腦磁圖揭示阿爾法同步與空間注意之間的因果關(guān)系

研究背景：

注意力的一個(gè)主要功能是過濾掉分散注意力的信息。前人已經(jīng)提出的過濾機(jī)制包括調(diào)節(jié)放電率和同步活動的內(nèi)部和跨大腦結(jié)構(gòu)涉及控制注意力和感覺處理區(qū)域。阿爾法同步似乎會影響刺激呈現(xiàn)期間以及刺激前間隔期間的感覺處理。它被認(rèn)為是一種抑制無關(guān)感覺和任務(wù)信息處理的機(jī)制，可能通過控制不同大腦結(jié)構(gòu)的信息流。一個(gè)半球阿爾法波同步的增加與對側(cè)視野的注意力減少有關(guān)，而阿爾法波同步的減少與對側(cè)視野的知覺警覺性和注意力有關(guān)。

對人類來說，神經(jīng)反饋可以基于腦電圖、腦磁圖(MEG)或功能磁共振成像(fMRI)獲得的神經(jīng)活動的測量，通過感覺反饋實(shí)時(shí)呈現(xiàn)給參與者。在本項(xiàng)研究中，研究者使用腦磁圖神經(jīng)反饋來闡明阿爾法同步和空間注意之間的因果關(guān)系。阿爾法主要是由頂葉皮層記錄的，而頂葉皮層在注意力的控制中起著重要的作用。在腦磁圖研究中，頂葉皮層也是阿爾法同步的一個(gè)主要來源，如下圖B所示。

研究方法：

每次神經(jīng)反饋試驗(yàn)包括一個(gè)5s基線，隨后是一個(gè)5s神經(jīng)反饋部分，在此期間實(shí)時(shí)阿爾法波不對稱指數(shù)(AAI)控制屏幕中央呈現(xiàn)的光柵圖案的可見性。AAI陰性設(shè)置為能見度為0%，AAI陽性設(shè)置為能見度從0%到100%的線性確定。當(dāng)注視十字變成黑色時(shí)，參與者被指示注視屏幕的中心，并努力提高光柵圖案的可見性。在神經(jīng)反饋部分的末端，將光柵圖從屏幕上移除，經(jīng)過3s的延遲周期，第二個(gè)光柵圖以完全可見的方式出現(xiàn)，其方向與第一個(gè)光柵圖相同或有±5°的不同。被試進(jìn)行了一項(xiàng)兩種選擇的強(qiáng)迫選擇任務(wù)，報(bào)告他們的方向。

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究結(jié)果：

研究表明在神經(jīng)反饋試驗(yàn)中受試者能夠控制頂葉阿爾法波的不對稱性來增強(qiáng)圖案的對比度。為了測試在神經(jīng)反饋過程中對頂葉皮層的阿爾法功率的調(diào)節(jié)是否引起視覺處理中的空間偏差，研究者設(shè)置了探針刺激（在屏幕兩側(cè)開閃光燈）。結(jié)果顯示，左神經(jīng)反饋訓(xùn)練組的視覺皮層對右側(cè)屏幕的閃光表現(xiàn)出更大的反應(yīng)，而右神經(jīng)反饋訓(xùn)練組的視覺皮層對左側(cè)屏幕的閃光表現(xiàn)出更大的反應(yīng)。

圖2 神經(jīng)反饋過程中Alpha功率的調(diào)節(jié)

參考文獻(xiàn)：

Bagherzadeh, Y., Baldauf, D., Pantazis, D., & Desimone, R. (2020). Alpha Synchrony and the Neurofeedback Control of Spatial Attention. Neuron, 105(3), 577–587.e5.