「我突然留意到自己走神了」,这种「回过神」的注意转移,既非主动又非被动,它的驱动机制和神经机制是什么? - 知乎日报
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走神是自发思维的一种特例,而“回过神”则是额顶控制网络(FPCN)对这一过程的刻意约束。[1]
自发思维是一大类不受控制和无法接近的高阶心理过程的输出[2],像做梦、走神、甚至一些创造性思维都可以归入这一类。
我们将先讨论其神经机制,再从能量消耗角度尝试讨论其驱动机制。
大脑中的三重网络
因为整个走神和回过神的过程涉及大脑中许多区域,为了讲解方便,我们先简单介绍大脑中的三个网络,它们在脑中的位置如下图[3]:
![](http://pic1.zhimg.com/v2-14a825f6da2b97272d4408e783e13dbe_720w.jpg?source=8673f162)
突显网络(SN),主要由前岛叶和背侧前扣带皮层组成。它会持续不断地对外部环境输入大脑的信息进行监测,并协调其他大脑网络对新信息做出反应。[3]
默认网络(DN),主要由背侧内侧前额叶皮层、后扣带皮层、楔前和角回组成。[4]它一般在我们不把注意力放在外部世界时开始活跃。此时大脑会处在清醒的休息状态,例如做白日梦或放空,很多创造性思维也是在这时候产生的。也就是当人放空的时候,DN 是启动的。而我们在处理一些有目地的任务时,DN 是关闭的。
中枢执行网络,也称作额顶网络(FPN),主要由背外侧前额叶皮层和后顶叶皮层组成。它涉及持续的注意力、复杂问题的解决和工作记忆。FPN 通常参与执行以目标为导向、认知要求高的任务或功能。[5]
为了方便,我们下文不再使用具体脑区的名词,而使用 SN、DN、FPN 这三个网络的名称来进行阐述。
走神的神经机制
目前越来越多的证据显示,DN 在自发思维中参与度很高。
比如,和“没走神”相比,走神时大脑中下图所示的区域活跃性更强。其中我们可以看到默认网络 DN 的大部分区域是活跃的,尤其是核心默认网络区域(图中 DN_CORE)。
![](http://picx.zhimg.com/v2-fe424f9a6562cddd05423dcd62ccb892_720w.jpg?source=8673f162)
如果比较“走神”和“回过神”,那么 DN_CORE 的活跃性并无大的差别。而这块 DN 的另一个子系统 MTL 区域,在“走神”时明显更活跃,“回过神”时则变得不活跃了。如下图。
![](http://picx.zhimg.com/v2-cec2a57f3cf34c28bda1503d9fd51599_720w.jpg?source=8673f162)
基于以上这些神经影像学结果,和其他更多证据,Kalina Christoff 等人提出了一种关于可变性(走神)的来源、自动约束和刻意约束之间相互作用的动态网络神经模型。该模型基本展现了走神和回过神的神经机制。
首先是自发思维(走神)的产生,如下图所示。以 MTL 为中心的 DN 子系统对思维流程产生了相对强烈的多样化影响(较粗的紫色箭头)。而此时,FPCN 和 SN 施加的刻意约束和自动约束相对较低(较细的红色箭头和蓝色箭头)。正如我们前面所说的,DN 很活跃,这就是走神的时候。
![](http://pic1.zhimg.com/v2-c573852062e24a4581b82c3adf260182_720w.jpg?source=8673f162)
然后是大脑网络的自动约束。
什么是自动约束呢?就是并非有高级认知主动控制的约束。通常比如我们走神的时候,突然眼前出现一个很明显的刺激,很可能使我们一定程度回过神来。这种约束并非我们由高级认知下命令,而是出于一些外部刺激或者有些时候也包括一些所谓“习惯”。
正如我们前面所说,SN 是一只负责监测外部刺激的,所以自动约束的过程其实是刺激作用于 SN 之后,SN 协调了 DN 和 FPN 之间的工作关系,从而形成的约束。
如下图所示,此时,SN 由于刺激而变得很活跃。SN 和核心 DN 对思维施加了相对强烈的自动约束(较粗的蓝色箭头),而同时,来自 MTL 的内部变异源相对较弱(较细的紫色箭头),来自 FPCN 的刻意约束源也相对较弱(较细的红色箭头)。
![](http://picx.zhimg.com/v2-c6083c5814da2b90ee2f8229836cee51_720w.jpg?source=8673f162)
最后是大脑的刻意约束。所谓刻意约束,就是由我们的高级认知直接下命令导致的约束。FPCN 作为高级控制模块是与此高度相关的。
在刻意约束的思维中,FPCN 对思维施加了强烈的刻意约束(下图较粗的红色箭头)。此时,来自 MTL 的内部变异源相对较弱,来自 SN 和核心 DN 的自动约束也相对较弱。正如我们前面所说,FPN 是参与大脑中以目标为导向的活动的网络,所以此时也就是我们完全回过神来的时候。
![](http://picx.zhimg.com/v2-03e3df0b72100fd178c1a29aa1e693a5_720w.jpg?source=8673f162)
关于走神和回过神的驱动机制的探讨
上面的模型虽然展示了神经机制,但仍然没有展现出驱动机制,为什么大脑要进行自发生成思维?又为什么 FPN 会要约束这个过程?
答案可能还是能量和熵。
目前已经研究表明,在走神期间,感觉和知觉使大脑处于较低的能量消耗状态[6][7]。
那么关于其驱动机制的一个猜测是:
首先我们在 FPN 的指导下,开始开展一个目标为导向的任务,比如阅读或看电影。
但是这些目标为导向的活动显然对于大脑来说是能耗较高的。
而大脑或神经系统作为一个自适应自组织系统,会追求低熵、低能耗的状态。
因此在长期进行这种目标导向任务的过程中,神经系统倾向于驱动走神的发生,以追求短时间内的低能耗。也就是说走神提供了一个暂时的能耗盆地(如下图[8])。至于这一机制在神经生物学层面的实现可能是通过谷氨酸等分子,但受限于检测技术目前仍不完全清楚。
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在我们落入这个盆地的时候,FPN 仍然在尝试继续发挥作用。某一时刻 FPN 给予的扰动足以走出“走神”这个盆地,于是我们回过神来。
上面的讨论中,神经机制部分参考文献已经有比较受认可的结论,而驱动机制部分虽然也有文献支撑,但讨论仍较为粗糙,诸君且听且过。
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