ISSN 1671-3710
CN 11-4766/R
主办:中国科学院心理研究所
出版:科学出版社

心理科学进展 ›› 2023, Vol. 31 ›› Issue (suppl.): 171-171.

• 视觉认知神经科学 • 上一篇    下一篇

视觉意识在人脑新皮层中的注意整合机制

张西磊a, 郭志浩b, 吴禧芊a, 张弨b, 蒋毅c,d, 张凯b,*, 王亮a,*   

  1. a中国科学院心理研究所心理健康重点实验室,北京市朝阳区林萃路16号,中国,100101;
    b首都医科大学附属北京天坛医院神经外科,北京市丰台区南四环西路119号,中国,100070;
    c中国科学院心理研究所行为科学重点实验室,北京市朝阳区林萃路16号,中国,100101;
    d中国科学院生物物理研究所脑与认知科学国家重点实验室, 北京市朝阳区大屯路15号,中国,100101
  • 出版日期:2023-08-26 发布日期:2023-09-08

  • Online:2023-08-26 Published:2023-09-08

摘要: 目的:注意与意识的关系存在长久争论,回答注意如何参与意识体验是解决意识难题的前提。本研究旨在检验注意整合对意识体验的必要性(Exp.1),并利用颅内脑电技术(SEEG,21名癫痫患者,Exp.2)在人脑新皮层中揭示注意整合发生的神经振荡机制。
方法:在中央注视点呈现10hz切换的数字流,在外周视野呈现掩蔽刺激与目标图片(使图片可见或不可见),将注意指向图片分类任务(注意条件)或数字计数任务(不注意条件)。在Exp.1的计数任务中,通过可见vs不可见图片对计数成绩的干扰量化意识的注意捕获能力。
结果:意识捕获的注意越多,主观意识随时间消退得越慢,说明注意整合直接参与意识体验;当注意资源不足时,不能发生注意整合。尽管如此,不注意时的可见vs不可见图片依然产生显著的神经活动差异。其中,不可见图片仅在早期视觉皮层诱发瞬时反应,而可见图片的神经活动则在后脑分布广泛(枕叶、颞叶和顶叶),并激活额-顶网络的特定区域(主要是下额叶和下顶叶)。后脑活动可同时解码意识出现和意识内容,并稳定地保持约450ms。这提示无注意整合的表征是一种潜意识表征——它超越了无意识,但还没有产生意识体验。此时,前脑与后脑虽然都能在100ms内对意识信号做出反射性反应,但前后脑之间无法耦合。当发生注意整合时,前后脑的意识响应都显著加强,但前脑的反应时间晚于后脑并延迟约100ms,随后出现额-顶间持久的同步活动和双侧半球额叶间持久的偏侧化alpha活动,用来将注意焦点稳定地指向外周意识信号;另一方面,后脑通过双侧半球间无偏的、先抑制后兴奋的两阶段alpha活动提取意识内容,并通过高频Gamma和Theta活动在后脑持续地保持意识内容;与此相反,前脑的内容表征仅来自高频Gamma活动,出现的时间比较晚(400ms以后),且不影响后脑的内容表征。这些结果反对前脑向后脑广泛传播意识内容的观点。实际上,前后脑之间持续交流的是粗粒度的二值化符号表征意识出现,而非细粒度的意识内容。
结论:为解释上述发现,我们提出基于前后脑交互的注意整合模型,表示为S=C*A。其中,S表示主观意识,C后脑内容,A前脑注意,*表示前后脑的交互。无交互的神经表征处于潜意识状态;成功的交互通过theta振荡在前后脑间传递二值化的意识索引,引导前脑将注意持续地整合进后脑内容表征,并在交互中产生对内容的意识体验。

关键词: 视觉意识, 注意, 颅内脑电(SEEG), 前后脑交互, 注意整合模型