过去20年人类注意系统研究有哪些重要成果？专家带你走近警觉网络

编者按

在1990年出版的《神经科学年鉴》上，曾刊发了一篇重量级文献综述 (Posner& Petersen，1990)，其中总结了学界当时对于人类注意的研究成果。那时，神经影像学还处于起步阶段，大多数证据来自于对正常成年人或不同形式脑损伤患者的行为研究。然而，伴随着脑科学研究技术的飞速发展，利用正电子断层扫描及核磁共振成像来直接反映大脑活动，让研究者们能够对包括注意在内的心理过程的神经机制一窥究竟。在这篇论文发表后的第22个年头，Posner和Petersen又整合了4000到6000篇与注意和认知控制相关的脑成像研究论文，于2012年出版的《神经科学年鉴》上，再次发表了一篇文献综述，重新审视了这20多年间由于认知神经科学的进步所带来的人类注意脑机制研究新成果。少儿脑科技小课堂编辑部选取了这篇综述中的主要论述，力求原汁原味地呈现人类注意脑机制的最新研究结果和理论框架，以飨读者。

在1990年的综述中，作者提出了人类注意系统的三个基本概念。首先，注意系统在解剖学上与处理传入刺激、做出决策和产生输出的认知加工系统是相分离的；第二，从解剖学角度来来讲，注意的产生是不同脑区所组成的神经网络共同发挥作用的结果；第三，这些脑区分别执行不同的注意功能。这篇综述最具独特性的一个方面在于，它将注意系统分为三个具有独立解剖学基础的子网络：警觉网络、定向网络和执行网络。每个网络代表注意系统的一个组成成分。也就是这个独一无二之处，使得该论文与发表在《神经科学年鉴》的其他注意研究综述区别开来。在2012年的新综述中，这些重要的概念仍然得以保留，但是作者也同时更新了注意系统的框架，为其输入了新的内容。

在新综述中，作者概述了过去20年中与原有注意系统有关的主要进展。首先，文中重新介绍了注意系统的三个网络，探讨了这些网络的性质以及对它们的认识是如何演变的。接着，作者更新了注意系统的框架，为其补充了新的内容：自我调节与注意网络效能，并对它们的功能作了详细描述。最后，作者将注意系统的这些概念扩展到其他相关话题，比如，个体间的遗传变异如何与人与人之间注意网络效能的差异联系起来，儿童注意力的发展又是如何。根据新综述的框架，我们将这些内容重新组合，以读者最容易理解的方式呈现这些论述。我们以注意系统的成分为主线（包括三个最早提出的子网络以及新加入的两个内容），为读者分模块呈现对于原有网络在认识上的演变以及新成分的功能。之后，我们会对影响人类注意的遗传因素、儿童注意的发展及注意力的训练进行介绍。今天这篇文章的主题就涉及到注意系统的第一个子网络：警觉网络。

“唤起”的概念可以追溯到Moruzzi和Magoun (1949) 关于脑干网状系统在警觉保持中发挥作用的经典著作（图1，猕猴的大脑）。在认知心理学中，一个研究的重点是人如何在任务中产生和保持最佳的警觉和表现。

研究警觉性的一种方法是将警告信号置于目标出现之前，来让个体产生阶段性的警觉变化。这种警告线索带来的结果是使人的静息状态被一种新的状态所取代，而这种新的状态是人开始准备对目标作出探测和回应。如果对于目标的反应需要加快，则警告信号发出之后的反应时间就需要被缩短。这种反应的加快并不是因为人积累了关于目标更精确的信息，而且警告信号也并不会改变对于目标信息的掌握，但是它确实会改变注意定向的速度。

还有一些方法被用来研究持续性的警觉变化，主要包括在一天之内的变化（昼夜节律）。对警告信号的反应时间通常在清晨较长，并在一天的过程中持续下降，但它会在夜间再次上升，并在清晨达到新的高峰。这些指标也与诸如体温和皮质醇的日间变化相呼应。长期以来，研究者们建立起了一种研究模式，用一项非常持久且相当枯燥的任务来测量人的持续性警觉，其中的一些任务也逐渐被淘汰掉，比如让雷达操作员在长时间内寻找阈值附近的变化。警觉任务在很大程度上依赖于右脑皮层，经典的脑损伤研究和新近的影像学数据都证明，人的持续性警觉呈现出非常明显的右脑偏侧化。

现在，研究者们对于警觉系统背后的生理及药理学的理解发生了重大变化。强有力的证据表明，作为一种神经调质的去甲肾上腺素(norepinephrine，NE)与警觉系统有关。一个警告信号的出现往往伴随着蓝斑核的活动，而蓝斑核正是NE的来源，NE通路包括前额皮质和顶叶区中与背侧而非腹侧视觉通路相关的神经投射。

为了验证NE对于警告信号的作用是否具有特异性，研究人员使用了一项针对人类、猴子和老鼠的线索探测任务来分离关于目标将发生在何处（定位）和何时将要发生（警觉）的信息。对人类和猴子的药物研究结果表明，NE的释放影响警觉，而另外一种神经递质——乙酰胆碱(acetylcholine，Ach)则影响定向功能而不影响警觉。研究表明，人在警觉和定向上存在的个体差异在很大程度上是没有关系的，而且无论警觉的高低，只要存在线索，定向功能都会得到相同程度的改善。这些结果表明这两个功能之间是相互独立的。然而，当同时给人们提供了目标将在何时何地发生的信息时，这两个系统通常会协同工作。

从警告信号到目标信号的改变反映了对正在进行的活动的抑制，这被认为是为系统快速反应做准备。在中枢神经系统中，脑电图(EEG)会出现负面转换，称为伴随性负电位变化(contingent negative variation，CNV)，这种变化通常始于警告信号，可能一直持续到目标信号出现。这种负电位似乎部分来自前扣带回及其邻近结构，并可能与对警告信号的事件相关反应重叠。这种负面转换可能以驻波的形式存在于对侧半球的顶叶区。如果警告信号到目标信号之间的时间间隔是可预测的，可能要到目标信号即将出现之前才会显示CNV。

一项影像学研究表明，大脑右半球和丘脑的大部分区域都与阶段性和持续性警觉状态有关。然而，另一项研究表明，警告信号效应更多地依赖于左半球机制。这可能体现了关于警觉状态的大脑半球差异，其中右半球偏侧化通常涉及较慢的警觉效应（持续性），而左半球机制更可能涉及较高的时间（阶段性）或空间频率。阶段性和持续性警觉状态的大脑偏侧化原因现在仍不清楚。

在下一篇文章里，我们将带领大家进入注意系统的第二个子网络：定向网络。

小课堂推荐延伸阅读：《大家眼中的问题小孩，80%都体现在专注力不集中上，着眼六方面化解专注问题！》

这是小课堂曾发布的另一篇有关专注力的文章，推荐与本文一起搭配阅读，帮助你更了解你的孩子。

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蒙台梭利在《童年的秘密》中，讲到过他在“儿童之家”观到的一件小事：

一位三岁左右的小女孩，反反复复地把一系列圆柱体放入小孔，然后再把它们取出来，一次又一次，安安静静，聚精会神，完全不受老师和其他小朋友在旁边走动的影响。“她重复这项练习42遍，然后才停下来，仿佛从梦中醒来并愉快地微笑着。”

可见，专注做事，对于孩子来说，是一个相当愉快的过程。

专注力

专注力，又称注意力，指一个人专心于某一事物、或活动时的心理状态。

你的孩子在做作业时能保持高专注力吗?还是你发现他在学习的时候经常心不在焉?现在的问题是如何提高孩子的专注力。孩子们在探索周围世界的同时，也在学习分析和思考。在大人眼里看似普通的东西，对孩子来说却是新奇的。因此，孩子们往往会被周围发生的事情分心。你可以做很多事情来帮助你的孩子更好地集中注意力。

如何让孩子保持高专注力？

1.保持健康饮食

儿童摄入的高加工食品、含糖食品和饱和脂肪相对较多。研究表明，食用全谷物、蔬菜和水果有助于孩子的大脑功能。含有食用色素的食物可能会加剧儿童的多动症。因此，建议家长避免让孩子食用该类食物。

2.设立日常时间表

设立时间表是一件很好的事情，因为你的孩子知道在规定的时间做规定的事(做家务、睡觉、做作业等等)。设置一些惯例，让孩子知道接下来应该做什么。这将帮助你的孩子提高专注力，避免走神。

3.限制使用电子设备

专家认为，两岁以上的孩子每天只能看两个小时的电视，而两岁以下的孩子根本不应该看电视。同样的规则也适用于年龄较大的孩子，因为看太多的电视会妨碍孩子运动和思考，比如做作业、阅读、户外玩耍以及与家人和朋友互动。

4.脑力锻炼和身体锻炼

脑力锻炼和身体锻炼对提高孩子的注意力都非常重要。你可以试着和孩子玩一些棋盘游戏，这些游戏可以刺激和帮助你的孩子集中注意力，思考策略，这是为了加强脑力锻炼。事实证明，每天做30分钟体育锻炼的孩子更容易集中注意力，在学校表现更好，总体上也更积极。

5.玩一些需要集中注意力的游戏

这是“提高儿童注意力”的重要一步。通过这些游戏，你的孩子的注意力可以在短时间内得到提高。

身心一体化 这个练习是让你的孩子在一段时间内保持不动。让你的孩子坐在屋子中间的椅子上，告诉他在练习时不能离开椅子。这项运动有助于加强大脑和身体之间的神经联系。

视觉跟踪练习 这个练习旨在培养孩子的注意力技巧。让孩子坐下来，专注于你拿着的物体，在水平方向移动手中的物体，在这个过程中，让孩子保持专注。

硬币游戏 家长们喜欢这个游戏，因为它能提高孩子的排序能力、记忆力以及注意力和专注力。准备一堆各式各样的硬币、一块秒表和一张纸板。选择5个硬币，按顺序排列。让你的孩子看，并记住顺序。用纸板盖住硬币，然后让你的孩子从一堆硬币中挑选出相同的顺序。用秒表计算他花了多长时间完成，鼓励他做得更快。

填字游戏和图画游戏 填字游戏可以提高孩子的单词排序能力和注意力。拼图可以提高注意力。

给你的孩子一个舒适安静的居处，这有助于提高孩子的注意力，因为孩子无法像成年人一样有能力屏蔽干扰。在工作区域播放柔和的音乐有助于掩盖来自另一个房间的杂音。

6.表扬不批评孩子

表扬孩子是非常重要的。避免不必要的批评，尤其是在孩子注意力不集中的时候。当你注意到孩子注意力不集中时，试着让他恢复专注力，而不是批评孩子。

中国有文学巨匠鲁迅因看书太专注，误把墨水当成饭食吃到嘴中；外国有物理学家牛顿沉迷于做实验，把手表当做鸡蛋丢进锅里。

他们都并非聪颖过人的神童，但凭着对热爱的工作极强的专注力，成就了非凡的事业。

小课堂Tips

正如蒲松龄所说：“性痴，则其志凝；故书痴者文必工，艺痴者技必良。”

如果专注力差是一种“不良”，那我们需要做的只是：足够的宽容，允许不良；足够的坚定，去纠正不良”。和孩子一起慢慢提高，让孩子走出属于自己的人生。

少儿脑科技小课堂系头条号签约作者

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