二、视觉注意机制

感觉器官能够感知外界的视觉、听觉、味觉、嗅觉和触觉的刺激,然而面对众多的感官刺激,生物机体在一瞬间只能感知其中一个或者几个刺激对象,心理上只对若干个对象中的一个或几个产生集中,称为注意。成语“聚精会神”即指人类对外界各异的刺激对象聚焦在需要集中关注的信息上而产生的心理活动,利于做出抉择进而对心理活动进行有效监控。注意分为不随意注意和随意注意,前者可以由外界新异的刺激诱导,无须抑制其他外界因素的影响;后者则受特定的任务驱动,需要主动抑制一些无关因素的影响。生理学和认知学研究表明,注意机制由多种神经系统参与,且随意注意和不随意注意可以相互转换。对外界新异刺激的定向发射能诱发多种神经系统功能的变化,如对特异的光、声音、温度以及痛觉的刺激,会伴随机体肌肉的收缩、瞳孔放大等生理变化,同时伴随着情绪的变化[32]。

视觉注意是利用视觉信息进行注意选择的一种心理活动,自然界中的动物因适应生存,在进化过程中视觉系统对外界刺激信息进行选择和实时处理。在视觉注意机制的计算模型研究方面,Itti等提出了基于视觉注意的场景分类和预测模型[33],该模型主要用于检测视觉图像的显著性特征,通过高斯采样方法获得图像颜色、亮度和方向特征,结合不同尺度的特征提取视觉显著图。生理研究表明,视觉显著图是由自下而上的外界刺激所诱导。2012年,方方课题组研究发现,朝向对比度的增强会引起注意力的增强,并且注意力的增强与视觉V1区的血氧含量相关,由此证实视觉显著图源自视觉皮层的V1处产生[34]。

视觉皮层不仅对外界刺激的视觉特征做出显著性反应,而且对信息的显著性的动态评估也做出反应。研究表明,大脑需要在不同环境的刺激下,将有限的注意力集中在最重要的事件上,对各种刺激信息快速做出决策。选择注意机制不仅能激活不同皮层的脑区神经元,也能在不同的空间进行特定目标的转移。如视觉特征在进行选择注意时可通过背侧通路与腹侧通路相结合,对视觉特征进行定向的注意加工。2018年,斯坦福大学的陈晓科团队研究了丘脑室旁核在神经元信息编码中的显著作用,拓展了显著性在认知和学习方面的探索,并揭示了室旁核在信息显著性抉择中的重要作用[26]。