反應抑制與反應切換的神經(jīng)相關.pdf

1、目的：
　　本研究利用ERP時空模式的高時間分辨率和一定的空間分辨率進一步澄清抑制相關神經(jīng)網(wǎng)絡在stop抑制和change抑制及其主動調控情況下的神經(jīng)加工機制?；讵毩⒆饔觅愸R模型，反應抑制過程可由抑制成功組與正確按鍵組的對比差異中得出。ERP時空模式是將空間插值技術運用于多通道ERP波幅、功率及其統(tǒng)計量（如F值、t值或P值）等一階特征而生成的、按時間順序排列的腦電活動空間模式（地形圖），可用于統(tǒng)計推斷。一個功能神經(jīng)網(wǎng)絡既可基于腦

2、區(qū)之間某些功能連接性指標亦可基于同時超出顯著性閾值的多個腦區(qū)的功能指標來定義;而基于空間模式的相似性，則可將認知過程分解為不同階段來觀察stop抑制和change抑制是否異步分時地調用同一個抑制網(wǎng)絡。
　　方法：
　　20名本科生或碩士生（女生12名）自愿參與本實驗，年齡23～26（25+1）歲，均為右利手，身體健康。均知情同意參加實驗并領取一定報酬。
　　Go刺激是由三個箭頭組成，其中間箭頭始終以灰色呈現(xiàn)。兩側箭頭分

3、別用四種不同顏色作為隨后Signal類型出現(xiàn)的線索，綠色、紅色和藍色分別預示將高概率(67％)呈現(xiàn)繼續(xù)(go)、停止(stop)和切換(change)反應信號，稱為“有線索”;灰色預示將低概率(33％)呈現(xiàn)以上三類信號，稱為“無線索”。Signal分為四種情形:紅色X字符為停止反應，藍色箭頭為切換反應，綠色箭頭或黑屏均指示繼續(xù)Go反應，黑屏作為試圖減少被試有意延遲反應的控制條件。 Go刺激和Signal呈現(xiàn)時間分別為150 ms和300

4、 ms，兩者的相隔時間(stimulusonset asynchrony, SOA)為175ms、200ms或225ms，分別占11.5％、77％、11.5％。兩組試次的間隔時間為1300ms、1400ms或1500ms。
　　實驗任務要求被試完成線索化停止-切換信號范式，對Go刺激的中間灰色箭頭盡快盡準地啟動辨別反應，當Signal出現(xiàn)時，被試需依據(jù)Signal類型重新調整已啟動并進行中的按鍵反應（停止或切換或繼續(xù)）。所有類型試

5、次偽隨機出現(xiàn)，但相同試次連續(xù)出現(xiàn)不超過3次。實驗分20個階段，各階段呈現(xiàn)120組試次，各階段間安排30 s閉眼休息。實驗前安排10min練習，正式實驗耗時65 min。
　　腦電（Electroencephalogram，EEG）記錄采用本實驗室開發(fā)的、基于北京新拓公司的19通道腦電放大器的ERP系統(tǒng)。記錄電極采用國際10-20標準導聯(lián)系統(tǒng):Fp1, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4, O1, O2, F7,

6、 F8, T3, T4, T5, T6, Fz, Cz, Pz，連接雙側耳垂為參考，接地電極置于前額正中。濾波通頻帶為[0.5，100] Hz，頭皮與電極間阻抗＜10kΩ。EEG片段時間窗取為Go刺激出現(xiàn)前-100ms（基線）至呈現(xiàn)后1000ms。自動拒絕偽差閾值設為70μV，并進一步目測手工排除眼動和肌電。統(tǒng)計分析只納入SOA為200ms的正確試次，分類疊加各類EEG片段獲得ERP。為便于與以往研究對比，本實驗將Signal出現(xiàn)時刻定

7、義為零時刻點。
　　抑制反應時SSRT和CSRT由“整合法”計算得到。行為數(shù)據(jù)抑制正確率和抑制反應時應用SPSS16.0軟件行2（反應類型:stop，change）×2（線索類型:有線索，無線索）重復測量方差分析，逐對比較運用配對t檢驗。ERP數(shù)據(jù)利用系統(tǒng)統(tǒng)計軟件過多通道ERP數(shù)據(jù)進行2（反應類型:stop，change）×2（線索類型:有線索，無線索),2(反應類型三:stop，go）×2（線索類型:有線索，無線索）和2（反應類

8、型:change，go）×2（線索類型:有線索—無線索）兩因素重復測量方差分析，逐對比較采用配對t檢驗。19通道ERP對應的F值或t值經(jīng)插值獲得統(tǒng)計參數(shù)映像(statistical parametric mapping，SPM)。顯著閾值α=0.05。
　　結果：
　　行為績效
　　抑制正確率的反應類型和線索類型的交互作用顯著:F(1,19)=51.45，P＜0.01。一方面，change抑制任務情況下，有線索條件下的

9、抑制正確率比無線索條件下的抑制正確率低(12.6％，t(19)=4.82，P＜0.01）;但在stop抑制任務條件下兩組抑制正確率之間無顯著差異(4.1％，t(19)=1.53，P=0.14）。另一方面，在有線索情況下，stop抑制正確率比change抑制正確率高(10.3％，t(19)=6.00，P＜0.01）;但在無線索情況下兩組之間無顯著差異(1.8％，t(19)=1.45，P=0.16）。
　　抑制反應時的反應類型和線索類

10、型的交互作用顯著:F(1,19)=34.97，P＜0.01。有線索條件下的SSRT比無線索條件下的SSRT更快(40.8 ms，t(19)=7.38，P＜0.01）;有線索條件下的CSRT也比無線索條件下的CSRT更快(22.6 ms，t(19)=4.52，P＜0.01）。此外，有線索情況下的SSRT顯著快于CSRT(22.6 ms，t(19)=6.49，P＜0.01），但在無線索情況下兩者之間差異不顯著(4.4 ms，t(19)=1.

11、52，P=0.15）。
　　ERP統(tǒng)計參數(shù)映像時空模式
　　首先，與行為績效抑制反應時對應，stop抑制和change抑制直接比較的反應類型主效應活化腦區(qū)在時間段250-350 ms分布的差異最大，包括右前額區(qū)(F4/Fp2)和雙頂區(qū)(C3/C4/P3/P4/Cz/Pz)，而在其余的時間段100-250 ms和350-500 ms有顯著差異的腦區(qū)甚少。其中，stop抑制主要激活右前額區(qū)(F4/Fz)，而change抑制主要激

12、活雙側額頂區(qū)(F4/C3/C4/P3/P4/Fz/Cz/Pz)。此外，stop抑制和change抑制在反應前階段依次共同激活背內側額區(qū)(Fz/Cz/Pz;100-200 ms)和右顳頂區(qū)(P4/T6/Pz;200-250 ms)。在反應后階段依次共同激活右顳頂區(qū)(350-400ms)和右前額區(qū)(450-500ms)。進一步配對t檢驗分析顯示，無論有或無線索條件下，stop和change抑制的差異主要在250-350ms的雙頂區(qū)(P3/P

13、4)其次，線索類型主效應差異主要在于雙額區(qū)(E3/F4/C3/C4/Fz;100-200 ms)和額后頂區(qū)(C3/C4/P3/P4/Pz,-200-300ms)。最后，反應類型(stop vs.change)和線索類型（有vs.無）的交互效應在100-500ms幾乎不存在顯著腦區(qū)。
　　結論：
　　本研究通過應用線索化停止-切換信號任務和ERP時空模式分析，揭示了行為反應抑制現(xiàn)象下的神經(jīng)機制。首先，stop抑制和change

14、抑制共同涉及rMFG和preSMA/SMA構成的反應抑制網(wǎng)絡(RIN)，change抑制還涉及雙額頂區(qū)的DAN實現(xiàn)反應重啟。主動準備對stop和change的神經(jīng)機制的調控作用類似，涉及雙側前額區(qū)組成的中央執(zhí)行網(wǎng)絡(CEN)。上述結果表明change抑制依賴于go1+stop+go2過程，go2過程無法直接取代go1過程，且stop過程和go2過程是并行加工。其次，反應抑制過程是數(shù)個神經(jīng)網(wǎng)絡，包括背內側額區(qū)的突出性網(wǎng)絡SN、右顳頂區(qū)的腹