荊秀娟 王一峰

(1西南財經大學天府學院,成都 610052)(2電子科技大學生命科學與技術學院,神經信息教育部重點實驗室,成都 611731)

1 引言

注意是認知科學的核心主題。它是指準備或選擇物理環(huán)境或記憶中的特定內容的心理過程(Raz &Buhle,2006)。長期以來,研究者把注意視為一個單一的系統(tǒng)。隨著研究的深入,已有的理論在解釋注意現象時表現出越來越多的缺陷。為解決單一系統(tǒng)理論的缺陷,Posner和 Peterson(1990)基于認知神經心理學的研究提出注意網絡模型來描述人類注意系統(tǒng)的工作模式。該模型把注意系統(tǒng)分成警覺(alerting)、定向(orienting)和執(zhí)行控制(executive control)三個子成分。警覺是指達到或保持一種狀態(tài),在該狀態(tài)下對即將到來的信息的敏感度增加;定向是將注意力轉移到將要選擇或關注的刺激上;執(zhí)行控制是指對預期、刺激和反應之間的沖突的監(jiān)控和解決(Petersen &Posner,2012)。該模型認為,注意系統(tǒng)的三個成分是相互獨立的(Fan,McCandliss,Sommer,Raz,&Posner,2002;Posner &Petersen,1990);但是大量研究發(fā)現三個注意網絡之間存在復雜的交互作用(Callejas,Lupiá?ez,&Tudela,2004;Fan et al.,2009;Fuentes &Campoy,2008;Wang et al.,2014)。注意網絡間交互作用的研究對揭示注意系統(tǒng)的工作機制,闡釋注意系統(tǒng)的發(fā)展和老化規(guī)律以及理解注意系統(tǒng)疾病的機理至關重要。近年來已有大量研究致力于探索注意網絡獨立性的測量及網絡間交互作用的機制。

2 注意網絡間關系的研究范式

Fan,McCandliss,Sommer,Raz和Posner(2002)最早提出注意網絡測驗(Attention Network Test,ANT)來檢驗注意網絡的效率及其獨立性。該測驗的目標刺激是呈現在屏幕偏上方或偏下方的5個排成一行的箭頭。第三個箭頭與兩側箭頭的方向相同(一致條件),或不同(不一致條件)。箭頭出現前有4種線索條件：空間線索(一個星號出現在目標將要出現的位置)、中央線索(星號出現在注視點位置)、雙線索(兩個星號分別位于屏幕偏上或偏下方目標可能出現的位置)、無線索(注視點保持不變)。被試的任務是判斷第三個箭頭的方向。不同網絡的效應通過不同條件的反應時(reaction time,RT)相減得到。其中,警覺效應 =RT(無線索)–RT(雙線索);定向效應 =RT(中央線索)–RT(空間線索);執(zhí)行控制效應 =RT(不一致)–RT(一致)。在ANT中,警覺和定向效應都是通過線索條件來定義的,因而二者之間的交互作用難以被測量;其次,ANT中的空間線索是100%有效的,因而對定向效應的測量同時包含了外源性和內源性的注意轉移(Chica,Bartolomeo,&Lupiá?ez,2013;Ishigami &Klein,2010)。

為了研究警覺和定向之間的交互作用及測量單純的外源性注意定向,Callejas等(2004)在ANT基礎上引入聲音警覺刺激,并把空間線索的有效性改為 50%,開發(fā)出用于測量交互作用的 ANT(Attention Network Test for Interactions,ANT-I)。在 ANT-I中,警覺和定向效應分別為RT(無聲音提示)–RT(有聲音提示)和RT(無效線索)–RT(有效線索);執(zhí)行控制效應仍為RT(不一致)–RT(一致)。ANT-I中只有50%的空間線索是有效的,因而內源性注意不起作用;定向網絡的測量依賴于外源性線索能在多大程度上吸引注意(Ishigami &Klein,2011)。但是ANT-I范式存在諸多問題,比如聽覺信號和空間線索都能誘發(fā)警覺效應(Ishigami,Fisk,Wojtowicz,&Klein,2013)。當同時使用聽覺和視覺信號時,還需要視聽整合加工(Koelewijn,Bronkhorst,&Theeuwes,2010)。因此,多感覺整合情境下警覺與定向的交互作用可能存在諸多干擾因素(Botta,Lupiá?ez,&Chica,2014)。

隨著注意網絡研究的深入,網絡間交互作用得到廣泛報告(Callejas,Lupiá?ez,Funes,&Tudela,2005;Fan et al.,2007;Fuentes &Campoy,2008)。于是,Fan等(2009)提出 ANT的修正版(revised ANT,ANT-R),以更深入地研究注意網絡間的交互作用。ANT-R將空閑線索的有效性設置為75%,增加了位置沖突的條件,還設置了不同的線索-目標間隔,但沒有引入聲音刺激。該范式雖然細化了沖突的類型,考察了網絡間交互作用的時間效應,但沒有將內源性和外源性注意很好地分離,也不能測量警覺和定向之間的交互作用。

上述研究范式還存在兩個共同的問題。一是它們都采用正交比較的方法計算網絡分數,網絡效應之間存在交叉干擾。比如,警覺和定向網絡分數的計算都包含一致和不一致的目標,從而受執(zhí)行控制網絡的影響。交互作用的存在使得對注意網絡的測量不適宜采用正交比較的方法(McConnell&Shore,2011;Wang et al.,2014)。二是警覺和定向網絡之間的關系不能得到有效揭示。ANT和ANT-R不能計算警覺和定向網絡的交互作用;而ANT-I中警覺和定向網絡的關系受到視聽整合、重復警覺等因素的干擾。鑒于此,Wang等(2014,2015)結合組塊設計的 ANT和非正交比較的方法對注意網絡的效應和交互作用進行了有效分離。該方法在測量警覺網絡時將所有目標刺激都置于中央位置并且不包含不一致條件,因此排除了定向和執(zhí)行控制網絡的干擾;在測量定向網絡時取消了線索條件和不一致條件,因此排除了警覺和執(zhí)行控制網絡的干擾,測得了純粹的外源性注意定向;在測量執(zhí)行控制網絡時取消了線索條件并將所有目標刺激都置于中央位置,從而排除了警覺和定向網絡的干擾。在測量網絡間的交互作用時,對注意網絡兩兩配對,排除第三個網絡的干擾。但是該方法沒有考慮線索-目標間隔時間對網絡間關系的影響,也沒有細分瞬時/持續(xù)性警覺以及知覺/反應沖突之間的關系。

此外,一些研究者對ANT進行改進以適應不同的應用要求。比如,兒童版的ANT(Rueda et al.,2004),測量偏側化的ANT(Greene et al.,2008)及增加了喚醒水平測試的ANT(Roca,Castro,López-Ramón,&Lupiánez,2011)。這些改進的主要目的不是研究注意網絡間的交互作用,因此我們不再贅述。

3 注意網絡間的關系

3.1 注意網絡間的相關性

盡管注意網絡在復雜的任務以及日常生活中存在交互作用,但網絡間存在較大的個體差異和較低的相關性(Petersen &Posner,2012)。雖然有少數使用 ANT及其變式的研究報告了注意網絡間的顯著相關(Fossella et al.,2002;Wang et al.,2014),但是大部分研究認為三個注意網絡之間是相對獨立的。MacLeod等(2010)指出,較低的測量信度可能導致網絡間的相關性被低估。他們通過對15個研究中超過1000個樣本的分析發(fā)現：警覺、定向和執(zhí)行控制網絡的分半信度分別為 0.2、0.32和0.65;而網絡間的相關性小于0.1。Habekost,Petersen和Vangkilde(2014)指出,警覺和定向網絡的重測信度在 0.35到0.6之間;而執(zhí)行控制網絡的重測信度在0.65到0.8之間。Wang等(2014,2015)的研究雖然獲得了較高的分半信度,但沒有得到穩(wěn)定的網絡間的相關性,表明注意網絡間具有獨立性。從發(fā)展和臨床的角度來看,個體在發(fā)展中形成了獨特的警覺-定向-執(zhí)行控制的模式,一個或多個網絡的異常發(fā)展往往與某些疾病具有關聯。

3.2 注意網絡間的交互作用

雖然注意網絡之間相關性較弱,但許多研究揭示了網絡之間的交互作用。Fan等(2002)最初的研究即發(fā)現了線索和目標的交互作用。隨后的ANT-I范式(Callejas et al.,2004,2005;Weinbach &Henik,2012)揭示出執(zhí)行控制網絡受警覺網絡的抑制并且被定向網絡強化;同時,警覺網絡在線索之后的 500ms內加快了定向的效率(Fuentes &Campoy,2008)。MacLeod等(2010)的元分析表明,執(zhí)行控制網絡與其他兩個網絡之間的交互作用得到最廣泛的報道。其中,警覺和執(zhí)行控制網絡之間的關系得到了最多的證據支持(Ishigami &Klein,2010;Posner &Petersen,1990;Roca et al.,2011),定向與警覺、定向與執(zhí)行控制網絡間關系的報道相對較少(Raz &Buhle,2006)。從發(fā)展的角度看,自 2歲開始,執(zhí)行控制網絡逐漸從警覺和定向網絡中分化出來,并反過來調節(jié)警覺和定向功能,成為認知控制的主體(Fjell et al.,2012;Rothbart &Posner,2015)。由于大部分研究的被試都大于2歲,這可能是執(zhí)行控制網絡與其他網絡的交互作用得到更多報道的主要原因。

近年來,研究者開始關注三個網絡在不同情境下的交互作用以及注意網絡的子成分對交互作用的影響。比如,持續(xù)性警覺損害內源性而非外源性注意定向(Roca et al.,2012);警覺線索能提高瞬時警覺及視覺敏感性,而空間提示能夠同時進行自上而下和自下而上的調節(jié)(Botta et al.,2014);Wang等(2015)結合組塊設計的 ANT和非正交比較的方法揭示出注意網絡間兩兩的相互抑制關系。注意網絡間的關系是復雜的,研究者也從不同角度對這些復雜關系進行了理論解釋。這些理論可以從認知和神經生理兩方面來理解。

4 注意網絡間關系的認知機制

4.1 認知策略觀點

大部分行為研究中關于注意網絡間交互作用的解釋是從認知策略的角度出發(fā)的。從線索的角度講,成功完成ANT任務需要聚焦于目標刺激的局部特征,因此在等待線索或目標出現時的最優(yōu)策略是集中注意于注視點位置而非將注意分配到目標可能出現的兩個位置上。在無線索條件下,注意在目標出現時仍處于聚焦狀態(tài),從而更容易忽略側翼刺激的干擾(Callejas et al.,2005;McConnell&Shore,2011)。但是當各個線索條件交替出現時,被試無法預期將要到來的是線索還是目標,使得認知負荷增大;在目標出現時被試會采用反應抑制策略以避免對線索作出誤反應,從而增加了無線索條件下的反應時(Boulinguez,Ballanger,Granjon,&Benraiss,2009;Galvao-Carmona et al.,2014)。

中央線索提供了時間信息但未提供空間信息。由于空間信息的缺失,被試會把注意力分配到兩個目標位置上;由于注意分散,被試在目標出現時需要更高的執(zhí)行控制能力以作出適當的反應(McConnell &Shore,2011)。Weinbach和 Henik(2011,2012,2013)的研究表明警覺線索在空間上能夠誘發(fā)整體加工策略,從而增強了無關刺激對目標的干擾;在時間上則能誘發(fā)短時的高喚醒狀態(tài)和長時的預期效應,并且這兩種時間因素獨立地對沖突效應發(fā)生作用。此外,警覺還是調節(jié)空間注意的關鍵因素。瞬時警覺能夠通過增加對目標的知覺敏感性增加內源性定向效應(Botta et al.,2014)。Callejas等(2005)用聽覺信號誘發(fā)警覺反應,發(fā)現了警覺對視覺定向的加速作用。由于聽覺信號比視覺信號能更有效地提高警覺狀態(tài)(Fuentes &Campoy,2008),這種警覺對定向的加速作用可能與感覺通道的加工有關,而非單純的注意效應。

在空間線索條件下,被試提前將注意轉移到目標位置。提前的注意聚焦會降低目標出現時的認知需求,因而對執(zhí)行控制的要求降低(McConnell&Shore,2011)。與中央線索相比,空間線索對目標位置的預期更準確,因而預期難度會降低;同時,提前聚焦注意可以更有效地忽略無關刺激的干擾,使沖突更易解決(Galvao-Carmona et al.,2014)。與無線索條件相比,空間線索不僅提高了警覺水平,還能降低時間預期和認知負荷(Galvao-Carmona et al.,2014)。

與中央線索條件一樣,雙線索條件下被試需將注意分配在兩個目標位置。擴大的注意范圍使得確認目標特征和排除側翼干擾變得困難,從而增強沖突效應(McConnell &Shore,2011)。雖然雙線索和中央線索都提供了時間線索,但二者的視覺效應不同;目前還沒有研究表明這種視覺特征的不等價是否會引起注意效應的差異。

當空間線索的有效性降為 50%時,如果被試不對空間位置進行猜測,內源性定向就不再起作用;但是注意定向同時受到任務情境和被試策略的影響,而非在線索或目標出現后就立即轉向與線索相反的方向,這就導致很多使用空間線索的ANT研究中返回抑制現象的消失(Girardi,Antonucci,&Nico,2014)。一旦目標出現在與線索相反的位置(無效線索條件),注意重定向就發(fā)揮作用,但是在短時間內不能有效聚焦,使注意范圍擴大到側翼刺激,進而使沖突加強(Callejas et al.,2005)。

就目標刺激而言,不一致條件涉及任務難度的增加、反應抑制以及知覺和反應等多個加工過程對反應時間需求的增加,與之伴隨的是腦電P3波幅的減小(Vázquez-Marrufo et al.,2014)。Galvao-Carmona等(2014)發(fā)現線索和目標的交互作用還調節(jié) N1的潛伏期。他們認為這是由于執(zhí)行控制系統(tǒng)不能利用空間線索去減少不一致條件下的沖突導致的。Salzer,Oron-Gilad和Henik(2015)則認為,在需要高認知資源的任務中,警覺線索可能沒有被加工或者加工達到天花板水平。這些研究表明,線索與目標的交互作用可能由線索引起也可能由目標引起;復雜的線索和目標情境下被試會采取不同的認知策略以更好地完成任務。

總之,認知策略的觀點以不同線索條件引起的注意聚焦的差異為核心來解釋三個網絡的交互作用,但對警覺與定向之間的關系缺乏有效的解釋。此外,這種觀點用狀態(tài)性的策略來解釋注意網絡間的關系,受情境和任務影響較大,因而難以將不同的注意網絡有機整合在一起。

4.2 注意資源觀點

與認知策略觀點不同,注意資源觀點在一個統(tǒng)一的注意資源庫中解釋網絡間的關系;因而該理論具有較強的統(tǒng)一性且較少受情境制約。Fan和Mackie等人認為,注意系統(tǒng)的不同成分之間是有機聯系的,他們共同使用注意資源庫,協(xié)同提高注意效率(Fan,2014;Fan et al.,2009;Mackie,van Dam,&Fan,2013)。

在最初的研究中,Fan等(2002)指出,無線索條件下被試需要更長的時間作出反應,從而提供了更長的時間去解決沖突。相似的,雙線索條件下更大的側翼效應縮短了反應時間,進而阻礙沖突解決。因此,無線索條件下沖突效應減小和雙線索條件下沖突效應增大共同導致了不一致條件比一致條件下警覺效應減小。此外,不一致條件在空間線索比在中央線索下反應時更短,導致定向效應增大。該研究用反應時差異反映注意資源的需求,但該結果也可能是人為地通過正交比較法把多個網絡的測量放在一起造成的,而非真正反映了不同網絡對注意資源的競爭。

Fan等隨后的研究為資源競爭理論提供了更有力的支持。首先,警覺和執(zhí)行控制都涉及前扣帶回(anterior cingulate cortex,ACC)的活動(Fan,McCandliss,Fossella,Flombaum,&Posner,2005)和 alpha波的抑制(Fan,Byrne,Worden,Guise,McCandliss,et al.,2007)。其次,有效的空間線索增強了執(zhí)行控制能力,而無效的空間線索則減弱了執(zhí)行控制能力,暗示定向和執(zhí)行控制網絡可能共享注意資源(Fan et al.,2009)。在注意功能理論中,他們進一步指出注意的功能是支持認知控制以降低不確定性。其中,警覺降低了時間的不確定性;定向降低了空間的不確定性;而執(zhí)行控制在加工和反應階段偏向任務相關的加工。三個網絡協(xié)調合作,共享注意資源(Mackie et al.,2013)。

最近,資源競爭理論得到了更多的支持。Salzer等(2015)認為,警覺信號的加工受注意資源的制約。一方面,警覺信號在低負荷的外源性定向過程中能得到更有效的加工;另一方面,在有效線索條件下警覺信號的加工需要更多注意資源。Wang等(2015)最近的研究發(fā)現,當兩個注意網絡同時工作時,網絡之間總是相互抑制的。這種現象符合資源競爭假設,但無法用認知策略來解釋。近年來,注意資源的共享與競爭受到越來越多的生物化學和神經成像研究的支持。

5 注意網絡間關系的神經生理機制

5.1 生物化學觀點

早期研究認為,不同的注意網絡是由不同的神經遞質及基因多態(tài)性驅動的。其中,警覺受藍斑-去甲腎上腺素(locus coeruleus-norepinephrine,LC-NE)系統(tǒng)及ADRA2A、NET等NE基因的驅動;乙酰膽堿(Acetylcholine,ACh)及膽堿能系統(tǒng)的基因多態(tài)性(如 CHRNA4和 APOE)影響對知覺線索的定向能力;多巴胺(Dopamine,DA)受體(DRD4)、轉運蛋白(DAT1)和酶(COMT)的多態(tài)性與執(zhí)行控制能力有關(McConnell &Shore,2011;Rothbart &Posner,2015;Posner,Rothbart,&Sheese,2007)。

近年來,這種觀點受到兩方面挑戰(zhàn)：一是單一神經遞質活動模式的復雜性,二是神經遞質之間復雜的相互作用。就前者而言,NE和DA都表現出瞬時發(fā)放和持續(xù)性發(fā)放兩種模式(Aston-Jones &Cohen,2005;Bromberg-Martin,Matsumoto,&Hikosaka,2010),并且這兩種神經遞質與行為績效之間的關系都呈倒 U形曲線(Aston-Jones &Cohen,2005;Cools &D'Esposito,2011)。從神經遞質之間的關系來看,三種遞質都與多種認知活動相關聯,共同驅動著注意中的不同過程(Sara &Bouret,2012;Sarter,Lustig,Howe,Gritton,&Berry,2014)。

LC是NE的唯一分泌源,對NE的發(fā)放具有瞬時和緩慢兩種模式。根據Aston-Jones和Cohen(2005)的增益理論(gain theory),瞬時發(fā)放能優(yōu)化當前任務的績效;一旦當前任務的獎賞不再提高,就轉為緩慢發(fā)放,以便探索更多可能的行為模式,促使長期任務績效的提升。緩慢發(fā)放時,低水平的NE會使機體覺醒降低,中等水平的NE下行為表現最好,而高水平的 NE下行為易受干擾。NE的瞬時發(fā)放與高水平的行為表現相關聯。NE緩慢發(fā)放時,瞬時發(fā)放受到抑制,需要集中注意的任務受到干擾。在注意任務中,無線索和中央線索條件會誘發(fā)緩慢的 NE發(fā)放,以促進對當前目標的快速反應(Gabay,Pertzov,&Henik,2011)。NE的瞬時發(fā)放會過濾無關刺激,促進注意聚焦,同時 NE發(fā)放總量減少,表現出執(zhí)行控制對警覺網絡的抑制(Gabay et al.,2011;Salzer et al.,2015)。NE慢性發(fā)放增加使機體更有效地探測新刺激,對周圍刺激更加敏感,行為更易受干擾,因而使沖突效應增強。在不一致條件下,認知負荷的增加會誘發(fā) NE的瞬時發(fā)放,以付出更多努力去監(jiān)控更難的任務。NE的瞬時/緩慢發(fā)放主要通過與動機的相關性來影響行為,與瞬時/持續(xù)性警覺不能混為一談。大量研究表明,持續(xù)性注意受到包括 NE在內的兒茶酚胺系統(tǒng)、膽堿能及血清素系統(tǒng)的共同調節(jié)(Bartolomeo,2014)?？傊?LC-NE系統(tǒng)在優(yōu)化行為績效和維持警覺狀態(tài)中起重要作用,能夠調節(jié)警覺和執(zhí)行控制兩個網絡的效率。

腹側被蓋區(qū) DA 系統(tǒng)(ventral tegmental dopamine system)在目標導向的行為中起關鍵作用(Westlye,Grydeland,Walhovd,&Fjell,2011)。與NE相似,DA也有瞬時和緩慢發(fā)放兩種模式。DA的瞬時發(fā)放與凸顯的感覺刺激的加工、注意轉移及短時的注意高度集中有關,主要受 D1類多巴胺受體調節(jié)(Aboitiz,Ossandón,Zamorano,Palma,&Carrasco,2014)。DA的慢性發(fā)放主要受D2類多巴胺受體調節(jié),隨著對不確定事件的期望升高而增加,與警覺水平和對反應的準備有關,并抑制瞬時發(fā)放。兩種活動模式之間適當的交替平衡使注意力能維持一定的時間并能隨環(huán)境信息的更新而變化(Aboitiz et al.,2014)。異常的DA慢性發(fā)放表現出動機缺失、注意力分散及焦慮等與 NE的慢性發(fā)放類似的現象(Aboitiz et al.,2014;Aston-Jones &Cohen,2005)。DA神經元在有警覺信號時活動增強,這種警覺性反應會隨著對刺激的熟悉而逐漸消退,并與定向反應的習慣化并行發(fā)生(Bromberg-Martin et al.,2010)。此外,DA還是NE的代謝前體(Snyder,2011),二者與行為績效都呈倒U形關系(Aston-Jones &Cohen,2005;Cools &D'Esposito,2011)。這些證據表明,DA不僅驅動執(zhí)行控制網絡的活動,而且參與對警覺和定向網絡的控制。

ACh在自上而下的注意控制中起重要作用,并參與注意定向和刺激辨別(Klinkenberg,Sambeth,&Blokland,2011)。ACh的瞬時發(fā)放能夠降低目標檢測的不確定性(Sarter et al.,2014)。這種功能同樣存在于 NE和 5-羥色胺上行投射系統(tǒng)中,從而支持了注意功能理論(Mackie et al.,2013)。因此,ACh不僅參與注意定向過程,還跟執(zhí)行控制有密切聯系。

綜上所述,NE、DA和Ach都與多種注意過程相關聯,而不是僅支持單一的注意網絡。神經遞質層面的廣泛作用為注意網絡間的交互作用奠定了基礎,使注意的子成分相互協(xié)調、有機統(tǒng)一成一個完整的注意系統(tǒng)。

5.2 神經成像觀點

生物化學主要關注與注意相關的微觀腦活動,而神經成像主要從介觀和宏觀角度研究注意機制。早期功能定位的研究發(fā)現,警覺響應與與額頂區(qū)域及丘腦(thalamus)的活動有關;定向網絡與頂上小葉(superior parietal lobe)、上丘(superior colliculus)、額葉眼動區(qū)(frontal eye fields)的活動有關;而執(zhí)行控制網絡與 ACC、背外側前額葉(dorsal-lateral prefrontal cortex,DLPFC)和右側額下回(inferior frontal gyrus)的活動有關(McConnell&Shore,2011;Westlye et al.,2011)。其中,ACC 被認為是調節(jié)警覺和執(zhí)行控制功能的重要腦區(qū)。它一方面能監(jiān)控沖突和喚醒水平并觸發(fā) DLPFC去解決沖突,另一方面與右側額頂區(qū)域產生拮抗活動,直接調節(jié)警覺狀態(tài)(Raz &Buhle,2006)。此外,ACC與NE和ACh系統(tǒng)的皮層下結構有緊密的聯系,能夠通過這些系統(tǒng)調節(jié)警覺和定向功能(Bartolomeo,2014)。

近年來對注意網絡的研究更多從功能整合的角度入手,研究固有網絡(intrinsic network)在注意調節(jié)中的作用。其中與注意系統(tǒng)相關的網絡包括額頂網絡(frontoparietal network,FPN)、背側注意網絡(dorsal attention network,DAN)、腹側注意網絡(ventral attention network,VAN)、凸顯網絡(salience network,SN)及默認網絡(default mode network,DMN)。FPN是執(zhí)行控制網絡的重要組成部分,主要負責任務的實時監(jiān)控(Petersen &Posner,2012);FPN的自發(fā)活動與警覺分數具有顯著相關(Visintin et al.,2015),它在警覺和執(zhí)行控制任務中有相似的激活(Liu,Park,Gu,&Fan,2010)。DAN主要負責自上而下的注意(Chica et al.,2013)、持續(xù)性注意及工作記憶(Aboitiz et al.,2014);DAN的頂葉部分的自發(fā)活動與知覺沖突、位置沖突及二者的交互作用有關(Visintin et al.,2015)。VAN主要與自下而上的注意、注意轉移與重新定向有關(Aboitiz et al.,2014;Chica et al.,2013)。SN 在執(zhí)行控制網絡中負責任務狀態(tài)的保持(Petersen &Posner,2012);其額下回部分的自發(fā)活動與知覺和位置沖突的交互作用及知覺和注意定向的交互作用相關(Visintin et al.,2015)。DMN調節(jié)注意在內部心理活動和外部刺激加工之間的轉換(李雨,舒華,2014);其自發(fā)活動水平與警覺和執(zhí)行控制分數相關(Visintin et al.,2015)。由此可見,除VAN外,這些網絡的活動一般與多個注意網絡有關。

此外,神經遞質的發(fā)放模式影響固有網絡間的關系,進而調節(jié)注意網絡間的關系。注意控制網絡主要與 NE和 DA的瞬時發(fā)放有關(Dang,O'Neil,&Jagust,2012)。DA的瞬時發(fā)放能促使SN和VAN的活動,使注意從靜息模式轉到任務模式,促進對刺激的定向加工(Aboitiz et al.,2014)。低水平的 DA緩慢發(fā)放能抑制注意控制網絡的活動,促進DMN的活動;中等水平的DA緩慢發(fā)放能使機體保持適宜的喚醒水平,促進DAN和SN的活動;高水平的 DA緩慢發(fā)放則促進 VAN的活動,使行為易受干擾(Aboitiz et al.,2014)。由此可見,神經遞質的活動不僅調節(jié)局部腦區(qū)的活動,還能調節(jié)神經網絡水平的活動及網絡間的關系,進而改變注意狀態(tài)。在復雜情境下,注意系統(tǒng)的子成分并非單獨活動,而是在神經遞質和神經網絡的驅動下互相調節(jié),以有效完成注意任務、促進適應性行為。

6 總結與展望

從注意網絡間是否彼此獨立到注意網絡間如何相互作用,人們對注意網絡間關系的認識不斷深入(Mackie et al.,2013;Petersen &Posner,2012;Raz &Buhle,2006;Wang et al.,2015)。遺傳學研究主要關注與驅動注意網絡的神經遞質相關的基因多態(tài)性,局限在單個注意網絡與基因表達的關系而非網絡間的交互作用(Fossella et al.,2002;Newman et al.,2014;Posner et al.,2007)。生物化學研究表明每種神經遞質主要驅動一個注意網絡,同時又與多個注意過程相關聯,對皮層活動進行廣泛調節(jié),因而支持注意網絡間的交互作用(Aboitiz et al.,2014;Dang et al.,2012;Sara &Bouret,2012)。神經成像研究從共享腦區(qū)及腦網絡的角度闡述了注意網絡間交互作用的機制(Fan et al.,2005;Galvao-Carmona et al.,2014;Visintin et al.,2015)。行為研究則揭示出注意網絡相互作用時的認知策略及對資源的競爭(Fan et al.,2009;MacLeod et al.,2010;McConnell &Shore,2011)。會聚的證據表明注意網絡間獨立而又統(tǒng)一的關系：注意網絡分工合作以最少的資源適應復雜環(huán)境對注意的要求,共同調節(jié)適應性行為。

雖然對注意網絡間關系的研究取得了可喜的進展,但是研究中還存在較多的問題。首先,雖然ANT已經被廣泛應用于臨床和發(fā)展研究中(Fjell et al.,2012;Habekost et al.,2014;Ishigami et al.,2013;Rueda et al.,2004),但測量信度較低,尤其是警覺和定向網絡的信度遠遠不能滿足臨床要求(Habekost et al.,2014;MacLeod et al.,2010)。有研究者認為執(zhí)行控制網絡是特質性的,而警覺和定向網絡是狀態(tài)性的,因此對警覺和定向的測量具有更多的不穩(wěn)定性(McConnell &Shore,2011;Posner et al.,2007)。但是最近 Wang等(2014,2015)研究表明,可以通過改進測量和統(tǒng)計方法來提高信度。因此,改進測量方法、找到影響注意網絡獨立性及交互作用的因素是當前研究亟待解決的問題。

其次,除了對測量工具的依賴,對注意網絡的測量還取決于是否有恰當的定義。ANT及其變式對注意網絡的定義不同,可能導致研究結果缺乏可比性。比如ANT和ANT-I對定向網絡的測量包含了不同比例的內源性和外源性定向,使得不同研究間的結果難以比較。生物化學研究中的生理覺醒與心理警覺并不完全相同,但很多研究對警覺和覺醒的區(qū)分并不明確。對實驗變量進行更加明確的定義必定會極大促進對注意網絡及其相互關系的理解。

最后,ANT已經成為神經心理學中的流行工具,用于測量特殊人群中特定的注意網絡缺陷,指導特定注意網絡缺陷的治療及測量正常人群中注意網絡的發(fā)展差異(Rothbart &Posner,2015)。但是由于測量信度較低,注意網絡間的關系還不完全清楚。將來的研究一方面要加強測量工具的改進,另一方面要加強對注意網絡子成分的探索。作為人類認知活動的調節(jié)器,注意網絡間如何分工合作以協(xié)調適應性行為將成為行為、臨床、影像、遺傳等多學科共同的研究主題。

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