短暫線索減少任務(wù)切換代價(jià)的神經(jīng)機(jī)制.pdf

1、目的:
　　 中央執(zhí)行系統(tǒng)功能包括選擇、計(jì)劃、轉(zhuǎn)換、提取和更新等多方面，其在任務(wù)切換(task switch)中的作用和神經(jīng)機(jī)制仍有待澄清。眾多任務(wù)切換研究觀察到任務(wù)之間的轉(zhuǎn)換存在著切換代價(jià)(switch cost)(Monsell，2003; Rogers，1995)。以A類和B類任務(wù)先后執(zhí)行為例，切換代價(jià)表現(xiàn)為執(zhí)行切換型任務(wù)（BA或AB）比重復(fù)型任務(wù)（AA或BB）更慢或更易出錯(cuò)。一些研究表明通過(guò)增加準(zhǔn)備時(shí)間，即延長(zhǎng)反應(yīng)-刺激

2、間隔或線索-刺激間隔，可以減少、但不能完全消除切換代價(jià)（Rogers,1995; Goffaux，2006; Monsell，2006; Sohn，2000）。另一些研究在保持線索-刺激間隔不變條件下，僅僅縮短線索呈現(xiàn)時(shí)間卻可減小甚至消除切換代價(jià)(Mayr,2001;Verbruggen，2007)，但該現(xiàn)象缺乏神經(jīng)機(jī)制的研究。
　　 本研究基于切換Stroop任務(wù)并利用事件相關(guān)電位（ERP）時(shí)空模式的高時(shí)間分辨率和一定的空間分

3、辨率，通過(guò)改變線索呈現(xiàn)時(shí)間揭示切換代價(jià)消除的神經(jīng)機(jī)制，探討任務(wù)準(zhǔn)備和任務(wù)執(zhí)行兩個(gè)階段的相關(guān)腦區(qū)活動(dòng)。
　　 方法:
　　 22名本科生和碩士生自愿參加本實(shí)驗(yàn)。其中，3人因較多眼動(dòng)干擾被剔除，余19人（女生10人）年齡介于21-29歲(24.84±2.29)，右利手，身體健康無(wú)神經(jīng)及精神疾病。
　　 實(shí)驗(yàn)采用Stroop切換任務(wù)，單字詞“紅”和“綠”分別由紅色和綠色印制，組成四種靶詞，在“義”或“色”兩類任務(wù)線索分

4、別呈現(xiàn)后，要求被試對(duì)靶詞的字義或字色進(jìn)行判斷，并盡快盡準(zhǔn)地按下左側(cè)或右側(cè)按鍵。采用長(zhǎng)/短(1000/100 ms)兩種呈現(xiàn)時(shí)程線索;靶詞呈現(xiàn)時(shí)間1000 ms;線索-靶詞間隔為1000 ms;在黑屏500 ms后呈現(xiàn)下一線索。任務(wù)之間存在兩類接續(xù)關(guān)系，“義-義”和“色-色”為任務(wù)重復(fù)型，“義-色”和“色-義”為任務(wù)切換型。切換與重復(fù)情形均隨機(jī)出現(xiàn)。其中，任務(wù)重復(fù)連續(xù)出現(xiàn)次數(shù)控制在2至4之間;而任務(wù)切換在實(shí)驗(yàn)安排中避免了連續(xù)出現(xiàn)的情形;其

5、中任務(wù)重復(fù)共有352個(gè)試次，任務(wù)切換共有248個(gè)試次，兩者呈現(xiàn)比例為7:5。
　　 應(yīng)用本實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)的19通道ERP系統(tǒng)，ERP分析時(shí)間窗口為:線索呈現(xiàn)前100 ms（基線）至呈現(xiàn)后900 ms;靶詞呈現(xiàn)前100 ms（基線）至呈現(xiàn)后1400ms。
　　 反應(yīng)時(shí)間和正確率均應(yīng)用SPSS13.0軟件進(jìn)行兩因素重復(fù)測(cè)量方差分析:線索時(shí)程（長(zhǎng)/短）×任務(wù)接替（重復(fù)/切換）;反應(yīng)時(shí)切換代價(jià)和正確率切換代價(jià)應(yīng)用SPSS13.0軟件

6、進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)。利用ERP系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)線索階段和執(zhí)行階段的多通道ERP數(shù)據(jù)進(jìn)行任務(wù)因素重復(fù)測(cè)量方差分析。19通道ERP所對(duì)應(yīng)的F值經(jīng)插值獲得統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像(statistical parametric mapping，SPM)，稱為SPM(F)。以α=0.05作為檢驗(yàn)水準(zhǔn)。
　　 結(jié)果:
　　 一、行為指標(biāo)
　　 反應(yīng)時(shí):線索與任務(wù)交互效應(yīng)、線索主效應(yīng)與任務(wù)主效應(yīng)均不顯著。但在長(zhǎng)線索下，切換反應(yīng)時(shí)(620.8

7、±107.8 ms)具有長(zhǎng)于重復(fù)的(605.7±104.4 ms)趨勢(shì):t(18)=-1.97,P=0.07。
　　 反應(yīng)時(shí)切換代價(jià)（切換減去重復(fù)）:短線索(0.80±40.7 ms)與長(zhǎng)線索(15.0±33.3 ms)的差異存在統(tǒng)計(jì)顯著趨勢(shì):t(18)=-1.77，P=0.09。
　　 正確率:線索與任務(wù)交互效應(yīng)、線索主效應(yīng)均不顯著。任務(wù)主效應(yīng)顯著:F(1，18)=0.56，P=0.02。長(zhǎng)線索下，重復(fù)的(92.9±4

8、.9％)顯著高于切換的(90.8±6.8％):“18)=2.35，P=0.04。短線索下，重復(fù)的(93.5±4.6％)顯著高于切換的(92.0±5.5％):t(18)=2.26,P=0.03。
　　 正確率切換代價(jià)（切換減去重復(fù)）:短線索(-1.5±0.6％)與長(zhǎng)線索(-2.2±0.9％)差異不顯著:t(18)=0.96，P=0.35。
　　 二、ERP及其SPM
　　 在線索加工階段，線索主效應(yīng)先后出現(xiàn)在前額—

9、后枕區(qū)(100-200 ms)、額頂—顳枕區(qū)(200-500 ms)以及額頂網(wǎng)絡(luò)—枕區(qū)(500-900 ms)，ERP的線索和任務(wù)交互效應(yīng)、任務(wù)主效應(yīng)均未見(jiàn)顯著意義。在任務(wù)執(zhí)行階段，線索主效應(yīng)先后出現(xiàn)在左側(cè)額區(qū)(300-400 ms)和頂枕區(qū)(400-900 ms);任務(wù)主效應(yīng)起始于右側(cè)(500-600 ms)并擴(kuò)散至雙側(cè)(600-900 ms)額中央頂顳區(qū)，ERP的線索和任務(wù)交互效應(yīng)未見(jiàn)顯著意義。
　　 結(jié)論:
　　

10、一、行為績(jī)效
　　 本研究比較長(zhǎng)短線索下的切換代價(jià)，反應(yīng)時(shí)間的切換代價(jià)趨向于消失，這與文獻(xiàn)( Verbruggen，2007)一致。而正確率的切換代價(jià)差異并不顯著，既往文獻(xiàn)報(bào)道的切換代價(jià)指的是反應(yīng)時(shí)間，缺乏正確率代價(jià)的報(bào)告。
　　 二、準(zhǔn)備階段
　　 線索呈現(xiàn)時(shí)程的改變對(duì)準(zhǔn)備階段的多個(gè)腦區(qū)產(chǎn)生顯著影響:早在100-200ms時(shí)段就出現(xiàn)了額-枕區(qū)差異，并擴(kuò)散到額頂—顳枕區(qū)P3b(200-500ms)，這些反映了短線

11、索加工的增強(qiáng)和早期啟動(dòng)。而在400-1000ms期間持續(xù)的額頂網(wǎng)絡(luò)CNV效應(yīng)表明短線索加工動(dòng)用了更多的工作記憶資源，進(jìn)一步提示額葉在任務(wù)準(zhǔn)備和切換中的重要調(diào)控作用，而頂葉可能與信息暫存以及刺激反應(yīng)映射相關(guān)。
　　 三、執(zhí)行階段
　　 1、線索效應(yīng)
　　 300-400 ms左側(cè)額區(qū)ERP效應(yīng)可能反映對(duì)語(yǔ)言性任務(wù)線索的提取控制。而400-900ms持續(xù)穩(wěn)定的頂枕區(qū)負(fù)慢波(negative slow wave，NSW

12、)效應(yīng)反映了感受區(qū)興奮性升高和持續(xù)注意的保持，同時(shí)提示線索的有效暫存。
　　 2、切換效應(yīng)
　　 本研究觀察到由右側(cè)起始(500-600ms)并擴(kuò)散至雙側(cè)的(600-900ms)額中央頂顳區(qū)的切換效應(yīng)，顯示切換比重復(fù)需要更多執(zhí)行功能的參與，反映了中央執(zhí)行系統(tǒng)的調(diào)控功能( Sohn，2000; Collette，2002)。
　　 總之，短暫線索可減少任務(wù)的反應(yīng)時(shí)切換代價(jià)，它不僅在線索加工階段可早期啟動(dòng)額頂網(wǎng)絡(luò)的準(zhǔn)