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A090 Sci adv 你为什么总爱走神？哈佛研究发现：专注力靠天性，能力靠环境

来源：公众号 PSY-Brain_Frontier ｜发布：2025-10-11 ｜原文链接

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认知神经科学前沿文献分享

基本信息：

Title:Attentional switching in larval zebrafish

发表时间：2025.10.3

Journal:Science Advances

影响因子：12.5

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引言

你是否有过这样的经历：正读着书，眼睛扫过一行行文字，思维却早已飘向九霄云外，回过神来发现对刚才的内容毫无印象？或者在开车时，大脑仿佛进入了“自动驾驶”模式，到达目的地后才惊觉对途中的细节记忆模糊？

这种“在线掉线”、“开小差”的状态，在科学上被称为注意力的切换。我们似乎在“全神贯注”和“心不在焉”这两种状态间摇摆。那么，这种注意力的波动仅仅是随机的“大脑短路”吗？还是背后有更深层的机制在运作？更进一步说，我们保持专注的能力，究竟是天生注定的，还是后天环境塑造的？

最近，一篇发表在 Science Advances 上的研究，通过观察一种意想不到的生物——斑马鱼幼鱼，为我们揭示了关于注意力本质的深刻洞见。

研究背景

在认知科学领域，研究者们常常使用“漂移扩散模型”（Drift-Diffusion Model, DDM）等框架来描述大脑如何整合信息并做出决策。然而，这些模型通常假设决策者始终在以一种固定的策略来执行任务。但这与我们的直觉相悖，动物（包括人类）的表现并不稳定，时好时坏。一个悬而未决的问题是：这种表现的波动，是因为我们处理信息的能力时强时弱，还是因为我们干脆就“放弃思考”，进入了“摸鱼”状态？

过去的证据表明，生物体可能在某些时期专注于特定信息，而在其他时期则完全忽略这些信息。因此，这篇研究的作者们推测，看似糟糕的决策表现，可能并非源于能力不足，而是一种从“专注”到“分心”的状态转换。

研究动机与核心问题

研究者在一个名为“视动反应”（OMR）的经典实验中发现，斑马鱼在追踪移动点状图案时的表现呈现出明显的“双峰”模式：要么表现出色，稳定地跟着图案游动；要么就像完全没看见一样，随机乱游，表现和瞎猜没两样。

这种现象启发了研究者提出核心假设：斑马鱼并非一直在努力完成任务，而是在“专注”（engaged）和“分心”（disengaged）两种状态之间切换。他们的核心问题是：我们能否量化这两种状态，并进一步探究是什么因素（例如遗传或环境）决定了这两种状态的倾向？

核心发现

拆解表现：“专注度”与“任务能力”

研究团队创新性地将斑马鱼的表现用两阶段隐马尔科夫建模(two-state hidden Markov model, HMM)，并拆解核心参数为两个独立的潜在变量：“专注度”（Focus, 参数w）和“任务能力”（Competence, 参数κ）。

专注度 (w)：衡量的是斑马鱼有多大意愿或多大概率处于“专注”状态。专注度越高，鱼“开小差”的时间就越少。
任务能力 (κ)：指的是当斑马鱼处于“专注”状态时，它执行任务的能力有多强。

这个框架意味着，一次糟糕的表现，可能有两个截然不同的原因：要么是“非不为也，乃不能也”（任务能力κ低），要么是“非不能也，乃不为也”（专注度w低，压根没在看）。

(见下方 Figure 2E)

惊人结论：“专注”天生，“能力”靠养

研究中最引人注目的部分，是他们对“天性 vs. 后天培养”（Nature vs. Nurture）的探讨。团队比较了来自两个不同设施、遗传背景有差异的野生型斑马鱼种群A和B，（这可能是使用斑马鱼做研究的好处：斑马鱼寿命不长但繁殖力强，单次可产下约70-100枚鱼卵，一年可繁殖6-7次，这使得研究者可以轻松地将来自同一对父母的后代分成两组或多组，一组作为对照，另一组进行实验处理，从而更好地解析出遗传 [天性] 与环境 [后天培养] 的相对影响）。他们将A种群的鱼卵一部分在A环境养，一部分送到B环境养，反之亦然。

结果发现：

“专注度”（w）主要由“出身”决定：无论在哪里长大，来自A种群父母的后代总是比B种群的后代更专注。这表明，保持专注的倾向性，在很大程度上是一种受遗传影响的、与生俱来的特质。
“任务能力”（κ）主要由“环境”塑造：无论“出身”如何，在环境更好的A设施中长大的鱼，其任务能力普遍更高 15。这说明，在专注状态下能达到的表现水平，更多地依赖于后天的成长环境和条件。

(见下方Figure 3A)

干扰因素如何影响注意力？

研究者还通过一系列实验干扰来验证模型的有效性。例如，当任务难度增加时（降低移动点的相关性），主要是“任务能力”（κ）下降了，而“专注度”（w）变化不大。更有趣的是，施加一些外界刺激，比如模拟天敌来袭或进行睡眠剥夺，反而显著提升了斑马鱼的“任务能力”（κ），但“专注度”（w）依旧稳定。这进一步证明了“专注度”和“任务能力”是两个可以被独立调控的维度。

(见下方 Figure 4)

研究意义与启示

这项研究为我们理解注意力提供了一个全新的、可量化的分析框架。它清晰地告诉我们，一次失败或一个错误，可能源于完全不同的两种原因：是能力问题，还是态度（注意力）问题。

将复杂的行为表现分解为可测量的“专注度”和“任务能力”，并首次将其与“遗传”和“环境”这两个经典命题联系起来，为未来深入研究注意力的神经环路机制、筛选相关基因和药物提供了强有力的工具。从一只小小的斑马鱼身上，我们得以窥见决定世间万物（包括我们自己）行为表现的古老法则——有些能力根植于基因，而另一些则有待环境的精心雕琢。