信息太多,時間太少:大腦如何區分重要和不重要的事?

2020-10-20 墨玫人工智慧


我們總是會錯過一些想看到、聽到或感覺到的東西——尤其是當有大量信息爭奪我們的注意時。是什麼吸引了我們的注意?記住重要的事情需要多長時間?神經科學家(研究大腦和行為的科學家)發現,大腦的一種技巧能讓我們在快速流動的信息中只專注於一件事,但這是要付出代價的。而且,儘管做了最大的努力,我們想要關注的事往往不是最終注意到的那些。


媒體如何挑戰大腦的能力?


我們利用媒體了解世界,並與他人保持聯繫。媒體是給我們提供信息的所有設備,如網際網路、電影、廣播等等,我們的平板電腦、手機幫助我們使用媒體,而且它們的運行速度每年都在加快。我們喜歡同時高速體驗更多的東西,當屏幕死機,什麼都不動的時候,我們會很生氣。科學家們通過測量了進入大腦的數據量發現普通人通過電視、電腦、手機、平板電腦、廣告牌和許多其他小工具,每天能處理74 GB的信息(相當於看16部電影),而且每年能處理的信息量都比前一年增長5%[1]。在500年前,74 GB的信息是一個受過高等教育的人一生通過書籍和故事才能獲得的!人類的大腦是如何應對這個挑戰的?神經科學領域的許多研究表明,我們的大腦生來就是為了學習和適應不斷變化的世界。當我們的祖先進化出更大的大腦,並開始表現得更像現代的人類時,他們大腦中負責看、聽或感覺世界的區域扮演著越來越重要的角色。這些大腦區域從經驗中學習,更好地注意到對我們真正重要或有意義的事件,比如威脅(例如一隻咆哮的狗)和機會(例如美味的食物)。集中在重要的事情上,而忽略不重要的事情,這有助於我們記住重要的信息,從失敗和成功中學習。

大腦在注意重要事件時的一個技巧是,選出一些我們看到或聽到的事,仔細地檢查它們,讓它們變得有意義。這可以防止我們看到、聽到或感覺到的許多事情被遺忘。例如,即使是在一個安靜的辦公室裡打字,也會有小鳥在外面啁啾、汽車從窗口開過、電腦上電子郵件的通知,還有許多其他的事情,如果想要完成工作,我們最好忽略它們。選擇性注意是研究人員使用的一個術語,指的是只把注意放在我們的感官注意到的少數事物上的過程。

如今的生活中,我們幾乎每時每刻都在接觸智慧型手機和平板電腦,這對大腦的選擇性注意提出了全新的挑戰。這些技術所創造的環境使我們不斷地在重要和不重要的事情之間切換注意。當你正在做課後作業,例如「通過搜索網頁找出企鵝吃什麼食物」,這是你必須關注的事情,所以目前它對你很重要。為了讓你的搜索順利進行,最好不去關注其他(與家庭作業無關的)事情,比如你正在學習的網站上彈出的廣告,或者你手機上的簡訊,這些幹擾物讓我們從想做的事情(或需要做的事情)上分心。然而有些事情並不會讓我們分心(例如風吹在樹上),而有些事情卻會讓我們分心(有人在隔壁房間裡叫我們的名字),這是為什麼呢?

大腦喜歡關注什麼?

很長一段時間以來,神經科學家認為「注意」是人們在做某項任務時最容易理解的東西,比如邊聽音樂邊看書。正如框1所示,第一本關於現代心理學書籍(行為和經驗的研究)的作者威廉·詹姆斯這樣描述注意:我們專注於一件事的同時忽略了其他的事[3]。至今我們仍然用他的定義來描述注意。在神經科學實驗室,人們完成一種類似於電腦遊戲的任務:電腦屏幕上出現不同的形狀、字母、單詞或圓點;然後科學家要求他們在注意到一個特定的物體時儘可能快地按下按鈕,例如「只有在屏幕左側出現紅色三角形時才按下按鈕」。研究人員發現,我們的大腦通過幾個區域的協同工作來集中注意於一個特定的物體上。


框1:研究人員對注意的興趣由來已久


威廉·詹姆斯生於19世紀,被認為是「美國心理學之父」。他是最早研究人類心理的現代科學家之一。詹姆斯關於注意的研究結論仍然是如今研究人員在實驗室研究的基礎。

威廉·詹姆斯對注意作出的解釋至今仍在使用。在他的著作《心理學原則》中,他寫到「每個人都知道注意是什麼,它是頭腦中幾個可能同時呈現的物體或想法中的一個······它意味著大腦從其他事物中退出來從而有效處理另一些事物。用現在的話說,這意味著「如果我們處於注意狀態,我們以犧牲其他信息為代價(例如忽視走廊中的竊竊私語),有選擇地處理感覺信息(例如認真聽數學老師講方程),從而讓我們的行為更優秀(更好的符合主題)。

現實世界中,我們不像在實驗室裡做注意研究那樣,關注彩色的點或形狀,我們只注意那些對我們想做的事情很重要的事物。研究人員發現,我們所關注的事情往往要麼是愉快的,要麼是不愉快的,要麼是好的,要麼是壞的。在我們的一生中,我們已經認識到,好的和壞的事情往往是重要的,我們最好注意到它們,否則將錯過一些美好的東西(或將陷入麻煩)。神經科學家發現,如果某件事是非常好或非常壞的,那麼幫助我們知道什麼是好或壞的大腦區域就會與幫助我們集中注意的大腦區域合作,確保我們不會忽視真正重要的東西[2]。

事實證明,大腦的不同部分共同協作專注於重要的事情需要花費時間:如果我們在一個繁忙的十字路口過馬路,當我們被某件事分散了注意時,這種分心可能會把我們的注意從街道上轉移開,有段時間足夠讓一輛車從我們身上輾過!因此,我們的大腦需要平衡對有趣和有吸引力的事情以及對任務(安全地過馬路)的注意。研究表明,有些學生能夠很好地平衡他們的注意,這些學生通常在學校的科目上表現更好,比如閱讀和拼寫[4]。接下來我們將看到,當有多種事物爭奪注意時,人們如何用最佳方式來平衡。

注意分散能持續多久?

作為飛行管制員、海關官員或電子遊戲程式設計師,他們經常面臨這樣的挑戰:他們必須在大量的事情中選出一件最重要的事,即目標(例如一架飛機正在著陸)。

當我們看到一個強有力的、有趣的幹擾物,比如美食、微笑的人、我們最喜歡的運動員或演員的照片後,我們是否變得更不善於選中目標?科學家通過向參與者展示不同情感內容的圖片來研究這個問題。在圖1中,參與者將看到一系列圖片簡要地閃過,他們可以忽略這些照片(在幾毫秒後),然後完成任務:在電腦屏幕上會出現一些字母,參與者需要在字母串構成一個單詞時按鍵,如果字母串不構成時按另一個鍵。當沒有圖片在他們面前閃爍時,他們非常擅長這項任務,在大約半秒內完成。但是在看了一張與任務無關的非常有趣的圖片後,人們的表現會變差:需要花更長的時間來判斷字母串是真的還是假的單詞[4]。成年人看到有趣的圖片比看無聊的圖片要多花半秒,11 - 13歲的孩子則要多花整整一秒。這意味著大腦很難放下那些引起我們注意的事。

圖1

在本實驗中,研究人員要求人們做的任務是由分散注意力的圖片引導的。這些圖片讓他們產生了不同的情緒,比如高興、厭惡,或者只是一種無聊的感覺。過了一會兒(200或600毫秒),一個真的單詞(「introduce」)或一個假的單詞(「icludoce」)出現在計算機屏幕上。11歲到13歲的孩子需要儘可能快、儘可能準確地判斷出這個詞是真的還是假的:當他們認為這是一個真正的單詞時,他們必須按下滑鼠左鍵(綠色);當他們認為這不是一個真正的單詞時,他們必須按下滑鼠右鍵(紅色)。圖B部分顯示了孩子對目標的反應有多快,也就是他們花了多長時間才分辨出這個詞是真的還是假的。這個時間由方塊的大小表示:方塊越高,反應越慢。你可以看到,當孩子們第一次看到一個有趣的分散注意力的圖片(如冰激凌)而不是一個無聊的圖片(如盆栽仙人掌)時,他們要花更長的時間來分辨目標的類型。


如何在開啟和關閉注意之間切換呢?

在許多學校的教科書或用於學習的計算機軟體中,你可以在方程、表格或複雜的圖形旁邊找到卡通或有趣的圖片。這是因為作者認為,如果這本書或軟體包含有趣的內容和主題會讓使用它的人會愉快。但是正如我們剛才看到的,在學習材料旁邊看到有趣的圖片可能會分散我們的注意。注意分散可能是一個問題,尤其是當我們必須快速看材料的時候。有時,我們希望能夠專注於我們剛剛看到並思考的重要的事情(一個目標),忽略我們已經知道的事情(一個幹擾物),然後再選擇一些有趣的事情(另一個目標),忽略後面的事情(另一個幹擾物),依此類推。事實證明,這種注意的快速切換對大腦來說特別困難。

在目標和幹擾物之間快速切換所產生的問題的一個很好的例子就是注意閃爍效應。當每隔一段時間在一大堆不重要的事情中間發生的重要事情時,注意閃爍效應就會發生。這種情況如圖2所示,這個任務要求你找出一些圖片中的兒童吃了什麼。首先你會看到各種不同的食物,每秒鐘會看到幾樣,但是這些照片中都沒有兒童,所以你可以忽略他們。之後一個吃麵包的男孩出現了,這就是第一個目標!接下來是一張麵包機烤麵包片的圖片——這可不是你要找的圖片。大腦試圖忽略它,即使它看起來很美味。當你還在忙著忽略酥脆的吐司時,第二個目標出現了(一個正在吃西瓜的女孩)!事實證明,大多數人都沒有注意到第二個目標,他們看完這一系列的圖片後,無法報告看到兩個孩子在吃東西。研究人員發現,當一個幹擾物夾在兩個目標之間時,我們在重要和不重要的事情之間快速切換的能力最糟糕,如圖2B所示。然而,如果在兩個目標之間有足夠的時間,通過在兩個目標之間展示不止一張不重要的圖片,參與者注意第二個目標的難度就會降低。並且如果我們把目標串在一起(在我們的例子中是兩張孩子吃東西的照片),參與者可以很好地報告它們。從這些研究中,研究人員了解到,對大腦來說,把注意集中到一連串的重要事情上是非常容易的。然而,當我們必須在關注和忽視之間快速切換時,這就變得困難了。研究人員使用一種監測參與者執行這項任務時腦電波的設備,找出了造成這個問題的可能原因。注意可能像銀行帳戶一樣,當錢花光的時候需要時間來填滿[4]。如果你把所有的注意都集中在第一個目標上,然後忽略下一個不重要的事情,那麼你的注意帳戶就不能足夠快地再次填滿,你就會錯過第二個目標。

圖2

本圖展示了研究人員研究我們的注意是如何快速切換的方式。在圖A所示的例子中,一個人看到的圖片切換非常快,快到難以追蹤,之後他的任務是報告圖片中的孩子們在吃什麼。序列中的其他圖片(不同種類的水果/漿果和麵包/糕點)的內容並不重要,可以忽視,稱為幹擾物。在圖B中,你可以看到參與者在看到目標圖片(有孩子在吃東西的圖片)時的表現。Y軸表示參與者完成任務的分數,即他們能報告出兩個目標的頻率;X軸描述了兩個事件:1.在圖片快速切換中出現第一個和第二個目標之間的時間(從100毫秒到700毫秒);兩個目標之間有多少幹擾物圖片(0到6個幹擾物)。你可以看到,參與者很難注意到兩個目標,特別是當第一個目標之後是一個幹擾圖片,然後緊接著是第二個目標。事實證明,對大多數人來說,在重要和不重要的事情之間快速轉換太難了。相比之下,如果我們在兩個目標之間有足夠多的不重要的圖片,人們經常能報告出兩個目標。通常情況下,如果兩張目標圖片相繼出現,中間沒有分心圖片時,參與者也會得到一個不錯的分數。


結論

從本文我們已經了解到,注意在很大程度上取決於我們周圍的事物變化有多快。在未來,研究人員將更密切地關注人們如何持續關注所有有趣的事情,這些事情往往隱藏在我們世界裡的嗡嗡聲和噪音中,此外研究人員還將關注人們如何通過電子設備來關注所有有趣的東西,同時這些電子設備每年都變得越來越小、越來越快。

術語表


選擇性注意(Selective attention):對於神經科學家來說,注意有兩部分:(1)從不斷進入我們感官(例如,視覺、聽覺、觸覺)的信息流中挑出重要的東西;(2)保護這些重要的東西不被不重要的信息覆蓋。

幹擾(Interfere):當一件事情阻止或幹擾你完成一項重要任務時,例如你想專注於閱讀工作,但是智慧型手機的信息提醒突然分散了你的注意力。

幹擾物(Distractor):再次想像自己專注於閱讀,突然你的智慧型手機響了,或者肚子咕咕叫。如果你的注意力現在轉移到手機上或飢餓的感覺上,那麼這個東西就會分散你繼續閱讀的注意力,這個東西就被稱為幹擾物。

目標(Target):你必須關注和處理的重要事情,例如你必須專注於你的閱讀或數學作業。

毫秒(Millisecond):1毫秒(縮寫ms)是千分之一秒。

參考文獻

[1] Bohn, R., and Short, J. 2012. Measuring consumer information. Int. J. Comm. 6:980–1000.

[2] Lang, P. J., Bradley, M. M., and Cuthbert, B. N. 1997. Motivated attention: affect, activation, and action. In: Lang, P. J., Simons, R. F., and Balaban, M. T., editors. Attention and Orienting: Sensory and Motivational Processes. Hillsdale, NJ: Erlbaum. p. 97–135.

[3] James, W. 1890. Principles of Psychology. New York, NY: Holt.

[4] Heim, S., and Keil, A. 2012. Developmental trajectories of regulating attentional selection over time. Front. Psychol. 3:277.

[5] Raymond, J. E., Shapiro, K. L., and Arnell, K. M. 1992. Temporary suppression of visual processing in an RSVP task: an attentional blink? J. Exp. Psychol. Hum. Percept. Perform. 18:849–60.



原文

Heim S and Keil A (2017) Too Much Information, TooLittle Time: How the Brain Separates Important from Unimportant Things in Our Fast-Paced Media World. Front. Young Minds. 5:23.

中文翻譯:張青

中文編輯:範雪如

中文審校:左西年

中文翻譯版權:中國科學院心理研究所

CLIMB


本文轉自:腦與心智畢生發展研究中心CLIMB


--------------完-----------------

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