--- title: "心跳越不规律越健康，那注意力呢" description: "健康的心跳并不规律：心率一直在变，是为了让血压稳住，HRV 量的正是这份调控能动多宽。顺着这个启示去看注意力：它背后有没有一个调控者，反应时该当成心率还是血压，调控怎样被压窄、怎样恢复，能不能像 HRV 一样戴着就测，最后附一个 3 分钟的反应时测试。" pubDate: 2026-10-17 tags: ["注意力", "HRV", "健康", "认知科学"] refs: - id: pvt-b title: Validity and sensitivity of a brief psychomotor vigilance test (PVT-B) to total and partial sleep deprivation url: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3197786/ author: Basner M, Mollicone D, Dinges DF site: Acta Astronautica 69 date: "2011" note: "3 分钟版 PVT：刺激间隔 1–4 秒（含 1 秒反馈），走神阈值从 500 毫秒降到 355 毫秒" - id: killingsworth title: A wandering mind is an unhappy mind author: Killingsworth MA, Gilbert DT site: Science 330(6006) date: "2010" note: "2250 名成年人，手机随机提问，46.9% 的时刻在想别的事" - id: doran title: "Sustained attention performance during sleep deprivation: evidence of state instability" author: Doran SM, Van Dongen HPA, Dinges DF site: Archives Italiennes de Biologie 139(3) date: "2001" note: 88 小时不睡，每 2 小时做 10 分钟 PVT - id: kofler title: "Reaction time variability in ADHD: a meta-analytic review of 319 studies" url: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/23838684/ author: Kofler MJ, Rapport MD, Sarver DE, et al. site: Clinical Psychology Review 33(6) date: "2013" - id: robertson title: "'Oops!': performance correlates of everyday attentional failures in traumatic brain injured and normal subjects" author: Robertson IH, Manly T, Andrade J, Baddeley BT, Yiend J site: Neuropsychologia 35(6) date: "1997" note: SART：数字 1–9 依次出现，看到就按，遇到 3 不按；按错之前的几次反应明显变快 - id: mackworth title: The breakdown of vigilance during prolonged visual search author: Mackworth NH site: Quarterly Journal of Experimental Psychology 1(1) date: "1948" - id: hagger title: A multilab preregistered replication of the ego-depletion effect author: Hagger MS, Chatzisarantis NLD, et al. site: Perspectives on Psychological Science 11(4) date: "2016" note: "23 个实验室、2141 人，d = 0.04，95% 置信区间 [−0.07, 0.15]" - id: thomson title: A resource-control account of sustained attention url: https://www.psychologicalscience.org/journals/perspectives/1745691614556681/ author: Thomson DR, Besner D, Smilek D site: Perspectives on Psychological Science 10(1) date: "2015" - id: kurzban title: An opportunity cost model of subjective effort and task performance url: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC3856320/ author: Kurzban R, Duckworth A, Kable JW, Myers J site: Behavioral and Brain Sciences 36(6) date: "2013" - id: esterman title: "In the zone or zoning out? Tracking behavioral and neural fluctuations during sustained attention" author: Esterman M, Noonan SK, Rosenberg M, DeGutis J site: Cerebral Cortex 23(11) date: "2013" - id: ariga title: "Brief and rare mental “breaks” keep you focused: deactivation and reactivation of task goals preempt vigilance decrements" url: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21211793/ author: Ariga A, Lleras A site: Cognition 118(3) date: "2011" - id: helton title: Brief mental breaks and content-free cues may not keep you focused author: Helton WS, Russell PN site: Experimental Brain Research date: "2012" - id: stevenson title: "Attention Restoration Theory II: a systematic review to clarify attention processes affected by exposure to natural environments" author: Stevenson MP, Schilhab T, Bentsen P site: Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B date: "2018" - id: vandongen title: "The cumulative cost of additional wakefulness: dose-response effects on neurobehavioral functions and sleep physiology from chronic sleep restriction and total sleep deprivation" url: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12683469/ author: Van Dongen HPA, Maislin G, Mullington JM, Dinges DF site: Sleep 26(2) date: "2003" note: "48 人，每晚 4、6、8 小时持续 14 天，或连续 3 晚不睡" - id: kahneman title: Attention and Effort author: Daniel Kahneman site: Prentice-Hall date: "1973" - id: aston-jones title: "An integrative theory of locus coeruleus-norepinephrine function: adaptive gain and optimal performance" author: Aston-Jones G, Cohen JD site: Annual Review of Neuroscience 28 date: "2005" - id: pst title: The validity of the pupillographic sleepiness test at shorter task durations url: https://link.springer.com/article/10.3758/s13428-020-01509-x author: Manousakis JE, Maccora J, Anderson C site: Behavior Research Methods note: "40 小时不睡，每 2 小时测一次；PUI 随清醒时间显著上升，测 5.5 分钟和 11 分钟结果相近" - id: neurable title: "Review: Neurable's EEG headphones" url: https://spectrum.ieee.org/eeg-headphones-neurable-one site: IEEE Spectrum - id: magnon title: Does heart rate variability predict better executive functioning? A systematic review and meta-analysis url: https://doi.org/10.1016/j.cortex.2022.07.008 author: Magnon V, Vallet GT, Benson A, et al. site: Cortex 155 date: "2022" note: "13 项相关研究，迷走介导的 HRV 与执行功能 r = 0.19" - id: mark title: "UCI Podcast: If you can't pay attention, you're not alone" url: https://news.uci.edu/2023/05/05/uci-podcast-if-you-cant-pay-attention-youre-not-alone author: Gloria Mark site: UC Irvine News date: 2023-05-05 note: "屏幕停留时间：2004 年约 2.5 分钟，2012 年 75 秒，2016 年 47 秒" - id: gilden title: Cognitive emissions of 1/f noise author: Gilden DL site: Psychological Review 108(1) date: "2001" further: true - id: rosenberg title: A neuromarker of sustained attention from whole-brain functional connectivity author: Rosenberg MD, Finn ES, Scheinost D, et al. site: Nature Neuroscience 19(1) date: "2016" further: true --- 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： ```text 1000, 1000, 1000, 1000, 1000 ms ... ``` 第二个人是这样的： ```text 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](/blog/hrv-two-numbers/)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：
心率变，是为了让血压不变 两组示意曲线，都从坐着到站起来。左边调控宽：坐着时心率随呼吸起伏，站起来后几秒内从每分钟 62 次升到将近 80 次，血压只轻微下沉就回到原位。右边调控窄：心率像节拍器一样平，站起来后只升了 3 次，血压却明显跌下去，很久回不来。 调控宽 心率 血压 站起来 心率随呼吸起伏，站起来立刻加速， 血压几乎没动。 调控窄 心率 血压 站起来 心率像节拍器，站起来也调不动， 血压跌下去，半天回不来。
图 1 · 压力反射的示意。站起来时血液往下坠，血压要掉；调控宽的人心率立刻加速把血压托住，调控窄的人心率几乎不动，血压就掉了下去。心率该动，血压该稳。曲线为示意。
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**[^mackworth]。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**[^hagger]。 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[^thomson]。 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[^kurzban]。 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[^kahneman]。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[^aston-jones]：
蓝斑的三种工作状态 三栏分别是困倦、专注和分心找别的。困倦时蓝斑基线放电低、任务刺激后几乎没有相位反应、瞳孔小；专注时基线中等，刺激后有一个明显的短促放电，瞳孔随之扩张；分心时基线高、相位反应小、瞳孔大。表现呈倒 U 形。 困倦 刺激 瞳孔直径 · 8 秒 蓝斑 基线放电低 刺激后的相位几乎没有 瞳孔基线小 表现迟钝、漏看 专注 刺激 瞳孔直径 · 8 秒 蓝斑 基线放电中等 刺激后的相位明显 瞳孔基线中等 表现按任务快速反应 分心 · 找别的 刺激 瞳孔直径 · 8 秒 蓝斑 基线放电高 刺激后的相位很小 瞳孔基线大 表现容易被别的吸引 从左到右，基线越来越高；表现先升后降，像一个倒 U。
图 2 · 适应性增益理论里蓝斑的三种状态。专注的标志不是基线高，而是任务刺激一来就有一次短促的放电，瞳孔跟着扩张。曲线为示意。
- **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**[^killingsworth]。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[^pvt-b]。 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： ```text 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：
一次反应时里，哪一段是注意力 两次 PVT 反应的时间轴。上面一次注意力在屏幕上：数字出现后立刻开始看到、决定、按下，约 260 毫秒按下。下面一次注意力在别处：数字出现后先等了约 350 毫秒，注意力回到屏幕上，再用同样约 260 毫秒完成反应，总共 612 毫秒，超过 355 毫秒的走神线。 一次反应 = 反应本身 + 等注意力回来 注意力在屏幕上 看到、决定、按下 262 ms 注意力在别处 等注意力回来 ≈ 350 看到、决定、按下 612 ms 0 100 200 300 400 500 600 700 数字出现 355 ms 走神线 “看到、决定、按下”这一段两次差不多长，它是速度；多出来的那一段才是注意力。
图 3 · 一次反应时可以粗略拆成两段：反应本身的耗时，加上等注意力回到屏幕上的时间。注意力在，第二段接近 0；注意力不在，它就整段加到反应时上。数值为示意。
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[^pvt-b]。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：
同一个公式，两串数 上面是 16 个心跳间期，随呼吸在 941 到 1047 毫秒之间平滑起伏，SDNN 35.2、RMSSD 33.1 毫秒。下面是 16 次 PVT 反应时，大多在 241 到 302 毫秒，第 8 次是 612 毫秒的一次走神；算上它标准差是 88.3、相邻差均方根是 132.3，去掉它只有 17.8 和 31.0。 心跳间期 · 16 拍 反应时 · 16 次 PVT 刺激 950 1000 1050 呼吸一进一出，间期跟着平滑地起伏。 300 500 355 612 ms 虚线 355 毫秒以上记一次走神（3 分钟版 PVT 的标准）。 公式照搬 SDNN35.2 ms RMSSD33.1 ms 单位都是毫秒，两个数都来自迷走神经的调速。 公式照搬 标准差88.3 ms 相邻差均方根132.3 ms 去掉 612 后17.8 / 31.0
图 4 · 同一个公式算两串数。心跳间期的波动来自迷走神经一拍一拍地调速；反应时的波动几乎全由一次走神贡献，去掉它，两个数都缩成原来的几分之一。数值为示意。
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[^doran]。 - **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[^kofler]。 把两边的对应关系放在一张表里：
心跳和注意力的两层
心跳注意力
调控者迷走神经蓝斑（去甲肾上腺素）
应该动的一层
是什么心率增益，瞳孔能看到一部分
动得宽意味着调控有余量能按需专注、切换
应该稳的一层
是什么血压任务表现，比如反应时
波动大意味着调控没守住注意力没守住
偶发的极端值早搏、伪迹，先剔除走神，是要数的信号

HRV 量的是心跳“应该动”的那一层；反应时落在注意力“应该稳”的那一层，所以同一个公式，方向正好相反。

图 5 · 把 HRV 的思路搬到注意力上。反应时对应的是血压，不是心率。
### 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：
一次 PVT 的反应时分布 300 次反应的反应时直方图。大多数反应挤在 220 到 320 毫秒之间，形成一个窄峰，中位数约 274 毫秒，峰的位置反映速度和清醒度；右边拖着一条稀疏的长尾，18 次反应超过 355 毫秒，长尾反映注意力偶尔掉线。 反应时分布 · 300 次 200 300 400 500 600 700 毫秒 355 ms 峰：注意力在线时有多快 长尾：注意力偶尔掉线 看速度 中位反应时274 ms 最快 10%221 ms 看注意力 走神次数18 次 最慢 10%426 ms 标准差64 ms 同一次测试，两组数回答的是两个问题。
图 6 · 一次 PVT 的反应时分布。窄峰的位置是速度，右边的长尾才是注意力掉线。速度快、长尾长，和速度慢、没有长尾，是两种不同的状态。数据为模拟。
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[^kofler]。 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[^robertson]。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：
注意力在两种状态之间来回切换 上面是 120 次连续反应的反应时，有几段很整齐，有几段忽快忽慢、还有漏按。下面把每次反应偏离平均值的程度平滑成一条波动曲线，以中位数为界，低于中位数的时段叫 in the zone，高于中位数的时段叫 out of the zone，两种状态每隔十几到二十几次反应就切换一次。 逐次反应时 · 120 次 波动曲线 · 偏离平均值的程度，平滑后 虚线框：下图判为 out of the zone 的时段 400 600 800 中位数 in the zone：稳、少错 out of the zone：乱、易错
图 7 · 持续注意不是一条慢慢下滑的线。按反应时的波动程度切分，注意力在“稳”和“乱”两种状态之间反复切换。做法参照 Esterman 等 2013，数据为模拟。
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[^esterman]。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[^ariga]。 不过，Helton 和 Russell 第二年的重复实验没能得到同样的结果[^helton]。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[^stevenson]。 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[^vandongen]。
睡得少的两周里，表现和感觉 左边是 PVT 走神次数：每晚睡 8 小时的组基本不变；6 小时组 14 天里一路上升，到第 14 天达到通宵 1 晚的水平；4 小时组升得更快，达到通宵 2 晚的水平。右边是主观困意：6 小时和 4 小时组第一天跳高一下，之后几乎持平，两组分不出差别，也从未达到通宵 2 晚时的困意。 客观 · PVT 走神次数 主观 · 自评困意 第 0 天 第 7 天 第 14 天 通宵 1 晚 通宵 2 晚 8 h 6 h 4 h 第 0 天 第 7 天 第 14 天 通宵 2 晚 8 h 6 h 4 h 第一天之后，困意几乎不再上升。
图 8 · Van Dongen 等 2003 的睡眠限制实验。每晚只睡 6 小时，两周后走神次数到了通宵一晚的水平，本人的困意却在第一天之后几乎不再上升。曲线按原文图 1 的趋势示意重画，不是原始数据。
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：
清醒和困倦时的瞳孔 暗室里注视 11 分钟、用红外摄像头记录瞳孔直径。清醒时瞳孔直径在 7 毫米附近只有很小的抖动；困倦时出现几十秒一次的缓慢大幅振荡，直径在 5 到 7 毫米之间起落。瞳孔不安指数 PUI 把这种不稳定量化成一个数，清醒时低，困倦时高。 清醒 困倦 5 mm 6 mm 7 mm 02 分钟 5 mm 6 mm 7 mm 02 分钟 直径稳定，只有细小的抖动。PUI 低。 几十秒一次的缓慢起落。PUI 高。
图 9 · 瞳孔困倦测试：同一个人清醒和困倦时，暗室里两分钟的瞳孔直径。困倦时出现缓慢的大幅振荡，PUI 把它量化成一个数。曲线为示意。
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[^pst]。 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[^neurable]。 **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 = 0.19[^magnon]。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[^mark]。 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。
看到数字就按空格，手机上点屏幕。也可以单独打开，源码在 main.js。
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。