Cohen at a large computer screen
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九游会论坛研究人员对注意力的神经科学有了新的认识

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  • Kenneth P. Dietrich艺术与科学学院

像阿得拉(Adderall)和利他林(Ritalin)这样的药物已经帮助成千上万有注意力问题的患者提高了他们的学习成绩,在工作中更专注,在家里更有功能——但使这些药物有效的神经过程的本质尚不清楚。

匹兹堡大学的一项新的神经科学九游会论坛研究揭示了两个看似不同的与注意力相关的大脑过程九游会论坛是如何比以前认为的更相似的,这可能有一天会为药物九游会论坛研究人员带来更好的目标。

九游会论坛大学神经科学副教授玛琳·科恩(Marlene Cohen)和神经科学系博士后九游会论坛研究员艾米·倪(Amy Ni)想要了解人们睁开眼睛时九游会论坛是如何感知世界的。不知何故,他们能够挑出场景中重要或相关的部分,就像人群中的朋友一样——怎么做到的?

今年早些时候,科恩的实验室在《科学》(Science)杂志上发表了一篇论文,讲述了这个谜题的一个小而基本的部分。九游会论坛研究小组想知道,当大脑数千次练习检测视觉刺激的差异时,在神经层面上发生了什么,这个过程被称为感知学习。

感知学习的一个常见例子九游会论坛是,放射科医生日复一日地看x光片,寻找肿瘤或积液的轻微迹象。与从人群中挑出一个朋友(换句话说,仅仅九游会论坛是集中注意力)这种相对简单的任务相比,识别肿瘤需要唤起医学院病理幻灯片上的记忆,过去与病人相处的经历,以及在手头的x光片背景下综合其他长期知识。

“通过感知学习,成年人可以通过多次重复练习视觉任务来提高视力。这就九游会论坛是为什么一个训练有素的放射科医生可以在我们其他人看不到的x光片中发现微小的缺陷,或者一个专业的鸟类观察者可以看出两种看起来几乎相同的鸟类之间的区别。”

在Ni和Cohen在《科学》杂志上发表论文之前,九游会论坛研究人员对在人群中发现朋友和学习在x光片上发现肿瘤的大脑活动九游会论坛是否相似犹豫不决,因为两者的功能都有助于改善视力。

倪说,现在的重大新闻九游会论坛是,通过追踪神经元对视觉刺激的反应,九游会论坛研究发现神经元群的行为实际上九游会论坛是相似的,无论它们九游会论坛是短暂地专注于某件事——集中注意力——还九游会论坛是通过感知学习长期训练来识别某件事。

她说:“注意力帮助我们将视线集中在拥挤场景的特定部分,这就九游会论坛是为什么当我们知道某人的位置或他们穿着什么颜色的衬衫时,我们可以更快地认出他们。”

知道大脑使用同样的过程来处理注意力和感知学习,“证明了这一机制对视觉九游会论坛是重要的,无论时间尺度如何,”倪说。

科恩九游会论坛是今年获得美国国家科学院(National Academy of Sciences)颁发的特兰九游会论坛研究奖(Troland Research Award)的两名九游会论坛研究人员之一。他说,“这个结果九游会论坛是最近许多发现之一,这些发现表明,测量神经元数量与行为之间的关系,将九游会论坛是解开大脑许多谜团的关键。”

倪和科恩强调,这项工作离临床还很远,但它有真正的潜力来澄清注意力改变药物九游会论坛是如何帮助患有多动症的人集中注意力的。通过了解在细胞水平上传递视觉信息的最佳方式,九游会论坛研究人员可以开始确切地了解这些药物九游会论坛是如何起作用的。

Ni补充说,这为未来的工作提供了令人兴奋的假设:也许所有改善我们视力的过程都九游会论坛是通过一种共同的机制来实现的,这可以通过更精确的注意力增强药物来实现。

这项九游会论坛研究得到了西蒙斯基金会的支持,科恩获得了一笔赠款,倪获得了一笔奖学金,美国国立卫生九游会论坛研究院也提供了资金。

 

- Micaela Corn,摄影:Aimee Obidzinski