很⻓⼀段时间以来科学家都认为注意⼒⾸先是⼀种⼤脑⽪层现象。1984年，第⼀次有⼈提出了不同意⻅。弗朗⻄斯·克⾥克认为，感觉丘脑不仅是⼀个中继站，它会堵住⼀些数据流，以此在某种程度上集中注意⼒。对⼩⿏的实验发现，如果⼩⿏需要优先接收听觉信息，前额⽪质会告诉视觉抑制区增强其活动，以抑制视觉丘脑，剥离⽆关的视觉数据。
我们能在充满了⼈声和各种杂⾳的房间⾥交谈；能在茫茫多的杂物⾥找到⼀把钥匙；能发现⼀只突然冲到⻋前的⼩动物。即便感官同时接收着⼤量信息，我们依然能通过某种⽅式集中注意⼒，做好重要的事。
注意过程是⼤脑对相关刺激打上探照灯，并过滤其他内容的⽅式。为了确定瞄准和驱动这⼀探照灯的神经回路，过去数⼗年来，研究主要集中在⼤脑⽪层这⼀结构进⾏，它包裹着⼤脑，通常与智⼒和⾼阶认知有关。⼤脑⽪层的活动会促进感觉处理，从⽽提⾼相关表现。⼀直以来，⼈们认为注意过程是⼤脑对相关刺激打上探照灯，并过滤其他内容的⽅式。但现在，⼀些研究者试图换个⽅向，研究⼤脑会如何抑制信息，⽽不是增强信息。
更重要的点或许在于，他们发现这⼀过程会牵涉到⼤脑更深处的古⽼区域——在研究注意⼒时通常并不会被纳⼊考量的区域。不仅是中继站，还是看⻔⼈。由于注意⼒似乎与意识和其他的复杂功能关系紧密，很⻓⼀段时间以来科学家都认为它⾸先是⼀种⼤脑⽪层现象。1984年，第⼀次有⼈提出了不同意⻅。
当时以研究DNA结构闻名的弗朗⻄斯·克⾥克（Francis Crick）提出，注意⼒探照灯是由⼤脑深处⼀个被称为丘脑的部分控制的，它的某些部分负责从感觉区接收信息，然后传递给⼤脑⽪层。他认为感觉丘脑不仅是⼀个中继站，⽽且还是⼀个看⻔⼈——不仅是⼀座桥，还是⼀个筛⼦——它会堵住⼀些数据流，以此在某种程度上集中注意⼒。
但⼏⼗年过去了，科学家寻找确切机制的尝试并没有得到多少回报——尤其是要建⽴⽅法在实验室动物身上研究注意⼒，特别困难。不过，这并没有阻⽌麻省理⼯学院⻨⼽⽂⼤脑研究所的神经科学家迈克尔·哈拉萨（Michael Halassa）。他想确定感官输⼊的信息在到达⼤脑⽪层之前是如何被过滤的，由此来确定克⾥克的研究所提出过的那个神经回路。
⼀层薄薄的抑制性神经元吸引了他的注意，这层神经元被称为丘脑⽹状核（TRN），它像壳⼀样包裹着丘脑的其余部分。当哈拉萨还是博⼠后的时候，他已经在这⼀⼤脑区域发现了⼀个粗略的阀⻔：TRN似乎会在动物清醒并关注周围环境时让感觉输⼊信息通过，但会在动物睡着时抑制它们。
在2015年，哈拉萨和同事们发现了另⼀个更精细的阀⻔，它能进⼀步显示TRN属于那个克⾥克⻓期寻找的回路——这⼀次的研究中，他们测试了当动物的注意⼒分散在不同感官上时，动物会如何选择注意的对象。在这项研究中，研究⼈员们训练⼩⿏，让它们跟随闪烁的灯光和⼤范围⾳频的指示奔跑。然后，同时⽤灯光和声⾳向动物们发出相互冲突的命令，但也同时提示它们应该忽略哪些信号。⼩⿏的反应表明了它们会如何有效集中注意⼒。
在整个任务过程中，研究⼈员使⽤成熟的技术来切断⼤脑不同区域的活动，看看是什么⼲扰了动物的表现。与料想的⼀致，向⼤脑其他部分发出⾼阶指令的前额叶⽪层⼗分重要。但研究⼩组还观察到，如果某项试验需要⼩⿏注意视觉，那么视觉TRN中被激活的神经元就会⼲扰它们的表现。当这些神经元被压制时，⽼⿏更不容易在声⾳上集中注意⼒。实际上，这套神经⽹络会将旋钮转到抑制过程，⽽不是激活过程。
TRN会抑制那些被前额叶⽪层视为⼲扰的信息。如果⼩⿏需要优先接收听觉信息，前额⽪质会告诉视觉抑制区增强其活动，以抑制视觉丘脑——剥离⽆关的视觉数据。注意⼒探照灯的⽐喻与之相反：⼤脑并没有照亮相关的刺激物；它降低了所有其他东⻄的亮度。尽管研究取得了成功，研究⼈员还是发现了⼀个问题。他们证实了克⾥克的直觉：前额叶⽪层控制着丘脑中那个感觉信息输⼊的过滤器。但前额⽪质与TRN的感官部分没有任何直接联系。
回路的某个部分缺失了。⽽现在，哈拉萨和同事们终于补完了剩下的部分。研究⼩组采取的⽅式与他们在2015年所做的研究类似，他们探索⼤脑不同区域之间的功能影响，以及它们之间的神经元连接。结果发现，整个回路从前额⽪质⼀直连接到更深层的基底核（通常与运动控制和许多其他功能相关），然后再到TRN和丘脑，最后回到⾼层的⼤脑⽪层区域。
例如，当视觉信息从眼睛传递到视丘时，如果它与给定的任务⽆关，那它⼏乎可以被⽴即截获。基底核可以介⼊并激活视觉TRN，屏蔽外部刺激，与前额⽪质的指令保持⼀致。“我认为之前并没有⼈描述过这个有趣的反馈路径，”神经科学家理查德·克劳兹利斯（Richard Krauzlis）说。他来⾃⻢⾥兰国家卫⽣研究院的国家眼科研究所，并且没有参与这项研究。
此外，研究⼈员发现，该机制不仅会为了提⾼对某种感觉的认识⽽过滤掉另⼀种感觉，它还会过滤某种感觉本身中的信息。当研究⼈员提示⽼⿏注意某些声⾳时，TRN帮忙抑制了听觉信号中不相关的背景噪⾳。罗彻斯特⼤学的神经学家杜杰·塔丁（Duje Tadin）说道：“仅仅为了某个感觉通道⽽抑制整个丘脑区域是⼀种相当⽣硬的抑制形式，”⽽这种感觉处理的效果“要更为精确”。
“我们经常忽略⾃⼰是如何处理那些不那么重要的东⻄的，”他补充道，“⽽通常来说，我认为那是⼀种更有效的处理信息的⽅式。”如果身处⼀个嘈杂的房间，你可以试着提⾼嗓⻔让别⼈听到你，但其实也可以试试消除噪⾳的来源。哈拉萨的发现表明，⼤脑会⽐预期中更早地将⽆关的感知抛到⼀边。
“有趣的是，”普林斯顿⼤学的认知神经学家伊安·菲⻉尔科恩（Ian Fiebelkorn）说，“在信息到达视觉⽪层之前，过滤就早已开始了。”闪烁的“探照灯”然⽽，⼤脑这种抛弃感官信息的策略有⼀个明显的弱点——被抛弃的感知可能出乎意料地重要。菲⻉尔科恩的研究表明，⼤脑有办法规避这些⻛险。菲⻉尔科恩说，当⼈们想象注意⼒探照灯时，他们想到的是⼀束稳定、持续的光线，照亮了动物应该把认知资源引向哪⾥。
但“我的研究表明事情不是这样的，”他说，“正相反，探照灯像是在闪烁。”根据他的发现，注意⼒探照灯的聚焦⼤约每秒减弱四次，这估计是为了防⽌动物过度专注于环境中的某个⽅位或某种刺激。这种对重要事物的短暂抑制会间接促进其他次要的刺激，让⼤脑有机会在必要时将注意⼒转移到其他事物上。“⼤脑似乎被设定成会周期性地被分散注意⼒，”他说。
和哈拉萨的团队⼀样，菲⻉尔科恩和他的同事也期望能在⼤脑⽪质下区域找到这⼀连接的答案。⽬前，他们正在研究丘脑另⼀部分的作⽤，但他们也计划在将来研究基底核。这些研究标志着⼀个重要的转变：科学家们曾认为注意过程是独属于⼤脑⽪层的领域。但是根据克劳兹⾥斯的说法，在过去的五年⾥，“有⼀点变得更明显了，⼤脑⽪层下有事在发⽣。
”“⼤多数⼈希望⼤脑⽪层为我们承担所有的重担，但我认为这是不现实的，”芝加哥⼤学的神经⽣物学家约翰·曼塞尔（John Maunsell）说。事实上，哈拉萨发现的基底核在注意⼒中所起的作⽤特别迷⼈。⼀部分原因是它是⼤脑中⼀个⾮常古⽼的区域，⽽且⼈们通常不认为它属于选择性注意的⼀部分。
“⻥就有这个，”克劳兹利斯说，“这能⼀直追溯到最早的脊椎动物，⽐如七鳃鳗，它没有颚，”——⽽且也没有新⽪质——“它们⼤体上只有简单的基底核和⼀部分类似的神经回路。这种⻥的回路可能会提供注意⼒进化的线索。”注意⼒和基底核之间的联系可能会揭示像注意⼒缺陷多动障碍和⾃闭症等病症的病因，这些病症通常表现为对某些输⼊信号过于敏感，哈拉萨对此特别感兴趣。
但或许，牵涉到基底核之所以有趣，在于这⼀结构通常与运动控制有关，尽管研究也开始逐渐表明它与基于奖励的学习、决策和基于动机的⾏为有关。哈拉萨实验室完成了他们的⼯作，基底核的作⽤也延伸到了感觉控制。
这突出了⼀个事实，“注意⼒其实就是按照正确的顺序从这个排列到那个，同时确保你不会被不应该分散注意⼒的事情分散了注意⼒，”曼塞尔说，“运动结构与此相关的观点……某种程度⽽⾔也是合理的——它们应该主导决策流程，决定你接下来要做什么、接下来要把感官资源集中在什么上。”
这与某个新兴观点⼀致，这⼀观点认为，注意⼒过程以及整体⽽⾔的感知过程都是基于所谓的主动推理。⼤脑不会被动从环境中取样，然后对观察到的外部刺激做出反应。相反的情况也会发⽣，像眨眼这样微⼩的身体动作也会引导感知。感觉系统和运动系统“不是独⽴运作的，⽽是共同进化的”，菲⻉尔科恩说。所以运动区域不仅会帮助进⾏输出（动物的⾏为）;还会帮助进⾏输⼊。哈拉萨的发现进⼀步佐证了它在发挥更主动的作⽤。
“感知服务于⾏动，因为我们必须先呈现出这个世界，才能在⾥⾯活动，”阿姆斯特丹⾃由⼤学的认知科学家海琳·斯拉格特（Heleen Slagter）说，“很⼤程度上，我们是通过⾏动来学习如何感知周围世界的。”与⼤脑⽪层的⾼度联系表明，即使不考虑注意⼒，“这些⽪层下的结构在⾼阶认知中发挥的作⽤也⽐通常认为的⼤得多。”⽽这反过来⼜为我们提供了看待意识的线索，这是神经科学中最难以捉摸的课题。
正如哈拉萨的研究和其他研究所证明的那样，“当我们观察注意⼒的神经关联时，实际上，我们在⼀定程度上是在观察感知的神经关联，”曼塞尔说，“就试图理解⼤脑⼯作的层⾯⽽⾔，这属于全局的⼀部分。”
斯拉格特⽬前正在研究基底核在意识中可能发挥的作⽤，“我们对世界的体验不仅来⾃于对身体的使⽤，也在于我们的身体本身。⼤脑呈现这个世界是为了在其中进⾏有意义的活动，”她说，“因此，我认为意识体验⼀定是与活动紧密相连的”，就像注意⼒⼀样。“意识应该是活动导向的。”