注意的认知机制和神经表达－创立和发展"大范围首先"的基于物体的注意理论

注意的认知机制和神经表达是当代认知科学的重大科学问题。本项目致力于创立和发展"'大范围首先'的基于物体的注意理论"。该理论将从不变性知觉的角度对注意物体的组织形成给予科学统一的描述，其核心科学目标是：（1）建立科学系统描述"知觉物体"的拓扑学定义的理论框架;（2）发现"大范围首先"的注意物体形成的实验证据，特别是脑功能区成像实验证据。研究内容将涉及当前选择性注意领域的多个热点问题：视觉搜索、多物体跟踪、注意瞬脱、跨视觉和听觉模态的选择性注意、注意捕获和注意预提示等。研究方法注重认知科学各种实验范式和功能磁共振为核心的各种脑成像方法的密切结合。针对当前计算机视觉的一个核心难题即"注视转移"（"Next look"）问题，本项目强调为建立具有主动视觉功能和"注视转移"机制的驾驶行为的新模型提供脑与认知科学基础。

本项目从自主创立的“大范围首先（global-first）”的视知觉拓扑性质检测理论出发，探索以“拓扑性质定义的知觉物体”为核心的认知基本单元的定义，从全新的视角分析和理解视听觉信息处理的瓶颈，为本重大研究计划取得重要突破提供新的思路。为完成上述任务，本项目完成了十余项认知科学实验研究，包括注意预提示实验、视觉运动的MOT（多物体跟踪）实验、注意瞬脱（attentional blink)实验、视觉搜索实验、视觉掩蔽实验、注意捕获实验、基于物体的数字认知实验、视听觉融合中时间组织实验等等，系统地揭示了选择性注意的本质：注意操作的基本单元是知觉物体，“知觉物体”可以定义为在拓扑变换下保持不变的不变性质；“知觉物体”这个概念的核心含义 — 在形状改变的变换下仍然保持不变的整体同一性 — 可以科学准确地描述为拓扑不变性质，比如连通性。同时，我们还进行了一系列方法学、特别是脑成像技术的研究。本项目在PLoS Biology、PNAS等SCI收录期刊上累计发表二十余篇论文，获国家科技进步二等奖一项，国家专利两项。