張喜淋：一門“有趣學科”的嚴謹探索者

肖貞林

張喜淋

人如何才能集中注意力？人的大腦怎樣分配注意力？這些關于人的“注意力”的問題，都是心理學和認知科學所要解決的問題，也是華南師范大學心理學院教授張喜淋的研究領域之一。

“心理學是一門有趣的學科。”張喜淋說，其有趣之處在于，“我們試圖去理解人類復雜行為的內在規律、正常或異常心理活動的腦神經基礎，其難度猶如去理解整個宇宙星系一樣。”這位與心理學結緣十多年的學者，誠樸穩重，細心認真，他用極嚴謹的態度完成了從學生到心理學博導的蛻變，也在傾心研究中教會了學生如何鉆研學術，探索科學……

在良師的陪伴下不斷成長

2009年，張喜淋從西南大學心理學部畢業后，被保送到了北京大學心理與認知科學學院攻讀博士學位。在燕園5年的時光里，他不僅系統學習了認知神經科學的知識和理論，掌握了先進的研究技術，而且還擴展了研究視野，逐漸從一個本科生成長為一個能夠獨立開展研究的科研工作者。

一路走來，張喜淋心中充滿了感激之情。“在這里，我特別感激我的導師方方教授。我本科專業是應用心理學，對實驗室純理工科的研究技術、方法及思維等均缺乏相應的知識和訓練。進入實驗室之后，方老師從如何查閱、收集、整理科研論文，如何編寫實驗程序、實驗設計、成果匯報等最基礎的東西一步一步對我們進行訓練和指導。在此基礎之上，又重點培養我們的團隊合作能力和創新思維能力。可以說，我能在心理學領域有所建樹，離不開方老師的指導。”

博士畢業后，張喜淋遠赴美國國立衛生研究院NIH進行博士后研究。在這里，他遇到了生命中的另一位貴人——Leslie Ungerleider教授。Leslie Ungerleider教授是美國國家科學院院士、美國國家醫學院院士及美國國家藝術與科學院院士，早在1982年就提出了視覺加工的雙通路理論。盡管Leslie已年過七旬，身體也不太好，但她仍舊十分勤奮科研，這給張喜淋留下了深刻的印象。

2018年，在完成了3年多的博士后訓練后，張喜淋決定回國發展。“我國心理學研究團隊規模擴張很快，但人才的數量和質量還是跟不上，不足以支撐大規模的教學科研任務，這影響了心理學的研究及學科發展。”為此，他選擇入職華南師范大學心理學院。當被問及為何選擇該校時，張喜淋坦言，主要有兩個方面的原因。“一方面，華師心理學科實力雄厚，在2017年教育部學科評估中，它與北京師范大學和北京大學心理學科并列A+。另一方面是學校學院對年輕老師的支持力度非常大。工作初期，我的實驗室的迅速建立離不開學科帶頭人莫雷教授及學校的大力支持。”

近年來，張喜淋對視覺注意的神經機制進行了系統研究，取得了突出成績，相關成果已以第一或通訊作者身份發表于Neuron、PNAS、PLoS Biology、Current Biology等國際權威學術期刊上。為表彰張喜淋在學術上的突出貢獻，2012年，他獲得了由中國神經科學學會頒發的葛蘭素史克“明日之星”獎。2019年，心理學領域最具影響力的國際學術組織之一——美國心理科學學會（APS）授予其“學術新星獎”，他也是該年度唯一獲得此項殊榮的中國大陸學者……

開展自下而上神經機制的研究

日常生活中，人類每時每刻均處于“信息轟炸”狀態中。個體有限的心理和神經資源不可能同時處理如此浩瀚的信息，只能選擇性地處理高優先性信息而忽略低優先性信息，即注意選擇。選擇性注意指心理資源被選擇性地分配給某些認知加工過程，從而易化這些認知過程。自20世紀80年代以來，對選擇性注意的研究一直是心理學和認知科學的熱點領域。

張喜淋介紹，選擇性注意研究的核心問題是：注意選擇如何產生？大腦如何決定哪些信息進入腦信息加工系統（意識），從而引導個體行為反應？總結起來，注意選擇的優先性由兩方面決定。一是自上而下、目標驅動機制，例如，與他人交流時，注視方向保持在對方臉上，但想知道對方的姓名等信息時（即目標、意圖），則把注意力轉移到對方的胸牌，這種注意即為自上而下注意；二是自下而上、刺激驅動機制，例如，與他人交流時，突然掉落的咖啡杯會自動吸引個體的注意力，這種注意即為自下而上注意。在日常生活中，選擇性注意往往被上述兩方面因素共同決定。相比自上而下選擇，自下而上選擇對注意的分配更加迅速和有效，但其神經基礎一直存在爭論。為了解決這一爭論且幫助人們更好地理解大腦如何產生意識，張喜淋開展了“自下而上注意的神經機制”研究。

“在視覺場景中，當一部分場景相對于其他部分更加顯著時，這部分場景則會自動吸引我們的注意。其顯著性代表了大腦對該部分的反應與其他部分的反應差別。”張喜淋解釋道。

在此研究中，張喜淋和方方教授及其合作者回顧了該研究領域的兩大理論模型：Itti等人提出的基于顯著性的注意模型和Li提出的初級視皮層（V1）顯著性模型，并對二者進行了比較。他們認為，二者的區別主要在于顯著圖生成的腦區。基于顯著性的注意模型認為，顯著圖生成于高級腦區，如額頂葉。顯著圖源于不同視覺特征的整合，初級視皮層僅僅對這些視覺特征進行獨立加工，然后向上傳遞信息至高級腦區，產生顯著圖。高級腦區的神經元并不像V1神經元對特定的視覺特征具有很強的選擇性，進而可表征各種視覺特征的顯著性。相反地，V1顯著性模型則認為顯著圖源于V1神經元間由水平連接導致的側抑制機制。

他們分析認為，兩個模型存在爭論源于前人的研究并未分離自上而下和自下而上兩種注意過程而單獨考察自下而上顯著圖的生成。此外，在前人的研究中，顯著的刺激往往可見（意識中），額頂葉腦區對顯著性的表征可能僅僅是大腦對顯著刺激選擇后的知覺結果。對此，他們創新地采用后掩蔽范式，使得顯著刺激處于被試的不可見狀態（無意識），成功地分離了自下而上和自上而下兩種注意過程，從而單獨考察自下而上注意的神經機制。結果發現，初級視皮層（V1）而非傳統理論認為的額頂葉（IPS）產生自下而上顯著圖。這一發現為V1顯著圖的計算模型提供了直接的生理證據，挑戰了自下而上顯著圖由額頂葉產生這一傳統主流觀點，促使學界重新思考負責注意調控的腦神經網絡。此外，它挑戰了注意和意識是同一過程的傳統觀點，直接推動了認知神經科學的一個熱點：注意和意識間的關系研究。

該項研究最終發表在了神經科學頂級期刊Neuron上，這是刊登在該雜志上的中國大陸第一篇利用腦成像方法研究認知神經科學問題的文章。此外，它還被《中國科學通報》和《中國科學：生命科學》特別介紹，同時被科學網，生物通/醫脈通以及丁香園等眾多科學網站進行報道。目前，成果已被多本認知神經科學、注意、視覺科學等領域著作參考引用。

探討注意和意識之間關系

注意作為對外部復雜環境中的少量信息進行優先加工的認知過程，從意識角度來看，其可以被看成是信息能否進入意識的門檻。因此，注意和意識間的關系一直是腦科學的前沿問題。事實上，Helmholtz（1867）早在一百多年前就提出視覺加工是一個無意識推理過程。視覺加工中的大部分是自動、無需主觀意識參與就可以完成的。有意識視覺加工相對于無意識視覺加工，猶如冰山在水面上的一角相對于水面下的巨大冰體。因此，為了能夠充分揭示注意的神經機制，意識的作用至關重要。此外，2005年7月1日美國《科學》雜志在紀念其創刊125周年之際提出了25個尚未解決的重大科學問題，其中排名第二的問題就是“什么是意識的生物學基礎”。張喜淋在已有注意研究基礎之上，結合心理物理學、腦成像、眼動和計算模型等多種技術，進行了國家自然科學基金優秀青年科學基金項目“注意和意識的神經機制”的研究。相信該項目的研究成果將會極大地促進我們對注意和意識的神經機制及其二者交互的深入理解。

目前，此項目的相關內容還在進行當中，預計在2023年12月完成。當記者問：“會覺得科研之路走得漫長又辛苦嗎？”張喜淋笑著回答道：“科研是一個不斷發現問題、解決問題的過程。在這種過程中，會不斷產生新的想法，然后通過實驗去論證、修正，從而完成挑戰并獲得自我的肯定，這是一個非常有意思的過程。我希望能繼續深入探索、不斷鉆研，為心理學科的發展多做一些貢獻，也讓更多的人了解心理學、喜歡心理學。”