eLife | 顶叶alpha活动和空间听觉注意的因果联系
按：介绍一篇利用rTMS结合神经振荡特征调控听觉选择性注意的文章。之前的推文中介绍过不少关于alpha振荡与视觉注意的内容，但其实alpha振荡也可以自上而下调控听觉注意，本文是一篇不错的例子，探索了顶叶alpha振荡和听觉注意的因果联系。
图1A 听觉空间选择性注意过程中的alpha偏侧化。通过控制双耳时间差（用μs衡量），听觉空间注意被导向五个不同的方向。在听觉线索（cue）出现之后、听觉刺激呈现之前的这段时间里，被试的alpha能量表现出明显的偏侧化。对于在左边的听觉线索，同侧顶叶alpha能量上升，对侧alpha能量下降；对有变的听觉线索的反应则相反（Deng et al., 2020; Neuroimage）。
大量行为研究表明，将注意保持在持续的听觉流上是由音高、位置、声音等特征的连续性（continuity）所支持的。如果一段声音不连续，不仅会干扰目标听觉流的记忆，也会干扰顶叶的alpha偏侧化（图1B）。
图1B 当说话者不连续时，alpha偏侧化会被干扰。上方左边是连续的声音流，右边则是存在切换（switching）的不连续声音流。脑电地形图展现了关注左边减去关注右边后的结果，结果发现在连续条件下存在alpha偏侧化，而切换条件下不存在。
以往关于视觉注意的研究表明，顶叶alpha振荡和视觉空间注意是存在因果关系的。这些研究利用alpha频率的经颅磁刺激（TMS）来调控顶叶的alpha振荡，发现这种刺激可以提高对同侧目标的注意或记忆，同时降低对侧目标的注意或记忆。而在另一种神经调控手段：经颅交流电刺激（tACS）中，似乎只有高密度tACS（high-density; HD tACS）有用。不过，在听觉空间注意方面还没有类似研究。
因此，本研究使用HD tACS对此进行探索，目的是发现顶叶alpha可以因果性地影响听觉空间注意表现。任务如图2A所示，包括让被试关注位置信息（location; 涉及空间注意）或关注说话者的性别（不涉及空间注意，与顶叶alpha无关）；此外，如图2B所示，声音刺激一半是连续的，一半是不连续的（不连续会破坏顶叶alpha）。根据之前的推断，研究者假设，alpha-tACS对于非空间注意任务条件和不连续的任务条件没有影响，只对涉及空间注意的连续的听觉注意有影响。
整个实验流程包括两个session（图2C），一个是真alpha-tACS的刺激，另一个是虚假刺激（sham）。每一个session都是三个20分钟的block，首先是基线block，然后是"stimulation" block（接受刺激的时候完成），最后是刺激后（post-stimulation）block。除了这个主实验之外，研究者还做了一个控制实验，把alpha-tACS换成了与空间注意关系不大的theta-tACS (6 Hz)，其他都不变。
图2 任务范式；实验材料；实验流程
本研究tACS选择的位置是右侧顶内沟（right IPS），因为前人研究发现，右侧IPS不仅全权负责左侧的刺激，也部分负责右侧的刺激加工，所以，本研究的假设可以用图3来表示，即右侧IPS的alpha刺激可以抑制左侧的刺激表征，损害左边目标的表现，而对于右边目标的表现可能是提高或不变的。
图3 实验假设。Sham是4Hz的刺激（控制条件）红色代表alpha能量上升，蓝色代表下降。如果逻辑理顺，这张图的假设是比较清晰的
来看一下结果，首先，无论在主实验还是控制实验中，行为结果发现不连续的说话条件（switching）会干扰空间注意（图4），但不干扰非空间注意，这符合以往的研究结果。
图4 不连续的说话条件（switching）会干扰空间注意但不干扰非空间注意。
其次，在确认两个session的基线表现相当后，tACS的结果表明，在"stimulation" block中，对右侧IPS的alpha-tACS干扰了左侧目标的听觉空间注意（图5），但对右侧目标的注意没有显著影响。
图5 基线校正后的行为表现：与sham相比，右侧IPS的alpha-tACS损害了左侧的听觉空间注意
之后作者进行了一个事后分析，对stimulation block和刺激后block都分成了四段，来看tACS效应对于左侧刺激影响的时间变化。结果发现了一个持续稳定的刺激效应（图6），在stimulation block中，真刺激条件下的表现都差于sham条件；而在刺激后block中，这种效应就消失了。
图6 tACS效应的动态变化：只在刺激进行中的Block表现出效应，刺激后就没了
在使用theta-tACS的控制实验中，没有发现对行为有显著影响。同时，所有实验中，刺激后的block都没发现tACS的效应；在说话不连续的switching条件下，也没发现tACS的效应。也就是说，32种实验条件下（图7），只有图5所示的这一种条件发现了tACS的效应。因此，这些结果支持了先前研究假设。
图7 所有其他控制条件都没有发现显著的结果
总结而言，本研究使用alpha频率的tACS刺激右侧IPS，成功选择性地干扰了左侧的听觉注意表现，同时在大量控制条件的对照下，为alpha振荡和听觉空间注意的因果联系提供了依据。今后的研究可以进一步结合E/MEG记录，验证tACS干扰是否真的通过改变内在的神经振荡从而影响行为表现。
论文原文：Deng, Y., Reinhart, R. M., Choi, I., & Shinn-Cunningham, B. G. (2019). Causal links between parietal alpha activity and spatial auditory attention. Elife, 8. doi:10.7554/eLife.51184
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