意识、感知和注意力之间有怎样的关系？

这个问题贯穿了之前上过一门名叫“attention & awareness"的课，而这节课内容有二十个课时。一旦展开就涵盖了认知神经学中意识的神经机制（neural correlates of consciousness，简称NCC), 注意力，感知三个重要分支的内容，所以不祈求一个回答能清楚解答这个问题了，

先抛几个目前心理学 认知神经学中现有证据能够得出的结论（之所以说是目前，是因为这个领域进展很快，有可能第二天就出来个实验推翻现有结论了）。只回答视觉方面的意识、感知和注意力，希望有大神补充。

1. 感知(perception) 的出现不需要意识(consciousness)存在。

简单形容是，你的眼睛"看见"了，但你"看不到"。人脑（主要是对应各个感觉的初级皮层）可以因感知到刺激物而变得活跃，但这样的感知可以是自动的、无意识的，也就是不被人所察觉的。但由于大脑皮层的活跃，无意识的感知影响人未来短时间内的相关行为。这方面的研究比较成熟，主要手段是priming, masking

2. 知觉负载 （Perceptual load）影响你能有意识感知到（consciously perceive ）的范围。

人只有在低知觉负载（low load)的情况下会意识到注意力以外的内容。在高知觉负载（high load)的情况下，也就是需要应付的任务比较难、环境复杂的条件下，人的意识仅限于注意力导向的范围。

主要见Lavie的perceptual load theory和相关实验

3. 注意力(attention)可以独立于意识(consciousness)存在，也同时说明单单注意力自身不足以实现意识。

这方面的证据来源于在人没有产生意识的情况下，注意力仍然能够单独运作。比如说Blindsight （盲视）的病人，因为大脑初级视觉皮层（V1）受损，视觉信号无法传递，他们“看不到”任何东西（无意识），但当一个他们表示“看不到”的提示出现，将他们的注意力导到一个地点，他们能更迅速地对那个地点的目标作出反应 (Kentridge et al. 2004)。

人“看不见”的信息可以吸引并引导注意力。Jiang et al. (2006) 的实验非常好玩，总所周知，色情图片会吸引人注意力，于是他们把一堆情色裸照渲染到人看不清、意识不到图片内容是什么的程度（被试回答不出图片内容）。但就算人们看不见，当裸照在左边闪了一下时，人对接下来出现在左边的目标反应就加快了速度，表示他们的注意力事先被吸引到了左边，普通照片则没产生这个效果。更好玩的是“看不见”的裸女的照片只吸引直男的注意力，对gay男和异性恋女性无效。在异性恋者当中，只有异性的“看不见”的裸照才能吸引到注意力，产生以上描述的促进反应。

图片来源：Jiang et al. (2006)

注意力也可以调节“看不见”的信息所引发的大脑活动。Bahrami et al., (2007)用CFS (大致是短暂地给一只眼睛看刺激物X，同时不停地用光闪另一只眼睛，导致人意识不到看到了X，所以神经层面上，X是“隐形”的）抑制意识的产生，然后改变注意力的负载(attentional load)。他们发现隐形的X引发的初级视觉皮层（V1) 活动随着注意力负载的改变而变化。

4. 目前没有足够有力的证据指出任何意识的出现可以不需要注意力。也就是说，意识依附于注意力。

这时目前比较有争议的领域。对意识的神经关联 （neural correlates of consciousness）的研究发现人产生意识时，大脑额叶(frontal lobe)和顶叶(parietal lobe)这两个负责调控注意力的区域总是活跃的。

研究NCC的心理学家、神经学家一直试图找出意识可以独立于注意力存在的证据，但异常地难。最接近的有Li et al. (2002) 的"对一个场景主旨的意识可以几乎不需要注意力" ("gist perception can exsit in the near absence of attention"), 后来很多人用不同实验设置复制，又被很多人证伪。

最终还是Cohen et al. (2012) 说的好，大意是这样的，“如果想要得出意识不需要注意力的结论，我们需要拿出持之以恒的证据说明意识能够不受多种操纵注意力的实验设置影响，仅仅一个实验，一种设置的例子是远远不够的。” (If these stimuli can truly be consciouslyperceived without attention, they should be systematicallyunaffected by multiple attentional paradigms. However, athorough analysis reveals that none of these categoriesmeets the standard of converging tests. That is, althoughthey may escape attentional load in one test, they fail toreach awareness when tested by another attentional paradigm. " (Cohen et al., 2012: 413))

目前并没有证据达到足以说明意识不需要注意力的标准，所以注意力是产生意识的必要条件。

感知，注意力和意识是不是对应脑子里不同的区域呢？

是，和不是。

目前研究所能得到的是，视觉感知主要对应位于腹侧通路（ventral pathway）的初级视觉皮层，注意力主要受控于背侧通路 (dorsal pathway)的脑额叶和顶叶(Fronto-parietal attention network)，所以这两者大概虽互有交集但可以在神经层面分开。

而意识的神经机制(NCC)＝感知 (对应primary sensory cortex)＋注意力(对应Frontoparietal cortex)，缺少任何一者都不可。

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如果对这个问题有兴趣 以下文献综述集合了最新的成果：

知觉负载，注意力和意识：Attention, Distraction and Cognitive Control Under Load (Lavie, 2010)

注意力和意识可以分开吗： The Attentional Requirements of Consciousness (Cohen et al. 2012)

意识的神经机制：Neural Correlates of Consciousness (Rees, 2013)

神经层面上，视知觉脑区主要分为两部分：皮层上和皮层下。皮层下可以说是一种辅助性的知觉系统，比如盲视病人V1受损却能无意识地“看到”东西，我们便会将其归于皮层下加工。来自视神经的一小部分信号确实也会传递到皮层下结构。皮层上主要是V1-V2-V3/V4/MT等一系列结构，V1是初级视皮层，负责加工最基本的feature（如朝向等），而V4主要负责颜色，MT主要负责运动，等。

注意的神经网络主要集中在顶叶，因此从视皮层到顶叶（即视知觉加工到注意）是一条“自下而上”的通路。这也是为什么在讨论知觉如何影响注意时我们说feed-forward，而注意对知觉的调控是feed-back。

至于意识，目前还是比较不清楚的领域。我记得一个比较新的研究是利用错觉让被试看到有倾斜的红/色线段（实际上是竖直的），然后发现这种“倾斜”的线段能引发“适应”（adaption），即长时间看左倾的线段后看竖直线段就会将其知觉为右倾。这是一个研究意识与知觉关系的实验，个人认为如果知觉系统是如实加工竖直线段的话，那么这种影响就是来自于意识对知觉的feed-back。

认知层面：

我理解的注意是一种加工优先级，可以是某些空间位置被优先加工，也可以是某些特定的feature。意识则是主观上能报告出某些信息，或者知道自己曾经加工过它（因为有时报告不出来是记忆层面的原因，这个后面会说）。没被注意的信息肯定是不能被意识到的，一个典型的例子是非注意视盲(inattentional blindness)。有个经典的视频就是描述这个现象：两组人传球，一组穿白衣服，一组穿黑衣服，大家忙着数穿白衣服的人传了几次球，而完全没发现有个黑猩猩从中穿过(

History, Travel, Arts, Science, People, Places

)。其它还有很多change detection的视频也很好玩，随便找了一个

https://www.youtube.com/watch?v=v3iPrBrGSJM

。所以，没被注意的信息即使在视野内，也不会被意识到。但是，没被意识到的信息不一定没被注意到。有个实验我不记得出处了，大概是在黑色屏幕上有很多竖直小线段，但其中若干个是倾斜的，它们组成了一个小矩形，这个区域与其它地方很不同。但是因为这些线段呈现时间很短，之后又会被别的刺激掩蔽，所以被试是意识不到这个小区域存在的。但之后的测试表面被试对这一特殊区域会有更高的priority，表现在探测出现在这一区域中的刺激更准确或更快。所以，意识不到并不代表没有注意优先。

然后，被注意到的信息肯定是通过知觉加工了，但没被注意到的不一定没被加工。这里提到的知觉，是指高于感觉（sensory）层次的加工，也就是对例如光、声等物理刺激进行整合。没被注意的加工是阈下加工，这个在实验中可以通过快速呈现＋掩蔽（就是上面提到的小线段实验，类似于闪一下就被乱七八糟的东西盖住了）或连续闪烁抑制（CFS）的手段做到。因为“什么都看不到”所以被试连刺激在哪儿、是什么都不知道，理论上也就不会有注意存在了。但是很多实验发现这些信息还是被加工了，比如被试对有吸引力的图片反应更快，在迫选（forced－choice）任务中正确率高于机遇水平（chance level，等同于瞎猜）等。一些脑损伤病人的表现就更为典型了，比如盲视（blindsight）。

https://www.youtube.com/watch?v=GwGmWqX0MnM

这个视频里的老先生初级视皮层（V1）受到损伤，什么都看不见，但却可以独立避开障碍物，所以我们认为这些“看不见”（更不会被注意到）的信息是被加工了的。其它还有忽视（neglect）与湮灭（extinction），前者是被试并没有视觉上的缺陷，但在他的某侧视野中呈现物体时他会报告“看不见”；后者同样没有视觉上的缺陷，如果给他呈现一个物体他也能看见，但如果两侧视野同时呈现物体，他就会说一边有东西而另一边什么都没有。我觉得这很能说明注意的确是一种加工优先，因为在两侧都有物体时出现了竞争，于是比较弱的那一侧就被忽略了，即注意不到。对于neglect患者，如果在他“看不见”的一侧呈现房子的图片，一个完好但另一个着火，然后问他愿不愿意住进去。即使他一直表示什么都没看见只能乱猜，结果也是惊人地完美——不住着火的房子。

总结起来大概是：知觉到的一部分被予以注意，注意到的一部分进入意识，意识到的一部分最终被记住。

不同的哲学或者心理学的书籍可能对意识（consciousness）的定义不一样。按照著名神经哲学家（neurophilosopher）Searle在2000年的定义，通常语境中，意识这个词，可以简述为一种具有一定程度对外界或者自身感知能力的状态，具有内在性，主观性，多特征性。

        Laureys 2005年发表的文章提出了一个关于意识的二维定义概念，见图1。

图1. 意识的二维特征

        在这张图，我们可以看到，意识被分成了awareness（知觉度，纵坐标）和wakefulness（觉醒度，横坐标），两个维度。具体来看，我们上文提到的昏迷（coma）和全身性麻醉（general anesthesia），具有知觉度和觉醒度双低的特点，即无法感知外在或者自身的状态，也无法进行自主肢体活动，所以处于坐标靠近原点的位置。而正常状态下的人，由于具有双高的特点，则处于坐标轴右上角。

       比较有趣的是植物人（vegetative state），如“植物”二字所述，其缺乏对外界和自身的感知能力，因此纵坐标位置较低 。但是，植物人是可以睁眼，可以笑，可以哭，也可以有表情和眼动的，有的甚至头和肢体也可以自主活动。则说明其呈现了知觉度低，觉醒度高的特点，因此处于偏右下的位置。根据这张图，不同的意识状态都可以找到对应的位置。我们可以看到，不同的睡眠阶段，其处于的意识程度也不尽相同，由于睡眠可以讲的很多很多，这里就不展开说了。

同样处于坐标轴右下方的还有失神癫痫（absence seizures），失神二字，正是对其特征的描述，瞬间的“灵魂出窍”。其具体的表现为，突然的呆若木鸡（Dairo Muji），仿佛和这个世界失去了联系。通常持续数十秒，手和眼皮会自发运动。在发作过程中，有时甚至能持续癫痫前正在进行的简单重复性的任务。

那么现在问题来了，根据这张图，行尸走肉（walking dead）中的僵尸（zombie）是处于意识（consciousness）坐标系的什么位置哩？

       根据影像学（PET, fMRI），损毁病例，电生理等研究结果，涉及意识的脑区主要有，上行网状激活系统（ARAS），丘脑（thalamus），下丘脑（hypothalamus），基底前脑（basal forebrain）（此处吐槽下，目前通行的解剖学名词翻译，basal forebrain我认为翻译成前脑基底更符合语法。同样的例子还有背侧xx，腹侧xx，这完全是英语语法好么，中文语法应该是xx背侧，xx腹侧）， 杏仁核（amygdala），基底节（basal ganglia）, 前额叶（prefrontal cortex），扣带皮质（cingulate cortex），楔前叶（precuneus）

三分钟版本：

Sensation（感觉）：刺激作用于感觉器官反映了外部世界的物理刺激的客观属性。

注：这里的感觉和中文语境里要表达的“feel”，“think”不一样。

Perception（知觉）：反映了物理刺激开始进入我们的意识，从生物物理层面转到心理层面。

注：感知感知先感后知，用“看”和“见”的关系去理解。

Cognition（认知）：指的是物理刺激在进入意识后，高级脑区将个体的经历、记忆和情感等高级功能调用起来理解物理刺激。此时在物理刺激的基础上，加入了主观的认知。

Attention（注意）：注意通俗说是减少与行为无关信息的处理，使得与当前行为直接相关的的重要信息占有大脑的主要加工资源，从而获得信息最为有效的处理和表征。

Consciousness（意识）和Visual-awareness（视觉意识）：对于意识的定义描述非常模糊，人们通常用视觉意识去进行探讨视觉意识的神经基础是什么，视觉意识的机制是什么。

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看了一圈答案都没有从电生理的角度来理解的，大家多是从心理学，心理物理的角度来看。这里我就补充一个电生理的角度。由于视觉系统是最为复杂的、接受信息量最大的、研究最为透彻的系统，我们接下来的介绍主要集中在视觉上，主要是以人和猴为研究对象。

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1 视觉是一个建构的过程

We are so familiar with seeing, that it takes a leap of imagination to realize that there are problems to be solved.  

                                                                                —Richard L. Gregory, Eye and Brain, 1966

我们总是能很快速看清物体，而且很稳定，不费吹灰之力。这让我们想当然的认为我们的视觉就是客观物体的反应。桌上有个苹果，我的眼睛就能很快看到苹果，不管你让我从哪个角度看，光线暗一点也没有问题。反正我能清清楚楚，明明白白地看清楚桌面上的苹果。另一方面，成像技术迅猛发展。人们总是将相机拿来和人眼作比较，用相机来理解人眼。常见的比较是，xx相机像素多少多少了，快超过人眼了。猛啊！然而，人脑视觉和相机成像机制不太一样，对比的意义其实不是很大。

图 1 相机成像和人脑视觉

来看图1(Zhaoping, 2014)。从左边3D现实世界的苹果，透过晶状体，在视网膜上成了倒像。将3D世界的光成像在2D平面上。其实，这个过程和相机成像是一样的，都是点对点的映射。到此，（粗略地说）相机也许就结束了。然而对于视觉（下面专指人脑视觉，区别于计算机视觉等视觉大类）来说，只是最初的第一步。要说人脑需要200ms来看清一个物体的话，3D转2D这个过程只走了10ms不到吧。耗时更多，当然干了更多的事情。人脑在识别物体的时候，会将物体和背景相分离，将物体的形状和运动相分离，将这些信息用不同的脑区进行动态的编码，最后再动态的整合起来。

搞视觉的人，都喜欢把视觉分为三个阶段：低中高三个阶段。

图 2 视觉理解的三个阶段

我们来看具体过程。下面用上面的图2（来自Principles of Neural Science的图）来叙述其过程。我们给人眼看一张雪地里的马马。3D转2D成像在视网膜上。在视觉的低级处理过程，图像的朝向、颜色、对比度、视差，运动方向等信息分别被不同细胞给编码。比如在大脑的V1区域，喜欢水平朝向的细胞看到水平的小线段，持续放电；喜欢运动的细胞，看到马尾巴一甩，非常兴奋，非常来电。在视觉的中级处理过程，大脑形成了轮廓线的概念，形状的概念，表面的概念和物体运动概念等信息。例如在V4脑区，编码轮廓的细胞看到了马背部的线条，非常兴奋，发放很高。在视觉的高级处理过程，脑区有了“马”这样一个概念。如在大脑中的IT区有物体的概念，能独立的编码眼睛看到的马。

机智如你，读到这，就大概能有个感受了。和相机不一样，视觉在处理物体反射进眼睛的光线的时候，还很智能的顺带理解了光线背后的意义。

然而到这里，我们任然无法知道小标题的意思，也即为何视觉是一个建构的过程？按照上面的3D转2D的过程，和之后的视觉理解的三个阶段也无法解释“建构”的过程。受传统的经验主义哲学的影响，人们普遍会用原子论的思路来看待这样的过程，人们认为从一个小线段开始，加和在一起成为轮廓线，线段加和形成形状，加上纹理颜色，加上运动，通通加上，就有了我们看到的“马”，这样的思路一直是经验主义下人们的共识。直到康德的出现才打破了原来的局面。康德认为知觉是动态的、有创造性的、是建构性的。（写到这里，对于组里拿着973的钱搞研究，去支持唯心主义康德的行为，我慌得一匹。）而且这种想法在近半个世纪里，越来越多被神经科学家给接受。下面我们以一个简单的例子来说明(Zhaoping and Jingling, 2008)，我们对于视觉的认知是依赖于语境（context）和经验的（experiment），是建构的。

图 3 在不同背景中检测是否有一根垂直的微弱的小线段

在图3中从左到右依次是：实验一：弱对比度共线线段；实验二：强对比度共线线段；实验三：非共线线段。被试需要做的是在三个实验中分别判断在中间目标的位置，是否有一根小线段。当然，目标小线段的对比度会在知觉阈值附近调节，以便于得到被试的心理曲线（psychometric curve）。被试的实验数据说明，在弱对比度共线线段的背景下，也就是左边第一个实验，被试更倾向于回答看到了一个小线段。

这个结果能说明了什么呢？感觉没什么意思嘛。不，细想你就会发现里面的深意。在刺激相同的情况下，人们在实验一更倾向于看到了刺激（其实此处也说明了sensation和perception的区别，不同实验sensation一致，perception却不同）。为什么会这样呢？因为人们在之前的自然环境中看到过太多这样的场景，在斑马线上，在数学作图的虚线上，用贝叶斯的思路来理解大脑的话，人们会更倾向于选择在模模糊糊的情况下自动将目标位置的小线段给补充上去。也就会更容易回答看到了一根小线段。这里所说“自动”，其实就是人们在看到自然场景的时候，是建构性的，用自己大脑中感知到世界去对外在感知到的世界进行“脑补”。这也就是这一小节想讨论的“视觉是一个建构性的过程”。至于更深的问题，比如，这一建构过程发生在什么脑区？时程是怎么样的？大脑是如何动态的建构的等等大问题，人们现如今已经有了不少认识，可是我还太菜就吹不动了。

2 Sensation和perception的关系

在前面的心理物理实验中，我们已经有一个认识：视觉是一个建构的过程，我们看到的世界是融入了语境，融入了我们自身经验的世界。在接下来的第二节，我们再用两个实验，从心理物理和电生理两个角度去理解sensation和perception的概念。

2.1 行为层面

我们先看实验刺激：

图 4 轮廓线刺激

看到了什么?

快速一看，貌似看到了左边的pattern里面有一个倾斜的轮廓线（contour）。然后我告诉你，右边的pattern里面也隐藏了这样的线段，不信你回去看看。

确认好像确实是存在一条倾斜相反方向的线段。这样一个简单（不严谨，嘘）的心理实验，就可以说明在我们发现轮廓线的过程中，包含着两个过程：sensation和perception。

对于左边的刺激，非常的显著，我们一眼就“看”“见”了。对于右边的刺激，我们第一眼“看”，并没有“见”，我再告诉你里面和左边一样，右边也有一个轮廓线。你再回去看的时候，又进行了一次“看”，最后“见”。很有意思的是，中文和英文语境都有一样的词汇。在中文里，有“看”，有“见”；在英文里，有“look”，有“see”。我是这样理解的，或许在文明形成的过程中，语言形成的过程中，人类发现单一的一个“看”，或者单一的一个“见”，并不能刻画我们的两类行为，所以慢慢有了“看”和“见”两个概念。但是由于我们太熟悉了，或者日常中的物体太显而易见了，我们常常忽视了其中是可以分为两个过程的。

这里再总结一下，Sensation（感觉）是刺激作用于感觉器官反映了外部世界的物理刺激的客观属性。但是感受器官的信息并没有传到上层，没有被高级脑区给读取。可以用麻醉去理解，麻醉的身体，感受器官是能编码刺激的，但是人们却没有意识到。而Perception（知觉）反映了物理刺激进入了我们的意识。我们能清楚汇报说，我们看到了刺激。

2.2 神经元层面

看了一个简单（bu yan jin）的心理实验，恩，我们是正经科研，来看一个严谨的工作吧

(Li et al., 2008)。这是一个动物的电生理实验。

我们先来看一下实验范式。

图 5  contour detection实验范式

首先是猴子盯着注视点300ms，然后刺激出现，500ms，这时段猴子任然盯着注视点。之后又是300ms的盯点，之后是决策阶段，猴子用眼睛扫向有轮廓线（contour）的位置，如图猴子应该扫向左下角，因为在第二个frame里面，contour出现在左下。

图 6 神经元反应数据

图6，a图表示了扎到的V1细胞的感受野，b图是被动注释的反应，这里不多解释。

我们着重来看c图：这是一个神经元发放率随着刺激呈现变化的图。我们可以看到在0时刻之前，细胞发放率很低；在0时刻刺激出现；经过一段时间细胞开始反应，曲线开始上抬；大约50-60ms细胞反应达到峰值（此处称为initial peak）；之后细胞反应开始回落。这一段过程是对于细胞来说更多的是一种外来刺激驱动下的反应，细胞编码的是外来刺激的物理属性。可以看做是sensation阶段。之后由于adaptation的作用发放率下降，经过一段时间后，来自反馈连接，水平连接的信息传回V1的细胞。细胞的反应在100ms以后能区分不同长度的contour（要注意灰线为1-line，等于没有contour），也就是从此细胞可以表征有没有轮廓线，基于理想观察者的话，在此阶段，细胞能perceive刺激里面有没有轮廓线。也即是这一阶段细胞的反应更多的可以看成是perception的阶段。

3 Cognition

第二部分，简短的从行为和电生理的角度介绍了sensation和perception。后面该讲cognition了。sensation、perception和cognition其实是一脉相承的东西。他们之间的变化可以理解为，从更多的客观（objective）过渡到更多的主观（subjective）；从更多的生理物理（physiological）（physical）过渡到更多的心理（psychological）。

在第一部分图2提到了视觉理解的三个阶段。其实在第三个阶段，视觉高级过程，并不是提取出一匹马来就结束了，还牵扯出无数的过程，这些过程的总和就是认知（cognition）

图 7 认知过程（以视觉为例）

来康康图9。我们在虚线右边整合出来了一匹马，很爽，视觉该结束了吧。不不不，才刚刚开始。对于一匹马的表征，我们会把图像从2D转为3D（正好和照相机的3D压缩为2D相反），我们可以感知到不同角度的马，马的头是什么样，马的大屁股是什么样；我们可以从语义的角度理解不同的马，有旋转木马，有积木马，我们可以理解马可以干不同的事情；我们也会和工作记忆联系起来，是不是刚刚我骑着一匹马来着？我们也会和我们的情绪联系起来，小时候是不是被马踹过，看到马就心虚；我们还可以整合不同模态马的信息，马摸起来怎么样？马蹄声音怎么样？马粪的气味怎么样？可以说在高级过程，大脑的所用功能都参与进来了，非常非常复杂！

看到这里，你还觉得你看到的是一匹马吗？

4 attention

大家都最求高效，然而我看到的William James的一个表述，我认为对于我们做事更高效有很好的启发。著有The Principles of Psychology 的William James，是心理学的上的集大成者，在那个时代的洞见，今天看起来任然是非常正确的。他说道：“My experience is what I agree to attend to。”一个人的注意力放到哪里，就会决定了他有什么经验经历，而这些经验经历又反过来影响他看待世界的方式，这些经历汇聚成了他的人生。根据老William的看法，你想过什么生活，就调整更多注意过去，求仁得仁嘛。

图 8 西方与我国移动互联发展差异原因

微信、微博上的红点无时无刻不抓取着我们的注意。在这个信息爆炸的时代，每时每刻都有大量的信息需要我们的大脑来分析和处理。然而我们又清晰的意识到，我们的注意是有限的，注意也是一种宝贵的资源。巨大的信息和有限的注意这对矛盾逼迫大脑将注意资源导向与自身目的与行为密切相关的重要信息上来。这是大脑处理信息的一个基本原理。对于我们而言，更多的去了解自身的注意是什么，对于如何更好的调用注意，我想是有益处的吧。

图 9 注意的介绍

注意这个概念非常广泛，心理学在讲，神经科学也在讲，各家还有各家的地盘，纵横交错。然而很经典的一个提法，还是William James在他的书里面提到的：注意就是以牺牲对行为无关信息的处理为代价，使得当前与行为直接相关的重要信息占有大脑的主要加工资源，从而获得最为有效的处理和表征。（恩照抄了一遍上面的文字）刚刚接触心理的朋友可能很难理解，觉得各方有各家的提法，为何不搞一个准确的定义，就和数学定义一样，搞一个精确的描述。定义的精确与初学者入门的门槛这样是一对不可调和的矛盾。总之，在历尽千帆之后，再回来看老William的表述，你会发现真特么准确，就是这个模糊的感觉，说到了心坎上。

下面列出注意的大致分类，可以自己看看。

图 10 注意的分类

解释一下上面的几幅图吧。第一幅是莱昂纳多的眼睛，人的眼睛和注意高度相关，很多时候人眼往哪看便是将spatial attention（作用对象的）投向了何处。悄咪咪说一句，人眼及其擅长捕捉他人的眼动改变，所以偷偷看妹子很容易被发现啊！第二幅是万绿丛中一点红，红花就变得非常显著，时刻抓住你的外源注意力exogenous attention（起源）。第三幅是可怕的毒蛇，人们看到或者听到声音，大脑就会进入vigilance（作用方式）的状态，也是作用方式的一种注意。

5 Visual-awareness and Consciousness

对于意识（consciousness）的研究就是非常模糊了。因为人们很难说清楚意识是什么，也是啊，注意已经很难描述了，意识是在注意之上的，可以说是最终极的目的了。关于意识的探讨，古今中外都有很多，近几十年神经科学上的讨论也有不少，可以给出一些关键词感兴趣的自己看了，因为我觉得探讨意识太空泛了，不是现在技术手段能很好进行探讨的。有诺奖click的The Astonishing Hypothesis；有Zeki, S.(2001).的Annu. Rev. Neurosci；有Chalmers,2002提的理论上的文章等等。

但是大家比较认可的还是去研究visual awareness，这两者的差别可以细致体会。常用的实验范式是用双眼竞争来研究视觉意识。常用双稳态的范式，观察不同脑区的反应。双稳态的实验是指：给被试看具有歧义的刺激，比如Necker立方体（两种前后关系），被试意识到的立方体形状会此起彼伏的转换，同时观测被试的脑活动，以此来研究视觉意识的神经基础，和可能的脑机制。

图 11 Necker立方体6 References

• Principles of Neural Science
  

2. Li, W., Piëch, V., and Gilbert, C.D. (2008). Learning to Link Visual Contours. Neuron 57, 442–451.

3. Zhaoping, L. (2014). Understanding vision: Theory, models, and data.

4. Zhaoping, L., and Jingling, L. (2008). Filling-in and suppression of visual perception from context: A Bayesian account of perceptual biases by contextual influences. PLoS Comput. Biol. 4, 1–25.

有意注意和反射性注意

通常来说，注意可以分为两种主要模式：有意注意(voluntary attention, endogenous attention) 和 反射性注意(reflexive attention, exogenous attention)。有意注意是一种目标驱动控制，比如说正在读这篇文章的时候，为了更好的阅读，我们把注意力专注在这篇文章上。反射性注意是一种刺激驱动控制，比如说突然被蚊子咬了一下，我们就会注意到蚊子和被叮咬的部位。

这两种注意方式可以被视作相对和平衡的系统。有意注意能够让我们主动专注于某一个行为，以完成我们的目标。反射性注意能够让我们被动注意现实中突然出现的条件。

这两种注意方式必须要达到一个完美的，巧妙地平衡，让我们更好的在世界生存。比如说我们不会在观赏风景的时候(有意注意)，而忽略背后危险的声音信号(被动注意)。再比如说我们晚上开车的时候并不会被其他汽车的尾灯干扰（被动注意)，而让我们忽略了我们在开车(有意注意)的这个行为。

有意注意和反射性注意在神经通路上会有所些许不同。

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外显性注意和内隐性注意

注意还可以分为外显性注意(overt attention) 和内隐性注意(covert attention)。外显性注意是为了更好的接收信息，让感觉器官转向外界刺激。比如说当有人对我们说话的时候，我们去抬头看他们或者更加专注的听他们说话，这就是外显性注意。内隐性注意是我们同时在专注于某项事情的同时，对周围的环境刺激的注意，但是我们的感受器官并没有有意识地去注意外界刺激。比如说当我们看书的时候，我们还是可以听到周围两个人的交谈内容。

德国生理学家赫尔曼·冯·亥姆霍兹(Hermann von Helmholtz) 进行了内隐性视觉注意的实验。在一个完全黑暗的环境中，墙上有一些字母。他用投影仪快速向墙上闪烁然后观察自己对墙上字母的注意。他发现即使眼睛盯着一个目标不动，他也可以决定注意到不在他视线中心的目标。当一束光闪烁时，他发现在他注意中心（视线之外）比在他视线中心的目标印象更深刻。这便是内隐性注意。

比如在这张图中，我们可以盯着中间的加号并且顺利的读出来周围的字母。

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选择型听力注意：鸡尾酒效应

我们可以想象一个日程的生活场景：当我们在地铁上跟人说话的时候，我们是否能够快速注意对方说了什么并且复述出来？这是因为我们拥有选择性听力注意的能力。选择型听力注意是一种目标驱动控制，能让注意到我们想注意到的信息，并且过滤其他我们能听到的但是无关的信息(其他人的谈话声)。同时，我们也可以不转头随时注意到其他人的谈话内容(内隐性注意)，但是我们此时会过滤掉身边人对我们说了什么。

在上一篇文章的末尾有一个小实验，是听左右声道的不同的两首歌并尝试复述出歌词。可是大多数人并不能同时复述两边的歌词。 我们为什么不能同时复述两边的歌词呢？

这是因为我们对信息加工存在瓶颈(bottleneck)。当我们听到信息的那一刻起，我们便会对信息进行不断加工，最终传输到我们的大脑当中，但是由于我们的大脑中对信息加工区域的容量有限，导致一部分的信息会被我们自动滤过，只有一部分信息会传达到我们的大脑。当我们专注于某一项信息的时候，另一部分的信息就会被我们自动过滤。

信息是如何过滤的？信息的过滤和我们对信息的加工有什么关系？

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心理学家为此提供了两种模型

早期选择模型和晚期选择模型假设

早期心理学家提出了两种模型：早期选择模型(early selection model)和晚期选择模型(late selection model)。

早期选择模型指在加工我们接收到的信息之前一些不相关的信息就已经被过滤了，只有被接收到的信息才能被我们大脑完全。但是被过滤的信息还是有可能引起我们的注意，只是强度会大幅衰减。

与之相反的是，晚期选择模型提出，我们同时接受所有的外界信息并且加工信息的含义。随后再选择与我们自己相关的信息，并由我们的大脑决定相关信息被我们注意到或引起相应的行为，不相关的信息因此被过滤。

请听这首歌：[双声道]⚡【民国十九年冬丨民国三十四年夏】⚡非耳机党慎入!!!_哔哩哔哩_bilibili
如果闭上眼睛听，你能听清并复述某一声道的每一句歌词吗？
你在听这首歌时，会觉得有时候即使专注在了左声道，右声道的一些歌词也会被听清并可以被复述吗？
这说明了早期加工模型什么问题呢？选择性听力注意影响的是早阶段信息加工还是晚阶段加工？
如果盯着某一边的屏幕的歌词看，你会发现什么现象？  
目标驱动控制和我们之前的经验会影响我们对新信息的感知和加工吗？

这是过去六十年间心理学一直争论的问题。

好在，我们现在有了更先进的实验方法和测试手段能够来验证这两个模型的假设

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验证注意在感知信息中的作用：线索化任务(cueing task)

受试者在任务开始前会收到一个线索，让他们的注意力被指定在某一个地方或者物品上。随后实验开始，第二个线索会呈现在电脑频幕上，位置可能与第一个线索相同或者相反。受试者会被要求回答一个指定问题，例如，第二个线索在屏幕的什么位置；线索的一些特征等。这个实验可以让实验人员研究

• 受试者的反应速度
• 受试者进行任务的准确度
  

如下图，受试者会被要求盯着屏幕中间不看，并要求确定随后一个目标出现的位置（左边或右边），并同时在键盘上按下与之相应的左右键。

然而，在目标出现之前，屏幕上会预先显示一个箭头，这个箭头会表示物体最有可能出现的方向(假设90%)，但有时会显示与之相反的方向。如果实验人员希望有一个对照组，那么双箭头有可能会出现。所以这个实验会出现以下三种情况：

• 箭头与目标出现方向相符(有效测试, valid trial)
• 箭头与目标出现方向相反(无效测试, invalid trial)
• 双箭头出现，与目标出现方向无关(中性测试, neutral trial)
  

我们发现，当箭头成功预测了物体出现方向的时候，我们为此可以做出更快地反应。如果无法成功预测物体的方向，箭头这个外界的干扰信息可以延缓我们的反应速度。

在这个实验中，由于受试者被要求盯着中间的箭头，其只能动用内隐性注意去完成任务。箭头会给我们的大脑提前透露一些即将发生的信息，引导我们的内隐性注到箭头指向的那个方向。在目标出现的时候，由于我们已经有了预测，我们会下意识根据我们的预测去加工信息并且做出判断。

当目标出现的方向与箭头相符的时候，我们便可以更快的做出判断。但是当目标出现的方向相反的时候，我们需要时间去调整我们的判断并且重新加工信息，这是需要时间的。

根据这个实验，我们可以知道内隐性注意可以影响我们对信息的感知与加工。这种在目标出现前就增强注意力的方式是早期选择模型的一种。

同时，ERP记录和线索化任务结合的方式给了我们早期选择模型的更多证据。实验发现，负责注意声音的神经元在声音出现的50ms之后呈现出高度活跃性；视觉中枢中负责视觉注意的神经元在80ms后呈现出高度活跃性。这跟早期选择模型相符合：我们会在信息被完全加工并解读含义之前就选择一些相关的信息。

下一章，我们会详细解读不同注意方式的神经机理。

严格说来这三者不应该并列，我先说下他们三者究竟该和谁做对比你就能理解了。

既然你爱听简单的（那我得告诉你简单的什么用都没有）我从一个例子来解说吧，你在等公交车。

1.首先意识（consciousness）应该和下意识（Sub-）做对比。在等公交车的时候，你会有意识的去搜寻你需要的车的号码或者外观，这个是意识活动；同时你可能在站台上无意思的小碎步走，但是没有摔倒或者撞到人，你自然没有花精力在上面，这个是无意识活动。

我暂且不展开了。

2.其次，知觉（perception）应该和认知（cognition）对比。你依然在等公交车，看到了一个车子。这个车子的识别是认知，是对知觉内容的总结和判断；知觉在这里体现的是你发现了这个物体是长方体啊，红色啊，有轮子啊之类的。

我暂且还是不展开了。

3最后，对于注意力，应该区分是外显的（overt）和内隐的（covert）。你依然在等公交车，你的注意力现在集中在那辆开过来的巴士了，所以你在往巴士移动。那么你的外显注意集中在了对于这辆公交车的移动上；同时你在移动时你会避开往来人群不会撞到他们，你的内隐注意其实依然在使用余光关注周围情况（这一点又是下意识的）；特别是在遇到看起来不友善的人（对这个人的知觉）时候你会特意避开。

那么现在你应该理解这些东西的确是在不同平面上的。要是展开说神经系统太复杂了。我稍微点一下，就是你的视知觉信息可能在枕叶（occipital lobe）的v1-v4以及外纹状皮层处理；而一些知觉加工可能在什么杏仁核啊、颞下沟啊对知觉信息处理提取出相对的认知，比如这个人是什么情绪

意识的定义：以抽象的方式认知事物，并能够加以运用。感知归结于反射的定义：按照输入、处理、输出顺序进行的活动。
意识是主动的脑内思维表征。感知器官感知到外部环境后，把信息传入大脑这个过程被人称之为感知。而注意的形成是意识和感知两种状态，内外结合的一个过程。意识和感知是两种不同的状态模式感知和意识是可以独立分开进行的。
可以提出这么一个假设，想要破坏人的注意力，从专注状态转入一般状态，其关键就在于大脑中的表征内容。也就是说，只要人在向外观察的时候，利用自主意识，主动地改变大脑内部的思维表征，也就是“去想别的东西”。这个时候，即使像眼球这种外部感知器官还在继续工作，不断地从外向内输送视觉信息，也会被内部表征的不一样的信息干扰，从而起到注意力停滞、间断的作用。由此可见，想要破坏注意力，想要做到且看且止的水平，提升自主意识，培养主动回忆的习惯才是关键所在。

另外，人对未来的判断，来源于个人感官记忆的重构产生的预期。

而情绪起到的作用，其实就是高频率的在脑海中重现不久前的感官记忆。

这种作用通常被称为，印象加深。

当脑海中不断地出现这段感官记忆，随之重构出来的，个人对未来的预期也会和这段记忆相类似。

所以，出现的结果就会表现为，如果人处于积极情绪时，想到的都是好事，因为先有一个好事把他的心情变好了。

反之，人的情绪一旦处于消极状态时，想到的都会是坏事。

这时候，这人眼里看到的、注意到的都是那些可能引起坏结果的事，自主意识也会暂时消失，脑子也会被外部信息所占据。

所以，在这种状态下的人就会处于一种被称之为“失去理智”的状态，进而导致其接下来的外在行为表现完全受这种内部虚假信息的影响，做出一些失常的，失去理智的行为。

诸葛亮的识人七观就是出自这一原理：

一曰，问之以是非而观其志；

二曰，穷之以辞辩而观其变；

三曰，咨之以计谋而观其识；

四曰，告之以难而观其勇；

五曰，醉之以酒而观其性；

六曰，临之以利而观其廉；

七曰，期之以事而观其信。

简而言之，就是用一些外部信息，来刺激对方的情绪，使对方心理失衡，然后再在这种失去理智的状态下，观察对方会本能地做出什么样的反应。

由此可见，在意识、感知、注意力状态之间，情绪也启到了非常重要的作用，对前面三种模式有着很强的关联性和影响力。

个人甚至怀疑，早期人类的思维模式，还有大多数哺乳动物的模式，其实大致过程都该是：

1、受到外部刺激。

2、激素快速分泌，产生情绪波动。

3、根据所分泌的激素类型，在大脑内快速表征、回忆、重现出对应的感官信息，比如某个画面、声音。

4、做出本能的条件发射行为，比如：辱骂，殴打。

所以，所谓的爱憎分明、非对即错、非友即敌的条件反射，其实是非常简单，甚至都没经过大脑，在无自主意识的状态下，做的一些机械式肌肉神经反应。

1感知

感是人通过感知器官（视、听、嗅、味、触、第六感官等）接受信号，是处理信息的第一步，对应脑中的感觉记忆。记忆里所有东西开始于环境中感觉信息的输入，感觉记忆的作用是将信息通过感受器传入脑，并先将信息保持大约1秒钟再决定怎么处理。所有感觉信息中有99%在进入脑的时候就立即被丢弃了。

知是信息送到合适的感觉皮层进行处理，类似于脑科学中的模式识别，是新信息与存储信息的匹配。

感知其实是注意的一个方面。

2注意力

注意力具有选择性，是对感知信息的初步处理能力，专注于我们认为重要或有意义的事情。引发注意的因素——新异性、强度和运动。注意是一直存在的，所谓的“不专心”都是不科学的说法。而注意力是多元智能理论中人聚焦思维的能力，这是个非常复杂的过程。

3意识

意识分为自动化（习惯化激活，类比下意识）和有意识

大脑拥有海量的神经元，有一个很自然的问题来了：这么多神经元不会乱套吗？作为高度结构化的组织，怎么驱动大脑去运作的呢？好比一个现代国家，为保证社会运转良好，必须有一个政府统治整个社会，那么大脑的中心组织在哪儿呢？关于意识，笼罩了很多神秘化的认识，认为意识是“灵魂”或者很难了解的东西。实际上，撕去这些玄乎或者哲学的看法，深入意识的生物学基础，答案很清楚：意识就是大脑的管理中枢的指挥活动。不经过管理中枢产生的自发活动，人是意识不到的，可以理解成电脑的操作系统，或者中国社会的政府系统。生物学基础就是 脑干，包括网状结构（reticular formation），拥有维持意识的主要结构网状上行激动系统。这个结构不能简单看成古老的，负责底层活动的低级结构，相反它就是大脑的操作系统（OS），负责调度大脑其他神经元的任务和优先级。一般认为大脑皮层是高级神经中枢，其实网状结构才是决策中心，大脑皮层负责提供分析更加精密的情报而已。网状结构为完成这种管理任务，有几个特点：管的多，权限大，发育早1）网状结构神经元的轴突有长的上升支和下降支分别可抵达丘脑及脊髓,大脑皮层许多区的纤维都可向网状结构某一局部汇集。网状结构还接受来自小脑顶核、基底核（基底神经节）、下丘脑、内耳等处的传入纤维。网状结构与整个大脑产生深度联系，参与机体的感觉，运动，内环境稳定和生命活动节律调控。可以说网状结构的机能是“全知全能”的。2）管理的本质是控制，决策，简单点说就是决定大脑下一步要干什么，否则大脑就陷入无政府状态，一团乱麻了。网状结构通过多巴胺和去甲肾上腺素等神经递质，直接控制大脑皮层等神经元的活跃情况。关于多巴胺有种说法是“奖励机制”，其实不是这样的，多巴胺主要是促进神经活动，把情绪化的词语“快乐”替换成中性词语“活跃”更接近事情本质，多巴胺就像红头文件一样，加速指令的落实。网状结构收集大脑皮层加工后的信息，结合情绪和习惯，决定下一步如何做。大脑是个是个时变系统，而且可以学习，如何训练呢？主要靠识别周期性，训练生物钟和相关的时间感觉神经元，建立时间钟与任务的关联模式。所以为什么说“习惯成自然”，“作息要规律”，因为大脑的动力学方程就是这么规定的。3）网状结构直接调控意识状态，睡眠，昏迷都与其相关。那么知觉和注意力与意识的关系如何呢？很显然，正常情况下有意识，必然拥有注意力，毕竟意识就是OS，控制大脑神经元接下来完成什么任务，这就是注意力。当然注意力不仅仅与网状结构相关，还与大脑皮层负责任务安排和调度的组织相关，好比中央有五年计划，各地也有发展计划。网状系统一旦运作，知觉会有低层次处理，但如果传导途径坏了，或者大脑皮层损坏就不能精细化处理，大脑只能进行低层次本能的处理，比如著名的实验：盲视病人，看美女，居然也有下意识的反应，这就是网状结构等神经元处理造成的。

注意 是一个医学或心理学概念，属于 认知 过程的一部分，是一种导致局部刺激的意识水平提高的 知觉 的选择性的集中。.
外显性注意与内隐性注意注意可以区分为外显性注意与内隐性注意。外显性注意是指直接把感觉器官转向外界刺激来源的动作，而内隐性注意是对几个可能的感觉刺激中的一个产生知觉集中的行为。内隐性注意被认为是一个对感觉全景的特定部分的信号进行增强的神经过程。例如，在阅读的时候，外显性注意转移了眼睛去读出不同的单词，但当你转移你的注意力从对词语的语义处理到字的字体和颜色，你内隐性注意就会开始运作。）以目前的看法来看，内隐性的视觉焦点是一种机制，可以快速扫描到有趣的地方。

注意是感知觉的一部分：

1.当刺激突破了你的感觉阈限  2.就会引起你的注意（注意，这是两步），而这个过程叫做感觉，之后的大脑的加工过程叫做知觉。

首先注意是贯穿于认知过程的，并不能单纯的从感知觉剥离出来。

我们感觉到一个事物，比如视觉，一幅图片如果仅仅呈现20ms的时间，是很难引起注意的，我们称为阈下感觉（阈下知觉），但是大量的实验证明这种感觉是会对人的认知过程产生影响的。其实从注意的理论就可以看出来，感觉是先于注意的。过滤器理论认为人的神经系统加工信息的容量是有限的，不可能对所有的感觉信息进行加工。我们首先接收到刺激（感觉），然后注意系统进行过滤，无用信息被过滤掉，而有用信息进入更高层次的认知加工。后期选择模型认为认知调控是对“反应”做出选择。当然还有其他理论，比如资源限制理论，双加工理论等

思考、判断和决策时的过程，并对其进行反思和评估

人们对许多行为与意识的认识，乃至对更多事物、事情的认识，

人们有时候带有自己的主观愿望，一不小心就得出似是而非的结论。甚至于，数据、资料的来源就不可靠，很多权威人物或机构也可能出现这样的情况，因为巨大的现实诱惑常常浸淫于我们的主观愿望中。

认知是人获得、储存、转换和使用信息的过程，是人最基本的心理过程。具体而言，认知包括感知、记忆、联想（记忆激活）、思维、想象等环节。
认知的一部分是知识，那提升认知就变得简单了，增加相应的知识即可；同样的道理，认知的另一部分是思维，你也只需改善思维，提升思维能力既可。

所以，知识是思维的基础。如果我们想提升自己的思维能力，不能忽略了对知识的学习和输入。

当然，对于提升思维能力而言，也确实并非知识越多越好。知识如果没有应用于思维，那对于提升思维能力作用有限。