前顶叶皮层中空间与特征选择性注意的交互作用驱动选择性编码机制研究

研究人员通过fMRI结合多变量模式分析(MVPA)，探究了空间注意与特征选择性注意如何交互影响前顶叶"多需求"(MD)网络中的信息编码。研究发现两种注意类型在前顶叶和视觉区域产生乘法式交互作用，仅对注意对象的注意特征进行选择性编码，表明大脑存在高度选择性的控制过程，能跨多维度精确编码行为相关信息。该研究为理解复杂环境中注意机制提供了新视角。

　　

在日常生活中，我们经常需要在复杂环境中快速找到目标信息，比如在拥挤的房间中寻找朋友。这种能力依赖于选择性注意机制，其中空间注意和特征选择性注意是两种主要形式。传统研究多单独考察这两种注意类型，但现实场景中它们往往协同作用。目前尚不清楚这两种注意如何交互影响大脑信息编码，特别是在被认为负责注意控制的前顶叶"多需求"(multiple-demand, MD)网络中。

为解决这一问题，来自德国马克斯·普朗克人类认知与脑科学研究所等机构的研究人员开展了一项创新性研究。他们采用功能磁共振成像(fMRI)结合多变量模式分析(MVPA)技术，考察了隐蔽注意任务中空间位置(左/右)和对象特征(颜色/形状)如何共同影响任务相关刺激信息在前顶叶MD网络中的编码。研究发现发表在《Neuropsychologia》上的这项工作揭示了注意机制的新见解。

研究采用了几个关键技术方法：1)高分辨率交错T2?加权EPI序列全脑扫描；2)基于Fedorenko等人定义的13个前顶叶MD感兴趣区域(ROI)分析；3)采用支持向量机(SVM)进行多变量模式分类；4)全脑搜索光分析；5)基于贝叶斯因子的统计推断。30名右利手德语母语者参与实验，完成包含颜色和形状分类的隐蔽注意任务。

研究结果部分包含多个重要发现：

"行为结果"显示，参与者对远离分类边界的"简单"刺激比接近边界的"困难"刺激反应更快更准确，验证了任务难度设置的有效性。

"fMRI MVPA结果：刺激信息解码"部分发现，在MD区域中空间注意和特征选择性注意存在显著的双向交互作用。仅当刺激特征既与任务相关又位于注意空间位置时(aLaF条件)，信息解码准确率显著高于其他条件。这种乘法式交互作用在所有MD区域均显著，表明MD系统高度选择性地编码行为相关信息。

"任务相关信息在MD区域跨两个维度组织"的分析显示，MD区域对任务相关信息的表征具有多维性。一方面，分类难度(与决策边界的距离)信息能跨特征空间泛化；另一方面，颜色类别信息(红/绿)能跨难度水平泛化。中等物理差异的刺激对解码效果最好，表明MD表征同时反映了刺激类别和决策难度。

"选择性优先处理任务相关信息延伸至早期视觉皮层"的结果表明，视觉皮层也表现出类似的乘法式注意交互效应，但证据强度较弱。全脑搜索光分析进一步证实，任务相关信息在前顶叶和颞叶区域解码最强，而无关信息仅在少数后部区域有微弱解码。

研究结论部分指出，这项研究揭示了在复杂注意任务中，大脑采用高度选择性的信息编码策略。与传统的对象注意理论预测不同，研究发现MD系统并不增强整个注意对象的所有特征，也不全局增强相关特征维度，而是精确选择行为最相关的信息进行编码。这种选择性编码可能反映了MD系统作为"灵活枢纽"的适应性功能，能根据任务需求动态调整信息处理策略。

该研究的创新性在于首次在fMRI层面系统考察了两种注意类型的交互作用，为理解现实场景中的注意机制提供了新视角。研究发现MD系统采用多维表征同时编码刺激类别和决策难度，这一发现拓展了对前额叶功能的理解。研究采用的严格实验设计和先进分析方法为未来注意研究提供了范式参考，对认知神经科学和临床注意障碍研究都具有重要意义。