PNAS：注意力也有“扫视抑制”？何生/张杰栋发现注意力转换时视觉敏感性被暂时压制

人类视觉系统能够通过多种机制（包括眼球扫视和头部转动）将神经资源从一个空间位置快速转移至另一位置。尽管这些机制使大脑能够在有限认知资源下广泛探索视觉环境，但此类转移动作也会引入无关的视觉信号，例如视网膜运动模糊。

为应对这一挑战，视觉系统进化出显著能力，能够选择性抑制由自身动作引发的视觉信号，从而增强环境知觉的稳定性与精确性。在快速注视转移过程中，视觉系统会在扫视期间特异性抑制视觉敏感度，这一现象被称为扫视抑制。

注意力与注视类似，在视觉处理过程中同样对认知资源的分配起着关键作用，并且会经历频繁而快速的转移。注意力转移与扫视之间的根本区别在于，注意力转移发生在表征空间内，无需感觉器官的运动，因此不会明确引入额外的视觉信号。

尽管如此，这些注意力转移会改变早期视觉皮层中视网膜拓扑组织的神经反应模式。视觉皮层中的注意力分配是一个动态且交互的过程，受自上而下的控制（由任务需求或先验知识引导）与自下而上的输入（视觉显著性）共同塑造。自上而下的控制在短时间尺度上保持相对稳定，而自下而上的输入则高度动态且不可预测。

在快速注意力转移期间，暂时抑制自下而上的输入有助于实现认知资源的稳定与精确分配。视觉敏感度在注意力转移期间是否受到抑制？如果受到抑制，这种抑制发生在视觉处理网络中的哪个环节？

图1.瞳孔测量实验中的行为任务与分析流程（摘自

PNAS

）

研究注意力转移期间视觉敏感度的挑战之一在于识别注意力转移的发生时间。与可通过追踪眼球运动识别的扫视不同，注意力转移是隐性的。揭示注意力节律性特征的密集采样范式为识别视觉处理过程中的注意力转移提供了替代方法。

过去十年中，行为学与神经学证据不断累积，揭示了注意力采样在θ频率下运行的节律特性。此外，在密集采样范式中，当两个位置同时被注意时，不同位置的行为表现可观察到反相振荡。同时，振荡频率随着位置数量的增加而降低。

这些行为观察结果支持以下观点：在θ频率下，单一的节律性注意焦点会在多个位置之间周期性转移，以覆盖多个位置。与此观点一致的是，神经学证据表明，大脑中的θ振荡与多位置注意力任务中的行为振荡相关。基于前额叶神经活动的解码分析直接揭示了注意力在θ频率下的周期性转移。

综上所述，近期研究揭示了在多位置注意力任务中，单一注意焦点如何以θ频率在位置间周期性转移的机制。在本研究中，作者采用密集采样范式来识别注意力正在采样某位置或在位置间转移的周期性时间窗口。

另一个挑战是在不干扰注意力任务的前提下测量视觉敏感度。用于测量视觉敏感度的探测刺激必须与任务无关；否则，它们会改变注意力振荡的轨迹并导致任务过程中的预期偏差。

为满足这一要求，作者使用瞳孔测量法和对任务无关探测刺激的脑磁图（MEG）反应来评估不同注意力状态下的视觉敏感度。一方面，瞳孔大小是对光敏感的指标，同时也是刺激对比度的有效指标。此外，对不同空间频率光栅的瞳孔收缩幅度与对比敏感度函数相对应，表明瞳孔反应可作为视觉敏感度的有效指标。

已有研究利用瞳孔反应检测了扫视期间视觉敏感度的变化（即扫视抑制）。另一方面，脑磁图信号提供了枕叶皮层对视觉探测刺激的神经反应测量。因此，脑磁图信号是视觉敏感度的神经指标。本研究包含五个实验，在不同注意力状态下随机呈现与任务无关的探测刺激，并记录瞳孔测量或脑磁图反应以评估视觉敏感度。

在注意力转移期间确实观察到了视觉敏感度的降低。此外，为验证视觉敏感度的变化是由注意力转移而非节律性注意力采样的波动所致，作者在单位置注意力任务中测量了视觉敏感度，该任务中注意力节律性地采样同一位置而不发生转移。最后，基于脑磁图信号的解码分析揭示了与注意力转移所诱导的抑制相对应的时空神经基础。

参考消息：https://doi.org/10.1073/pnas.2530939123