（发展与教育心理学专业论文）数字任务与语义任务中冲突控制的神经机制.pdf

两南大学硕十学位论文摘要 数字任务与语义任务中冲突控制的 神经机制 发展与教育心理学专业硕士研究生肖宵 指导教师张庆林教授 摘要 事件相关电位是一种特殊的脑诱发电位，通过有意的赋予刺激特殊的心理意义。利用多 个或多样的刺激所引起的脑的电位。通过平均叠加技术从头皮表面记录刺激对大脑诱发电位 来反映认知过程中大脑的神经电生理改变，它与人类认知过程有密切关系，被广泛应用于脑 功能研究，在心理学、生理学、认知科学、神经科学、临床医学及其他生命科学相关领域具 有很高的研究和应用价值，被誉为观察“脑功能的窗口”。冲突控制是认知心理学中的一个热 点问题。目前关于冲突控制过程中控制出现在哪一个阶段的观点还没有统一。并且关于数字 任务和语义任务中冲突控制机制异同的研究也没有深入开展。 本研究主要包括两个实验。实验l 采用计数s t r o o p 任务作为实验范式，考察在数字加工 任务中冲突控制的神经机制。实验结果表明：首先，在3 5 0 到4 7 0 毫秒时间窗口内，数字“不 一致”条件比数字“一致”条件诱发了一个更负的成分n 2 。用偶极子溯源对差异波分析，发 现n 2 可能主要起源于与“执行控制”系统有关的前扣带回( a c c ) 和与数字加工有关的小脑。 随后，在5 5 0 到6 5 0 毫秒时间窗口内，数字“不一致”条件比数字“一致”条件诱发了一个 更正的成分，晚期正成分( l p c ) 。差异波的地形图显示晚期正成分主要在头皮的顶部区域有 明显的激活。这两个成分分别与冲突控制中的冲突监控和冲突解决有关。实验2 采j 丰j 经典语 义s t r o o p 范式的变式，考察在语义任务中冲突控制的神经机制，实验结果表明：首先，在2 7 0 到4 0 0 毫秒时间窗口内，语义“不一致”条件比语义“一致”条件都诱发了一个更负成分n 3 0 0 。 用偶极子溯源对差异波分析，发现n 3 0 0 可能主要起源于与后扣带回( p c c ) ；随后，从4 0 0 到6 0 0 毫秒时间窗口内，语义“不一致”条件比语义“一致”条件诱发出了一个更加负性的 成分n 5 2 0 。在差异波中，该负成分的峰潜伏期约在5 2 0 毫秒左右。差异波的地形图显示，n 5 2 0 成分主要在左半球头皮的项颞区域有明显的激活。这两个负成分为冲突控制中的冲突监控和 冲突解决的分离提供了证据。另外，在认知加工的初期，大脑的后扣带回参与了对无关干扰 信息的察觉和监控。 两项实验得到以下结论：7 1 ) 在中文符号形式刺激下，数字任务与语义任务中冲突控制都包含了两个阶段。 2 ) 第一个阶段是与冲突监控有关，第二个阶段是与冲突解决有关。在第一阶段不同任务 两南大学硕十学何论文摘要 中冲突监控的表现形式是相i 司的，即“不一致”条件比“一致”条件诱发出了一个更加负性 的e r p 成分。第二阶段中冲突解决的表现形式与冲突的性质有关，所以在不同任务中该阶段 的e r p 成分不同。 3 ) “不一致”条件比“一致”条件诱发出了一个更加负性的e r p 成分，是评价冲突控制 发生的重要指标。 4 ) 边缘系统的扣带回与冲突监控有密切的关系。 关键词：冲突控制数字任务语义任务事件相关电位 i l 两南大学硕十学位论文a b s l r a c t t h en e u r a lm e c h a n i s mo fc o n f l i c tc o n t r o li u n u m e r i c a lt a s ka n ds e m a n t i ct a s k r e s e a r c hf i e l d ：d e v e l o p m e n t a la n de d u c a t i o n a lp s y c h o l o g y m a s t e rc a n d i d a t e ：x i a ox i a o s p e c i a l t y ：t h i n k i n ga n dl e a r n i n g s u p e r v i s o r ：p r o f z h a n gq i n g l i n a b s t r a c t e v e n t - r e l a t e db r a i np o t e n t i a l s ( e r a s ) a r es p e c i a le l i c i t e db r a i np o t e n t i a l sw h i c ha r ep r o d u c e d t h r o u g he n d o w i n gs t i m u l iw i t hp e c u l i a rp s y c h o l o g i c a lm e a n i n g sa n du t i l i z i n gm u l t i - s t i m u l i t h e e l i c i t e db r a i np o t e n t i a l s ，r e f l e c t i n gt h en e u r a le l e c t r o p h y s i o l o g i c a lc h a n g e so ft h eb r a i n s ，a r er e c o r d e d o nt h es c a l pt h r o u g ht h ea v e r a g eo v e r l a p p e ds k i l l s e r pi s c l o s e l yr e l a t e dt oh u m a nc o g n i t i v e p r o c e s s e sa n di sa d o p t e dw i d e l yi nt h er e s e a r c h e sa b o u tt h eb r a i nm e c h a n i s m t h e r ea r ei n v e s t i g a t i v e a n da p p l i e dv a l u e so fe r p s ，k n o w n 猫t h eo b s e r v a t i o n a lw i n d o wo ft h eb r a i nf u n c t i o n ，i np s y c h o l o g y , p h y s i o l o g y , c o g n i t i v es c i e n c e ，n e u r a ls c i e n c e ，c l i n i c a lp h y s i ca n do t h e rp e r t i n e n tl i f es c i e n c e s c o n f l i c tc o n t r o li so n eo ft h em o s tc o n c e n t r a t e di s s u e si nc o g n i t i v ep s y c h o l o g y t h eo p i n i o n so nt h e s t a g e sf r o mw h i c ht h ec o n t r o lo r i g i n a t e da r en o tc o n s i s t e n ti nt h er e c e n tr e s e a r c h e s i na d d i t i o n ，f e w s t u d i e sh a v ef o c u s e do nt h es i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e st h a ti n v o l v es e m a n t i ca n dn u m e r i c a lc o n f l i c t c o n t r 0 1 t h i sr e s e a r c hc o n s i s t so ft w oe x p e r i m e n t s f i r s to fa l l ，i ne x p e r i m e n t1 ，u s i n gc o u n t i n gs t r o o p p a r a d i g m ，t h en e u r a lm e c h a n i s mo fc o n f l i c tc o n t r o li nn u m e r i c a lt a s kw a si n v e s t i g a t e db ye r p s b e h a v i o r a ld a t as h o w e dt h a tt h et a s ky i e l d e dar o b u s ti n t e r f e r e n c ee f f e c t 嬲i n d e x e db yal o n g e r r e a c t i o nt i m ef o rt h en u m b e ri n c o n g r u e n tc o n d i t i o n 。s c a l pe v e n t r e l a t e dp o t e n t i a la n a l y s i sr e v e a l e da g r e a t e rn e g a t i v ed i f f e r e n c ei nn 2a n dal a t ep o s i t i v ec o m p o n e n t ( l p c ) i nt h en u m b e ri n c o n g r u e n t c o m p a r e dw i t ht h en u m b e rc o n g r u e n tc o n d i t i o n d i p o l ea n a l y s i so ft h ed i f f e r e n c ew a v e ( n u m b e r i n c o n g r u e n tm i n u sn u m b e rc o n g r u e n t ) l o c a l i z e dt h eg e n e r a t o ro ft h en 2t ot h ea n t e r i o rc i n g u l a t e c o r t e x ，w h i c hm i g h tb er e l a t e dt oc o n f l i c tm o n i t o r i n gi nt h ep r i m i t i v ep h a s eo fc o g n i t i v ep r o c e s s i n g ， w h e r e a sl p ce m b o d i e sc o n f l i c tr e s o l u t i o ni nt h et e r m i n a ls t a g e t h e n , i ne x p e r i m e n t2 ，am o d i f i e d s t r o o pt a s kw a su t i l i z e dt oi n v e s t i g a t et h en e u r a lm e c h a n i s mo fc o n f l i c tc o n t r o li nad e e ps e m a n t i c p r o c e s s i n gt a s k t h er e s u l t sr e v e a l e dt h a tt h em e a n i n gi n c o n g r u e n tc o n d i t i o ne l i c i t e dm o r en e g a t i v e e v e n t - r e l a t e dp o t e n t i a ld e f l e c t i o n sn 3 0 0a n dn 5 2 0 ，t h a nt h em e a n i n gc o n g r u e n tc o n d i t i o n ，w h i c h p r o v i d ee v i d e n c ef o rt h ed i s s o c i a t i o no fn e u r a lc i r c u i t sb e t w e e nc o n f l i c tm o n i t o r i n ga n dc o n f l i c t r e s o l u t i o ni nt h ep r o c e s s i n go fc o n f l i c tc o n t r 0 1 d i p o l ea n a l y s i so ft h ed i f f e r e n c ew a v e ( m e a n i n g i n c o n g r u e n tm i n u sm e a n i n gc o n g r u e n t ) l o c a l i z e dt h eg e n e r a t o ro ft h en 3 0 0t ot h ep o s t e r i o rc i n g u l a t e c o r t e x ，w h i c hm i g h tb er e l a t e dt ot h ei n h i b i t i o na n dm o n i t o r i n go ft h eu n r e l a t e di n t e r f e r e n c ea t t r i b u t e i nt h ee a r l yp h a s eo fc o g n i t i v ep r o c e s s i n g t h er e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： 1 i i 西南大学硕十学何论文a b s t r a c t t h e r ea r et w oc o g n i t i v ep h a s e sd u r i n gc o n f l i c tc o n t r o lmn u m e r i c a lt a s ka n ds e m a n t i ct a s ki n t h ec h i n e s es y m b o ls y s t e m c o n f l i c tm o n i t o r i n gi sa s s o c i a t e d 诵t l lt h ep r i m i t i v es t a g e a n dc o n f l i c tr e s o l u t i o ni sr e l a t e dt o t h et e r m i n a ls t a g e t h er e p r e s e n t a t i o no fc o n f l i c tm o n i t o r i n gi ss i m i l a ri i lt w ot a s k s ，an e g a t i v e d i f f e r e n tw a v e ( i n c o n g r u e n tm i n u sc o n g r u e n o h o w e v e r , t h er e p r e s e n t a t i o n so fc o n f l i c tr e s o l u t i o n a r ev a r y i n ga c c o r d i n gt ot h et y p e so ft a s k s t h en e g a t i v ed i f f e r e n c ew a v e s ( i n c o n g r u e n tm i n u sc o n g r u e n t ) a r eat o k e n o fc o n f l i c tc o n t r 0 1 t h ec i n g u l a t ec o a e xo fl i m b i cs y s t e mh a sac l o s el i n kw i n lc o n f l i c tm o n i t o r i n g k e yw o r d s ：c o n f l i c tc o n t r o l n u m e r i c a lt a s ks e m a n t i ct a s ke v e n t - r e l a t e d b r a i np o t e n t i a l s w 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中已加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：肖宵 签字日期：20 10 年4 月 2 5日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 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，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，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 学位论文作者签名：肖胃。锄鲐夯虬 n 签字日期：20 10 年4月2 5 日签字日期： 20 10 年4 月2 5日 两南人学硕十学位论文第1 章文献综述 第1 章文献综述 人面对复杂多变的情境时，需要能够及时地把行为与当前的情境和目标联系起来。控制 过程通过选择与情境相关的知觉、记忆、反应表征或加工通路使这种灵活的行为成为可能 ( k o e c h l i n ，o d y , & k o u n e i h e r , 2 0 0 3 ；m a t s u m o t o & t a n a k a ，2 0 0 4 ) 。 数字和词汇是人类生活中重要信息。数字认知在日常生活、学习、工作以及工程应用中 均具有重要作用。数字是人类日常生活的重要内容，计时、计数等脑部思维活动都与数字密 切相关( 张乐，张云亭，张权，郭宏，2 0 0 6 ) 。词是语言中可以独立运用的最小单位，是语言 结构的重要组成部分，在人类意识的产生和发展中也有重要作用( 彭聃龄，2 0 0 1 ) 。 随着脑成像技术的发展，探讨冲突控制的大脑机制已经成为认知神经科学研究领域的一 个热点问题。本研究试图探索数字任务和语义任务中冲突控制的神经机制。人类具有很强的 数字加工能力和文字理解能力，研究数字任务和语义任务中冲突控制的神经机制相同与差异， 将有助于我们更好地理解人类的认知加工过程。 1 1 冲突控制 人类认知系统的一个重要特征是它能根据知觉选择、反应偏向以及实时更新的环境信息 调节自身以适应特定的任务和目的，使这种适应性得以实现的认知过程就是冲突控制( 岳珍 珠，张德玄，王岩，2 0 0 4 ) 。 1 1 1 冲突控制研究范式 研究冲突主要采用5 类经典实验范式：s w o o p 效应范式( 颜色一词汇干扰) ，f l a n k e r 效 应范式( 中间一两侧刺激干扰) ，s i m o n 效应范式( 刺激一反应位置干扰) ，g o n o - g o 范式( 执 行一抑制干扰) 和反眼动任务。 美国心理学家s t r o o p ( 1 9 3 5 ) 发现，当命名用红墨水写成的有意义刺激“绿”和无意义刺 激“x ”的颜色时，会发现两种任务的反应时差异显著，后者的颜色命名时间比前者要短。这 种同一色词的颜色信息( 红色) 和词义信息( 绿) 相互发生干扰的现象，就是著名的s t r o o p 干扰效应。从广泛意义来说，s t r o o p 干扰效应就是一个刺激的两个不同维度发生相互干扰的现 象。根据s t r o o p 干扰效应任务又发展了许多变式。目前较为成功的发展范式有以下几种：昼 夜s t r o o p 范式，图一词干扰范式，双语s t r o o p 范式，s w o o p 任务的反转范式，情绪s t r o o p 效 应范式，听觉通道的干扰范式和数字s t r o o p 效应范式( 陈俊，刘海燕，张积家，2 0 0 7 ) 。 s i m o n 效应主要是目标位置和反应方位间的冲突( s i m o n & b e r b a u m , 1 9 9 0 ) ，如果目标位 置与反应方位一致，被试的反应时相对不一致情况显著缩短。h a n k e r 效应则是描述中央刺激 受到旁侧的两个相同的干扰物的影响，u p t o n 抑制效应。在该任务中，被试要对中央呈现的靶 两南大学硕十学位论文第1 章文献综述 刺激进行反应，同时忽略靶刺激字母两边芏现的侧抑sj j 球u 激。当两侧的刺激与中i 日j 的靶刺激 一致时，反应时最短，这种条件称为“反应一致”条件：如果二者所对应的反应恰好相反， 那么反应是最慢的，这种条件称为“反应不一致”条件( e r i k s e n ，b a ，& e r i k s e n ，c w ，1 9 7 4 ) 。 在g o n o g o 范式中被试被要求对两个刺激中的一个进行反应，对两个刺激中的另一个进行抑 制反应( d o n d e r s ，1 9 6 9 ) 。反眼动任务则是控制和选择性注意中常用到的一种任务。环境中出 现的潜在相关刺激会吸引注意，引起眼动使靶刺激呈现在中央凹视野。如果要求被试注意靶 刺激相反的空间位置，被试就要做反眼动任务，此时的反应时明显增长( n i e u w e n h u i s ， r i d d e r i n k h o f , b l o m ，b a n d ，k o k ，2 0 0 1 ) 。 1 1 2 冲突的种类 从冲突出现的时期来看，存在两种类型冲突，一类是刺激水平的冲突，一类是反应水平 的冲突。e r i k s e n 和s c h u l t z ( 1 9 7 9 ) 曾改良设计了一个f l a n k e r 范式来分离刺激水平的冲突和 反应水平的冲突。在旁侧抑制项目与靶刺激一致和不致两种情况之外( 反应一致条件和反 应不一致条件) ，增加了另外一种旁侧抑制项目，它虽然与靶刺激不一致，但是这种新增加的 侧抑制项目与靶刺激对应于同样的反应，这种条件下被称为刺激不一致条件。它反映了早期 知觉加工水平上冲突的发生，反应时虽然会比反应一致条件下长，但要比反应不一致条件下 短，由此就可以区分出刺激水平冲突和反应水平冲突。 从冲突的心理加工水平来看，存在三种类型的冲突范式，第一类是视觉的冲突，例如传 统的f l a n k e r 范式。在该范式中，被视的任务只是涉及到箭头或符号刺激问题，只是涉及了视 觉信息的加工，属于视觉冲突范式。第二类是语义冲突，它包括的种类较多，目前研究的冲 突范式中一般都涉及语义属性，例如s t r o o p 任务，图一词干扰任务；当然语义冲突的类型中 也包含语言力n - r _ 过程中的冲突，包括句子理解中的冲突，词汇产生中的冲突，双语加工过程 中的冲突( y e & z h o u ，2 0 0 9 ) 。第三类是情绪冲突，这涉及了高级的认知加工过程，情绪冲突 的产生往往会涉及到另一种任务或者特定的认知状态。例如，在输赢概率分别为5 0 赌博任 务中，倾向于冒险的个体更容易选择赌博条件，以至于常常体会到冲突的情感。而倾向于保 守的个体清楚意识到最后的输赢结果为大致5 0 ，所以他们没有体会到冲突情感( y a n g ，l i ， z h a n g ，y ，q i u ，& z h a n g ，q ，2 0 0 7 ) 。在情绪s 仃o o p 范式中，被试也会体会到情绪冲突。情绪 s t r o o p 效应指刺激中的情绪信息对非情绪信息加工的影响。例如对忌讳词语的书写墨水颜色 命名的时间比中性词语长( 陈俊等，2 0 0 7 ) 。在情绪s 仃o o p 效应中，刺激情绪信息自动激活了 被试内心积极或消极评价和情感，诱发了某种反应的趋势，而这种反应趋势可以促进或抑制 对目标刺激的反应。 1 1 3 冲突控制的脑电成分及脑内源 在研究s u o o p 干扰效应时，w e s t 和a l a i n ( 1 9 9 9 ) 的研究发现在5 0 0 到1 0 0 0 毫秒内，不 2 两南大学硕十学位论文 第1 章文献综述 一敛条件在舣侧额中部电极处会引起较人的负成分，这个成分可能反映了“发现和解决冲突 的加工过程”。l i o t t i ，w o l d o r f f , p e r e zi i i 和m a y b e r g ( 2 0 0 0 ) 的研究则发现，在刺激出现后3 5 0 到5 0 0 毫秒内，不一致条件比一致条件诱发一个更负的成分n 4 1 0 ，这个负成分主要分布头皮 的前中部。r e b a i ，b e m a r d 和l a n n o u ( 1 9 9 7 ) 在研究中以英文s t r o o p 干扰刺激作为实验材料， 发现不一致条件与一致条件相比在4 0 0 m s 处诱发了一个明显的负成分，而且与传统的n 4 0 0 成分几乎具有相同的中部头皮分布特点。q i u ，l u o ，w a n g ，f - z h a n g 和q z h a n g ( 2 0 0 6 ) 在以汉 字为实验材料的s t r o o p 效应的e r p 研究发现不一致条件与一致条件相比在3 5 0 到5 5 0 毫秒处 诱发了一个明显的负成分，其分布在前中部头皮的中线处，可能与冲突加工和反应选择有关。 l i o t t i 等研究人员( 2 0 0 0 ) 和m a r k e l a l e r e n c 等研究人员( 2 0 0 4 ) 认为，n 4 5 0 和持续电位( s u s t a i n e d p o n t e n t i a l ) 与s t r o o p 效应中对冲突的加工有关。n 4 5 0 成分的峰值出现在任务刺激出现后的4 0 0 到5 0 0 毫秒之间，以前中头皮的的负性电压为表现方式。这个负成分可能是与反应探测有关。 持续电位在刺激出现5 0 0 毫秒以后出现，表现为顶部头皮的正性激活。前侧头皮的负性激活。 在研究s i m o n 效应时，v a l l e i n c l a n ( 1 9 9 6 ) 使用e r p 记录了被试在进行该任务时的脑电 数据。从原始波分析，不一致条件p 3 0 0 成分的潜伏期要长于一致条件p 3 0 0 成分的潜伏期。 而且刺激出现后3 0 0 到4 0 0 毫秒，在顶部头皮处，不一致条件比一致条件所诱发的脑电成分 有一个更负的走向。 在进行f l a n k e r 范式任务时，在正确反应中，不一致刺激诱发的n 2 ( y e u n g ，b o t v i n i c k ， c o h e n ，2 0 0 4 ) ，以及g o n o g o 任务的n 2 ( k o k ，1 9 8 6 ；n i e u w e n h u i s ，y e u n g ，w i l d e n b e r g ，& r i d d e r i n k h o f , 2 0 0 3 ；p f e f f e r b a u m ，f o r d ，w e l l e r , & k o p e l l ，1 9 8 5 ) 都是与冲突控制有关的经典的脑 电成分。n 2 最大波峰一般位于c z 点，反应的潜伏期为3 4 0 到3 8 0 毫秒，以额中央头皮和顶 部头皮激活为特点，反映了大脑对认知冲突的监控和调节过程，与反应的抑制有关。 在语义冲突的事件相关电位研究中，发现n 4 0 0 是研究语言认知加工的重要工具，它是在 1 9 8 0 年被提出，具体为：当个体根据语境预测将会出现某种信息( 糖) 时，如果实验者所提 供的刺激( 袜子) 却与个体的预测信息完全不一致，此时便会诱发一个明显的冲突负波，该 成分具有显著的中后部头皮层分布特点( k u t a s h i l l y a r d ，1 9 8 0 ) 。控制能力较高的被试在对简 单的冲突句型加工时，从3 0 0 到6 0 0 毫秒头皮前部具有显著的负性激活，在对复杂的冲突句 型加上时，从3 5 0 到8 5 0 毫秒头皮后部具有显著的正性激活；控制能力较低的被试在简单旬 和复杂句的加工中都出现了后部头皮显著的正性激活( y e & z h o u 。2 0 0 8 ) 。 此外，对于不同冲突任务中冲突控制神经机制，已经采用功能磁共振成像( f m r i ) 进行 了许多深入的研究。在s 仃o o p 任务中通常会发现背侧前扣带回( a c c ) 的激活，同时还有许 多实验也观察到了前额皮层( f p c ) 广泛区域的激活。对于h a n k e r 任务的研究表明除了前额 皮层的激活，还有扣带回的激活( b o v i n i c k ，b r a v e ，c a r t e r 2 0 0 1 ；c a s e y , e ta 1 ，2 0 0 0 ) 。在 g o n o g o 任务中观察到前扣带回的持续激活。此外还有一些根据任务类型描述的冲突类型。如 3 两南大学硕十学何论文 第1 章文献综述 考察了基于预期的冲突，考察了子目标、情境卜的冲突，发现背外侧的额皮层( d o r s a ll a t e r a l p r e f r o n t a lc o r t e x ，d l p f c ) 和额极皮层( f r o n t o p o l a rc o r t e x ，f p c ) 都对反应冲突起作用，同时在 实验中还证明了前扣带回对于一般性的冲突都会起作用( b a d r e w a g n e r , 2 0 0 4 ；m i l l e r & c o h e n ，2 0 0 1 ) 。 在冲突控制的事件相关电位研究中，使用源定位技术( b e s a ) 进行源定位的分析结果表 明前扣带回是n 2 的产生源( d e h a e n e ，p o s n e r , t u c k e r , 1 9 9 4 ；g e h r i n g ，h i m l e ，& n i s e n s o n ， 2 0 0 0 ) 。 l i o t t i 等研究人员( 2 0 0 0 ) 在s 仃o o p 干扰任务的研究中发现，在刺激出现后3 5 0 到5 0 0 毫 秒内，不一致条件比一致条件诱发一个更负的波n 4 1 0 ，偶极子源定位技术( b e s a ) 进行源 定位的分析表明，前扣带同是此成分的脑内源。m a r k e l a k e i l c 等研究人员( 2 0 0 4 ) 的s t r o o p 干扰任务研究发现在刺激呈现后的3 5 0 到4 5 0 毫秒之间，不一致条件比一致条件诱发一个更 负的成分，用偶极子源定位技术( b e s a ) 对差异波进行源定位发现此负成分的产生源位于左 前额叶的大脑皮层。在刺激出现后4 5 0 到5 0 0 毫秒，不一致条件比一致条件在头皮的中前部 引起了更加止的电位，用偶极子源定位技术( b e s a ) 发现，这个正效应的产生源位于右前扣 带同。q i u 等研究者( 2 0 0 6 ) 在中文s t r o o p 效应中发现不一致条件比一致条件诱发的负性差异 波产生于大脑前额叶皮层。 在关于抑制反应行为的神经机制研究中，对反应进行抑制时比执行基线任务时会产生一 个更负的成分( n 4 7 0 ) ，该成分出现在刺激后的4 0 0 至1 5 0 0 毫秒，分布于前中头皮，进行源定位 的分析发现其脑内源为前扣带回( q i u ，l i ，l i u ，& z h a n g ，2 0 0 8 ) 。 1 2 数字加工 数字加上指个体加工数字刺激，形成相应的数字心理表征，并运用其进行相应的认知加 工，如数量比较、数学运算的过程。数字加工是人类最重要的思维形式，同时也是日常生活 所必需的基本能力。很多语言当中，对于数字的表达方式都存在两种，一种是阿拉伯数字， 另外一种是词语数字。对于数字采用词语形式，不同语言在数字上的表达形式不同，词语数 字的表达形式影响着对数的加工认知( 曾细红，2 0 0 7 ) 。 与空间视觉有关的枕顶通路在数字提取中起重要作用。在词的分类任务中，e r p 记录到 晚期的顶叶皮质活动，而且这种活动只与具体数字单词有关，不能被其它长度与频率都相匹 配的刺激引发，例如适当的名字、动词、动物名称或是子字符串等等( h i t t m a i r - d e l a z e r , s a i l e r , & b e n k e ，1 9 9 5 ) 。在数字比较任务的e r p 记录中发现头皮顶部的激活程度由所比较的数字之 间的距离调节，而与数字的呈现方式无关( d e h a e n e ，1 9 9 6 ) 。 4 两南大学硕+ 学何论文第1 章文献综述 1 2 1 数字加工s t r o o p 范式 为了弄清楚数字的字体物理大小与数值大小相互影响的加工机制，研究者创建了数字 s t r o o p 范式n s p ( n u m e r i c a ls t r o o pp a r a d i g m ) ( b e s n e r & c o l t h a r t ，1 9 7 9 ；h e n i k & t z e l g o v , 1 9 8 2 ) 。 在该范式中，要求被试判断同时呈现的两个阿拉伯数字数值上的大小关系或者是字体物理上 的大小关系。当数值大小和字体大小两个维度一致时，则产生易化效应，反应加快。当数值 大小和字体大小两个维度不一致时，则产生干扰效应，反应变慢。s c h w a r z 和h e i n z e ( 1 9 9 8 ) 采用e r p 技术进行研究认为该任务中的易化效应是发生在认知早期，即在对任务相关维度表 征的早期整合时发生。s z u c s 和s o l t e s z ( 2 0 0 7 ) 通过e r p 技术对被试在进行数字s t r o o p 任务 时的脑部活动进行了考察，结果显示在该范式下易化效应和干扰效应发生在认知加工的不同 阶段。在判断数值大小和判断字体大小的任务中不一致条件比一致条件都诱发出了n 4 0 0 类似 成分，但是不同任务下的n 4 0 0 所对应的头皮分布是不同的，头皮顶部的激活与探测数值大小 有一定的关系。总体而言，两种任务下，干扰效应的发生与前扣带回的激活相关。 此外，s a l t h o u s e 和m e i n z ( 1 9 9 5 ) 还创建了，种计数的s t r o o p 范式。在该范式中被试通过 按键报告屏幕上词的数量，忽略词的意义。中性条件是动物词个数的判断( 例如“狗”写三 次) ，干扰条件是词的个数与词的意义不一致时( 例如英文的“二”写四次) ，一致条件是词 的个数与词的意义一致时( 例如英文的“四”写四次) 。运用该范式对人类的注意和认知进行 的研究者发现，在该范式下被试执行任务时，前中扣带回皮层和背外侧前额皮层有激活( b u s h , w h a l e n 。s h i n ，& r a u c h ，2 0 0 6 ) ；不一致条件比一致条件诱发出了n 4 5 0 成分( w e s t ，j a k u b e l q w y m b s ，p e r r y , & m o o r e ，2 0 0 5 ) 。 1 3 语义加工 语言是人类特有的一套符号系统，语言理解的目的是获得语义。词是语言中可以独立运 用的最小单位，是语言结构的重要组成部分，在人类意识的产生和发展中也有重要作用。大 量针对西方拼音文字的研究已经得出较为一致的结果，即左侧人脑半球是西方文字加工的优 势j 卜球( h u t s l e r & g a l u s k e ，2 0 0 3 ；p e t e r s e n ，f o x ，p o s n e r , m i n t u n ，r a i c h l e ，1 9 8 8 ；s t e p h a n ，e ta l 。， 2 0 0 3 ) 。针对中文文字的语义研究发现，词汇命名任务的激活更倾向于双侧化分布。而词汇产 生任务( 由名词想到所相关的动词) 时的额叶和颞叶激活则呈现明显的左侧化，顶叶和枕叶 的激活右半球占优势( 董宗旺等，2 0 0 5 ) 。 目前研究语义冲突多采用匹配与非匹配的关系作为刺激方法，如句尾歧义词、相关词与 无关词、词与非词、新词与旧词、文字与非文字符号、图片命名等。脑电成分n 4 0 0 胄g 敏感反 映词与词，词与上下文在语义上的联系。词语、句子等语言作业可以诱发n 4 0 0 成分( 燕妮，舒 华，2 0 0 3 ) 。近年研究发现，非语言作业也可引出n 4 0 0 成分。国外相关研究显示，简单乘法运 算、图片、手势、音乐、面部表情、笑话等语义不一致时均可引出n 4 0 0 。所有- n 4 0 0 诱发作业 5 两南大学硕十学何论文第1 章文献综述 中都有两个关键要素：即匹配( m a t c h ) 和非匹配( m i s m a t c h ) 。非匹配的刺激，与上卜文语义 无关，产生一个明显的n 4 0 0 ；匹配的刺激，根据与上下文语义相关的程度不同，产生的n 4 0 0 也不同，语义越相关，产生的n 4 0 0 越窄小。在中文词语材料下，视听匹配的神经机制研究( y i n q i u ，z h a n g ，& w e n ，2 0 0 8 ) 中。不匹配条件的刺激比匹配条件的刺激诱发了一个更负类似于 n 4 0 0 的脑电成分n 4 9 0 ，该成分的产生源是后扣带回( p c c ) ，这可能表明了后扣带同可能土要 参与了对汉字视听信息冲突的监控和调节过程。 1 3 1 经典s t r o o p 范式 s t r o o p 效应，又被称为s t r o o p 干扰效应，是在1 9 3 5 年被发现的。其范式为，当命名用 红墨水写成的有意义刺激( 如“绿”) 和无意义的刺激词的颜色时，会发现前者的颜色命名时 间比后者长；当命名刺激中颜色信息时，对“不一致”条件( 红墨水写的“绿”) 的反应时长 于对“一致”条件( 红墨水写的“红”) 的反应时。该效应是同一刺激的颜色信息( 红色) 和 词义信息( 绿) 相互发生干扰的现象。 在关于经典s t r o o p 效应的e r p 研究中主要涉及了冲突成分。冲突成分是由“不一致”条 件减去“一致”条件得到3 0 0 到5 0 0 毫秒的负性成分，该负成分与冲突控制反应有关，主要 分布头皮的中线部位。 6 两南大学硕十学何论文 第2 章问题提出和研究框架 第2 章问题提出和研究框架 2 1 问题的提出 目前针对数字冲突研究，主要采用数字s 仃0 0 p 范式和计数s 仃0 0 p 任务范式，涉及了被试在 受到干扰和易化时，进行数字大小比较任务和数字计数任务的脑部活动情况。关于比较数字 大小任务的易化效应和干扰效应，以往研究用功能性核磁共振( f m r i ) 和事件相关电位( e r p ) 技术进行探究，发现易化效应和干扰效应发生在认知加工的不同阶段。但是关于计数任务中 冲突控制的神经机制研究并没有相关的统一说法。有研究表明会出现干扰的负成分，但并没 有在时间进程上深入分析。以上情况表明在计数任务中冲突控制神经机制的研究并不深入。 针对语义冲突的研究多采用匹配与非匹配的关系作为刺激方法，被试大多是一种意外的 感觉，没有体会到冲突所带来的干扰。目前使用的经典s t r o o p 范式正好解决了这一问题，可以 使被试体会到干扰冲突，但是经典s t r o o p 效应范式中颜色信息的激活，只是一种简单的命名， 是一种简单的语义加工，并且材料重复次数较多。并没有考察到当进行深度语义加工( 产生 语义任务) 时，冲突控制的脑部活动的状态以及相应的脑电成分。 认知神经科学研究者人致认为在初等数学领域至少存在两种数字表征方式：一种是以语 言为基础的表征模式，用来储存精确数学知识( 如数学乘法表) ；另外一种是不依赖于语言系 统的表征模式，其作用是呈现数字的大小，用于数量运算和近似值估计( d e h a e n e ，s p e l k e ，p i n e l ， s t a n e s c u ，& t s i v k i n ，1 9 9 9 ) 。人们在数字认知研究中发现，数量的表征可能以一种模拟表征的 形式存在，具有相对于语言而独立的特性( m o y e r & l a n d a u e r , 1 9 6 7 ；w y n n ，1 9 9 8 ) 。既然数量 表征方式与语言表征系统相独立，那么我们可以假设人在遇到数字冲突与语义冲突时认知控 制的机制有可能不同。具体表现的脑电成分，相应的脑内源，加工阶段有怎样的不同? 2 2 研究框架 实验1 采用计数s t r o o p 范式，以中文数字组成的数字串作为实验材料，要求被试进行计数 任务，以探讨数字任务中冲突控制的神经机制。实验2 采用经典s t r o o p 改进范式，以典型颜色 物体名称作为实验材料，要求被试对该物体生活中典型颜色进行判断，以探讨语义任务中冲 突控制的神经机制。因为研究显示数量的表征可能以一种模拟表征的形式存在，具有相对于 语言而独立的特性。本研究的主要假设为，数字加工任务中冲突控制相关电位与语言加工任 务中冲突控制相关电位有一定差别，其脑内源也会有所差异，但是仍有共同的规律可循。 因为实验1 与实验2 在范式上与反应时上有一定的同质性，所以可以从时程上比较数字任 务和语义任务中的冲突控制的神经机制的异同。实验2 采用的改进后的s t r o o p 范式具有比经典 s t r o o p 范式更强的语义加工成分，使用的实验材料较多，重复次数较少，产生的语义冲突效应 会更加明显。 7 两南大学硕+ 学何论文 第3 章数字任务中冲突控制的神经机制 第3 章数字任务中冲突控制的神经机制 3 1 实验