注意的生理心理学基础

第四章 注意的生理心理学基础 课程内容1非随意注意 朝向反射、神经活动模式匹配理论 2选择注意 过滤器理论3、注意的保持和调节4注意缺陷/多动症 学习目标 1了解非随意注意与朝向反射的生理机制。2了解神经活动模式匹配理论及事件相关电位方面的证据。3简述过滤器理论：早、中、晚期选择模型。注意是心理活动的指向性、选择性、集中性的复杂过程,包括非随意注意、选择或集中注意以及注意的维持与调节过程。这种心理活动可能是感知过程，也可思维过程，所以，注意总是和认知活动同时存在。注意和其它心理活动一样，是由神经系统不同层次，不同脑区的协同活动来完成的。注意的转换注意的转换 随意注意随意注意非随意注意非随意注意注意的转换注意的转换 第一节第一节 非随意注意与朝向反射非随意注意与朝向反射 一、非随意注意与朝向反射理论一、非随意注意与朝向反射理论巴甫洛夫 非随意注意（被动注意）非随意注意（被动注意）：由外界较强的新异刺激新异刺激或主体意外感的刺激所引发的不由自主不由自主的注意过程(被动非选择性注意过程)，是意识控制之外的自动加工过程。朝向反射：朝向反射：从其发生来说是有机体的一种定向反射，每当新异刺激出现时，人便产生一种相应的运动，将感受器（眼、耳）朝向新异刺激的方向，以便更好地感知这一刺激，探究其性质及对机体的意义。非随意注意的生理基础。不寻常、意外性不寻常、意外性突然性突然性背景：巴甫洛夫狗唾液条件反射朝向反射引起的身体反应：头朝向刺激物，正在进行的活动受到抑制，肌肉活动和肌肉弹性上升，出现皮层的觉醒模式，心率变慢，四肢血管收缩，头部血管舒张，呼吸短暂停止，然后变成深呼吸，瞳孔扩散等危险应对表现。新异刺激新异刺激停止停止 巴甫洛夫认为：对新异刺激的朝向反射本质是脑内发展了外抑制过程。新异刺激在脑内产生的强兴奋灶（它是大脑皮层对当前刺激进行分析和综合的核心），对其他脑区发生明显的负诱导外抑制，因而抑制了已建立的条件反射活动。随着新异刺激的重复呈现，失去了它的新异性，在脑内逐渐发展了消退抑制过程，抑制了引起朝向反射的兴奋灶，于是朝向反射不复存在。n 脑内发展的外抑制朝向反射形成的机制，n 主动性内抑制过程（消退抑制）的产生 朝向反射的消退。朝向反射的各种生理指标：心率、血压、血容量、呼吸、皮肤电 植物性神经功能；肌肉电活动、骨骼肌张力 神经系统的间接生理指标；脑电活动脑功能状态的直接生理指标。各种生理指标的变化是对不同性质或一定范围强度的非特异性反应。刺激模式在朝向反应中具有重要意义。二、二、神经活动模式匹配理论神经活动模式匹配理论 索科洛夫在朝向反应的研究中发现，它是一个 包括许多脑结构在内的复杂功能系统。这一功能系统的最显著特点：在新刺激作用下形成的新异刺激模式与神经系统的活动新异刺激模式与神经系统的活动模式之间的不匹配模式之间的不匹配，是朝向反应的生理基础。具体地讲，这种机制发生在对刺激信息反应的传出传出神经元神经元中，在这里将感觉神经元传入的信息模式和中间神经元保存的以前刺激痕迹的模式加以匹配，如果两个模式完全匹配，传出神经元不再发生反应。两种模式不匹配就会导致传出神经元从不反应状态转变为反应状态。实验分析表明：不匹配机制引起神经系统反应性增加的效应可以发生在中枢神经系统的许多结构和功能环节上，其结果是大大提高对外部刺激的发现能力和反应能力.脑事件相关电位脑事件相关电位(ERPs)朝向反应过程分析和记录手段记录装置是一个电极帽，上面有多个记录或吸收记录装置是一个电极帽，上面有多个记录或吸收头皮放电情况的电极，这些电极在帽子上的位置是根头皮放电情况的电极，这些电极在帽子上的位置是根据国际脑电图学会据国际脑电图学会1958制定的制定的1020系统（系统（Jesper,1958）确定的。每一个电极记录到的脑电变化代表的）确定的。每一个电极记录到的脑电变化代表的是特定位置头皮上的放电情况是特定位置头皮上的放电情况.n 电位随时间变化的方式以及刺激呈现后的电位变化方向和潜伏期等特征与特定的注意状态密切相关。因此，我们通常要把ERP中的许多成分分离出来，并以峰值方向和潜伏期加以命名，这些成分往往与某种特定的注意状态相联系，因此可以把它们作为对应的注意状态的指标。n N100和和N200成分（成分（N表示负电位，分别表示潜表示负电位，分别表示潜伏期是伏期是100或或200毫秒）常毫秒）常被看作对刺激被看作对刺激进行感觉分进行感觉分析析的指标。的指标。N200：N2a（不匹配不匹配负波负波，MMN）、）、N2b-P3a（MMN的后继成分）的后继成分）P200和和P300（P表示正表示正电位）成分则表明个体电位）成分则表明个体开开始注意始注意到刺激。研究表明到刺激。研究表明当个体当个体注意分散注意分散时，这两时，这两个成分通常比较大个成分通常比较大.P3表示潜伏期是表示潜伏期是250-500毫秒（新异刺激毫秒（新异刺激额叶）额叶）.一些研究者通过对ERP的研究发现：一个常出现在大脑额区或额中央区的ERP成分-不匹配负波（Mismatch negativity，MMN）-与朝向反应密切相关。不匹配负波（MMN）对各种性质和意义的刺激都给出相似的反应，它只负责反映刺激的模式变化，不论是声、光或电刺激，只要这种模式在重复应用时发生一定的变化就能有效地引起MMN波。当在MMN波之后伴随一个正波或负正双相复合波（N2b-P3a）时，就会出现朝向反射；如果刺激模式变化引起的MMN波之后不伴有N2b-P3a波或一个正波，就不会出现朝向反射。平均诱发电位的这些变化说明大脑皮层在注意中的复杂作用。第二节 选择注意 随意注意随意注意（主动注意）（主动注意）：在众多外界刺激中,选择性注意某刺激,而忽视其他刺激的过程.心理学中的三大注意理论：过滤器理论 资源限制理论 特征整合理论，是分别建立在一些实验的基础上。过滤器（瓶颈）理论过滤器（瓶颈）理论 与双耳分听技与双耳分听技术术 该理论最早是由布罗得本特（该理论最早是由布罗得本特（Broadbent，1958）提出来的，后来）提出来的，后来的研究者们又对这个理论进行了补充和发展。的研究者们又对这个理论进行了补充和发展。该理论认为，该理论认为，既然注意在行为上的特点就是人们能选择既然注意在行为上的特点就是人们能选择一部分信息进行加工，而忽略其他信息（就像酒会中我一部分信息进行加工，而忽略其他信息（就像酒会中我们有选择地倾听当前的谈话而忽略其他谈话声）；那么，们有选择地倾听当前的谈话而忽略其他谈话声）；那么，不妨将注意理解为人类信息加工系统中的一个瓶颈或阀不妨将注意理解为人类信息加工系统中的一个瓶颈或阀门，来自外界的大量信息中只有少量能通过这个瓶颈，门，来自外界的大量信息中只有少量能通过这个瓶颈，注意就像过滤器一样只允许一部分信息通过瓶颈。注意就像过滤器一样只允许一部分信息通过瓶颈。为了具体说明过滤器理论，研究者发明了双耳分听技术，这一技术的本质是让被试的双耳同时听见不同的信息。在双耳分听技术基础上的一系列实验研究，试图对注意过滤器理论的关键问题做出回答，即：注意过滤器对信息进行选择的位置究竟是在感觉阶段、分析阶段，还是反应阶段？不同的双耳分听技术实验对这个问题作出了不同的回答，从而又将过滤器理论细分为：早期选择模型 中期选择模型（衰减模型）晚期选择模型 早期选择模型:罗德本特 英国 1958 该模型认为，注意瓶颈位于信息加工的早期阶段，以避免中枢系统超载。在这个瓶颈中作为过滤器的注意对进入的信息加以调节，选择一些信息进入高级分析阶段，其余信息则可能暂存于记忆中，然后迅速衰退。通过过滤器并进入高级分析水平的信息再接受进一步的加工，从而被识别和存贮。这种过滤器类似于高保真听力设备中的交叉滤波器。它是按”全或无”方式进行工作的，即接通一个通道的同时关闭所有其他通道。韦尔福德（Welford，1959）因此称其为单通道模型。见图4-1。在这个模型中，过滤器的选择作用不是随机的，只有新异的、较强的和具有生物意义的刺激才易于通过，并最终受到注意。后来布罗德本特又强调期待的作用，凡为人所期待的信息容易受到注意。另外，他还进一步指出，该过滤器位于语义分析（知觉）之前。故而布罗德本特的过滤器模型被称为早期选择模型。单通道模型图1991-1993 S.A.H.Hillyard 正常人的平均诱发电位的中成分分析注意的丘脑网状核闸门学说脑损伤病人的中成分分析动物实验 选择注意的选择作用，发生于潜伏期短于100毫秒的早期阶段。在左图所示的实验中，在把注视点保持在中央十字的同时，被试在有的试验中注意左边的视觉区而在另一些试验中注意右边的视觉区。要求被试对出现在受注意区域的目标刺激做出反应，实验者记录被试ERP。有关早期选择理论的研究ERP对早期选择的支持结果发现受注意位置出现的目标的ERP反应，比未受注意区域出现的目标的ERP高，在很多研究中这一差异在刺激呈现后的100毫秒内开始表现出来。由于这一时间只对应于感觉加工的中间阶段，所以ERP实验的这一发现为早期选择理论提供了有效的支持。n 在ERP的研究中，还要注意一个问题，那就是不同大脑部位的ERP是不同的。由于注意的状态（一般常用的自变量）和脑部位之间可能有交互作用存在，因此，在有些实验中，大脑部位（ERP的记录位置）也是自变量之一。中期选择模型（衰减模型）特雷斯曼（Treisman，1964）对双耳分听技术进行改进，设计了追随耳实验，并提出了注意的衰减模型。追随实验的结果却显示：非追随耳的信息也可以得到高级分析。由此特雷斯曼认为，过滤器并非依”全或无”的原则工作，而是按衰减方式进行的；不是只允许一个通道（追随耳）的信息通过，而是既允许追随耳的信息通过，也允许非追随耳的信息通过，只是非追随耳的信号受到衰减，强度减弱了。但若这些减弱的非追随耳信号具有特别的意义（比如自己的名字），具有较低的阈值，那么仍可得到高级加工而被最终识别。她还提出，影响记忆中各个项目阈限的因素不仅包括上下文、指示语等刺激特点方面的情境因素，还包括个性倾向、项目意义以及熟悉程度等高级分析水平的状态因素。可见，特雷斯曼与布罗德本特不同，她重视了中枢系统的二次选择功能。见图6-2。特雷斯曼的模型强调：（1）信息是大量输入的，这与早期选择模型一致；（2）加工过程是”衰减”式的；（3）过滤器的位置有两个，一为语义分析之前的外周过滤器，一为语义分析之后的中枢过滤器。可见，特雷斯曼强调了中枢过滤器的作用，因而又被称为中期选择模型。中期选择模型晚期选择模型：晚期选择模型是由多依奇和多依奇（Deutsch和Deutsch，1963）首先提出的。他们认为，多个输入通道的信息均可进入高级分析水平，得到全部的知觉加工。信息加工瓶颈位于知觉和工作记忆之间。因此，注意不在于选择知觉刺激，而在于选择对刺激的反应。多依奇和多依奇设想，中枢的分析结构可以识别一切输入，但输出是按其重要性来安排的，只对重要的刺激反应，而对不重要的刺激则不反应。此外，这种重要性的安排有赖于长期的倾向、上下文和指示语等，并且其衡量标准还随新刺激的不断输入而变动。n诺曼（Norman，1968，1976）又进一步对此模型进行了修订。他认为，一些东西之所以未被注意、未被说出，是因为个体一味地注意和反应其他东西，从而使它们在识别之外未得到继续加工（如从记忆中提取等）的缘故。晚期选择模型由于强调反应的选择，因而又被称为反应选择模型。多依奇-诺曼的反应选择模式 由于晚期选择模型强调输入的所有信息都得到了加工，所以能解释注意分配现象；又由于储存在长时记忆中的这些项目激活阈值很低，所以也能解释特别有意义的信息易引起人注意的现象。然而，由于该模型假定所有的输入信息都被中枢加工，所以是不经济的，而且它也无法解释客观存在的早期选择现象。三种模型的信息选择位置中期选择 对注意选择的位点到底是在早期还是在晚期还是有争论的，而中期选择模型则是一个折衷的理论，因此要在两类理论中说出哪一个才是正确的，是很困难的任务，因为很可能两者都并不完全正确。第三节 注意的保持和调节 注意的保持（集中注意)必须不断忽视周围的各种刺激或发生的其他事件，克服脑内出现的可能引起分心的概念或表象。CNV实验范式：实验范式：S1警告信号警告信号S2命令信号命令信号伴随注意保持的警觉状态，头皮伴随注意保持的警觉状态，头皮上的前额皮层，可以记录到上的前额皮层，可以记录到S1与与S2之间逐渐增高的负慢电位。之间逐渐增高的负慢电位。S2呈现被试做出反应后呈现被试做出反应后CNV波消失。波消失。注意保持、非随意注意、随意注意注意过程 注意的脑机制(三个功能网络)定向网络 后顶叶皮层、上丘、丘脑枕核 执行网络 中额叶皮层 警觉网络 中脑蓝斑、右顶叶、右前额叶注意缺陷注意缺陷/多动症（多动症（ADHDADHD）注意缺陷注意缺陷/多动症是最常见的首先发生在儿童期的行为多动症是最常见的首先发生在儿童期的行为异常。异常。特征是不可抑制的反应，持续注意能力缺失及多动症。特征是不可抑制的反应，持续注意能力缺失及多动症。学龄儿童的发病率学龄儿童的发病率4%-5%4%-5%。多见男孩。遗传倾向。多见男孩。遗传倾向。ADHDADHD病人的大脑要比正常大脑小近病人的大脑要比正常大脑小近4%4%，功能成像研究指，功能成像研究指出了基底节和小脑蚓部的血流量下降。出了基底节和小脑蚓部的血流量下降。主要表现：主要表现：注意力障碍注意力障碍 冲动控制能力差冲动控制能力差 活动过度活动过度 学习学习困难困难感知觉功能异常感知觉功能异常品行问题品行问题 社交问题社交问题、情绪问题、情绪问题。一般来说，一般来说，2 23 3岁时专注时间岁时专注时间1010分钟，岁达分钟，岁达分钟，岁为分钟，岁为分钟，分钟，岁为分钟，岁为分钟，岁以上可以达到分钟以上。注意缺陷多动障碍（岁以上可以达到分钟以上。注意缺陷多动障碍（ADHDADHD）的孩子专）的孩子专注时间短于上述范围。注时间短于上述范围。ADHDADHD病人的大脑要比正常大脑小近病人的大脑要比正常大脑小近4%4%，脑内去甲肾上腺，脑内去甲肾上腺素功能低下素功能低下病理基础之一。病理基础之一。功能成像：外侧前额叶、背侧前扣带回、尾状核和功能成像：外侧前额叶、背侧前扣带回、尾状核和壳核的血流量下降壳核的血流量下降。事件相关电位：顶叶事件相关电位：顶叶P300P300潜伏期长、幅值低；额区潜伏期长、幅值低；额区N200 N200 P300P300波幅低。波幅低。在诊断为ADHD之后，对于大多数孩子来说，要做到三件“某些”事情：“某些”要遵循的原则-行为疗法（阳性强化法）“某些”交谈的人-心理咨询师或者行为治疗师、治疗团体 “某些”服用的药物：利他林（提高病人的反应抑制能力）