生活中有許多事情需要保持注意力，比如上課要注意聽講，開車要注意路況，體育競技中要注意對手的動作，等等。然而科學(xué)研究和生活常識告訴我們，人的注意力是有限的，大腦很難在長時間中時刻保持高度注意。
因而，有效的信息加工策略就是要把最優(yōu)的注意狀態(tài)用于加工最重要的信息，比如上課的時候要集中精力聽重點。那么大腦是如何實現(xiàn)對注意的實時調(diào)控呢？
浙江大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程與儀器科學(xué)學(xué)院“百人計劃”研究員丁鼐課題組發(fā)現(xiàn)，在信息加工過程中，大腦可以在一秒之內(nèi)飛快地切換注意與非注意的狀態(tài)。這種注意狀態(tài)的快速切換依賴于大腦的運動皮層，而且運動皮層的激活可以引起眼瞼肌肉的運動，以至于可以通過觀察眨眼來監(jiān)測大腦在哪些時刻更加專注、在哪些時刻更加放松。
近日，這項研究發(fā)表于國際知名期刊《自然·通訊》（Nature Communications），第一作者為2016級碩士生金培清，并列第二作者為2017級碩士生鄒家杰和2018屆本科畢業(yè)生周濤，通訊作者為丁鼐。
眼瞼活動與高級認知加工密切相關(guān)
《三國志》中有云：“瑜少精意于音樂，雖三爵之后，其有闕誤，瑜必知之，知之必顧。故時人謠曰：‘曲有誤，周郎顧。’”
曲有誤是聽出來的，聽出來之后為什么還要扭頭看看？這是因為感知與運動往往是聯(lián)系在一起的，曲有誤是感知，周郎顧是運動。
推而廣之，聽別人講話，是不是也會引發(fā)同步的運動呢？丁鼐課題組的研究給出了肯定的答案。研究發(fā)現(xiàn)，聽人講話的時候，我們的眼睛會隨著話語的節(jié)奏一眨一眨。人要經(jīng)常眨眼，否則眼睛會干。但是人類眨眼的頻次遠超出了濕潤眼球所需要的頻次，所以很可能反映了大腦信息加工的某種特性。
專注與走神只在一瞬間
課題組對眨眼與注意力的研究可以用“另辟蹊徑”概括。
在腦科學(xué)研究中，研究人員往往忽略眨眼甚至將眨眼視為一種干擾。比如在腦電圖研究中，由于眨眼產(chǎn)生的電信號對腦電信號構(gòu)成很強的干擾，在腦電圖分析過程中，研究人員往往首先對眨眼干擾進行去除。而這項研究所關(guān)注的正是這種往往被忽略的眨眼活動。
實驗中，實驗志愿者聽到一系列的四字短句，如綿羊吃草、小馬過河、雪花飛舞等，他們的任務(wù)是檢測短句里的第一個字或者第三個字是否出現(xiàn)特定目標，實驗過程中同步記錄了志愿者聽句子時的眼電及眼動。
課題組發(fā)現(xiàn)，實驗志愿者在集中注意聽的時候眨眼會較少；不注意聽的時候眨眼較多。聽同一段話的時候，由于關(guān)注的內(nèi)容不同，實驗志愿者眨眼的位置也會不同。在實驗中，注意與不注意的狀態(tài)可以在一句話甚至一秒之內(nèi)迅速切換，而眨眼率也相應(yīng)地在短時間內(nèi)迅速改變。這就好比學(xué)生感覺老師要講重點的時候，就會集中精力，減少眨眼。重要的內(nèi)容過去之后，眨眼就會增加，濕潤一下略微干澀的眼球。
聆聽語音的過程中，眼瞼活動可以反映聽者在一句話之內(nèi)的注意焦點
這種與注意相關(guān)的眼瞼活動不依賴于光照等條件。即使在黑暗環(huán)境下，或者在閉眼的情況下，在聽聲音的時候，眼瞼肌肉運動依然受到注意狀態(tài)的調(diào)節(jié)。一直以來，眨眼主要被認為主要具有保護眼睛、濕潤眼球的功能，但是這項研究表明眼瞼活動與高級認知加工密切相關(guān)。
我們注意聽的時候為什么不眨眼呢？
眨眼、甚至閉眼都不直接影響我們的聽覺，那么大腦為什么進化出這種與聽覺同步的眨眼行為呢？一種可能的解釋是說眼睛的狀態(tài)反映了大腦的信息加工狀態(tài)。
丁鼐課題組提出一個新假說：對于人類，視覺是最主要的信息來源。所以，睜眼的時候，大腦優(yōu)先加工外界信息；相反的，閉眼的時候，大腦優(yōu)先處理內(nèi)務(wù)（思考人生、做白日夢、休息等等）。所以，眼皮就好像閘門：大腦想要處理外部信息的時候就打開閘門，把信息采集進來；在預(yù)期外部沒有重要信息的時候則會拉一下閘，處理一瞬間的內(nèi)務(wù)。
按照這個假說，眼皮是大腦信息加工狀態(tài)的一個外在反映 —— 切換到對內(nèi)狀態(tài)之后，對視覺、聽覺等感官的加工都被暫時削弱。所以，眼皮不僅僅是保護眼睛的“窗簾”，濕潤眼球的“毛巾”，更是大腦加工狀態(tài)的“晴雨表”。
針對這項實驗發(fā)現(xiàn)的未來應(yīng)用，丁鼐表示，這可以為通過視頻監(jiān)測大腦注意狀態(tài)提供新思路：比如通過分析上課過程中同學(xué)們的眨眼活動可以了解到全班注意力情況，而這種信息可以用于教學(xué)質(zhì)量的客觀評價也可以反饋給教師以提高教學(xué)質(zhì)量。
該課題受到國家自然科學(xué)基金、浙江省自然科學(xué)基金等的支持。
（文 柯溢能/攝影 盧紹慶）
