正常老化對(duì)視覺(jué)早期注意的影響——來(lái)自ERP的證據(jù)*

葉麗群 譚 欣 姚 堃 丁玉瓏

正常老化對(duì)視覺(jué)早期注意的影響——來(lái)自ERP的證據(jù)*

葉麗群 譚 欣 姚 堃 丁玉瓏

(華南師范大學(xué)心理學(xué)院, 廣州 510631)

選擇性注意能夠作用于視覺(jué)信息加工的不同階段。各個(gè)注意階段均受到老化過(guò)程的影響, 其中注意早期階段的老化研究對(duì)于理解認(rèn)知老化的發(fā)生機(jī)制有重要意義。本文系統(tǒng)地梳理了刺激前的注意預(yù)期階段以及刺激后200 ms內(nèi)的早期感知注意階段的正常老年人和青年人ERP比較研究, 以探討正常老化對(duì)視覺(jué)早期注意的影響。現(xiàn)有證據(jù)表明, 相對(duì)于青年人, 正常老年人：(1)多個(gè)早期ERP注意效應(yīng)(包括注意預(yù)期ADAN, 早期空間注意N1, 以及特征注意SP和SN)在潛伏期上都存在顯著延遲; (2)在振幅上, 不同ERP注意效應(yīng)的老化表現(xiàn)存在差異：某些ERP成分(包括注意預(yù)期EDAN, 以及早期空間注意P1)的注意效應(yīng)沒(méi)有明顯減弱, 而某些ERP成分(包括注意預(yù)期alpha, 早期空間注意N1, 以及特征注意SN)的注意效應(yīng)受到老化調(diào)控; (3)一些注意效應(yīng)(包括特征注意SP成分, 以及客體注意P1和N1成分)的目標(biāo)增強(qiáng)機(jī)制保留, 而干擾抑制機(jī)制缺損。目前已有研究在老化對(duì)注意效應(yīng)振幅的調(diào)控上還存在不一致, 這可能與研究的信噪比、任務(wù)難度、注意機(jī)制分離以及老年人的個(gè)體差異有關(guān)。未來(lái)研究應(yīng)考慮這些因素以更好地探究正常老化對(duì)視覺(jué)早期注意的影響。

視覺(jué)早期注意, 正常老化, 注意預(yù)期, ERP

1 前言

現(xiàn)實(shí)環(huán)境充斥著大量的視覺(jué)信息, 而個(gè)體大腦信息加工能力有限, 因此人們需要通過(guò)視覺(jué)選擇性注意(visual selective attention)對(duì)進(jìn)入大腦加工的信息進(jìn)行篩選, 從而提高信息加工的效率。從時(shí)間進(jìn)程來(lái)看, 選擇性注意能夠作用于一系列的信息加工過(guò)程, 包括刺激前預(yù)期(di Russo, Berchicci, Bianco, Mussini et al., 2021; 綜述見(jiàn)Klimesch, 2012)、刺激感覺(jué)加工(綜述見(jiàn)Eimer, 2014; Mangun & Hillyard, 1991)、從工作記憶中選擇信息(Feldmann & Vogel, 2018; Gaspar et al., 2016; Oberauer, 2019)、語(yǔ)義加工(綜述見(jiàn)Luck & Kappenman, 2012;Serences & Kastner, 2014)以及控制運(yùn)動(dòng)反應(yīng)(綜述見(jiàn)Luck & Kappenman, 2012)等。

注意機(jī)制會(huì)隨著正常老化過(guò)程而發(fā)生變化。正常老化是指老年人的認(rèn)知能力受老化的影響尚未達(dá)到患病程度, 即綜合認(rèn)知能力高于輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment, MCI)的診斷標(biāo)準(zhǔn)(若無(wú)特指, 后文中的老化均指正常老化)。注意老化的行為研究表明, 老年人相比青年人(18～35歲)在注意任務(wù)中表現(xiàn)普遍變慢(綜述見(jiàn)Madden & Monge, 2019)。注意老化的fMRI (functional Magnetic Resonance Imaging)研究發(fā)現(xiàn), 老年人在注意任務(wù)中額頂背側(cè)區(qū)域激活增強(qiáng), 并伴隨著后部感覺(jué)區(qū)域激活減弱(Allen & Payne, 2012; Geerligs et al., 2014; Madden et al., 2007), 這提示老年人存在前額頂區(qū)的補(bǔ)償性激活機(jī)制。關(guān)于fMRI功能連接的老化研究發(fā)現(xiàn), 老年人大腦功能模塊內(nèi)連通性減弱, 而模塊間的連通性增強(qiáng)(綜述見(jiàn)Grady, 2017), 因此大腦網(wǎng)絡(luò)的整體模塊化程度(即大腦網(wǎng)絡(luò)劃分為局部模塊的程度)隨老化而減弱(綜述見(jiàn)Madden & Monge, 2019)。通過(guò)上述行為和fMRI研究結(jié)果, 我們可以推斷老年人整體加工速度延遲, 且注意過(guò)程涉及的大腦激活區(qū)域以及各區(qū)域連接程度與青年人存在差異, 但是由于行為研究和fMRI研究在時(shí)間分辨率上的局限性, 這些研究無(wú)法清晰地揭示老化對(duì)注意過(guò)程各個(gè)階段(特別是早期注意活動(dòng))的影響。

然而, “早期視覺(jué)注意的老化機(jī)制”是非常值得重視的研究問(wèn)題。由于刺激前預(yù)期階段與刺激后早期加工階段聯(lián)系緊密, 我們認(rèn)為早期注意包括刺激前預(yù)期注意過(guò)程以及刺激后200 ms內(nèi)的注意調(diào)控過(guò)程。早期注意是許多高級(jí)認(rèn)知加工的必經(jīng)階段, 與執(zhí)行控制、記憶等對(duì)老化敏感的高級(jí)認(rèn)知功能息息相關(guān)。而且相較于較晚期的注意階段, 早期的注意調(diào)控活動(dòng)中混雜較少與反應(yīng)相關(guān)的認(rèn)知活動(dòng)。我們可以從早期注意過(guò)程提取到更加純粹的注意效應(yīng), 從而更好地理解注意調(diào)控是否受老化影響, 以及注意老化機(jī)制對(duì)后續(xù)認(rèn)知過(guò)程的作用。

雖然前人已經(jīng)做了許多行為、腦電以及fMRI研究, 來(lái)探討老化對(duì)選擇性注意的影響, 但是關(guān)注早期注意機(jī)制的老化研究比較零散, 目前還沒(méi)有相關(guān)綜述從時(shí)間進(jìn)程的角度對(duì)視覺(jué)注意老化機(jī)制的研究現(xiàn)狀進(jìn)行系統(tǒng)梳理。在已有的注意老化綜述中, 有研究者系統(tǒng)回顧了空間注意定向(綜述見(jiàn)Erel & Levy, 2016; 綜述見(jiàn)Sciberras-Lim & Lambert, 2017)和特征注意(綜述見(jiàn)Madden, 2007)等特定注意能力的老化研究。前人發(fā)現(xiàn), 老年人保持了較好的視覺(jué)空間注意定向能力(綜述見(jiàn)Sciberras-Lim & Lambert, 2017; 綜述見(jiàn)Zanto & Gazzaley, 2017), 而在特征注意和客體注意方面, 對(duì)干擾信息的抑制控制能力有所衰退(Gazzaley et al., 2008; Haring et al., 2013; Schmitz et al., 2010; 綜述見(jiàn)Zanto & Gazzaley, 2017)。還有研究者綜合了各種注意類型(如空間、特征和客體等)來(lái)探討老化表現(xiàn)(綜述見(jiàn)Zanto & Gazzaley, 2014, 2017), 指出老年人的注意加工相對(duì)遲緩(Amenedo et al., 2012; Lorenzo-López et al., 2008), 并且注意機(jī)制的老化表現(xiàn)與任務(wù)難度有關(guān)(Wang et al., 2012)。

為了探索認(rèn)知功能老化現(xiàn)象發(fā)生的源頭, 深入理解認(rèn)知老化的發(fā)生機(jī)制, 本文著眼于采用ERP (event-related potential)技術(shù)的注意老化研究, 從選擇性注意加工的時(shí)間進(jìn)程角度, 對(duì)已有的視覺(jué)早期注意老化研究(包括刺激前預(yù)期階段到刺激后早期加工階段的注意過(guò)程)進(jìn)行了梳理。為了更好地對(duì)比理解老年人和青年人的視覺(jué)早期注意ERP特點(diǎn), 本文還整理了涉及早期注意過(guò)程的經(jīng)典研究范式及青年人經(jīng)典ERP結(jié)果。最后, 在梳理的研究結(jié)果基礎(chǔ)上, 本文總結(jié)分析了視覺(jué)早期注意老化的影響因素, 對(duì)于深入理解注意老化機(jī)制有著重要的理論意義。

2 刺激前空間注意預(yù)期老化效應(yīng)

2.1 空間注意預(yù)期的實(shí)驗(yàn)范式與神經(jīng)指標(biāo)

個(gè)體能夠根據(jù)空間提示信息提前調(diào)控大腦活動(dòng)來(lái)促進(jìn)目標(biāo)的加工。研究者通常使用內(nèi)源性空間線索范式來(lái)探究這一機(jī)制。該范式包括兩種類型：概率性空間線索范式(圖1A)和指示性空間線索范式(圖1B～D) (綜述見(jiàn)Foxe & Snyder, 2011)。二者共同點(diǎn)在于：兩種線索都是出現(xiàn)在中央注視點(diǎn)位置, 提示被試接下來(lái)注意某一側(cè)視野。區(qū)別在于線索的有效性不同：當(dāng)線索類型為概率性線索時(shí), 被試需要對(duì)視野雙側(cè)出現(xiàn)的刺激都作反應(yīng), 提示側(cè)不一定出現(xiàn)目標(biāo), 線索有效性小于100% (如圖1A所示)。當(dāng)線索類型為指示性線索時(shí), 被試只需要對(duì)提示側(cè)所出現(xiàn)的刺激作反應(yīng), 提示側(cè)出現(xiàn)的一定是目標(biāo), 線索有效性為100%。指示性線索范式根據(jù)刺激是否會(huì)在非提示側(cè)呈現(xiàn)還可以分為三種類型(如圖1B～D所示)。

采用上述范式的青年人研究發(fā)現(xiàn), 在線索?目標(biāo)間隔階段能夠觀測(cè)到線索誘發(fā)的大腦活動(dòng), 這被認(rèn)為反映了注意預(yù)期效應(yīng)。該效應(yīng)一方面表現(xiàn)在線索誘發(fā)的ERP活動(dòng)上, 包括(1) EDAN (early directing-attention negativity)成分, 即在空間線索呈現(xiàn)后200～300 ms, 在后部頂區(qū)出現(xiàn)線索指向位置的對(duì)側(cè)半球比同側(cè)半球更負(fù)的電活動(dòng), 被認(rèn)為反映了主動(dòng)引導(dǎo)空間注意到預(yù)期位置的早期過(guò)程; (2) ADAN (anterior directing-attention negativity)成分, 即在空間線索出現(xiàn)后300～500 ms, 前部額區(qū)出現(xiàn)的線索指向位置的對(duì)側(cè)半球比同側(cè)半球更負(fù)的電活動(dòng), 被認(rèn)為反映了主動(dòng)引導(dǎo)空間注意到預(yù)期位置的晚期過(guò)程(di Russo, Berchicci, Bianco, Perri et al., 2021; 綜述見(jiàn)Eimer, 2014; Rasoulzadeh et al., 2021)。

另一方面, 注意預(yù)期效應(yīng)還會(huì)表現(xiàn)在線索誘發(fā)的枕區(qū)alpha振蕩活動(dòng)(α, 8～12 Hz)上。如圖1E所示, 注意側(cè)的對(duì)側(cè)半球枕區(qū)alpha能量(alpha振蕩活動(dòng)強(qiáng)度/振幅)比同側(cè)半球枕區(qū)alpha能量更低(綜述見(jiàn)Foster & Awh, 2019; Worden et al., 2000)。已有青年人研究發(fā)現(xiàn), alpha偏側(cè)化活動(dòng)與線索有效性成正比(Gould et al., 2011)。在線索有效性為100%的指示性線索范式中, 被試不需要對(duì)非提示側(cè)做反應(yīng), 對(duì)被提示位置的空間注意分配更強(qiáng)。因此, 為了得到更強(qiáng)的alpha偏側(cè)化活動(dòng), 大部分探究空間注意預(yù)期alpha能量偏側(cè)化的老化研究都采用了指示性線索范式。

圖1 空間線索范式及青年人研究的經(jīng)典結(jié)果。(A) 概率性空間線索范式, 圖中呈現(xiàn)了提示有效試次(目標(biāo)大概率出現(xiàn)在提示側(cè), 例如70～80%)和提示無(wú)效試次(目標(biāo)小概率出現(xiàn)非提示側(cè), 例如20～30%), 被試要對(duì)隨機(jī)出現(xiàn)在左視野或右視野的目標(biāo)刺激進(jìn)行反應(yīng); (B) 指示性空間線索范式1, 刺激等概率出現(xiàn)在線索提示側(cè)或非提示側(cè)。被試只對(duì)出現(xiàn)在提示側(cè)的刺激進(jìn)行反應(yīng), 對(duì)出現(xiàn)在非提示側(cè)的刺激不進(jìn)行反應(yīng); (C)指示性空間線索范式2, 刺激只出現(xiàn)在線索提示側(cè), 即只要刺激出現(xiàn), 被試都要對(duì)其進(jìn)行反應(yīng); (D) 指示性空間線索范式3, 在提示與非提示側(cè)同時(shí)都出現(xiàn)刺激, 被試只需對(duì)提示側(cè)的刺激反應(yīng), 同時(shí)忽略非提示側(cè)的刺激; (E) 注意預(yù)期alpha偏側(cè)化的青年人經(jīng)典結(jié)果, 提示位置對(duì)側(cè)半球的alpha活動(dòng)能量比同側(cè)更弱; 資料來(lái)源：修改自“Anticipatory biasing of visuospatial attention indexed by retinotopically specific α-bank electroencephalography increases over occipital cortex. ” by M. S. Worden, J. J. Foxe, N. Wang and G. V. Simpson. (2000). Journal of Neuroscience, 20(6), 3. (F) 內(nèi)源性空間線索范式下的青年人經(jīng)典ERP結(jié)果, 圖中波形為刺激誘發(fā)的ERP活動(dòng), 注意條件下的P1和N1振幅比非注意條件更大。資料來(lái)源：修改自“Modulations of sensory-evoked brain potentials indicate changes in perceptual processing during visual-spatial priming. ” by G. R. Mangun and S. A. Hillyard (1991). Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 17(4), 1060.

2.2 正常老化對(duì)空間注意預(yù)期ERP活動(dòng)的影響

這種根據(jù)提示信息提前進(jìn)行注意分配的能力在正常老化中能否保留？在中央線索誘發(fā)EDAN成分上, 研究發(fā)現(xiàn)老年人潛伏期和振幅都與青年人沒(méi)有顯著差異(Hong et al., 2015; Nagamatsu et al., 2011; Yamaguchi et al., 1995)。然而在中央線索誘發(fā)位于大腦前部腦區(qū)的ADAN成分上, 正常老化對(duì)該成分的潛伏期和振幅均產(chǎn)生了影響。

一些研究表明, 老年人ADAN的潛伏期(Hong et al., 2015)和振幅(Hong et al., 2015; Yamaguchi et al., 1995)與青年人都沒(méi)有顯著差異。但是也有研究發(fā)現(xiàn), 在潛伏期上, 老年人的ADAN相對(duì)于青年人存在明顯延遲(Nagamatsu et al., 2011; Yamaguchi et al., 1995)。在振幅上, 有研究在區(qū)分左右視野后發(fā)現(xiàn), 老年人在注意左視野條件下, ADAN比青年人小(Nagamatsu et al., 2011)。這可能說(shuō)明老年人的空間注意預(yù)期能力在左右視野間存在差異, 左視野受老化的影響更為敏感。而且, 研究者還發(fā)現(xiàn)左視野空間注意預(yù)期能力衰退的老年人摔倒風(fēng)險(xiǎn)更大(Nagamatsu et al., 2009)。

總的來(lái)說(shuō), 大部分研究發(fā)現(xiàn)老年人的空間預(yù)期ERP成分振幅與青年人沒(méi)有明顯差異(Hong et al., 2015; Nagamatsu et al., 2011; Yamaguchi et al., 1995), 而潛伏期可能相對(duì)于青年人有一定延遲(Nagamatsu et al., 2011; Yamaguchi et al., 1995)。這說(shuō)明空間注意預(yù)期能力在正常老化過(guò)程中保留, 但是加工速度可能減慢。此外, 老年人左視野的空間注意預(yù)期受老化影響更為敏感(Nagamatsu et al., 2009, 2011)。這與老年人視覺(jué)空間注意的半球不對(duì)稱性降低的結(jié)果一致：在青年人群體中廣泛存在的右半球(對(duì)應(yīng)左視野)空間注意優(yōu)勢(shì), 在老年人群體中減弱(Learmonth et al., 2017; Schmitz & Peigneux, 2011; 綜述見(jiàn)Sciberras-Lim & Lambert, 2017)。

2.3 正常老化對(duì)空間注意預(yù)期alpha能量偏側(cè)化的影響

空間注意預(yù)期誘發(fā)的alpha振蕩活動(dòng)是否受到正常老化的影響？Hong等人(2015)研究發(fā)現(xiàn)：老年人雖然表現(xiàn)出與青年人振幅相當(dāng)?shù)目臻g預(yù)期ERP成分, 但沒(méi)有表現(xiàn)出枕區(qū)alpha能量偏側(cè)化效應(yīng), 見(jiàn)圖2A。這提示老年人空間注意預(yù)期alpha偏側(cè)化機(jī)制可能缺損。采用其他范式的研究也有類似發(fā)現(xiàn)：alpha能量注意調(diào)控機(jī)制會(huì)隨著正常老化而衰退(Deiber et al., 2013; Sander et al., 2012; Vaden et al., 2012; van der Waal et al., 2017)。

然而近幾年的研究發(fā)現(xiàn)了不一致的結(jié)果。Leenders等人(2018)采用DMS任務(wù)(the Delayed Match-to-Sample task)探究正常老化對(duì)工作記憶任務(wù)中空間定向神經(jīng)活動(dòng)的影響。該任務(wù)要求被試根據(jù)線索指示的方向(如圖1D所示), 只對(duì)某一側(cè)視野的刺激陣列進(jìn)行記憶, 并判斷之后出現(xiàn)的刺激陣列(探針)與該刺激陣列是否相同。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在線索目標(biāo)間隔階段, 老年人被試表現(xiàn)出了枕區(qū)alpha能量偏側(cè)化現(xiàn)象, 并且其程度與青年人沒(méi)有顯著差異。Heideman等人(2018)采用指示性空間線索范式(如圖1C所示)發(fā)現(xiàn)老年人枕區(qū)alpha能量偏側(cè)化程度大于青年人, 并且還發(fā)現(xiàn)老年人會(huì)表現(xiàn)出獨(dú)特的枕區(qū)beta能量偏側(cè)化(β, 13～25 Hz), 見(jiàn)圖2B。前人研究將老年人認(rèn)知活動(dòng)中獨(dú)有的beta振蕩活動(dòng)解釋為對(duì)alpha振蕩活動(dòng)缺損的補(bǔ)償(Deiber et al., 2013; Geerligs et al., 2012)。

總的來(lái)說(shuō), 枕區(qū)alpha能量偏側(cè)化效應(yīng)受老化的影響在不同研究中存在差異。老年人的alpha能量偏側(cè)化效應(yīng)可能不存在(Hong et al., 2015), 也可能與青年人類似(Leenders et al., 2018), 還可能比青年人更強(qiáng)(Heideman et al., 2018)。對(duì)比這些研究, 我們發(fā)現(xiàn)它們的任務(wù)正確率以及老年人alpha能量基線存在明顯差異。接下來(lái), 我們將對(duì)這兩個(gè)重要影響因素進(jìn)行探討。

一方面, 任務(wù)難度可能會(huì)影響老年人空間注意預(yù)期的alpha調(diào)控機(jī)制。Hong等人(2015)的實(shí)驗(yàn), 任務(wù)難度較低(老年人和青年人的任務(wù)正確率都達(dá)到95%以上), 沒(méi)有發(fā)現(xiàn)老年人的alpha能量偏側(cè)化效應(yīng)。然而, Heideman等人(2018)以及Leenders等人(2018)的實(shí)驗(yàn)都對(duì)任務(wù)難度進(jìn)行了較為嚴(yán)格的控制(每位被試的正確率都穩(wěn)定在75%左右), 發(fā)現(xiàn)了老年人的alpha能量偏側(cè)化效應(yīng)。由此我們推測(cè), 在達(dá)到一定任務(wù)難度的條件下, 老年人更可能表現(xiàn)出alpha偏側(cè)化效應(yīng)。

另一方面, alpha能量基線的個(gè)體差異可能會(huì)影響老年人空間注意預(yù)期的alpha調(diào)控機(jī)制。在Heideman等人(2018)的研究中, 老年人的alpha基線能量與青年人沒(méi)有明顯差異, 而在Hong等人(2015)與Leenders等人(2018)的研究中, 老年人的alpha基線能量均低于青年人, 且Hong等人(2015)中兩個(gè)年齡組alpha能量差異最大。因此這些研究結(jié)果的不一致可能與它們的老年被試與青年被試的alpha基線能量差異不同有關(guān); 對(duì)于本身alpha能量較低的老年人, 通過(guò)調(diào)控alpha能量來(lái)實(shí)現(xiàn)注意預(yù)期這一方式可能是低效的。

圖2 空間注意預(yù)期alpha偏側(cè)化的老化研究結(jié)果。(A) 圖為提示左右側(cè)alpha活動(dòng)能量差異的地形圖, 從圖中可以看到無(wú)論是在400～800 ms還是在800～1200 ms的時(shí)間窗(以線索出現(xiàn)為零時(shí)刻點(diǎn)), 青年人均有明顯的alpha偏側(cè)化活動(dòng), 老年人則沒(méi)有。資料來(lái)源：修改自“Normal aging selectively diminishes alpha lateralization in visual spatial attention. ” by X. Hong, J. Sun, J. J. Bengson, G. R. Mangun, and S. Tong. (2015). NeuroImage, 106, 359. (B)左圖為對(duì)同側(cè)神經(jīng)振蕩活動(dòng)差異的時(shí)頻分析圖, 對(duì)側(cè)指的是非提示側(cè), 同側(cè)指的是提示側(cè), 零時(shí)刻點(diǎn)為線索出現(xiàn)時(shí)間, 紅線為目標(biāo)刺激出現(xiàn)時(shí)間, 圖中白圈指該時(shí)頻區(qū)域的活動(dòng)達(dá)到統(tǒng)計(jì)顯著。右圖為提示左右側(cè)神經(jīng)振蕩活動(dòng)能量差異的地形圖, 時(shí)間窗為線索出現(xiàn)后300～650 ms, 分析頻率為8～24 Hz。由上至下分別為老年人、青年人以及老年人與青年人差異的活動(dòng)。從圖中可以看出：老年人有與青年人相似的alpha能量偏側(cè)化活動(dòng)(8～12 Hz), 且在beta頻段(13～24 Hz)上也有偏側(cè)化活動(dòng)。資料來(lái)源：修改自“Anticipatory neural dynamics of spatial-temporal orienting of attention in younger and older adults. ” by S. G. Heideman, G. Rohenkohl, J. J. Chauvin, C. E. Palmer, F. van Ede, and A. C. Nobre. (2018). NeuroImage, 178, 49.

3 刺激后200 ms內(nèi)注意老化效應(yīng)

選擇性注意不僅能夠調(diào)控線索誘發(fā)的大腦活動(dòng), 為即將出現(xiàn)的刺激加工做好準(zhǔn)備, 還能作用于刺激加工的早期過(guò)程(刺激后200 ms內(nèi)), 對(duì)刺激誘發(fā)的大腦活動(dòng)進(jìn)行調(diào)控, 從而促進(jìn)目標(biāo)加工。這種注意效應(yīng)表現(xiàn)為, 刺激被注意時(shí)所誘發(fā)的早期ERP成分與不被注意時(shí)相比存在差異。根據(jù)注意對(duì)象不同, 可以分為空間注意、特征注意和客體注意等類型。由于特征注意和客體注意的研究范式邏輯相似, 我們將其合并為非空間注意進(jìn)行梳理和分析。

3.1 空間注意

3.1.1 空間注意的研究范式與神經(jīng)指標(biāo)

空間注意分為主動(dòng)性空間注意和反射性空間注意：(1)在主動(dòng)性空間注意的研究范式中, 提示線索與任務(wù)相關(guān), 被試會(huì)根據(jù)提示線索主動(dòng)將注意分配在某一側(cè)。例如常見(jiàn)的內(nèi)源性空間線索范式(如圖1左所示)和Hillyard持續(xù)性空間注意范式(Hillyard & Münte, 1984) (如圖3A所示)。(2)在反射性空間注意的研究范式中, 提示線索與任務(wù)無(wú)關(guān), 被試會(huì)被突顯的刺激線索吸引從而被動(dòng)地將注意分配在某一側(cè)(如圖3B所示)。

對(duì)于同一個(gè)刺激而言, 注意條件和非注意條件下所誘發(fā)的ERP活動(dòng)差異被定義為空間注意效應(yīng)。在刺激出現(xiàn)后200 ms內(nèi), 空間注意效應(yīng)主要體現(xiàn)在來(lái)自紋狀外視皮層的兩種ERP成分上：(1) P1成分, 即刺激出現(xiàn)后80～120 ms誘發(fā)的正波, 被認(rèn)為是最早的受注意調(diào)控的感覺(jué)加工成分; (2) N1成分, 即刺激出現(xiàn)后140～200 ms左右誘發(fā)的負(fù)波,被認(rèn)為是在早期視覺(jué)辨別過(guò)程中受注意調(diào)控的成分(Mangun & Hillyard, 1991; see also Allon & Luria, 2019; 綜述見(jiàn)Luck & Kappenman, 2012)。

圖3 空間注意研究的范式和老年人ERP結(jié)果。(A) 持續(xù)性空間注意范式。被試盯住中央注視點(diǎn), 保持視線不要偏離, 并始終注意某一側(cè)視野的刺激(圖中舉例為左側(cè))。在每個(gè)試次中, 注視點(diǎn)的左側(cè)或右側(cè)會(huì)隨機(jī)呈現(xiàn)一個(gè)時(shí)間為50 ms的矩形條 (標(biāo)準(zhǔn)刺激)或時(shí)間為200 ms的矩形條 (非標(biāo)準(zhǔn)刺激), 被試只需在非標(biāo)準(zhǔn)刺激出現(xiàn)在注意側(cè)時(shí)按鍵反應(yīng)。為了排除刺激物理屬性和反應(yīng)誘發(fā)活動(dòng)的影響, 一般分析標(biāo)準(zhǔn)刺激(無(wú)需按鍵)在特定位置上誘發(fā)的ERP活動(dòng)。被試的注意側(cè)與該刺激的空間位置一致時(shí)是注意條件, 不一致時(shí)是非注意條件。資料來(lái)源：修改自“Selective attention to spatial and non-spatial visual stimuli is affected differentially by age: Effects on event-related brain potentials and performance data. ” by D. Talsma, A. Kok, and K. R. Ridderinkhof (2006). International Journal of Psychophysiology, 62(2), 251?252. (B)外源性空間線索范式, 被試盯住中央注視點(diǎn), 保持視線不要偏離。注視點(diǎn)左右兩側(cè)的方格中, 其中一個(gè)會(huì)突然閃爍(線索), 吸引被試注意。隨后目標(biāo)刺激將出現(xiàn)在任意一側(cè)視野中, 目標(biāo)刺激與線索提示位置一致(有效條件)和不一致(無(wú)效條件)的試次各占50%, 即線索沒(méi)有提示性。被試需要忽略閃爍刺激, 只對(duì)目標(biāo)刺激做反應(yīng)。

青年人的主動(dòng)性空間注意研究發(fā)現(xiàn), 無(wú)論是持續(xù)性注意范式(Hillyard & Münte, 1984; Mangun & Hillyard, 1987, 1988)還是內(nèi)源性空間線索范式(Eimer, 1994; Luck et al., 1994; Mangun & Hillyard, 1991), 刺激在注意條件下所誘發(fā)的P1振幅和N1振幅會(huì)比非注意條件下更大(綜述見(jiàn)Luck & Kappenman, 2012; Tunnermann et al., 2015) (見(jiàn)圖1F)。一些青年人的反射性空間注意研究發(fā)現(xiàn)：在SOA較短時(shí), 刺激所誘發(fā)的P1振幅和N1振幅表現(xiàn)出目標(biāo)增強(qiáng)效應(yīng)(即非注意條件<注意條件), 在SOA較長(zhǎng)時(shí), 刺激所誘發(fā)的P1振幅和N1振幅發(fā)生“返回抑制”現(xiàn)象(即非注意條件>注意條件) (Hopfinger & Mangun, 1998, 2001; Tian et al., 2011)。但是早期反射性空間注意效應(yīng)在后續(xù)的青年人ERP研究中結(jié)果并不穩(wěn)定(Doallo et al., 2005; McDonald et al., 1999; Satel et al., 2013; Wascher & Tipper, 2004; 綜述見(jiàn)Martín-Arévalo et al., 2015)。

3.1.2 正常老化對(duì)主動(dòng)性空間注意的影響

雖然行為研究表明, 老年人的總體反應(yīng)變慢, 在反應(yīng)時(shí)上的注意效應(yīng)與青年人沒(méi)有顯著差異(綜述見(jiàn)Zanto & Gazzaley, 2017), 但是這并不足以說(shuō)明早期的主動(dòng)性空間注意不受老化的影響。不少ERP研究結(jié)果表明, 在老年人中發(fā)現(xiàn)早期空間注意效應(yīng)的時(shí)間窗比青年人更晚, 其中P1的研究證據(jù)存在不一致(延遲：Curran et al., 2001; Nagamatsu et al., 2011; Yamaguchi et al., 1995; 提前：Wang et al., 2012); N1的研究證據(jù)較一致(Curran et al., 2001; Hong et al., 2015; Nagamatsu et al., 2011; Wang et al., 2012)。許多研究還發(fā)現(xiàn), 無(wú)論是內(nèi)源性空間線索范式(Curran et al., 2001; Lorenzo-López et al., 2002; Nagamatsu et al., 2009, 2011; Wang et al., 2012)還是持續(xù)性空間注意范式(Talsma et al., 2006), 老年人在注意條件下的P1振幅都比在非注意條件下的更大, 且這種差異波與青年人的沒(méi)有顯著差異(Nagamatsu et al., 2011; Talsma et al., 2006; Wang et al., 2012)。然而, 其中有些研究存在信噪比差的問(wèn)題：一方面可能是因?yàn)樽⒁鈱?duì)早期視覺(jué)加工成分的調(diào)控效應(yīng)較小, 容易受噪音影響; 另一方面可能受限于老年人的身體條件, 實(shí)驗(yàn)的試次數(shù)通常都比較少。上述研究表明, 老年人的早期主動(dòng)性空間注意調(diào)控可能發(fā)生得比青年人晚, 并且在P1振幅上的效應(yīng)不受老化影響。

然而, N1注意效應(yīng)的年齡差異卻存在不一致的研究結(jié)果。已有研究發(fā)現(xiàn), 老年人同樣有空間注意對(duì)N1成分的調(diào)控效應(yīng)(Curran et al., 2001; Hong et al., 2015; Nagamatsu et al., 2009, 2011; Talsma et al., 2006; Wang et al., 2012)。其中在概率性線索任務(wù)下, N1注意效應(yīng)大小與青年人沒(méi)有顯著差異(Curran et al., 2001; Nagamatsu et al., 2011; Wang et al., 2012)。這支持了老年人的早期主動(dòng)性空間注意調(diào)控沒(méi)有衰退這一觀點(diǎn)(見(jiàn)綜述Sciberras-Lim & Lambert, 2017; 見(jiàn)綜述Zanto & Gazzaley, 2017)。然而, Hong等人(2015)通過(guò)指示性線索任務(wù)(圖1B)發(fā)現(xiàn)老年人的N1注意效應(yīng)比青年人更弱。Talsma等人(2006)在持續(xù)性空間注意范式(圖3A)下甚至發(fā)現(xiàn)老年人的N1注意效應(yīng)比青年人更強(qiáng)。對(duì)比這些研究, 我們發(fā)現(xiàn)它們的任務(wù)正確率以及范式涉及的注意機(jī)制存在差異。接下來(lái), 本文將從這兩個(gè)方面詳細(xì)闡述。

一方面, 任務(wù)難度可能會(huì)影響老年人的早期主動(dòng)性注意調(diào)控機(jī)制。Talsma等人(2006)的持續(xù)性空間注意任務(wù)正確率不超過(guò)87% (老年人與青年人相當(dāng)), 任務(wù)難度較高, 同時(shí)該研究發(fā)現(xiàn)老年人N1注意效應(yīng)更強(qiáng)。其他研究中的任務(wù)正確率都高于95%, 任務(wù)難度較低, 則沒(méi)有出現(xiàn)上述現(xiàn)象。由此猜測(cè), 老年人可能會(huì)在任務(wù)難度較高時(shí), 為了保持與青年人一樣好的行為表現(xiàn), 調(diào)用更多注意資源, 表現(xiàn)為N1注意效應(yīng)增強(qiáng)。在任務(wù)難度較低時(shí), 老年人無(wú)需依靠更強(qiáng)的主觀努力便能取得很好的成績(jī), 因此不會(huì)表現(xiàn)出比青年人更強(qiáng)的N1注意效應(yīng)。

另一方面, 即使在任務(wù)簡(jiǎn)單的情況下(Curran et al., 2001; Hong et al., 2015; Nagamatsu et al., 2011; Wang et al., 2012), 早期主動(dòng)性注意調(diào)控的老化在不同注意機(jī)制下可能存在差異。我們推測(cè)：在概率性線索范式下, 被試需要對(duì)提示側(cè)與非提示側(cè)的刺激都作反應(yīng), 可能主要涉及對(duì)提示側(cè)的目標(biāo)增強(qiáng)過(guò)程。然而在指示性線索范式中, 被試只需要對(duì)提示側(cè)的刺激作反應(yīng), 可能既涉及對(duì)提示側(cè)的目標(biāo)增強(qiáng)過(guò)程, 也涉及了對(duì)非提示側(cè)的干擾抑制過(guò)程。梳理以往研究發(fā)現(xiàn), N1注意效應(yīng)在概率性線索范式下不受老化影響(Curran et al., 2001; Nagamatsu et al., 2011; Wang et al., 2012), 而在指示性線索范式下隨著老化而有所衰退(Hong et al., 2015)。如果老年人的干擾抑制能力有所衰退, 那么就有可能解釋上述研究在不同范式下的不一致。但是目前還沒(méi)有ERP研究嘗試分離空間注意中老化對(duì)目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制機(jī)制的影響。

綜上, 老年人的早期主動(dòng)性空間注意存在以下特點(diǎn)：老年人有類似于青年人的早期P1和N1振幅的注意效應(yīng)(Curran et al., 2001; Hong et al., 2015; Lorenzo-López et al., 2002; Nagamatsu et al., 2009, 2011; Talsma et al., 2006; Wang et al., 2012), 但該注意效應(yīng)比青年人延遲(Curran et al., 2001; Lorenzo-López et al., 2002; Yamaguchi et al., 1995)。其中, 已有證據(jù)一致表明老年人在P1振幅上的注意效應(yīng)保留, 而N1振幅注意效應(yīng)的年齡差異在不同研究之間存在不一致, 這可能與這些研究的任務(wù)難度和范式涉及的注意機(jī)制不一樣有關(guān)。老年人的N1注意效應(yīng)可能會(huì)在困難任務(wù)中增強(qiáng)(Talsma et al., 2006), 而在簡(jiǎn)單且不涉及干擾抑制過(guò)程的任務(wù)中不受老化影響(Curran et al., 2001; Nagamatsu et al., 2011; Wang et al., 2012), 在涉及干擾抑制的范式中則可能存在衰退(Hong et al., 2015)。

3.1.3 正常老化對(duì)反射性空間注意的影響

行為研究表明, 老年人和青年人一樣, 存在反射性空間注意調(diào)控效應(yīng)(注意條件下與非注意條件下的反應(yīng)時(shí)存在顯著差異), 其中返回抑制效應(yīng)(反應(yīng)時(shí)：注意條件>非注意條件)出現(xiàn)較晚(需要更長(zhǎng)的SOA) (Castel et al., 2003; Guilbert et al., 2019; Li et al., 2020; Mui?os et al., 2016; Olk & Kingstone, 2014; 綜述見(jiàn)Erel & Levy, 2016)。目前關(guān)于反射性空間注意老化的ERP研究較少。Lorenzo- López等人(2002)最早采用外源性空間線索范式來(lái)探究反射性空間注意在神經(jīng)活動(dòng)上的老化效應(yīng), 但是該研究中采用的外周線索是有預(yù)測(cè)信息的線索(75%的目標(biāo)會(huì)出現(xiàn)在線索提示的位置), 混雜了自上而下的主動(dòng)性注意過(guò)程, 此處不討論其結(jié)果。后續(xù)只有一個(gè)ERP老化研究采用了外源性空間線索范式(Amenedo et al., 2014), 但該研究存在這些問(wèn)題：(1)該研究采用了上下視野的刺激呈現(xiàn)方式, 無(wú)法得到清晰的P1注意效應(yīng); (2)這項(xiàng)研究只探究了長(zhǎng)SOA條件下的“返回抑制”效應(yīng), 而沒(méi)有設(shè)置短SOA條件, 難以清晰地探討老年人反射性空間注意的促進(jìn)效應(yīng)。總而言之, 尚無(wú)ERP研究證據(jù)可以清晰地說(shuō)明反射性注意的老化機(jī)制。

目前使用外源性空間線索范式來(lái)研究早期反射性注意效應(yīng)的老化機(jī)制可能存在兩點(diǎn)困難：一方面, 在短SOA條件下, 線索誘發(fā)的中晚期ERP成分和刺激誘發(fā)的早期ERP成分很容易重疊在一起, 使得研究者難以抽提出純粹的由刺激誘發(fā)的早期ERP成分。另一方面, 老年人的返回抑制發(fā)生時(shí)間存在個(gè)體差異(Li et al., 2020)。不同被試在同一種SOA下的注意狀態(tài)可能不一致：有的正處在注意促進(jìn)狀態(tài), 有的可能已經(jīng)進(jìn)入返回抑制狀態(tài)。然而大部分研究通常采用一定數(shù)量的固定SOA, 難以得到穩(wěn)定、一致的早期空間注意ERP結(jié)果。未來(lái), 反射性空間注意的ERP老化研究還需要改善任務(wù)范式來(lái)做進(jìn)一步探究。

3.2 非空間注意

3.2.1 非空間注意的實(shí)驗(yàn)范式與神經(jīng)指標(biāo)

非空間注意包括基于特征的注意以及基于客體的注意。非空間注意范式與空間注意范式的注意效應(yīng)分析邏輯基本一致, 都是對(duì)比同一刺激在不同注意條件下的大腦活動(dòng)差異。在非空間注意范式中, 被試需要在不同條件下注意不同的特征屬性或客體類別。

特征注意老化ERP研究一般采用Hillyard持續(xù)性注意任務(wù)(Hillyard & Münte, 1984)。以基于空間頻率的特征注意任務(wù)為例(Talsma et al., 2006)：實(shí)驗(yàn)流程如圖4, 同一空間頻率的標(biāo)準(zhǔn)刺激(呈現(xiàn)時(shí)間較短, 無(wú)需按鍵)在不同注意條件下(刺激的空間頻率與被試需要注意的空間頻率一致 vs 不一致)誘發(fā)的ERP差異被定義為特征注意效應(yīng), 這可以排除反應(yīng)誘發(fā)的ERP活動(dòng)以及物理刺激差異的影響。在刺激出現(xiàn)后200 ms內(nèi), 特征注意效應(yīng)體現(xiàn)在注意條件與非注意條件刺激誘發(fā)的兩種差異波成分上：(1) SP成分(the anterior selection positivity), 是發(fā)生在刺激后150～190 ms位于前額的選擇性正波, 一般被認(rèn)為反映了由任務(wù)相關(guān)刺激驅(qū)動(dòng)的注意調(diào)制過(guò)程; (2) SN成分(the posterior selection negativity), 是發(fā)生在刺激后120～300 ms位于外側(cè)枕葉的選擇性負(fù)波, 一般被認(rèn)為反映了任務(wù)相關(guān)特征相對(duì)于非相關(guān)特征的感知覺(jué)加工增強(qiáng)過(guò)程(綜述見(jiàn)Luck & Kappenman, 2012)。

圖4 基于空間頻率的特征注意任務(wù)。實(shí)驗(yàn)連續(xù)隨機(jī)呈現(xiàn)四種刺激：空間頻率高(低)且呈現(xiàn)時(shí)間長(zhǎng)(短)的光柵。任務(wù)要求被試在一半組塊中注意空間頻率高的光柵(如圖舉例), 在另一半組塊中注意空間頻率低的光柵, 并在檢測(cè)到需要注意的頻率且呈現(xiàn)時(shí)間較長(zhǎng)的光柵(非標(biāo)準(zhǔn)刺激)時(shí)(如圖舉例為高空間頻率且呈現(xiàn)200 ms)按鍵反應(yīng)。在該實(shí)驗(yàn)中, 被試無(wú)需對(duì)呈現(xiàn)時(shí)間較短(標(biāo)準(zhǔn)刺激)或非注意空間頻率光柵進(jìn)行反應(yīng)。資料來(lái)源：修改自“Selective attention to spatial and non-spatial visual stimuli is affected differentially by age: Effects on event-related brain potentials and performance data ” by D. Talsma, A. Kok, and K. R. Ridderinkhof (2006). International Journal of Psychophysiology, 62(2), 256?257.

關(guān)注早期客體注意效應(yīng)的老化ERP研究較少。以Gazzaley等人(2008)的客體注意研究為例(實(shí)驗(yàn)流程如圖5所示)：該研究將面孔(或場(chǎng)景)刺激在注意面孔(或場(chǎng)景)與被動(dòng)觀看條件下的活動(dòng)差異定義為目標(biāo)增強(qiáng)效應(yīng), 而在忽略面孔(或場(chǎng)景)與被動(dòng)觀看條件下的活動(dòng)差異定義為干擾抑制效應(yīng), 從而分離目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制的老化影響。在該研究中, 早期注意效應(yīng)體現(xiàn)在P1和N1成分上。

3.2.2 正常老化對(duì)特征注意的影響

Kenemans等人(1995)最早采用基于空間頻率的特征選擇性注意任務(wù)探究正常老化對(duì)早期特征注意的影響。該研究發(fā)現(xiàn)老年人特征注意SP成分振幅與青年人沒(méi)有顯著差異, SN成分振幅比年輕人弱, 而兩成分潛伏期均比青年人長(zhǎng)。SP和SN成分潛伏期延遲在后續(xù)的研究中被重復(fù)(SP成分延遲：Alperin et al., 2013; Haring et al., 2013; SN成分延遲：Alperin et al., 2013; Zanto, Toy & Gazzaley, 2010), 這提示老年人的特征選擇過(guò)程發(fā)生比青年人晚。

后續(xù)研究同樣發(fā)現(xiàn)老年人SP振幅與青年人沒(méi)有差異(Alperin et al., 2013; Talsma et al., 2006), 然而有研究發(fā)現(xiàn)老年人和青年人SP成分的來(lái)源可能不同。Haring等人(2013)在顏色選擇性注意任務(wù)中增加中性條件(不關(guān)注顏色)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)(如圖6所示)：當(dāng)只對(duì)比注意條件與非注意條件的差異時(shí), 青年人和老年人的SP振幅沒(méi)有顯著差異。當(dāng)引入中性條件時(shí), 青年人的早期特征注意效應(yīng)主要來(lái)源于對(duì)無(wú)關(guān)刺激的抑制過(guò)程(SP振幅, 注意條件≈中性條件>非注意條件), 而老年人的注意效應(yīng)主要來(lái)源于對(duì)相關(guān)刺激的增強(qiáng)過(guò)程(SP振幅, 注意條件>中性條件≈非注意條件)。該研究提示老年人在早期注意選擇上存在干擾抑制能力缺損, 利用目標(biāo)增強(qiáng)機(jī)制進(jìn)行注意選擇的補(bǔ)償。

圖5 延遲識(shí)別工作記憶任務(wù)及主要結(jié)果。資料來(lái)源：修改自“Age-related top-down suppression deficit in the early stages of cortical visual memory processing, ” by A. Gazzaley, W. Clapp, J. Kelley, K. McEvoy, R. T. Knight and M. D' Esposito (2008). Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(35), 13123. (A)任務(wù)流程, 屏幕呈現(xiàn)面孔或場(chǎng)景圖片, 并在不同的任務(wù)條件下要求被試注意特定類別的圖片：注意面孔(忽略場(chǎng)景)、注意場(chǎng)景(忽略面孔)以及被動(dòng)觀看。在前兩種條件下, 被試需要判斷隨后呈現(xiàn)的探測(cè)圖片是否為之前注意過(guò)的圖片, 而在被動(dòng)觀看條件(中性條件)下, 被試需要判斷箭頭方向(與圖片無(wú)關(guān))。刺激下面的線是用來(lái)強(qiáng)調(diào)任務(wù)相關(guān)性的, 而在實(shí)際的任務(wù)中并不存在。(B)圖中顯示了面孔圖片誘發(fā)的P1振幅和N1潛伏期的結(jié)果, 中括號(hào)表明存在顯著差異, 例如老年人注意條件的P1振幅顯著大于忽略條件。

圖6 青年人和老年人的特征注意ERP對(duì)比研究的結(jié)果。資料來(lái)源：修改自“Age-related differences in enhancement and suppression of neural activity underlying selective attention in matched young and old adults. ” by A. E. Haring, T. Y. Zhuravleva, B. R. Alperin, D. M. Rentz, P. J. Holcomb and K. R. Daffner. (2013). Brain Research, 1499, 74. (A) 標(biāo)準(zhǔn)刺激在注意條件、非注意條件和中性條件下誘發(fā)的前額正向ERP活動(dòng)。SP為注意條件(黑線)比非注意條件(紅線)更正的差異活動(dòng), 老年人的SP成分潛伏期比青年人更晚。(B) 任意兩種條件間的差異波地形圖。青年人的SP成分主要來(lái)源于中性與非注意條件的差異, 老年人的SP成分主要來(lái)源于注意與中性條件的差異。

后續(xù)研究在SN振幅是否受老化影響的結(jié)果上存在不一致(Alperin et al., 2013; Talsma et al., 2006; Zanto, Toy & Gazzaley, 2010)。一部分研究發(fā)現(xiàn)老年人特征注意SN振幅與青年人沒(méi)有顯著差異(Alperin et al., 2013), 而有的研究發(fā)現(xiàn)老年人SN振幅相比青年人更弱(Kenemans et al., 1995; Zanto, Toy & Gazzaley, 2010), 還有研究發(fā)現(xiàn)老年人振幅更強(qiáng)(Talsma et al., 2006)。這些研究結(jié)果差異可能與范式涉及了不同的特征注意機(jī)制、任務(wù)難度以及被試群體差異有關(guān)。

首先, 不同研究范式涉及的特征注意機(jī)制可能存在差異。特征注意包括特征維度內(nèi)的選擇性注意(例如注意紅色或注意綠色)以及特征維度間的選擇性注意(例如注意顏色或注意運(yùn)動(dòng)), 二者受老化的影響可能存在差異。Zanto, Toy和Gazzaley (2010)的實(shí)驗(yàn)采用延遲識(shí)別工作記憶任務(wù)(任務(wù)流程類似于圖5), 讓被試注意顏色忽略運(yùn)動(dòng)或注意運(yùn)動(dòng)忽略顏色, 探究的是特征維度間的注意選擇, 該研究發(fā)現(xiàn)特征維度間的注意選擇隨老化而衰弱。然而其他研究采用的是Hillyard持續(xù)性注意范式(實(shí)驗(yàn)流程類似于圖4), 關(guān)注的是特征維度內(nèi)的注意選擇(Kenemans et al., 1995; Talsma et al., 2006), 其注意機(jī)制隨老化變化尚存爭(zhēng)議。

其次, 任務(wù)難度可能會(huì)導(dǎo)致特征注意老化效應(yīng)的差異。在Alperin等人(2013)的研究中, 老年人和青年人的正確率都較高(正確率90%以上), SN振幅沒(méi)有年齡差異。然而Kenemans等人(1995)和Talsma等人(2006)的研究任務(wù)都較難(正確率85%左右), 均發(fā)現(xiàn)SN振幅受到老化的調(diào)控。

最后, 老年人被試的年齡差異可能也會(huì)導(dǎo)致研究結(jié)果不一致。Kenemans等人(1995)和Talsma等人(2006)的研究任務(wù)難度相似, 而前者研究中老年被試平均年齡比后者更大。Kenemans等人(1995)研究發(fā)現(xiàn)老年人SN振幅相對(duì)青年人減弱, 而Talsma等人(2006)發(fā)現(xiàn)老年人SN振幅沒(méi)有減弱, 甚至更強(qiáng)。假如不同年齡階段的老年人特征選擇過(guò)程存在差異, 則可能造成上述研究結(jié)果的不一致。

總的來(lái)說(shuō), 老年人有類似于青年人的特征選擇機(jī)制(Alperin et al., 2013; Haring et al., 2013; Kenemans et al., 1995; Talsma et al., 2006; Zanto, Toy & Gazzaley, 2010); 但是該過(guò)程發(fā)生得更晚(Alperin et al., 2013; Haring et al., 2013; Zanto, Toy & Gazzaley, 2010)。值得注意的是, 有研究表明老年人位于前額的注意機(jī)制可能存在干擾抑制缺損(體現(xiàn)在SP振幅上), 而且目標(biāo)增強(qiáng)過(guò)程能夠?qū)ζ溥M(jìn)行補(bǔ)償(Haring et al., 2013)。此外, 老年人反映在SN振幅上的注意機(jī)制與青年人是否存在差異, 各個(gè)研究的結(jié)果不太一致。其中范式差異、任務(wù)難度以及老年人個(gè)體差異可能是其主要原因。

3.2.3 正常老化對(duì)客體注意的影響

關(guān)注早期注意效應(yīng)的客體注意老化研究較少。其中Gazzaley等人(2008)采用延遲識(shí)別工作記憶任務(wù)(delayed recognition working memory task, 實(shí)驗(yàn)流程及結(jié)果見(jiàn)圖5)探究正常老化對(duì)早期客體注意的影響。研究發(fā)現(xiàn)：青年人既表現(xiàn)出對(duì)注意刺激的目標(biāo)增強(qiáng)效應(yīng)(刺激誘發(fā)的P1振幅：注意條件>被動(dòng)觀看; 刺激誘發(fā)的N1潛伏期：注意條件<被動(dòng)觀看), 又表現(xiàn)出忽略刺激的干擾抑制效應(yīng)(刺激誘發(fā)的P1振幅：忽略條件<被動(dòng)觀看; 刺激誘發(fā)的N1潛伏期：忽略條件>被動(dòng)觀看)。相比之下, 老年人無(wú)論在P1振幅還是在N1潛伏期上都只表現(xiàn)出目標(biāo)增強(qiáng)效應(yīng), 而沒(méi)有干擾抑制效應(yīng)(刺激誘發(fā)的P1振幅/N1潛伏期：忽略條件≈被動(dòng)觀看), 見(jiàn)圖5B。這表明老年人可能無(wú)法在視覺(jué)加工的早期階段抑制任務(wù)無(wú)關(guān)信息。

Zanto, Hennigan等人(2010)在Gazzaley等人(2008)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上, 增加被試對(duì)刺激相關(guān)信息有先驗(yàn)知識(shí)的條件(即提前告知被試任務(wù)相關(guān)刺激即將出現(xiàn)在第幾個(gè)位置), 進(jìn)一步探究老年人在有先驗(yàn)知識(shí)的情況下能否在早期階段抑制無(wú)關(guān)信息。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：即使給予被試刺激相關(guān)的先驗(yàn)知識(shí), 老年人還是無(wú)法在早期加工階段對(duì)無(wú)關(guān)信息進(jìn)行抑制, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與Gazzaley等人(2008)相似。de Fockert等人(2009)利用面孔圖片為干擾刺激時(shí)誘發(fā)的N170成分(面孔刺激特異性成分, 潛伏期大約在170 ms)作為干擾物加工的指標(biāo), 來(lái)探究抑制能力的老化。該實(shí)驗(yàn)在屏幕中央同時(shí)呈現(xiàn)名人的名字以及面孔, 被試的任務(wù)是對(duì)人名進(jìn)行類別判斷(判斷名字是流行樂(lè)手還是政治家)。若同時(shí)出現(xiàn)的面孔與人名是同一類別, 則為相容條件; 若不是同一類別, 則為不相容條件。不相容條件下面孔會(huì)干擾被試對(duì)名字的判斷, 因此被試需要對(duì)人臉刺激進(jìn)行抑制。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在不相容(抑制)條件下, 老年人的N170成分振幅顯著大于青年人; 而在相容條件下老年人與青年人N170振幅沒(méi)有顯著差異。該結(jié)果說(shuō)明老年人對(duì)干擾面孔的抑制能力比青年人差。

以上研究表明：在對(duì)P1振幅和N1潛伏期的注意調(diào)控上, 老年人目標(biāo)增強(qiáng)機(jī)制保留, 干擾抑制機(jī)制衰退(Gazzaley et al., 2008; Zanto, Hennigan et al., 2010); 面孔作為任務(wù)無(wú)關(guān)刺激時(shí)誘發(fā)的N170成分也發(fā)現(xiàn)老年人抑制能力缺損(de Fockert et al., 2009)。這提示我們, 在視覺(jué)早期加工階段, 老年人抑制干擾的能力可能缺損。

4 早期注意老化效應(yīng)的影響因素

從目前梳理的視覺(jué)早期注意老化ERP研究中, 我們不難發(fā)現(xiàn)老年人早期注意效應(yīng)在ERP振幅上研究結(jié)果不一致(刺激前枕區(qū)alpha能量偏側(cè)化, 早期空間注意N1振幅以及早期特征注意SN振幅)。通過(guò)對(duì)比這些研究結(jié)果, 我們提出任務(wù)難度、目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制的分離、信噪比以及老年個(gè)體差異可能會(huì)對(duì)早期注意老化效應(yīng)造成影響。本節(jié)將更為系統(tǒng)地論述這些因素如何影響早期注意老化效應(yīng)。

4.1 任務(wù)難度

青年人研究表明, 任務(wù)難度會(huì)對(duì)注意效應(yīng)本身造成影響。Lavie (2005)提出的知覺(jué)負(fù)荷理論認(rèn)為, 由于注意資源有限, 知覺(jué)負(fù)荷越大, 人對(duì)任務(wù)相關(guān)刺激的注意分配越多, 加工任務(wù)無(wú)關(guān)刺激的注意資源就越少, 即高知覺(jué)負(fù)荷能夠減少干擾物的加工, 因而注意效應(yīng)越大。例如Ding等人(2014)運(yùn)用中央RSVP任務(wù)探究任務(wù)負(fù)荷對(duì)注意神經(jīng)活動(dòng)的影響, 發(fā)現(xiàn)高負(fù)荷條件任務(wù)相關(guān)刺激與無(wú)關(guān)刺激誘發(fā)的早期活動(dòng)差異比低負(fù)荷條件大。該研究說(shuō)明早期注意過(guò)程受到任務(wù)難度的調(diào)控。因此在探究正常老化對(duì)早期注意效應(yīng)的影響時(shí), 特別需要考慮任務(wù)難度的影響。

任務(wù)難度對(duì)早期注意老化效應(yīng)的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面。一方面, 任務(wù)難度對(duì)注意效應(yīng)本身的影響會(huì)混淆對(duì)注意老化效應(yīng)的觀測(cè)。在較大難度的任務(wù)中, 注意效應(yīng)更強(qiáng)(Ding et al., 2014), 而當(dāng)任務(wù)負(fù)荷超過(guò)已有的注意資源時(shí), 注意效應(yīng)反而可能減弱(綜述見(jiàn)Cabeza et al., 2018)。本文的一些老化研究在不調(diào)整實(shí)驗(yàn)參數(shù)的情況下讓老年人完成與青年人一樣的任務(wù), 這樣容易造成老年人的任務(wù)難度比青年人更難。因此難度造成的注意效應(yīng)變化可能會(huì)混淆老化的影響。例如：Talsma等人(2006)的研究發(fā)現(xiàn)老年人空間注意N1振幅和特征注意SN振幅都顯著大于青年人, 這可能是因?yàn)槿蝿?wù)更難, 老年人調(diào)動(dòng)了更多的注意資源以完成任務(wù); Kenemans等人(1995)的研究發(fā)現(xiàn)老年人的SN振幅和行為成績(jī)都比青年人小, 這可能是因?yàn)榇藭r(shí)老年人任務(wù)難度已經(jīng)超過(guò)其注意負(fù)荷, 其注意效應(yīng)反而減小。上述兩個(gè)研究中老年人和青年人的結(jié)果差異可能僅僅體現(xiàn)了任務(wù)難度對(duì)注意效應(yīng)的影響, 而非老化因素的作用。

少量研究通過(guò)調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)參數(shù)匹配了被試群體的難度, 從而排除了難度的混淆(Heideman et al., 2018; Leenders et al., 2018)。此外, 部分研究沒(méi)有調(diào)整參數(shù), 但任務(wù)非常簡(jiǎn)單(老年人與青年人的正確率均達(dá)到95%以上), 老年人與青年人的任務(wù)成績(jī)都位于天花板, 此時(shí)難度的混淆效應(yīng)也幾乎不存在(Alperin et al., 2013; Curran et al., 2001; Hong et al., 2015; Nagamatsu et al., 2011)。

另一方面, 在已經(jīng)避免了難度因素混淆老化效應(yīng)的情況下, 老年人不同階段的視覺(jué)早期注意受難度的影響可能存在差異。當(dāng)任務(wù)較難時(shí), 一些研究在預(yù)期注意階段觀察到老年人alpha能量偏側(cè)化現(xiàn)象(Heideman et al., 2018; Leenders et al., 2018); 而當(dāng)任務(wù)比較簡(jiǎn)單時(shí), 老年人的alpha偏側(cè)化效應(yīng)消失(Hong et al., 2015)。這提示可能只有在任務(wù)達(dá)到一定難度時(shí), 老年人才有alpha偏側(cè)化效應(yīng)。然而在早期注意階段, 當(dāng)任務(wù)比較簡(jiǎn)單時(shí), 老年人的注意效應(yīng)并沒(méi)有受老化影響, 具體體現(xiàn)為空間注意N1振幅注意效應(yīng)(Curran et al., 2001; Nagamatsu et al., 2011; Wang et al., 2012)和特征注意SN振幅注意效應(yīng)(Alperin et al., 2013)沒(méi)有年齡差異。這提示難度對(duì)早期注意老化的影響與對(duì)注意預(yù)期老化的影響不一致。

4.2 目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制的分離

選擇性注意一般被認(rèn)為能夠促進(jìn)任務(wù)相關(guān)刺激的加工活動(dòng)(目標(biāo)增強(qiáng))以及減弱任務(wù)無(wú)關(guān)刺激的加工活動(dòng)(干擾抑制) (綜述見(jiàn)Baluch & Itti, 2011)。有研究表明, 青年人的視覺(jué)搜索效率既可以通過(guò)提示目標(biāo)位置(增強(qiáng)目標(biāo)注意), 也可以通過(guò)提示干擾子位置(增強(qiáng)干擾抑制)得以提升, 但如果干擾子位置在試次之間發(fā)生改變, 則沒(méi)有提升作用; 此外, 自上而下的alpha振蕩活動(dòng)調(diào)控與目標(biāo)位置提示有關(guān), 與干擾位置提示無(wú)關(guān)(Noonan et al., 2016)。van Moorselaar和Slagter (2019)的研究也表明, 提示目標(biāo)位置可以改變與空間位置有關(guān)的神經(jīng)調(diào)諧活動(dòng)(neural tuning), 進(jìn)而增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)位置的神經(jīng)敏感性, 但提示干擾子位置沒(méi)有這種作用。這些結(jié)果表明, 選擇性注意中的目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制可能具有不同的神經(jīng)機(jī)制。因此我們推測(cè)正常老化對(duì)目標(biāo)增強(qiáng)與干擾抑制的影響可能存在差異。

一些關(guān)于特征注意和客體注意的老化研究發(fā)現(xiàn), 在刺激加工的早期階段, 老年人抑制干擾的能力缺損, 而目標(biāo)增強(qiáng)的能力保留(Gazzaley et al., 2008; Haring et al., 2013; Zanto, Hennigan et al., 2010)。這表明視覺(jué)非空間早期注意的目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制過(guò)程受老化的影響存在分離, 干擾抑制過(guò)程可能更為敏感。

我們推測(cè), 早期空間注意可能也存在與早期非空間注意中相似的老化機(jī)制, 即干擾抑制過(guò)程衰退。這種假設(shè)可以解釋N1振幅注意效應(yīng)在老化研究間的不一致。Hong等人(2015)的研究通過(guò)指示性線索任務(wù)(同時(shí)涉及目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制)發(fā)現(xiàn)老年人的N1注意效應(yīng)相對(duì)于青年人的有所減弱。然而其他研究者通過(guò)概率性線索任務(wù)(主要涉及目標(biāo)增強(qiáng))發(fā)現(xiàn)老年人的N1注意效應(yīng)與青年人的無(wú)顯著差異(Curran et al., 2001; Nagamatsu et al., 2011; Wang et al., 2012)。但是目前尚無(wú)研究證據(jù)能夠直接證明這種假設(shè)。

4.3 信噪比

目前在早期空間注意老化研究中, 有不少研究存在信噪比差的問(wèn)題。這很可能是導(dǎo)致早期空間注意研究之間結(jié)果不一致的重要原因之一, 主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

一方面, 早期注意本身的ERP效應(yīng)較弱。尤其是P1振幅的注意效應(yīng), 注意條件和非注意條件的差異可能只有1 μV左右(見(jiàn)圖1F), 在其他老化研究中甚至只有0.3～0.5 μV。在這種效應(yīng)本身較小的情況下, 可能并不容易觀測(cè)到老年人和青年人的差異。此外, N1振幅的注意效應(yīng)在老化研究中也不到2 μV。當(dāng)數(shù)據(jù)信噪比不佳時(shí), 這些早期注意效應(yīng)在ERP成分的潛伏期和振幅上的表現(xiàn)可能會(huì)不穩(wěn)定, 進(jìn)一步導(dǎo)致不同研究得到的早期注意老化機(jī)制受到影響。

另一方面, 目前老年人實(shí)驗(yàn)的試次數(shù)一般不多, 容易導(dǎo)致迭加平均無(wú)法完全消除噪音, 混淆真正有效的ERP成分。首先, 受限于身體狀況, 老年被試并不適合做持續(xù)時(shí)間太長(zhǎng)的視覺(jué)實(shí)驗(yàn), 這限制了單次實(shí)驗(yàn)的試次數(shù)。在青年人實(shí)驗(yàn)中, 經(jīng)典早期空間注意效應(yīng)(見(jiàn)圖1F)的總試次數(shù)可達(dá)到2000 (Mangun & Hillyard, 1991), 而老年人實(shí)驗(yàn)的總試次數(shù)普遍低于1000。其次, 由于空間提示范式中的注意效應(yīng)取決于占比較少的非注意條件的試次數(shù), 最終老年人實(shí)驗(yàn)中參與分析的非注意條件試次數(shù)通常只有200左右。試次數(shù)不足, 會(huì)影響迭加平均后ERP波形的質(zhì)量。

4.4 老年人的個(gè)體差異

在前文的分析中, 我們提出老年人的個(gè)體差異可能是引起研究結(jié)果不一致的原因, 即不同老年群體的早期注意效應(yīng)可能也不同。這里主要探討年齡和認(rèn)知能力的差異對(duì)早期注意效應(yīng)老化的影響。

一方面, 研究間的不一致可能是由老年人樣本的年齡區(qū)間不同所導(dǎo)致的。例如：Talsma等人(2006)研究中的老年人平均年齡小于Kenemans等人(1995)研究中的老年人平均年齡。相似范式下, 同樣是SN成分的振幅, 前者發(fā)現(xiàn)老年人比青年人強(qiáng), 而后者發(fā)現(xiàn)老年人比青年人弱。Zhuravleva等人(2014)探究了不同年齡階段對(duì)特征注意選擇過(guò)程的影響, 發(fā)現(xiàn)：高齡組(80歲以上) SN振幅低于低齡組(67～80歲)。這表明隨著年齡的增長(zhǎng), 老年人早期注意選擇能力可能減弱。

另一方面, 研究間的不一致可能與老年人樣本的認(rèn)知能力水平差異有關(guān)。即使是正常老年人, 其認(rèn)知能力水平也會(huì)存在較大個(gè)體差異(Li et al., 2020)。例如, 正常老年人的ACE-R (the Addenbrooke’s Cognitive Examination Revised, 見(jiàn)Mathuranath et al., 2000)認(rèn)知測(cè)試成績(jī)范圍可涵蓋85～100分。有研究發(fā)現(xiàn)綜合認(rèn)知能力較低的老年人alpha能量減弱, 且會(huì)產(chǎn)生較高頻的beta振蕩活動(dòng)(Deiber et al., 2015)。這提示老年人的EEG活動(dòng)與老年人的認(rèn)知能力水平有關(guān)。已有研究大部分直接選取正常老年人作為研究對(duì)象, 而沒(méi)有對(duì)其認(rèn)知能力進(jìn)行更為細(xì)致的劃分, 因此不同研究樣本的認(rèn)知能力存在差異。這種差異可能是老年人空間預(yù)期注意alpha能量研究結(jié)果不一致的原因之一。

5 總結(jié)與展望

5.1 已有研究總結(jié)

本綜述通過(guò)梳理注意老化ERP研究發(fā)現(xiàn)老年人部分視覺(jué)早期注意能力保留, 而部分受到老化影響。老年人的視覺(jué)早期注意能力保留主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面, 老年人的注意預(yù)期調(diào)控ERP成分(后部EDAN成分)與青年人的沒(méi)有顯著差異, 并且在有一定難度的任務(wù)下, 其注意預(yù)期alpha能量偏側(cè)化可以與青年人一樣, 甚至更強(qiáng); 另一方面, 老年人的早期空間注意調(diào)控能力(體現(xiàn)在P1振幅上)與青年人沒(méi)有顯著差異。老年人的視覺(jué)早期注意能力衰退則主要體現(xiàn)為：第一, 老年人的早期注意效應(yīng)在多個(gè)注意階段都存在延遲,體現(xiàn)在注意預(yù)期ADAN、空間注意N1、特征注意SN和SP的潛伏期延遲; 第二, 老年人視覺(jué)早期注意的目標(biāo)增強(qiáng)機(jī)制保留, 干擾抑制機(jī)制缺損。該結(jié)論主要體現(xiàn)在特征注意的SN成分和客體注意的P1、N1成分上, 但是目前在空間注意上還缺乏直接的研究證據(jù)。

然而, 在ERP成分振幅上, 注意老化研究結(jié)果還有一些爭(zhēng)議。一方面, 同一注意類型的不同成分受老化影響的表現(xiàn)不同：早期空間注意中, 老年人的P1注意效應(yīng)保留, 而N1注意效應(yīng)有增強(qiáng), 有保留, 也有減弱。這可能與信噪比、任務(wù)難度和范式類型有關(guān)。早期特征注意中, 老年人的SP注意效應(yīng)可能存在干擾抑制衰退, 而SN注意效應(yīng)有增強(qiáng), 有保留, 也有減弱。這可能與任務(wù)難度以及老年人個(gè)體差異有關(guān)。另一方面, 同一種ERP成分在不同注意類型中受老化影響的表現(xiàn)也不相同：早期空間注意中, 老年人的P1注意效應(yīng)保留; 早期客體注意中, 老年人的P1注意效應(yīng)存在干擾抑制衰退。

5.2 未來(lái)研究展望

基于以上總結(jié)和討論, 未來(lái)的早期注意老化研究應(yīng)該致力于以下幾個(gè)方向：

首先, 注意老化的薄弱領(lǐng)域有待后續(xù)研究補(bǔ)充。目前關(guān)于老年人反射性空間注意的ERP研究較為匱乏。自下而上的注意調(diào)控效應(yīng)的老化機(jī)制尚不明確。有研究發(fā)現(xiàn)老年人的返回抑制起始時(shí)間與其綜合認(rèn)知能力相關(guān)(Li et al., 2020)。因此未來(lái)研究可以考慮結(jié)合老年人的認(rèn)知特點(diǎn)以改進(jìn)外源性空間線索范式在ERP研究中的不足。此外, 老年人實(shí)驗(yàn)的信噪比問(wèn)題尤其值得引起重視。為了得到更穩(wěn)定的早期注意效應(yīng), 未來(lái)老化研究需要保證足夠的試次數(shù)。

其次, 注意老化的研究需要考慮難度因素的影響。難度會(huì)影響到注意老化的許多表現(xiàn), 然而, 目前考慮到難度影響或系統(tǒng)探究難度對(duì)老年人注意過(guò)程影響機(jī)制的研究很少。未來(lái)的研究, 一方面可以考慮在實(shí)驗(yàn)刺激(誘發(fā)ERP的刺激)相同的情況下調(diào)控其他實(shí)驗(yàn)參數(shù), 使得老年人和青年人任務(wù)難度匹配, 從而得到更純粹的老化對(duì)注意效應(yīng)的影響。例如, 對(duì)Talsma等人(2006)的任務(wù)范式進(jìn)行改編, 給所有被試都呈現(xiàn)一樣的標(biāo)準(zhǔn)刺激, 通過(guò)調(diào)整非標(biāo)準(zhǔn)刺激與標(biāo)準(zhǔn)刺激之間的辨別難度(不影響標(biāo)準(zhǔn)刺激誘發(fā)的感覺(jué)ERP成分)來(lái)控制群體層面甚至個(gè)體層面的正確率。另一方面, 未來(lái)可以嘗試探索在不同任務(wù)難度下老年人注意機(jī)制的變化, 繪制老年人注意效應(yīng)的難度調(diào)控曲線, 以便系統(tǒng)地探究注意老化的內(nèi)在機(jī)制。

再次, 注意老化的研究需要考慮采用能夠分離目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 從而進(jìn)一步解釋老化對(duì)早期注意過(guò)程的影響機(jī)制。已有特征注意及客體注意老化研究表明, 老年人可能存在干擾抑制機(jī)制缺損。目前注意預(yù)期和空間選擇性注意方面還缺乏相關(guān)的直接證據(jù)。雖然已有研究發(fā)現(xiàn)老年人一些注意效應(yīng)指標(biāo)(如：早期空間注意P1效應(yīng))與青年人沒(méi)有明顯差異, 但是在老年人群體中可能存在著目標(biāo)增強(qiáng)補(bǔ)償干擾抑制衰退的機(jī)制。因此未來(lái)的注意老化研究可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)(例如設(shè)計(jì)中性條件)分離目標(biāo)增強(qiáng)和干擾抑制過(guò)程, 從而更為細(xì)致地探究注意老化機(jī)制。

最后, 未來(lái)研究應(yīng)充分考慮老年人群體內(nèi)部的差異性。不同年齡和不同認(rèn)知能力水平的老年人群體間注意機(jī)制可能存在差異。目前大部分研究都通過(guò)對(duì)比老年人與青年人群體行為或神經(jīng)指標(biāo)的差異, 探究正常老化對(duì)注意過(guò)程的影響。較少研究針對(duì)不同老年人群體進(jìn)行注意老化機(jī)制的探究。未來(lái)研究可以考慮區(qū)分年齡階段或認(rèn)知能力水平, 以探究老年人群體內(nèi)部的注意機(jī)制差異。

Allen, H. A., & Payne, H. (2012). Similar behavior, different brain patterns: Age-related changes in neural signatures of ignoring.,(4), 4113–4125.

Allon, A. S., & Luria, R. (2019). Filtering performance in visual working memory is improved by reducing early spatial attention to the distractors.,(5), 1–15.

Alperin, B. R., Haring, A. E., Zhuravleva, T. Y., Holcomb, P. J., Rentz, D. M., & Daffner, K. R. (2013). The dissociation between early and late selection in older adults.,(12), 2189–2206.

Amenedo, E., Gutiérrez-Domínguez, F. J., Mateos-Ruger, S. M., & Pazo-álvarez, P. (2014). Stimulus-locked and response-locked ERP correlates of spatial inhibition of return (IOR) in old age.,(3), 105–123.

Amenedo, E., Lorenzo-López, L., & Pazo-álvarez, P. (2012). Response processing during visual search in normal aging: The need for more time to prevent cross talk between spatial attention and manual response selection.,(2), 201–211.

Baluch, F., & Itti, L. (2011). Mechanisms of top-down attention.,(4), 210–224.

Cabeza, R., Albert, M., Belleville, S., Craik, F., Duarte, A., Grady, C. L., … Rajah, M. N. (2018). Maintenance, reserve and compensation: The cognitive neuroscience of healthy ageing.,(11), 701–710.

Castel, A. D., Chasteen, A. L., Scialfa, C. T., & Pratt, J. (2003). Adult age differences in the time course of inhibition of return,(5), 256–259.

Curran, T., Hills, A., Patterson, M. B., & Strauss, M. E. (2001). Effects of aging on visuospatial attention: An ERP study.,(3), 288–301.

de Fockert, J. W., Ramchurn, A., van Velzen, J., Bergstr?m, Z., & Bunce, D. (2009). Behavioral and ERP evidence of greater distractor processing in old age.,, 67–73.

Deiber, M. P., Iba?ez, V., Missonnier, P., Rodriguez, C., & Giannakopoulos, P. (2013). Age-associated modulations of cerebral oscillatory patterns related to attention control.,, 531–546.

Deiber, M. P., Meziane, H. B., Hasler, R., Rodriguez, C., Toma, S., Ackermann, M., … Giannakopoulos, P. (2015). Attention and working memory-related EEG markers of subtle cognitive deterioration in healthy elderly individuals.,(2), 335–349.

di Russo, F., Berchicci, M., Bianco, V., Mussini, E., Perri, R. L., Pitzalis, S., ... Spinelli, D. (2021). Sustained visuospatial attention enhances lateralized anticipatory ERP activity in sensory areas.,(2), 457–470.

di Russo, F., Berchicci, M., Bianco, V., Perri, R. L., Pitzalis, S., & Mussini, E. (2021). Modulation of anticipatory visuospatial attention in sustained and transient tasks.,, 1–9.

Ding, Y., Martinez, A., Qu, Z., & Hillyard, S. A. (2014). Earliest stages of visual cortical processing are not modified by attentional load.,(7), 3008–3024.

Doallo, S., Lorenzo-Lopez, L., Vizoso, C., Holguín, S. R., Amenedo, E., Bará, S., & Cadaveira, F. (2005). Modulations of the visual N1 component of event-related potentials by central and peripheral cueing.,(4), 807?820.

Eimer, M. (1994). "Sensory gating" as a mechanism for visuospatial orienting: Electrophysiological evidence from trial-by-trial cuing experiments.,(6), 667?675.

Eimer, M.(2014). The time course of spatial attention: Insights from event-related brain potentials. In A. C. Nobre & S. Kastner (Eds.),(Vol. 1, pp. 289–317). Oxford Academic.

Erel, H., & Levy, D. A. (2016). Orienting of visual attention in aging.,, 357–380.

Feldmann, W. T., & Vogel, E. K. (2018). Neural evidence for the contribution of active suppression during working memory filtering.,(2), 529–543.

Foster, J. J., & Awh, E. (2019). The role of alpha oscillations in spatial attention: Limited evidence for a suppression account.,, 34–40.

Foxe, J. J., & Snyder, A. C. (2011). The role of alpha-band brain oscillations as a sensory suppression mechanism during selective attention.,, 154.

Gaspar, J. M., Christie, G. J., Prime, D. J., Jolic?ur, P., & McDonald, J. J. (2016). Inability to suppress salient distractors predicts low visual working memory capacity.,(13), 3696–3698.

Gazzaley, A., Clapp, W., Kelley, J., McEvoy, K., Knight, R. T., & D' Esposito, M. (2008). Age-related top-down suppression deficit in the early stages of cortical visual memory processing.,(35), 13122–13126.

Geerligs, L., Saliasi, E., Maurits, N. M., & Lorist, M. M. (2012). Compensation through increased functional connectivity: Neural correlates of inhibition in old and young.,(10), 2057–2069.

Geerligs, L., Saliasi, E., Maurits, N. M., Renken, R. J., & Lorist, M. M. (2014). Brain mechanisms underlying the effects of aging on different aspects of selective attention.,, 52–62.

Gould, I. C., Rushworth, M. F., & Nobre, A. C. (2011). Indexing the graded allocation of visuospatial attention using anticipatory alpha oscillations.,(3), 1318–1326.

Grady, C. L. (2017). Age differences in functional connectivity at rest and during cognitive tasks. In R. Cabeza, L. Nyberg & D. C. Park (Eds.),(2nd ed., pp. 105–130). New York, the United States of America: Oxford University Press.

Guilbert, A., Clément, S., & Moroni, C. (2019). Aging and orienting of visual attention: Emergence of a rightward attentional bias with aging?,(3), 310–324.

Haring, A. E., Zhuravleva, T. Y., Alperin, B. R., Rentz, D. M., Holcomb, P. J., & Daffner, K. R. (2013). Age-related differences in enhancement and suppression of neural activity underlying selective attention in matched young and old adults.,, 69–79.

Heideman, S. G., Rohenkohl, G., Chauvin, J. J., Palmer, C. E., van Ede, F., & Nobre, A. C. (2018). Anticipatory neural dynamics of spatial-temporal orienting of attention in younger and older adults.,, 46–56.

Hillyard, S. A., & Münte, T. F. (1984). Selective attention to color and location: An analysis with event-related brain potentials.,(2), 185–198.

Hong, X., Sun, J., Bengson, J. J., Mangun, G. R, & Tong, S. (2015). Normal aging selectively diminishes alpha lateralization in visual spatial attention.,, 353–363.

Hopfinger, J. B., & Mangun, G. R. (1998). Reflexive attention modulates processing of visual stimuli in human extrastriate cortex.,(6), 441–447.

Hopfinger, J. B., & Mangun, G. R. (2001). Tracking the influence of reflexive attention on sensory and cognitive processing.,(1), 56–65.

Kenemans, J. L., Smulders, F. T. Y., & Kok, A. (1995). Selective processing of two-dimensional visual stimuli in young and old subjects: Electrophysiological analysis.,(2), 108–120.

Klimesch, W. (2012). Alpha-band oscillations, attention, and controlled access to stored information.,(12), 606–617.

Lavie, N. (2005). Distracted and confused? Selective attention under load.,(2), 75–82.

Learmonth, G., Benwell, C. S. Y., Thut, G., & Harvey, M. (2017). Age-related reduction of hemispheric lateralization for spatial attention: An EEG study.,, 139–151.

Leenders, M. P., Lozano-Soldevilla, D., Roberts, M. J., Jensen, O., & de Weerd, P. (2018). Diminished alpha lateralization during working memory but not during attentional cueing in older adults.,(1), 21–32.

Li, T., Wang, L., Huang, W., Zhen, Y., Zhong, C., Qu, Z., & Ding, Y. (2020). Onset time of inhibition of return is a promising index for assessing cognitive functions in older adults.,(4), 753–761.

Lorenzo-López, L., Amenedo, E., & Cadaveira, F. (2008). Feature processing during visual search in normal aging: Electrophysiological evidence.,(7), 1101–1110.

Lorenzo-López, L., Doallo, S., Vizoso, C., Amenedo, E., Holguín, S. R., & Cadaveira, F. (2002). Covert orienting of visuospatial attention in the early stages of aging.,(11), 1459–1462.

Luck, S. J., Hillyard, S. A., Mouloua, M., Woldorff, M. G., Clark, V. P., & Hawkins, H. L. (1994). Effects of spatial cuing on luminance detectability: Psychophysical and electrophysiological evidence for early selection.,(4), 887–904.

Luck, S. J., & Kappenman, E. S. (2012). ERP components and selective attention. In S. J. Luck & E. S. Kappenman (Eds.),(pp. 295–327). New York, the United States of America: Oxford University Press.

Madden, D. J. (2007). Aging and visual attention.,(2), 70–74.

Madden, D. J., & Monge, Z. A. (2019). Visual attention with cognitive aging.(pp. 1–40). Oxford University Press.

Madden, D. J., Spaniol, J., Bucur, B., & Whiting, W. L. (2007). Age-related increase in top-down activation of visual features.,(5), 644–651.

Mangun, G. R., & Hillyard, S. A. (1987). The spatial allocation of visual attention as indexed by event-related brain potentials.,(2), 195–211.

Mangun, G. R., & Hillyard, S. A. (1988). Spatial gradients of visual attention: Behavioral and electrophysiological evidence.,(5), 417–428.

Mangun, G. R., & Hillyard, S. A. (1991). Modulations of sensory-evoked brain potentials indicate changes in perceptual processing during visual-spatial priming.,(4), 1057–1074.

Martín-Arévalo, E., Chica, A. B., & Lupiá?ez, J. (2015). No single electrophysiological marker for facilitation and inhibition of return: A review.,, 1–10.

Mathuranath, P. S., Nestor, P. J., Berrios, G. E., Rakowicz, W., & Hodges, J. R. (2000). A brief cognitive test battery to differentiate Alzheimer's disease and frontotemporal dementia.,(11), 1613–1620.

Mcdonald, J. J., Ward, L. M., & Kiehl, K. A. (1999). An event-related brain potential study of inhibition of return.,(7), 1411–1423.

Mui?os, M., Palmero, F., & Ballesteros, S. (2016)Peripheral vision, perceptual asymmetries and visuospatial attention in young, young-old and oldest-old adults,, 30–36

Nagamatsu, L. S., Carolan, P., Liu-Ambrose, T. Y. L., & Handy, T. C. (2011). Age-related changes in the attentional control of visual cortex: A selective problem in the left visual hemifield.,(7), 1670–1678.

Nagamatsu, L. S., Liu-Ambrose, T. Y. L., Carolan, P., & Handy, T. C. (2009). Are impairments in visual-spatial attention a critical factor for increased falls risk in seniors? An event-related potential study.,(13), 2749–2755.

Noonan, M. P., Adamian, N., Pike, A., Printzlau, F., Crittenden, B. M., & Stokes, M. G. (2016). Distinct mechanisms for distractor suppression and target facilitation.,(6), 1797–1807.

Oberauer, K. (2019). Working memory and attention—A conceptual analysis and review.,(1), 36.

Olk, B., & Kingstone, A. (2014). Attention and ageing: Measuring effects of involuntary and voluntary orienting in isolation and in combination.,(2), 235–252.

Rasoulzadeh, V., Sahan, M. I., van Dijck, J. P., Abrahamse, E., Marzecova, A., Verguts, T., & Fias, W. (2021). Spatial attention in serial order working memory: An EEG study.,(5), 2482–2493.

Sander, M. C., Werkle-Bergner, M., & Lindenberger, U. (2012). Amplitude modulations and inter-trial phase stability of alpha-oscillations differentially reflect working memory constraints across the lifespan.,(1), 646–654.

Satel, J., Hilchey, M. D., Wang, Z., Story, R., & Klein, R. M. (2013). The effects of ignored versus foveated cues upon inhibition of return: An event-related potential study.,(1), 29–40.

Schmitz, T. W., Cheng, F. H., & de Rosa, E. (2010). Failing to ignore: Paradoxical neural effects of perceptual load on early attentional selection in normal aging.,(44), 14750–14758.

Schmitz, R., & Peigneux, P. (2011). Age-related changes in visual pseudoneglect.,(3), 382–389.

Sciberras-Lim, E. T., & Lambert, A. J. (2017). Attentional orienting and dorsal visual stream decline: Review of behavioral and EEG Studies.,, 246.

Serences, J. T., & Kastner, S. (2014). A multi-level account of selective attention. In A. C. Nobre & S. Kastner (Eds.),(pp. 76–104). New York, the United States of America: Oxford University Press.

Talsma, D., Kok, A., & Ridderinkhof, K. R. (2006). Selective attention to spatial and non-spatial visual stimuli is affected differentially by age: Effects on event-related brain potentials and performance data.,(2), 249–261.

Tian, Y., Klein, R. M., Satel, J., Xu, P., & Yao, D. (2011). Electrophysiological explorations of the cause and effect of inhibition of return in a cue-target paradigm.,(2), 164–182.

Tunnermann, J., Petersen, A., & Scharlau, I. (2015). Does attention speed up processing? Decreases and increases of processing rates in visual prior entry.,(3), 1–27.

Vaden, R. J., Hutcheson, N. L., McCollum, L. A., Kentros, J., & Visscher, K. M. (2012). Older adults, unlike younger adults, do not modulate alpha power to suppress irrelevant information.,(3), 1127–1133.

van der Waal, M., Farquhar, J., Fasotti, L., & Desain, P. (2017). Preserved and attenuated electrophysiological correlates of visual spatial attention in elderly subjects.,, 415–423.

van Moorselaar, D., & Slagter, H. A. (2019). Learning what is irrelevant or relevant: Expectations facilitate distractor inhibition and target facilitation through distinct neural mechanisms.,(35), 6953–6967.

Wang, Y., Fu, S., Greenwood, P., Luo, Y., & Parasuraman, R. (2012). Perceptual load, voluntary attention, and aging: An event-related potential study.,(1), 17–25.

Wascher, E., & Tipper, S. P. (2004). Revealing effects of noninformative spatial cues: An EEG study of inhibition of return.,(5), 716–728.

Worden, M. S., Foxe, J. J., Wang, N., & Simpson, G. V. (2000). Anticipatory biasing of visuospatial attention indexed by retinotopically specific α-bank electroencephalography increases over occipital cortex.,(6), 1–6.

Yamaguchi, S., Tsuchiya, H., & Kobayashi, S. (1995). Electrophysiologic correlates of visuo-spatial attention shift.,(6), 450–461.

Zanto, T. P., Hennigan, K., ?stberg, M., Clapp, W. C., & Gazzaley, A. (2010). Predictive knowledge of stimulus relevance does not influence top-down suppression of irrelevant information in older adults.,(4), 564–574.

Zanto, T. P., Toy, B., & Gazzaley, A. (2010). Delays in neural processing during working memory encoding in normal aging.,(1), 13–25.

Zanto, T. P., & Gazzaley, A. (2014). Attention and ageing. In A. C. Nobre & S. Kastner (Eds.),(pp. 927–971). New York, the United States of America: Oxford University Press.

Zanto, T. P., & Gazzaley, A. (2017). Selective attention and inhibitory control in the aging brain. In R. Cabeza, L. Nyberg, & D. C. Park (Eds.),(pp. 207–234). New York, the United States of America: Oxford University Press.

Zhuravleva, T. Y., Alperin, B. R., Haring, A. E., Rentz, D. M., Holcomb, P. J., & Daffner, K. R. (2014). Age-related decline in bottom-up processing and selective attention in the very old.,(3), 261–271.

Influence of normal aging on early stages of visual attention:Evidence from ERP studies

YE Liqun, TAN Xin, YAO Kun, DING Yulong

(School of Psychology, South China Normal University, Guangzhou 510631, China)

Selective attention modulates multiple stages of visual processing, and nearly all the attentional modulations are affected by normal aging. Studies about the influence of aging on early stages of attentional processing can greatly help to understand the mechanism of cognitive aging. This paper systematically reviews the ERP (event-related potential) studies investigating the aging effect on both pre-stimulus anticipatory attention and sensory stages of attentional processing (less than 200ms post-stimulus). Current evidence shows that: (1) early attentional effects reflected by many ERP components (e.g., ADAN and EDAN reflecting anticipatory attention, N1 reflecting early spatial attention, SP and SN reflecting early feature attention) are delayed in older adults compared to young adults; (2) the amplitudes of early attentional effects showed diverse age-related patterns in different ERP components: while some components (e.g., ADAN, EDAN, and P1 reflecting early spatial attention) appear to be resistant to aging, some other components (e.g., alpha power lateralization reflecting anticipatory attention, N1 reflecting early spatial attention, and SN reflecting early feature attention) seem to be influenced easily by aging, albeit some inconsistent results; (3) while target facilitation reflected by some ERP components (e.g., SP reflecting early feature attention, P1 and N1 reflecting early object attention) is retained in healthy older adults, there is an age-related decline in distractor suppression. Regarding to the diverse and inconsistent findings about how normal aging affects early attentional effects in ERP amplitudes, it might be due to task demands, different attentional processes (distractor suppression vs. target facilitation) engaged in different studies, and/or individual differences in older adults across studies. Future research should control these confounding factors to obtain stable and comparable results, and manipulate these factors to explore their specific effects on early stages of attention to further understand the aging mechanism.

early stages of visual attention, normal aging, anticipatory attention, ERP

2021-09-29

* 國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31970985, 31471070), 廣東特支計(jì)劃百千萬(wàn)工程領(lǐng)軍人才項(xiàng)目(201626026)。

丁玉瓏, E-mail: dingyulong@m.scnu.edu.cn

B842