（基础心理学专业论文）焦虑与执行功能子成分关系的实验研究.pdf

焦虑与执行功能子成分关系的实验研究 王淑珍 摘要执行功能( e x e c u t i v ef u n c t i o n e f ) 是指个体在实施目的行为过程 中以动态、灵活的方式协调多个认知子系统活动的复杂认知过程。执行功能与人 类许多高级心理功能有密切关系，是心理学研究的一个前沿性课题。由于多种神 经心理疾病都可以表现为执行功能障碍，本文从神经心理疾病症状学的新视角来 探讨焦虑与执行功能子成分的关系，对这种关系的系统研究有助于人们深刻理解 神经一l i , 理疾病症状的一些内在机制，进而加深对人类神经心理疾病状态时的信息 加工特点和规律的认识。为了系统探讨焦虑与执行功能子成分的关系，本研究采 用m i y a k e 等人用潜变量分析法验证的执行功能的结构概念，分别探讨了焦虑两个 维度( 特质焦虑与状态焦虑) 对执行功能三个子成分( 抑制功能、注意转换功能 和工作记忆的刷新功能) 的影响作用。 本研究以大学生为被试，进行了1 个预备实验和3 个正式实验，预备实验中 采用自陈式量表测量被试的特质焦虑水平，为正式实验筛选出高、低特质焦虑水 平的两组被试；正式实验中采用认知任务对被试的执行功能子成分进行测量，并 在每一个实验完成之后采用自陈式量表对被试在该实验过程中的状态焦虑程度进 行测量。实验一采用经典的s t r o o p 命名任务测量被试的抑制功能，有一致条件和 冲突条件，比较在两种条件下两组被试的实验结果，分析发现：高特质焦虑的个 体在冲突条件下反应时延长，高状态焦虑个体在冲突条件下反应错误率较高，在 反应时间上，特质焦虑状态焦虑刺激条件三因素之间交互作用达临界显著。 实验二采用加一减法任务测量被试的注意转换功能，有简单任务和较难任务两个条 件，比较在两种条件下两组被试的转换计算时间差是否具有差异性。结果发现， 高特质焦虑个体的转换计算时间差大于低特质焦虑的个体，而状态焦虑的主效应 不显著，特质焦虑状态焦虑任务难度三因素之间的交互作用非常显著。实验 三采用活动记忆范式测量被试的工作记忆刷新功能，有简单任务和较难任务两个 条件，比较在两种条件下两组被试的工作记忆刷新分数。结果发现，在两种条件 下，高状态焦虑个体与低状态焦虑个体的工作记忆刷新分数相比，前者成绩显著 低于后者，特质焦虑的主效应不显著，特质焦虑任务难度之间的交互作用显著。 这三个实验的相关性分析表明，全体被试的抑制功能与转换功能、抑制功能与工 作记忆刷新功能、以及抑制功能与工作记忆刷新功能之间存在微弱的相关性，高 特质焦虑个体的执行功能子成分间也存在显著的相关关系，然而，低特质焦虑个 体的子成分间相关关系不显著。 从本研究的三个实验结果得出以下结论：l 、不同的焦虑维度对执行功能的影 响作用不同，特质焦虑和状态焦虑分别对执行功能具有影l 晌作用，特质焦虑x 状 态焦虑之间没有交互效应。2 、焦虑个体的抑制功能障碍，抑制功能受到特质焦虑、 状态焦虑、及特质焦虑x 状态焦虑x 刺激条件之间交互效应的影响。3 、焦虑个体 的注意转换功能障碍，特质焦虑、及特质焦虑x 状态焦虑x 任务难度三因素间的 交互效应对注意转换功能有非常显著的影响。4 、焦虑个体的信息刷新功能障碍， 刷新功能受到状态焦虑、及特质焦虑x 任务难度间交互效应的影响。5 、个体的执 行功能各子功能间并非完全独立，而是存在微弱的相关性，焦虑个体的相关性更 加明显，说明了焦虑个体执行功能障碍是全面性的，而不是某一个子功能障碍。 关键词：执行功能焦虑抑制功能转换功能工作记忆刷新功能 n a n e x p e r i m e n t a ls t u d y o nt h er e l a t i o n sb e t w e e n a n x i e t y a n dt h r e es 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 s w a n g s h u z h e n a b s t r a c te x e c u t i v ef u n c t i o n ( e ff o rs h o a ) i sd e f i n e da sac o m p l e xc o g n i t i v e p r o c e s s i n gw h i c hi n c l u d e ss e v e r a ld y n a m i c ，f l e x i b l ec o g n i t i v es u b c o m p o n e n t sw h e n i n d i v i d u a l sp e r f o r m a n c ea ng o a l o r i e n t e db e h a v i o r e fi sak e yf i e l do fp s y c h o l o g y i t i s c l o s e l yr e l a t e dt om a n yp s y c h o n e u r o s e s t oe x p l o r et h er e l a t i o n sb e t w e e na n x i e t y a n de f , b a s e do n s e m i o l o g i c a lv i e w p o i n t o fp s y c h o n e u r o s e s ，t h e p r e s e n ts t u d y d i s c u s s e dt h ee f f e c t so ft r a i t a n x i e t y ( r a ) a n d s t a t e a n x i e t y ( s a ) o n t h r e e s u b c o m p o n e n t so fe f , n a m e l y e f f e c t so ni n h i b i t i o n ，s h i f t i n ga n du p d a t i n g t h i sp a p e r e m p l o y e d t h ed e f i n i t i o no fe f p r o p o s e db ym i y a k ea n d h i sr e s e a r c hf e l l o w s ，a n dt h e v e r yd e f i n i t i o nw a sc o n f i r m e db yl a t e n tv a r i a b l ea n a l y s i s t h ep r e s e n tr e s e a r c hw i l l c o n t r i b u t et ob e t t e ru n d e r s t a n d i n gt h em e c h a n i s mo fs y m p t o m so fp s y c h o n e u r o s e s , a s w e l la st h ec o g n i t i v ec h a r a c t e r i s t i c sa n dr o l e so fp s y c h o n e u r o s e s t h e p r e s e n ts t u d yc o n s i s t so f o n e p l o te x p e r i m e n ta n d t h r e et a r g e te x p e r i m e n t s a l ls u b j e e l sa r eu n d e r g r a d u a t e s t h e yw e r es c r e e n e db ys e l f - r e p o r t e ds c a l ei nt h ep l o t e x p e r i m e n t g r o u p e du n d e rh i g h - 1 a a n dl o w - t ah e a d s t h es u b j e c t s s u b c o m p o n e n t s o fe fw e r em e a s u r e d b y t h r e e c o g n i t i v et a s k si nt h r e et a r g e te x p e r i m e n t s t h es a s o f s u b j e c t si nt h r e et a r g e te x p e r i m e n t sw e r ei m m e d i a t e l yo b t a i n e db ys e l f - r e p o r t e ds c a l e a f t e re a c h e x p e r i m e n t i ne x p e r i m e n t1 ，i n h i b i t i o n o fp r e p o t e n t r e s p o n s e s w a s m e a s u r e d b y t h e s t r o o pn a m i n gt a s k ，w h i c h i n c l u d e dt w oc o n d i t i o n s ，c o n f l i c t c o n d i t i o n sa n dc o n s i s t e n tc o n d i t i o n s t h r o u 【g h a n a l y z i n gt h ed a t a ，t h ef o l l o w i n g f i n d i n g sw e r ea c h i e v e d i nc o n f l i c tc o n d i t i o n s ，t h er e s p o n s et i m e ( 1 娜o f i n d i v i d u a l s w i t hh i 曲_ 1 aw a s l o n g e rt h a nt h a to fl o w - t as u b j e c t s ；t h er a t eo fr e s p o n s ee r r o rf o r i n d i v i d u a l sw i t hh i g h s aw a sh i g h e rt h a nt h a to fl o w s as u b j e c t s ；t h ei n t e r a c t i v e e f f e c to ft a x s a x c o n d i t i o n so i lt h es n h i e c t s r tw a sm a r g i n a l l ys i g n i f i c a n t i n e x p e r i m e n t2 ，t h em e n t a ls e ts h i f t i n gw a st e s t e db yt h ep l u s - m i n u st a s kt h a tw a s p e r f o r m e di nt w oc o n d i t i o n s ，t h a ti s ，s i m p l el e v e la n dd i f f i c u l tl e v e l a f t e ra n a l y z i n g t h ed a t a ，t w or e s u l t sw e r eo b t a i n e d f i r s t ，t h em a i ne f f e c to ft h es h i f t i n gt i m ei s s i g n i f i c a n t ，t h a ti s ，f o ri n d i v i d u a l sw i t hh i g h _ t a ，t h es h i f t i n gt i m e sw e r el o n g e rt h a n t h a to ft h e i r c o u n t e r p a r t s i nb o t h c o n d i t i o n s s e c o n d ，t h ei n t e r a c t i v e e f f e c to f t a x s a x c o n d i t i o n sw a s s t r o n g l ys i g n i f i c a n t i ne x p e r i m e n t3 ，t h e i n f o r m a t i o n i i i u p d a t i n g a n dm o n i t o r i n gw a st e s t e d b yt h er u n n i n gm e m o r yp a r a d i g mt h a t w a s e m p l o y e d i nt w oc o n d i t i o n s ，t h a ti s ，s i m p l et a s ka n dd i f f i c u l tt a s k t h er e s u l t so ft h i s e x p e r i m e n t a ld a t aw e r e t h a tt h em a i ne f f e c to fs ai ss i g n i f i c a n t ，t h a ti s ，t h es c o r e so f i n d i v i d u a l sw i t h h i g h s a w e r e p o o r e r t h a nt h a to ft h e i r c o u n t e r p a r t s i nb o t h c o n d i t i o n s ；t h a tt h ei n t e r a c t i v ee f f e c to ft a x c o n d i t i o n sw a ss i g n i f i c a n t a st o t h e r e l a t i o n sa m o n ga l ld a t ao ft h et h r e ee x p e r i m e n t s ，t h ep e a r s o n sc o r r e l a t i o nw a s p r o d u c e d t h ed a t ao ft h r e ee x p e r i m e n t sw e r em o d e r a t e l yc o r r e l a t e de a c ho t h e rf o r w h o l es u b j e c t sa n dh i g h - t a s u b j e c t s ，r e s p e c t i v e l y h o w e v e r , t h e r ew a s n os i g n i f i c a n t c o r r e l a t i o nf o rl o w t a s u b j e c t s d a t a ， b a s e do nt h er e s u l t so ft h r e et a r g e te x p e r i m e n t s ，f i v ec o n c l u s i o n sc a nb ea r r i v e d a t f i r s t t h et w od i m e n s i o n so fa n x i e t y i m p a c t o nt h e s u b c o m p o n e n t so fe f i n d e p e n d e n t l y t h e r e w a sn o s i g n i f i c a n t i n t e r a c t i v ee f f e c to ft a s a s e c o n d ， i n h i b i t i o no fp r e p o t e n tr e s p o n s e si sd e f i c i ti ni n d i v i d u a l sw i t hh i 曲a n x i o u s ，a n dt h i s s u b c o m p o n e n t o fe fi si m p a c t e d b yt ：氏s a ，a n dt h ep o s s i b l ei n t e r a c t i v ee f f e c to ft a s a c o n d i t i o n s t h i r d m e n t a ls e t s h i f t i n g i s d e f i c i ti ni n d i v i d u a l sw i t h h i g h - a n x i o u s ，a n dt h i ss u b c o m p o n e n to fe fi si m p a c t e db yt aa n dt h es t r o n g i n t e r a c t i v ee f f e c to ft a s a c o n d i t i o n s f o u r t h ，i n f o r m a t i o n u p d a t i n g a n d m o n i t o r i n g i s d e f i c i t ，a n d t h i s s u b c o m p o n e n to fe fi si m p a c t e db ys a a n dt h e i n t e r a c t i v ee f f e c to ft a c o n d i t i o n s f i f t h ，f o ra l ls u b j e c t s 。e v e r ys u b c o m p o n e n to f e fi sn o tc o m p l e t e l yi n d e p e n d e n t ，b u tm o d e r a t e l yc o r r e l a t i v et oe a c ho t h e r f o r i n d i v i d u a l sw i t hh i g h a n x i o u s ，s u c hc o r r e l a t i o ni sm o r en o t a b l e t h er e s u l t ss u g g e s t t h a tt h ed e f i c i to fe fi ni n d i v i d u a l sw i t hh i g h a n x i o u si sn o to n l yl i m i t e dt oac e r t a i n s u b c o m p o n e n t ，b u tt o a l lt h r e e s u b c o m p o n e n t s ，t h a ti s ，e f o fi n d i v i d u a l sw i t h h j g h a n x i o u si sg e n e r a l l yd e f i c i t k e y w o r d s ：e x e c u t i v ef u n c t i o n ，a n x i e t y ，i n h i b i t i o no fp r e p o t e n tr e s p o n s e s ，m e n t a l s e ts h i f t i n g ，i n f o r m a t i o nu p d a t i n ga n d m o n i t o r i n g v 学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，论文中不包含其他个人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得陕西师范大学或其它教育机构的学 位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 学位论文使用授权声明 本人同意研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属陕西师范大 学。本人保证毕业离校后，发表本论文或使用本论文成果时署名单位仍为陕西师 范大学。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其它指定机构送交论文的电 子版和纸质版；有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校 图书馆、院系资料室被查阅；有权将学位沦文的内容编入有关数据库进行：检索 有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。 作者签名： 刚蟊 执行功能( e x e c u t i v ef u n c t i o n ，e f ) 又叫中央执行“，它与人类许多高级 心理功能有密切关系，因而是心理学研究的一个前沿性主题。执行功能是指个体 在实j 施目的行为过程中以动态、灵活的方式协调多个认知子系统活动的复杂认知 过程。1 。现有的研究表明，执行功能主要涉及额叶皮层与其它皮层及皮层下脑区 的动态交互作用“”，它曾被心理学家们看成是额叶的功能和居于人脑中无所不能 的“小矮人”，是一种控制所有其它认知活动的元认知过程“1 。n o r m a n 和s h a l l i c e 、 b a d d e l e y 、m i y a k e 等众多学者分别从不同角度对其进行了深入的研究”“，使人 们对它的理解越来越明晰和深刻。该领域的研究经历了从“额叶隐喻( f r o n t a l m e t a p h o r ) ”、人脑中“小矮入( h o m u n e u l u s ) ”类比的研究阶段到对其内容结构的 有效性进行探讨的转变，即从倾向于采用定位主义( 1 0 c a l i z a t i o n a l i s t ) 的研究 思路、到非模块化的单一功能结构、进而到多维功能结构的转变。m i y a k e 等人用 潜变量分析法( l a t e n tv a r i a b l ea n a l y s i s ) 对执行功能的结构进行了研究，验 证了执行功能的三个子成分，即抑制功能、注意转换功能和工作记忆的刷新功能， 这三个子功能既相互分离又具有中度的相关性。 在对执行功能这一概念本身进行研究的同时，执行功能与神经精神疾病关系 的研究也取得了很大的进展，但目前的研究都是围绕诊断维度开展的，且经常出 现同一诊断的许多研究结果不一致的尴尬。由于焦虑是许多神经精神疾病的共同 症状，由此认为有必要对这些研究结果是否都受到了焦虑症状的影响进行深度的 研究和探讨。本文试图从焦虑与执行功能的关系来探讨症状维度上的执行功能各 子成分的变化，以期对走出当前同一诊断闻研究结果不一致的困境有所启发和帮 助。 一、课题综述 ( 一) 执行功能概念的演变 1 解剖学模块化方法界定的执行功能 ( i ) “额叶隐喻” 执行功能的研究源于额叶皮层损伤病人的研究。额叶是大脑发育中最高级的 部分，占大脑皮层的面积高达3 3 ，它的功能非常广泛，如专司动作的监控和协 调，语言及言语的产生和加工、以及把感知觉、意识和记忆整合为有组织、有计 划的行动等。额叶包括初级运动区、前运动区和前额叶( p r e f r o n t a lc o r t e x ，p f c ) ， 其中p f c 与认知功能关系密切。前额叶解剖学上分为眶部、背部、内侧部和外侧 部，研究中常用另一种部位划分法，将前额叶分为背外侧前额叶( d l p f c ，b a 9 4 6 ) 、 腹外侧前额叶( v l p f c ，b a 4 4 4 5 4 7 ) 和眶额叶( o f c ，b a l o 4 7 ) ”1 。前额叶皮层 的损伤引起了一系列神经心理的缺陷，如：计划、概念形成、抽象思维、决策、 认知灵活性、利用反馈、按时间先后对事件排序、对动作的监控等方面的困难， 同时伴有情绪障碍”。这些障碍所对应的一系列能力就是“执行功能”这一术语 最初的含义”“3 。因为这些能力与前额叶皮层的联系，便有了执行功能与额叶相 联系的假设。因此执行功能的定义很宽泛，除上述的能力外，前额叶甚至额叶的 其它一些功能也都包括在执行功能这一概念之中，诸如：获得和维持解决问题框 架( p r o b l e m - s o l v i n gs e t ) 、组织技能、选择性注意、控制、维持最佳认知框架 ( c o g n i t i v e s e t ) 等”1 ，传统上人们常常将执行功能和前额叶皮层( p r e f r o n t a l c o r t e x ，p f c ) 这两个术语交替使用。前额叶皮层一直被认为是执行控制的重要结 构。前额叶皮层损伤导致判断力、计划和决策能力下降，被称为“执行障碍综合症” ( d y s e x e c u t i v es y n d r o m e s ) 吣1 。 对执行功能的研究，除了对额叶损伤病人的研究外，该领域还进行了大量的 动物实验，研究结果证明了执行功能与前额叶存在着密切的联系。 动物实验模型的结果显示“”：一般认为鼠类、猴子和人类的前额叶一样，具 有执行功能，即最佳复杂行为序列图式，包括注意的选择性、干扰的抑制、行为 的监控、任务的转换、工作记忆、计划和决策“6 1 。首先，有关注意转换功能j 拘研 究较多。在鼠类的实验中发现，前额叶中部损伤的实验鼠在执行几个时间序列化 动作时受到影响。时间序列化动作涉及注意加工，特别是注意的分配和转换功能。 大量的研究表明，注意功能在额叶。越来越多的证据提示，背外侧额叶受损的灵 长类动物表现为从一个知觉维度到另一个知觉维度的注意转换困难，而眶额叶皮 层的损伤，逆向学习能力受到明显的影响“”。这些研究结果说明啮齿类动物的额 叶中部、额叶背外侧和眶额叶损伤时可以出现注意转换功能障碍。其次，关于抑 制、控制功能，研究发现实验鼠在冲动性选择与自我控制能力上存在障碍“。在 灵长类动物实验中，运用电生理学方法和动物模型法，f u s t e r 和a l e x a n d e r 、 g o l d m a n - r a k i c 、j a c o b s e n ，以及m i l l e r 等人观察到前额叶在目标维持和目标表征 中必不可少；p e t r i d e s 的研究表明前额叶在监控、操作及表征评价上是必须的解 剖结构。第三，关于工作记忆的功能，前额叶皮层，特别是背外侧，对工作记忆 表征进行即时的维持，这种维持对于产生可能行为的调解是必不可少的，特别是 干扰条件下的行为“。这些动物实验结果说明前额叶皮层是执行功能或中央执行 控制的重要解剖学基础1 。 虽然人类p f c 有别于动物，但人类和鼠类、猴子都属于啮齿类动物，它们的 2 前额叶解剖框架和细胞结构虽有一些差异，但也有一定的相似性，动物实验的结 果对于人类执行功能的研究有启发作用。大量的脑影像学研究指出，人类的执行 控制过程确实发生在前额叶。首先，执行功能作为注意控制与转换的作用引起了 较大的关注。双任务测验中，发现d l p f c 在双任务条件时活动增加，而在单任务时 没有这种变化，说明了在执行功能的注意控制与转换功能上d l p f c 发挥了作用“， 它在认知加工中起着分配和协调注意资源的作用0 3 。因此，前额叶与控制条件下的 提取、选择、目标相关表征的维持和或操作有关。其次，关于工作记忆的研究， b r a v e r 运用工作记忆容量的研究范式，在阅读广度测验( r e a d i n gs p a n t e s t ， r s t ) 中，发现随着工作记忆任务要求的增加，前额叶皮层的活动亦增加，这种活 动变化模式得到了b u n g e 、c o w a n 和r y p m a 等研究的验证。在e r p 的有关研究中发 现，工作记忆刷新功能障碍时，前额叶可以出现异常慢波活动。这一结果提示， 刷新障碍表现为把新信息整合到存储的工作记忆的功能发生变化。”。基于大量的 研究结果，p e t r i d e s 和o w e n 等人提出了一个前额叶两阶段模型( at w o - s t a g e m o d e lo fp f c ) 。在认知加工中，腹外侧前额叶促进控制皮层后续表征的提取， 也就是一些理论所提出的，腹外侧前额叶负责所提取表征的实时维持：而背外侧 前额叶，则被认为是对腹外侧实时维持表征的监控和操作起调节作用的部位。这 种观点把前额叶的腹外侧和背外侧的功能表述为层级结构，即背外区操作腹外侧 的加工结果。 前额叶两阶段模型虽然对腹外侧和背外侧前额叶的功能做了解释，但没有说 明额叶在人类情绪中的作用。关于额叶与情绪之闻关系的研究可追溯到1 8 4 8 年。 h e i l m a n 等在他们1 9 8 3 年出版的人类情绪的神经心理学( n e u r o p s y c h o l o g yo f h u m a ne m o t i o n ) 一书中引用1 8 4 8 年美国佛蒙特州的铁路工人g a g e 所遭遇的意外 事故来说明额叶与情绪之间的关系。近一个半世纪后，经采取x 线和计算机三 维模拟技术发现g a g e 受损的是双侧额叶中下部分和额叶的腹内侧区，尤以左 侧p f c 为甚。这是额叶与情绪、社会性行为直接相关的典型病例o ”。除了外伤， 对其他原因如肿瘤和手术所导致p f c 受损的研究也发现有情绪的变化。自2 0 世 纪3 0 年代m o n i z 首次在临床上对患者行前额叶切除术以来，大量证据表明p f c 在参与情绪调节上发挥着重要作用。”有研究表明人类执行功能的某一方面可以 表现在眶额叶的功能上。功能磁共振成像( f u n c t i o n a lm a g n e t i cr e s o n a n c e i m a g i n g ，f m r i ) 对o f c 的研究提示，在无动机时，腹内侧前额叶( m p f c ) 可能 参与正性和负性的基本情绪表达，而对由正性或负性情绪状态引导的目标，d l p f c 更可能直接参与此目标的表达“”。正电子发射层析技术( p o s i t r o ne m i s s i o n t o m o g r a p h y ，p e t ) 的研究发现，在负性情绪形成时，在右侧眶前回、额下回、额 中回、额上回等发现葡萄糖代谢率增高；具体到焦虑情绪时表现为m p f c 被持续 激活“。b a k e r 等人的研究发现了额叶活动的一神模式，即在消极情绪状态下，背 外侧额叶活动减弱，而眶额叶活动增强o “，表明眶额叶参与情绪情感的反映。这 一活动模式在有临床抑郁症状病人的治疗方面也得到了验证，那些抗抑郁药物疗 效较好的病人在治疗后没有表现出这一活动模式”“。对于上述研究结果，t r a n e l 等人的观点做出了较好的说明，认为眶额叶负责把情绪的突显度( e m o t i o n a l s a l i e n c e ) 融合到认知过程的决策中。眶额叶在消极情绪时的活动变化，反映 了p f c 不仅参与记忆、注意、监控等认知活动，而且也参与心境、情绪情感过程。 总之，额叶的不同部位受损对执行功能的影响也不同，如背外侧额叶损伤对于 注意、计划、工作记忆等影响较大，腹外侧损伤注意的监控功能下降，影响注意定 势转换和行为的灵活性，腹内侧损伤则影响基本情绪的表达，而眶额叶损伤的患 者则在抑制功能、情绪、心境等方面作用影响较明显1 。 尽管这些研究结果为颧叶皮层是执行功能的物质基础提供了大量的依据，然 而，p e n n i n g t o n 和o z o n o f f 对于两者间的关系却持有不同的观点，他们认为这 样对于执行功能进行定位缺乏确凿证据哺川，因为额叶与其它脑区有广泛的联系， 如额叶的主要功能之一是记忆，相关的功能影像研究表明，正常的工作记忆涉及 多个皮层区域的协调活动m 。廿1 ：p f c 各部分与情绪的精确对应关系，目前尚未明确 嘲1 ；而前额叶损伤的病人，各种执行功能障碍表现出多样性，即使相同部位的损 伤，执行功能受损情况也不尽相同嘶1 ，b a d d e l e y 、c a r p e n t e r 和m o r r i s 提出的 前额时局灶性损伤病人残存的执行功能是由许多脑区支持完成的，而不仅仅是额 叶b “。这些相关的研究表明，前额叶皮层不足以解释执行功能，很难把执行功 能归属于仅仅是额叶产生的功能。因此，p e n n i n g t o n 和o z o n o f f 用“额叶隐喻” 这一术语来说明执行功能功能与额叶之问这种不明确的关系侣1 。有学者明确指出， 把执行功能理解为额叶的功能不仅不合适，而且在某种程度上是同一语的反复。 ( 2 ) “小矮人”类比 大量的实证研究表明，眶额叶与背外侧前额叶等的损伤可引起一些神经心理 症状，但相似的症状也可以由皮层下结构的损伤而引起。这一现象的病理生理基 础在很长时间之内没有得到圆满的解释。这一问题至到对脑的认知结构框架有了 认识之后才得以解决啪1 。在解剖学水平上，啮齿类动物如鼠类、猴子和人类的额 叶与脑千上部、丘脑、小脑以及大脑皮层其它区域有丰富的神经联系，而p f c 与大 脑其它区域的联系则更为密切，与所有的感觉区都有往返的纤维联系“”1 。目前在 关于执行功能研究中，普遍认同的观点是：执行功能的物质基础在前额叶及其它 与之处于动态交互作用的脑区”3 。这一交互作用的解剖学基础是前额一皮层下环路 4 形成的主要网络。这些网络调节人的认知活动及情感体验。 目前研究发现，从前额叶到皮层下有五条平行的环路联系，分别把前额的特 定区域与纹状体、基底核和丘脑相联系。这些环路分别起源于运动旁回、额叶眼 区、前额叶背外侧部、眶额叶、以及额叶前扣带回一部分。分别构成运动旁回环 路、眶额叶环路、前额叶背外侧环路、眶额叶环路和前扣带回环路，与执行功能 相关的主要是后三条环路。这种开放式的传入和传出环路连结、协调功能相似的 脑区活动，特定的化学结构和多种神经递质的交互作用调节每一环路的活动。特 定环路的损伤引起相应的额叶一皮层下环路综合征。如背外侧前额叶环路的损伤引 起执行障碍综合征，眶额叶环路损伤导致以去抑制为特点的人格变化，扣带回环 路损伤表现为动机下降、情感障碍m 1 。 在情绪调节上，额叶一边缘系统尤为重要。人类大脑存在两条相互独立而平 行的通路，即“额叶内侧一扣带回一海马通路”和“眶回一额叶一颞叶一杏仁核 通路”，这两条通路对心境和行为都有调控作用。情绪的中枢环路有前扣带回、 海马、岛叶、p f c 和杏仁核等结构，情绪的改变也就会随着不同部位的结构缺损 或功能变化而有所不同。目前已知p f c 病变致使情绪改变，而情绪的变化又影响 着大脑的其他部位的功能，这可能是由于在顶、额和扣带回之间存在着广泛的联 系o ，无论是上述五条环路还是额叶一边缘系统，都不难看出，前扣带回( a n t e r i o r c i n g u l a t ec o r t e x ，a c c ) 及其与前额叶的交互作用对执行功能和情绪调控的关系 最为密切。 前扣带回位于大脑额叶内侧，除其2 4 区前部的解割学划分有争议外，其它部 分属于边缘系统，一些研究者把a c c 划分为a c c 回喙部腹n 前部( 大约定位于胼 胝体膝部) 及尾部背侧后部1 。b u s h 综述了大量的神经影像学资料，发现当执 行情绪任务时，a c c 腹侧部被激活，而当神经精神症状( 如焦虑、强迫症等) 发作 时，该区域也同样被激活；当执行认知任务时，a c c 背侧部激活。因此，a c c 腹侧 喙部负责情绪情感加工，称为情感部分，而背侧尾部负责认知加工，称为认知部 分“蜘。a c c 可以监控正在进行的目标定向行为，在出现反应冲突或错误时提供信 号，并能根据当前的任务加工要求将注意资源在相关脑区中进行有效配置，因而 可能是执行功能神经网络中的一个高级调控结构。近两年来有关a c c 参与执行功能 的内在作用机制的研究表明，反应冲突与错误监控可能由a c c 分离的功能系统来 调节。v e e n 等采用e r p 技术检查了a c c 在监控反应冲突与监控错误的时间模式， 结果提示，尾部a c c 的先期活动表明这一脑区可能对监控冲突的发生起作用，但 在错误监控上，尾部与喙部a c c 活动可能是相分离的“4 删。p e t 和f m r i 探测到在多 种认知任务中，a c c 的血流增加，如在注意分配、动词生成、词汇流畅、工作记忆、 冲突时等。a c c 前后两个区域无论是在细胞结构上，还是在解剖结构连结上均不相 同”。也许这一特点恰好成为a c c 的各种具体功能的物质基础。 新近提出的观点探讨了p f c 年h a c c 在认知活动中的关系及其分离性。m a c d o n a l d 等( 2 0 0 0 ) 采用s t r o o p 任务的一种变式对p f c 和a c c 的功能进行了分离。在注意方 面，发现两者的激活是有条件的，前者在一致条件下激活，后者在冲突条件下激 活，说明当对任务的监控需要较强的注意控制时a c c 激活，而p f c 贝i | 是维持与任务 相关的行为时起着自上而下的注意支持作用。另外，s m i t h 和j o n i d e s “”也提出， a c c 调节预先反应的抑制水平，而p f c 贝u 反映了系列加工中的注意和控制的操作。 对于注意来说，p f c 负责注意保持，即分配注意到所要保持的加工过程上，a c c 负 责注意管理，即缓解释放两个任务间的冲突，注意功能的协调是a c c 和p f c 两者交 互作用的结果，a c c 的激活可以引起认知控制的转换。在工作记忆方面，o s a k a 等 人的研究发现，词汇工作记忆容量的神经基础是a c c p f c 间的网络系统“。k o s k i 和p a u s 做了1 0 7 项p e t 研究的元分析，提出在任务难度增大到一定程度时，a c c 背 侧( 3 2 区) 和中额叶的联合激活。由此揣测，如果a c c 不能有效地侦察到冲突，那 么它就不可能向前额叶背外侧发出信号，那么前额叶就不可能采取合适的策略。 因此，有效的a c c p f c 网络系统是保证认知活动顺利完成的前提。 a c c p f c 间的网络系统的作用不仅体现在认知方面，也表现在情绪体验上。 e i s e n b e r g e r 等采用f m r i 技术的研究也提示t a c c 监控信号对负性情绪及其意 义进行评价，发现人类被试的a c c 在游戏过程中被拒绝或排斥时有更多的激活， 与自我报告的悲伤程度成正相关；而右半球腹侧前额叶皮层( r v p f c ) 在被试被拒绝 或排斥时也有激活，但与自我评价的悲伤程度成负相关，胼胝体上部的a c c 促进一 般的唤醒功能，当被试观看浪漫情侣的照片时，a c c 有活跃的激活。这表明：a c c 的 激活可能与自我评价的情感状态相关：a c c 的活性改变可能中介或调节着r v p f c 的悲痛体验，r v p f c 也可以通过中断a c c 的活动来减低拒绝或排斥引起的悲痛、 焦虑等负性情绪体验n 。 除a c c # f ，脑成像研究发现，执行功能不但激活额叶的一些脑区和a c c ，同时 也激活后部( 主要是顶叶) 的一些脑区。丘脑在记忆、执行功能、注意方面起着 至关重要的作用，丘脑乳突管损伤的病人表现出短时记忆障碍，不同部分的丘脑 结构涉及记忆、执行功能和注意功能，只不过丘脑结构在每一种功能中的作用仍 不清楚。另外，海马萎缩及各种核团病变的人也表现为执行功能障碍m 1 ，这说明 执行功能并不仅仅依赖于p f c 和a c c ，它还依赖于其它皮质区和皮质下区。 动物试验、脑损伤研究及脑功能成像研究已证实p f c 、a c c 、皮层下结构( 基 底节、丘脑、小脑) 组成的皮层一皮层下网络参与执行控制。有证据表明网络中 不同部位损害可出现不同的神经心理学测验的异常，女f l d l p f c 损害可表现认知活动 的整合、转移、注意缺陷，丽o f c 损害可导致定势保持、情绪表达及行为控制障碍， a c c 损害影响注意、抑制、行为监视及情绪情感体验的加工过程“。执行功能的完 成，可能依赖前额叶皮层与其他皮层及皮层下区域之间动态的交互作用，只不过是 在不同的执行功能中，所依赖的脑区各有侧重o 。如在注意和抑制加工过程中，主 要需要a c c 的激活，d l p f c 也有不同程度的参与；在反应抑制过程中，主要有d l p f c 的活动：而任务管理则需要d l p f c 和a c c 的激活，但a c c 不占优势：在完成对任务的 监控时，有右懊q d l p f c 的激活等：n b a c k 任务范式的p e t 研究发现，正常的工作记 忆刷新功能一般需要以双侧d l p e c 和顶叶皮层下脑区参与，刷新功能障碍可能是缺 乏双侧d l p f c 的激活，或在双侧顶叶皮层上脑区出现额外的激活“1 。不同的实验 范式共同表明，信息刷新功能是前一后皮层网络交互作用的结果1 。更确切地讲， 不同的执行功能是脑的不同区域协同操作的结果。因此，执行功能成了居于人脑 中各种适意的“小矮人”肩负着很多说不清的高级认知功能，在人的认知活动 中以某种神秘的方式做出种种重要的决策。 由此可见，那种传统上认为执行功能的神经基础主要在前额叶皮质的观点已 受到越来越多的来自脑影像学方面证据的挑战，按照解剖一功能关系的观点，执行 功能可以说是额叶与其它脑区交互作用的结果。然而这种对执行功能的界定也受 到了一些质疑，目前更倾向于把执行功能看作是系统的功能而不是单一的神经结 构基础。 2 系统功能理论解释的执行功能 综上所述，目前，执行功能的研究热衷于脑的模块化加工，即研究者倾向于采 用定位主义的思路，然而就执行功能这样复杂功能而言，这种思路显然是不适宜 的，不能揭示关于执行功能的本质。然而，大