认知神经科学前沿译丛（第一辑）：注意的认知神经科学

引进翻译国际认知神经科学前沿研究成果，以期进一步推动我国脑科学事业的发展，为建设世界科技强国贡献力量。本项目*辑共7册，选取注意、语言等人类认知过程，以及与人类生活息息相关的儿童发展、判断决策、社会行为、音乐等领域作品翻译出版，其作者均为国外权威的认知神经科学家，由我国认知神经科学领域著名学者担纲翻译。译丛反映了当今认知神经科学的研究新成果，介绍了认知神经科学的新技术，讨论了认知理论的历史、现状和未来发展方向。 

作为认知心理学和神经科学的交叉学科，认知神经科学自 20世纪80年代被提出以来就得到了飞速发展并取得了显著成果。注意认知神经科学就是这一发展的重要成果，为传统心理学的注意行为研究和注意行为背后的生理基础及其神经机制的探求搭起了一座桥梁，而神经科学特别是无创脑成像技术的发展成熟以及计算机科学的影响则开辟了注意认知神经科学研究的新纪元。本书原著立意新颖，选取毕生发展的角度介绍了婴儿、成人乃至老年人的注意研究并对注意发展的神经机制进行了深入和全面的总结。我们相信本书能够为广大读者打开认知心理学的黑匣子，开阔学者们对注意认知神经科学的研究视野，为发展我们自己的注意研究夯实基础，进而促进我国神经科学研究走上一个新台阶。

罗跃嘉，中国科学院心理学博士，深圳大学情绪与社会神经科学研究所所长，国际心理科学联合会会士，国际社会神经科学学会理事兼中国分会会长，首批“新世纪百千万人才工程”人选，国家杰出青年基金获得者，享受国务院政府特殊津贴，中科院“百人计划”入选者。

篇  注意和眼动

第 1 章视觉引导的眼动的神经控制彼得·H.席勒（Peter H. Shiller） 麻省理工学院大自然创造了眼睛，同时也创造了一个系统来有效地控制它。由于视网膜里含有一个小小的中央区，即中央凹，所以许多物种的眼睛都变得专门化。中央凹里充满了光感受器，具有高敏锐的感知能力。因此，要能够精细分析视觉场景中的物体，注视的中心必须指向它。即使当人或物体处于运动中，注视的中心也必须一直维持在这个物体上。这些需求产生了两种不同的共轭性眼球运动系统：扫视和平稳追踪。扫视系统的功能是捕获视觉对象进行中央注视；平稳追踪系统的功能是当人或物体处于运动状态时，将目标维持在中央凹上。在我们清醒时，我们的眼睛大多数时间都在运动。我们每秒大概有三次快速眼球跳动（扫视），每天接近17万次，一生平均大约有50亿次。在扫视间隔期间（持续200—500毫秒），只有当头部和被观察对象都没有运动时，眼眶中的眼球才会处于静止状态。如果运动的话，双眼通过平稳追踪来使目标对象保持在中央凹处。参与控制视觉引导的眼动的神经系统很复杂，也非常强大。几乎没有人会在一天结束后抱怨说，他今天做了17万次扫视和无休止的眼球追踪运动。我们很早就知道扫视和平稳追踪这两类眼球运动是由更高水平的神经系统控制的。当被追踪的目标对象速度逐渐增大时，如果追踪中止，执行34林智广告  6校样  开本：16开  净尺寸：170mm×245mm  版心尺寸：118×195mm（31行×32字） 字体：博雅方刊宋10.2磅  行距：18磅004 _ 注意的认知神经科学过程中便会发生一个突然的中断，这时眼睛便不能跟随上这个移动的对象。此时，扫视系统便开始启动并且转动眼球来追踪这一物体。因此，眼部追踪系统和眼部扫视系统之间明显存在一个速度不连续的介质。这两个系统在眼部扫视运动和平稳追踪运动启动时也都有显著不同的延迟反应。这一点早是由拉什巴斯（Rashbass, 1961）使用步阶—斜坡（step-ramp）任务发现的。该任务是对目标进行扫视并追踪，即在一个均匀的背景上出现一个注视点，然后关闭注视点，同时使另一个注视点出现在这个背景的某个地方并且以不同的速度运动。其示例如图1.1所示。这个案例中的数据是从图1.1 当猴子执行步阶—斜坡任务时，对它们的水平眼动进行追踪。首先使其注视中心点，在闪光熄灭后同时在注视的左边或者右边出现一个离心率18度的注视点，并且以20度／秒的速度在外周沿着水平轴线移动。当这个目标激活外周区域时，开始采集它们的眼动追踪数据。移动目标所引起的追踪眼动实际上发生在猴子通过中央凹扫视来获取目标之前，因此，激活眼动系统包含了更短的潜伏期。在此情形下的眼动追踪发生在75至100毫秒之间，扫视发生在125至150毫秒之间。（改编自Schiller & Logothetis, 1987）一只猴子处收集的（Schiller & Logothetis, 1987）。眼部追踪的测试显示出非常显著的效果：在任务情境下，眼睛开始以75—100 毫秒的延迟追踪周围注视点，并且在快速扫视开始之前以125—150毫秒的延迟扫描。研究表明，当视野中一大部分感知细胞开始被调动起来时，如果刺激物具有高对比度林智广告  6校样  开本：16开  净尺寸：170mm×245mm  版心尺寸：118×195mm（31行×32字） 字体：博雅方刊宋10.2磅  行距：18磅第 1章  视觉引导的眼动的神经控制 _ 005（Miles, Kawano, & Optican, 1986），则可以在比50毫秒更少的时间内开始追踪运动。高对比度保证了通过视网膜的快速传导。基于这些实验结果，我们认为，在行为层面上，扫视跟踪和平稳追踪的眼部运动存在不同的神经机制。接下来我们首先讨论产生扫视眼动的各种神经机制。后一节我们会简单介绍眼部追踪运动的神经机制，涵盖了眼动发生的感觉和运动层面的内容。