本文系与 The Conversation合作发表。
在 1959年的一次电视露面中，杰克·凯鲁亚克被问及他用多长时间写完长篇小说 《在路上》。他的回答是三周，令采访者大为惊讶，并引发了一个持久的传说：这部小说是在不间断打字的马拉松式狂热创作中完成的。
正如传说中的凯鲁亚克，有些人具备长时间保持专注的非凡能力。另一些人则时常难以让注意力集中在任务上。例如，被诊断患有 注意缺陷多动障碍 （ADHD）的人往往坐立不安，容易分心。即便没有ADHD的人，在学校或工作中试图集中精神时，思绪也可能飘忽不定。
尽管持续注意力的能力因人而异、差异很大，但刻画这些个体差异一直很困难。与智力不同，智力传统上通过纸笔智商测验来衡量（ 尽管并非没有争议），而注意力能力无法通过单一测验的表现来体现。
在发表于 Nature Neuroscience 的一项最新研究中，我与同事们着手 找到一种测量注意力的新方法。与智商类似，该指标将作为对复杂认知能力的总体概括。但与智商不同，它将基于每个人独特的脑连接模式，即大脑不同区域间同步活动的模式。我们此前已证明， 每个人的脑连接模式都是独特的 —— 如同指纹一般 ——并能预测流体智力，即在新情境中解决问题的能力。那么，独特的脑连接模式是否也能预测注意力？
来源： Nature
你的连接模式可预测你的专注力
首先，我们请25名志愿者 完成一项任务 ，同时 由磁共振成像扫描仪测量他们的大脑活动。他们的指令很简单：观看一连串图片，看到城市时按下按钮，看到山脉时则不按。大多数图片是城市，偶尔会不规则地夹杂一些山脉。要在超过30分钟的任务中保持专注颇具挑战。有些人表现非常出色。但另一些人频频出错——要么漏按了城市图片，要么误按了山脉图片。
我们能否将受试者的准确率与他们在对城市和山脉图片作出反应时的脑连接模式联系起来？为分析脑部数据，我们首先将每个人的大脑划分为268个不同区域，这一数量 此前已被证明 能很好地刻画大脑功能。
接下来，我们计算了每个区域与大脑中其他每个区域之间的“功能连接”程度。功能连接是指一对区域的活动同步的程度。换言之，功能连接较强的两个区域的活动往往同时升高和降低，而连接较弱的区域活动则不同步。 一项发表于1995年的里程碑式研究 表明，例如，负责运动行为的大脑左右半球区域之间存在较强的功能连接。
计算每一对区域之间的功能连接，为研究中的每位参与者生成了个体连接图谱。在这数千条连接中（每个人的连接图谱包含35,778条！），我们识别出了几百条与任务表现相关的连接——有些连接在任务中表现更准确的人身上更强，另一些则在表现较不准确的人身上更强。
经过仔细的 统计分析，我们发现可以 预测每位受试者在任务中的表现如何 ，仅凭其功能连接的强度即可。预测结果并不完美，但显著优于随机猜测。
静息态大脑能预测哪些关于注意力的信息
尽管看到脑连接模式可用于预测注意力令人振奋，但我们只分析了实际任务执行期间采集的数据。相比按键本身，我们的脑活动测量只是一种更复杂、准确性更低的评估表现的方式。那么，为何还要引入脑部数据呢？
要有实用价值，我们的指标需要能够从未参加注意力测试者的脑活动中预测其注意力。
例如，如果某人因故无法完成测试，或者我们不知道该问哪些正确的问题，或者没有时间针对我们想测量的内容进行测试，又该怎么办？在这些情况下，若能从人在完全不执行任何任务时测得的脑部数据中提取其注意力能力的信息，将极具价值。
为了检验静息状态下的大脑是否携带注意力信息，我们利用参与者在扫描仪中仅处于放松状态时采集的数据，为每位参与者计算了另一组个体连接图谱。采用与先前相同的方法，我们再次能够预测其在注意力任务中的表现。我们的预测准确度不及利用任务执行期间采集的脑部数据所作的预测，但仍显著优于随机猜测。
利用任何人的静息连接图谱——即便是从未做过、也永远不会做任何注意力任务的人——我们都能推测其在城市与山脉任务中可能的表现。
利用功能连接预测ADHD
我们的结果是否仅限于所测试的这组个体以及所用的城市/山脉任务，还是能够为一般意义上的持续注意力提供有意义的信息？
为检验这一问题，我们使用了由北京大学提供的113名儿童和青少年数据，这些数据作为 The ADHD-200 Sample的一部分。其中一些儿童经正式诊断患有ADHD，症状严重程度各不相同。甚至一些未被诊断的儿童也表现出轻微的注意力问题迹象。对于每名儿童（无论是否确诊），临床医生都给出了一个“ADHD评分”，该评分采用18至72分的量表，表示该儿童注意缺陷症状的严重程度。我们数据集中儿童的评分范围为18至65分。
利用儿童在磁共振扫描仪中静息时计算出的脑连接图谱，我们发现，曾预测纽黑文成年受试者表现的同一批功能连接，也能预测在北京接受扫描的儿童的ADHD评分。我们的统计模型预测，若让这些儿童完成城市与山脉任务，ADHD症状较少的儿童会表现良好，而症状较多的儿童则会感到吃力。
因此，个体仅处于静息状态时大脑活动的自发波动 能够预测其ADHD症状。
一个新的“注意力评分”？
这是否意味着科学家可以把你放进脑部扫描仪，发现你的注意力集中程度？从某种意义上说，是的。你的 连接图谱承载着只属于你的信息，包括你的注意力能力。
需要承认，注意力和智力等特质是多维度的，因此将一个人的整体功能简化为单一指标，有过度简化的风险。但是，对复杂过程进行概括的指标，例如用于衡量智力的智商或用于衡量经济的国内生产总值，确实能提供宝贵的信息。例如，此类指标可帮助研究人员追踪能力随时间的变化，并有朝一日帮助临床医生识别最可能从注意力训练或个性化学习中受益的儿童。
这一方法的另一个好处在于，正如一份血样可以提取出多种生物标志物，一份连接图谱同样可以做出多种预测。不同的连接可能揭示个体的不同信息。例如，我们发现，预测ADHD症状的脑网络并不能预测智商，但 我们的团队已经识别出了其他能够预测智力的网络。
要让脑连接在注意力方面发挥如同智商在智力方面的作用，仍有很长的路要走。但这些方法在预测各类特质、阐明大脑与行为之间的关系方面展现出了前景。或许在未来，对脑连接与注意力之间关系的更深入理解，可用于指导认知训练——或许能帮助我们每个人都变成传说中的凯鲁亚克。
发表本文并不意味着世界经济论坛认同文中观点。
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作者：Monica Rosenberg，耶鲁大学心理学博士候选人。
图片：一名股票交易员在交易大厅对股价走势作出反应。REUTERS/Kai Pfaffenbach.
