肖贞林

　　
　　
　　人如何才能集中注意力？人的大脑怎样分配注意力？这些关于人的“注意力”的问题，都是心理学和认知科学所要解决的问题，也是华南师范大学心理学院教授张喜淋的研究领域之一。
　　“心理学是一门有趣的学科。”张喜淋说，其有趣之处在于，“我们试图去理解人类复杂行为的内在规律、正常或异常心理活动的脑神经基础，其难度犹如去理解整个宇宙星系一样。”这位与心理学结缘十多年的学者，诚朴稳重，细心认真，他用极严谨的态度完成了从学生到心理学博导的蜕变，也在倾心研究中教会了学生如何钻研学术，探索科学……
　　
在良师的陪伴下不断成长
　　2009年，张喜淋从西南大学心理学部毕业后，被保送到了北京大学心理与认知科学学院攻读博士学位。在燕园5年的时光里，他不仅系统学习了认知神经科学的知识和理论，掌握了先进的研究技术，而且还扩展了研究视野，逐渐从一个本科生成长为一个能够独立开展研究的科研工作者。
　　一路走来，张喜淋心中充满了感激之情。“在这里，我特别感激我的导师方方教授。我本科专业是应用心理学，对实验室纯理工科的研究技术、方法及思维等均缺乏相应的知识和训练。进入实验室之后，方老师从如何查阅、收集、整理科研论文，如何编写实验程序、实验设计、成果汇报等最基础的东西一步一步对我们进行训练和指导。在此基础之上，又重点培养我们的团队合作能力和创新思维能力。可以说，我能在心理学领域有所建树，离不开方老师的指导。”
　　博士毕业后，张喜淋远赴美国国立卫生研究院NIH进行博士后研究。在这里，他遇到了生命中的另一位贵人——Leslie Ungerleider教授。Leslie Ungerleider教授是美国国家科学院院士、美国国家医学院院士及美国国家艺术与科学院院士，早在1982年就提出了视觉加工的双通路理论。尽管Leslie已年过七旬，身体也不太好，但她仍旧十分勤奋科研，这给张喜淋留下了深刻的印象。
　　2018年，在完成了3年多的博士后训练后，张喜淋决定回国发展。“我国心理学研究团队规模扩张很快，但人才的数量和质量还是跟不上，不足以支撑大规模的教学科研任务，这影响了心理学的研究及学科发展。”为此，他选择入职华南师范大学心理学院。当被问及为何选择该校时，张喜淋坦言，主要有两个方面的原因。“一方面，华师心理学科实力雄厚，在2017年教育部学科评估中，它与北京师范大学和北京大学心理学科并列A+。另一方面是学校学院对年轻老师的支持力度非常大。工作初期，我的实验室的迅速建立离不开学科带头人莫雷教授及学校的大力支持。”
　　近年来，张喜淋对视觉注意的神经机制进行了系统研究，取得了突出成绩，相关成果已以第一或通讯作者身份发表于Neuron、PNAS、PLoS Biology、Current Biology等国际权威学术期刊上。为表彰张喜淋在学术上的突出贡献，2012年，他获得了由中国神经科学学会颁发的葛兰素史克“明日之星”奖。2019年，心理学领域最具影响力的国际学术组织之一——美国心理科学学会（APS）授予其“学术新星奖”，他也是该年度唯一获得此项殊荣的中国大陆学者……
　　
开展自下而上神经机制的研究
　　日常生活中，人类每时每刻均处于“信息轰炸”状态中。个体有限的心理和神经资源不可能同时处理如此浩瀚的信息，只能选择性地处理高优先性信息而忽略低优先性信息，即注意选择。选择性注意指心理资源被选择性地分配给某些认知加工过程，从而易化这些认知过程。自20世纪80年代以来，对选择性注意的研究一直是心理学和认知科学的热点领域。
　　张喜淋介绍，选择性注意研究的核心问题是：注意选择如何产生？大脑如何决定哪些信息进入脑信息加工系统（意识），从而引导个体行为反应？总结起来，注意选择的优先性由两方面决定。一是自上而下、目标驱动机制，例如，与他人交流时，注视方向保持在对方脸上，但想知道对方的姓名等信息时（即目标、意图），则把注意力转移到对方的胸牌，这种注意即为自上而下注意；二是自下而上、刺激驱动机制，例如，与他人交流时，突然掉落的咖啡杯会自动吸引个体的注意力，这种注意即为自下而上注意。在日常生活中，选择性注意往往被上述两方面因素共同决定。相比自上而下选择，自下而上选择对注意的分配更加迅速和有效，但其神经基础一直存在争论。为了解决这一争论且帮助人们更好地理解大脑如何产生意识，张喜淋开展了“自下而上注意的神经机制”研究。
　　“在视觉场景中，当一部分场景相对于其他部分更加显著时，这部分场景则会自动吸引我们的注意。其显著性代表了大脑对该部分的反应与其他部分的反应差别。”张喜淋解释道。
　　在此研究中，张喜淋和方方教授及其合作者回顾了该研究领域的两大理论模型：Itti等人提出的基于显著性的注意模型和Li提出的初级视皮层（V1）显著性模型，并对二者进行了比较。他们认为，二者的区别主要在于显著图生成的脑区。基于显著性的注意模型认为，显著图生成于高级脑区，如额顶叶。显著图源于不同视觉特征的整合，初级视皮层仅仅对这些视觉特征进行独立加工，然后向上传递信息至高级脑区，产生显著图。高级脑区的神经元并不像V1神经元对特定的视觉特征具有很强的选择性，进而可表征各种视觉特征的显著性。相反地，V1显著性模型则认为显著图源于V1神经元间由水平连接导致的侧抑制机制。
　　他们分析认为，两个模型存在争论源于前人的研究并未分离自上而下和自下而上两种注意过程而单独考察自下而上显著图的生成。此外，在前人的研究中，显著的刺激往往可见（意识中），额顶叶脑区对显著性的表征可能仅仅是大脑对显著刺激选择后的知觉结果。对此，他们创新地采用后掩蔽范式，使得显著刺激处于被试的不可见状态（无意识），成功地分离了自下而上和自上而下两种注意过程，从而单独考察自下而上注意的神经机制。结果发现，初级视皮层（V1）而非传统理论认为的额顶叶（IPS）产生自下而上显著图。这一发现为V1显著图的计算模型提供了直接的生理证据，挑战了自下而上显著图由额顶叶产生这一传统主流观点，促使学界重新思考负责注意调控的脑神经网络。此外，它挑战了注意和意识是同一过程的传统观点，直接推动了认知神经科学的一个热点：注意和意识间的关系研究。
　　该项研究最终发表在了神经科学顶级期刊Neuron上，这是刊登在该杂志上的中国大陆第一篇利用脑成像方法研究认知神经科学问题的文章。此外，它还被《中国科学通报》和《中国科学：生命科学》特别介绍，同时被科学网，生物通/医脉通以及丁香园等众多科学网站进行报道。目前，成果已被多本认知神经科学、注意、视觉科学等领域著作参考引用。
　　
探讨注意和意识之间关系
　　注意作为对外部复杂环境中的少量信息进行优先加工的认知过程，从意识角度来看，其可以被看成是信息能否进入意识的门槛。因此，注意和意识间的关系一直是脑科学的前沿问题。事实上，Helmholtz（1867）早在一百多年前就提出视觉加工是一个无意识推理过程。视觉加工中的大部分是自动、无需主观意识参与就可以完成的。有意识视觉加工相对于无意识视觉加工，犹如冰山在水面上的一角相对于水面下的巨大冰体。因此，为了能够充分揭示注意的神经机制，意识的作用至关重要。此外，2005年7月1日美国《科学》杂志在纪念其创刊125周年之际提出了25个尚未解决的重大科学问题，其中排名第二的问题就是“什么是意识的生物学基础”。张喜淋在已有注意研究基础之上，结合心理物理学、脑成像、眼动和计算模型等多种技术，进行了国家自然科学基金优秀青年科学基金项目“注意和意识的神经机制”的研究。相信该项目的研究成果将会极大地促进我们对注意和意识的神经机制及其二者交互的深入理解。
　　目前，此项目的相关内容还在进行当中，预计在2023年12月完成。当记者问：“会觉得科研之路走得漫长又辛苦吗？”张喜淋笑着回答道：“科研是一个不断发现问题、解决问题的过程。在这种过程中，会不断产生新的想法，然后通过实验去论证、修正，从而完成挑战并获得自我的肯定，这是一个非常有意思的过程。我希望能继续深入探索、不断钻研，为心理学科的发展多做一些贡献，也让更多的人了解心理学、喜欢心理学。”