生理心理学第四章-注意

第四章注意的生理心理学基础2023/2/51注意的基本概念（一）什么是注意注意是心理活动或意识对一定对象的指向和集中。基本特性：

1、指向性：心理活动或意识在某个瞬间朝向哪个对象；如在戏院看戏，在课堂上听课。

2、集中性：心理活动或意识在一定方向上活动的强度或紧张度；如打游戏，看视频，外科医生手术。

3、人们在高度集中自己的注意时，注意的指向范围就缩小，所以集中性与指向性密不可分。（二）注意的基本功能

1、选择功能

2、维持功能

3、调节与监督功能注意的功能1.选择功能

人脑的信息加工能力是有限的，在同一瞬间，只能加工部分信息。注意的选择功能使大脑选择那些重要的信息进行加工，同时排除其他信息的干扰作用。

下面请大家看一张图，图上写着几个数字，请大家看完后回答出是什么数字？它们的总和是多少？9753

问：图上写着什么数字？它们的总和是多少？

答案：数字分别是9，7，5，3

总和：24呈现的图形都有哪些形状？每种图形的颜色分别是什么？图形的顺序是怎样的？9753

2.维持功能所谓维持，就是将心理活动维持在一定的对象上，并保持一定的强度。这是人脑进行信息加工的必要条件。

3.调节和监督功能

人们能及时觉察外界情境及自身状态的变化，从而自觉调节心理活动和行为，保障活动正常进行。

例如：上课走神的学生，在意识到自己走神时会马上调节自己的注意活动。思考什么是注意？指心理活动对一定对象的指向和集中。什么是非随意注意？指无预定目的、不需意志努力的注意。什么是选择注意？在众多的刺激中，选择性注意某刺激，而忽视其他刺激的过程。2023/2/510目录第一节非随意注意第二节选择注意第三节注意的保持和调节第四节注意缺陷-多动障碍2023/2/511第一节非随意注意2023/2/512非随意注意一、非随意注意的生理基础：朝向反射二、非随意注意的理论解释：神经活动模式匹配理论2023/2/513一、非随意注意的生理基础：朝向反射（巴甫洛夫）什么是朝向反射？朝向反射的意义？朝向反射（消退）的本质（巴甫洛夫）？朝向反射的生理变化？朝向反射的生理变化的心理学意义？ERP研究结果2023/2/514巴甫洛夫的实验2023/2/515已建立起唾液条件反射唾液分泌条件反射立即停止；转头；耳竖起；两眼凝视；瞳孔散大；四肢肌肉紧张；心率与呼吸变慢；做出应付危险的准备什么是朝向反射？由新异性强的刺激引起机体的一种反射活动表现为机体现行活动的突然中止，头面部乃至整个机体转向新异刺激发出的方向通过眼、耳的感知过程探究新异刺激的性质及其对机体的意义。（餐厅，有人突然拍你一下）2023/2/5162023/2/517朝向反应的意义？使生物体随时可以注意到周围环境有意义的新变化,并在采取主动措施前使机体处于准备状态,对有机体有重要的生物学意义.2023/2/518朝向反射的本质（巴甫洛夫）巴甫洛夫的狗朝向反射的本质：外抑制过程新异刺激引起大脑局部兴奋，抑制与其他脑区相关的已建立的条件反射2023/2/519外抑制：当机体进行某项活动，周围出现异常可怕的声音时，总会情不自禁地怔一下，停止正在进行的活动，这就是外抑制。简言之，现时活动以外的新异刺激所引起的抑制过程就是外抑制。朝向反射消退的本质朝向反射的消退的本质：主动性内抑制、消退抑制新异刺激重复出现，抑制了朝向反射的兴奋灶，朝向反射消退。通过行为推理大脑内部的抑制过程的变化规律2023/2/520朝向反射的生理变化（20世纪50~60年代）瞳孔扩大，呼吸率和心率↓，肌电活动↑，皮肤导电性↑，四肢血管收缩（血流量↓），脑部血流量↑，脑电表现为去同步化（→）。皮肤电反应是朝向反应最稳定的重要生理指标。（潜伏期1s;达到波峰需要3s；恢复到基线需要7s）2023/2/521朝向反射的生理变化（20世纪50~60年代）朝向反射生理变化的非特异性刺激的性质（声、光、热）刺激量的差异（刺激产生或撤除）2023/2/522朝向反射生理变化的心理学意义皮肤电潜伏期1s,到达波峰3s,恢复到基线7s为了引出朝向反应的皮肤电变化，适宜重复刺激间隔至少10s习惯化过程不受刺激复杂程度影响眼动潜伏期150~200ms可能参与朝向反应早期的信息收集习惯化过程与刺激复杂程度有关皮肤电和眼动在朝向反应中的变化规律和机能意义并不完全相同2023/2/523皮肤电最先消退（10~20次）血管运动其次波阻抑反应不完全消退，反应缩小至皮层某一区域P3a(ERP研究)36次以上仍未消退2023/2/524重复刺激条件下说明：朝向反应中，外周生理变化与中枢神经系统的生理变化有不同的规律和机能意义。思考朝向反应是一种短暂的反应过程，随着刺激的重复或刺激的延长，它就会消退；采用精细的分析和记录手段，对这一过程进行时相性分析是十分必要的。可以通过哪种技术来进行研究？2023/2/525ERP研究结果Oddball实验范式（ERP经典实验范式）2023/2/52627Pg1Pg2Fp1FpzFp2FzF3F7F4F8A1A2CzC3C5C4T4T3C6T5T6PzP3P4OzO1O2Cb1Cb2国际10—20脑电记录系统矢状线冠状线2023/2/5从鼻根到枕外隆凸的连线两外耳道之间的连线Oddball范式Oddball实验范式的要点：对同一感觉通道施加两种刺激一种刺激出现概率很大，如85%，另一种刺激出现的概率很小，如15%。两种刺激以随机顺序出现要求被试关注小概率刺激，只要小概率刺激（靶刺激）一出现就尽快做出反应。2023/2/52829Oddball范式示意图2023/2/5ERP研究结果朝向反射中枢成分：P3a与P3b小概率事件构成新异刺激，在额叶诱发出P3a顶叶与颞叶P3b额叶与颞、顶联合皮层参与，是P3a产生的必要前提，且无感觉通道特异性2023/2/5302023/2/531非随意注意与N200波初始性朝向反应变化性朝向反应

N200波:N2a---MMN(mismatchnegativity)N2bN2b在N2a的基础上进一步增大而形成的。2023/2/532失匹配负波MMNOddball范式下双耳分听实验一：大概率刺激为70dB；小概率刺激为80dB。1000Hz。实验二：大概率刺激为1000Hz纯音；小概率刺激为1140Hz纯音。70dB。分别在两只耳朵中出现，让被试进行双耳分听，只注意一只耳的声音，并对小概率刺激做出反应，不注意另一耳的声音。R

Näätänen,1978,ActaPsychologica2023/2/53334MMN图示结果以小概率刺激引起的ERP减去大概率刺激引起的ERP，会得到一个差异波，是一个存在100－250ms之间的明显的负波。2023/2/535认知信息自动加工的证据一失匹配负波，傅世敏等，心理科学，19962023/2/536

外部刺激强度的变化越大,MMN的潜伏期越短,持续时间短,峰值高;反之

当MMN后伴随一个正波或N2b-P3a复合波,就会出现朝向反应;反之无。

R

Näätänen,2001，Psychophysiology2023/2/5

Näätänen,1978发现MMN，后又提出了注意的脑机制模型和记忆痕迹理论，成为注意研究的前沿问题。

一系列研究表明，MMN反映的是人脑对刺激差异的无意识加工，即使在两种刺激都不加以注意的情况下也出现了MMN，这说明人脑有对刺激间差异进行无意识加工的能力，或者说人脑能够对不同刺激自动地做出不同的反应。MMN与认知过程2023/2/537二、非随意注意的理论解释：神经活动模式匹配理论（索科洛夫）朝向反应是一个包括许多脑结构在内的复杂功能系统感觉神经元中间神经元运动神经元按神经元的功能分神经活动模式匹配理论朝向反应的机制发生在对刺激信息反应的传出神经元中。在传出神经元中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，即发生朝向反应。2023/2/539重点第二节选择注意2023/2/540选择注意：在众多的刺激中，选择性注意某刺激，而忽视其他刺激的过程。靶子：要求被试选择注意的刺激。干扰项目（分心项目）：要求被试忽视的刺激。线索：对靶子的出现有提示作用的信息（有效、无效）。2023/2/541靶子：E、H（分别左右手按键）干扰项目（分心项目）：U、S线索：箭头2023/2/5422023/2/543选择注意研究就是控制线索、靶子、分心刺激（干扰项目）呈现的时间和空间关系，分别引起被试对靶子选择反应的反应时和正确率，形成了许多关于选择注意的理论。一、选择注意与选择时程早选择模型与晚选择模型2023/2/5442023/2/5452023/2/546选择注意模型的生理学支持2023/2/547（一）丘脑网状核闸门理论早选择模型从感知信息的传递过程中，寻求对选择注意的理论解释（二）前运动中枢理论晚选择模型从注意引起的运动环节中，寻求对选择注意的理论解释2023/2/548（一）丘脑网状核闸门理论丘脑抑制性网状神经核既接受丘脑-额叶系统的特异性兴奋作用，又接受中脑网状结构泛化性抑制影响，从而使它成为一个抑制性闸门。（两个系统平衡的结果）这个闸门能够对丘脑的各种感觉接替实施控制，从而对各种感觉冲动进行筛选。只有能够通过闸门的神经冲动才能传导到大脑皮层，没有通过闸门的神经冲动则不能到达大脑皮层。2023/2/549重点丘脑网状核一种抑制性神经核，同时接受大脑皮质（内侧丘脑-额叶系统）的下行纤维和中脑网状结构的传入纤维，并发出纤维到丘脑与中脑网状结构。丘脑网状核是调节选择性随意注意和不随意意注意的闸门。【抑制性神经核】是指该神经核兴奋的时候，它所控制的区域受到抑制。2023/2/550内侧丘脑-额叶系统结构：内侧丘脑-额叶系统是指在结构上有直接联系，在机能上关系更为密切的内侧丘脑的某些神经核、额叶皮质（主要是额叶颗粒层细胞）以及连结它们的双向通路——丘脑下合脚。功能：内侧丘脑—额叶系统对网状核有特异性兴奋作用。通过精确投射的方式调节网状核的活动，抑制无关刺激向大脑皮层的传递，表现为选择性随意注意。2023/2/551实验研究破坏额叶皮层或以冷冻阻断内侧丘脑一额叶功能的猫，对声或光刺激能产生朝向反应且在大脑皮层中出现高幅的诱发电位，重复应用这些刺激，朝向反射不但不消退，而且还会引起诱发电位幅度的增加。由此可见，在正常状态下，内侧丘脑一额叶系统对朝向反射的消退和抑制无关刺激中具有重要作用；2023/2/552实验研究进一步研究发现，刺激内侧丘脑-额叶系统的不同部位，会产生对不同感觉通路的抑制。由此可见，内侧丘脑—额叶系统对网状核有特异性兴奋作用。2023/2/553中脑网状结构结构：一种弥散性的神经网络，它由许多形状复杂、大小不等、具有丰富突起的神经元组成。功能：对网状核有泛化性抑制作用。通过弥散投射的方式调节网状核的活动，从而控制着不随意注意。2023/2/5542023/2/555中脑网状结构、丘脑网状核和内侧丘脑—额叶系统的这种结构和机能关系，使人想到它们在注意机制中的作用。实验支持（慢性动物实验）实验方法：通过手术在猫的内侧丘脑-额叶系统埋藏冷冻探头以实施可逆性抑制。另外，还在将要实施刺激的神经部位埋藏电极以兴奋它们的活动。手术恢复后进行实验。2023/2/556步骤一：训练动物建立按动杠杆获得食物的条件反射。条件反射形成后，偶而给动物呈现几次无关的灯光这时能引起动物的注意行为，如将头部转向灯光等。多次重复呈现灯光这种注意行为消失。因为灯光本身对动物无意义。2023/2/557但是，如果通过冷冻探头对内侧丘脑-额叶系统施加抑制作用时，灯光这种无关刺激不仅总能引起动物的注意行为，甚至能妨碍操作性条件反射的正常进行。2023/2/558说明，内侧丘脑-额叶系统在正常情况下的生理功能是抑制无关的刺激，从而使注意的对象从无关刺激的背景中突出出来，即实现注意的选择作用。通过电生理实验还发现，对丘脑下脚实施阻抑或者额叶损伤时，大脑视觉或听觉诱发电位在受到无关而重复的视听刺激时升高。逐渐扩大这种阻抑的范围时发现，大脑视觉和听觉诱发电位的增大不是同时发生的，各种感觉诱发电位变化在丘脑下脚都存在着各自对应的部位。2023/2/5592023/2/560这些实验说明，内侧丘脑-额叶系统在正常情况下的生理功能是抑制无关的刺激，从而使注意的对象从无关刺激的背景中突出出来，即实现注意的选择作用，而这种对无关刺激选择性抑制的基础是内侧丘脑-额叶系统结构的特异性（丘脑下脚不同部分接受不同的感觉刺激）。步骤二：刺激中脑网状结构，大脑感觉诱发电位波幅升高刺激内侧丘脑等，大脑感觉诱发电位波幅降低抑制中脑网状结构，脑电图出现梭形波再对内侧丘脑、额叶颗粒层细胞或丘脑下脚进行抑制，梭形波消失2023/2/561刺激中脑网状结构，网状核产生高幅正波（正波代表抑制）刺激内侧丘脑，网状核产生高幅负波（负波代表兴奋）2023/2/5622023/2/563实验说明三点：（1）网状结构和内侧丘脑—额叶系统的作用总是相反的（2）网状结构对网状核有抑制作用，内侧丘脑—额叶系统对网状核有兴奋作用（3）二者在网状核发生聚合，同时对网状核发生相反的作用步骤三：正常情况下对视束进行刺激能在该视束同侧初级视觉皮质上记录到视觉诱发电位但是，如果先以250Hz的电脉冲对靠近外侧膝状体处的网状核部位施加30ms刺激，在此后100ms内刺激视束则不能引起上述视觉诱发电位，或者使该诱发电位大为减小。刺激网状核的其它部位，对视觉诱发电位的影响轻微，甚至没有影响。2023/2/564步骤三：听觉诱发电位或体表诱发电位研究中也发现了同样现象：只有刺激网状核的不同特定部位，才能分别对这两种诱发电位产生影响。2023/2/565这说明，丘脑网状核对感觉传导具有抑制作用，而且它对各种感觉诱发电位的抑制作用具有严格结构特异性。内侧丘脑额叶系统丘脑网状核丘脑感觉中继核中脑网状结构正常或刺激正常或刺激兴奋，高幅负波抑制，高幅正波（1）丘脑网状核闸门理论丘脑网状核在选择注意过程中，对干扰项的抑制发挥重要作用（动物、脑损伤实验）。丘脑网状核只接受从额叶—内侧丘脑来的下行纤维，当大量高位反馈的下行冲动引起它的兴奋，就会对脑干网状结构产生抑制功能，使大量干扰项的刺激信息很难传入脑高级中枢（解剖学）。丘脑网状核是一个抑制核，它的兴奋性将引起受它支配的神经元的抑制。

丘脑网状核闸门理论–

早选择理论一、特异性传导系统与非特异性传导系统S—感官—冲动—在脑干水平上分别沿两种不同的神经通路传入--------（一）特异性传导系统（二）非特异性传导系统（三）二者在丘脑都受着一个闸门的控制，使冲动受到筛选，只有能通过闸门的冲动才能到皮层。闸门：丘脑的网状核二、内侧丘脑—额叶系统（一）含义

内侧丘脑的某些神经核与大脑皮层额叶（颗粒层）在解剖上有直接联系，在机能上关系密切，所以将内侧丘脑的这些神经核、额叶、连接它们的双向通路丘脑下脚，合称为----（二）作用

1、实验研究

2、抑制无关S，从而对注意对象进行选择。

3、抑制是有特异性的。三、中脑网状结构（一）网状结构和内侧丘脑—额叶系统的作用总是相反的（二）网状结构对网状核有抑制作用，内侧丘脑—额叶系统对网状核有兴奋作用（三）二者在网状核发生聚合，同时对网状核发生相反的作用四、丘脑网状核（一）对感觉交替核起抑制作用（二）抑制是特异性的丘脑网状核丘脑中的感觉中继核内侧丘脑—额叶系统中脑网状结构兴奋抑制特异抑制特异弥散支持丘脑网状核闸门理论的ERP证据脑损伤病人的ERP中成分分析背侧额叶皮层受损的病人，听觉平均诱发电位及体感平均诱发电位P50显著比正常人高；而初级感觉皮层受损的病人，P50降低。说明额叶受损无法向丘脑网状核发出兴奋冲动，从而丘脑网状核无法对脑干网状结构发挥抑制支持早选择模型的ERP证据正常人的ERP的中成分分析双耳分听实验范式，注意耳与忽视耳相比，引起了P50(P1)脑磁图定位P50发源于初级听皮层外界刺激信息在达到相应感觉通道的皮层特异区所产生的高幅值诱发电位说明对选择性发生在知觉信息传递的早期。（二）前运动中枢理论2023/2/574丘脑网状核闸门理论早选择模型从感知信息的传递过程中，寻求对选择注意的理论解释前运动中枢理论晚选择模型从注意引起的运动环节中，寻求对选择注意的理论解释支持前运动中枢理论的证据猴的选择性视觉注意实验猴的选择性视觉注意实验实验过程：用食物强化训练猴凝视光点变暗，作出抬腿放开杠杆的反应再训练猴凝视光点，当光点变暗时视野周边呈现第二个光点，动物立即扫视第二个光点，如果动物给出抬腿放开杠杆的反应，也加以食物强化。2023/2/576实验结果：通过微电极记录猴脑内上丘神经元的细胞外电活动，结果发现上丘的神经元50％以上在动物扫视第二个光点时，单位发放频率增加进一步分析表明，上丘神经元单位发放的增强效应起始于猴对第二光刺激扫视的眼动之前，当眼动时增强效应变大，而眼动结束后仍持续一段时间。2023/2/577皮层下眼动中枢条件反射性眼动活动，上丘神经元单位发放增强现象也总是早于眼动，说明上丘神经元单位发放增强效应可能与随意注意有关。2023/2/578对大脑皮层视区，运动前区等部位神经元单位发放的研究表明，与视觉有关的17区、18区和19区内只有少数神经元在上述实验程序中出现单位发放的增强效应；相反，与眼动有关的8区、7区神经元单位发放增强效应与上丘相似。2023/2/5792023/2/580根据这些事实，他们认为前运动区皮层、7区和8区的神经元和上丘单位发放增强效应是随意注意的生理基础。前运动中枢理论注意过程并不是单一的中枢机制，涉及许多前运动中枢。注意过程与前运动皮层以及顶盖前区或上丘眼动中枢的功能有关，注意以多种前运动中枢的连续活动为其生理基础。前运动中枢理论认为，注意是前运动中枢的选择性反应，其反应的增强效应是选择注意的基础。重点评价2023/2/582丘脑网状核闸门理论与前运动中枢理论二者各有所长，都只能提供选择注意脑机制的一个侧面。事实上选择注意是多个脑区参与的复杂动态机制，不仅传入环节和传出环节，还有更多复杂脑高级中枢的参与。---注意的神经网络第三节注意的保持和调节2023/2/583伴随性负电位（CNV）实验范式研究注意保持的脑机制的经典实验范式2023/2/584

A：短声B：闪光C：短声+闪光D：被试在闪光出现时尽快按键，按键即将闪光终止叠加12次，Cz点前三种情况都不出现CNV出现CNVWalter

etal.,1964,Nature2023/2/584思考一个统一的注意过程包括哪几个环节？2023/2/585注意保持以朝向反应为基础的非随意注意选择注意的执行Posner概括的注意的脑机制的神经网络注意的神经网络根据人类无创性脑成像研究和灵长类动物细胞电生理研究发现的科学事实，将注意的脑机制概括为三个功能网络：定向网络参与感觉刺激与空间位置的定向功能执行网络实现选择注意的执行警觉网络实现注意保持和持久维持的调节功能2023/2/586功能脑结构反应了当代认知神经科学对注意脑机制的认识水平。注意的神经网络警觉网络与右半球顶叶额叶，去甲肾上腺素能系统有关；定向网络顶叶；中脑的上丘；丘脑的枕核执行网络额叶，包括扣带前回和辅助运动区；有时基底神经节2023/2/587定向网络顶叶顶叶与对侧疏忽综合征在大脑的一个半球受损后，特别是损伤与右顶叶和额叶皮质相关联时，这种病症很常见。病人表现的好像物体与世界的某一部分并不存在一样，而且他们对自己的缺陷并不自知。2023/2/588定向网络顶叶顶叶与对侧疏忽综合征2023/2/589DiagramofaneglectpatientW.L.recollectingvisualmemoryfromtwoendsofapiazza.Theneglectedsideinvisualmemory(shadedgrey)wascontralateraltothesidewithcorticaldamage.顶叶与注意定向有关。顶叶损伤不影响注意对侧目标的能力（线索有效），而是破坏了摆脱对同侧的注意的能力（线索无效），从而影响检测对侧视野目标的能力。

有效线索和无效线索试验图解右侧顶叶控制左右两侧的注意；而左侧顶叶只管理右侧的注意。右侧顶叶损伤，左侧不能代替其功能。当注意左视野时，只有右侧脑被激活；当注意右视野时，两侧大脑都被激活。因此当右侧顶叶损伤时，只能看见右侧视野对侧疏忽综合征产生的原因注意左半视野注意右半视野顶叶皮层存在“注意神经元”——猴子产生注意时顶叶皮层放电增加。单细胞放电记录表明，顶叶皮层对注意转移也非常敏感，代表着总的注意系统的工作。实验过程：训练猴子握住杠杆1、第一个光点暗淡时松手；2、第一个光点暗淡时去注意第二个光点；3、第二个光点暗淡时松手。结果：顶叶在注意转移时放电增加。额叶，包括扣带前回和辅助运动区；有时基底神经节额叶损伤患者注意调控能力低下（不能维持注意）——病人和别人谈话，受到干扰就会没有礼貌地撇下对方而去关注其他事情；也不能根据暗示信号调整自己的行为——要求摹写一串字母，结果只重复描绘前一两个。额叶可能对目标的权重选择有重要作用——在完成复杂任务时背外侧前额叶和扣带回血流量增加，即处于激活状态。执行网络操作Stroop任务时扣带回前部被选择性地激活（引自Posner,1997）

第四节注意缺陷-多动障碍2023/2/595什么是儿童多动症？儿童多动症的病理表现是什么？儿童多动症的发病原因有哪些？有哪些治疗措施？2023/2/596什么是儿童多动症？症状：有些儿童的注意力难以集中，冲动任性、学习困难、暴发性情绪变换，甚至出现一些严重的行为问题，如打架、逃学、说谎、诈骗等。人类对这类问题的认识，经历了一段历程：

多动症

轻度脑损伤

轻度脑功能失调(Minimalbraindysfunction，MBD)

注意缺陷障碍(Attentiondeficitdisorder，ADD)

儿童注意缺陷多动障碍(Attentiondeficit/hyperactivitydisorder，ADHD)2023/2/597症状与命名ADHD:儿童注意缺陷多动障碍

(Attentiondeficit/hyperactivitydisorder，ADHD)

这类儿童的主动性随意注意能力极弱,而被动性不随意注意过度活跃，所以很容易因外界条件变化而分散注意力。

注意缺陷是这类儿童共同的突出问题。儿童多动症的病理表现是什么？ERP顶叶P