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一只手画圈一只手画框做不到啊

“同时处理多个任务”这个概念,在问题中并没有定义好。严格的来说,我们的大脑本质上是一个并行任务系统,无时无刻不在同时处理多个任务。我们在呼吸、心跳的同时,还在听和看,并且同时有触觉和对温度的感知,此外,我们还在进行着思考和预测,进行情绪方面的处理。因此,我们在处理手头任务时,对这一任务的感知信息,几乎从来不是单一类源的,至少,我们很难在做一件事情时不掺和情绪。所以,我推测认为,这里所说的“不能同时处理多个任务”,指的是人脑注意力调控方面的特征,也就是处理复杂认知任务的特征。

人脑的注意力调控,并不像计算机进程调度那样简单。对于不同难度 / 复杂度 / 类型的任务,人脑内有不同区域和机制对应的进行处理。无论是哪种机制,在涉及注意力的处理目标 / 预期任务时,对其他同种类型任务的处理 / 反应能力就会降低 [1]。处理能力降低来源于两个方面,一个称为 任务切换耗散  (switching costs),另一个被称为 任务混淆耗散  (mixing costs)[2, 3]。前者是指 在同时处理的两个任务间相互切换时,人脑认知压迫前一任务并强化后一任务所需要的时间和导致的 认知能力降低;根据所处理任务的复杂度不同,这一切换的时间可以有很大差异,简单任务消耗时间在 200 毫秒左右。后者是指,在认知切换到后一任务之后,头脑中仍然会时不时的出现前一任务的内容, 这不可避免的会降低认知能力;比如,在 TB 剁手之后切换到编程任务时候,头脑中仍然会出现剁手任务场景,而编程任务本身需要消耗特别多的脑力,因此使人面临畏途,容易退缩到剁手任务来。

典型的,在处理复杂单一任务的开始阶段,人脑要为该任务“ 分配资源并构建资源 ”,这包括分配运动、视觉方面的感知,认知的任务特异化 (cognitive categorizations),运动输出的调制,以及这些方面功能的综合关系构建[4]。这类似于对计算机编程。配置好之后的人脑为任务做好了准备,并在一定时间内,处理任务的过程中能不断的优化配置,使得对该任务的处理效率不断提高。在任务的整个生命周期,人脑内维持一套典型的信号特征,被称为 执行控制信号  (Executive control signals)[5]:

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在上图中可以直观的看到一个任务周期所经历的三个过程: 起始、维持和结束 。不考虑维持阶段的时间,起始和结束信号对于日常认知任务情况就需要接近一分钟的时间,这决定了日常认知任务之间的任务切换耗散会比较大。

特别的,我们考察一系列日常认知任务的起始阶段信号:

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可以看到 [6, 7]:

  1. 起始信号时间持续长度基本相同
  2. 不同的认知任务调用了基本类似的脑区 / 认知网络

这第二点决定了, 人脑在不同日常认知任务自己切换时,除了面临任务切换耗散和任务混淆耗散问题,还面临认知通道 问题 。我们的视觉、听觉、运动等基本功能区域在被一个任务初始化之后,信号处在维持阶段,也就是相应的通道被占用了,我们脑子里并没有多出来的通道和网络处理另外的问题,如果再引入一个类似任务,则面临通道的冲突。这将导致两个可能的结果:任务切换或者任务冲突,后者会导致认知表现的严重降低,对于高度复杂任务,则是不能进行。我们可以两只手同时画圆圈,但是不能做到一只手画圆同时另一只手画框,因为后者是双任务占用同一网络。在开车时候,需要使用语言功能区域读路标和计划下一步的动作,如果同时打电话 / 发短信,就引起了语言通道的冲突,导致二者表现显著下降。而我们可以同时听歌 / 唱歌和跑步,因为这两者并不共用功能通道。

总结:

1. 对于两个或多个认知任务,如果存在共用功能通道,则在人脑中引起通道冲突,导致认知能力下降。反之则可以并行处理。

2. 由于人脑的执行控制信号机制,在一定时间内持续的处理某一任务时,认知能力会持续升高 [8],直到大脑疲劳。因此更高效的工作方式不是 同时处理多个任务, 而是一次仅处理一个任务不分心;不是耗时间加班,而是适时而又有规律的休息。

3. 通过锻炼确实可以提高同时处理两个特定任务的能力,因为人脑习得了新的工作模式,但是这种能力并不因此具有泛化性,也就是在处理其他两个任务并行时并不起效。这样的锻炼因此不具有任何实际意义。

[1] Duncan, John. "The locus of interference in the perception of simultaneous stimuli." Psychological review 87.3 (1980): 272.

[2] Philipp, Andrea M., et al. "Mixing costs and switch costs when switching stimulus dimensions in serial predictions." Psychological Research 72.4 (2008): 405-414.

[3] Goffaux, Philippe, et al. "Behavioural and electrophysiological measures of task switching during single and mixed-task conditions." Biological psychology 72.3 (2006): 278-290.

[4] Meiran, Nachshon. "Reconfiguration of processing mode prior to task performance." Journal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition 22.6 (1996): 1423.

[5] Dosenbach, Nico UF, et al. "A core system for the implementation of task sets." Neuron 50.5 (2006): 799-812.

[6] Posner, Michael I., and Steven E. Petersen. The attention system of the human brain . No. TR-89-1. WASHINGTON UNIV ST LOUIS MO DEPT OF NEUROLOGY, 1989.

[7] Petersen, Steven E., and Michael I. Posner. "The attention system of the human brain: 20 years after." Annual review of neuroscience 35 (2012): 73.

[8] Cohen, Jonathan D., et al. "Closed-loop training of attention with real-time brain imaging." Nature neuroscience 18.3 (2015): 470-475.

原文  http://daily.zhihu.com/story/7643247

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