視覺注意捕獲的神經(jīng)相關(guān)*

鄒騰甜 周 曙△ 晏麗君 王 優(yōu)

任務(wù)無關(guān)的分心物常常會(huì)干擾目標(biāo)刺激加工，導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)等注意捕獲現(xiàn)象;而視覺注意可忽略分心物的干擾而將注意焦點(diǎn)集中到任務(wù)目標(biāo)相關(guān)刺激。上述現(xiàn)象分別側(cè)重依賴刺激驅(qū)動(dòng)的自底向上(bottom-up)和任務(wù)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的自頂向下(top-down)加工路徑［1］。刺激驅(qū)動(dòng)(自底向上)加工在早期是否受到任務(wù)目標(biāo)(自頂向下)影響是當(dāng)前注意捕獲研究的爭(zhēng)議焦點(diǎn)［2-7］。

功能神經(jīng)影像研究給出了對(duì)應(yīng)的神經(jīng)相關(guān)［8-10］:腹側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)(VAN)由右側(cè)半球的顳頂聯(lián)合區(qū)、額中回、額下回及前島葉組成，實(shí)現(xiàn)自底向上的注意選擇過程(重定向反應(yīng));背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)(DAN)由雙側(cè)半球的頂內(nèi)溝、上頂葉、背側(cè)額葉及額眼區(qū)組成，實(shí)現(xiàn)自頂向下注意選擇過程(目標(biāo)選擇和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行)。但功能神經(jīng)影像因低時(shí)間分辨率而難以揭示注意網(wǎng)絡(luò)激活順序。既往注意捕獲的ERP 研究則聚焦于N2pc成分［11］，因缺乏空間信息而并未澄清爭(zhēng)論。我們采用具有突出分心物的視覺搜索范式和ERP 時(shí)空模式，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)角度深入揭示注意捕獲的機(jī)制。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象 18名受試者為碩士生或住院醫(yī)生，其中3人因眼動(dòng)干擾太大而被剔除。余15人(女6人)年齡介于22～31歲(25.73±1.87)歲。納入標(biāo)準(zhǔn)為身體健康，右利手，無神經(jīng)精神疾病及相應(yīng)家族史，(矯正)視力正常，無色盲色弱，此前未參加過類似實(shí)驗(yàn)，均知情同意并領(lǐng)取一定報(bào)酬。

1.2 方法

1.2.1 刺激材料 如圖1 所示，各圖片含1個(gè)菱形目標(biāo)和7個(gè)正方形分心物(1.6×1.6°)，各幾何圖形等距離圓周分布，菱形等概率出現(xiàn)在8個(gè)位置。8個(gè)圖形內(nèi)等概率含白色數(shù)字“2”和“5”。50%圖片有1個(gè)隨機(jī)位置的突出顏色分心物為紅色(圖1 用深黑色框代表)，其余非突出分心物為綠色(圖1中用灰色框代表)。各線條寬度為0.2°，幾何圖形中心距圖片中心視角為4.5°。背景均為黑色。刺激呈現(xiàn)在距離被試100 cm 的液晶顯示器上，屏幕刷新率為60 Hz。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)過程 在微暗房間內(nèi)，舒適坐位的受試者任務(wù)是搜索并識(shí)別菱形內(nèi)數(shù)字，數(shù)字2 或5分別對(duì)應(yīng)左或右手食指按鍵。各試次在屏幕中央首先呈現(xiàn)600 ms 白色十字作為注視點(diǎn)，隨后呈現(xiàn)1000 ms 刺激圖片。共有600個(gè)試次，每75試次(持續(xù)120 秒)安排休息30 秒。正式實(shí)驗(yàn)前按鍵練習(xí)4分鐘。

圖1 兩類刺激示例

1.2.3 腦電記錄與分析 本室研制的ERP 系統(tǒng)可同時(shí)記錄反應(yīng)時(shí)間和正誤率。19個(gè)記錄電極按國際10-20 系統(tǒng)安裝(FP1，F(xiàn)P2，F(xiàn)3，F(xiàn)4，C3，C4，P3，P4，O1，O2，F(xiàn)7，F(xiàn)8，T3，T4，T5，T6，F(xiàn)z，Cz，Pz)。雙側(cè)耳垂連接為參考，前額正中接地，通頻帶為［0.5，100］Hz，頭皮與電極阻抗＜10 kΩ。

刺激始端為0 時(shí)刻，ERP分析時(shí)間為刺激前-100 ms 至出現(xiàn)后1000 ms，刺激前時(shí)段為平均基線。自動(dòng)拒絕偽差閾值設(shè)為70μV，進(jìn)一步目測(cè)及手工排除眼動(dòng)等偽差。參與疊加的兩類EEG 片段均超過30個(gè)。

1.3 統(tǒng)計(jì)處理 行為和ERP 數(shù)據(jù)分別應(yīng)用SPSS 13.0和ERP 系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行配對(duì)t 檢驗(yàn)。ERP 對(duì)應(yīng)的t 值經(jīng)插值獲得統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像，α=0.05為顯著閾值。

2 結(jié)果

2.1 行為績(jī)效 有突出分心物的反應(yīng)時(shí)間(791.20±62.22)ms 顯著長(zhǎng)于無突出分心物(772.40±53.77)ms:t(14)=4.26，P＜0.001);有突出分心物的正確率(88.84±6.64)%與無突出分心物(90.96±3.53)%差異不顯著:t(14)=1.81，P=0.09。

圖2 為ERP 的t 值統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像時(shí)空模式

ERP 時(shí)空模式分析提示，先后激活的VAN和DAN 共同構(gòu)成了注意捕獲的神經(jīng)相關(guān)。

2.2 ERP 統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像時(shí)空模式 圖2為ERP 的t 值統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像時(shí)空模式。各模式數(shù)值為20 ms 平均值。19個(gè)圓圈為記錄電極位置，白色者為顯著效應(yīng)電極。顯著的ERP 效應(yīng)涉及腦區(qū)和時(shí)段包括:右側(cè)額頂顳區(qū)(140～180 ms)、后枕區(qū)和額正中區(qū)(220～260 ms)、雙側(cè)額區(qū)(360～460 ms)。

3 討論

本實(shí)驗(yàn)行為學(xué)結(jié)果提示突出分心物導(dǎo)致平均反應(yīng)時(shí)間顯著延長(zhǎng)且錯(cuò)誤率也有增高趨勢(shì)，證實(shí)了行為學(xué)意義上的注意捕獲現(xiàn)象［2-4］。

ERP 統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像提示:早期(140～180 ms)，激活的右側(cè)半球VAN 構(gòu)成注意捕獲的神經(jīng)相關(guān)，支持重定向反應(yīng)不受任務(wù)目標(biāo)影響的假說［2］。隨后(220～260 ms)，激活的額正中區(qū)(前扣帶)和枕區(qū)可能反映對(duì)分心信息的細(xì)致評(píng)價(jià);前扣帶也是突出性網(wǎng)絡(luò)(salience network)的重要組成［10］。后續(xù)(340～460 ms)，激活的雙側(cè)額區(qū)可能提示背側(cè)額頂網(wǎng)絡(luò)(DAN)抑制分心信息，這些與注意捕獲效應(yīng)與前額活動(dòng)負(fù)相關(guān)的功能神經(jīng)影像研究一致［12］，我們的結(jié)果給出了確切的時(shí)段。故DAN 在晚期也參與了注意捕獲功能的實(shí)現(xiàn)。

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