心理所研究揭示視覺意識如何調節注意“聚光燈”的節律采樣

大腦為了避免陷入“信息過載”的困境，演化出了一套高效的信息選擇系統——“注意”。這一過程常被比喻為舞臺上的“聚光燈”（圖1a）：被注意到的信息，就像被光束照亮的演員，清晰突顯；而舞臺的其他部分則隱入暗處。正是借助這盞聚光燈，我們才能篩選出重要的信息并及時作出反應。

圖1.注意“聚光燈”及其節律采樣機制示意圖

1. 注意“聚光燈”的比喻；b.注意“聚光燈”的節律性采樣過程；c.注意節律采樣的神經振蕩機制（Gaillard & Ben Hamed，2020）；

FEF，Frontal eye fields，額葉眼區；LIP，lateral intraparietal，側頂葉；mdPul，mediodorsal pulvinar 丘腦背內枕核

已有研究發現，當注意需要分配到多個位置時，人類乃至獼猴的行為表現會出現每秒4~8次的周期性波動，仿佛聚光燈在有節奏地“閃爍”（圖1b）。這表明，注意更像是一盞按特定節奏在采樣的動態聚光燈，這一機制被稱為 “注意的節律采樣”。即便注意聚焦于單一位置時，該機制也持續運行，以保持動態靈活性。基于人類和靈長類動物的電生理研究，科學家進一步揭示了其涉及大腦多個腦區之間的神經振蕩協同（圖1c）。

如果節律采樣是注意的基本特征之一，我們的意識是否會影響注意“聚光燈”的“閃爍”方式？ 我們對環境中信息的節律采樣是否依賴于對信息的意識（即能夠“看見”它），還是可以在無意識條件下獨立運行？

為了探究這一問題，中國科學院心理研究所蔣毅研究組利用顏色閃爍融合（Chromatic Flicker Fusion ，CFF）技術首次揭示了視覺意識如何影響注意節律采樣的行為與神經機制。此技術利用人類視覺的顏色閃爍融合原理，將兩個相反色的光柵按照融合閾值以上頻率（30 Hz）交替閃爍，進而融合成穩定的顏色，這樣閃爍的相反色就無法被人意識到（圖2a）。該研究結合高時間分辨率的注意線索范式、腦電圖（EEG）及時間響應函數（time response function ，TRF）等方法，發現注意節律采樣可在無意識狀態下發生——即便那些無法被看見的CFF注意線索仍會吸引注意，并使其按特定頻率在空間位置間交替采樣，同時觸發前額區與右側顳枕區之間更強的theta頻段神經聯結（圖2b、2c灰色線條）。

圖2.意識調節注意節律采樣的實驗流程及其主要結果

a.實驗流程圖；b.不同意識水平線索引發的注意轉移效應，其緩慢變化趨勢以及快速的振蕩功率譜；c.不同意識水平線索調節額頂區和右偏側頂枕區alpha功率變化，以及其兩個注意腦區之間聯結模式的差異

結果顯示，視覺意識扮演了“節奏大師”的角色，顯著調節了注意“聚光燈”的采樣過程（圖2b、2c橘色線條）。與無法被看見的線索相比，可以被看見的線索引發了對已經注意過空間更強的抑制效應，并增強了額頂葉注意網絡中alpha神經振蕩響應的強度。更重要的是，有意識條件下的注意節律采樣更快，其引發的前額區與右側顳枕區之間的神經動態聯結也更高效。

結果表明，視覺意識像一個采樣“調節器”，使得注意系統更好地抑制無關干擾、加速采樣過程、優化腦網絡協作，全面提升了采樣效率。這一發現為理解意識與注意的交互機制開辟了新范式，也為未來研究注意缺陷類障礙潛在的神經機制與無意識干預方法提供了新方向。

該研究得到了國家科技創新2030—“腦科學與類腦研究”重大項目和國家自然科學基金重點項目等的資助。

文章已發表于Nature Communications。心理所楊芳助理研究員為論文第一作者，蔣毅研究員為通訊作者；其他作者包括心理所博士研究生袁佩君、申莉，北京師范大學周可教授，中國科學院生物物理研究所何生研究員。

論文信息：Yang,F.,Yuan,P.,Shen,L.,Zhou,K.,He,S.,& Jiang,Y. Visual awareness sharpens and accelerates attentional sampling through enhancing inhibitory neural modulation in the attention network. Nature Communications?16,10058 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64987-7

相關研究：

Yang,F.,Tian,J.,Yuan,P.,Liu,C.,Zhang,X.,Yang,L.,& Jiang,Y. (2024). Unconscious and conscious gaze-triggered attentional orienting: Distinguishing innate and acquired components of social attention in children and adults with autistic traits and autism spectrum disorders.?Research,7,0417.

Liu,D.,Liu,W.,Yuan,X.,& Jiang,Y. (2023). Conscious and unconscious processing of ensemble statistics oppositely modulate perceptual decision-making.?American Psychologist,78(3),346-357.