大脑如何精准学习 (1) 注意力

今天，产生了一个想法、或说好奇：是否有什麽原因，让原本在学习表现上有开放可能性的人，变成不主动积极了，到底可操作因素是什麽？

一则问天型提问，没什麽短期答案。总之就是变成想要看《大脑如何精准学习 How we learn》，直接跳到第 7 章【注意力】（不过我想问更多的是关注好奇，应该在第 8 章里会有）

在这本书里，前面的 2/3 会解释大脑脑神经科学方面的知识，以及大脑可塑性的原因。第三部在讲「学习的四根支柱」：

• 注意力 attention - 放大我们聚焦的讯息
• 积极主动参与 active engagement - 又叫好奇心，鼓励大脑去测试新的假设
• 错误回馈 error feedback - 比较预期与真实状况，修正我们对外在世界的模式
• 固化 consolidation - 使我们学的东西完全自动化。其中睡眠扮演了重要部件。

注意力

在认知科学中，注意力是指：

• 大脑选择讯息
• 放大它
• 把它送到应该处理的部位
• 加深处理历程

的所有机制。

注意力 & 学习

有了注意力，才能选择「相关的资讯」。有意识地注意到物体时，「登录这个物体的感觉」和「概念神经元」会大量活化，并延长它的发射，将讯息送到前额叶皮质。

在前额叶皮质，神经元可以活化很长的时间，产生「长期增益效应 (long-ter一potentiaion)」

如果注意力被误导，学习就会受限。没有被注意到的讯息，会停留在感觉区，只能引起非常少量的神经活化，根本没有学习发生。

这也是为什麽：

• 每一个学生都得学会如何去注意
• 老师，最重要的是抓住学生的注意力

三种注意力

1. 警觉 (alerting) - 什麽时候 when 要注意
2. 导向 (orienting) - 注意什麽 what
3. 执行注意力 (executive attention) - 如何 (how) 处理注意到的讯息，选择一个相关的处理过程，控制它的执行

警觉 (alerting) ：大脑醒来

这是一个古老系统，在「需要」的时候，送出警报讯息以启动全身。

从老鼠的电击实验中，我们看到过程中大脑皮质似乎恢复了年轻时的可塑性。对应到人的情境——只要能热情的投入工作，可能改变大脑地图。

接下来的问题是：什麽生活情境会启动相关回路？——启动警觉系统和报酬系统时，例如电玩可以大大促进专注能力。不过电玩有别的问题。

导向 (orienting)：大脑的过滤器

只有想去注意的刺激才会变成我的经验，只有我注意到的东西才会塑造我的心智。

这个系统像镁光灯，当外界有几百万个刺激时，他选择我们应该投入心智资源的项目。

任何感官都可以执行选择性注意，例如转动你的头，让有兴趣的事情落入视网膜中央，或者仅仅在大脑中聚焦一个想像。

当你「登录」一个注意时，相关的神经元会放大他们的发射，并抑制其他的神经元。结果是：

• 相关神经元更敏感了
• 增强此讯息对整个大脑的影响力
• 下游神经回路又会呼应感官刺激
• 皮质转向去登录我们注意力中心的讯息

简单来讲就是放大器 + 过滤器。

注意力是一个伟大的艺术，但不去注意，更是皇家的艺术

在压抑不要的讯息时，我们承担了一个风险——我们会看不见没有被选上的物体。

这个实验非常容易执行，除了有名的 invisible gorilla 以外，有各式各样的流传版本。

你的眼睛是张开的，但你的心智视若无睹 (blink)，因为心智还在处理第一个刺激，没有办法去注意任何其他的东西。

这里有两个错觉：

• 我们看不到
• 我们不知道自己不知道

这是为什麽我们常常高估自己看到的。

这个实验给教育者的启发是——如果学生没有去注意，他们就不会看到，而没有看到，自然没有办法学会。一个老师必须仔细选择他要学生注意的东西，只有在镁光灯下的东西会得到大脑资源，而被注意力竞争打败的项目，不会引起任何神经突触的骚动。

教学有成效的老师，会注意学生的心智情况，不断引发孩子的好奇心。

执行注意力 (executive attention)：大脑的总机

这个系统是各种回路的大杂烩，让我们从中挑选想要执行的动作。它位在额叶皮质，额头後方，占据 1/3 的面积。

例如，当你心算 23 x 8 时，你启动了执行控制系统：

1. 先聚焦在 3 上面
2. 乘以 8
3. 把 24 存在记忆中
4. 然後聚焦在十位数 2，
5. 乘以 8
6. 得到 16
7. 放大成十位数 - 160
8. 再把记忆中的 24 拿出来
9. 加上去
10. 结果是：184

这个心算过程，每个步骤都需要用空间注意系统打上精准的镁光灯，之所以能这麽精准，是执行注意力引导的结果。然後活化相关的操作模式，抑制不相干的干扰物，确保过程平顺。同时监控有没有犯错。

若要控制心算的执行，我们必须把「正在做的每一步」记在心里：哪些已经执行了，哪些正要做。因此我们可以说，这个系统控制了全局的神经工作空间的输入和输出。你可以称他为大脑的路由器 (router).

当这个心智操作有「中央瓶颈 (central bottleneck)」 的特性：

• 序列性的动作
• 一次只能处理一个讯息

一次只能一个，作者花了一点篇幅证明「人们自以为能够 multi-tasking」的错觉，主要是人们无法感觉到「等待」的时间。

除非其中一个任务完全自动化，例如职业演奏家可以一边弹琴一边说话。否则，在操作多重认知作业时，其中一个作业一定会被干扰，或被忘掉。

由於「干扰」的效应非常严重，学习如何专心，成为十分重要的条件。

专注力 concentration & 自我控制 self-control

执行注意有点像我们平常说的 专注力 concentration & 自我控制 self-control，这是後天产生的系列，差不多要花 15-20 年的时间，让前额叶皮质慢慢成熟。也就是大概在童年～青少年期浮现。

接下来有一些实验的讨论，例如，把玩具藏在 A 处，让孩子去找，引导好几次之後，转到 B 处。1 岁以下的宝宝还是会去 A 处找玩具。

这个实验最後的结论是：

• 宝宝知道玩具藏在哪里——你会观察到他们眼球的移动
• 但幼儿没有办法解决心智的冲突
• 因为先前好几次都去了 A 处
• 他们无法抑制过去的习惯，改到 B 处

12 个月以後，这个 A-not-B 的错误就消失了。和前额叶皮质的发展有直接的关系。

社会注意分享 social attention sharing

人类的注意力和一般的灵长类有个不同，我们可以依赖社会讯息，用以加速学习。有人凝视着一个物体，和婴儿说话时，他的第一个反应是去看说话者的眼睛，然後才会转头去看大人凝视的物体。

延伸的意义是：一但我们注意到「别人想教我们」，就会启动一种叫「自然教则 natural pedagogy」的神经回路。鼓励我们将讯息当成重要的，开始注意它。

学生知道，老师清楚他还不懂这个，因此把老师的动作解释为「他要传递知识给我」。在这个意义上，你可以说，教学就是去注意学生拥有什麽知识。师生之间需要产生心智联结，没有引导方向的教学，不会有成效。

但是，这个系统是为了「加速传递」而存在，此时，大脑会放下戒心，不再验证，不会自己做实验。因此，同时它会带来祸害，我们会集体散播不可靠的知识，形成迷信。

简单结论一下，人类的大脑有两种学习模式：

• 主动模式：我们像科学家一样，执行批判性思考，主动测试对外面世界的各种假设
• 接受模式：我们接受别人传给我们的讯息，不会亲自去验证。

第二种模式是社会文化棘轮效应，让人类文明得以扩张，但第二种模式也让我们容易受到欺骗，可以把聪明的孩子变成不会思想、只会抄袭的人。

当婴儿看到大人因为双手绑住，只能用头去按按钮时，他们知道按钮应该用手来启动。但当大人双手自由，却还是用头去按按钮时，婴儿会认为大人在教导他如何按按钮，於是放弃推理，进行模仿。

在这种情况下，你的社会动物本能，超越了你的理智判断。你不会去了解原因，也不会去问为什麽，只因为大家都在做，这是先人告诉你的。