无论你是正在考试还是遛狗穿过繁忙的街道,具有屏蔽不相干的景象和声音,或是及时察觉环境中潜在的危险的能力,对成功和生存来说至关重要。
杜克大学的研究人员通过研究猴子的眼睛来洞悉大脑是如何处理外在干扰的。他们已经发现,应对不同干扰,瞳孔大小的改变也许可以预测大脑对一个目标的专注程度。这项结果发表在2015年2月4日的Neuron杂志上,它也许可以让我们更好的了解注意力缺陷型多动症或其他维持注意力的机制出现差错的病症。这项结果也可能激发新的方法来改善我们在学校或在工作中的表现。
近年来,研究人员已经对眼球运动和瞳孔大小与注意力之间关系的重要性有了更深的理解,同时也对大脑是如何规范这些行为的有了更深理解。基于这些研究,新一代汽车也许可以通过观察我们的眼睛提前识别走神或嗜睡的迹象。而且在临床中,瞳孔可能有助于诊断或鉴定病人潜在的精神疾病或潜在疗法的有效性。
杜克研究所脑科学与认知神经科学中心主任迈克尔·普拉特说"眼睛看向哪里以及获得了多少视觉信息都可以告诉我们很多大脑正在进行的想法"。在新的研究中,普拉特和他的团队用果汁奖励的方法来训练猴子将目光转向视觉目标。在此任务期间,科学家们将在屏幕上的外围同时显示其他猴子的面部图像。猴子通常会无法忽略其他的猴子,而这个实验也不例外:这些猴子往往未能完成悬赏任务,因为他们会盯着猴子脸看,尤其是带有表情的猴子脸。
当人类同时关注两个不同事物时,会触发大脑区域一个被称为背侧前扣带回(dACC)的"冲突"电路,dACC是大脑结构中控制理性思维和情感的一部分。
普拉特研究组使用一种微小的传感器植入猴子的dACC区,这使得他们能够测量单个神经元的电活动。研究小组发现了一组神经元只有当猴子们执行任务,并试图忽视使其分心的面孔时才能被激活,而面对单一刺激时并不激活。普拉特说这样的结果是令人惊讶的,因为分心信号之前从未在猴子身上发现过。研究结果还发现dACC神经元越活跃,猴子后来的面孔干扰试验中的表现就越好。即便如此,这仍是一个艰巨的任务。
"通常经历冲突或做出错误的判断时我们会变得激动,这也许是为了通过激活我们的战斗或逃跑反应,这会干扰我们对某一件事情的专注力"第一作者、美国斯坦福大学博士后研究人员贝克特说。人在采取战斗或逃跑反应时会导致压力荷尔蒙-去甲肾上腺素的释放,它会使人瞳孔放大并对环境中的多种信息更为敏感。
有趣的是,猴子的瞳孔大小似乎在与困难的难易程度相关。当其它猴脸越来越难以忽视的时候它们的瞳孔就收缩,而瞳孔缩小更明显的猴子,在随后的试验中表现更好。普拉特说,虽然神经元的活动,瞳孔大小,和忽略其它面孔的能力之间有很强关系,但它们三者也只能说是相关而已。要想确定是大脑的冲突信号和瞳孔大小使得猴子表现得更好还需要进一步研究。
dACC并不能直接控制瞳孔大小,但它与具有这一功能的另一个大脑区域相连。在面对需要引起我们注意的面孔前我们可能会表现出困惑或者感到压力过大,但dACC可以让我们在这种情况下保持平静。在未来的研究中普拉特将进一步探索瞳孔、注意力和警惕性之间的的关系。
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