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用脑电波控制注意力

研究表明,人们可以通过控制自己的脑电波来提高注意力。

难以集中注意力?麻省理工学院的神经科学家可能会为你提供一个解决方案:降低你的脑电波。在一项新的研究中,研究人员发现,人们可以通过控制自己的脑电波来增强注意力,这种脑电波是基于他们在执行特定任务时接收到的神经反馈。

研究发现,当受试者学会在顶叶皮层的一个半球抑制阿尔法波时,他们能够更好地注意出现在视野另一侧的物体。这是第一次发现这种因果关系,这表明人们可能通过神经反馈来提高注意力。

麻省理工学院麦戈文大脑研究所所长罗伯特•德西蒙表示:“人们对利用神经反馈来帮助各种脑部疾病和行为问题患者很感兴趣。”“这是一种完全无创的控制和测试不同类型大脑活动的方法。”

目前还不清楚这些影响会持续多久,也不知道这种控制是否可以用其他类型的脑波来实现,比如与帕金森病有关的脑波。研究人员目前正计划进行更多的研究,以确定这种类型的神经反馈训练是否可能帮助患有注意力障碍或其他神经障碍的人。

德西蒙是这篇论文的资深作者,这篇论文发表在12月4日的《神经元》(Neuron)杂志上。麦戈文研究所博士后Yasaman Bagherzadeh是这项研究的主要作者。前麦戈文研究所的研究科学家丹尼尔·巴尔道夫和麦戈文研究所的首席研究科学家迪米特里奥斯·潘塔兹也是这篇论文的作者。

α和关注

大脑中有数十亿的神经元,它们结合在一起的电信号会产生脑电波。阿尔法波的频率在8到12赫兹之间,据信它在过滤分散注意力的感官信息方面起着作用。

之前的研究已经表明注意力和脑电波之间有很强的相关性,尤其是在顶叶皮层。在人类和动物研究中,α波的减少与注意力增强有关。然而,德西蒙说,目前还不清楚阿尔法波是控制注意力还是只是控制注意力的其他过程的副产品。

为了测试阿尔法波是否真的能调节注意力,研究人员设计了一个实验,让人们在完成一项任务时实时反馈他们的阿尔法波。受试者被要求看着屏幕中央的格子图案,并被告知在他们看的时候,要用精神上的努力来增加图案的对比度,让它更显眼。

在实验过程中,研究人员使用脑磁图扫描仪(MEG)对受试者进行扫描,以精确到毫秒的速度显示他们的大脑活动。研究人员测量了顶叶皮层左右半球的阿尔法水平,并计算出两个水平之间的不对称程度。随着两个半球之间的不对称性增加,光栅模式变得更加明显,为参与者提供实时反馈。

虽然实验对象没有被告知任何正在发生的事情,但在大约20次试验之后(大约10分钟),他们能够增加模式的对比度。脑磁图的结果表明,他们是通过控制阿尔法波的不对称性来做到这一点的。

“实验之后,受试者说他们知道自己在控制对比,但他们不知道自己是如何做到的,”Bagherzadeh说。“我们认为基础是有条件的学习——无论你什么时候做了一件事,你得到了奖励,你就是在强化这种行为。人们通常对他们的大脑活动没有任何反馈,但当我们提供给他们并奖励他们时,他们通过练习来学习。”

虽然受试者并没有意识到他们是如何操纵他们的脑电波的,但他们能够做到,而且这种成功转化为在视野的另一侧增强了注意力。当受试者看着屏幕中央的图案时,研究人员在屏幕的两边闪动光点。参与者被告知忽略这些闪光,但研究人员测量了他们的视觉皮层对这些闪光的反应。

一组参与者被训练抑制左脑的阿尔法波,而另一组被训练抑制右脑的阿尔法波。那些左侧阿尔法减少的人,他们的视觉皮层对屏幕右侧闪光的反应更强烈,而右侧阿尔法减少的人对左侧闪光的反应更强烈。

德西蒙说:“阿尔法操纵实际上是控制人们的注意力,即使他们对自己是如何做到的没有任何清楚的认识。”

持久的影响

在神经反馈训练结束后,研究人员要求受试者完成两项涉及注意力的额外任务,并发现注意力的增强持续存在。在一项实验中,受试者被要求观察一个类似于他们在神经反馈任务中看到的光栅图案。在一些试验中,他们被预先告知要注意视野的一侧,但在另一些试验中,他们没有被告知任何方向。

当受试者被告知要集中注意力在一边时,这种指令是决定他们看向哪里的主要因素。但如果他们事先没有得到任何提示,他们往往会更关注在神经反馈训练中受到青睐的那一面。

在另一项任务中,参与者被要求观看一幅图像,如自然的户外场景、城市场景或计算机生成的分形形状。通过跟踪受试者的眼球运动,研究人员发现,人们花更多的时间看着他们的阿尔法波训练他们集中注意力的那一边。

Desimone说:“这是很有希望的,这些影响似乎确实持续到后来,”尽管需要更多的研究来确定这些影响可能会持续多久。

这项研究由麦戈文研究所资助。

新闻旨在传播有益信息,英文原版地址:http://news.mit.edu/2019/controlling-attention-brain-waves-1204