最新研究發(fā)現(xiàn)大腦可根據(jù)搜索目標改變功能

孝文

掉在浴室地面上的隱形眼鏡、后院正在倉皇逃跑的倉鼠、掉落在礫石堆里的汽車鑰匙：我們?nèi)绾尾拍芟翊蠛漆樢粯诱业竭@些不易尋找的東西呢？美國加州大學伯克利分校的科學家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當我們正在忙著搜索目標時，大腦里的不同視覺和非視覺區(qū)域就會被調(diào)動起來，用來追蹤一個人、動物或者是其他東西。

也就是說，如果我們在一群人中尋找一個走失的小孩時，通常專注于其他目標物的大腦區(qū)域，或者是進行抽象思維的區(qū)域，都會轉移注意力，開始加入到尋找小孩的工作中來。因此，大腦會迅速轉變注意力，集中精力尋找走失的小孩，并占用大腦通常用來完成其他腦力任務所需的資源。加州大學伯克利分校的神經(jīng)系統(tǒng)學博士后研究生，同時也是4月21日發(fā)表在《自然神經(jīng)科學》上的研究論文的第一論文作者的托爾加-庫庫爾說：“我們的研究結果顯示，人類大腦比以前認為的變化更大，它能通過增加我們執(zhí)行的相關任務的精確性，最優(yōu)化我們的表現(xiàn)。例如，當你計劃一天的工作時，你的大腦就會更多地著眼于處理時間、任務、目標和回報上。而當你尋找走失的貓咪時，大腦就會變得對動物識別更加敏感。”

這一發(fā)現(xiàn)有助于解釋為什么我們會發(fā)現(xiàn)很難集中精力同時完成多種任務。該研究結果還有助于了解人們是如何把注意力轉移到具有挑戰(zhàn)性的任務上的，除此以外，它可能還對了解神經(jīng)行為和多動癥等注意缺陷障礙有幫助。多項研究采用功能性磁共振成像（fMRI）記錄參與者在視頻中尋找人或車輛時的大腦活動，獲得這些重要成果。在一項實驗中，當視頻中出現(xiàn)一個人時，參與者就會向下扳動按鈕。在另一項試驗中，當視頻中出現(xiàn)車輛時他們會有相同動作。與此同時，研究人員會通過大腦掃描，通過大腦數(shù)千個位置的血流情況測量神經(jīng)活動。研究人員借助正規(guī)化的線性回歸分析（發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中的關聯(lián)性）建造模型，用來顯示皮層中的大約5萬個位置中的每個是如何對在視頻中看到的935種物體和動作作出響應的。接著他們根據(jù)這些種類中的每種是不是搜索目標，對比到底有多少腦皮層參與到發(fā)現(xiàn)人或者車輛的工作中去。

研究人員發(fā)現(xiàn)，當參與者尋找人時，相對來說會有更多皮層致力于人的搜索工作，當他們尋找車輛時，就會有更多皮層參與車輛的搜索。例如，通常用來識別植物或者建筑物等的特定視覺種類的大腦區(qū)域，會把注意力轉向人或者是車輛，通過擴大從事搜索工作的大腦區(qū)域，提高搜索效率。庫庫爾說：“很多大腦區(qū)域都會發(fā)生這種變化，并非只有視覺區(qū)域。事實上，最大的變化發(fā)生在前額皮質(zhì)里，通常人們認為該區(qū)域與抽象思維、長遠計劃和其他復雜的腦力任務有關。”這些發(fā)現(xiàn)是根據(jù)加州大學伯克利分校進行的一項早期腦成像研究得出的，它們顯示了大腦是如何組織數(shù)千個動態(tài)和靜態(tài)目標物的，研究人員稱其為“連續(xù)語義空間”。這些發(fā)現(xiàn)顛覆了以前的觀點，即每種視覺象征著視覺皮層里的一個單獨區(qū)域。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些種類其實代表著高度組織化的連續(xù)映射。

這項最新研究進一步展示了在進行搜索時，大腦的語義空間是如何根據(jù)搜索目標發(fā)生變化的。研究人員已經(jīng)把他們的研究成果粘貼到一個互動在線網(wǎng)站上。這項研究的其他聯(lián)合論文作者分別是加州大學伯克利分校的杰克-加蘭特、亞歷山大-胡思和西本真治（ShinjiNishimoto）。