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user: 2. 注意网络的理论 William James的《心理学原理》(1890)书中注意的定义为：“在一些同时存在的可能目标和思维流中，某一个对象清晰而生动地占据了个体的心智。”在此后心理学发展的一个百多年里，研究者提出了很多关于注意的理论模型。Posner (1990)在大量的脑成像及脑损伤研究的基础上提出，人脑内至少有三个注意子网络:前注意网络(anterior attentional net， AAN)、后注意网络(posterior attentional net， PAN)和警觉系统。AAN的认知功能体现为对冲突的控制，引导空间注意搜索，如冲突适应，AAN是一种执行控制网络。PAN主要涉及对空间信息的定向和选择。其认知功能主要表现为在刺激呈现之前出现的线索会对刺激的反应产生易化效应。LaBerge (2000)提出注意的三角形网络理论，认为注意的表达(expression of attention)是通过增强特异性皮层功能柱的神经活动而实现的，注意的表达还需要额叶的控制和丘脑对注意循环网络的激活与维持，由此形成了三角形的网络机制(罗跃嘉，魏景汉，2004)。注意的表达表现为对目标刺激激活水平的增强，并加强对分心物的抑制作用(LaBerge， 2000)。注意的控制主要表现在两个方面，一是先于刺激呈现，认知者头脑中已经存在了关于刺激的期许，是主要受意识影响的注意控制。二是主要受刺激所具有的特点引导的注意控制，神经生理学的大量研究表明额叶在注意的控制上起重要作用。随着认知神经科学等学科的发展，研究的科学性，客观性要求不断提高，对认知功能的研究也提出了更为严格的标准，促进了对注意内部机制的探索，Posner等依据注意的不同维度及功能特征提出的注意三网络模型理论，认为注意包括3个功能相对独立的子系统，分别是警觉(alerting)、定向(orienting)和执行控制(executive control)，该理论得到了此后越来越多研究验证(Xuan et al. 2016; Posner & Petersen， 2012; Posner & Fan， 2008)。下面详细介绍一下注意的这三个网络。 2.1. 注意的三个网络 注意警觉是指对可能到来的刺激保持高度敏感的一种准备状态，促使对目标任务做出快速且准确的反应(Posner & Petersen， 1990)。常用警戒任务来测量注意的警觉功能(Posner， 1978; Posner， Inhoff， Friedrich， & Cohen， 1987)。即在目标刺激出现前先呈现一个线索刺激，以提示目标的出现，要求任务参与者既快又准的反应(Posner， 1978)。进一步研究发现警觉存在两种不同的机制，外源性警觉又称相位性警觉(phasic alerting)和内源性警觉也称固有警觉(tonic alerting) (Van Vleet， Chen， Vernon， Novakovicagopian， & D’Esposito， 2014) 。前者是指在线索刺激出现后较短的时间内所产生的对目标刺激反应易化的能力，常以简单反应时作为衡量指标。在注意警觉任务测验研究中，主要利用的是线索刺激所提供的时间信息，即线索刺激预示了随后目标刺激的出现，促使任务参与者即刻警醒，以完成接下来的任务操作。而固有警觉则是在没有线索提示的情况下，个体对无从预知的外界刺激的注意激活状态。 研究大多集中于外源性注意警觉。以警觉信号为研究切入，神经心理学研究发现，其影响主要反映在反应选择的早期阶段(Hackley， & Valleinclán， 1999， 2003)。内源性警觉是与警戒更接近的一种注意状态，是对干扰刺激中可能出现的目标刺激的知觉敏感度。侧重不同，略有区别。外源性警觉侧重警觉信号对目标刺激加工的影响作用，而内源性警觉更倾向于表达个体在缺乏警觉信号时对目标的敏感程度。对不同状态下的心智漫游者进行注意警觉测验(胡楠茶，许百华，2012)，发现行为表现上没有显著性的差异，内源性警觉是一种更稳定的注意过程，受当前的状态影响较小，主要与个体的神经系统活动类型有关。新近有研究发现，警觉水平会受到背景颜色的调节，例如，在红色和灰色背景下警觉水平较高，表现为警觉网络脑区的丘脑和右侧额下回的激活，而在蓝色背景下没有这样的效应(Wang， Zhao， Xue， & Chen， 2016) ，外源性警觉更易于受个体当前状态的调节。 注意定向指的是从大量外界输入的信息中选择注意特定信息的能力(Corbetta， & Shulman， 2002; Fan et al.， 2005; Posner， 1980)，与传统注意分类理论中的选择性注意有一定程度的相似性。注意定向包含一个复杂的认知过程，主要由注意解离(disengaging)，注意转移(shifting)，注意投入(engaging)三个阶段组成。具体讲，注意焦点从原来注意中心解脱，注意转移，重新定向，再投入到新的注意目标上。注意定向是一个注意转化的过程，先呈现线索刺激，引导反应目标的空间定向，测量对目标出现位置的反应数据(Fan et al.， 2006)。研究空间注意定向时，要尤其注意线索与目标刺激之间的时间间隔。注意定向存在双阶段效应，通常在呈现线索刺激之后的一段时间内，通常在300 ms，线索对目标刺激主要为易化效应，如果目标刺激未出现，则会出现返回抑制现象，即对呈现于已被线索化的空间位置上的目标反应出现滞后的现象(Posner， Rafal， Choate， & Vaughan， 1985) 。 注意定向网络又包含内源性注意定向(endogenous orienting)和外源性注意定向(exogenous orienting)。内源性定向主要由大脑的前注意系统(anterior attentional net， AAN)负责。主要依赖于个体的目标意愿，即在目标刺激出现之前，个体已主动地将注意定位到与当前任务目标相关的空间位置上。是一种自上而下的注意定向过程。而外源性注意定向主要由后注意系统(posterior attentional net， PAN)负责，受外界环境刺激的驱动。注意的关注中心为外界刺激对注意的吸引，通常受刺激强度，刺激间对比以及刺激的新颖性等影响较大。是一种自下而上的注意定向过程。 注意的执行控制功能是指为能完成目标指向行为而抑制常规反应倾向，依据任务要求，灵活调整行为的能力(Haykin， Fatemi， Setoodeh， & Xue， 2012; Posner， & Snyder， 1975; Matsumoto & Tanaka， 2004a; Aron， Fletcher， Bullmore， Sahakian， & Robbins， 2003; Aron， Monsell， Sahakian， & Robbins， 2004; Macdonald， Cohen， Stenger， & Carter， 2000)。研究执行控制的冲突任务主要包括两类，一是对刺激优势反应维度抑制与对刺激弱势反应维度执行的冲突。优势反应维度即为较强的，常规性反应的刺激方面，反之，则为刺激的弱势反应方面(Fan et al.， 2006)，如Stroop任务(Stroop， 1935)和Simon任务(Simon， 1969)，在刺激冲突的Stroop任务中，刺激同时包含颜色和语义两个维度，任务要求对刺激的颜色进行反应，而刺激的语义信息会干扰对刺激颜色信息的加工(唐丹丹，2016)。Simon任务则属于反应冲突任务，任务包含刺激呈现位置和反应位置两个维度(Simon， 1969)，刺激的呈现位置为任务无关信息，当刺激呈现的位置与反应位置存在不一致时，反应会受刺激呈现位置的干扰。二是目标刺激属性与两侧刺激属性间不一致的冲突，需排除两侧刺激对中间目标刺激的干扰，典型的任务范式有Flanker任务(Eriksen， & Eriksen， 1974)。 神经成像结果显示被试在完成Flanker任务时，大脑左侧前额叶能较早地监测到任务中的冲突信息，并将冲突信息有效的传递到中前区(赵晓月，唐丹丹，2015)。在反应任务中，一方面中前区能根据观察条件的一致性灵活地调整注意资源以有效地完成反应任务，另一方面它再向右前额叶传递控制信息(Bush， Luu， & Posner， 2000; Dickenson， Berkman， Arch， & Lieberman， 2013) ，使之及时解决冲突(Macdonald et al.， 2000) ，从而表现出由冲突观察所诱发的冲突适应。通过对认知控制经典任务范式中的参数设置进行调节，研究者还区分了执行控制的两种功能:目标维持与冲突解决(Engle & Kane， 2003)。 2.2. 注意网络测试 基于注意三网络模型理论，Fan等设计编写了一套简短的用以评估注意警觉，定向和执行控制的注意网络测验(attention network test， ANT)。利用ANT能够快速有效地测验警觉、定向与执行控制这三个注意网络的功能效率(Fan et al.， 2009) 。ANT是一个简单的30分钟左右的测试，任务简单，适用性强，对于一些脑损伤患者，伴有注意功能损伤的神经及精神疾病人群，甚至注意力缺陷多动症的孩子都比较容易完成，均以任务反应时作为衡量功能效率的指标(Fan et al.， 2006)。 注意网络测验的便捷性和有效性促使测验的使用得到广泛应用。ANT已广泛用于脑损伤，中风，精神分裂症，抑郁症，多动症等多种注意功能异常群体的注意功能评估中(Kratz， Studer， Malcherek， Erbe， Moll， & Heinrich， 2011) 。在大量采用ANT作为注意各功能网络评估为主要手段的研究中都得到了较高测验信度。同时，大量研究结果也证实了注意三功能网络之间的独立性，神经成像研究发现注意网络在神经组织结构上的分离。注意网络测试作为一种行为测量，已应用于新兴的基因对注意网络连接影响的研究之中(Fan et al.， 2006)。 注意网络测验具体讲就是先呈现一个星号线索，用以提示接下来靶子出现的位置和时间，任务共包含四个线索条件：不出现星号为无线索(no cue)，星号在中央注视点位置出现为中央线索(center cue)，星号在注视点上下同时出现为双线索(double cue)，仅在注视点的上方或下方出现为空间线索(spatial cue)。随后，靶子箭头在注视点的上方或下方出现，同时伴随着两侧的干扰箭头，这些干扰箭头可能和靶子箭头方向一致，也有可能不一致，被试的任务就是判断出靶子箭头的方向(Fan et al.， 2006)。 为了优化注意功能间的对比并探究注意网络之间的相互作用，Fan等(2009)对注意网络测验任务做了修订，修订的注意网络测试对线索和目标的间隔以及线索的有效性进行了调整，新的范式很好的结合了Flanker任务和警觉信号的优势，由原测验任务版本发展而来(Fan et al.， 2006)。修改后的测验任务设置了三种线索条件(无线索，双线索、空间线索)，并减少了目标条件(一致和不一致)。更重要的是，不同于以往的研究中使用的单侧任务设计(Greene et al.， 2008; Fan et al.， 2005)，线索的有效性操作纳入考虑，两者都使用中心线索而不是双线索条件。以往研究也有对线索有效性进行操作(Simon， Bish， Bearden， Ding， Ferrante， & Nguyen et al.， 2005) 。在修订的注意测验任务中操纵线索和目标的间隔来检验警觉和定向的速度，以及警觉和冲突处理之间的相互作用。此外，对任务中的Flanker一致性和位置的一致性也进行操作。 有研究支持注意功能整合假设，以及注意网络脑区存在相互作用(Fan et al.， 2009; Xuan et al.， 2016)。其表现为警觉网络会抑制执行功能网络，在提前有警觉信号显示的试次中研究观察到一个更大的Flanker效应。定向网络对执行功能网络有促进作用，Flanker效应在线索条件下比非线索条件下更小。 注意网络效率操作定义 根据注意网络测试(ANT)原理(Fan et al.， 2006)，三个注意网络功能的操作定义为实验条件与适当的参考条件对比的行为数据，相应的反应时间和正确率为评估注意网络的指标。三个注意网络的效率计算如下： 警觉网络效率 = 无线索提示RT − 有线索提示RT，有线索提示比无线索提示增加了警觉提醒，两差值越大表明警觉网络效率越高； 定向网络效率 = 中央线索提示RT − 空间线索提示RT，在具备警醒状态的前提下，空间提示提供有效的定位信息，其差值越大，证明定向网络效率越高； 执行控制网络效率 = 冲突条件靶刺激RT − 一致条件靶刺激RT，冲突条件比一致条件增加了冲突过程，因此该数值越大提示执行控制网络效率越低，处理冲突需要的时间越长，执行控制的能力越差。 修改过的版本增加了线索的出现位置和目标箭头相反的无效空间线索条件，排除外周线索对目标的预测性，能够得到单纯的外源性注意定向。通过操作空间线索的有效性可测量定向注意的注意解离及注意转移和注意投入。新修订版本可测量三个注意功能之间的相互作用(Fan et al.， 2009; Xuan et al.， 2016)。警觉和Flanker冲突交互效应，定向和Flanker冲突之间交互效应，有效性和Flanker冲突交互效应可以通过比较在不同线索条件下的冲突得分得到： 警觉与Flanker冲突相互作用 = (无线索Flanker冲突RT − 无线索Flanker一致) − (双线索Flanker冲突RT − 双线索Flanker一致RT) 警觉与Flanker冲突相互作用负值表示警觉对Flanker冲突的消极影响； 定向和Flanker冲突相互效应 = (双线索Flanker冲突RT − 双线索Flanker一致RT) − (有效线索Flanker冲突RT − 有效线索Flanker一致RT) 定向和Flanker冲突相互效应正值表示定向提高了冲突加工效率； 有效性和Flanker冲突相互效应 = (无效线索Flanker冲突RT − 无效线索Flanker一致RT) − (有效线索Flanker冲突RT − 有效线索Flanker一致RT) 有效性和Flanker冲突相互效应正值表示无效定向降低了Flanker冲突加工； 警觉和位置冲突，定向与位置冲突，有效性与位置冲突的交互作用可以比较不同线索条件下的冲突得分。 双线索条件相比无线索条件增加了时间线索，双线索对随后的目标出现提供了时间信息，而无线索条件则没有时间信息。两种条件的对比表明时间信息对即将到来的目标加工的影响，警觉效应对行为反应的影响。空间线索提供了目标刺激的时间和空间信息，有效线索表明了目标将要出现的确切位置，无效线索则提示的是目标将出现的对立位置，两种条件对比，可以检验有效的空间信息对即将到来的目标加工的作用，为有效性效应。有效性效应中有两个成分可以分离，解离(无效线索-双线索)，与转移和投入(双线索-有效线索)。