心理所 Nat Comm 揭秘视觉意识如何“加速”与“锐化”注意采样

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基本信息

Title:Visual awareness sharpens and accelerates attentional sampling through enhancing inhibitory neural modulation in the attention network

发表时间：2025.11.17

Journal：Nature Communications

影响因子：15.7

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研究背景

你的注意力是“快闪”的吗？

面对信息爆炸的感官世界，大脑依赖选择性注意（Selective Attention）机制来高效筛选并抑制无关细节 。

在认知神经科学的前沿领域，注意力研究正经历范式转变：传统观点认为注意力持续恒定，但最新的神经电生理学证据揭示，注意并非持续聚焦，而是以周期性“采样”（Attentional Sampling）的方式动态运作。这种机制就像一个节律性的探照灯，周期性地探索不同空间位置或特征，避免长时间固着，从而保障对环境的高效探索 。

这种节律性采样是由额顶叶注意网络（Fronto-parietal attention network）中的神经振荡（Neural Oscillations）所驱动，核心涉及 Theta (3–7 Hz) 和 Alpha (8–12 Hz) 频带的脑活动。然而，一个长期存在的关键问题是：这种内在的（default）注意动态过程，是否需要视觉意识（Visual Awareness）的参与才能被有效调控？如果一个线索刺激是无意识的，它是否还能像有意识线索那样，调控我们注意力的动态节奏？本研究通过结合色度闪烁融合（CFF）技术制造不可见线索，并利用高时间分辨率的行为范式与脑电时间响应函数（EEG/TRF）方法，对意识在注意动态中的作用进行了深入探究 。

研究核心总结

该研究的核心发现是：注意采样机制本身独立于意识而运作，但视觉意识显著调控了其动态特征，通过增强抑制性神经调制，使其采样速率加速并功能锐化。

Fig. 1 | Illustration of stimuli and procedure for all experiments.

Fig. 2 | Schematic of the behavioral oscillation analysis pipeline.

1. 采样节律是注意系统的内在属性

实验结果首先证实，无论是可见（有意识）还是不可见（无意识）的注意线索，都能够诱发节律性的行为采样，并重置额叶与右侧枕顶叶区域的连接。这表明节律性注意采样是注意系统的一种内在、默认的运作模式，其存在并不依赖于对线索的意识感知 。

Fig. 3 | Results of Experiment 1.

1. 意识调控：加速采样频率与增强抑制功能

意识的介入显著影响了注意的效率和动态特性。虽然两种线索都诱发了相似的早期促进效应，即注意力被自动捕获 ，但在较长的刺激呈现间隔（SOA）下：

1. 抑制功能锐化（IOR）： 只有有意识线索诱发了显著更强的后期抑制效应：抑制性返回（Inhibition of Return, IOR）。这一发现提示，早期自动的注意捕获可以脱离意识，但有目的、持续地抑制一个位置则高度依赖于对线索的意识表征。

2. 采样速率跃迁： 视觉意识使注意采样的频率显著加速 。行为谱分析显示，无意识线索的采样速率峰值位于约 3.75 Hz（属于 Theta 频带），反映了注意的默认探索节奏；而有意识线索下的采样频率则显著提高至约 7.50 Hz（属于 Alpha 频带）。这种加速机制暗示，传统的IOR效应和节律性采样可能共享一个动态的注意调控基础 。

Fig. 4 | Results of Experiment 2.

1. 神经机制：Alpha 振荡介导的自上而下控制

在神经网络层面，意识对注意动态的调节机制被清晰揭示为抑制性神经调制的增强 ：

1. 抑制性 Alpha 活动的增强：有意识线索引起了额叶和右侧枕顶叶区域的增强抑制性 Alpha 振荡。这种 Alpha 功率增强反映了额顶叶网络对无关信息的自上而下（Top-down）抑制和门控机制 。相反，无意识线索仅在枕顶叶区域诱发了Alpha功率的降低，这被解释为单纯的感知促进效应 。

2. 额顶叶耦合的频率上调： 视觉意识改变了额顶叶网络的同步频率。有意识线索触发了更早（100–467 ms）且更高频（Alpha 频带，约 12 Hz）的额叶-枕顶叶连接 。通过Granger 因果分析确认，这种 Alpha 频带的同步是额叶到枕顶叶的自上而下主导影响 。而无意识线索仅增强了较晚（450–900 ms）且较低频（Theta 频带，约 6 Hz）的连接 。

Fig. 5 | Illustration of how cue awareness modulates the temporal dynamics of attention.

这一系列发现共同表明，视觉意识通过增强额顶叶注意网络中的抑制性 Alpha 振荡，迅速建立高频、自上而下的控制连接，从而锐化了抑制功能并加速了注意采样的动态速率，是调节注意系统灵活度和效率的关键因素 。

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Abstract

Attentional sampling, orchestrated by neural oscillations within the frontoparietal attention network, sequentially focuses on stimuli in a dynamic pattern, thereby enhancing the efficiency of attentional selection. However, the role of conscious awareness in this default attentional process remains largely unexplored. Here, we employed the Chromatic Flicker Fusion (CFF) method to render attentional cues invisible and investigated how cue awareness modulates attentional sampling. Using a high-temporal-resolution behavioral paradigm and electroencephalography (EEG) combined with the temporal response function (TRF) approach, we found that both visible and invisible cues induced rhythmic behavioral sampling and reset connectivity between the frontal and right occipito-parietal regions, indicating that attention samples rhythmically regardless of cue awareness. Crucially, visible cues not only elicited stronger behavioral inhibition and enhanced neural alpha activity, but also triggered faster attentional sampling (~8 Hz vs. ~4 Hz) and higher-frequency frontoparietal coupling (alpha vs. theta band). These findings demonstrate that the conscious representation of attentional cues influences inhibitory neural responses within the frontoparietal attention network and modulates the attentional sampling process.

核心图表、方法细节、统计结果与讨论见原文及其拓展数据。

分享人：饭哥

审核：PsyBrain 脑心前沿编辑部