生活中有許多事情需要保持注意力，比如上課要注意聽(tīng)講，開(kāi)車要注意路況，體育競(jìng)技中要注意對(duì)手的動(dòng)作，等等。然而科學(xué)研究和生活常識(shí)告訴我們，人的注意力是有限的，大腦很難在長(zhǎng)時(shí)間中時(shí)刻保持高度注意。
因而，有效的信息加工策略就是要把最優(yōu)的注意狀態(tài)用于加工最重要的信息，比如上課的時(shí)候要集中精力聽(tīng)重點(diǎn)。那么大腦是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)注意的實(shí)時(shí)調(diào)控呢？
浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院“百人計(jì)劃”研究員丁鼐課題組發(fā)現(xiàn)，在信息加工過(guò)程中，大腦可以在一秒之內(nèi)飛快地切換注意與非注意的狀態(tài)。這種注意狀態(tài)的快速切換依賴于大腦的運(yùn)動(dòng)皮層，而且運(yùn)動(dòng)皮層的激活可以引起眼瞼肌肉的運(yùn)動(dòng)，以至于可以通過(guò)觀察眨眼來(lái)監(jiān)測(cè)大腦在哪些時(shí)刻更加專注、在哪些時(shí)刻更加放松。
近日，這項(xiàng)研究發(fā)表于國(guó)際知名期刊《自然·通訊》（Nature Communications），第一作者為2016級(jí)碩士生金培清，并列第二作者為2017級(jí)碩士生鄒家杰和2018屆本科畢業(yè)生周濤，通訊作者為丁鼐。
眼瞼活動(dòng)與高級(jí)認(rèn)知加工密切相關(guān)
《三國(guó)志》中有云：“瑜少精意于音樂(lè)，雖三爵之后，其有闕誤，瑜必知之，知之必顧。故時(shí)人謠曰：‘曲有誤，周郎顧。’”
曲有誤是聽(tīng)出來(lái)的，聽(tīng)出來(lái)之后為什么還要扭頭看看？這是因?yàn)楦兄c運(yùn)動(dòng)往往是聯(lián)系在一起的，曲有誤是感知，周郎顧是運(yùn)動(dòng)。
推而廣之，聽(tīng)別人講話，是不是也會(huì)引發(fā)同步的運(yùn)動(dòng)呢？丁鼐課題組的研究給出了肯定的答案。研究發(fā)現(xiàn)，聽(tīng)人講話的時(shí)候，我們的眼睛會(huì)隨著話語(yǔ)的節(jié)奏一眨一眨。人要經(jīng)常眨眼，否則眼睛會(huì)干。但是人類眨眼的頻次遠(yuǎn)超出了濕潤(rùn)眼球所需要的頻次，所以很可能反映了大腦信息加工的某種特性。
專注與走神只在一瞬間
課題組對(duì)眨眼與注意力的研究可以用“另辟蹊徑”概括。
在腦科學(xué)研究中，研究人員往往忽略眨眼甚至將眨眼視為一種干擾。比如在腦電圖研究中，由于眨眼產(chǎn)生的電信號(hào)對(duì)腦電信號(hào)構(gòu)成很強(qiáng)的干擾，在腦電圖分析過(guò)程中，研究人員往往首先對(duì)眨眼干擾進(jìn)行去除。而這項(xiàng)研究所關(guān)注的正是這種往往被忽略的眨眼活動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)志愿者聽(tīng)到一系列的四字短句，如綿羊吃草、小馬過(guò)河、雪花飛舞等，他們的任務(wù)是檢測(cè)短句里的第一個(gè)字或者第三個(gè)字是否出現(xiàn)特定目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中同步記錄了志愿者聽(tīng)句子時(shí)的眼電及眼動(dòng)。
課題組發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)志愿者在集中注意聽(tīng)的時(shí)候眨眼會(huì)較少；不注意聽(tīng)的時(shí)候眨眼較多。聽(tīng)同一段話的時(shí)候，由于關(guān)注的內(nèi)容不同，實(shí)驗(yàn)志愿者眨眼的位置也會(huì)不同。在實(shí)驗(yàn)中，注意與不注意的狀態(tài)可以在一句話甚至一秒之內(nèi)迅速切換，而眨眼率也相應(yīng)地在短時(shí)間內(nèi)迅速改變。這就好比學(xué)生感覺(jué)老師要講重點(diǎn)的時(shí)候，就會(huì)集中精力，減少眨眼。重要的內(nèi)容過(guò)去之后，眨眼就會(huì)增加，濕潤(rùn)一下略微干澀的眼球。
聆聽(tīng)語(yǔ)音的過(guò)程中，眼瞼活動(dòng)可以反映聽(tīng)者在一句話之內(nèi)的注意焦點(diǎn)
這種與注意相關(guān)的眼瞼活動(dòng)不依賴于光照等條件。即使在黑暗環(huán)境下，或者在閉眼的情況下，在聽(tīng)聲音的時(shí)候，眼瞼肌肉運(yùn)動(dòng)依然受到注意狀態(tài)的調(diào)節(jié)。一直以來(lái)，眨眼主要被認(rèn)為主要具有保護(hù)眼睛、濕潤(rùn)眼球的功能，但是這項(xiàng)研究表明眼瞼活動(dòng)與高級(jí)認(rèn)知加工密切相關(guān)。
我們注意聽(tīng)的時(shí)候?yàn)槭裁床徽Ｑ勰兀?/span>
眨眼、甚至閉眼都不直接影響我們的聽(tīng)覺(jué)，那么大腦為什么進(jìn)化出這種與聽(tīng)覺(jué)同步的眨眼行為呢？一種可能的解釋是說(shuō)眼睛的狀態(tài)反映了大腦的信息加工狀態(tài)。
丁鼐課題組提出一個(gè)新假說(shuō)：對(duì)于人類，視覺(jué)是最主要的信息來(lái)源。所以，睜眼的時(shí)候，大腦優(yōu)先加工外界信息；相反的，閉眼的時(shí)候，大腦優(yōu)先處理內(nèi)務(wù)（思考人生、做白日夢(mèng)、休息等等）。所以，眼皮就好像閘門：大腦想要處理外部信息的時(shí)候就打開(kāi)閘門，把信息采集進(jìn)來(lái)；在預(yù)期外部沒(méi)有重要信息的時(shí)候則會(huì)拉一下閘，處理一瞬間的內(nèi)務(wù)。
按照這個(gè)假說(shuō)，眼皮是大腦信息加工狀態(tài)的一個(gè)外在反映 —— 切換到對(duì)內(nèi)狀態(tài)之后，對(duì)視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)等感官的加工都被暫時(shí)削弱。所以，眼皮不僅僅是保護(hù)眼睛的“窗簾”，濕潤(rùn)眼球的“毛巾”，更是大腦加工狀態(tài)的“晴雨表”。
針對(duì)這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)的未來(lái)應(yīng)用，丁鼐表示，這可以為通過(guò)視頻監(jiān)測(cè)大腦注意狀態(tài)提供新思路：比如通過(guò)分析上課過(guò)程中同學(xué)們的眨眼活動(dòng)可以了解到全班注意力情況，而這種信息可以用于教學(xué)質(zhì)量的客觀評(píng)價(jià)也可以反饋給教師以提高教學(xué)質(zhì)量。
該課題受到國(guó)家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等的支持。
（文 柯溢能/攝影 盧紹慶）
