文摘
视觉注意力是大脑中提取信息的过程通过眼睛我们收到。它指导我们的目光最重要的事情。科学家研究这种复杂的问题如何?和鸟类可以脱离人类3亿年的进化,人类大脑帮助我们理解的关注?仓鸮是猫头鹰家族的一员,和它的极其敏锐的视觉和听觉允许它在黑夜中狩猎。研究人员可以使用仓鸮学习关注,无论是在动物和人类。这篇文章将解释我们执行使用的视觉注意力实验谷仓猫头鹰,我们从中学到很多东西。视觉注意力的理解可以帮助医生和科学家治疗重要的脑部疾病,还可能有助于随着技术的发展,需要“注意”,像自动驾驶汽车。
注意,注意!
当我年轻的时候,我想知道为什么我的兄弟去了特殊学校为儿童注意力缺陷障碍。为什么他似乎更多的困难后,老师在说什么?当我长大了,成了一名科学家,我很兴奋来研究大脑和了解的过程,可能导致我的哥哥麻烦:关注。但我很快意识到多么复杂的注意力真的是!
注意的过程开始于从环境中获得信息通过感觉器官(如眼睛、耳朵和鼻子)。这个信息处理的大脑,然后将眼睛或身体变化对感兴趣的对象。这一切都发生在一瞬间!如何科学家研究这种复杂的问题呢?请继续往下读!
眼睛的作用
我们生活在一个世界里,我们不断地被各种各样的信息。然而,由于复杂的大脑,我们大多数人不打扰或被所有的额外的,不重要的信息。即使是最简单的任务,我们的大脑必须能够过滤掉不相关的所有信息。为动物,关注重要的细节是一种生死!注意机制在动物进化数亿年,当他们寻找食物,寻找合适的伴侣,避免危险。
处理来自感官的信息在大脑的一个区域视顶盖。在那里,重要或突出这些信息是分开的重要信息。突出信息的信息是不同的,奇怪,或以某种方式更强大的比所有其他信息进入大脑。视顶盖分离出突出的信息,它会创建一个地图存储位置的图像变得突出世界的信息。这一步被称为卓越的映射(图1)。
- 图1 -视顶盖的结构(OT)。
- (一)大脑的谷仓猫头鹰,从左边。眼睛是感知的信息直接发送给OT(粉红色),在初始处理称为卓越执行映射选择动物周围的细节是最有意义的生存。(B)插图的鸟(上)和一只猴子(底部)的大脑。在monkies OT及其同源,上丘,是粉红色的。大小的差异意味着对自然形象差异但不精确。
信息传递到大脑的其他区域进行更复杂的处理。除了卓越和位置的刺激,大脑刺激注册的其他特征,如颜色和声音的频率。大脑还考虑响应刺激的紧迫性的例子,如果你饿了,你就会抓住一块披萨比如果你充满快得多!
绕组的旅程后持续不到一眨眼的时间,所有收集的信息到达大脑区域负责眼睛和头部的运动。那里,一个命令给肌肉:转向刺激位于最重要的地方。因此,视觉注意力是关注对象的过程被眼睛的光受体。
视觉注意力,因为已经有大量的研究实验基于视觉很容易表现在动物和人类身上。很多科学家生物学家,心理学家philosophers-study这种迷人的过程。
目光敏锐的谷仓猫头鹰
猫头鹰的谷仓猫头鹰是夜行性猛禽的家庭。雄性和雌性猫头鹰通常提高年轻作为夫妻,一起变老。谷仓猫头鹰吃主要啮齿动物(小鼠),小型鸟类和爬行动物。他们在夜间捕食使用锋利的愿景和非凡的声源定位能力,这使得猫头鹰确切地知道一个声音是来自。
在1960年代早期,当主动物模型用于科学研究的谷仓猫头鹰最喜欢的地位鼠标从加州理工学院的科学家命名Masakazu“马克”Konishi开始研究鸟类,包括仓鸮。Konishi发现猫头鹰的惊人的狩猎技能(图2),这让他意识到谷仓猫头鹰会成为一个伟大的动物模型研究的感官和关注1]。不久之后,其他的大脑研究人员开始研究谷仓猫头鹰。
- 图2——一个谷仓猫头鹰在黑暗中抓了一只老鼠。
- 这张照片摄于使用红外摄影完全黑暗。谷仓猫头鹰被拍到飞行和精确的降序对鼠标(图片来源:马克Konishi教授)。
在科学研究中,选择合适的动物模型是非常重要的。在谷仓猫头鹰的情况下,许多关于注意力的研究表明部分他们的大脑与人类相似的。其他关注实验表明,人们和谷仓猫头鹰经常反应类似于刺激的关注(2]。例如,找到一个目标对象的速度和其他很多是等价的。因此,谷仓猫头鹰可以使一个伟大的模型来研究人类的关注。
研究关注的猫头鹰
在进化的过程中,鸟类和哺乳动物开始单独约3亿年前。即身体部位都共享改变根据每组的改变环境preferences-hands和翅膀,例如。我们假设,尽管哺乳动物大脑改变了很多在这个进化过程中,一些地区与视觉注意力仍几乎是他们3亿年前!为了证明这一点,我们必须比较关注哺乳动物和其他动物的过程。注意力从谷仓猫头鹰是一个很好的动物模型的研究中,我们选择使用他们在哺乳动物和鸟类实验比较关注。
我们从一个问题开始:“如何关注过程发生在大脑的谷仓猫头鹰吗?”来回答这个问题,我们专注于潜在:“卓越的映射是如何发生的视顶盖的谷仓猫头鹰吗?”和“我们理解大脑处理通过观看猫头鹰可以执行视觉注意力的任务?”
在我们的实验中,谷仓猫头鹰看到屏幕上出现两个相同大小的黑点每隔几秒,扩大,和消失;然而,点扩展速度比另一个,每次我们跑实验(以不同的速率图3一)。我们得到了谷仓猫头鹰看屏幕在两个方面。在一个方法中,谷仓猫头鹰是自由地飞来飞去,但他们选择了站在屏幕前,因为我们给了他们食物(视频1)。我们使用一个计算机程序,猫头鹰的头部运动跟踪。在第二个方法中,谷仓猫头鹰笑气,使他们放松当我们把他们仍在屏幕前面。在这种情况下,我们看着他们的大脑活动。使用显微镜,我们插入一个电极(一种非常细微的针)进仓鸮的老化的方法电生理学。因为没有疼痛,大脑内的传感器、电极不伤害了猫头鹰。
- 图3 -仓鸮视觉注意力实验。
- (一)的灰色矩形表示屏幕,两个黑点出现和成长速度不同(从下到上)。新的点出现每3 s,每个测试之间的一点时间。(B)的平均时间点和猫头鹰看着(C)他们的平均反应时间对双点。两个女谷仓猫头鹰测试:达纳和多拉。你可以看到随着左刺激扩张更快,需要猫头鹰再把正确的刺激,它花费更少的时间看。
突出的物体吸引猫头鹰的注意力
我们发现,当一个点是比另一个更大的谷仓猫头鹰把头转到了快(图3 b)和长时间地凝望着扩大更快的点(图3 c)。更重要的一个点是与其他相比,它吸引了猫头鹰的注意力。这可能听起来像一个明显的结果,但在科学,我们需要收集证据来支持我们的假设!
电生理学实验的结果显示,有更多的大脑活动视顶盖的点更大的增长。在一起,这些结果告诉我们,当屏幕上有一个突出的刺激(/更快更大点),增加活动引起的视顶盖仓鸮转向看屏幕更快,凝视它更长时间。
现实生活中的影响
我们学习研究视觉注意力的谷仓猫头鹰有望帮助我们理解人类大脑紊乱。我们的研究可以帮助科学家了解脑损伤,注意力缺陷障碍,甚至婴儿和学步儿童的发展的大脑!此外,注意研究某些技术的发展也很重要。例如,自动驾驶汽车需要处理,过滤和对视觉信息时moving-tasks类似人类视觉注意力的过程。总的来说,了解猫头鹰大脑单独突出刺激从背景噪音,能够提高理解人类如何避免分心。
术语表
视顶盖:↑大脑结构从各种感觉器官接收信息,并将重要信息不重要的信息。视顶盖也叫上丘。
突出:↑站在他人的质量。
卓越的映射:↑注意力过程的早期阶段,视顶盖接收到信息对象并创建一个“地图”代表其在动物周围的空间位置。
视觉注意力:↑这一过程发生在大脑的许多地区,告诉将目光集中在必要的信息而忽略不必要的信息。
声音定位:↑的能力确定声源的方向和距离。
动物模型:↑实验室动物的特性,使它有用的揭示了其他动物的生物学。
电生理学:↑领域的科学研究,探讨了大脑的电活动,从单个神经细胞对整个大脑。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
引用
[1]↑克努森,我大肠。,Konishi m . 1979。声音定位机制的谷仓猫头鹰(Tyto alba)。j . Comparat。杂志,133:13-21。doi: 10.1007 / BF00663106
[2]↑中,T。扎哈尔,Y。阿加瓦尔,。,古德菲瑞德,y 2020。行为和神经研究返回抑制的谷仓猫头鹰。科学。代表。10:1-12。doi: 10.1038 / s41598 - 020 - 64197 - 9