• 科学家们认为,我们有一半的清醒时间都花在思考手头工作以外的事情。那么,当我们的思维发生游离时,大脑到底在做什么?
  • 研究人员对白日梦现象进行了研究,并发现当你做白日梦时,大脑的一部分会睡着,而其余部分则保持清醒状态。
  • 结论还表明一个单一的现象,即大脑在清醒时会遭受局部睡眠侵入,可以解释各种注意力缺失所带来的问题——比如思维游离和冲动,还有大脑空白和反应迟钝。

我们的注意力就像是一个强大的对焦镜头,使我们的大脑能够从每秒到达我们面前的、铺天盖地的信息流中,挑选出与自己相关的细节,交由大脑进行处理。

然而,据科学家估计,我们在清醒的时候,有一半的时间会在思考手头工作以外的事情:我们的思维在游荡。考虑到潜在的负面影响(比如学业或工作表现的下降,甚至悲惨的交通事故),白日梦造成的伤害是惊人的。

我们还知道,当我们睡眠不足时,思维游离和注意力缺失便会更为常见——这一事实表明,当我们大脑中的神经元开始以类似于睡眠的方式工作时,思维游离和注意力缺失更容易发生。我们在《自然通讯》上发表的新研究中,测试了睡眠和注意力缺失之间的关系。

通过监测人们的脑电波和他们自我报告的注意力状态,我们发现,当大脑的一部分进入睡眠状态,而大部分大脑保持清醒时,思维游离似乎就会发生。

大脑的某些部分可以在你醒着的时候睡觉

“向内引导”我们的注意力是一种非常有用的应对方式,可以让我们专注于内心的想法,操纵抽象概念,检索记忆,或发现创造性的解决方案。但是,很难实现专注外部世界和内部世界之间的理想平衡,并且人类保持专注于某项任务的能力也是非常有限的。

实验中使用的持续注意反应任务(Sustained Attention to Response Tasks - SARTs)。
图片来源:Andrillon et al.,自然通讯(2021),作者提供

图片注释:参与者同时对脸部刺激(非目标试验:笑脸)和数字(非目标试验:数字3)执行持续注意反应任务(SARTs)。面孔/数字的视觉刺激呈现是连续的(每隔0.75-1.25秒就有新的面孔/数字出现)。脸部图像从拉德堡脸部数据库中获得。

当我们疲劳时,我们就难以控制自己的注意力。同时,我们的大脑局部开始显示出类似于睡眠的活动,尽管大脑的大部分看起来明显是清醒的。这种现象被称为 "局部睡眠",其首先在睡眠不足的动物身上发现,然后才是人类

我们想研究局部睡眠是否也会发生在休息良好的人身上,以及它是否能触发注意力的转移。

游离的思维与空白的头脑

为了更好地了解大脑活动和注意力缺失之间的关系,我们要求健康的年轻的研究参与者执行一项相当无聊,但需要保持专注的任务。正如预期的那样,他们的注意力经常从当前任务上转移开。而当他们的注意力下降时,他们的表现也随之下降。

但我们也想知道,当他们的注意力不在手头的任务上时,他们的脑子里到底在想些什么。因此,我们随机打断他们,并询问他们在那一刻在想什么。

参与者可以表明他们是否专注于当前任务,他们的思维是否游离(思考当前任务以外的事情),还是他们的思维处于空白状态(根本没有思考任何事情)。

同时,我们用脑电图记录他们的大脑活动(脑电图由一组置于头部的传感器测量,可以监测大脑活动的节奏)。根据这种非侵入性的大脑成像技术,我们可以在整个任务期间寻找并测量清醒状态下的睡眠迹象。

我们特别关注大脑活动中的"慢波",这是睡眠的一个标志,涉及神经元集合体的短暂沉默。我们的假设是,这些神经元活动的中断可以解释注意力的中断。

我们发现,局部慢波预示着参与者会出现心神不定、头脑空白的状况,或是其他注意力缺失期间的行为变化。

重要的是,慢波的位置决定了参与者是会感到心不在焉还是大脑空白。当慢波发生在大脑的前部时,参与者有更多冲动和思维游离的倾向。当慢波发生在大脑后部时,参与者更加迟钝,错过反应时机,或是感到头脑空白。

类似睡眠的脑电波预示着注意力缺失

有了局部睡眠的概念,这些现象便很易理解。如果类似睡眠的慢波能够对应其他情况下清醒的人的局部睡眠现象,那么慢波的影响应该取决于它们在大脑中出现的位置和这些大脑区域的功能——正如我们的研究所发现的那样。

这表明,一种单一的现象,即清醒时大脑遭受局部睡眠入侵,可以解释广泛的注意力缺失问题——比如思维游离和冲动,还有大脑空白和反应迟钝。

此外,我们的结果表明,局部睡眠可能十分普遍,影响着我们所有人,即使我们不是特别缺乏睡眠。实验参与者只是在进行手头工作,然而,在没有意识到的情况下,他们的部分大脑似乎在整个实验过程中反复脱轨。

局部睡眠和注意力缺陷

我们目前正在探索这种局部睡眠的现象是否会在某些特定人群身上加剧。例如,大多数患有注意力缺陷和/或多动症(ADHD)的人也同时报告睡眠中断的症状。这可能会导致白天局部睡眠发作概率的增加,并能够部分解释他们的注意力问题。

最后,这项新研究再次证实了睡眠状态和清醒状态在人类大脑中是相互交融的。它与睡眠研究互相呼应,睡眠研究显示了大脑如何能够被局部 "唤醒",以处理来自环境的感官信息,而本研究展示了相反的现象,以及清醒时的睡眠入侵如何使我们的思想出走游离,或陷入空白。

本文作者:

Jennifer Windt,高级研究员,莫纳什大学

Thomas Andrillon,ICM神经科学研究人员,法国国家健康与医学研究院

Naotsugu Tsuchiya,教授,莫纳什大学

本文与The Conversation合作发表,原载于世界经济论坛Agenda博客,转载请注明来源并附上本文链接。

翻译:陈达铿

编辑:王思雨