脑思维的“注意”控制机制及自闭症的本质

徐志强

徐志强

（汕头市高新区量子科技有限公司广东汕头515041）

【摘要】本文分析和描述人脑思维神经系统的“注意”控制环路的构成，“注意”指向的产生、维持、切换的工作机制，并以此阐述了自闭症的本质，即思维系统“注意”控制环路的各上行通道之间相互抑制作用过强，“注意”指向无法进行正常切换，导致中枢神经对信息的感知输入和处理出现各种异常。

【关键词】人脑；思维；“注意”控制机制；自闭症

【中图分类号】R319【文献标识码】A【文章编号】1007-8231（2015）12-0055-06

简要而言，人脑由思维神经系统、运动神经系统、内脏神经系统、内分泌神经系统等多个处理系统构成，由脑干网状结构的多个胆碱能神经核团，分别与丘脑、底丘脑、上丘脑、下丘脑相互投射形成多个相对独立的神经振荡环路，通过往返发放动作电位来产生激励脉冲。这些激励脉冲是中枢神经活动最底层的源泉，激励并控制着各个信息处理系统的神经元活动及其时序，再由这些系统顶层的氨基酸能神经进行信息输入、输出、反射、记忆等信息处理，同时通过单胺（组胺）能神经对各个系统进行交叉调制和影响，形成睡眠、清醒、兴奋、激动等不同状态，构成一个复杂的信息处理器官——大脑。

本文描述的是其中思维神经系统的“注意”控制环路的构成，“注意”指向的产生、维持、切换的工作机制，并以此阐述自闭症的本质。本文摘选自笔者关于“记忆、思维和意识的本质及人脑的工作机制”研究中的部分内容，更多内容，可参考笔者提交的中国专利申请：“对脑死亡的大脑进行脑激活的方法及装置”，申请号2015103518360；“多通道神经刺激装置及其应用”，申请号2015101775882；“神经网络的模拟装置及方法”，申请号2014106066977；“基于人脑工作机制的记忆和思维模拟装置”，申请号2015107802671；等专利申请文件的说明书所附带的资料。

1.人脑思维系统的“注意”控制机制

大脑的信号处理和控制机制是脑研究最重要的内容。我们能够通过解剖学了解大脑的组成和结构，了解各神经链路的投射关系，了解单个神经元及突触的结构及工作原理，但仍然无法明白大脑思维和意识的本质及工作，其主要原因，便是对大脑的工作机制，缺乏一个关键的系统性的认识，而一旦弄清楚这种信号的传递和控制机制，很多关于大脑的问题，甚至一些脑疾病的本质和起因，便迎刃而解。

1.1信息的输入传递通道

要分析大脑思维过程“注意”指向的形成和控制，需要先阐明各种信息输入通道的传递通路。大脑的信息处理包括对外部感觉信息和对机体内部信息的感知处理，跟思维相关的主要是外部信息处理。而这又包括二方面：一是外界各种感觉信息通过感觉器官的输入，包括视觉、听觉、嗅觉等等，不同感觉信息具有各自的输入传递通道；二是大脑皮质的中间神经元在思维活动中产生的中间信息，重新回馈投射到思维系统。对于各种感觉信息的输入传递通道，之前的研究比较多，但仍有关键之处被忽视。这里以其中的视觉和听觉输入通道为例，着重分析其与思维和“注意”的关系。

1.1.1视觉信息的传递通道。根据解剖资料分析，视觉信息传递通道的神经投射如图1。

根据图1，视网膜的感觉神经元的输出也即视神经，在视交叉之后分为两大通路：

第一条视觉传递通路的神经元很多，形成较大的视束，传递的是包含具体内容的视觉信息，通过外侧膝状体的中转再投射到初级视皮质，视觉信息由时间编码和频率编码转换为空间位置编码，完成对各种视觉信息（形状、大小、位置、颜色、亮度等）的初步识别，再投射到联合视皮质，完成对视觉对象的识别。之后，对于直接的视觉信息（具体的物体、图像、画面等），直接投射到联合皮质进行记忆、思维和反应活动，而对于涉及文字的视觉信息，则投射到皮质的阅读中枢，完成对文字的识别，再投射到联合皮质进行语言化的信息记忆和思维活动。联合视皮质还有神经直接投射到运动皮质。运动皮质与纹体和小脑等构成运动神经系统，运动神经系统不属于思维系统，既可以受思维系统的输出控制，也可以无需思维控制而直接根据视觉信息来反射和控制肌肉运动，且能够进行学习记忆和反应处理，这些“无意识动作”和“程序性记忆”完成了我们日常生活中无意识进行的大多数动作。

视交叉之后的第二条视觉传递通路的神经元较少，但实际却是更重要的，这一传递通路实际上至少包含三方面：⑴、投射向下丘脑。该投射传递的只是视觉信息中的亮与暗的信息，由下丘脑的视上核、乳头核等形成反射回路，再上行向丘脑和皮质的广泛区域、下行向脑干和脊髓等进行调制性的投射，（组胺神经元），用以形成日夜节律并进行睡眠和觉醒的控制。⑵、投射向顶盖前区，再投射向脑干网状结构。这一投射没有包含具体的视觉信息，只是传递视觉信息的有无和强度，（通过动作电位的发放频率来实现信息强度的传递），所以笔者把这一神经投射称为“报告”式投射。这一“报告”信号投射到脑干网状结构的视觉上行通道，并与同样投射到网状结构的其他感觉（听觉、嗅觉、触觉等）的“报告”信号进行“竞争”，如果能够激活网状结构向丘脑投射的视觉上行通道，便是引起网状结构的“注意”。顶盖前区同时有神经元下行投射向眼睛，用以反馈调节晶状体，通过瞳孔反射来调节进入眼睛的光强度。⑶、投射向上丘。上丘跟初级视皮质具有神经元的相互联系，同时上丘还有神经元下行最终投射向眼睛的动眼神经，进行眼动控制。分析上丘的作用是当视觉信息受到“注意”时，负责将视觉的具体“注意点”放在视觉信息的哪一部分，也即视野中的哪个位置或哪个对象，而上丘对眼动的控制，正是将眼睛晶状体的焦点投射在视网膜的相应位置上。

显然，第⑵和⑶两方面便跟思维的“注意”有关，其中投射向顶盖前区的第⑵方面是引起脑干网状结构对视觉信息的“注意”，而投射向上丘的第⑶方面是将视觉的“注意点”投向视野的哪个位置或哪个对象。值得一提的是，上丘通过顶盖前区向动眼神经的投射不需要经过运动皮质和小脑，而直接控制着眼睛的眼动动作。在做梦时，思维系统抑制不足出现神经活动，但运动皮质和小脑等运动神经系统的输出受到充分抑制，不会产生机体动作，只有动眼神经既受运动神经系统的控制，又可直接受网状结构和上丘的控制，所以能够跟随思维系统的神经活动（梦境）出现眼动动作，这也即是做梦时出现眼动动作的原因。

1.1.2听觉信息的传递通道。听觉信息传递通道的神经投射如图2。

同样的，听觉神经束的输出，在耳蜗核之后分为两大通路：第一条听觉传递通路（外侧丘系传导通路）从耳蜗通过内侧膝状体中继，向初级听皮质投射，用于传递包含具体内容的听觉信息；第二条听觉传递通路（丘系外通路）从上橄榄核分支，投射向脑干网状结构，该传递通路并不包含具体的听觉信息，只是传递听觉的有无和强度，也属于“报告”式投射。这一“报告”信号在网状结构跟其他输入的“报告”信号进行“竞争”，以引起网状结构对听觉信息的“注意”。两条听觉传递通路在下丘进行相互联系，下丘同时与初级听皮质有神经元相互联络，所以推测下丘的作用是当听觉信息受到“注意”时，控制将听觉的“注意点”放在听觉信息的哪一部分，比如哪个位置和哪个频率段。

触觉、嗅觉等其他感觉输入通道跟视觉和听觉通道类似，这里不再描述。

1.1.3而对于大脑在进行思维时，皮质的中间神经元在思维活动所产生的中间信息的投射处理，目前没有相关研究。笔者分析，这种中间信息除了向其他中间神经元投射以继续延续思维活动，还存在两方面投射：一方面向皮质联合感觉区进行回馈投射，使思维过程产生的信息被感觉皮质重新感知，这一回馈投射的生物学意义是将思维过程产生的中间信息整合到之前的信息中，但因此也产生了奇妙的“意识”：“意识”的本质是大脑感觉皮质对联合皮质思维活动的自我感知，（见笔者的2015101775882号中国专利申请所公开的“意识”的本质和形成）；另一方面进行下行投射，下行投射是多对少的聚合性投射，即皮质上多个中间神经元的活动共同激励一个下行神经元，而且应该是具有分组特异性的，即皮质不同分组具有各自的投射。这种分组不局限于解剖学上的皮质分区，而是依赖神经传递可塑性形成的，所以称为分组更合适。聚合投射的结果，是这种投射信号没有包含神经活动的具体信息，而只是传递对应分组的神经元是否在活动以及活动的活跃程度，（通过动作电位发放频率的快慢来实现）。这些下行的各个投射通路，经过中继后进入到脑干网状结构，也成为“报告”式投射，跟其他报告信号进行“竞争”，以引起或维持网状结构对该分组的神经活动的“注意”。这种皮质向网状结构下行投射的意义是：当该分组的神经元在进行思维活动时，这种“注意”能够维持网状结构和丘脑继续对其进行激励脉冲发放，以维持该分组的思维活动继续进行。笔者目前未能确定的是：皮质向脑干网状结构的下行投射，是否便是“皮质→丘脑网状核→脑干网状结构”这一投射通路，还是另有独立的投射通路？

1.2“注意”的产生、维持和切换。大脑思维活动的“注意”指向，是在脑干网状结构上产生和切换，再上行控制丘脑和皮质等其他区域的神经元活动。“注意”指向的切换在两个层面上进行：脑干网状结构负责将“注意”指向切换到某个信息通道，即“注意”哪一类信息；丘脑负责将“注意”指向该信息通道中的某些具体位置，即“注意”该类信息的哪一部分；而皮质尤其是大脑联合皮质则是在“注意”指向的控制下进行具体的信息处理。

1.2.1脑干网状结构对“注意”指向的控制。图3是大脑处理内外信息的神经投射简图。（详见2015101775882号中国专利申请说明书的内容，涉及思维系统的主要是左边部分）。包括视觉、听觉等外界输入信息通道和皮质上的思维神经通道，都有经过聚合性整合后的神经输出向中脑网状结构（脑干网状结构内侧区）进行投射，这些投射只传递信息的有无和强度（通过动作电位发放频率来传递强度），而不包含具体的信息内容，属于“报告”式投射。中脑网状结构具有多个并列的向丘脑进行投射的上行激励通路，对应接收这些来自各个信息通道的“报告”式投射，并且这些上行激励通路彼此之间交互投射进行互相抑制，形成类似“竞争”的现象：当某一时刻中脑网状结构的某组神经元受兴奋激活并上行向丘脑发放激励脉冲时，其输出同时对其他通路的神经元产生抑制，使得其他通路的神经元在同一脉冲周期内无法再激活输出，形成了网状结构上的单一性的“注意”指向。

至于在一个脉冲周期内，哪组神经元能够得到激活并上行发放激励脉冲，则取决于几个信号的共同整合：⑴、来自各信息通路的“报告”式投射的信号，（这一信号最主要，其信号强弱起决定性作用）；⑵、来自丘脑网状核下行投射的脉冲发放，（用于形成“中脑网状结构—丘脑”振荡环路的往返发放，也因此形成了每一个脉冲周期）；⑶、来自脑干、下丘脑、杏仁核等其他神经活动的调制作用，（用于调制振荡环路的振荡节律，从而决定睡眠、清醒、疲惫、兴奋等精神状态）；⑷、来自网状结构其他神经元的抑制性调制，（用于进行“竞争”）；这些信号共同进行兴奋整合，造成在“中脑网状结构—丘脑”振荡环路的一个脉冲周期内，中脑网状结构总有某组神经元的兴奋整合首先达到阈值而触发动作电位，也即其“报告”竞争成功得到应答而引起“注意”，于是其输出一方面向丘脑板内核上行发放激励脉冲，另一方面立即对其他通路的神经元产生抑制，使它们无法再激活输出。之后，在丘脑网状核下行发放的下一个脉冲的脉冲周期，上述整合和竞争过程又再次进行。周而复始，使得在每一个脉冲周期内，网状结构有且只有一个信息通路的“报告”竞争成功而引起“注意”，并上行向丘脑板内核进行激励脉冲发放，将信息处理所需要的激励脉冲投射向这一信息通路，实现了对思维活动的“注意”指向“哪一类”信息的控制。

1.2.2丘脑对“注意”指向的控制。丘脑的主要功能是中继，包括信息中继和激励脉冲中继。负责信息中继的是“特异性中继核团”，主要包括外侧核群、腹侧核群和膝状体核群，用于对视觉、听觉等各种信息输入进行中继和初级处理；还有腹前核和腹外侧核，用于传递运动系统的中间信息。而负责激励脉冲中继的是所谓的“非特异性核团”。实际上激励脉冲的发放是具有特定投射关系的，只不过是激励脉冲发放的特异性而非信息内容的特异性。激励脉冲的中继核团接收网状结构上行投射的激励脉冲发放，（胆碱能神经投射），其输出一方面发侧枝投射到网状核，再下行投射回到网状结构形成一个闭环振荡环路；另一方面这些中继核团的输出也向大脑皮质和基底核、边缘系统等多个区域进行激励脉冲的发放，激励和控制这些区域的神经元进行思维和运动等信息处理。

根据解剖资料分析，在丘脑，跟激励脉冲控制相关的中继核团主要包括丘脑前核群、部分内侧核群和板内核群。其中前核群和内侧核群接受脚桥被盖网状核和外侧背核的激励脉冲发放，其输出向部分大脑皮质、纹状体和杏仁核等进行投射，主要用于控制运动系统和情绪系统的中间信息记忆和整合；而板内核，接受中脑网状结构的激励脉冲发放，其输出投射到纹状体和皮质的广泛区域，用于激励和控制思维系统的信息处理也即思维活动，还有受思维控制的那部分运动（有意识动作）的处理。其中主要以丘脑板内核参与了思维系统的“注意”控制通路：当中脑网状结构的某一信息上行投射通路的神经元激活而向板内核对应的神经元发放激励脉冲时，板内核的这部分神经元被上行的激励脉冲所激活，其轴突输出以发散投射的方式上行向皮质相关神经元发放激励脉冲，使被投射的该部分神经元得到激励脉冲的协同兴奋，容易形成兴奋整合而进行链式激活，即进行思维活动。而丘脑网状核接收板内核的侧枝投射和皮质思维通道的下行投射，再下行向中脑网状结构进行回馈投射，维持中脑网状结构神经元的兴奋活动，即通过“中脑网状结构→丘脑板内核→丘脑网状核→中脑网状结构”首尾相接的投射来构成“中脑网状结构←→丘脑”往返发放的激励脉冲振荡环路。该振荡环路产生的激励脉冲，是思维系统神经活动的源泉，激励并控制着思维系统其他神经元的活动及其时序，所以也可称为思维控制环路，其作用类似于电子计算机的时钟控制信号。

所以，中脑网状结构、丘脑板内核和丘脑网状核构成了思维系统的激励脉冲振动环路，依此也构成其“注意”控制环路，其接收各个信息通道的“报告”式投射的信号，再对思维系统的哪一信息通道的哪部分神经元进行激励脉冲发放，以此控制思维的“注意”指向。“注意”控制环路各通道的信号投射如图4所示，典型的神经元投射如图5所示。

其中中脑网状结构的上行发放决定着丘脑板内核的哪组神经元能够激活输出，而丘脑板内核这组神经元的激活输出又决定着皮质的哪部分神经元能够进行信息处理。中脑网状结构负责的是将“注意”指向切换到某一个信息通道，即“注意”哪一类信息；而丘脑负责的是将“注意”指向该信息通道中的某部分神经元，即“注意”该类信息的哪一部分；而联合皮质是负责具体的信息处理（思维和反射等活动），并通过感觉皮质自我感知这一处理过程，产生了自我“意识”。比如，中脑网状结构控制将“注意”指向视觉信息，丘脑控制在视觉画面中“注意”哪一个物体，而联合皮质则是负责识别这个物体，并同时通过感觉皮质感知联合皮质的活动，“意识”到这个物体的存在。

1.2.3“注意”的维持。当一个思维过程在进行时，该思维通道的中间神经元活动处于兴奋状态，这些神经元的兴奋输出，除了继续向前发放以进行链式激活之外，还同时通过聚合式投射，产生两路下行的投射信号：第一路下行信号回馈发放到丘脑板内核，通过兴奋整合使板内核将下一个激励脉冲继续向该通道进行发放，以激励该通道的中间神经元继续向前激活，该下行信号还同时发侧枝投射到丘脑网状核，促使振荡环路能够继续进行；第二路下行信号是向中脑网状结构进行“报告”式的投射，通过竞争维持中脑网状结构对该通道的继续“注意”。（由于缺乏更细节的解剖资料，笔者无法确定第二路下行投射与第一路的侧枝向丘脑网状核的投射是否是统一的）。这两路下行投射信号共同维持思维控制环路对该通道的“注意”指向，并且，中脑网状结构该通道神经的兴奋输出，也同时对其他信息通道的神经元进行抑制，抑制其他通道神经元的兴奋，这即是思维的“注意”维持的工作机制。

1.2.4“注意”的切换。导致“注意”指向出现的切换，大概有以下这几种情况。

1.2.4.1思维活动的内容发生变化。在思维过程中，原有思路的信息联想或转换到其他方面的信息，也即原有思维通路的神经元活动由于整合而反射到其他分组的神经元，引起其他分组神经元兴奋激活，而这部分神经元的兴奋，按照同样的机制产生下行投射信号，一方面回馈投射到丘脑板内核，使得板内核将下一个激励脉冲向该部分神经元进行发放，维持其神经元能够继续活动；另一方面下行向中脑网状结构进行“报告”投射，如果该部分神经元跟原有思路不属于同一思维通道，则吸引了中脑网状结构对新通道的“注意”。至此，使思维的“注意”指向在不同思路之间进行主动切换。

1.2.4.2外部输入信息的竞争。在思维过程中，如果有外部信息的输入，（看到什么，听到什么，感觉到什么等），其输入会通过非特异性通道向中脑网状结构传递兴奋即进行“报告”，至于能否引起“注意”，则要看其信号强度。如果输入信息足够强，（看到意外图像，听到突发声音，受到刺疼等），则会提高其“报告”信号的动作电位发放频率，最终使相关信息通道神经元的兴奋整合更快并触发激活，向丘脑上行发放激励脉冲，并反过来对之前的“注意”通道进行抑制，也即“竞争”成功并获得中脑网状结构对该信息输入的“注意”。至此，将思维的“注意”指向，切换到对该外部输入信息的处理上。

1.2.4.3其他调制通路的影响。在思维过程中，其他调制通路的调制信号的影响，比如运动神经系统的状态，情绪系统的情绪影响，内脏和内分泌系统的突发变化，酒精、药物、毒品及其他物质的作用等等，都可能对各个信息通道的神经活动造成影响，从而影响中脑网状结构对各种信息通道的“注意”控制，造成“注意”指向的切换。

1.2.4.4“注意”控制通路的神经元工作异常。特别是中脑网状结构各个上行投射通路之间进行互相抑制的作用出现异常。在这种情况下，当某一信息通路成功引起“注意”而在进行信息处理的过程中，如果无法维持对其他信息通路进行合适的抑制，便可能导致其他通路出现不容易激活或意外激活，使“注意”切换出现异常。（详见后面1.2.7部分）。

1.2.5综述之，思维控制环路对思维系统的“注意”指向进行控制、维持和切换。其中中脑网状结构负责的是将信息处理的“注意”指向“哪一类”信息：通过“中脑网状结构←→丘脑”之间上下往返发放的同步脉冲、跟各种外部信息和中间信息的输入信号强度（动作电位发放频率）进行比较整合，来使网状结构的上行激励脉冲向丘脑板内核发放的分区和分组位置发生变化，以选择转向“哪一类”信息通道，（比如，指向视觉、听觉、触觉等，或指向皮质正在进行思维的中间信息通道）。而丘脑负责将信息处理的“注意”指向同一类信息通道中的“哪一部分”：当丘脑某一分区的某组神经元受到网状结构上行发放的脉冲激励时，其神经元激活并向皮质上所投射的那部分神经元发放同步激励脉冲，通过兴奋整合使皮质上该部分神经元进行链式激活即思维活动，从而控制思维活动的“注意”指向这部分神经元所对应的信息上，（比如，在视觉信息中“注意”哪一个人，在众多声音中“注意”哪一个声音，在思维活动中“注意”哪一方面的内容）。而皮质负责具体的信息处理：联合皮质上对应着各个信息元的中间神经元，在丘脑同步脉冲的发放激励下，进行着有序的依次逐个或逐组的步进激活，形成链式激活，实现大脑对信息的识别、思维、反应和记忆功能，（比如，那个人是谁，那个声音说什么，那个问题是什么，等等）；并同时投射到感觉皮质，通过感觉皮质感知联合皮质的活动，形成对思维活动的自我感知也即形成“意识”，（比如，意识到那个人的存在，意识到那个声音，意识到“我”在进行什么思维，等等）。

1.2.6思维控制环路的可塑性。笔者分析：在思维控制环路的各种神经投射中，在网状结构的层面上，包括各个感觉输入通道向中脑网状结构的“报告式”投射，及中脑网状结构向丘脑板内核的上行投射，还有丘脑网状核向中脑网状结构的下行回馈投射，其投射关系是属于固定结构，是基于基因的从大脑开始发育时便生长形成的。而丘脑层面和皮质层面的投射关系，包括板内核向皮质的上行投射，皮质向丘脑板内核和网状核的下行回馈投射，（都是氨基酸能神经元），其投射关系是具有可塑性的，在婴儿时期是广泛性的投射，广泛性地建立有突触联系，之后在成长过程中随着对信息的学习和更新，有信号关联性（即其神经活动具有关联性）的神经元之间的突触得到保留或加强，而没有信号关联性的神经元之间的突触被弱化或消亡，于是在空间位置上逐渐形成具有信号关联关系的投射结构（位置编码），而且这种依赖可塑性建立起来的投射结构，在成年的学习过程中一直在不断更新。

丘脑与皮质之间的这种激励脉冲的具有空间关系（位置编码）和时序关系（时间编码）的投射关系，与皮质的神经元（主要是氨基酸能神经元）之间依赖可塑性建立的投射关系（位置编码），共同构成了对信息的记忆关系。而正是由于丘脑向皮质的激励脉冲的投射发放具有时序关系，才使皮质上对应于一个特定信息元的同一个或同一组神经元，能够在记忆或思维过程中先后被多次重复激活而不会出现混乱，这也使大脑能够以更少的神经元及突触来实现对更多的信息记忆和思维。比如，同一个字或词，在阅读或背诵一篇课文中先后出现多次，这时大脑并不需要在皮质上重复形成或使用多个神经记忆结构，而只是通过时序上控制丘脑上行发放的激励脉冲对皮质上同一神经记忆结构进行先后多次激活来实现。

1.2.7“注意”维持能力与“注意”切换能力的平衡。笔者分析：思维系统“注意”控制环路的“注意”维持能力和“注意”切换能力的细微差异将表现为不同人的性格差异，而这种差异的两种极端情况，便是“注意缺陷症”和“自闭症”的本质。

正常时，该控制环路的“注意”维持和“注意”切换能力应该处在平衡状态，大脑既能进行正常的“注意”维持以完成稳定连贯的思维，而思维过程中碰到新信息时也能进行正常的“注意”切换，切换到对新信息的处理上。在不同人，“注意”控制环路各通道的神经元及其突触的数量和效能（包括神经递质和调质的释放）会略有差异，造成不同人的“注意”维持和切换能力会有一些差异，因此表现为不同的认知偏好和不同的性格。比如“注意”维持能力较强的人，比较能够专注和致力于处理某一事情；而“注意”切换能力较强的人，则比较善于观前顾后，综合考虑各种事情。

但如果这种差异超过一定程度，便会导致思维活动异常。比如，中脑网状结构各信息上行投射通路之间互相抑制作用不足，会导致“注意”维持能力不足，这种情况下，在某一信息通路成功引起“注意”而进行信息处理的过程中，如果无法维持对其他信息通路进行有效的抑制，便可能导致其他信息通路会随意引起“注意”，这时中脑网状结构无法将“注意”持续维持在某一信息通路上，而是在不同信息通道中进行非正常的频繁切换，这表现为“注意”集中困难和持续时间短暂，大脑无法专注于某件事情，即“注意缺陷”（ADD）。而如果这种抑制作用过强，导致“注意”切换能力相对不足，则会造成一旦进入某一思维活动，便对其他信息通道进行过强的抑制，导致“注意”指向无法进行正常切换，这最终表现为“自闭症”症状。（见后面关于“自闭症的本质”）。

1.2.8“注意”的切换速度与脑电“N400”。对于正常的思维活动，由于是在联合皮质的相关神经元之间进行链式激活，依赖的是丘脑向皮质发放的同步脉冲的激励，所以思维能够以较快的速度进行，在具有增强性调制的情况下（处于兴奋或紧张思维），神经元链式激活的步进速度可以达到每秒十几个步进以上，也即每个步进耗时不到一百毫秒。但是，对于“注意”指向的切换，不管是在来自外界的无关联性的不同感觉信息之间、或者是在来自思维过程的无关联性的不同思维内容之间、或者是在内外不同信息之间进行切换，其过程则相对复杂：某一信息要得到新的“注意”，需要该信息通道的神经元先激活发放，再经过聚合投射到中脑网状结构进行“报告”，再在中脑网状结构进行兴奋整合并跟之前的“注意”通道竞争，竞争成功后中脑网状结构该通道的上行神经再向丘脑板内核进行投射发放，板内核再向皮质上跟该信息相关的神经元进行同步脉冲发放，这时才能产生跟该信息相关的感知或思维，引起“注意”。所以，“注意”切换需要几次神经活动，耗时大约在几百毫秒左右。

大脑在没有关联的不同信息之间进行“注意”切换时，引起思维系统“注意”控制通路神经活动的变化和迟延，正是脑电研究中事件诱发电位“N400”的产生原因：在默读一段句子且句末是语义没有关联性的词语，或者在呈现两幅完全不相关的图片时，大脑在无法联想到的也即没有关联性的两种不同信息之间，进行“注意”的切换，引发思维控制环路的激励脉冲发放的迟延和变化，产生了脑电诱发电位的“N400”现象。由于“注意”指向发生在信息输入、识别和中间处理环节，而与运动输出无关，所以Wernicke失语也即感觉性失语患者的“N400”不会产生，而Broca失语也即运动性失语患者的“N400”能够产生。

2.自闭症的本质

自闭症是思维系统“注意”控制机制工作异常所导致。大脑思维控制环路的“注意”指向无法在各信息通道之间进行正常的“注意”切换，而异常地过度集中和维持在某些对内部中间信息进行处理的神经通道上，从而相对地抑制了其他神经通道的活动，特别是抑制了对视觉、听觉、触觉等外界信息输入通道的“注意”，造成患者对外界信息能够感知，但却不易引起“注意”，于是这些外界信息便无法得到思维系统的正常处理，因此导致自闭症。由于患者能够感知外界信息，所以能够进行行走等日常活动和避险等本能动作，即无需思维系统的意识控制的、直接受运动神经系统控制的动作，也不会出现幻觉，但各种外界输入信息（视觉、听觉、触觉等）不易引起脑干网状结构“注意”控制环路的“注意”，也就不易得到思维系统的处理，（缺乏同步脉冲的激励）。所以，患者对各种外界输入信息包括外界的事件、别人的谈话内容等信息不容易“注意”，反应较弱甚至迟钝，而异常的专心“注意”于自己的某些思维活动，即所谓患者常常“生活在自己的内心世界”。而且，由于语言交流的过程往往需要在不同信息内容之间进行随意和频繁的切换，而患者的思维系统却难以进行正常的“注意”切换，所以患者跟他人进行语言交流时会出现困难和障碍，久之便会由于困难而回避这种交流。而由于对外界信息的“注意”较弱，患者也不容易“注意”到他人的表情、目光、语气、情绪等这些微弱的细节性的信息，更不会“注意”到自己的情绪表现以及这些表现引起他人的什么反应，所以患者无法形成对自己和他人的情绪和表情的正常感知和反应，长期以往，便导致患者缺乏正常的情绪表现和情感交流。也就是说，自闭症的语言交流障碍和情感缺乏这些症状，其实是由于其思维系统的“注意”指向无法进行正常切换所导致的结果。根据“注意”切换异常的不同程度，自闭症也可有程度不同的多种表现，严重时患者可将“注意”指向长期维持在某些中间信息的神经活动上而完全忽视各种外部信息，造成语言交流退化甚至最终丧失，甚至由于失去对其他事情的“注意”而失去对自己行为的反馈和自我控制，做事只随自己心思，导致产生冲动性或攻击性行为。

从大脑“注意”指向的控制机制来看，这种“注意”切换的异常，可能是：⑴、外界输入通道向中脑网状结构的投射信号本身过弱，无法引发“注意”；⑵、皮质的思维通道向中脑网状结构的下行投射信号过强，从而更多更强地引发中脑网状结构“注意”控制通路的“注意”指向；⑶、中脑网状结构的各上行通道之间互相抑制的作用过强，某通道一旦得到“注意”便异常强烈地抑制其他通道的竞争信号。从自闭症的表现来看患者对外界信息不容易注意，似乎是第⑴，但笔者分析认为更主要的还是后面两种，尤其是第⑶种，第⑵也可能是第⑶所导致的。理由包括：⑴、如果是外界输入通道的投射信息本身过弱，便应该只是某个特定信息通道（视觉、听觉、触觉等通道之一）过弱，而不应该是对所有的外界输入信息都不容易“注意”；⑵、患者并非无法“注意”外界信息，只是难以进行正常的切换，患者有时也会长时间地专注于某些外部信息，比如长时间玩耍一件物品或长时间专注于做某一事情，说明自闭症更主要的还是“注意”切换的异常。⑶、虽然先天性听觉障碍，包括先天性耳聋，也会造成患者的智力发育不良，但其症状表现跟自闭症是完全不同的。而且很多自闭症患者可以是听力正常的。⑷、有研究发现，有些自闭症患者对某些声音很敏感，常常会觉得很吵，但对交谈却存在障碍，说明患者并非对听觉感知不足，而是能够感知但没有去“注意”，所以无法正常处理这些声音信息，而只是把它当成噪音，（视觉可以通过“不看”来回避，但听觉无法通过“不听”来回避）。所以说明自闭症更主要的还是中脑网状结构的各上行通道之间互相抑制的作用过强，使中脑网状结构的“注意”指向过度维持在某些思维通道，而难以进行正常的“注意”切换。

而且，由于“注意”无法正常切换，患者无法正常处理视觉和听觉等外界信息，久而也会导致这些信息传递通道的退化，并造成联合皮质思维通道向网状结构的某些下行投射信号过强。而由于大脑的思维通道也是存在多个不同分组和不同通道的，各个通道通过各自的下行投射通路向网状结构进行投射，自闭症导致的只是其中某些通道的投射过强，所以患者所专注的思维内容也是片面的，并可能因此造成某些方面的思维能力过弱，而在其“注意”指向过强的通道，由于长期专注于在这些通道进行信息处理，可能会造成该方面的信息和思维能力特别强大，以致成为畸形的偏重某一方面的“天才”。

造成“注意”指向控制异常的病因可能大部分是先天性的，即大脑在婴幼儿生长时便形成神经通道的结构性发育异常。后天因素也可能是由于某些神经递质或调质释放异常，或者来自脑干包括脑干网状结构的调制性神经核团的调制作用异常，导致网状结构互相抑制作用过强；甚至，由于皮质的下行投射通道属于氨基酸能神经，其信号传递是具有可塑性的，所以也不排除某些“注意”异常是长期环境影响造成的。

由于大脑的各个神经通道普遍存在交互调制，所以，导致自闭症产生的原因，也可能对其他神经活动产生影响，导致患者同时出现其他方面的脑功能异常，使自闭症显得更加复杂。在治疗自闭症时，需要认识到导致自闭症的本质是其思维系统的“注意”控制机制无法进行正常的切换，而感知异常、交谈障碍和情感缺乏等特征症状实际上是其“注意”指向切换长期异常所导致的结果，治疗需要针对其本质才更有效。

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