心跳越不规律越健康，那注意力呢

两个人的心率都是每分钟 60 次。把每两次心跳之间隔了多少毫秒逐个记下来，第一个人是这样的：

1000, 1000, 1000, 1000, 1000 ms ...

第二个人是这样的：

940, 1010, 1080, 1030, 960 ms ...

如果问谁的心脏状态更好，直觉会选第一个：规律、稳定。答案正好相反。健康的心跳本来就不规律；像节拍器一样精准的心跳，往往出现在高度紧张、极度疲劳或者生病的时候。这串间隔有多不规律，就是运动手表上常见的 HRV（Heart Rate Variability，心率变异性）。

我在上一篇里专门讲过 HRV。写完以后，留下来的不是哪个公式，而是一个看问题的角度：一个生理指标好不好，不能只看它的数值，还要看身体能把它调动多大的范围。心率 60 本身说明不了什么；能随着需要在 50 到 90 之间灵活地调，才说明调控它的系统是好的。

那篇文章里还有一件事没有解释。有一个下午，我的 HRV 掉得很低，而我自己的感觉是：

并没觉得压力大，就是人有点木木的，思维不太活跃。

“木木的”说的是注意力。我们平时评价注意力，用的也是一个数值：专不专注，反应快不快。可如果换成 HRV 的角度，注意力背后会不会也有一个调控系统，真正该量的是它能调动的范围？

本文就从 HRV 的这个启示出发：先看清楚心跳的“不规律”到底在量什么，再到注意力里去找对应的东西，看看能不能照着量。

一、心跳为什么要不规律

现象：心率一直在变

“心率 60”是一分钟的平均数。逐拍去看，每一拍之间的间隔（医学上叫 RR 间期）都不一样：吸气时心跳加快、间隔变短，呼气时变慢、间隔变长；站起来、走两步、想起一件着急的事，心率也会跟着变。

原因：心率变，是为了让血压不变

心脏里有一个天然的起搏点，叫窦房结，自己的节奏大约是每分钟 100 次。静息心率之所以只有 60 多，是因为迷走神经一直在踩刹车；它可以在一秒之内松开或踩下，所以能做到一拍一拍地调速，这在上一篇里讲过。

可它为什么要一直调？因为心脏的任务不是按某个固定速度跳，而是让全身的血压稳定。身体时时刻刻都在打扰血压：站起来时血液往腿上坠，呼吸时胸腔里的压力一起一伏。颈动脉和主动脉上有感受血压的压力感受器，血压一低，迷走神经就松开刹车，心跳加快；血压一高，就踩下刹车，心跳放慢。这个回路叫压力反射。站起来那一下，最能看出它的作用：

这里其实有两层。一层是被稳住的结果：血压；另一层是用来稳住它的动作：心率。好的调控系统，结果稳，动作灵活，而且能动的范围宽。HRV 量的是动作那一层：迷走神经能多快、多大幅度地调动心率。紧张、疲劳、生病时，迷走神经撤退，心率就变得像节拍器。这不是因为身体更稳了，而是调控者没有余量了。

所以 HRV 的启示可以归结成一句话：看一个被调控的系统，先分清哪个量应该稳、哪个量应该动，再去量那个应该动的量能动多宽。

带着这句话去看注意力，第一个问题就是：注意力背后，有没有这样一个调控者？

二、注意力背后有没有一个调控者

现象：盯得越久，漏得越多

最早认真研究注意力能维持多久的，是二战时期的英国皇家空军。雷达操作员要在屏幕上盯几个小时，等待偶尔出现的敌机信号，可值班到后半段，漏看的信号明显变多。

1948 年，心理学家 Mackworth 把这个场景搬进了实验室，设计了后来很有名的“钟表测试”：一根指针每秒跳一格，偶尔会一下跳两格，受试者要在它跳两格的时候按键。结果和雷达站一样，开始后不久，漏报就越来越多¹。后来大量研究都重复了这个现象，衰减通常在 15 分钟以内就会出现。这被称为警觉衰减（vigilance decrement）。

第一次尝试：注意力是一块电池

最直观的解释是：注意力是一种有限的资源，持续的任务消耗得比恢复得快，就像电池慢慢没电。如果真是这样，注意力就只有一个数值，“还剩多少电”，谈不上调控。

这个“电池说”在心理学里流行了很多年，最有名的版本叫“自我损耗”（ego depletion）：先做一件费意志力的事，接下来的自控就会变差。可是 2016 年，23 个实验室按同一套预先登记的方案一起重复这个实验，一共 2141 人，测出来的效应量只有 d = 0.04，置信区间包含 0，也就是说几乎没有效应²。

电池说的另一个麻烦是，它解释不了为什么任务越单调，衰减反而越快。真要是耗电，越轻松的任务应该越省电才对。

原因：注意力不是被用光了，而是被调低了

现在比较有解释力的看法，是把“耗电”换成“调控”。

Thomson 等人在 2015 年提出的资源-控制理论认为：注意力的总量并没有减少，但大脑默认会往自己的念头上漂，把注意力按在任务上需要执行控制，而执行控制会随着时间变弱。于是走神越来越多，表现越来越差³。

Kurzban 等人走得更远。他们认为，“累”的感觉并不是电量见底的读数，而是大脑在算一笔账：把有限的执行功能留在这件事上，放弃了别的什么。当这件事的回报越来越低，费力感就越来越强，它是一个“该换件事了”的信号，人于是减少投入，表现也就下降了⁴。

这两种解释的共同点是：注意力不是被耗尽了，而是被一个调控系统调低了。这就和心跳对上了：注意力背后也有一个调控者，它会根据情况把投入调高、调低。

调控者：脑干里的一个增益旋钮

这个调控者在哪？目前证据最多的候选，是脑干里一个很小的核团：蓝斑（locus coeruleus）。它是大脑去甲肾上腺素的主要来源，投射到几乎整个大脑皮层，放电强的时候，皮层对输入的反应就被放大，像是拧大了一个增益旋钮。

它还有一个方便的特点：蓝斑放电的强弱，和瞳孔大小的变化高度同步。早在 1973 年，Kahneman 就在《注意与努力》一书里用瞳孔扩张来衡量“心理努力”：心算越难，瞳孔扩得越大⁵。后来的研究把这个现象和蓝斑联系了起来。Aston-Jones 和 Cohen 的适应性增益理论认为，蓝斑有几种工作状态⁶：

• 专注：基线放电中等，任务相关的刺激一来，就有一次短促的放电（叫相位反应），瞳孔跟着扩张一下。这时人对任务反应又快又准。
• 分心、找别的：基线放电偏高，对当前任务的相位反应反而变小。这时人更容易被别的东西吸引。作者认为，当前任务的回报变低时，大脑就会切到这个状态，去探索别的选择，这正好对上 Kurzban 说的那笔账。
• 困倦：基线低，相位反应也小，人迟钝、容易漏看。

把它和心跳放在一起看，结构是一样的。蓝斑相当于迷走神经，它调动的增益相当于心率，是应该动的那一层：任务来了拧大，回报低了松开去找别的，困了整个塌下去。被它稳住的结果相当于血压，是任务表现：该反应的时候，又快又准，一次一次都差不多。

问题是，增益在脑子里，看不见；能直接拿到的只有表现那一层。如果把 HRV 的算法用在表现上，会得到什么？

三、照搬 HRV 的算法去量

先要有一串数

HRV 能算，是因为心脏自己会产生一个接一个的离散事件，我们只需要记下间隔。注意力不会“跳”，也不会在某个时刻发出一个信号说“我现在走神了”。

最直接的办法是问本人。Killingsworth 和 Gilbert 做过一个很有名的研究：让 2250 名成年人装一个 App，在一天里随机时刻弹出问题，“你现在在想正在做的事吗？”结果是 46.9% 的时刻，人在想别的事⁷。可这没法当 HRV 用：一天最多问几十次，每次只有“在 / 不在”两种回答，而且依赖本人察觉。我那个下午如果被问“你在走神吗”，大概会回答“没有啊，我在干活”，只是干得很慢。

研究睡眠和疲劳的人用的是另一个办法：精神运动警觉测试（Psychomotor Vigilance Test，下文简称 PVT）。规则简单到近乎无聊：屏幕上隔几秒随机出现一个跳动的毫秒计数器，看到就按键，按下去计数器停住，显示这次用了多少毫秒。标准版测 10 分钟，刺激之间随机间隔 2 到 10 秒⁸。

每次从数字出现到按下的时间叫反应时（Reaction Time）。10 分钟下来，就得到一串形状和 RR 间期一模一样的数据：

268 ms, 241 ms, 256 ms, 302 ms, 249 ms, 277 ms, 255 ms, 612 ms, 263 ms ...

可这串数和注意力是什么关系？按一下键，测的明明是反应。

一次反应时里，哪一段是注意力

把一次反应拆开看。数字出现以后，要先被眼睛看到，再决定按，再让手指动起来。注意力在屏幕上时，这一串几乎是立刻开始的，整个过程两百多毫秒，长短主要由神经传导和肌肉决定，同一个人今天和明天差不了多少。

注意力不在屏幕上时，数字照样出现了，可这一串要等注意力回到屏幕上才开始。等的这一段，会整段加到反应时上：

所以一个反应时可以粗略地拆成两段：反应本身的耗时，加上等注意力回来的时间。前一段是速度，后一段才是注意力。注意力在的时候，后一段接近 0，反应时整整齐齐地落在两百多毫秒；注意力一离开，后一段突然冒出来，就成了上面第 8 次那样的 612 毫秒。

换句话说，PVT 并不是在比谁的手快，而是每隔几秒“抽查”一次：数字出现的这一刻，注意力在不在屏幕上。它用反应时来测注意力，靠的是第二段，所以它最看重的指标不是平均反应时，而是有多少次明显“等了一下”。

这样一次明显的等待，就叫一次走神（lapse）。标准 PVT 把 500 毫秒以上的反应记为一次走神；后来 Basner 等人把测试压缩到 3 分钟、刺激间隔缩短到 1 到 4 秒，为了补偿灵敏度，把阈值降到了 355 毫秒⁸。走神次数是 PVT 对睡眠不足最敏感的指标，航天、航空、交通领域评估疲劳都用它。

现象：一次走神，就让两个数翻了几倍

HRV 最常用的两个公式是这样的。设一串间隔为 $x_1, x_2, \dots, x_N$：

• SDNN 就是这串数的标准差，衡量整体有多分散；
• RMSSD 是相邻两个数之差的均方根，衡量“一下一下”的变化有多大。

在心跳上，这两个数越高，说明迷走神经调得越灵活。我们把同样的公式分别用在 16 个心跳间期和 16 次反应时上：

心跳那一串，波动是平滑的：吸气时间隔变短，呼气时变长，SDNN 和 RMSSD 都是 30 多毫秒。反应时那一串，前后 15 次都整整齐齐，标准差只有 17.8 毫秒；只因为第 8 次那个 612 毫秒，标准差变成了 88.3，相邻差均方根变成了 132.3。

如果按 HRV 的逻辑解读，第二串数“波动更大，调控更灵活”。这显然不对：那次波动恰恰是注意力掉线了。

原因：反应时是“血压”，不是“心率”

回到第一节那句话：先分清哪个量应该稳、哪个量应该动。

PVT 的要求是“每次都一样快”。一个专注的人，反应时会稳定地落在一个很窄的区间里。所以反应时不是调控动作，而是被稳住的结果，它在注意力里的位置相当于血压，不相当于心率。血压大起大落说明调控没守住，反应时大起大落也一样：波动主要来自没能维持住专注，一次走神、一次眼皮发沉、一次脑子里闪过别的事。

于是，反应时里的大波动对应的不是 HRV 里“好的波动”，而是 HRV 计算前要剔除的那部分：早搏和伪迹。在 HRV 里它们是噪声，要先删掉才能算；在 PVT 里，它们恰恰是要数的信号。

研究里的证据也指向同一个方向：

• 睡眠剥夺：Doran、Van Dongen 和 Dinges 让受试者 88 小时不睡，每 2 小时做一次 10 分钟 PVT。反应时的波动随着不睡的时间越来越大。他们的解释是“状态不稳定”：缺觉的大脑会在几秒钟的尺度上，在清醒和入睡之间来回切换⁹。
• ADHD：一项汇总了 319 项研究的元分析发现，ADHD 儿童和青少年的反应时波动明显大于正常发育的同龄人（效应量 g = 0.76），成人也是如此（g = 0.46）；而一旦把波动考虑进去，他们的平均反应速度并不更慢¹⁰。

把两边的对应关系放在一张表里：

反应快，不等于注意力在

前面把一次反应拆成了两段：反应本身的耗时是速度，等注意力回来的时间才是注意力。所以注意力和反应速度不是一回事。反应速度回答的是：注意力在线的时候，从看到到按下要多快，它取决于神经传导和动作准备，也取决于人有多清醒。注意力回答的是另一个问题：注意力有没有在这件事上，能在上面待多久。

这也解释了一个日常经验：无聊的时候，注意力明明已经飘走了，手上的反应却好像还挺快。快的是第一段，飘走的是第二段要管的事。

单看一次反应，分不出这两段各占多少；把一次测试的几百个反应时画成分布，它们就分开了：

大多数反应挤成一个窄峰，峰的位置就是速度，中位反应时和最快那 10% 的反应看的主要是它。峰的右边拖着一条稀疏的长尾，那是注意力偶尔掉线时留下的，走神次数、最慢那 10% 和标准差看的都是它。上面那篇 ADHD 元分析也是这样分开的：把波动算进去以后，ADHD 患者的平均速度并不慢，差别出在长尾上¹⁰。

那么无聊时的走神，为什么反而不慢？Robertson 等人在 1997 年设计过一个任务：屏幕上依次闪过 1 到 9 的数字，看到就按，只有出现 3 的时候要忍住不按，平均九次里有一次¹¹。他们发现，按错之前的那几次反应往往会明显变快。他们的解释是，人从有意识地控制每一次反应，滑进了自动驾驶：手还跟着节奏在按，心已经不在了，所以碰到该忍住的那一次，也就按了下去。

这种走神，PVT 不太测得出来。PVT 的刺激是一个突然跳出来的计数器，而突然出现的东西本身就会把注意力拽回来。就算人正在想别的，数字一跳出来，还是能很快按下去。PVT 对困倦造成的掉线很敏感，因为困到一定程度，连这一下都拽不回来；对无聊造成的走神，它就没那么敏感了。

稳和乱，来回切换

如果注意力是被调控的，那表现这一层应该时稳时乱，而不是一路往下掉。Esterman 等人在 2013 年用一个设计得很巧的任务验证了这一点：屏幕上的图片缓慢地渐变成下一张，不会突然出现，没有东西“提醒”你注意，正好避开了上面说的 PVT 的盲区；大多数图片要按键，偶尔出现的一种不要按。他们把每次反应偏离平均值的程度画成一条随时间变化的曲线，再以中位数为界切成两半：

低于中位数的时段，反应稳定、很少出错，作者称之为 in the zone；高于中位数的时段，反应忽快忽慢、错误集中出现，称为 out of the zone。两种状态在整个任务中反复切换¹²。第二节说的警觉衰减，换个看法，很大程度上就是 out of the zone 的时段越来越多、越来越长。

到这里可以说清楚了：照搬 HRV 的算法，用在反应时上方向是反的，因为反应时是该稳的那一层。真正对应 HRV 的，是调控动作本身能动多宽：任务刺激一来，增益能拧多大；回报变低时，能不能松开去换件事。这一层今天还量不到，反应时能告诉我们的，是调控有没有守住结果。

心跳的调控会被紧张、疲劳压窄，注意力的调控呢？

四、调控会不会被压窄，又怎么恢复

第一次尝试：短暂休息

如果警觉衰减是调控被调低了，最便宜的办法是歇一下，让它重新调回来。Ariga 和 Lleras 在 2011 年做过一个实验：受试者做一个较长的视觉警觉任务，同时记住几个数字。只在最后回忆数字的一组，表现照常随时间下滑；中途被要求偶尔回忆一下数字的那一组，衰减没有出现。他们的解释是，长时间面对同一个目标，大脑会对这个目标“习惯”，短暂切开再回来，目标就被重新激活了¹³。

不过，Helton 和 Russell 第二年的重复实验没能得到同样的结果¹⁴。到自然环境里走走呢？有一篇系统综述汇总了相关研究，发现自然环境对工作记忆和认知灵活性有小到中等的改善，对注意控制的改善就不那么可靠了¹⁵。

所以，短休息和换个环境大概有用，但效果有多大、为什么有用，还没有定论。

解决：睡眠，以及一个让人不安的发现

关于恢复，证据最硬的是睡眠。Van Dongen 等人在 2003 年做了一个很严格的实验：48 个健康成年人住进实验室，分别连续 14 天每晚只给 8 小时、6 小时或 4 小时睡觉，另有一组连续 3 晚不睡，每天定时做 PVT，同时给自己的困意打分¹⁶。

结果有两条：

• 客观表现一路下滑。每晚 6 小时的组，到第 14 天，走神次数达到了通宵一晚的水平；每晚 4 小时的组，达到了通宵两晚的水平。
• 主观感觉几乎没跟上。睡眠减少的第一天，困意明显上升，之后就基本持平了；6 小时和 4 小时两组的困意甚至分不出差别。作者在结论里写道，受试者基本没有意识到自己越来越严重的认知缺陷。

这和 HRV 又很像。迷走神经撤退的时候，人未必觉得紧张；注意力的调控被缺觉压窄的时候，人也未必觉得困。变窄是会累积的，而本人感觉不到。

这也是为什么需要一个数字：感觉靠不住。可 PVT 每次都得停下来专门测几分钟，而 HRV 是手表戴着就有的。注意力能不能也做到“戴着就测”？

五、能不能像 HRV 一样戴着测

瞳孔：调控者的窗口

要找一个像心跳一样、身体自己会持续产生、又能反映调控者的信号，最有希望的是瞳孔。第二节说过，蓝斑的放电和瞳孔大小高度同步；而且瞳孔本身也由自主神经控制，交感神经让它扩大，副交感神经让它缩小，和调节心跳的是同一套系统。

按本文的思路，最接近“注意力的 HRV”的，应该是任务刺激一来时瞳孔那一下扩张有多大，也就是增益能拧多大。这是我的推断，目前还没有人把它做成一个像 HRV 那样日常可用的指标。

已经比较成熟的，是困倦研究里的一个测法。德国图宾根的一个研究组设计了“瞳孔困倦测试”：在暗室里注视 11 分钟，用红外摄像头记录瞳孔直径。人清醒时，瞳孔在暗处稳定地张大；一旦困了，就会出现几十秒一次的缓慢大幅振荡，像是在清醒和入睡之间来回摇摆。他们用瞳孔不安指数（Pupillary Unrest Index，PUI）把这种不稳定量化成一个数：

一项 40 小时不睡的实验显示，PUI 随清醒时间显著上升，而且测 5.5 分钟和测满 11 分钟结果相近¹⁷。

PUI 又是一个“波动越大越糟”的指标。它和 HRV 测的是同一套自主神经系统，方向却正好相反，原因和反应时一样：在暗室里静静注视时，瞳孔落在“应该稳”的那一层，波动来自没能维持住清醒。

那为什么手表还不测瞳孔？因为瞳孔对光线太敏感了。在日常环境里，走到窗边、抬头看一眼屏幕，瞳孔的变化都比注意力带来的变化大得多。在光线可控的场景里，比如头戴显示器，这条路也许走得通，但目前还没有成熟的消费产品。

脑电和 HRV 本身

另外两个常被提到的候选，目前都还不够。

脑电。市面上已经有能测脑电、给出“专注分”的耳机和头带，但目前能找到的验证大多来自厂商自己。IEEE Spectrum 试用其中一款时提到，它需要大约一周来适应新用户，要几周到几个月的数据读数才会稳定¹⁸。

HRV 本身。静息 HRV 和注意力确实有关：一篇汇总了 13 项研究的元分析发现，迷走神经介导的 HRV 和执行功能正相关，相关系数 r = 0.19¹⁹。可 r = 0.19 意味着 HRV 只能解释执行功能差异的 4% 左右。两个调控系统有关联，但心跳的调控宽度不能直接当成注意力的调控宽度。

行为日志：测的是注意力去了哪，而不是调控得怎么样

还有一类被动数据是行为日志。加州大学尔湾分校的 Gloria Mark 记录了上班族在电脑上的操作，发现人们在一个屏幕上停留的平均时长，从 2004 年的约 2.5 分钟，降到 2012 年的 75 秒，再到 2016 年的 47 秒²⁰。

这个数字常被说成“现代人的注意力只有 47 秒”，但它测的其实是注意力被分配到哪里、多久换一次，而不是调控系统本身的状态。切换得频繁，可能是走神，也可能只是工作需要来回查资料。

所以，到今天为止，注意力还没有一个能像 HRV 那样戴着就测、又经过充分验证的数字。最可靠的仍然是那个“问出来”的办法：PVT。它量不到调控的宽度，但能看出调控有没有守住结果。那它能告诉我那个下午什么？

六、回到那个下午

把前面几节放在一起，可以试着回答“木木的”是什么了。下面这段是推断，不是测量结果。

“木木的”最像的，不是注意力的某个数值低了，而是调控者整体塌了下去：蓝斑的困倦端，基线低，任务来了也拧不动增益。那个下午的几个因素，餐后、午后的警觉低谷、可能的睡眠不足，都会把人往这一端推，同时也会让迷走神经撤退、压低 HRV。所以上一篇的结论在这里依然成立：HRV 低和人木木的，更可能是同一个原因的两个结果，而不是谁导致了谁。

PVT 能做的，是把“木木的”拆成两种可能：

• 如果 3 分钟里中位反应时明显比早上慢、走神次数变多，那是警觉本身下降了，调控连结果都守不住，更像缺觉和昼夜节律的问题，睡一觉或者小睡一下比喝咖啡硬撑更有用。
• 如果认真测的那 3 分钟里反应和早上差不多，那警觉其实还在。这不说明注意力没问题，第三节说过，PVT 测不太出无聊式的走神；“木木的”更可能是第二节说的那笔账：手上的事回报太低，大脑在提示该换件事了。

不过，这个判断需要先有自己的基线。就像 HRV 的数字只能和自己比一样，反应时的绝对值会受设备、按法影响，有意义的是同一个人、同一台设备、不同时间的差别。

下面是一个按 3 分钟版 PVT 参数写的小测试：刺激间隔 1 到 4 秒，355 毫秒以上记一次走神，100 毫秒以内算抢跑。测完会显示中位反应时、走神次数、标准差，以及按 RMSSD 公式算出来的相邻差均方根，还会把每一次的反应画成一条序列，可以对照图 4 看。记住反应时是“应该稳”的那一层：这里的标准差和相邻差均方根越小越好，和 HRV 正好相反。结果只存在你自己的浏览器里，最近几次会列在下面方便比较。

需要说明的是，浏览器、屏幕刷新和键盘本身都会带来延迟，这里测出的反应时会比实验室设备慢一些，也不能和别人比。

写在最后

从“心跳越不规律越健康”这个反直觉的事实出发，我们一路追到了：

1. HRV 给了什么启示？ 心率的不规律是调控在工作：心率灵活地变，血压才稳。看一个被调控的系统，要分清哪个量该稳、哪个量该动，再去量该动的那个能动多宽。
2. 注意力背后有调控者吗？ 有。警觉衰减不像电池被用光，更像被一个调控系统调低了；目前最好的候选是蓝斑，它像一个增益旋钮，能在专注、探索和困倦之间切换。
3. 照搬 HRV 的算法会怎样？ 方向正好相反。反应时在注意力里相当于血压，是该稳的那一层；它的波动说明调控没守住，一次走神在 HRV 里相当于要剔除的早搏，在这里却是最该数的信号。
4. 注意力和反应速度是一回事吗？ 不是。反应时分布的窄峰是速度，长尾才是注意力掉线；无聊时的走神甚至会让反应变快，而 PVT 突然跳出的数字也容易把它掩盖掉。
5. 调控会被压窄吗？ 会。盯得越久，状态越容易乱；缺觉造成的下滑会悄悄累积，本人几乎察觉不到。短休息、换环境大概有用，证据最硬的是睡眠。
6. 能不能像 HRV 一样戴着就测？ 目前还不能。瞳孔最有希望，它既是蓝斑的窗口，又和心跳受同一套神经调控，可惜对光线太敏感；脑电产品缺少独立验证；HRV 和注意力只是弱相关。
7. 所以注意力的“HRV”是什么？ 是调控者能动多宽：该专注时增益拧得上去，该换时松得开。今天还量不到它本身，能做的是用 PVT 看它守不守得住结果：每天同一时间测 3 分钟，和自己的过去比。