注意力控制中忽略与注意过程的神经生理信号测量

以下实验的总体目标是独立测量持续注意过程中两种注意加工——关注与忽略——的神经生理信号。通过设计一项计算机化任务来实现这一目标，参与者需对同时呈现的两种感觉输入进行按键反应，以诱发参与关注、忽略或两者均不参与的必要条件。第二步，参与者在执行该任务的同时接受脑电图（EEG）检测，以记录其在参与关注与忽略过程中的大脑电活动。

接下来，使用计算机软件分析脑电图（EEG）数据，以提取在注意或忽略条件下，以及在未分配注意力的被动参考条件下的感觉输入平均反应。基于事件相关电位（ERP）分析的结果显示，当单个感觉输入被忽略或被注意时，其平均神经生理反应在时间进程上与被动参考条件相比存在差异。与现有的注意力调节效应等测量方法相比，该技术的主要优势在于，它使我们能够检验新的假设，即注意和忽略过程是否由相同或不同的大脑机制实现。

该技术的意义还延伸至注意力缺陷的治疗或诊断，因为注意和忽略过程的损伤可能产生类似的症状，例如注意力分散，从而使治疗选择变得困难。该方法可分别评估每个过程的完整性，因此能够更准确地检测症状的真实来源。首先创建两个直径约5.7英寸的灰度正弦梯度图，频率不限，图像在屏幕上的持续时间为100毫秒。

将其中一个视觉刺激向右偏离中线10个视觉度，另一个视觉刺激向左偏离中线10个视觉度。接着，生成两个纯音调，一个频率为750赫兹，另一个为900赫兹。每个声音持续时间为100毫秒，确保视觉刺激的倾斜角度与听觉刺激的音高差异足够明显，使受试者能够准确分辨二者，而无需依赖猜测。

然后编写计算机代码，利用呈现软件控制实验过程中听觉和视觉刺激的呈现。视觉刺激呈现在灰色背景的中央，听觉刺激通过位于屏幕两侧的扬声器播放。选择要呈现的刺激数量。

每种实验条件下，视觉和听觉刺激的呈现次数均应至少达到150次，以确保获得足够重复次数来得到可靠的神经生理学反应。接下来，选择每个听觉和视觉刺激的呈现时序。同一感觉模态的刺激之间，使用750至1000毫秒的刺激间间隔（ISI），并将听觉与视觉刺激交替呈现。

最后，将刺激分为每组25个的片段。每个片段前将随机呈现三种任务指令中的一种。在采集脑活动的神经生理学测量数据之前，向受试者说明任务内容。

指导受试者仅关注并回应听觉音调，忽略视觉刺激。当指令为“听”时，要求受试者在听到高音调时按下左箭头键，听到低音调时按下右箭头键。类似地，指导受试者仅关注并回应视觉刺激，忽略听觉刺激。

当指令为“看”时，要求参与者在分级条向左倾斜时按下左箭头键，向右倾斜时按下右箭头键。最后，当指令为“被动”时，指示参与者不作任何反应，但仍需保持眼睛睁开并专注于屏幕。在实验过程中，交替使用“听”和“看”的指令段，以使先前被关注的模态变得无关，从而使其成为有效的干扰项。

当受试者充分掌握任务后，开始采集其对注意和忽略信号的神经生理反应。在 Im A 阶段，根据制造商说明书准备脑电图（electroencephalography 或 EEG）帽和记录设备。将 EEG 帽佩戴于受试者头皮，并检查每个传感器的信号、阻抗和质量。

接下来，根据制造商的说明，将神经生理记录设备与刺激呈现软件及神经生理记录软件进行同步。最后，在受试者执行任务的同时记录神经生理信号。为确保软件能够精确记录每个刺激和反应的时间点，使用分析软件对神经生理数据进行预处理，以备后续统计分析。

首先去除会为脑反应记录引入变异性的非神经信号成分。使用 0.1 至 1 赫兹的高通滤波器去除由传感器阻抗变化等因素引起的缓慢漂移；然后使用 30 至 50 赫兹的低通滤波器去除由电噪声引入的高频成分。在去除主要的非神经成分后，排除或插值显示不可靠数据的传感器。

通过计算所有传感器的均值，并从每个传感器中减去该值，对每个电极的数据进行重新参考。接下来，提取每个听觉和视觉事件前后约1000毫秒的时间片段。

包含刺激开始前 100 毫秒和刺激开始后 600 毫秒的时间段。减去刺激前基线期数据的平均值，以将事件相关电位（ERP）振幅重新表示为相对于刺激前信号的变化量。然后，通过平均所有属于同一条件的记录片段的数据来计算平均 ERP，这些条件分别为被注意的、被忽略的或被动感知的刺激。

最后，为了确定注意过程的时间进程，需比较注意刺激后事件相关电位（ERP）反应的振幅、潜伏时间以及空间分布与被动条件下的差异。同样，为了确定忽略过程的时间进程，需比较忽略刺激后ERP反应的振幅、潜伏时间以及空间分布与被动条件下的差异。IMAT协议揭示了注意与忽略过程在注意调节效应方面的独特时空特征，该效应定义为注意条件与忽略条件之间神经生理反应的差异。

在听觉感觉模式中，注意和忽略过程在音调开始后的不同时间点对注意调节效应产生贡献。这表明，在听觉感觉加工过程中需要这两种过程，同时也表明它们在视觉感觉模式中涉及不同的大脑动态。视觉感觉事件相关电位（ERP）显示出注意的显著效应，但未显示出忽略的效应，这提示在视觉感觉加工中仅需注意过程，并且该过程可解释100%的注意调节效应。

观看本视频后，您应能充分理解如何独立测量注意力控制中注意与忽略过程的生理反应。通过遵循本实验流程，还可进一步采用源成像等其他方法，以更深入地了解参与生成神经生理信号的脑区。