综述：重新思考注意力：自上而下与自下而上过程的统一视角

这篇综述挑战了传统注意力研究中的二分法，提出将自上而下（top-down）和自下而上（bottom-up）机制整合为单一系统，强调注意力由进化（如生存）、经验学习（如奖赏历史）和即时任务需求共同塑造。作者通过神经机制（如优先级地图priority map）、行为证据和计算模型（如WTA机制）论证了这一统一框架，为理解注意力调控提供了更全面的视角。

　　

摘要

注意力是生物在资源有限环境中优先处理信息的关键能力。传统理论将其划分为自上而下（目标驱动）和自下而上（刺激驱动）两种独立机制，但越来越多的神经科学、心理学和进化论证据表明，这种二分法存在局限性。本文提出一个统一框架，认为注意力选择源于单一系统，其优先级由三个时间尺度的重叠影响决定：进化本能（如生存）、学习经验（如价值偏好）和即时任务需求。这一视角将传统模型中的“双系统交互”重新解读为同一机制的不同时间表达。

1. 引言

饥饿驾驶时，路边汉堡的诱惑与卡车鸣笛的干扰体现了注意力的动态竞争。早期研究将注意力归因于大脑活动的涌现特性，并通过目标期望（自上而下）或刺激显著性（自下而上）分配资源。威廉·詹姆斯曾将二者分别称为“主动”与“被动”注意。后续理论如特征整合理论（FIT）、引导搜索模型（GSM）和偏置竞争模型（BCM）均延续了这一二分法，但其哲学根源可追溯至笛卡尔的“心身二元论”。本文质疑这种分离假设，主张注意力是整合了进化、发展和实时需求的统一系统。

2. 两种机制的汇合点

从进化心理学视角看，注意力机制是环境适应的产物。例如，ADHD相关的认知多样性可能源于对威胁快速反应（自下而上）与目标灵活性（自上而下）的生存优势。行为如驾驶从有意识控制到自动化转变的过程，揭示了学习如何将目标转化为“反射”。驱动行为的根本动机——生存——既非纯粹被动也非完全自主，而是神经系统持续适应环境的表现。因此，传统分类中的“自下而上”与“自上而下”可视为同一选择性注意机制在不同时间尺度上的表达。

3. 整合的主地图

计算模型提出，注意力选择依赖于“显著性地图”或“优先级地图”，通过胜者通吃（WTA）机制锁定目标。猴类研究表明，初级视觉皮层、后顶叶皮层（PPC）、额眼区（FEF）和上丘（SC）等脑区共同构建这一地图。值得注意的是，SC神经元经训练后可对特定运动方向产生选择性响应，而FEF神经元能获得颜色敏感性，说明任务经验可重塑神经编码。优先级地图不仅整合刺激显著性与目标相关性，还通过预测编码（如自由能模型）减少感知不确定性，实现动态环境中的适应性决策。

4. 挑战二分法的实证证据

电生理与行为研究揭示了传统框架的矛盾：

• 神经重叠：前额叶-顶叶网络（如FEF和PPC）同时参与目标选择与干扰抑制，fMRI显示外纹状皮层在知觉分组竞争中受双向调节。
• 可塑性：SC和FEF神经元经训练后获得新特征选择性，表明“自下而上”结构可被“自上而下”需求重塑。
• 奖赏驱动：与历史奖赏关联的刺激即使无关当前任务仍捕获注意，说明经验与即时目标存在协同。

这些发现支持注意力是神经系统整体涌现的特性，而非分离机制的简单叠加。

5. 结论：迈向整合的注意力控制框架

Knudsen提出的注意力控制四要素（工作记忆、自上而下调控、竞争选择、自下而上过滤）在本框架中被重构为动态反馈循环。所有行为均服务于多重目标——包括潜在的生存需求，其优先级由进化遗产、个体经验和实时输入共同决定。这一视角强调：

1. 多目标可并行存在，无论是否被意识察觉；
2. 神经系统全局管理所有目标；
3. “干扰物”可能是另一目标的靶标；
4. 目标源自进化、学习或环境-身体状态交互。

统一框架不仅适用于注意力研究，还可拓展至决策、感知等领域，为理解大脑如何灵活协调行为提供新范式。