肖貞林

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

“心理學(xué)是一門有趣的學(xué)科。”張喜淋說，其有趣之處在于，“我們?cè)噲D去理解人類復(fù)雜行為的內(nèi)在規(guī)律、正?；虍惓Ｐ睦砘顒?dòng)的腦神經(jīng)基礎(chǔ)，其難度猶如去理解整個(gè)宇宙星系一樣。”這位與心理學(xué)結(jié)緣十多年的學(xué)者，誠樸穩(wěn)重，細(xì)心認(rèn)真，他用極嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度完成了從學(xué)生到心理學(xué)博導(dǎo)的蛻變，也在傾心研究中教會(huì)了學(xué)生如何鉆研學(xué)術(shù)，探索科學(xué)……

在良師的陪伴下不斷成長

2009年，張喜淋從西南大學(xué)心理學(xué)部畢業(yè)后，被保送到了北京大學(xué)心理與認(rèn)知科學(xué)學(xué)院攻讀博士學(xué)位。在燕園5年的時(shí)光里，他不僅系統(tǒng)學(xué)習(xí)了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的知識(shí)和理論，掌握了先進(jìn)的研究技術(shù)，而且還擴(kuò)展了研究視野，逐漸從一個(gè)本科生成長為一個(gè)能夠獨(dú)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?！霸谶@里，我特別感激我的導(dǎo)師方方教授。我本科專業(yè)是應(yīng)用心理學(xué)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室純理工科的研究技術(shù)、方法及思維等均缺乏相應(yīng)的知識(shí)和訓(xùn)練。進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室之后，方老師從如何查閱、收集、整理科研論文，如何編寫實(shí)驗(yàn)程序、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、成果匯報(bào)等最基礎(chǔ)的東西一步一步對(duì)我們進(jìn)行訓(xùn)練和指導(dǎo)。在此基礎(chǔ)之上，又重點(diǎn)培養(yǎng)我們的團(tuán)隊(duì)合作能力和創(chuàng)新思維能力?？梢哉f，我能在心理學(xué)領(lǐng)域有所建樹，離不開方老師的指導(dǎo)?！?/p>

博士畢業(yè)后，張喜淋遠(yuǎn)赴美國國立衛(wèi)生研究院NIH進(jìn)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(xué)院院士、美國國家醫(yī)學(xué)院院士及美國國家藝術(shù)與科學(xué)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(xùn)練后，張喜淋決定回國發(fā)展?！拔覈睦韺W(xué)研究團(tuán)隊(duì)規(guī)模擴(kuò)張很快，但人才的數(shù)量和質(zhì)量還是跟不上，不足以支撐大規(guī)模的教學(xué)科研任務(wù)，這影響了心理學(xué)的研究及學(xué)科發(fā)展。”為此，他選擇入職華南師范大學(xué)心理學(xué)院。當(dāng)被問及為何選擇該校時(shí)，張喜淋坦言，主要有兩個(gè)方面的原因?！耙环矫?，華師心理學(xué)科實(shí)力雄厚，在2017年教育部學(xué)科評(píng)估中，它與北京師范大學(xué)和北京大學(xué)心理學(xué)科并列A+。另一方面是學(xué)校學(xué)院對(duì)年輕老師的支持力度非常大。工作初期，我的實(shí)驗(yàn)室的迅速建立離不開學(xué)科帶頭人莫雷教授及學(xué)校的大力支持。”

近年來，張喜淋對(duì)視覺注意的神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，取得了突出成績，相關(guān)成果已以第一或通訊作者身份發(fā)表于Neuron、PNAS、PLoS Biology、Current Biology等國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊上。為表彰張喜淋在學(xué)術(shù)上的突出貢獻(xiàn)，2012年，他獲得了由中國神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)頒發(fā)的葛蘭素史克“明日之星”獎(jiǎng)。2019年，心理學(xué)領(lǐng)域最具影響力的國際學(xué)術(shù)組織之一——美國心理科學(xué)學(xué)會(huì)（APS）授予其“學(xué)術(shù)新星獎(jiǎng)”，他也是該年度唯一獲得此項(xiàng)殊榮的中國大陸學(xué)者……

開展自下而上神經(jīng)機(jī)制的研究

日常生活中，人類每時(shí)每刻均處于“信息轟炸”狀態(tài)中。個(gè)體有限的心理和神經(jīng)資源不可能同時(shí)處理如此浩瀚的信息，只能選擇性地處理高優(yōu)先性信息而忽略低優(yōu)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(rèn)知加工過程，從而易化這些認(rèn)知過程。自20世紀(jì)80年代以來，對(duì)選擇性注意的研究一直是心理學(xué)和認(rèn)知科學(xué)的熱點(diǎn)領(lǐng)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(chǎn)生？大腦如何決定哪些信息進(jìn)入腦信息加工系統(tǒng)（意識(shí)），從而引導(dǎo)個(gè)體行為反應(yīng)？總結(jié)起來，注意選擇的優(yōu)先性由兩方面決定。一是自上而下、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)機(jī)制，例如，與他人交流時(shí)，注視方向保持在對(duì)方臉上，但想知道對(duì)方的姓名等信息時(shí)（即目標(biāo)、意圖），則把注意力轉(zhuǎn)移到對(duì)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(qū)動(dòng)機(jī)制，例如，與他人交流時(shí)，突然掉落的咖啡杯會(huì)自動(dòng)吸引個(gè)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(duì)注意的分配更加迅速和有效，但其神經(jīng)基礎(chǔ)一直存在爭論。為了解決這一爭論且?guī)椭藗兏玫乩斫獯竽X如何產(chǎn)生意識(shí)，張喜淋開展了“自下而上注意的神經(jīng)機(jī)制”研究。

“在視覺場景中，當(dāng)一部分場景相對(duì)于其他部分更加顯著時(shí)，這部分場景則會(huì)自動(dòng)吸引我們的注意。其顯著性代表了大腦對(duì)該部分的反應(yīng)與其他部分的反應(yīng)差別?！睆埾擦芙忉尩馈?/p>

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(lǐng)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(jí)視皮層（V1）顯著性模型，并對(duì)二者進(jìn)行了比較。他們認(rèn)為，二者的區(qū)別主要在于顯著圖生成的腦區(qū)?；陲@著性的注意模型認(rèn)為，顯著圖生成于高級(jí)腦區(qū)，如額頂葉。顯著圖源于不同視覺特征的整合，初級(jí)視皮層僅僅對(duì)這些視覺特征進(jìn)行獨(dú)立加工，然后向上傳遞信息至高級(jí)腦區(qū)，產(chǎn)生顯著圖。高級(jí)腦區(qū)的神經(jīng)元并不像V1神經(jīng)元對(duì)特定的視覺特征具有很強(qiáng)的選擇性，進(jìn)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(rèn)為顯著圖源于V1神經(jīng)元間由水平連接導(dǎo)致的側(cè)抑制機(jī)制。

他們分析認(rèn)為，兩個(gè)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(dú)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(shí)中），額頂葉腦區(qū)對(duì)顯著性的表征可能僅僅是大腦對(duì)顯著刺激選擇后的知覺結(jié)果。對(duì)此，他們創(chuàng)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(tài)（無意識(shí)），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(dú)考察自下而上注意的神經(jīng)機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，初級(jí)視皮層（V1）而非傳統(tǒng)理論認(rèn)為的額頂葉（IPS）產(chǎn)生自下而上顯著圖。這一發(fā)現(xiàn)為V1顯著圖的計(jì)算模型提供了直接的生理證據(jù)，挑戰(zhàn)了自下而上顯著圖由額頂葉產(chǎn)生這一傳統(tǒng)主流觀點(diǎn)，促使學(xué)界重新思考負(fù)責(zé)注意調(diào)控的腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。此外，它挑戰(zhàn)了注意和意識(shí)是同一過程的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，直接推動(dòng)了認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的一個(gè)熱點(diǎn)：注意和意識(shí)間的關(guān)系研究。

該項(xiàng)研究最終發(fā)表在了神經(jīng)科學(xué)頂級(jí)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(rèn)知神經(jīng)科學(xué)問題的文章。此外，它還被《中國科學(xué)通報(bào)》和《中國科學(xué)：生命科學(xué)》特別介紹，同時(shí)被科學(xué)網(wǎng)，生物通/醫(yī)脈通以及丁香園等眾多科學(xué)網(wǎng)站進(jìn)行報(bào)道。目前，成果已被多本認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)、注意、視覺科學(xué)等領(lǐng)域著作參考引用。

探討注意和意識(shí)之間關(guān)系

注意作為對(duì)外部復(fù)雜環(huán)境中的少量信息進(jìn)行優(yōu)先加工的認(rèn)知過程，從意識(shí)角度來看，其可以被看成是信息能否進(jìn)入意識(shí)的門檻。因此，注意和意識(shí)間的關(guān)系一直是腦科學(xué)的前沿問題。事實(shí)上，Helmholtz（1867）早在一百多年前就提出視覺加工是一個(gè)無意識(shí)推理過程。視覺加工中的大部分是自動(dòng)、無需主觀意識(shí)參與就可以完成的。有意識(shí)視覺加工相對(duì)于無意識(shí)視覺加工，猶如冰山在水面上的一角相對(duì)于水面下的巨大冰體。因此，為了能夠充分揭示注意的神經(jīng)機(jī)制，意識(shí)的作用至關(guān)重要。此外，2005年7月1日美國《科學(xué)》雜志在紀(jì)念其創(chuàng)刊125周年之際提出了25個(gè)尚未解決的重大科學(xué)問題，其中排名第二的問題就是“什么是意識(shí)的生物學(xué)基礎(chǔ)”。張喜淋在已有注意研究基礎(chǔ)之上，結(jié)合心理物理學(xué)、腦成像、眼動(dòng)和計(jì)算模型等多種技術(shù)，進(jìn)行了國家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金項(xiàng)目“注意和意識(shí)的神經(jīng)機(jī)制”的研究。相信該項(xiàng)目的研究成果將會(huì)極大地促進(jìn)我們對(duì)注意和意識(shí)的神經(jīng)機(jī)制及其二者交互的深入理解。

目前，此項(xiàng)目的相關(guān)內(nèi)容還在進(jìn)行當(dāng)中，預(yù)計(jì)在2023年12月完成。當(dāng)記者問：“會(huì)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(gè)不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程。在這種過程中，會(huì)不斷產(chǎn)生新的想法，然后通過實(shí)驗(yàn)去論證、修正，從而完成挑戰(zhàn)并獲得自我的肯定，這是一個(gè)非常有意思的過程。我希望能繼續(xù)深入探索、不斷鉆研，為心理學(xué)科的發(fā)展多做一些貢獻(xiàn)，也讓更多的人了解心理學(xué)、喜歡心理學(xué)?！?/p>