（应用心理学专业论文）基于多冲突驱动的认知控制模型研究.pdf

浙江理工大学硕士学位论文 摘要 为了提高冲突任务的操作绩效 人脑通过认知控制系统来检测和解决冲突 然 而 我们还不清楚基于多冲突驱动的认知控制系统的工作模式 为了探讨这个问题 本研究系统整合了f l a n k e r 冲突 s t r o o p 冲突 以及s i m o n 冲突等三种典型的认知冲 突 这三种类型的冲突都涉及到任务相关维度与不相关维度之间信息加工通路的干 扰而导致竞争性表征的激活 本研究共有四个实验 实验一整合了f l a n k e r 冲突与 s i m o n 冲突 实验二整合了f l a n k e r 冲突和s t r o o p 冲突 实验三整合了s i m o n 冲突和 s t r o o p 冲突 实验四则整合了这三种冲突类型 本研究结合行为反应和事件相关电位 e r p 技术考察四个实验中的认知控制机 制 一方面 行为反应数据显示 第一 所有实验中各种冲突的一致性条件的反应 时显著快于不一致性条件 第二 根据冲突适应效应将不一致t r i a l 划分为i i 不一 致一不一致 i n c o n g r u e n t i n c o n g r u e n t 和c i 一致一不一致 c o n g r u e n t i n c o n g r u e n t 两种类型 数据结果显示 所有实验中的各种冲突的i 1t r i a l 的反应 时显著快于c lt r i a l 第三 除了实验2 和实验4 的f l a n k e r 冲突之外 所有实验中某 种冲突的上一个t r i a l 只与该类冲突的当前t r i a l 的交互效应显著 而与其他类型冲 突的当前t r i a l 的交互效应不显著 另一方面 脑电数据显示 第一 除实验2 和实验4 中的f l a n k e r 冲突外 所有实 验中的各种冲突在颞顶区域 p z p 3 p 4 内的p 3 0 0 潜伏期都出现一致性效应 第二 所有实验中的各种冲突类型大约在4 0 0 4 5 0 m s 时间窗内在额叶区域 f z f 3 f 4 内的 n 4 5 0 成份都出现一致性效应 并且该成分与冲突效应量呈正相关 第三 所有实验 中的各种冲突类型大约在6 0 0 7 0 0 m s 时间窗内在颞顶区域 p z p 3 p 4 内的s p 成份也 都出现一致性效应 并且该差异正波一直持续至u 8 0 0 m s 左右 以上实验数据表明 第一 在多种冲突类型条件下 冲突监控理论对于其中的 各种冲突仍然适用 第二 在多种冲突类型条件下 人脑能够同时监控并同时解决 不同类型的冲突 并达到较高的行为绩效 第三 研究发现三种冲突在刺激知觉早 期和反应选择晚期都表现出来 其中基于刺激的冲突主要发生在刺激知觉早期阶段 浙江理工人学硕士学位论文 而基于反应的冲突主要发生在反应选择阶段 第四 当两种基于刺激的冲突同时出 现时 在知觉早期可能出现认知资源竞争 但这并不会影响到冲突的监控和解决 第五 冲突驱动的认知控制系统以局部 1 0 c a l 的控制方式工作 即某种冲突类型 的冲突控制机制只影响该类型的冲突解决 而不影响其他类型冲突的解决 总之 基于多冲突驱动的认知控制系统灵活应用与某冲突所特有的 c o n f l i c t s p e c i f i c 控制机制来解决冲突 并且这些冲突解决机制是相互独立 相互之间不 受干扰的 即不同类型的冲突存在与该冲突所特有的冲突监控单元 从而唤起与该 类冲突所特有的认知控制策略 因此我们推测 人脑中可能存在模块化的 而不是 集中化的 认知控制结构 动态分配认知控制资源 并以平行的 与情景相关的方 式来解决不同的冲突 关键词 冲突监控 一致性效应 冲突适应性效应 事件相关电位 认知控制 浙江理工大学硕士学位论文 t h es t u d yo ft h em o d eio fm uitipiec o n fiic t d riv e n c o n t r oim e c h a nis m sint h eh u m a nb r ain a b s t i 己a c t i no r d e rt oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ec o n f lic tt a s k s t h eh u m a nb r a i n d e t e c t sa n dr e s o l v e sc o n f li c t st h r o u g hc o g n i t i v ec o n t r o ls y s t e m h o w e v e r w ed on o tk n o wt h em u l t i p l ec o n f l i c t d r i v e nc o n t r o lm e c h a n i s m s i no r d e rt o i n v e s t i g a t et h i si s s u e t h i ss t u d yf u ll yi n t e g r a t ef l a n k e r s t r o o p a n ds i m o n c o n f l i c t a l lt h e s et y p e so fc o n f l i c t sa r ei n v o l v e di nt h et a s kr e l a t e da n d u n r e l a t e dd i m e n s i o n s s u c ht h a tl e a d i n gt oc o m p e t i n gn e u r a lr e p r e s e n t a t i o n s t h i ss t u d yi n c l u d e sf o u re x p e r i m e n t s e x p e r i m e n t1i n t e g r a t e st h ef l a n k e r a n ds i m o nc o n f li c t e x p e r i m e n t2i n t e g r a t e st h ef l a n k e ra n ds t r o o pc o n f li c t e x p e r i m e n t a l3i n t e g r a t es i m o na n ds t r o o pc o n f li c t a n de x p e r i m e n t4 i n t e g r a t e st h r e et y p e so fc o n f li c t t h i ss t u d yc o m b i n e sb e h a v i o r a lr e s p o n s e sa n de v e n t r e l a t e dp o t e n t i a l e r p t e c h n o l o g yt oi n v e s t i g a t et h em e c h a n i s m so ft h ec o g n i t i v ec o n t r 0 1 o n t h eo n eh a n d t h eb e h a v i o r a lr e s p o n s e sd a t ao ft h ef o u re x p e r i m e n t ss h o w e d t h a t f i r s t l y a 1 1t h et y p e so ft h ec o n f l i c t si na l lt h ee x p e r i m e n t ss h o wt h e c o n g r u e n c ye f f e c t s e c o n d l y a c c o r d i n gt ot h ec o n f l i c ta d a p t a t i o ne f f e c t s t h e i n c o n g r u e n tt r i a li sd i v i d e di n t oi i i n c o n g r u e n t i n c o n g r u e n t a n d c i c o n g r u e n t i n c o n g r u e n t t h er e s u l ts h o w st h a tiit r i a li sf a s t e rt h a n c i t r i a l t h i r d l y e a c ht y p eo fc o n f li c to fp r e v i o u st r i a li na l lt h e e x p e r i m e n t so n l yi n t e r a c t sw i t hi t so w nk i n do fc u r r e n tt r i a l b u td o e sn o t i n t e r a c tw i t ho t h e rk i n do fc u r r e n tt r i a le x c e p tf l a n k e rc o n f l i c ti n l 浙江理t 大学硕上学位论文 e x p e r i m e n t2a n de x p e r i m e n t4 o nt h eo t h e rh a n d e r pd a t ao ft h ef o u re x p e r i m e n t ss h o wt h a t f i r s t l y w i t ht h ee x c e p ti o no ff l a n k e rc o n f li c ti ne x p e r i m e n t2a r i de x p e r i m e n t4 a l1 t h ec o n f li c tt y p e si na l lt h ee x p e r i m e n t ss h o w t h a tt h ep 3 0 0l a t e n c ya t t e m p o r a l p a r i e t a lr e g i o n p z p 3 p 4 i nl i n ew i t ht h ec o n g r u e n c ye f f e c t s e c o n d l y a l lt h ec o n f l i c tt y p e si na l lt h ee x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h en 4 5 0 a tt h ef r o n t a lr e g i o n f z f 3 f 4 a l s oc h a n g e si nt h et i m ew i n d o wo f 4 0 0 4 5 0 m s a n di nl i n ew i t ht h ec o n g r u e n c ye f f e c t t h i r d l y a 1 1t h ec o n f l i c t t y p e si na llt h ee x p e r i m e n t ss h o wt h a tt h es pc o m p o n e n ta tt h e t e m p o r a l p a r i e t a lr e g i o n p z p 3 p 4 i nt h et i m ew i n d o wo f6 0 0 7 0 0 m s a l s o i nli n ew it ht h ec o n g r u e n c ye f f e c t a n dl a s tu n til8 0 0 m s t h ed a t aa b o v es h o wt h a t f i r s t l y i nav a r i e t yo ft y p e so fe o n f li c t c o n d i t i o n t h ec o n f l i c tm o n i t o r i n gt h e o r ya r es t i l la p p l i c a b l e s e c o n d l y i nf a c eo fav a r i e t yo ft y p e so fc o n f li c tc o n d i t i o n t h eh u m a nb r a i nc a nb e a b l et om o n i t o ra n dt h e ns o l v et h ec o n f l i c ta tt h es a m et i m ea n da l s oa c h i e v e s u c c e s s f u lt a s kp e r f o r m a n c e t h i r d l y t h i ss t u d yf o u n dt h a tt h r e ek i n d so f c o n f l i c t ss h o wa tb o t ht h es t i m u l ip e r c e p t i o np e r i o da n dt h er e s p o n s e s e l e c t e dp e r i o d b u tt h es t i m u l u s b a s e dc o n f l i c ts t e m m i n gm a i n l yf r o ms t i m u l i p e r c e p t i o np e r i o d a n dt h er e s p o n s e b a s e dc o n f li c ts t e m m i n gm a i n l yf r o mt h e r e s p o n s es e l e c t e dp e r i o d f o u r t h l y w h e nt h et w ok i n do fs ti m u l u s b a s e d c o n f lic ta p p e a ra tt h es a m eti m e t h e yc o m p e t ef o rt h ep e r c e p ti o n r e s o u r c e s b u tt h i sw i l ln o ta f f e c tt h em o n i t o r i n ga n dr e s o l u t i o no ft h e c o n f l i c t f i f t h l y t h eh u m a nb r a i nu s e sl o c a lc o n t r o lm e c h a n i s mt or e s o l v e t h ec o n f l i c t t h a ti st os a y e a c ht y p eo fc o n f l i c tf a c i l i t a t e st h er e s o l u t i o n o fi t so w nk i n d b u td o e sn o ta f f e c tt h er e s o l u t i o no ft h eo t h e rk i n d t os u mu p m u l t i p l ec o n f li c t d r i v e nc o n t r o lm e c h a n i s m sa r eb a s e do nt h e c o n f l i c t s p e c i f i cm a n n e r t h e s em e c h a n i s m sa r ei n d e p e n d e n t a n df r e ef r o ma n y i n t e r f e r e n c ew i t he a c ho t h e r t h a ti st os a y d i f f e r e n tt y p e so fc o n f li c th a s 浙江理t 大学硕十学位论文 d i f f e r e n tt y p e sc o n f li c tm o n i t o ru n i tw h i c ht r i g g e rt h ec o r r e s p o n d i n g c o g n i t i v ec o n t r o ls t r a t e g y t h e r e f o r e w ep r o p o s ean o n c e n t r a li z e d m o d u l a r a r c h i t e c t u r eo fc o g n i t i v ec o n t r o l w h e r es e p a r a t ed y n a m i cd i s t r i b u t ec o n t r o l r e s o u r c e sw h i c ho p e r a t ei np a r a l l e l a n da r er e c r u i t e di nac o n t e x t s e n s i t i v em a n n e r k e y w o r d s c o n f li c tm o n i t o r i n g c o n g r u e n c ye f f e c t c o n f l i c ta d a p t a t i o n e f f e c t e v e n t r e l a t e dp o t e n t i a l s e r p s c o g n i t i v ec o n t r o l v 浙江理工大学学位论文原创性声明 本人郑重声明 我恪守学术道德 崇尚严谨学风 所呈交的学位论文 是本人在导师 的指导下 独立进行研究工作所取得的成果 除文中已明确注明和引用的内容外 本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容 论文为本人亲自撰 写 我对所写的内容负责 并完全意识到本声明的法律结果由本人承担 学位论文作者签名 彩心主 茎 堡 日期 一5 年k 月计日 浙江理工大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留 使用学位论文的规定 同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版 允许论文被查阅或借阅 本人授权浙江理工 大学可以将本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 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n k e r 等三种较为典型的认知控制任务 s t r o o p 等人 4 1 早在1 9 3 5 年发现 当要求被试说出色词的书写颜色时 如果色词 意义与其书写颜色不一致 如单词 r e d 字用蓝色字写 那么被试说出色词颜色 的反应时就会因为词义信息的干扰而明显延长 这就是著名的s t r o o p 效应 s t r o o p 效应有很多变式 其中空间s t r o o p 范式是s t r o o p 范式的一种空间变式 用来考察无 关的空间信息对任务操作的影响 空间s t r o o p 效应使用的是文字或者象征性的刺激 结合了指定空间位置或者方向的语义属性和刺激的物理位置属性 s i m o n 等人 5 使用听觉刺激作为实验材料 第一次发现了著名的s i m o n 效应 而 在典型的s i m o n 任务中 相关的刺激维度是非空间信息的物理特征 比如颜色或者形 状 设置左或右的手动反应 一般是按键反应 而刺激出现的位置是任务无关刺 激 总之 s i m o n 效应就是指 刺激出现的位置与指定的反应键的位置一致的条件与 不一致的条件相比 反应更快 f l a n k e r 效应也是在考察认知控制机制时常用到的典型任务之一 e r i k s e n 等人 6 发现当中心靶刺激与两侧分心刺激同时出现时 两侧分心刺激 f l a n k e r s 对被试 判断靶刺激产生干扰 f l a n k e r 任务也是不相关任务对相关任务处理通路的干扰 被 试在该任务中也有对边侧刺激的反应趋势 因此在做出指定的反应之前先克服 f l a n k e r 分心刺激的影响 上面这三种任务都是认知控制的典型的研究范式 研究者对它们比较感兴趣的 部分原因是由于这些认知冲突效应的反应时干扰较大且较为稳定 另外 我们还可 以操纵任务的刺激和反应特征参数 从而帮助他们进一步了解人脑怎样加工信息以 及解决竞争任务的需要 这三种实验范式发展到今天已经有大量的变式 为知觉 注意 认知控制等研究领域提供了丰富的 原材料 三种冲突任务的异同一直是学术界争论的焦点 7 8 1 一方面 这三种认知控制任 务是相似的 因为在这些任务中都存在相关维度与无关维度之间的竞争 并且被试 需要克服无关维度所带来的干扰 对相关维度做出反应 换句话说 这三种冲突都 属于反应冲突 因为它们都同时激活 c o a c t i v a t i o n 了两种不相容的反应通路 9 1 此外 这些冲突类型的结果都会出现一致性效应 即不一致的t r i a l 的干扰较大 表 现在不一致的t r i a l 的错误率比一致t r i a l 较高 反应时也较长 2 浙江理工大学硕士学位论文 另一方面 k o r n b l u m 等人 l o 1 1 1 分类法是在维度重合 比如相似性 的概念上建 立起来的 根据在 1 相关与无关的刺激维度之间 2 相关刺激维度与反应维 度之间 3 无关刺激维度与反应维度之间的重合是否存在 把相容性任务分为8 类 并把s i m o n 效应归为第3 类 该类的特征是 无关维度与反应维度有重合 而相 关维度没有 因为相关刺激维度是非空间的 而无关刺激维度与反应维度都具有空 间属性 f l a n k e r 效应属于第4 类 该类的特征是仅有相关与无关的刺激维度之间有 重合 其他维度之间没有重合 因为目标刺激与边侧刺激具有相同的属性 s t r o o p 效应归为第8 类 该类的特征是反应与相关 无关的刺激维度重合 它们之间也相互 重合 对于空间s t r o o p 效应 对词的意义做按键反应 相关 无关 反应维度都 有空间属性 根据该分类法 三种效应是相互区别的 总之 虽然各种类型的冲突效应在表面上和理论上看起来有很大程度的相似 1 2 一般认为它们都是任务的无关属性和相关属性不一致导致的反应时延缓现象 d 3 1 但是 由于实验材料和实验任务等方面存在很大的差异 因此很少有研究者认 为这些冲突任务是同一种现象或者具有相同的认知处理机制 l 4 1 1 2 认知控制以及冲突监控理论 认知控制是指人脑通过适应性整合信息的变化 使对正在变化的或者新颖的任 务要求做出灵活反应的一系列过程 1 5 我们知道 人类也能够很快地根据当前任务 调整认知控制程度 比如 在下雨和黑夜里我们可能比在有阳光的白天更加关注路 况 这种调整是适应性的 是认知控制高度组织的体现 人们常说的冲突控制类似 于注意控制 很多研究者倾向于将冲突控制看作是认知控制的一个核心成分 认知控制通过配置认知系统来完成特定的任务操作 特别是对一些挑战性的 新颖的任务 然而这些认知控制的功能如何被快速地唤起 一种可能的原因就是信 息 m r 过程中冲突检测机制唤起了该控制信号 近年来关于冲突任务认知控制机制 的一个主流的理论解释就是c a r t e r 等人 l6 首先提出的冲突监测理论 c o n f li c t m o n i t o r i n gt h e r y 冲突监控理论认为 不一致或一致的认知过程之间的冲突是调 浙江理工大学硕士学位论文 节信号的基础 用于唤起与任务相关的认知资源 该理论认为认知控制机制有两个 不同的成份 1 评价成份 即冲突检测 2 执行成份 即执行控制 其中 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 而冲突监测是一个对特定领域的信息加工过程状况进行简单的评估 这种评 估是通过一种简单的算法来实现的 监测的结果用于指导具体的反应过程 a c c 正是 负责提供信息加工进程的信号 将信号传达给p f c 等其他具体执行的部位以实现行为 的控制和调节 冲突监控理论对认知科学产生了重大的影响 我们知道 为了使认知控制有效 的卷入 调节 以及分离 控制过程需要对它们调节的系统的机能信息有所了解 也就是说除了存在控制的自上而下的调节成分 同时也必须存在一种监控信息加工 的评价成分 以此对当前的任务做出评价 监控和控制机制经常是成对出现的 因 为没有监控机制 执行控制的理论和以及执行都无法实现 因为控制本身不能发挥 控制作用 l7 1 冲突监测理论的实验支持主要来源于两个方面 一方面是一致性效应 c o n g r u e n c ye f f e c t 及其神经机制的研究 不一致t r i a l 的反应时 或者神经活动 数据 减去一致t r i a l 的反应时 或者神经活动数据 就是一致性效应 另一方面 研究者利用各种经典选择性注意任务发现了优化注意的控制策略的一种效应 即冲 突适应性效应 c o n f l i c ta d a p t a t i o ne f f e c t 1 8 1 9 1 冲突适应性效应反映了任务 无关信息对任务相关信息加工的干扰程度是随着t r i a l 序列的变化而变化的 大量实 验证明 在冲突任务中 不相容的t r i a l 的上一个t r i a l 是不相容时 i i 加工速 度快于上一个t r i a l 是相容时 c i 的条件 而相容的t r i a l 的上一个t r i a l 是不相容 时 i c 加工速度慢于上一个t r i a l 是相容的情况 c c 1 8 2 0 1 该效应被认为反 映了冲突检测 认知控制回路的工作机制 1 7 2 0 2 3 该模型对冲突适应性效应的解释 是 上一个t r i a l 军d 当前t r i a l 的交互作用的出现是由于冲突检测机制在不相容t r i a l 的高冲突出现后 唤起了较强的认知控制 有利于下一个目标信息的选择 反映在 下一个不相容的t r i a l 的反应时变短 而相容t r i a l 的反应时变长 反之亦反 1 7 它 出现在s t r o o p 2 0 2 2 2 4 和s i m o n 2 5 3 1 和f l a n k e r 1 7 1 8 2 1 1 等选择反应任务中 另外 在提 示一目标一致性效应 提示与后面出现的目标之间的一致或者不一致的关系 3 2 3 3 1 4 浙江理工大学硕士学位论文 中也出现 总之 在s t r o o p 任务 s i m o n 任务以及f l a n k e r 任务等冲突任务中都发现了一致 性效应和冲突适应等证据 因此我们可以认为这两种效应是适用范围比较广泛的认 知控制指标 1 3 认知控制的神经机制研究 脑内仅有少于几十万神经元的动物 他们仅能够觅食以及避免掠食者的攻击等 简单操作 而对于高级动物 行为却非常灵活 然而灵活是需要付出代价的 虽然 我们的接近完美的知觉和运动系统能够提供外部世界的详尽信息 并有很多可选择 的行为反应 但是同时也引进了非常大的潜在干扰和困惑 这些外部世界的丰富信 息和可选择的行为就需要我们利用适当的注意 做出决定的能力 并行加工 认知 控制等强大的认知控制武器 以免出现不确定性 让我们无所适从 其中倍受研究 者关注的是认知控制内在的神经机制 解决困难的 新颖的 或者复杂的任务 克 服习惯的反应 以及纠正错误都需要涉及到高级的认知控制过程 认知控制无疑要 涉及到很复杂的神经通路 在以往研究中 主要采用功能磁共振成像 f m r i 工具对不同冲突任务以及包含 有多种冲突的任务的脑机制研究做过较深入的研究 得到的脑结构的结论基本一致 近年来 认知控制的事件相关电位 e r p 研究越来越多 也找到了与冲突控制相关 脑波成分 下面对这两个领域的研究成果做简单的介绍 1 3 1 认知控制的相关脑结构研究 我们上面提到 认知控制系统存在两个必要的成分 1 冲突检测 2 执行控 制 大量研究结果表明 前者主要与前扣带回 a c c 有关 而后者主要与背外侧前 额皮层 d l p f c 有关 近年来的认知控制的脑成像研究基本上都是围绕这两个区域展 开的 当然 还有其他一些脑区参与 下面我们做简单介绍 浙江理工大学硕士学位论文 前扣带回 a c c 该脑区在认知控制 1 7 3 4 1 和冲突监控 3 5 3 6 1 的神经机制中占有很重要的地位 有研 究者认为它丰要负责冲突检测 冲突越大该脑区就有更大的激活 当发现冲突时就 发出信号 对不同的脑区起兴奋或抑制作用 自从这个假设提出以来 涌现出大量 的相关研究 特别是功能性脑成像研究 并且都为这个假设提供了可靠的证据 而这个假设大体上符合了冲突监控理论 此外 该区域还与错误反应的检测有关 总之 a c e 在错误和高冲突的条件下都会出现激活 3 7 3 8 现在越来越多的研究关注 a c c 在认知和行为上的重要作用 并进一步挖掘出它的更多潜在功能 前额皮层 p f c 该脑区被认为是工作记忆的中央执行区域 与目标和规则的表征 保持自上而 下控制的注意 以及任务操作等认知活动有关1 3 9 4 1 更进一步来说 p f c 的神经活动 除了表征刺激的各种特征 还需要表征任务的规则 或者是操作某种任务时的映射 关系 此外 p f c 可以通过自上而下的注意控制来整合大量的外部和内部信息 因 此 人类能够在冲突情景下持续保持这些信息来完成各种目标导向行为 g o a l d i r e c t e db e h a v i o r 4 2 1 一方面 p f c 与a c c 在功能上是相分离的 1 在注意维持 工作记忆中的信息 处理等任务中只出现d l p f c 的激活 而没有a c e 的激活 2 在注意分配 克服强势反 应等任务中 一般在a c e 区域相对于d l p f c 会有更大的激活 m a c d o n a l d 等人 4 3 1 利用 s t r o o p 任务的提示范式有效地分离了p f c 和a c e 不同的功能 该研究表明 认知控制 的需求与增强的p f c 的激活有关 任务要求很强的控制引发了更强的p f c 的激活 而 a c c 与冲突加工有关 另一方面 p f c 与a c c 在功能上又是相互联系的 特别是在冲突监控理论的背景 之下 许多研究表明当冲突出现时a c c 先激活 且a c c 与冲突相关的活动在很大程度 上预测了p f c 的活动和行为表现 艮p a c c 检测或监控冲突 而p f c 起控制调节作用 2 0 4 4 1 环境刺激产生了冲突 a c c 监测到冲突 向已经降低了控制水平的p f c 发出唤起 信号 p f c 由此加强控制 调整策略 使冲突水平降低 冲突水平下降后 p f c 的活 6 浙江理工大学硕十学位论文 动水平也随之降低 总之 大量研究表明p f c 负责冲突的解决和评估执行控制的需要 并且a c c 可以对这种控制起到补充 唤起的作用 4 5 4 6 然而 a c c 的冲突检测和p f c 的执行控制之间具体的方向或方式还有待于进一步研究 此外 额叶的其它一些区域也在冲突控制中起作用 如很多研究已经表明了额 极皮层可以通过认知控制来支持灵活性的行为 几个关于反应选择的成像研究发现 f p c 对于反应冲突很敏感 提示了f p c 和d l p f c 共同通过偏向或者选择与任务相关的反 应通路来解决冲突 此外 根据任务类型的不同 额下回 顶叶 以及前运动区等 不同脑区也有参与 1 3 2 认知控制的相关脑电波研究 相对于功能脑成像的研究 认知控制的事件相关脑电位 e r p 研究起步较晚 研究也相对较少些 但由于脑电具有较高的时间分辨率 可以更好地揭示冲突加工 的神经相关的时间进程 1 3 4 7 因此使用该工具来研究认知控制也越来越受到重视 其中一些研究是对比功能成像的研究结果来进行的 比如线索慢波的发现 4 3 4 引 在 近年的研究中找到了与冲突控制相关的一些脑电波成分 最具代表性的有n 4 5 0 5 1 s p 波 此外 还有n 2 0 0 p 3 0 0 慢波等成分 下面我们对这些成分做简单的介绍 p 3 0 0 p 3 0 0 的潜伏期对知觉过程敏感 并与冲突水平正相关 而对反应过程不敏感 可用于检验知觉评价干扰 而p 3 0 0 的波幅则被认为反映了注意资源的数量 但遗憾 的是 p 3 0 0 的波幅对s t r o o p 任务以及相似的冲突任务中的冲突不敏感 一项考察冲 突对p 3 0 0 的影响的早期研究发现 在原始的 潜伏期调整后的波形总平均的两项结 果发现 一致t r i a l 与不一致t r i a lf f 勺波幅的差异都没有达到显著水平h 9 1 有部分研 究者发现p 3 0 0 在一致条件下比中性或者不一致条件下的波幅要低 有研究者认为是 冲突的出现影响了刺激的编码 5 0 1 浙江理工大学硕士学位论文 n 4 5 0 该成分反映了顶叶区 也有研究者认为是额中区 在刺激呈现后3 5 0 m s 一5 0 0 m s 之间出现的负波 差异波 即不一致条件减去一致条件 与冲突检测有关 e r p 的源定位源分析都表明该成分可能源于a c c 4 8 5 1 l 这与神经成像研究成果相一致 5 2 5 4 此外 n 4 5 0 与a c c 的激活一样 其波幅也随着冲突水平的变化而变化 5 5 这 些研究表明a c c 在冲突检测中扮演很重要的角色 并且也有研究认为a c c 通过与其他 的前额脑区相互作用来有效完成冲突检测的任务 5 6 1 s p 该成分反映了顶中区在刺激呈现后5 0 0 m s 8 0 0 m s 之间出现的持续正波 即差异 波 在剩余的e r p 波形中一直持续 源分析表明该成分可能来源于左和右额叶脑回 1 e f ta n dr i g h tf r o n t a lg y r u s 5 2 5 7 以及左纹外区 1 e f te x t r a s t r i a t e r e g i o n 5 8 1 该慢波的发牛源在以往研究中尚不清楚 有研究者推测可能源于前额 皮层 与冲突解决有关 以往三种典型的脑波成分在冲突控制的研究中一般都会提及 由于实验范式的 差异 并不是各种类型的s t r o o p 都出现相同或者全部的成分 除此之外 有些研究还报道了线索慢波 c u es l o ww a v e 以及n 2 0 0 错误相 关负波 e r r o r r e l a t e dn e g a t i v i t y e r n 等成份 w e s t 等人 4 即借鉴t m a c d o n a l d 4 3 等人的提示范式 研究发现线索慢波主要出现在提示线索出现后到刺激出现前这个 时间段内 该成分可能源于纹外皮层 e x t r a s t r i a t ec o r t e x 支持了目标兼容反应 提示为颜色而反应为颜色则为目标兼容反应 相反 提示为颜色而反应为词义则 为目标不兼容反应 的神经活动规律 研究者认为该成分可能与早期的认知控制有 关 不过其发生源还没有确定下来 4 8 1 冲突控制的研究发现 在刺激出现后2 5 0 3 5 0 m s 之间中央区出现负波n 2 c 不一致条件比一致或者中性条件要大 也就是随着 冲突的变大而变大 5 0 5 9 此外 还有在错误反应之后出现了错误相关负波 e r n 3 7 6 0 有研究者认为 n 2 0 0 和e r n 都源于a c c 并与相同的冲突监控机制有关 其中 前者主要与正确反应之前的冲突加工有关 而后者与在错误反应之后出现的冲突有 关 3 7 1 浙江理工大学硕士学位论文 第二章本研究的基本构想 2 1 以往研究中存在的一些问题 认知控制机制说明了人类在面临冲突时所采取的策略和方法的特点 以往在这 方面研究中 主要存在如下争议 第一 在多冲突条件下 任务中的各种冲突是否符合冲突监控理论 认知控制被认为是一种生成 保持和调整目标导向行为的信息加工策略 认知 控制的争论焦点主要集中在 在任务操作过程中人脑如何增强或者调整认知控制的 方式 冲突监控模型研究中发现 人脑中存在冲突评价机制来监控内部冲突的发生 反映在人脑中同时激活相互不相容的表征 大多数国内外的脑成像证据都支持冲突 监控理论 该理论也因此被认为是认知控制系统的主流理论 我们知道 冲突监测理论的实验支持主要来源于两个方面 一致性效应和冲突 适应性效应 在本论文中 一致性效应可以通过行为反应数据和脑电数据加以考察 而适应性效应则通过行为数据来考察 试图通过这两个方面的数据来验证冲突监控 理论 在多冲突条件下的认知控制模式在以往研究中还很少 如果各种类型的冲突 在整合的结果以后不符合冲突监控理论的假设 那么我们就有必要发展一种新的理 论模型 第二 在多冲突条件下 各种冲突类型的来源问题还不清楚 以往研究对各种冲突类型的来源问题研究的较多 然而至今还有没得到相一致 的结论 特别是各种冲突类型在时程上的界定还没有最终确定下来 我们知道 认知控制是为了解决竞争性的或者潜在的冲突表征间干扰的需要 而冲突可能发生在刺激输入至反应产生的任一时间点上 在冲突的时程研究方面 有一类是刺激水平的冲突 比如s t r o o p s i m o n 任务 一类是反应水平的冲突 比 如s i m o n 冲突 然而 也有研究表明s t r o o p 6 1 6 3 s i m o n 硎 f l a n k e r 6 5 1 冲突任务 都发生在这两个阶段 即都存在知觉加工冲突和反应冲突 有研究者 7 认为 s t r o o p 9 浙江理工大学硕十学位论文 和f l a n k e r 效应属于刺激一刺激一致性 s t i m u l u s s t i m u l u sc o n g r u e n c e 冲突 而 s i m o n 效应属于刺激一反应相容性 s t i m u l u s r e s p o n s ec o m p a t i b i l i t y 冲突 也有 研究者把前者称之为基于刺激 s t i 叫l u s b a s e d 的冲突 把后者称之为基于反应 r e s p o n s e b a s e d 的冲裂9 前者的冲突来源于不一致的任务相关和不相关刺 激特征间的冲突 而后者来源于不相容的无关的刺激特征和反应特征间的冲突 此外 还可以根据相关维度和无关维度之间的关系把冲突分为两类 强势反应 抑制任务和分心干扰抑制任务 鲴 其中 s t r o o p 和s i m o n 属于强势反应抑制任务 因为两者的无关刺激属性和反应间的关系较为接近 因此无关维度属性能引发强势 反应 要完成该冲突任务就需要克服这种占主导地位的 自动的 或者说是强势的 反应 对相关维度做出反应 以经典范式为例 即在s t r o o p 任务中 无关的语音属 性 刺激色词的语音属性 和相关的语言反应 说出词的物理颜色 之间的关系较 近 当要求被试对词的颜色做反应时 需要克服读词的强势反应 而在s i m o n 任务中 无关的空间属性 色词的空间位置 和空间组织反应之间较近 当要求被试根据特 定规则 比如客体的形状或者颜色 对客体做出反应时 就需要克服客体出现位置 所引发的强势反应 而根据特定的规则对客体做反应 而f l a n k e r 属于分心干扰抑制 任务 因为该任务需要抑制或者解决与当前任务无关的外部环境信息 比如当边侧 的箭头所对应的反应和目标箭头对应的反应不一致时 就需要抑制分心干扰所引起 的反应趋势 以往关于不同冲突类型的冲突来源问题的争论非常激烈 8 1 3 1 4 6 7 6 8 1 主要存在 几点问题 1 我们不清楚是否由于不同任务所使用的策略不同而得到不一致的研究结 论 被试很有可能对某种冲突应用特殊的有效策略 我们引进了两种任务