时间选择性注意的认知神经机制

时间选择性注意的认知神经机制

摘要：时间选择性注意是在时间知觉和选择性注意的基础上发展出来的研究领

域之一，回顾了来自各种研究技术关于选择性注意认知神经机制的研究，并在此

基础上对热点问题和发展趋势进行展望。

关键词：时间选择性注意时间知觉注意认知神经机制

由于我们人类精力的有限性和世界信息的复杂性，我们需要对我们周围的信

息有所选择的吸收，这就是选择性注意的功能。

从时间维度所做的研究才刚起步。但是随着认知心理学和神经心理学2个领

域的结合，时间选择性注意进一步加强了脑损伤患者以及脑疾病患者的研究。另

一方面，功能性脑成像技术应用于时间选择性注意的研究领域，也为理解人类时

间选择性注意的脑机制提供了一条新的研究途径。时间选择性注意探讨的就是如

何利用时间维度的信息增加我们对事物认知的准确性，以及内在的认知和神经机制。

1.时间知觉与选择性注意

1.1时间知觉与选择性注意的联系

对时间选择性注意的研究巧妙地结合和借鉴了时间信息加工和选择性注意两

方面的独立研究在我们的日常生活中，这两项功能都是人脑常见且不可或缺的功能。时间知觉(time perception)在时间认知分段综合模型里属于极短时距(5s内)的

研究范围。时间知觉包括对事件持续性和顺序性的知觉。目前从认知神经科学角

度对时间知觉的研究仅限于事件持续性知觉。选择性注意在我们适应环境的过程

中起到举足轻重的作用。大脑有限的加工能力和蜂拥而至的海量信息之间的矛盾，使我们必须有所选择，优先处理任务相关的信息，忽略或抑制无关信息的加工，

从而更好地达到目的，越来越多的研究提示它们之间存在密切的联系。

1.2时间选择性注意

注意调节能影响我们对刺激物呈现时间的估计。分配给事件或活动的注意程

度影响对事件或活动的时间估计。被试同时执行两个交互任务时，对非时间任务

的注意分配，会使被试对时间任务的时间判断正确率下降。也有研究表明，在有

限的认知能力前提下，如果非时间信息加工任务的难度越大，非时间信息处理就

需要更多的认知能力，而时间处理所获得的信息量就减少，所知觉到的时间也越短。时间信息与非时间信息在认知加工过程中相互竞争，对一个维度注意的增加

会减少另一个维度的注意，即两类信息加工会出现干扰效应。【1】除了注意直接或间接地影响时间知觉之外，选择性注意和时间知觉还存在一

层更为直接的联系，即“时间选择性注意”“时间注意”，或者称为注意的时间定向，该方向自 1998 年开始引起了学者们的关注[7]，并逐步走向深入。众所周知，在

选择性注意的研究中，占据主要地位的仍然是视空间领域的注意．在这方面，Posner 等完成了很多开创性的研究．经典的实验范式是通过提示将注意资源引导

到目标相关的位置，被试表现出对相关特征的加工质量和速度的提高，提示选择

性注意可以强化早期的知觉加工．尽管空间是研究视觉注意的优势维度，但事实上，注意既分布在空间维度上，也分布在时间维度上．时间选择性注意是指通过

有效的提示，不仅可以引导被试去注意什么位置，而且可以引导被试在什么时间

注意，从而将注意资源导向与即将到来的事件相关的可预测的时间点或时间窗的

过程．Nobre, Coull 及同事借鉴了 Posner 对空间注意的研究思路和范式，并在时

间维度的框架下加以修订，率先开展了对时间注意的研究，并且得到了一些有趣

的结果[7～9]他们的工作极大地促进了从时间维度来理解注意的机制。

2.前辅助运动区、额叶岛盖和下顶叶等脑区可能在其中发挥了重要的作用．

从神经心理学和脑成像2个领域综述了有关时间认知脑机制的研究。神经心理学及脑损伤的研究结果表明小脑可能与内部时钟功能有关，前额叶可能调节时间认知中的注意过程。PET和fMRI脑成象研究结果显示，基底神经节、小脑和前额叶在所有的计时作业中都被激活。ERP的研究结果还证实，时间信息加工和非时间信息加工存在时间历程上的差异，并且时间信息加工还存在显著半球优势效应。因此基底神经节、小脑和前额叶可能是时间认知的主要脑机制，但由于研究材料、方法和程序的不同，大脑皮层的广泛区域都有可能参与时间信息的加工。

[2]

由于前额叶与记忆和注意等认知功能有密切的联系,因此前额叶的功能可能与注意和工作记忆对时间信息的获得、维持和组织等的功能有关。[7] Casini及其同事[6]探讨了前额叶和小脑在时间选择性注意中的具体作用，他们选用前额叶和小脑损伤的病人为研究对象，探讨在2种注意负荷条件下时间和非时间的知觉任务上差异。在实验过程中，先给被试呈现一个标准音调，随后呈现的音调在频率和时距（duration）两个维度或其中的一个维度上发生变化。在低负荷条件下，只要求被试对其中一个维度的变化进行判断。在高负荷条件下，则要求被试同时对2个维度的变化进行判断。结果表明，在低负荷条件下，前额叶损伤的病人在2种任务上的成绩都受到损伤，而小脑损伤的病人只在时距判断任务中具有更大的变异性。这种作业成绩的分离表明在前额叶损伤病人所表现出来的时间信息加工的损伤可能与作业中注意的要求有关，而小脑损伤病人更具体的表现为计时机制的损伤。

采用双任务实验范式探讨时间知觉注意调节的动态过程。通过指导语使被试按照比例将注意分配到声音刺激的时间属性与音调属性上,形成对时间因素不同注意程度的五种注意条件,同时记录反应时、错误率和事件相关电位数据。对峰值分析发现, P2注意条件主效应不显著,但多重比较时T(只注意时间)与P(只注意音调)条件差异显著;对CNV平均波幅分析,发现注意条件主效应显著,随着分配在时间属性上的注意的减少,其波幅逐渐降低;对T与P条件的差异波地形图分析发现,波幅最大的区域位于额叶、中央区和顶叶;该差异波的偶极子定位于辅助运动区(额上回、额中回)和顶下小叶。以上结果表明, P2阶段存在时间信息加工; CNV反映时间知觉的注意调节,时间知觉中存在控制加工应该以CNV的出现为指标;辅助运动区可能为时间知觉的核心成分,具有跨通道效应;顶下小叶也与对时间的注意有关,但并不是特异性的。本研究不支持Lewis提出的“自动”与“认知控制”计时系统理论中“秒”为两系统分界点以及辅助运动区只属于“自动计时系统”的观点。[4] 来自脑成像的研究ERP 的高时间分辨率在跟踪时间注意过程中具备优势，而脑成像的研究更有利于揭示时间注意的脑机制．采用 PET(正电子层发射断层成像技术)和 fMRI(功能性核磁共振成像技术)探索时间注意的脑机制时发现，在时间注意任务中，有三个脑区起到了非常关键的作用，它们分别是前辅助运动区(pre-supplementary motor area)、左侧顶叶(left parietalcortex) 以及额叶岛盖(frontal operculum)[7，9，10, 11]。这些脑区一方面在人类基本的计时功能中扮演着重要角色，另一方面，也在完成时间注意的任务中分工合作，发挥重要的作用．前辅助运动区与估计时间以及根据时间的长短做运动准备有关[9]。Coull 和 Vidal 等[3]发现随着计时的准确性越高，前辅助运动区的激活水平也越高．此外，相当多的研究指出前辅助运动区与运动反应前的准备，而不是与运动反应本身有关[9]。对CNV 进一步的溯源分析也证实其发生源位于前辅助运动区[12]。额叶岛盖被认为