常會協同工作。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

從警告信號到目標信號的改變反映了對正在進行的活動的抑制,這被認為是為系統快速反應做準備。在中樞神經系統中,腦電圖(EEG)會出現負面轉換,稱為伴隨性負電位變化(contingent negative variation,CNV),這種變化通常始於警告信號,可能一直持續到目標信號出現。這種負電位似乎部分來自前扣帶回及其鄰近結構,並可能與對警告信號的事件相關反應重疊。這種負面轉換可能以駐波的形式存在於對側半球的頂葉區。如果警告信號到目標信號之間的時間間隔是可預測的,可能要到目標信號即將出現之前才會顯示CNV。

一項影像學研究表明,大腦右半球和丘腦的大部分區域都與階段性和持續性警覺狀態有關。然而,另一項研究表明,警告信號效應更多地依賴於左半球機制。這可能體現了關於警覺狀態的大腦半球差異,其中右半球偏側化通常涉及較慢的警覺效應(持續性),而左半球機制更可能涉及較高的時間(階段性)或空間頻率。階段性和持續性警覺狀態的大腦偏側化原因現在仍不清楚。

在下一篇文章裡,我們將帶領大家進入注意系統的第二個子網絡:定向網絡。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

小課堂推薦延伸閱讀:《大家眼中的問題小孩,80%都體現在專注力不集中上,著眼六方面化解專注問題!》

這是小課堂曾發佈的另一篇有關專注力的文章,推薦與本文一起搭配閱讀,幫助你更瞭解你的孩子。

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蒙臺梭利在《童年的祕密》中,講到過他在“兒童之家”觀到的一件小事:

一位三歲左右的小女孩,反反覆覆地把一系列圓柱體放入小孔,然後再把它們取出來,一次又一次,安安靜靜,聚精會神,完全不受老師和其他小朋友在旁邊走動的影響。“她重複這項練習42遍,然後才停下來,彷彿從夢中醒來並愉快地微笑著。”

可見,專注做事,對於孩子來說,是一個相當愉快的過程。

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過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

編者按

在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

研究警覺性的一種方法是將警告信號置於目標出現之前,來讓個體產生階段性的警覺變化。這種警告線索帶來的結果是使人的靜息狀態被一種新的狀態所取代,而這種新的狀態是人開始準備對目標作出探測和迴應。如果對於目標的反應需要加快,則警告信號發出之後的反應時間就需要被縮短。這種反應的加快並不是因為人積累了關於目標更精確的信息,而且警告信號也並不會改變對於目標信息的掌握,但是它確實會改變注意定向的速度。

還有一些方法被用來研究持續性的警覺變化,主要包括在一天之內的變化(晝夜節律)。對警告信號的反應時間通常在清晨較長,並在一天的過程中持續下降,但它會在夜間再次上升,並在清晨達到新的高峰。這些指標也與諸如體溫和皮質醇的日間變化相呼應。長期以來,研究者們建立起了一種研究模式,用一項非常持久且相當枯燥的任務來測量人的持續性警覺,其中的一些任務也逐漸被淘汰掉,比如讓雷達操作員在長時間內尋找閾值附近的變化。警覺任務在很大程度上依賴於右腦皮層,經典的腦損傷研究和新近的影像學數據都證明,人的持續性警覺呈現出非常明顯的右腦偏側化。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

現在,研究者們對於警覺系統背後的生理及藥理學的理解發生了重大變化。強有力的證據表明,作為一種神經調質的去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)與警覺系統有關。一個警告信號的出現往往伴隨著藍斑核的活動,而藍斑核正是NE的來源,NE通路包括前額皮質和頂葉區中與背側而非腹側視覺通路相關的神經投射。

為了驗證NE對於警告信號的作用是否具有特異性,研究人員使用了一項針對人類、猴子和老鼠的線索探測任務來分離關於目標將發生在何處(定位)和何時將要發生(警覺)的信息。對人類和猴子的藥物研究結果表明,NE的釋放影響警覺,而另外一種神經遞質——乙酰膽鹼(acetylcholine,Ach)則影響定向功能而不影響警覺。研究表明,人在警覺和定向上存在的個體差異在很大程度上是沒有關係的,而且無論警覺的高低,只要存在線索,定向功能都會得到相同程度的改善。這些結果表明這兩個功能之間是相互獨立的。然而,當同時給人們提供了目標將在何時何地發生的信息時,這兩個系統通常會協同工作。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

從警告信號到目標信號的改變反映了對正在進行的活動的抑制,這被認為是為系統快速反應做準備。在中樞神經系統中,腦電圖(EEG)會出現負面轉換,稱為伴隨性負電位變化(contingent negative variation,CNV),這種變化通常始於警告信號,可能一直持續到目標信號出現。這種負電位似乎部分來自前扣帶回及其鄰近結構,並可能與對警告信號的事件相關反應重疊。這種負面轉換可能以駐波的形式存在於對側半球的頂葉區。如果警告信號到目標信號之間的時間間隔是可預測的,可能要到目標信號即將出現之前才會顯示CNV。

一項影像學研究表明,大腦右半球和丘腦的大部分區域都與階段性和持續性警覺狀態有關。然而,另一項研究表明,警告信號效應更多地依賴於左半球機制。這可能體現了關於警覺狀態的大腦半球差異,其中右半球偏側化通常涉及較慢的警覺效應(持續性),而左半球機制更可能涉及較高的時間(階段性)或空間頻率。階段性和持續性警覺狀態的大腦偏側化原因現在仍不清楚。

在下一篇文章裡,我們將帶領大家進入注意系統的第二個子網絡:定向網絡。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

小課堂推薦延伸閱讀:《大家眼中的問題小孩,80%都體現在專注力不集中上,著眼六方面化解專注問題!》

這是小課堂曾發佈的另一篇有關專注力的文章,推薦與本文一起搭配閱讀,幫助你更瞭解你的孩子。

▼▼▼

蒙臺梭利在《童年的祕密》中,講到過他在“兒童之家”觀到的一件小事:

一位三歲左右的小女孩,反反覆覆地把一系列圓柱體放入小孔,然後再把它們取出來,一次又一次,安安靜靜,聚精會神,完全不受老師和其他小朋友在旁邊走動的影響。“她重複這項練習42遍,然後才停下來,彷彿從夢中醒來並愉快地微笑著。”

可見,專注做事,對於孩子來說,是一個相當愉快的過程。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

專注力

專注力,又稱注意力,指一個人專心於某一事物、或活動時的心理狀態。

你的孩子在做作業時能保持高專注力嗎?還是你發現他在學習的時候經常心不在焉?現在的問題是如何提高孩子的專注力。孩子們在探索周圍世界的同時,也在學習分析和思考。在大人眼裡看似普通的東西,對孩子來說卻是新奇的。因此,孩子們往往會被周圍發生的事情分心。你可以做很多事情來幫助你的孩子更好地集中注意力。

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過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

編者按

在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

研究警覺性的一種方法是將警告信號置於目標出現之前,來讓個體產生階段性的警覺變化。這種警告線索帶來的結果是使人的靜息狀態被一種新的狀態所取代,而這種新的狀態是人開始準備對目標作出探測和迴應。如果對於目標的反應需要加快,則警告信號發出之後的反應時間就需要被縮短。這種反應的加快並不是因為人積累了關於目標更精確的信息,而且警告信號也並不會改變對於目標信息的掌握,但是它確實會改變注意定向的速度。

還有一些方法被用來研究持續性的警覺變化,主要包括在一天之內的變化(晝夜節律)。對警告信號的反應時間通常在清晨較長,並在一天的過程中持續下降,但它會在夜間再次上升,並在清晨達到新的高峰。這些指標也與諸如體溫和皮質醇的日間變化相呼應。長期以來,研究者們建立起了一種研究模式,用一項非常持久且相當枯燥的任務來測量人的持續性警覺,其中的一些任務也逐漸被淘汰掉,比如讓雷達操作員在長時間內尋找閾值附近的變化。警覺任務在很大程度上依賴於右腦皮層,經典的腦損傷研究和新近的影像學數據都證明,人的持續性警覺呈現出非常明顯的右腦偏側化。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

現在,研究者們對於警覺系統背後的生理及藥理學的理解發生了重大變化。強有力的證據表明,作為一種神經調質的去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)與警覺系統有關。一個警告信號的出現往往伴隨著藍斑核的活動,而藍斑核正是NE的來源,NE通路包括前額皮質和頂葉區中與背側而非腹側視覺通路相關的神經投射。

為了驗證NE對於警告信號的作用是否具有特異性,研究人員使用了一項針對人類、猴子和老鼠的線索探測任務來分離關於目標將發生在何處(定位)和何時將要發生(警覺)的信息。對人類和猴子的藥物研究結果表明,NE的釋放影響警覺,而另外一種神經遞質——乙酰膽鹼(acetylcholine,Ach)則影響定向功能而不影響警覺。研究表明,人在警覺和定向上存在的個體差異在很大程度上是沒有關係的,而且無論警覺的高低,只要存在線索,定向功能都會得到相同程度的改善。這些結果表明這兩個功能之間是相互獨立的。然而,當同時給人們提供了目標將在何時何地發生的信息時,這兩個系統通常會協同工作。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

從警告信號到目標信號的改變反映了對正在進行的活動的抑制,這被認為是為系統快速反應做準備。在中樞神經系統中,腦電圖(EEG)會出現負面轉換,稱為伴隨性負電位變化(contingent negative variation,CNV),這種變化通常始於警告信號,可能一直持續到目標信號出現。這種負電位似乎部分來自前扣帶回及其鄰近結構,並可能與對警告信號的事件相關反應重疊。這種負面轉換可能以駐波的形式存在於對側半球的頂葉區。如果警告信號到目標信號之間的時間間隔是可預測的,可能要到目標信號即將出現之前才會顯示CNV。

一項影像學研究表明,大腦右半球和丘腦的大部分區域都與階段性和持續性警覺狀態有關。然而,另一項研究表明,警告信號效應更多地依賴於左半球機制。這可能體現了關於警覺狀態的大腦半球差異,其中右半球偏側化通常涉及較慢的警覺效應(持續性),而左半球機制更可能涉及較高的時間(階段性)或空間頻率。階段性和持續性警覺狀態的大腦偏側化原因現在仍不清楚。

在下一篇文章裡,我們將帶領大家進入注意系統的第二個子網絡:定向網絡。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

小課堂推薦延伸閱讀:《大家眼中的問題小孩,80%都體現在專注力不集中上,著眼六方面化解專注問題!》

這是小課堂曾發佈的另一篇有關專注力的文章,推薦與本文一起搭配閱讀,幫助你更瞭解你的孩子。

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蒙臺梭利在《童年的祕密》中,講到過他在“兒童之家”觀到的一件小事:

一位三歲左右的小女孩,反反覆覆地把一系列圓柱體放入小孔,然後再把它們取出來,一次又一次,安安靜靜,聚精會神,完全不受老師和其他小朋友在旁邊走動的影響。“她重複這項練習42遍,然後才停下來,彷彿從夢中醒來並愉快地微笑著。”

可見,專注做事,對於孩子來說,是一個相當愉快的過程。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

專注力

專注力,又稱注意力,指一個人專心於某一事物、或活動時的心理狀態。

你的孩子在做作業時能保持高專注力嗎?還是你發現他在學習的時候經常心不在焉?現在的問題是如何提高孩子的專注力。孩子們在探索周圍世界的同時,也在學習分析和思考。在大人眼裡看似普通的東西,對孩子來說卻是新奇的。因此,孩子們往往會被周圍發生的事情分心。你可以做很多事情來幫助你的孩子更好地集中注意力。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

如何讓孩子保持高專注力?

1.保持健康飲食

兒童攝入的高加工食品、含糖食品和飽和脂肪相對較多。研究表明,食用全穀物、蔬菜和水果有助於孩子的大腦功能。含有食用色素的食物可能會加劇兒童的多動症。因此,建議家長避免讓孩子食用該類食物。

2.設立日常時間表

設立時間表是一件很好的事情,因為你的孩子知道在規定的時間做規定的事(做家務、睡覺、做作業等等)。設置一些慣例,讓孩子知道接下來應該做什麼。這將幫助你的孩子提高專注力,避免走神。

3.限制使用電子設備

專家認為,兩歲以上的孩子每天只能看兩個小時的電視,而兩歲以下的孩子根本不應該看電視。同樣的規則也適用於年齡較大的孩子,因為看太多的電視會妨礙孩子運動和思考,比如做作業、閱讀、戶外玩耍以及與家人和朋友互動。

4.腦力鍛鍊和身體鍛鍊

腦力鍛鍊和身體鍛鍊對提高孩子的注意力都非常重要。你可以試著和孩子玩一些棋盤遊戲,這些遊戲可以刺激和幫助你的孩子集中注意力,思考策略,這是為了加強腦力鍛鍊。事實證明,每天做30分鐘體育鍛煉的孩子更容易集中注意力,在學校表現更好,總體上也更積極。

5.玩一些需要集中注意力的遊戲

這是“提高兒童注意力”的重要一步。通過這些遊戲,你的孩子的注意力可以在短時間內得到提高。

身心一體化 這個練習是讓你的孩子在一段時間內保持不動。讓你的孩子坐在屋子中間的椅子上,告訴他在練習時不能離開椅子。這項運動有助於加強大腦和身體之間的神經聯繫。

視覺跟蹤練習 這個練習旨在培養孩子的注意力技巧。讓孩子坐下來,專注於你拿著的物體,在水平方向移動手中的物體,在這個過程中,讓孩子保持專注。

硬幣遊戲 家長們喜歡這個遊戲,因為它能提高孩子的排序能力、記憶力以及注意力和專注力。準備一堆各式各樣的硬幣、一塊秒錶和一張紙板。選擇5個硬幣,按順序排列。讓你的孩子看,並記住順序。用紙板蓋住硬幣,然後讓你的孩子從一堆硬幣中挑選出相同的順序。用秒錶計算他花了多長時間完成,鼓勵他做得更快。

填字遊戲和圖畫遊戲 填字遊戲可以提高孩子的單詞排序能力和注意力。拼圖可以提高注意力。

給你的孩子一個舒適安靜的居處,這有助於提高孩子的注意力,因為孩子無法像成年人一樣有能力屏蔽干擾。在工作區域播放柔和的音樂有助於掩蓋來自另一個房間的雜音。

6.表揚不批評孩子

表揚孩子是非常重要的。避免不必要的批評,尤其是在孩子注意力不集中的時候。當你注意到孩子注意力不集中時,試著讓他恢復專注力,而不是批評孩子。

中國有文學巨匠魯迅因看書太專注,誤把墨水當成飯食吃到嘴中;外國有物理學家牛頓沉迷於做實驗,把手錶當做雞蛋丟進鍋裡。

他們都並非聰穎過人的神童,但憑著對熱愛的工作極強的專注力,成就了非凡的事業。

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過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

編者按

在1990年出版的《神經科學年鑑》上,曾刊發了一篇重量級文獻綜述 (Posner& Petersen,1990),其中總結了學界當時對於人類注意的研究成果。那時,神經影像學還處於起步階段,大多數證據來自於對正常成年人或不同形式腦損傷患者的行為研究。然而,伴隨著腦科學研究技術的飛速發展,利用正電子斷層掃描及核磁共振成像來直接反映大腦活動,讓研究者們能夠對包括注意在內的心理過程的神經機制一窺究竟。在這篇論文發表後的第22個年頭,Posner和Petersen又整合了4000到6000篇與注意和認知控制相關的腦成像研究論文,於2012年出版的《神經科學年鑑》上,再次發表了一篇文獻綜述,重新審視了這20多年間由於認知神經科學的進步所帶來的人類注意腦機制研究新成果。少兒腦科技小課堂編輯部選取了這篇綜述中的主要論述,力求原汁原味地呈現人類注意腦機制的最新研究結果和理論框架,以饗讀者。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

在1990年的綜述中,作者提出了人類注意系統的三個基本概念。首先,注意系統在解剖學上與處理傳入刺激、做出決策和產生輸出的認知加工系統是相分離的;第二,從解剖學角度來來講,注意的產生是不同腦區所組成的神經網絡共同發揮作用的結果;第三,這些腦區分別執行不同的注意功能。這篇綜述最具獨特性的一個方面在於,它將注意系統分為三個具有獨立解剖學基礎的子網絡:警覺網絡、定向網絡和執行網絡。每個網絡代表注意系統的一個組成成分。也就是這個獨一無二之處,使得該論文與發表在《神經科學年鑑》的其他注意研究綜述區別開來。在2012年的新綜述中,這些重要的概念仍然得以保留,但是作者也同時更新了注意系統的框架,為其輸入了新的內容。

在新綜述中,作者概述了過去20年中與原有注意系統有關的主要進展。首先,文中重新介紹了注意系統的三個網絡,探討了這些網絡的性質以及對它們的認識是如何演變的。接著,作者更新了注意系統的框架,為其補充了新的內容:自我調節與注意網絡效能,並對它們的功能作了詳細描述。最後,作者將注意系統的這些概念擴展到其他相關話題,比如,個體間的遺傳變異如何與人與人之間注意網絡效能的差異聯繫起來,兒童注意力的發展又是如何。根據新綜述的框架,我們將這些內容重新組合,以讀者最容易理解的方式呈現這些論述。我們以注意系統的成分為主線(包括三個最早提出的子網絡以及新加入的兩個內容),為讀者分模塊呈現對於原有網絡在認識上的演變以及新成分的功能。之後,我們會對影響人類注意的遺傳因素、兒童注意的發展及注意力的訓練進行介紹。今天這篇文章的主題就涉及到注意系統的第一個子網絡:警覺網絡。

“喚起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 關於腦幹網狀系統在警覺保持中發揮作用的經典著作(圖1,獼猴的大腦)。在認知心理學中,一個研究的重點是人如何在任務中產生和保持最佳的警覺和表現。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

研究警覺性的一種方法是將警告信號置於目標出現之前,來讓個體產生階段性的警覺變化。這種警告線索帶來的結果是使人的靜息狀態被一種新的狀態所取代,而這種新的狀態是人開始準備對目標作出探測和迴應。如果對於目標的反應需要加快,則警告信號發出之後的反應時間就需要被縮短。這種反應的加快並不是因為人積累了關於目標更精確的信息,而且警告信號也並不會改變對於目標信息的掌握,但是它確實會改變注意定向的速度。

還有一些方法被用來研究持續性的警覺變化,主要包括在一天之內的變化(晝夜節律)。對警告信號的反應時間通常在清晨較長,並在一天的過程中持續下降,但它會在夜間再次上升,並在清晨達到新的高峰。這些指標也與諸如體溫和皮質醇的日間變化相呼應。長期以來,研究者們建立起了一種研究模式,用一項非常持久且相當枯燥的任務來測量人的持續性警覺,其中的一些任務也逐漸被淘汰掉,比如讓雷達操作員在長時間內尋找閾值附近的變化。警覺任務在很大程度上依賴於右腦皮層,經典的腦損傷研究和新近的影像學數據都證明,人的持續性警覺呈現出非常明顯的右腦偏側化。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

現在,研究者們對於警覺系統背後的生理及藥理學的理解發生了重大變化。強有力的證據表明,作為一種神經調質的去甲腎上腺素(norepinephrine,NE)與警覺系統有關。一個警告信號的出現往往伴隨著藍斑核的活動,而藍斑核正是NE的來源,NE通路包括前額皮質和頂葉區中與背側而非腹側視覺通路相關的神經投射。

為了驗證NE對於警告信號的作用是否具有特異性,研究人員使用了一項針對人類、猴子和老鼠的線索探測任務來分離關於目標將發生在何處(定位)和何時將要發生(警覺)的信息。對人類和猴子的藥物研究結果表明,NE的釋放影響警覺,而另外一種神經遞質——乙酰膽鹼(acetylcholine,Ach)則影響定向功能而不影響警覺。研究表明,人在警覺和定向上存在的個體差異在很大程度上是沒有關係的,而且無論警覺的高低,只要存在線索,定向功能都會得到相同程度的改善。這些結果表明這兩個功能之間是相互獨立的。然而,當同時給人們提供了目標將在何時何地發生的信息時,這兩個系統通常會協同工作。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

從警告信號到目標信號的改變反映了對正在進行的活動的抑制,這被認為是為系統快速反應做準備。在中樞神經系統中,腦電圖(EEG)會出現負面轉換,稱為伴隨性負電位變化(contingent negative variation,CNV),這種變化通常始於警告信號,可能一直持續到目標信號出現。這種負電位似乎部分來自前扣帶回及其鄰近結構,並可能與對警告信號的事件相關反應重疊。這種負面轉換可能以駐波的形式存在於對側半球的頂葉區。如果警告信號到目標信號之間的時間間隔是可預測的,可能要到目標信號即將出現之前才會顯示CNV。

一項影像學研究表明,大腦右半球和丘腦的大部分區域都與階段性和持續性警覺狀態有關。然而,另一項研究表明,警告信號效應更多地依賴於左半球機制。這可能體現了關於警覺狀態的大腦半球差異,其中右半球偏側化通常涉及較慢的警覺效應(持續性),而左半球機制更可能涉及較高的時間(階段性)或空間頻率。階段性和持續性警覺狀態的大腦偏側化原因現在仍不清楚。

在下一篇文章裡,我們將帶領大家進入注意系統的第二個子網絡:定向網絡。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

小課堂推薦延伸閱讀:《大家眼中的問題小孩,80%都體現在專注力不集中上,著眼六方面化解專注問題!》

這是小課堂曾發佈的另一篇有關專注力的文章,推薦與本文一起搭配閱讀,幫助你更瞭解你的孩子。

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蒙臺梭利在《童年的祕密》中,講到過他在“兒童之家”觀到的一件小事:

一位三歲左右的小女孩,反反覆覆地把一系列圓柱體放入小孔,然後再把它們取出來,一次又一次,安安靜靜,聚精會神,完全不受老師和其他小朋友在旁邊走動的影響。“她重複這項練習42遍,然後才停下來,彷彿從夢中醒來並愉快地微笑著。”

可見,專注做事,對於孩子來說,是一個相當愉快的過程。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

專注力

專注力,又稱注意力,指一個人專心於某一事物、或活動時的心理狀態。

你的孩子在做作業時能保持高專注力嗎?還是你發現他在學習的時候經常心不在焉?現在的問題是如何提高孩子的專注力。孩子們在探索周圍世界的同時,也在學習分析和思考。在大人眼裡看似普通的東西,對孩子來說卻是新奇的。因此,孩子們往往會被周圍發生的事情分心。你可以做很多事情來幫助你的孩子更好地集中注意力。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

如何讓孩子保持高專注力?

1.保持健康飲食

兒童攝入的高加工食品、含糖食品和飽和脂肪相對較多。研究表明,食用全穀物、蔬菜和水果有助於孩子的大腦功能。含有食用色素的食物可能會加劇兒童的多動症。因此,建議家長避免讓孩子食用該類食物。

2.設立日常時間表

設立時間表是一件很好的事情,因為你的孩子知道在規定的時間做規定的事(做家務、睡覺、做作業等等)。設置一些慣例,讓孩子知道接下來應該做什麼。這將幫助你的孩子提高專注力,避免走神。

3.限制使用電子設備

專家認為,兩歲以上的孩子每天只能看兩個小時的電視,而兩歲以下的孩子根本不應該看電視。同樣的規則也適用於年齡較大的孩子,因為看太多的電視會妨礙孩子運動和思考,比如做作業、閱讀、戶外玩耍以及與家人和朋友互動。

4.腦力鍛鍊和身體鍛鍊

腦力鍛鍊和身體鍛鍊對提高孩子的注意力都非常重要。你可以試著和孩子玩一些棋盤遊戲,這些遊戲可以刺激和幫助你的孩子集中注意力,思考策略,這是為了加強腦力鍛鍊。事實證明,每天做30分鐘體育鍛煉的孩子更容易集中注意力,在學校表現更好,總體上也更積極。

5.玩一些需要集中注意力的遊戲

這是“提高兒童注意力”的重要一步。通過這些遊戲,你的孩子的注意力可以在短時間內得到提高。

身心一體化 這個練習是讓你的孩子在一段時間內保持不動。讓你的孩子坐在屋子中間的椅子上,告訴他在練習時不能離開椅子。這項運動有助於加強大腦和身體之間的神經聯繫。

視覺跟蹤練習 這個練習旨在培養孩子的注意力技巧。讓孩子坐下來,專注於你拿著的物體,在水平方向移動手中的物體,在這個過程中,讓孩子保持專注。

硬幣遊戲 家長們喜歡這個遊戲,因為它能提高孩子的排序能力、記憶力以及注意力和專注力。準備一堆各式各樣的硬幣、一塊秒錶和一張紙板。選擇5個硬幣,按順序排列。讓你的孩子看,並記住順序。用紙板蓋住硬幣,然後讓你的孩子從一堆硬幣中挑選出相同的順序。用秒錶計算他花了多長時間完成,鼓勵他做得更快。

填字遊戲和圖畫遊戲 填字遊戲可以提高孩子的單詞排序能力和注意力。拼圖可以提高注意力。

給你的孩子一個舒適安靜的居處,這有助於提高孩子的注意力,因為孩子無法像成年人一樣有能力屏蔽干擾。在工作區域播放柔和的音樂有助於掩蓋來自另一個房間的雜音。

6.表揚不批評孩子

表揚孩子是非常重要的。避免不必要的批評,尤其是在孩子注意力不集中的時候。當你注意到孩子注意力不集中時,試著讓他恢復專注力,而不是批評孩子。

中國有文學巨匠魯迅因看書太專注,誤把墨水當成飯食吃到嘴中;外國有物理學家牛頓沉迷於做實驗,把手錶當做雞蛋丟進鍋裡。

他們都並非聰穎過人的神童,但憑著對熱愛的工作極強的專注力,成就了非凡的事業。

過去20年人類注意系統研究有哪些重要成果?專家帶你走近警覺網絡

小課堂Tips

正如蒲松齡所說:“性痴,則其志凝;故書痴者文必工,藝痴者技必良。”

如果專注力差是一種“不良”,那我們需要做的只是:足夠的寬容,允許不良;足夠的堅定,去糾正不良”。和孩子一起慢慢提高,讓孩子走出屬於自己的人生。

少兒腦科技小課堂系頭條號簽約作者

參考:http://www.newkidscenter.com/How-to-Improve-a-Child's-Concentration.html

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