綜述:作為注意力預測因子的主體間相關性研究:一項系統性綜述

《BMC Psychology》:Intersubject correlation as a predictor of attention: a systematic review

【字體: 時間:2025年05月23日 來源:BMC Psychology 2.7

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  本綜述聚焦主體間相關性(ISC)與注意力的關聯,通過整合自然主義神經影像學、實驗數據及行為測量,探討 ISC 對注意力的預測作用。元分析顯示,ISC 與注意力呈顯著正相關(r=0.65,p<0.001),揭示其作為神經標記物的潛力,為教育、認知干預等提供新視角。

  

主體間相關性(ISC)與注意力關聯的系統性研究


研究背景與核心概念


主體間相關性(ISC)是認知神經科學領域新興指標,反映多個個體在相同任務中神經反應的相似性,被視為注意力集中和認知參與的標志。其應用場景廣泛,涵蓋教育領域學習成果評估、大眾媒體受眾參與度分析及音樂體驗中的注意力和情感處理等。例如,教育場景中 ISC 可作為學習效果的代理指標,媒體環境下則能體現受眾對信息的投入程度。

注意力在此研究中定義為認知資源對外部刺激的分配,包括持續專注和任務導向處理。研究聚焦于與注意力相關的認知參與,排除非相關代理指標(如單純的學習績效或喚醒水平)。超掃描技術的發展使同步記錄多人神經活動成為可能,尤其在教育和團隊協作中價值顯著。腦電圖(EEG)超掃描因能捕捉聯合行動中的精細時間動態,成為探索社會協調神經機制的重要工具。

研究方法與數據整合


研究遵循 PRISMA 指南,通過 PubMed、Web of Science 等數據庫,以 “ISC” 與 “注意力” 為核心關鍵詞,檢索 2000 年 1 月至 2024 年 7 月間英文實驗性研究,排除臨床人群、個體內同步等不相關研究,最終納入 14 項研究(27 個效應量,619 名參與者)。

采用三級元分析模型,處理同一研究內效應量的相關性,避免傳統方法對整體效應的高估。數據涵蓋 EEG(相干性、鎖相值、頻譜功率相關性)和 fMRI(體素級或感興趣區域(ROI)的血氧水平依賴(BOLD)信號相關性)等多模態神經數據,同時整合眼動追蹤和行為測量等多維度指標。

關鍵研究結果


元分析顯示,ISC 與注意力呈顯著正相關(r=0.65,df=26,p<0.001,95% CI [0.46,0.78]),屬大效應量(Cohen 標準),表明 ISC 可有效預測注意力水平。研究異質性顯著(Q (df=26)=271.43,p<0.001),任務類型、測量方式和注意力結果類型為潛在影響因素。

任務類型方面,復雜或情感刺激(如音樂、懸疑視頻)誘發更高 ISC,反映認知資源的更多投入。例如,聽自然音樂時,腦電相干性在特定頻段(如 α、θ 波)同步性增強,與節奏和節拍處理相關;觀看懸疑電影片段時,扣帶回中部、角回和前額葉皮層等區域的神經同步性與懸念 ratings 顯著相關(r=0.70-0.79)。

測量工具上,EEG 的高時間分辨率適合動態認知過程(如注意力波動),而 fMRI 的高空間分辨率可定位前額葉皮層(注意力控制核心)、頂葉(信息處理)等關鍵腦區。多模態整合(如 EEG+fMRI + 眼動追蹤)提升了注意力預測的準確性,例如眼動軌跡同步性與自我報告注意力水平顯著相關(t (28)=17.36,p<0.001,d=3.22)。

應用前景與挑戰


在教育領域,ISC 可實時監測學生注意力,優化 MOOC 內容設計或課堂互動策略。例如,在線視頻學習中,眼動同步性高的學生自我報告注意力水平更高,且 ISC 與學習成績呈正相關(r=0.172)。團隊協作場景中,超掃描技術可評估合作效率,復雜任務下的腦同步性更強,反映認知協調需求。

廣告與營銷領域,觀眾面部表情同步性(ISC 的行為指標)與情感喚醒正相關(中性場景 r=0.59,快樂場景 r=0.60),為廣告效果評估提供新維度?缥幕芯匡@示,ISC 在不同文化背景下的適用性需進一步驗證,但初步證據支持其作為全球注意力指標的潛力。

然而,ISC 研究面臨實驗設計復雜性(生態效度與控制平衡)、數據采集成本(多設備同步)及分析方法標準化(如頻譜分析 vs. 相位同步)等挑戰。機器學習和虛擬現實(VR)技術的引入,為處理大規模數據和創建可控自然場景提供了解決方案。

結論與未來方向


本綜述證實,ISC 是注意力的可靠神經標記物,尤其在前額葉和顳頂聯合區的同步性與認知負荷、情感投入密切相關。未來研究需進一步探索不同任務類型(如跨文化敘事)和個體差異(如神經發育障礙)對 ISC 的影響,推動其在個性化教育、神經反饋干預等領域的應用。隨著便攜式設備(如 fNIRS)和多模態整合技術的發展,ISC 有望成為解析社會互動中神經機制的核心工具,為認知神經科學和臨床干預提供新范式。

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