周边视觉对物体的注意力不是由微小的眼球运动驱动的
微小的不自觉的眼球运动,被称为微眼跳,即使当一个人仔细地盯着空间中的一个固定点时也会发生。当外围视觉关注某物时(称为隐蔽注意),这些微扫视有时会对准感兴趣的物体。美国国家眼科研究所(NEI)研究人员的新研究表明,虽然这些微扫视似乎会增强或减弱隐藏在注意力之下的大脑信号的强度,但眼球运动并不是这些大脑信号的驱动力。这些发现将有助于研究人员解释隐性注意力的研究,并可能为注意力障碍和行为的研究开辟新的领域。
研究神经科学的科学家注意最近人们开始担心,因为注意力和眼球运动,比如微眼跳,都涉及大脑中相同的神经元群,所以微眼跳可能是转移注意力所必需的。
Richard Krauzlis博士是NEI眼球运动和视觉选择部门的负责人,也是该研究报告的资深作者,他说:“如果微扫视能引起注意力,那就会对该领域之前的许多研究提出质疑。”“这项研究表明,虽然微扫视和注意力确实有一些共同的机制,但隐蔽的注意力并不是由眼球运动驱动的。”
克劳兹利斯之前的研究已经表明,隐蔽的注意力会导致大脑中一个进化上古老的区域——前额叶区域——中的某些神经元信号的调制上丘,它涉及到事件的检测。当注意力集中在一个特定的区域时——例如,一个人的外围的右侧愿景上丘中与该区域发生的事件相关的信号会得到额外的增强,而与其他地方发生的事件相关的信号,比如左侧,会被抑制。
当某样东西出现在我们的周边视野时,我们会迅速转移我们的眼睛——向该事件进行大扫视,以便更好地观察。这运动将事件带入我们的高分辨率中心视野。这些眼球运动是否伴随着视觉信号的普遍减少,因为大脑忽略了快速移动视觉信息被眼睛接收。在隐蔽注意力的实验室研究中,灵长类动物或人类被指示避免这种类型的大扫视,将被关注的事件保持在周边视觉范围内。然而,不自主的微扫视,也伴随着类似的减少视觉信号,经常发生。
在这项由第一作者Gongchen Yu博士领导的研究中,研究人员询问了上丘中基于注意力的信号变化是否由微扫视驱动,或者这两个过程是否可以分开。
研究人员训练猴子眼睛直视前方,同时注意它们的动作周边视觉.研究人员会在“被提示”的一侧闪动一个圆环来提示左边或右边。在提示之后,猴子会释放一个操纵杆,如果他们检测到一个颜色变化在提示边,同时忽略未提示边的任何颜色变化。研究人员可以测量上丘两侧神经元活动的变化,检测到提示一侧的信号增强,以及未提示一侧的信号减弱。
与此同时,研究人员在试验过程中使用高分辨率的眼球跟踪摄像机来测量微扫视。有时,不会出现微扫视。在其他试验中,猴子会向提示的一侧或远离提示的一侧进行微扫视。通过根据任何微眼跳开始的时间对信号进行排列,研究人员发现,在微眼跳开始之前,上丘中注意力的神经元信号就已经存在,然后在微眼跳开始后重新建立。
从本质上讲,尽管眼动也会引起上丘神经元信号的变化,但与注意力相关的信号独立于眼动信号发生。
克劳兹利斯说:“虽然这两个系统激活的神经元回路确实重叠,但微扫视和注意力之间的联系并不是因果关系。”
“几十年来,大多数视觉神经科学家一直在使用这种实验系统来研究视觉注意力。这是一个很大的安慰,再次确认微眼跳不是视觉注意力所看到的神经元变化的驱动因素,”Yu说。“这个结果意味着我们不需要重新评估几十年的工作!”
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