（应用心理学专业论文）多个分心刺激的计数stroop任务中认知控制的功能及其脑机制研究.pdf

浙江大学博士论文 摘要 摘要 认知控制是指在面对干扰或冲突时，通过促进与任务相关的信息的加工及促 进与任务相关的行为，来灵活适应当前需求的能力。它是完成认知活动所必需的 高级认知功能，它对注意、抑制、工作记忆、语言加工及评价等认知过程有很大 的影响。近年来，采用脑神经科学的手段对认知控制进行研究，探讨大脑如何对 分心刺激所带来的冲突进行监控，并作出相应的认知调节以减少冲突的发生已经 成为认知研究的一个热点。 s t r o o p 任务是认知控制研究的一种常用范式，而在认知控制的脑神经科学研 究中计数s t r o o p 任务是一种较为理想的s t r o o p 任务范式。以往s t r o o p 任务的认知 控制研究均采用单个分心刺激作为干扰。然而，在认知加工时，人们往往面临多 个分心刺激的干扰，在这种条件下的认知控制是否与呈现单个分心刺激时的认知 控制具有相同的功能特点与神经机制? 这个问题还有待商榷。 本研究采用e r p 技术系统地考察了在呈现多个分心刺激的计数s t r o o p 任务 中认知控制的功能特点及其神经机制。研究总共包含三组实验，每组实验各包含 了两个小实验，分别采用两种不同的研究范式探讨了在计数s t r o o p 任务中，呈现 多个数字或汉字分心刺激时认知控制的功能特点及其脑神经机制，同时重点考察 了在这些条件下认知控制的评价与执行两种成分的时间进程及脑区分布。 本研究的主要结果如下： ( 1 ) s t r o o p 效应是一种非常稳定的现象，并可以有效地反映认知控制的变化。 认知控制对冲突的调节作用受到分心刺激的个数和类型、刺激材料、冲突背景、 刺激类型等多种因素的影响。 ( 2 ) 改变刺激类型的比例以及改变前后两个相邻试次的刺激类型这两种研究 范式都能有效反映认知控制对冲突的监控作用。与改变前后两个相邻试次的刺激 类型相比，在改变刺激类型的比例这种研究范式下认知控制能够更有效地对冲突 进行调节，在不一致试次比例较高的情况下，认知控制能够有效地减小冲突。 ( 3 ) 当呈现多个分心刺激时，改变刺激类型的比例与改变前后试次刺激类型 这两种研究范式都能够有效区分认知控制的评价和执行两种成分，但这两种研究 范式所区分出的成分涉及不同的神经机制。改变刺激类型的比例所区分出的执行 成分包含了情节控制与感觉控制两种子成分，而在改变前后试次刺激类型时则包 浙江大学博士论文摘要 含了执行控制中情境控制与感觉控制两种子成分。 ( 4 ) 在计数s t r o o p 任务中，汉字干扰比数字干扰耗费更多的认知资源，并对 计数过程产生了较大的影响，从而使得执行控制过程无法得到足够的认知资源， 减弱了认知控制。 ( 5 ) 在呈现多个分心刺激的计数s t r o o p 任务中，在4 0 0 5 0 0 m s 时间窗口出现 了n 4 5 0 和p 4 5 0 。n 4 5 0 主要分布在中线区，p 4 5 0 主要分布在额外侧区，反映了 认知监控的过程；在6 0 0 8 0 0 m s 时间窗口出现s p 波，主要分布在左颞顶区，与 意义的复核有关。 ( 6 ) 在计数s t r o o p 任务中，呈现多个分心刺激与呈现单个分心刺激的条件相 比，两种条件下认知控制的两种成分的时间进程及其头皮分布存在相同与不同之 处。呈现多个分心刺激条件下的认知监控的神经机制与呈现单个分心刺激条件下 认知监控的神经机制相同，即出现了中线区的n 4 5 0 和额外侧区的p 4 5 0 。而与呈 现单个分心刺激条件不同的是，在呈现多个分心刺激条件下认知控制的冲突解决 是一个连续变化的过程，它由执行成分的情节控制、情境控制、感觉控制三个子 成分在不同的时间段共同完成。其中在3 0 0 3 9 0 m s ，情节控制对知觉评价过程进 行调节，减少知觉冲突，其头皮分布主要在颞顶区域；从4 0 0 m s 开始情境控制对 冲突监控进行调节，加强对冲突的监控，该过程可一直延续到6 0 0 8 0 0 m s ，其头 皮分布较为广泛，主要分布在中线区；在6 0 0 8 0 0 m s 感觉控制对反应冲突进行调 节，最终完成运动反应，其头皮分布主要在中线区。 关键词认知控制冲突监控理论冲突监控冲突调节执行控制 a b s t r a c t c o g n i t i v ec o n t r o lr e f e r s t ot h ea b i l i t yt of l e x i b l ya d a p tb e h a v i o rt oc u r r e n t d e m a n d sb yp r o m o t i n gt a s k r e l e v a n ti n f o r m a t i o ni n t h ef a c eo fi n t e r f e r e n c eo r c o m p e t i t i o n t h i sa b i l i t yi s c e n t r a lt om o s th i g h e rc o g n i t i v ef u n c t i o n s ，i n c l u d i n g a t t e n t i o n ，i n h i b i t i o n , w o r k i n gm e m o r y , l a n g u a g ep r o c e s sa n de v a l u a t i o n ，e t c r e c e n t y e a r sh a v es e e na ne x p l o s i o no fr e s e a r c ho nc o g n i t i v ec o n t r o lb yu s i n gn e u r o s c i e n c e t e c h n i q u e m a n yo ft h e s er e s e a r c h e sh a v ee x a m i n e dt h ef u n c t i o n so fc o g n i t i v ec o n t r o l i nm o n i t o r i n ga n dr e s o l v i n gc o n f l i c ti nt h ep r e s e n c eo fd i s t r a c t o rs t i m u l i o nt h eo t h e rh a n d ，s t r o o pt a s kh a sb e e nw i d e l yu s e di nt h er e s e a r c h e so fc o g n i t i v e c o n t r o l ，w h i l ec o u n t i n gs t r o o pt a s ki sa ni d e a lp a r a d i g mu s e di nt h en e u r o s c i e n c e r e s e a r c h e so nc o g n i t i v ec o n t r 0 1 p r e v i o u ss t u d i e so n l yu s e ds i n g l ed i s t r a c t o rs t i m u l u si n t h es t r o o pt a s k h o w e v e r , p e o p l eu s u a l l yf a c em u l t i p l ed i s t r a c t o rs t i m u l id u r i n gt h e c o g n i t i v ep r o c e s s i ti ss t i l la no p e nq u e s t i o nw h e t h e rt h ef u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c sa n d n e u r a lm e c h a n i s mo fc o g n i t i v ec o n t r o li nt h ec o n t e x to fm u l t i p l ed i s t r a c t o rs t i m u l i w o u l db et h es a m ea st h a ti ns i n g l ed i s t r a c t o rs t i m u l u s t h i s s t u d ya i m e dt os y s t e m a t i c a l l ye x p l o r et h ef u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c s a n d n e u r a lm e c h a n i s mo fc o g n i t i v ec o n t r o li nc o u n t i n gs t r o o pt a s kw i t hm u l t i p l ed i s t r a c t o r s t i m u l ib yu s i n ge r pt e c h n i q u e t h r e eg r o u p so fe x p e r i m e n t sw e r ed e s i g n e di nt h i s s t u d y , a n de a c ho ft h e mc o n s i s t e do ft w os u b - e x p e r i m e n t s ，w h i c hu s e dad i f f e r e n t r e s e a r c hp a r a d i g m i nt h e s ee x p e r i m e n t s ，t h ef u n c t i o n a lc h a r a c t e r i s t i c sa n dn e u r a l m e c h a n i s mo fc o g n i t i v ec o n t r o li nc o u n t i n gs t r o o pt a s kw i t hm u l t i p l ed i s t r a c t o rs t i m u l i w e r ee x p l o r e db yu s i n gd i g i t so rc h i n e s ec h a r a c t e r sa sd i s t r a c t o rs t i m u l i f o rt h et w o d i s t i n c tc o m p o n e n t so fc o g n i t i v ec o n t r o l ，i e t h ee v a l u a t i v ea n de x e c u t i v ec o m p o n e n t s ， t h et i m ec o u l s ea n dd i s t r i b u t i o no ft h e mw e r ed e t a i l e d l ya n a l y z e da n dd i s c u s s e d t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i ss t u d ya r es u m m a r i z e da sf o l l o w s ： ( 1 ) s t r o o pe f f e c ti sar o b u s tp h e n o m e n o n , w h i c hc o u l ds e n s i t i v e l yr e f l e c ta d a p t i v e c h a n g e si nc o g n i t i v ec o n t r 0 1 t h er e g u l a t i o no fc o g n i t i v ec o n t r o lw a si n f l u e n c e db y m a n yf a c t o r s ，s u c ha st h en u m b e r a n dt y p eo fd i s t r a c t o r s ，m a t e r i a lo fs t i m u l i ，c o n t e x to f c o n f l i c t ，s t i m u l u st y p e ，e t c ( 2 ) c o g n i t i v em o n i t o r i n gf u n c t i o nc o u l db eo b s e r v e di nt h et w oe x p e r i m e n t a l p a r a d i g m so fc o g n i t i v ec o n t r 0 1 c o m p a r e dt ot h ec o n d i t i o ni nw h i c ht h ep r e v i o u sa n d c u r r e n tt r i a l sw e r em a n i p u l a t e d ，c o g n i t i v ec o n t r o lc o u l da d j u s tt h ec o n f l i c tm u c hm o r e e f f e c t i v e l yw h e nt h ep r o p o r t i o no fc o n g r u e n ta n di n c o n g r u e n tt r i a l sw a sv a r i e d 浙江大学博士论文 b e t w e e nb l o c k so ft r i a l s w h e ni n c o n g r u e n tt r i a l sa p p e a r e df r e q u e n t l y , t h ec o n f l i c t c o u l db ed r a m a t i c a l l yr e d u c e db yc o g n i t i v ec o n t r 0 1 ( 3 ) i nt h ec o n d i t i o no fm u l t i p l ed i s t r a c t o rs t i m u l i ，t h ee v a l u a t i v ea n de x e c u t i v e c o m p o n e n t sc o u l db es e p a r a t e di nb o t ho fe x p e r i m e n t a lp a r a d i g m s h o w e v e r , t h e s u b - c o m p o n e n t ss e p a r a t e di nt h et w ok i n d so fe x p e r i m e n t a lp a r a d i g m sw e r ea s s o c i a t e d w i mt h ed i f f e r e n tn e u r a lm e c h a n i s m s w h e nt h ep r o p o r t i o no fc o n g r u e n ta n d i n c o n g r u e n tt r i a l sw a sv a r i e db e t w e e nb l o c k so ft r i a l s ，t h ee x e c u t i v ec o m p o n e n t s c o n s i s t e do fe p i s o d i cc o n t r o la n ds e n s o r yc o n t r o lc o m p o n e n t s h o w e v e r , w h e nt h e p r e v i o u sa n dc u r r e n tt r i a l sw e r em a n i p u l a t e d ，t h ee x e c u t i v ec o m p o n e n t sc o n s i s t e do f c o n t e x t u a lc o n t r o la n ds e n s o r yc o n t r 0 1 ( 4 ) c h i n e s ec h a r a c t e rd i s t r a c t o r sc o n s u m e dm o r ec o g n i t i v er e s o u r c e st h a nd i g i t d i s t r a c t o r si nc o u n t i n gs t r o o pt a s k ，a n dt h e yh a dm o r es i g n i f i c a n ti n f l u e n c e so n c o u n t i n gp r o c e s s a sar e s u l t , w h e nc h i n e s ec h a r a c t e rd i s t r a c t o r sw e r ep r e s e n t e d ， c o g n i t i v ec o n t r o lw a si m p a i r e db yc o g n i t i v er e s o u r c el i m i t a t i o nd u r i n gc o g n i t i v e e x e c u t i v ep r o c e s s ( 5 ) i nc o u n t i n gs t r o o pt a s kw i t hm u l t i p l ed i s t r a c t o rs t i m u l i ，n 4 5 0a n dp 4 5 0 ， w h i c hc o u l db eu s e dt or e f l e c tc o n f l i c td e t e c t i o n , h a db e e nf o u n di nt h e4 0 0 - 5 0 0m s t i m ew i n d o w n 4 5 0d i s t r i b u t e dm a i n l yo nf r o n t o - c e n t r a lr e g i o na n dp 4 5 0d i s t r i b u t e d m a i n l yo nl a t e r a lf r o n t o p o l a rr e g i o n s pw a v e ，w h i c hw a sc o n s i d e r e dt ob ea s s o c i a t e d w i t ha d d i t i o n a lm e a n i n ga n a l y s i s ，h a db e e nf o u n di nt h e6 0 0 - 8 0 0m st i m ew i n d o w , a n d i td i s t r i b u t e dm a i n l yo nl e f tt e m p o r o - p a r i e t a la r e a s ( 6 ) i nc o u n t i n gs t r o o pt a s k , t h en e u r a lm e c h a n i s mo fc o n f l i c tm o n i t o r i n gi nt h e c o n t e x to fm u l t i p l ed i s t r a c t o rs t i m u l iw a st h es a l n ea st h a ti ns i n g l ed i s t r a c t o rc a s e ，a n d s t r o o pn 4 5 0w e r ef o u n da tm i d l i n es i t e sr e v e r s i n gp o l a r i t yo v e rt h el a t e r a lf r o n t a l r e g i o n su n d e rb o t ho ft h e s ec o n t e x t s b u tt h ec o n f l i c tr e s o l u t i o no fc o g n i t i v ec o n t r o li n m u l t i p l ed i s t r a c t o r ss i t u a t i o nw a sal o n g e r - l a s t i n gc o n t i n u o u sp r o c e s s ，w h i c hw a s d i f f e r e n tf r o mt h a ti nt h es i n g l ed i s t r a c t o rs i t u a t i o n t l l i sp r o c e s sc o n s i s t e do ft h r e e s u b c o m p o n e n t so fe x e c u t i v ef u n c t i o n , i e e p i s o d i cc o n t r o l ，c o n t e x tc o n t r o la n d s e n s o r yc o n t r 0 1 e a c ho ft h e mr e s p e c t i v e l ye x e c u t e dt h ec o n f l i c tr e s o l u t i o ni nd i f f e r e n t p e r i o d s s p e c i f i c a l l y , e p i s o d i cc o n t r o lr e d u c e dp e r c e p t u a lc o n f l i c ta t3 0 0 - 3 9 0 m so v e r t h et e m p o r o - p a r i e t a lr e g i o n s , c o n t e x tc o n t r o lr e i n f o r c e dc o n f l i c tm o n i t o r i n ga n di t s t a r t e dw i t h4 0 0 m sa n dc o u l dl a s t e da r o u n d6 0 0 8 0 0 m s ；a n ds e n s o r yc o n t r o lr e g u l a t e d r e s p o n s ec o n f l i c ta n dc o m p l e t e dm o t o rr e s p o n s es e l e c t i o na t6 0 0 8 0 0 m so v e rt h e v m i d l i n es i t e s k e y w o r d sc o g n i t i v ec o n t r o l ，c o n f l i c tm o n i t o r i n gt h e o r y , c o n f l i c tm o n i t o r i n g , c o n f l i c tr e s o l u t i o n 浙江大学博士论文插图和附表清单 插图和附表清单 图1 1 色词s t r o o p 效应与f l a n k e r 效应的神经网络模型4 图1 2 认知控制图示4 图1 3s t r o o p 任务的4 种经典范式1 0 图2 1 刺激序列图19 图2 2g s n2 0 0 电极帽及其电极排列。_ 2 0 图2 3 冲突背景与刺激类型对反应时影响的交互作用图2 1 图2 4 数字干扰条件下冲突背景与刺激类型的交互作用图2 2 图2 5 数字干扰在不同冲突背景下一致试次与不一致试次的e r p 总平均图 2 z i 图2 6 汉字干扰在不同冲突背景下一致试次与不一致试次的e r p 总平均图 ：! ! ； 图2 7 四种条件下的脑地形图3 0 图2 8 试次呈现顺序示意图3 5 图2 9 数字干扰条件下前后试次刺激类型的交互作用图3 6 图2 1 0 数字干扰条件下不同刺激类型的e r p 总平均图3 8 图2 1 1 汉字干扰条件下不同刺激类型的e r p 总平均图3 9 图2 1 2 四种条件下的脑地形图4 3 图3 1 刺激序列图4 8 图3 2 冲突背景与刺激类型对反应时影响的交互作用图4 9 图3 3 数字干扰条件下冲突背景与刺激类型的交互作用图一5 0 图3 4 数字干扰在不同冲突背景下一致试次与不一致试次的e r p 总平均图 ! ；1 图3 5 汉字干扰在不同冲突背景下一致试次与不一致试次的e r p 总平均图 ! ；：! 图3 6 四种条件下的脑地形图5 7 图3 7 数字干扰条件下不同刺激类型的e r p 总平均图6 3 图3 8 汉字干扰条件下不同刺激类型的e r p 总平均图6 4 图3 9 四种条件下的脑地形图6 8 图4 1 刺激序列图7 3 图4 2 冲突背景与刺激类型对反应时影响的交互作用图7 4 图4 3 数字分心刺激在不呈现无关刺激时在不同冲突背景下一致试次与不一 致试次的e r p 总平均图7 5 图4 4 汉字分心刺激在不呈现无关刺激时在不同冲突背景下一致试次与不一 致试次的e r p 总平均图7 6 图4 5 数字分心刺激在呈现无关刺激时在不同冲突背景下一致试次与不一致 试次的e r p 总平均图：7 7 图4 6 汉字分心刺激在呈现无关刺激时在不同冲突背景下一致试次与不一致 试次的e r p 总平均图7 8 图4 7 四种条件下的脑地形图8 3 图4 8 数字干扰在不呈现无关干扰时不同刺激类型的e r p 总平均图8 9 图4 9 汉字干扰在不呈现无关干扰时不同刺激类型的e r p 总平均图9 0 浙江大学博士论文插图和附表清单 图4 1 0 数字干扰在呈现无关干扰时不同刺激类型的e r p 总平均图9 1 图4 1 l 汉字干扰在呈现无关干扰时不同刺激类型的e r p 总平均图9 2 图4 1 2 四种条件下的脑地形图9 6 图5 1p f c 的功能模型10 3 图5 2 多个分心刺激的计数s t r o o p 任务的认知控制模型1 0 5 表2 1 各种实验条件下的平均反应时( 毫秒) 和错误率( ) 2 1 表2 2 各种实验条件下的平均反应时( 毫秒) 和错误率( ) 一3 6 表3 1 各种实验条件下的平均反应时( 毫秒) 和错误率( ) 4 9 表3 2 各种实验条件下的平均反应时( 毫秒) 和错误率( ) 。6 1 表4 1 各种实验条件下的平均反应时( 毫秒) 和错误率( ) 7 3 表4 2 各种实验条件下的平均反应时( 毫秒) 和错误率( ) 8 7 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝姿盘堂或其他教育机构的学位或 证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 徐芥 签字日期：加扩年7 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿盘堂有权保留并向国家有关部门或机构 送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿盘堂可 以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：嘶年7 月日 签字日期：o 眸7 月 日 浙江大学博士论文 致谢 敛谢 不知不觉中已经在浙江大学心理系度过了整整九年，在论文完稿之际，心中不禁充满了 感慨从本科到研究生，这一路的成长无不伴随着师长的悉心教导、同学和友人的帮助。在 此谨对多年来给予我关心和支持的良师益友表示由衷的感谢。 首先要感谢的是我的导师许百华教授。恩师治学严谨，对学生极其负责和关爱随从恩 师学习期间，思师为我的成长付出了无数的心血，在学业上对我进行了悉心的指导，在生活 上也给予我亲切的关怀。从我的本科论文到研究生阶段发表的论文一直到博士论文，大到全 文结构、总体把握，小到错别字、标点符号，恩师总是不厌其烦地逐字逐句地给予修改。尤 其是近半年来，在我博士论文写作的最后阶段，恩师为了修改我的论文常常工作到深夜。每 每想到这些，我的心里总是充满了感激和歉疚。正是在思师的指导和帮助下，论文才得以成 稿恩师一丝不苟的治学态度也是我在今后生活与科研中的学习楷模。 同时，我要感谢本系所有的老师，尤其是刘爱伦教授、沈模卫教授、张智君教授、郑全 全教授、钱秀莹教授、马剑虹教授、曹立人教授、吴谅谅教授、傅根耀教授、符德江副教授、 张彤副教授、钟建安副教授、水仁德副教授、徐青老师等，这些老师领着我走进心理学的殿 堂，为我开启了一扇扇的心理学大门正是这些老师认真的教学态度使我打下良好的心理学 基础。此外，系里其他的老师也给了我很多的帮助，在此深表感激。 师恩似海，永生难忘! 在此，谨向恩师和其他所有教过我和帮助过我的老师致以最崇高 的敬意和最诚挚的感谢! 这份情感我将铭刻在心，伴我一生! 感谢恩师领导的研究团队下所有的兄弟姐妹，特别是朱国锋老师、骆宏、左伍衡、李金 波、傅亚强、胡桂英、潘毅、崔翔字、胡楠荼、沈悦娣、李玉明，他们在论文的完成过程中 给予了许多宝贵的意见，令我受益匪浅。 本论文的e r p 实验得到了浙江理工大学心理研究所的支持。胡凤培副教授和王笃明老师 在实验之前帮助审查了实验设计，并在实验期间和数据分析期间给予了大力指导；胡凤培副 教授的研究生陈运超在实验过程中帮助做了大量工作；他和尚乃奇、李婷在介绍被试、编制 实验程序和实施实验方面给予我无私的帮助。没有这些老师和同学的帮忙，本研究的e r p 实 验就无法顺利完成，在此对他们表达深切的感激! 感谢王健教授及其研究团队和浙江大学语言与认知研究中心对我的启发，及对实验提出 的宝贵建议 感谢我的同窗好友王婷、林静、何洁、罗园园、管文颖及室友胡晓华在生活和精神上给 予我的援助，尤其是在做论文期间，她们的耐心、理解和鼓励极大地缓解了做论文的压力。 感谢我的爱人李道飞，他不仅在生活中给予我细心照顾，而且在论文的数据处理和文稿 校对方面也做了大量的工作他对我的包容，关心和鼓励，是我一直坚持下去的动力。 最后感谢我的父母家人对我学业的全力支持正是他们无私的奉献，才使得我能够顺利 完成学业。 徐琳 2 0 0 8 年5 月 浙江大学博士学位论文 绪论 第1 章绪论 人们在执行信息加工任务时难免会遇到各种各样的干扰信息，而需要将注意 力放在与当前任务相关的信息上，同时忽略或抑制与任务无关的信息。在这个过 程中，认知控制起着至关重要的作用。它是完成认知活动所必需的高级认知功能。 近年来，许多研究者采用脑神经科学的手段对认知控制进行了研究，探讨了大脑 如何对分心刺激所带来的冲突进行监控，并作出相应的认知调节以减少冲突的发 生，目前这已经成为认知研究的一个热点【1 1 。 s t r o o p 任务是认知控制研究的一种常用范式，而在认知控制的脑神经科学研 究中计数s t r o o p 任务是一种较为理想的s t r o o p 任务范式。以往s t r o o p 任务的认知 控制研究均采用单个分心刺激作为干扰。然而，在认知加工时，人们往往面临多 个分心刺激的干扰，在这种条件下的认知控制是否与呈现单个分心刺激时的认知 控制具有相同的功能特点与神经机制? 这个问题还有待商榷。 本研究在以往认知控制研究的基础上，探讨了在呈现多个分心刺激的计数 s t r o o p 任务中认知控制的功能特点及其神经机制。本章总共分成三部分，第一部 分介绍了研究的背景，第二部分对以往研究所存在的不足进行了剖析，并在此基 础上提出改进方案，第三部分在总结前人研究的基础上，提出本研究的基本思路。 1 1 研究背景 这一部分首先根据分心刺激造成的冲突程度对分心刺激进行分类，接着着重 阐述认知控制的相关理论及其研究，主要介绍冲突监控理论、与认知控制相关的 脑区和e r p 研究以及认知控制研究中两种典型的研究范式。 1 1 1 分心刺激的类型 根据分心刺激与目标刺激之间是否存在语义相关，可将分心刺激分为干扰刺 激与无关刺激两类。干扰刺激是指与目标刺激在语义上相关的分心刺激，而无关 刺激是指与目标刺激在语义上无关的分心刺激。根据干扰刺激与目标刺激在语义 上的一致性，又可将干扰刺激进一步分为一致的干扰刺激与不一致的干扰刺激。 例如，在s t r o o p 色词干扰的颜色命名任务中，一致的干扰刺激是与目标颜色一致 浙江大学博士学位论文绪论 的颜色词，不一致的干扰刺激是与目标颜色不一致的颜色词，无关刺激是与颜色 无关的中性词。 以往的研究发现，干扰刺激会较大程度地影响目标刺激的加工，一致的干扰 刺激会促进目标刺激的加工，而不一致的干扰刺激则会延缓目标刺激的加工。对 干扰刺激的研究比较典型的是有关s t r o o p 效应、f l a n k e r 效应和s i m o n 效应的研 究。s t r o o p ( 1 9 3 5 ) 发现，当要求被试对颜色词( 如“红”) 的书写颜色进行命名时- 如果书写颜色与颜色词的意义不一致( 如用绿颜色写“红”字) ，被试对颜色的命 名时间会明显延长，这就是经典的s t r o o p 色词干扰效应【2 】。f l a n k e r 效应是指位于 中央的目标刺激受到旁侧的两个相同的干扰刺激的影响，即侧抑制效应，该效应 由e r i k s e n 于1 9 7 4 年发现 3 】。s i m o n 效应指的是目标刺激所呈现的位置和作出反 应的方位之间的冲突。s i m o n 发现，给被试左耳或右耳呈现方位词“左”或“右”， 要求被试按词义进行相应的按键反应，尽管刺激母嘤盼壑闽位置是二个无关的维 度，但当刺激呈现的位置与反应位置对应时，反应较快阳冀趣些效应都已有了大 量的研究，其中以s 仃o o p 效应的研究最多，其影响也最大。一些研究者甚至将干 扰刺激对目标刺激的语义干扰在广义上都统称为s 仃o o p 效应【5 】。 不仅干扰刺激会影响目标刺激的加工，与目标刺激无语义相关的无关刺激也 会给目标刺激的加工带来影响。在以往的研究中存在两个比较典型的现象，一个 是词汇代价( 1 e x i c a lc o s t ) ，一个是s 臼o o p 稀释效应。词汇代价指的是在颜色命名任 务中，只要视野中有单词出现，无论该单词是不是颜色词，被试的反应时都会长 于没有单词时的反应时【6 】。s t r o o p 稀释效应是指在s t r o o p 色词干扰范式中若增加 一个与颜色无关的中性词作为分心刺激( 无关刺激) ，s 仃o o p 效应将被大大减弱的 现象7 明，并且无关刺激越多，s t r o o p 效应被稀释的量越大1o 1 1 1 。这些现象表明， 无关刺激会延缓目标刺激的加工，但其影响程度远小于干扰刺激，当分心刺激中 同时存在干扰刺激与无关刺激时，无关刺激会减弱干扰刺激对目标刺激的影响。 1 1 2 认知控制的相关理论及研究 认知控制是指在面对干扰或冲突时，通过促进任务相关信息的加工及促进与 任务相关的行为，来灵活适应当前需求的能力【1 2 1 。它是注意、抑制、工作记忆、 语言加工及评价等认知过程所依赖的基础，对它的研究一直是认知科学的重要内 容。认知神经科学的兴起，事件相关诱发电位( e r p ) 、正电子发射体层摄影( p e d 2 浙江大学博士学位论文 绪论 及功能磁共振成像( f m r i ) 等无创伤技术的发展为揭示认知控制的脑神经机制提供 了新的手段。近年来在认知神经科学研究的基础上，b o t v i n i c k 等提出了一个具有 广泛影响的冲突监控理论 1 3 j 7 】。该理论提出后得到大量研究和理论的支持，并且 成为认知控制研究中的主流观点。 1 i 2 1 冲突监控理论 b e r l y n e ( 1 9 6 0 ) 最早提出冲突是诱发认知控制进行调节的基础 1 6 1 8 】。他指出 冲突的出现通常引起知觉选择中的补偿性调节，从而减轻冲突。自从1 9 6 0 年 b e r l y n e 提出这个观点之后，后来的一些理论也常包含这一假设【1 6 ，1 9 1 。随着认知 神经科学的发展，大量证据表明冲突在人类认知过程中可能扮演了重要的角色。 在这些理论假设及脑神经研究的基础上，b o t v i n i c k ( 1 9 9 9 ，2 0 0 1 ) 等提出了冲突 监控理论，该理论指出在信息加工过程中存在一个系统对冲突的出现进行监控， 这种功能被称为“冲突监控”【1 3 1 6 】。冲突监控实现了从冲突出现到认知控制补偿 性调节的转变：冲突监控系统首先对当前的冲突水平进行评价，然后将这些信息 传递到负责执行控制的中央成分，促使它们调整对信息加工的影响强度【l 6 1 。 b o t v i n i c k 等( 2 0 0 4 ) 还进一步提出了两个相互关联的假说：( 1 ) 存在特定的脑区( 尤 其是背侧a c c ) 对信息加工中的冲突( 如反应冲突) 进行反应。( 2 ) 这种冲突信 号引发认知控制的策略调整，从而阻止后面冲突的发生 2 0 1 。v a nv e e n 和c a r t e r ( 2 0 0 2 ) 认为监控过程是对特定领域的信息加工状况进行的一个简单评估，这种评 估是通过一种简单的算法来实现的，监控的结果用于指导具体的反应过程，而执 行控制是一种资源有限的自上而下的加工过程，它是基于一定的命令和目标来实 现的【2 1 1 。 + b o w i n c k 等人在冲突监控理论的基础上分别建立了色词s t r o o p 效应与f l a n k e r 效应的神经网络模型，如图1 1 所示。在色词s t r o o p 效应的神经网络模型中，单 词阅读和颜色命名通路汇聚在反应层，任务单元将加工资源偏向其中一条通路， 反应层的冲突激活冲突监控单元，冲突监控单元反过来调整任务单元的活动。在 f l a n k e r 效应的神经网络模型中，目标和两侧的干扰( f l a n k e r ) 输入激活了反应层， 注意单元将加工资源偏向与目标任务有关的信息输入，反应层的冲突激活冲突监 控单元，冲突监控单元反过来调整注意单元的活动。 b r a v e r ( 2 0 0 2 ) 在冲突监控理论的基础上提出了反馈回路模型，如图1 2 所示。 浙江大学博上学位论文 绪论 该模型提出，环境诱发冲突，冲突监控激发策略控制的增强，而策略控制的增强 则降低体验到的冲突。 颜色色词 务 求 冲突监控 输入 图1 1 色词s t r o o p 效应与h a n k e r 效应的神经网络模型 注：左图为色词s t r o o p 效应的神经网络模型，右图为h a n k e r 效应的神经网络模型。 冲突监控理论除了提出“冲突监控”的概念之外，还明确地将认知控制分为 两种不同的成分：( 1 ) 评价成分，也称为监控成分，用于监控需要控制的环境和信 号，尤其是监控信息中存在的冲突；( 2 ) 执行成分，用于对冲突进行相应的调节， 执行或实现相应的认知控制，解决信息中的冲突1 4 ，1 7 ，2 0 ，2 2 1 。这种划分得到了大量 研究者的支持。 激发 图1 2 认知控制图示 m a c d o n a l d 等( 2 0 0 0 ) 采用呈现线索提示的方法区分了任务准备阶段的策略加 工( 包括表征和维持任务对注意的要求) 和反应阶段对冲突的评价和加工，并发现 左背外侧前额皮层( d l p f c ) 和前扣带回( a c c ) 在功能上存在分离，具体表现为在 任务准备阶段，左d l p f c 在颜色命名时比单词阅读的激活更大，扮演了控制执 行的角色；a c c 在对不一致试次( t r i a l ) 进行反应时激活更大，扮演了监控的角色