当电视上正在播放精彩的比赛时，您还在努力完成作业吗？根据宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院神经科学家的一项新研究，大脑前部的 "视觉运动 "神经元可以帮助您保持注意力集中。

 

在最近发表在《神经元》（Neuron）上的这项研究中，科学家们试图阐明帮助大脑决定将视觉注意力集中在有回报的任务还是诱人的分心事物上的神经机制。通过分析动物模型在面对这种注意力冲突时的神经元活动，研究人员发现，外侧前额叶皮层（LPFC）--大脑前部负责动机和奖赏的部分--中一组神经元的一种称为 "β爆发 "的协调活动模式似乎在保持注意力集中于任务方面发挥了重要作用，基本上是通过抑制分心刺激的影响来实现的。

 

"我们的研究表明，虽然所有人的大脑都有能力专注于一项有回报的任务并过滤掉干扰，但有些人比其他人更擅长于此，"资深作者、宾夕法尼亚大学医学院罗伯特-格罗夫二世神经外科教授比扬-佩萨兰（Bijan Pesaran Ph.D.）说。"通过了解我们的大脑是如何处理奖赏刺激的，我们希望也能了解各种认知和精神疾病（包括注意力缺陷障碍、精神分裂症和强迫症）在处理奖赏刺激方面的失败。

 

人类和其他大型哺乳动物可以排除干扰，将注意力集中在推进目标的行动上。这就是所谓的 "自上而下 "控制，即把注意力引向一项任务，目的是实现一个有回报的目标。灵长类等大型哺乳动物的大脑回路也会根据传入的视觉、听觉和其他 "突出 "感官刺激自动调整注意力，这就是所谓的 "自下而上 "控制。大脑是如何抑制这些干扰以保持注意力集中在与目标相关的任务上的，直到现在才完全清楚。

 

在这项新研究中，研究人员试图更详细地了解是什么将注意力引向某些刺激，而抑制其他刺激。利用动物模型，研究人员记录了在完成一项任务和受到视觉干扰时，LPFC 的活动是如何变化的。神经科学家们发现，有强有力的证据表明，一种特定类型的LPFC神经元（称为视觉运动神经元）会将注意力引向奖励形状或干扰形状。

 

研究人员还观察到，在专注期（忽略视觉干扰并完成任务时），LPFC 中的视觉运动神经元会以相同的频率一起发射，称为 "β爆发"。当这些β爆发发生在视觉刺激出现之前的瞬间时，受试者更有可能忽略视觉刺激并完成任务。与此相反，当视觉刺激出现前β爆发微弱或不存在时，受试者更有可能将注意力转移到明亮但无意义的形状上。

 

"第一作者、佩萨兰实验室博士后研究员阿格里塔-杜比（Agrita Dubey）博士说："这向我们表明，β-爆发源自视觉运动神经元网络，对处理不同视觉刺激的神经元起着'交通指挥'的作用。"这也表明，专注于一项有回报的任务需要耗费大量精力，而这可能是可以改善的，尤其是对于注意力有缺陷的人来说。
More information: Agrita Dubey et al, Top-down control of exogenous attentional selection is mediated by beta coherence in prefrontal cortex, Neuron (2023). DOI: 10.1016/j.neuron.2023.06.025