注意力和工作记忆:同一个神经硬币的两面?

1890年，心理学家威廉詹姆斯认为关注我们不仅在我们周围的世界闪耀，而且还对我们思想的内容。大多数认知科学家以来，从那时起，詹姆斯称为“情感关注”和“智力关注”之间的急剧区别，现在通常被称为“关注”和“工作记忆”，但詹姆斯看到他们作为同一心理过程的两个品种。

普林斯顿神经科学家的新研究表明，詹姆斯对某些东西来说，发现对外面世界的关注并注意我们自己的想法实际上是同一个神经硬币的两面。更重要的是，他们已经观察到硬币，因为它在大脑内翻转。

发表于自然3月31日，普林斯顿神经科学研究所(Princeton Neuroscience Institute)博士后研究助理马修·帕尼切罗(Matthew Panichello)和普林斯顿大学心理学和神经科学助理教授蒂莫西·布希曼(Timothy Buschman)发现，注意力和工作之间存在关联内存分享相同的神经机制。重要的是，他们的工作也揭示了记忆的神经表征如何转化为直接行为。

当我们采取行动的时候感官投入我们称之为“注意”，“Buschman说道。”但是有一种类似的机制可以采取类似我们记住的想法。“

在两组实验中恒河猴猕猴，研究人员发现前额叶皮质中的神经元集中注意力在感官刺激上是一个相同的集中在工作记忆中的项目。更重要的是，Panichello和Buschman实际上观察到当猴子选择的猴子时，在大脑中重新调整的那些记忆的神经表征。

在一个实验中，每只猴子坐在一个电脑显示器还有一个跟踪他们眼球运动的摄像头。显示器上显示的是随机选择的彩色方块对，一个在另一个的上方。然后方块消失了，要求猴子记住方块的颜色和位置。短暂的停顿之后，一个符号出现了，告诉猴子他们应该从工作记忆中选择哪个方块。然后，在又一次停顿之后，他们通过将所选方块与色轮相匹配来报告所选方块的颜色。

为了完成这项任务，每只猴子需要在他们的工作记忆中保留这两种颜色，从记忆中选择目标颜色，然后在色轮上报告该颜色。每次做出反应后，猴子都会得到几滴果汁作为奖励。他们的报告越接近目标颜色，他们获得的液滴就越多。

在第二个实验中，为了比较工作记忆项目和更经典的注意力任务的选择，研究人员在猴子看到彩色方块之前向它们指明了方向。这使得猕猴能够将所有的注意力集中在指定的方块上(忽略另一个方块)。正如预期,猴子在这项任务中表现得更好，因为他们事先知道该关注哪个方块，忽略哪个方块。

研究人员记录了神经活动前额叶皮层，顶叶皮质和视觉皮质。前额定皮层与各种执行功能过程相关联，包括注意，工作记忆，规划和抑制。在这项研究中，研究人员发现，前额叶皮质中的相同神经元也用于从猴子的工作记忆中选择一个项目。

大脑中无处不在。在视觉皮质的一个区域中，与颜色识别相关联，并且在与视觉和空间分析相关联的顶叶区域中，参加感觉输入的过程和从工作记忆中选择目标颜色涉及不同的神经机制。

“注意力允许您将资源集中在特定的刺激上，而工作记忆中的物品发生类似的选择过程，”Buschman说。“我们的结果显示前额叶Cortex使用一个表示来控制关注和工作记忆。”

相同的神经记录也显示了如何选择项目改变存储器，以便它们在工作存储器中隐藏或用于做出响应。这涉及动态地旋转前额叶皮质中的存储器表示。

这就好比拿着一张写有文字的纸。如果你把纸面朝上拿着，就看不清字了。布希曼解释说，这种隐瞒可以防止大脑触发错误的反应，或者过早地触发反应。

“大脑以一种网络无法看到的方式保存信息，”他说。然后，在试验结束时，到了要做出反应的时候，记忆表征就会旋转。就像旋转纸张可以让你阅读和操作文字一样，旋转神经表征可以让大脑指导行为。

“这种动态变换只是让我走开了，”布苏克说。“它显示了大脑如何操纵工作内存中的项目来指导您的行动。”

“这是一篇重要的论文，”麻省理工学院的神经科学家厄尔·米勒(Earl Miller)说，他没有参与这项研究。“注意力和工作记忆经常被讨论为一枚硬币的两面，但这主要只是口头上的说法。这篇论文证明了这是多么的正确，同时也向我们展示了‘硬币’——他们共享的编码和控制机制。”

“我们的目标不是覆盖‘注意力’这个词，”布希曼说。相反，他希望几十年来关于注意力的研究成果可以推广到其他形式的执行功能上。“注意力作为对感官输入的认知控制已经得到了充分的研究。我们的研究结果开始将这些概念扩展到其他行为。”

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