控制和重定向注意力的大脑网络

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图中是由功能性磁共振成像测量的人类和猕猴在执行同样的注意力任务时大脑神经活动的增加(橙黄色)和减少(蓝色)。(图片由Gaurav Patel提供/纽约州立精神病学研究所/哥伦比亚大学医学中心)

哥伦比亚大学医学中心(CUMC)的研究人员发现，人类大脑网络中赋予我们控制和重定向注意力(一种核心认知能力)能力的关键部分可能是人类独有的。这项研究在7月13日的网络版上出版的美国国家科学院学报，这表明该网络可能是为了应对日益复杂的社交线索而进化的。

“人类的大脑是强大的，但即使它也无法理解轰炸我们感官的所有刺激，”该研究的资深作者文森特·p·费雷拉博士说。费雷拉博士是哥伦比亚大学莫蒂默·朱克曼脑脑行为研究所的首席研究员，也是CUMC神经科学(精神病学)系的副教授。相反，它会根据任何特定时刻所需的信息来选择和排序信息——这被称为注意力。虽然注意力是人类认知的一个基本特征，也是我们一直在使用的东西，但赋予我们这种能力的潜在大脑回路在很大程度上仍不清楚。”

为了更好地理解这些回路，作者在一个特定的注意力寻求任务中比较了灵长类动物和人类的大脑。在这样做的过程中，他们发现了这些所谓的“注意力网络”的关键线索:它们是如何进化的以及它们是如何构成人类认知能力的基础的——并且已经利用这些信息来测试它们在精神疾病中可能扮演的角色。

在人脑中，有两个主要的注意网络:背侧注意网络(DAN)和腹侧注意网络(VAN)。“DAN负责将你的注意力引导到特定的事物上，当它活跃时，VAN是沉默的，”精神病学博士后、该研究的第一作者、医学博士/博士Gaurav Patel解释说。这能让你集中注意力，减少分心。但如果你看到新的、独特的或与行为相关的东西，VAN就会启动。DAN和VAN之间的这种互谅互让让我们能够将注意力重新转移到最重要的事情上。”

在一系列的实验中，首先在圣路易斯的华盛顿大学使用灵长类动物模型，然后在CUMC使用人类对象，研究人员使用功能性磁共振成像(fMRI)来绘制大脑活动。在会话开始之前，受试者记住一个特定的目标对象。在这个过程中，一连串的图像出现在屏幕的各个部分。当目标物体出现在屏幕上时，受试者按下按钮。功能磁共振成像技术使研究人员能够看到，当受试者执行任务时，大脑的各个部位何时“启动”。结果令人惊讶。

“功能磁共振成像显示，这两个物种之间有惊人的差异，这完全出乎意料，”帕特尔博士说。“我们给了人类和灵长类动物完全相同的任务——他们的大脑活动应该更相似。这时我们才意识到事情另有蹊跷。”

首先，他们意识到位于人类大脑右半球的van在灵长类动物的大脑中没有对应的东西。他们还注意到人类实验对象的DAN扩大了，并观察到人类实验对象大脑半球之间的串音增强了。

“总的来说，这些发现表明，在进化史的某个时刻，我们进化出了一个额外的注意力网络——也许是为了更好地处理我们周围的世界，”帕特尔博士说。

人类的社会世界比我们的灵长类亲戚要复杂得多。研究人员说，这个网络的进化可能是为了帮助我们理解越来越复杂的社交线索，比如眉毛的细微抖动，或者目光的转移。

有了这些新信息，帕特尔博士现在正在研究精神分裂症患者的注意力网络——精神分裂症的部分特征是社会功能低下。

“精神分裂症患者在表达情感、对社会暗示做出反应方面有困难，而且常常在社会上变得孤立，”帕特尔博士说。“现在，我们正在测试这些人是否在VAN的组织方式或与大脑其他部分交流的方式上有损伤。因为如果他们这样做了，我们可能会量身定制一种治疗策略来减轻这种损伤，甚至可能恢复患者缺乏的某种程度的社会交流。”

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