獎懲對行為抑制及程序階段中自主生理反應的影響*

谷 莉 白學軍 王 芹

1 引言

抑制功能是指通過阻止無關信息或干擾信息進入工作記憶中, 而保障個體進行正常思維和行為活動的一種認知加工過程(Nigg, 2000)。行為抑制作為抑制功能的一個重要成分, 與情緒活動之間的交互作用十分復雜(Kalanthroff, Cohen & Henik, 2013;Banich et al., 2009; Guitart-Masip et al., 2012; Rowe,Hirsh, & Anderson, 2007; Yuan, Yang, Meng, Yu, &Li, 2008; Chan, Raine, & Lee, 2010)。有研究顯示,被試在正性情緒條件下難以控制優勢反應, 說明正性情緒導致行為抑制能力的減弱(朱昭紅, 白學軍,2009; Chiu, Holmes, & Pizzagalli, 2008; Hare,Tottenham, Davidson, Glover, & Casey, 2005)。但也有研究發現正性情緒可對行為抑制能力產生促進效應, 如 Van der Stigchel, Imants和 Ridderinkhof(2011)采用反向眼跳任務探討情緒性質與行為抑制能力的關系, 結果顯示正性情緒比中性情緒更能降低抑制失敗率。相反負性情緒則減弱個體的行為抑制能力(Kalanthroff et al., 2013; 辛勇, 李紅, 袁加錦, 2010)。以非正常人群為被試的研究結果也提示行為控制障礙的產生與負性情緒相關。如強迫癥個體表現出在懲罰條件下對優勢反應的抑制失敗率增加, 這種現象和強迫癥個體自我報告的癥狀嚴重程度成正相關(Morein-Zamir et al., 2013)。而情緒注意偏向的改變則能顯著減少強迫行為(Najmi &Amir, 2010)。上述研究結果表明目前有關情緒對行為抑制影響的研究結論并不一致。

Gray的強化敏感性理論(reinforcement sensitivity theory, RST)為情緒與行為抑制的關系提供了生物學解釋, Gray認為人腦中存在兩個獨立作用于行為的情緒系統, 即行為趨近系統(behavior approach system, BAS)和行為抑制系統(behavior inhibition system, BIS)。獎勵條件引發高興、興奮等正性情緒, 易激活BAS系統, 產生趨近行為; 懲罰條件引發焦慮、恐懼等負性情緒, 易激活BIS系統, 產生回避行為。由于這兩個概念性神經系統是Gray以動物實驗研究的數據結果概括出來, 在解釋特定現象時存在局限性。為此Gray對RST理論進行了修訂, BAS系統被解釋為對所有欲求性刺激敏感, BIS系統不再對條件的厭惡刺激敏感, 而是負責處理目標沖突。盡管修訂后的 RST更適用于解釋人類的個體差異, 但仍存在 RST觀點無法合理解釋研究結果的現象, 因此 RST被認為還不是成熟的理論體系, 需要進一步的理論澄清和實證(Corr, 2001; 郭少聃, 何金蓮, 張利燕, 2009), 如一項采用Go/No go任務范式探討個體沖動性的研究結果顯示, 高焦慮者的沖動性高于低焦慮者, 這與RST理論的解釋相異, 即焦慮性高的個體應受BIS系統影響表現出更多的抑制行為(Zinbarg &Revelle, 1989)。Corr (2001)在一篇綜述中提出, 許多驗證 RST理論的研究結果之所以出現預測失敗是因為在解釋結果時多是用BAS和BIS兩系統的獨立子系統效應(兩個系統是獨立的、并可分離的發揮其效應)去解釋, 然而獨立子系統效應只有在實驗條件中不包含混合的獎懲刺激, 也不需要獎懲刺激頻繁快速轉換, 且個體應對獎勵或懲罰刺激極為敏感的情況下才可能發生。目前獎懲相關研究多把獎懲刺激以線索形式呈現, 個體需要根據獎懲線索改變其注意資源的分配, 從而對行為進行快速轉換。轉換過程中, 獎勵與懲罰相互影響、彼此作用,根據獎懲刺激類型或頻率等實驗條件的不同就會有不一致的實驗結果。Corr (2001)認為即便一種刺激也可同時作用于兩系統, BAS被激活, BIS就被抑制, 而 BIS被激活, BAS就被抑制, 即聯合子系統效應。此外, 一些以生理指標來考察RST理論的研究結果也不盡一致(Bartussek, Diedrich, Naumann,& Collet, 1993; DePascalis, Fiore & Sparita, 1996)。郭少聃等人(2009)認為生理指標更容易接受刺激類型、實驗環境及被試對獎懲期待等種種因素的干擾,未來利用實證研究進行理論澄清時, 應選取合適的生理指標, 有必要對強化參數進行精細的操作定義,加強實驗控制, 并指出生理指標考察 RST理論的研究結果不一致現象, 是因為心理生理學和神經生理學并非同一個概念, 因此當以具體的神經生理指標去測量心理生理學上概念性神經系統的功能時需要經過一個轉換, 這個過程較為復雜。

情緒研究的生理指標中, 與腦電生理及腦功能成像相比, 自主神經的測量所需要的“轉換過程”較少, 是生理心理學探討行為機制較為直接的研究方法。Fowles (2000)在實證研究基礎上提出有關獎懲引發情緒與自主神經關系的生理心理學假設, 即獎勵條件激活BAS系統, 表現為心率活動的增加; 懲罰條件激活 BIS系統, 則表現為皮膚電活動的增加。但同樣有實證研究不支持假設, 如一項探討ADHD兒童和正常兒童在獎懲線索下自主喚醒特點異同的研究結果發現, 加入懲罰線索后無論是ADHD還是正常兒童的心率都呈現增快現象(Crone,Jennings, & van der Molen, 2003)。這表明BAS系統和BIS系統的生理心理學指標有待更多的實證研究去探討。本研究除了采集心率和皮膚電指標外, 還同時采集了指脈率和皮溫的活動變化。指脈率是通過心臟收縮節律引發的手指血流波浪性的變化, 與心率同樣接受自主神經系統兩大分支系統的交互作用, 而皮溫活動與皮膚毛細血管壁收縮/擴張引起的血流量變化有關, 也可反映自主神經系統的功能活動, 這兩個指標都會伴隨情緒活動而發生變化。

停止信號任務是評估行為抑制能力的研究范式, 要求被試抑制優勢反應而進入非優勢反應中。實驗程序中包括無停止信號和有停止信號兩類任務。因無停止信號任務出現概率較高, 又被稱為優勢反應; 而有停止信號任務出現概率較低, 又被稱為非優勢反應(Logan, 1994)。本研究采用停止信號任務探討獎勵與懲罰條件對行為的抑制作用及其自主生理活動的變化。Logan在此研究范式中并沒有反饋環節, 因為其研究目的是探究行為抑制功能本身, 無關于獎懲條件。而Corr (2001)指出反饋信號比強化信號更容易被解讀成為實際結果, 能充分刺激BAS/BIS系統從而使情緒喚醒更為敏感。本研究借鑒于相關獎懲研究(白學軍, 朱昭紅, 沈德立,劉楠, 2009; 朱昭紅, 白學軍, 2009), 在任務結束后呈現給被試正誤反饋。

與以往研究有所不同的是, 本研究不僅考察施加獎懲后的自主生理變化, 還包括任務前的準備階段、任務中的工作階段及完成任務后的反饋階段的自主生理變化。已有相關研究多關注于獎懲獲得時的自主生理喚醒特點(Crone, Somsen, Zanolie, &Van der Molen, 2006; 白學軍等人, 2009; 朱昭紅,白學軍, 2009), 很少涉及任務準備階段、工作階段及正誤反饋階段的自主生理喚醒特點, 這是因為上述研究常把獎懲線索設置為被試內因素, 即在靶刺激呈現之前先呈現一個線索, 來操縱被試可能存在的不同效價的動機偶聯性, 因此只考察獎懲獲得時的自主生理變化。盡管這種操作式條件反射范式能有效控制個體差異, 但有研究表明情緒刺激出現后需要一定時間才會呈現情緒反應(Dan & Scherer,2008), 這提示短時間內獎懲線索極有可能未引起或未最大限度引起情緒喚醒。此外, 已有研究發現情緒刺激反復呈現時會有重復項反應時下降, 相關腦區激活程度減弱的現象, 表明情緒也具有重復啟動效應(Marchewka & Nowicka, 2007; Ishai, Pessoa,Bikle, & Ungerleider, 2004)。一些研究進一步指出不同情緒性質的重復啟動效應有顯著差異, 如 Hu,Liu和Zhang (2010)的研究結果表明, 盡管中性、正性和負性情緒詞都存在重復啟動效應, 但正性情緒詞的重復啟動效應出現最早。Marchewka和Nowicka (2007)的研究結果則發現與中性刺激相比,負性刺激下新項與重復項反應時差異并不顯著, 說明負性詞并未呈現重復效應。上述研究提示重復性獎勵與重復性懲罰引發的情緒體驗所帶來的行為結果會有所不同。本研究把獎勵與懲罰條件作為被試間因素, 既可以避免因頻繁更換獎懲線索導致兩系統的交互作用, 又可以使獎懲誘發情緒時間較為充分, 而臨床教育中更為常見的是累加持續式的獎懲模式, 如對某個體一貫的同一形式的表揚或批評,重復性獎懲的研究結果能為其臨床教育提供實證依據和建議。此外, 重復性獎懲所引發的情緒可以作用于完成任務過程中的任意階段, 因此探討各階段生理喚醒特點及程序階段中的變化既能了解重復性獎懲模式對各程序階段的影響是否具有差異性, 又能了解哪些自主生理指標的活動更能反應獎勵和懲罰間的差別。

按照Gray修訂后RST理論和聯合子系統效應假說做出以下假設(1)行為變化：由于重復性獎勵條件降低被試對獎勵的欲求性, BAS系統的激活程度減少, 從而使 BIS系統的抑制功能增強, 導致抑制行為的增加, 而重復性懲罰條件會進一步加劇目標沖突, 從而激活BIS系統, 導致抑制行為的增加; (2)生理變化：獎勵條件增加心率變化、指脈率變化和皮溫變化, 懲罰條件增加皮膚電變化。

2 方法

2.1 被試

隨機選取 18～22歲大學生 45名, 男生 18名,女生27名, 平均年齡為20.39 ± 0.64歲, 所有被試視力正常或矯正視力正常, 無色盲或色弱, 均為右利手。45名被試被隨機分成3組, 即獎勵組、懲罰組和控制組, 每組15名(其中6名男生、9名女生)。

2.2 實驗儀器

實驗采用 Super lab系統呈現刺激并記錄被試的反應(計時精度為1 ms), 刺激通過DELL 17寸顯示器呈現, 顯示器顯示分辨率為1024×768, 屏幕背景為白色。刺激呈現的屏幕距離被試60 cm。

實驗使用16導生理記錄系統(BIOPAC MP150)測量被試生理反應, 記錄被試在實驗期間的心率、指脈率、皮溫和皮膚電導反應活動。(1)心率：采用扣式電極以Ⅰ導聯方式一端連接于被試, 一端連接于心電描記放大器ECG100G模塊上以記錄被試的心率變化; (2)指脈率：一端用TSD光敏傳感器連接于被試左手拇指指腹處, 一端連接于光電容描記放大器(PPG)以記錄被試的指脈率變化; (3)皮膚電導反應：一端用Ag/AgCl電極纏繞被試左手食指和無名指末端指腹處, 一端連接于生理記錄系統GSR100C模塊上以記錄被試的皮膚電導反應的變化; (4)皮溫：一端用TSD102熱敏電阻傳感器連接于被試左手中指指腹處, 一端連接于皮膚溫度放大器(SKT100C), 溫度單位采用(°F)。本研究將各生理指標的變化定義為不同程序階段中呈現的生理指標平均值減去各自的基線值。

2.3 實驗材料

采用停止信號任務檢測被試行為抑制能力。靶刺激為白色云彩下的“雨天”或“雪天”圖案, 停止信號為“太陽”, 出現在云彩右上方。出現“雪天”按左鍵, 出現“雨天”按右鍵, 出現“太陽”不按鍵。反饋采用表情圖, 答對呈現笑臉, 答錯呈現哭臉。獎勵與懲罰條件采用金幣圖片作為刺激物。

2.4 實驗程序

實驗采用個別施測, 具體實驗程序如下：

第一, 實驗前準備：上午8點至11點間, 將被試帶入室溫22度實驗室內靜坐5 min。

第二, 給被試連接上BIOPAC MP150生理電導儀以記錄被試的心率活動、指脈率活動、皮溫活動和皮膚電導反應, 為測得基線值, 要求被試保持平靜和放松, 持續采集上述生理指標3 min。

第三, 給予被試指導語, 告知被試接下來要進行一個有關注意力的測試。獎勵組和懲罰組被試則被告知所獲金幣數量和完成速度將決定最后所獲獎品的等級。兩種實驗任務需要被試進行按鍵反應,一種任務要求被試對靶刺激云彩下方的雪天或雨天, 進行快速而正確的左右按鍵反應, 即無停止信號反應。另一種任務要求被試在看到太陽之后(在靶刺激出現 500 ms后呈現, 且出現在靶刺激“雨天”和“雪天”的幾率完全相同)停止按鍵反應, 稱為停止信號反應。實驗進程中兩種任務隨機性呈現。兩種實驗任務合計70個, 其中無停止信號任務 50個(占任務總數 71.4%), “雨天”和“雪天”靶刺激各25個, 有停止信號20個(占任務總數28.6%)。每個實驗任務設置4個程序階段, 分別是準備階段、工作階段、反饋階段和獎懲階段。準備階段屏幕呈現“請準備”; 工作階段完成停止信號或無停止信號任務; 反饋階段指在工作階段后, 正確反應呈現笑臉表情圖, 錯誤反應呈現哭臉表情圖; 獎懲階段中不同組根據反應正誤呈現情緒激發圖片, 獎勵組答對一題屏幕上顯示增加一枚金幣(最多可獲70枚), 答錯不減少金幣, 懲罰組答錯一題屏幕上減少一枚金幣(初始顯示70枚), 答對不增加金幣, 控制組呈現空屏, 在實驗程序時間上與獎懲組一致。實驗中要求被試快速而正確的進行按鍵反應。實驗任務流程見圖1。

圖1 實驗任務流程圖

第四, 進入實驗任務的練習階段, 每個被試都接受練習直至完全熟悉實驗要求。

第五, 正式開始實驗至實驗結束。

2.5 數據采集與分析

停止信號任務存在無停止信號到停止信號的時長(stop-signal delay, SSD)可變與不變的兩種形式。一些研究顯示這兩種形式的停止信號任務所評估的行為抑制效果類似(Sinopoli, Schachar, &Dennis, 2011; Schachar et al., 2007)。本研究中, 由于停止信號在靶刺激出現500ms后呈現(SSD不變),被試在完成無停止信號任務時的反應時中包含了延遲反應時, 因此可把無停止信號的反應時作為評估行為抑制的間接指標。正如Eagle和Baunez(2010)所述, 由于 SSD不變的停止信號反應時沒有結束終端而無法直接測量, 所以把無停止信號的反應時和有停止信號的抑制成功(停止按鍵的正確反應)率作為測量行為抑制的客觀指標。鑒于抑制失敗率和抑制成功率在統計效果上完全一致(白學軍等人,2009), 本研究采用無停止信號的反應時和有停止信號的抑制失敗率作為測量行為抑制的行為指標,采集各程序階段中的心率變化、指脈率變化、皮膚電導反應變化和皮溫變化作為測量自主生理反應的活動指標。所有采集的生理數據用AcqKnowledge 4.1軟件進行離線分析。

為檢驗獎懲條件的重復效應, 將實驗進程分為三階段, 其中實驗初始 2分鐘作為“階段一” (被試在初始階段會存在對測試的熟悉過程), 其后實驗時間進程平均分為前后兩階段“階段二”和“階段三”,兩階段中的無停止信號任務和停止信號任務數量相同。

生理數據采集過程中, 因身體移動及個體差異等因素導致生理數據異常的被試視為無效被試。去除因實驗期間頻繁移動導致所有生理數據異常的無效被試1人, 去除皮膚電數據中的無效被試3人,皮溫數據中的無效被試1人。考慮到快速按鍵反應的行為數據采集較少受身體移動的影響, 所有 45名被試的行為數據均進入統計分析。

3 結果

3.1 行為指標變化

3.1.1 無停止信號任務的成績

對獎勵組、懲罰組和控制組在無停止信號任務中的反應時進行單因素方差分析, 結果顯示, 各組反應時差異顯著, F(2,44) = 3.76, p < 0.05, η= 0.2。進一步分析表明, 獎勵組(p < 0.05)和懲罰組(p < 0.05)的反應時均顯著高于控制組, 獎勵組和懲罰組之間的反應時差異不顯著。見圖 2(a)。此外, 各組在無停止信號任務中的無按鍵反應百分比為：獎勵組10.57 ± 12.95(%); 懲罰組 9.43 ± 10.87(%); 控制組10.29 ± 13.98(%), 單因素方差分析結果顯示, 組間無顯著差異, F(2,44) = 0.03。

圖2 程序階段中行為指標的變化

3.1.2 有停止信號任務的成績

對獎勵組、懲罰組和控制組在有停止信號任務中的抑制失敗率進行單因素方差分析, 結果顯示,各組抑制失敗率差異顯著, F(2,44) = 3.78, p < 0.05,η= 0.2。進一步分析表明, 獎勵組(p < 0.05)和懲罰組(p < 0.05)的抑制失敗率均顯著低于控制組, 獎勵組和懲罰組之間的抑制失敗率差異不顯著。見圖2(b)。

3.1.3 反應時與抑制失敗率的重復啟動效應

對各條件下三階段中的反應時和抑制失敗率的重復效應采用3(條件：獎勵、懲罰、控制)×3(階段一、階段二、階段三)的重復方差分析。反應時結果顯示, 時間進程主效應顯著, F(2,84) = 20.28, p <0.001, η= 0.33, 進一步分析表明階段一的反應時顯著高于階段二(p < 0.001)和階段三(p < 0.001)。獎懲條件主效應不顯著, F(2,42) = 2.03; 獎懲條件和時間進程交互作用顯著, F(4,84) = 2.82, p < 0.05, η=0.12, 簡單效應分析結果顯示, 階段二中各組反應時差異顯著(p < 0.01), Bonferroni事后檢驗顯示,獎勵組的反應時顯著高于控制組(p < 0.01)。重復測量方差分析結果顯示, 獎勵組(p < 0.001)、懲罰組(p <0.05)和控制組(p < 0.05)的反應時時間進程變化顯著, Bonferroni檢驗結果顯示, 獎勵組階段一的反應時顯著低于階段二(p < 0.001)和階段三(p < 0.05),而階段二的反應時則顯著高于階段三(p < 0.01)。見圖 3(a)。

圖3 實驗時間進程中獎懲條件的重復啟動效應

抑制失敗率結果顯示, 時間進程主效應顯著,F(2,84) = 69.05, p < 0.001, η= 0.62, 進一步分析表明階段一的抑制失敗率顯著高于階段二(p < 0.001)和階段三(p < 0.001)。獎懲條件主效應不顯著,F(2,42) = 0.58; 獎懲條件和時間進程交互作用顯著,F(4,84) = 5.54, p < 0.01, η= 0.21, 簡單效應分析結果顯示, 階段二中各組抑制失敗率差異顯著(p <0.01), Bonferroni事后檢驗顯示, 獎勵組的抑制失敗率顯著低于懲罰組(p < 0.01)和控制組(p <0.001)。重復測量方差分析結果顯示重復測量方差分析結果顯示, 獎勵組(p < 0.001)、懲罰組(p <0.001)和控制組(p < 0.001)的抑制失敗率隨時間進程變化顯著, Bonferroni檢驗結果顯示, 獎勵組階段一的抑制失敗率顯著高于階段二(p < 0.001)和階段三(p < 0.001), 而階段二的抑制失敗率則顯著高于階段三(p < 0.01); 懲罰組階段一的抑制失敗率顯著高于階段二(p < 0.01)和階段三(p < 0.001); 控制組階段一的抑制失敗率顯著高于階段二(p < 0.05)和階段三(p < 0.01), 而階段二的抑制失敗率則顯著高于階段三(p < 0.05)。見圖3(b)。

3.1.4 反應時與抑制失敗率的相關統計

分別對各組的有停止信號任務的反應時和無停止信號任務的抑制失敗率進行皮爾遜(Pearson)相關分析, 結果發現, 懲罰組的反應時與抑制失敗率在0.01水平上呈顯著負相關(r = ?0.76), 控制組的反應時與抑制失敗率在0.001水平上也呈顯著負相關(r = ?0.87), 而獎勵組的反應時與抑制失敗率則顯示不相關(r = ?0.27)。

3.2 程序階段中的生理指標變化

對各組被試在各程序階段中的生理指標變化,采用3(獎懲條件：獎勵組、懲罰組、控制組)×4(程序階段：準備階段、工作階段、反饋階段、獎懲階段)的混合設計模式進行分析。

3.2.1 心率變化

心率變化的獎懲條件主效應顯著, F(2,41) =5.08, p < 0.05, η= 0.2, 進一步分析顯示, 獎勵組的心率變化顯著高于懲罰組(p < 0.05)和控制組(p <0.01)。程序階段主效應顯著, F(3,123) = 4.48, p <0.01, η= 0.1, 表明不同程序階段下個體的心率變化差異顯著, 進一步分析顯示, 反饋階段的心率變化顯著小于工作階段(p < 0.05)和獎懲階段(p <0.001), 準備階段的心率變化顯著小于獎懲階段(p< 0.05)。獎懲條件和程序階段之間交互作用顯著,F(6,123) = 3.8, p < 0.01, η= 0.16, 簡單效應分析表明, 各程序階段下獎勵與懲罰條件引起的心率變化差異均顯著(準備階段p < 0.01; 工作階段p < 0.01;反饋階段p < 0.05; 獎懲階段p < 0.05), LSD事后檢驗表明, 除反饋階段獎勵組和懲罰組之間差異不顯著, 其它各階段的獎勵組的心率變化均顯著高于懲罰組和控制組。見圖4(a)。

圖4 程序階段中生理指標的變化

3.2.2 皮溫變化

皮溫變化的獎懲條件主效應顯著, F(2,40) =3.28, p < 0.05, η= 0.14, 進一步分析顯示, 獎勵組的皮溫變化顯著高于控制組(p < 0.05)。程序階段主效應不顯著。獎懲條件和程序階段之間交互作用顯著, F(6,120) = 3.51, p < 0.01, η= 0.15, 簡單效應分析表明, 除反饋階段外, 在準備階段(p < 0.05)、工作階段(p < 0.05)和獎懲階段(p < 0.05)中皮溫變化差異均顯著, LSD事后檢驗表明, 各階段的獎勵組的皮溫變化均顯著高于控制組。此外, 控制組的One-Sample t Test結果顯示, 除反饋階段外, 各程序階段中的皮溫變化相對于基線均顯著降低(p <0.05), 而懲罰條件下各程序階段的皮溫變化均未顯示出差異性。見圖4(b)。

3.2.3 指脈率變化

指脈率變化的獎懲條件主效應不顯著, 程序階段主效應不顯著。獎懲條件和程序階段之間交互作用顯著, F(6,123) = 6.31, p < 0.001, η= 0.24, 簡單效應分析表明, 除反饋階段外, 在準備階段(p <0.05)、工作階段(p < 0.05)和獎懲階段(p < 0.05)下獎勵與懲罰條件引起的皮溫變化差異均顯著, LSD事后檢驗表明, 各階段的獎勵組的皮溫變化均顯著高于控制組。見圖4(c)。

3.2.4 皮膚電變化

皮膚電變化的獎懲條件主效應顯著, F(2,38) =3.53, p < 0.05, η= 0.16, 進一步分析顯示, 獎勵組皮膚電變化顯著小于懲罰組(p < 0.05)和控制組(p <0.05)。程序階段主效應顯著, F(3,114) = 15.86, p <0.001, η= 0.29, 表明不同程序階段中個體的皮膚電變化差異顯著, 進一步分析顯示, 獎懲階段顯著高于準備階段(p < 0.01)、工作階段(p < 0.001)和反饋階段(p < 0.001); 準備階段顯著高于工作階段(p< 0.001)和反饋階段(p < 0.001)。獎懲條件和程序階段之間交互作用不顯著。見圖4(d)。

3.3 行為指標與生理指標的相關分析

為驗證行為喚醒與生理喚醒之間是否存在相關性, 我們分別對各組的各生理指標在不同程序階段下與各行為指標(停止信號反應時和抑制失敗率)進行皮爾遜相關分析, 結果發現, 各組的各生理指標與行為指標均無相關。

4 討論

4.1 獎勵與懲罰條件均對行為產生抑制作用

本研究行為數據結果顯示無論是獎勵條件還是懲罰條件, 均可使停止信號任務的抑制失敗率降低, 表明從抑制結果上看, 獎勵與懲罰在重復性條件下對行為抑制能力均具有促進作用。另一方面,無論是獎勵條件還是懲罰條件, 都可使無停止信號任務的反應時增加, 說明從行為抑制的發生過程上看, 獎勵條件和懲罰條件均對行為活動產生抑制作用。各組停止信號任務反應時和無停止信號任務抑制失敗率的相關分析結果顯示, 懲罰組和控制組的反應時與抑制失敗率均呈現顯著負相關, 而懲罰組與控制組相比, 其抑制失敗率顯著降低, 說明控制組存在因沒有獎懲刺激而快速按鍵導致失敗率增加的可能性, 而懲罰條件使被試為避免接受懲罰通過增加反應時降低抑制失敗率。但獎勵組的反應時與抑制失敗率則呈現不相關, 表明被試在獎勵條件下呈現的反應時增加和抑制失敗率降低并無關系,每一次任務完成后的正性反饋并沒有驅使被試為追求成功率而增加反應時時間。獎懲組的相關差異提示獎勵與懲罰條件雖然都顯示出對行為活動的抑制作用, 但其發生機制仍具有差異性, 這應與獎懲刺激的重復性有關。如引言部分所述, 正性刺激更容易產生重復啟動效應, 相反, 負性刺激則不易產生重復啟動效應(Hu et al., 2010; Marchewka &Nowicka, 2007)。本研究關于獎懲條件重復啟動效應的統計結果顯示, 與反應時逐階段增加、抑制失敗率逐階段降低的懲罰組和控制組相比, 獎勵組在階段二呈現了反應時增加和抑制失敗率減少的顯著差異, 而在階段三則又呈現出回落現象, 結果不僅表明獎勵組被試可在階段時間內提高行為抑制能力, 同時也表明獎勵條件下的情緒重復啟動效應更大。情緒的重復啟動效應差異性可以從“情緒負性偏向”來解釋, 即個體對環境中的負性情緒更具有敏感性, 負性信息能獲取更快更多的注意資源(Ohman, Lundqvist, & Esteves, 2001; Vaish, Grossmann, & Woodward, 2008)。如果習慣了重復接收負性刺激, 將導致個體警戒下降、減少分配到威脅信號上的注意資源, 負性刺激一旦發生變化時, 個體存在無法及時防御而受到傷害的可能性。因此, 獎勵條件對行為的抑制作用是因為重復性獎勵降低了被試對獎勵的欲求性, 而懲罰條件對行為的抑制作用是其情緒性質本身所產生的結果。

我們根據 Gray修訂后的理論及聯合子系統效應假說嘗試對本研究結果進行解釋, 修訂后的BAS系統被認為對所有欲求刺激敏感, BIS系統則被認為主要負責處理目標沖突, 當呈現引發目標沖突的刺激時, BIS被激活, 從而抑制在沖突中本來占優勢的行為。我們認為, 由于重復性獎勵條件一定程度上降低被試對獎勵的欲求性, 因此降低BAS的激活程度, 從而減弱對BIS的抑制作用, BIS激活程度增加, 導致抑制行為的增加; 重復性懲罰條件由于受重復啟動效應較小, 仍對懲罰刺激較為敏感, 使得BIS系統激活程度增加。本研究范式中對優勢反應的抑制過程是一種目標沖突刺激, 會一定程度的激活BIS系統, 所以在本實驗條件下不僅懲罰條件, 獎勵條件也會伴有BIS系統一定程度的激活, 從而在任務過程中表現出抑制行為的增加。研究結果提示, 盡管獎懲條件都可使抑制失敗率降低, 但從發生過程上看, 獎懲條件又均會產生行為抑制, 而教育活動中的行為抑制將影響個體的學習主動性和靈活性。因此, 臨床教育中應注意對個體的獎懲實施策略, 重復性獎勵會使個體降低對獎勵的欲求性, 減少獎勵的激勵效應, 應避免相同形式的重復性獎勵; 重復性懲罰則不會降低個體對懲罰的敏感性從而對行為產生抑制作用, 也應在臨床教育中避免使用。

4.2 獎勵與懲罰條件對自主生理活動的影響及程序階段中自主生理活動變化的影響

現代情緒理論認為自主神經反應不僅是情緒的主要功能之一, 并且能對特定情緒情境產生具有預測性行為的生理反應。盡管本研究的行為結果顯示, 獎勵與懲罰條件均能引發行為抑制, 但獎懲條件對自主生理活動的影響則有顯著差異。生理指標與行為指標的相關分析結果顯示, 不同程序階段中各組的各生理指標與行為指標均無相關, 說明行為喚醒與生理喚醒并不同步, 可能存在分離現象。一項討論主觀報告、生理和行為之間關系的研究結果同樣顯示, 生理活動的變化與主觀報告及表情行為之間存在較低相關度(Mauss, Levenson, McCarter,Wilhelm, & Gross, 2005)。正如一些研究者所述, 行為喚醒和生理喚醒并非總是同步發生(Petri &Govern, 2004/2005; Quas, Hong, Alkon, & Boyce,2000)。Petri和Govern (2005)等人指出盡管喚醒理論的基本假設是, 我們可以通過監控腦的活動或自主神經系統的變化, 將它們與行為的變化相聯系,以此對喚醒進行心理生理測量, 而這些指標之間實際上缺乏實質性相關, 因為行為喚醒可看作是通過有機體的反應來表現, 自主喚醒可以通過身體機能的變化來加以證實, 雖然它們可能會同時發生, 但它們不一定必然同時發生, 事實上它們是相互獨立的。

生理指標獎懲效應的統計結果顯示, 獎勵組被試的心率活動顯著高于懲罰組和控制組、皮溫活動顯著高于控制組; 而獎勵組的皮膚電活動則顯著低于懲罰組和控制組。這些生理活動的變化不僅呈現出獎懲條件對自主神經活動的影響模式, 也提示不同生理指標的獎懲效應有所不同。心率指標的結果驗證了Fowles關于BAS的生理心理學假設, 即心率活動是 BAS激活標志的生理心理學指標。這可以考慮為 BAS系統在對趨近行為的調節過程中,無論是心輸出量的增加和還是能量需求上的增加,都表現出與交感神經系統的功能支配更為相關, 因此獎勵條件通過激活 BAS系統增強交感神經系統的興奮性從而促進心率增加。皮溫活動的統計結果顯示, 獎勵組的皮溫活動顯著高于控制組。我們認為這與被試在獎懲條件下的按鍵反應有關, 表明皮溫活動在獎勵條件驅使下更為關注其任務過程中的按鍵反應, 在交感神經系統的功能調節下手指皮膚的舒血管纖維興奮性提高, 毛細血管舒張, 指端血流量增加, 從而使皮溫升高; 控制組的皮溫相對于基線有所降低, 而懲罰組則沒有顯著差異變化,則說明伴隨實驗進程控制組被試減少了對手指按鍵反應的關注從而導致皮溫降低, 而重復性懲罰條件持續作用于指溫度變化, 使之始終保持在同一水平。指脈率指標的獎懲效應并不顯著, 提示指脈率似乎不易接受獎懲條件的影響。王振宏、郭德俊、游旭群和高培霞(2007)利用情緒生理學方法探討了身體攻擊行為學生和普通學生的情緒生理喚醒特點, 厭惡、恐懼、悲傷、愉快誘發刺激既不能引起普通學生指脈率的顯著變化, 也不能引起身體攻擊行為學生指脈率的顯著變化, 說明指脈率與其它生理指標相比對情緒生理喚醒較不敏感。皮膚電活動通過汗腺活動變化從而影響和改變皮膚電阻變化,人的生理心理反應性汗腺分泌主要接受交感神經系統的功能支配。本研究中懲罰組的皮膚電活動并沒有增加, 這與Fowels所提出體現BIS系統被激活的生理心理學指標為皮膚電的研究假說并不一致,我們認為這可能與整體實驗時間較長未體現出其變化特點相關。相反, 獎勵組的皮膚電活動顯著降低則驗證了軀體標識假設(Somatic marker hypothesis)。這種假設提出皮膚電活動反應的高低是冒險性選擇信號的標識, 較低的皮膚電活動提示個體傾向于冒險性行為, 較高的皮膚電活動則提示個體對情緒性刺激所做出的適宜性行為反應(Fishbein et al., 2005)。冒險性行為的趨近特點應體現出對BAS系統的激活, 因此在本研究中不僅是心率活動, 皮膚電活動也可作為BAS系統的生理心理學指標。

生理指標在各程序階段中的統計結果顯示, 心率和皮膚電指標在反饋階段的變化最少; 皮溫和指脈率指標則在反饋階段中沒有顯示出獎懲條件下的顯著變化, 而其它階段都呈現出獎懲效價。這提示與其它程序階段相比, 反饋階段的生理指標變化最小, 接受重復性獎懲的影響較少。本實驗程序中反饋階段呈現笑臉或哭臉以提示被試任務完成的正確與否, 呈現時間為 1000 ms。一種可能性為反饋階段的情緒喚醒程度較低, 另一種可能性正如前言所述, 情緒反應需要一定時間, 短時間的反饋階段不容易呈現情緒引發的生理變化, 這給選取合適程序階段采集情緒生理指標的相關研究提供一定參考。此外, 皮膚電的程序階段變化較為顯著, 表現為獎懲階段的皮膚電變化顯著高于其它階段, 這與Sohn, Sokhadze和Watanuki (2001)對皮膚電活動特點的表述較為一致, 即皮膚電活動對情緒喚醒最為敏感。Kreibig, Wilhelm, Roth和Gross (2007)解釋為汗腺分泌影響皮膚電導反應, 情緒喚醒特別會引發手部汗液增加的現象, 因此皮膚電活動應是一項對情緒喚醒非常靈敏的生理指標。本研究中由于各程序階段的情緒喚醒程度有所不同, 實驗設置在獎懲階段的情緒喚醒程度最高, 因此皮膚電活動的變化在獎懲階段最為顯著。此外, 與其它生理指標相比, 各組的皮膚電指標呈現出一致性的程序階段反應, 各程序階段中的情緒效價差異幾乎沒有發生變化, 這說明皮膚電活動的情緒效價較為穩定, 較少接受程序階段變化的影響。

5 結論

在本實驗條件下, 可得出以下結論：獎勵與懲罰條件對行為抑制的行為和生理活動的影響是不同步的; 獎勵與懲罰條件均對行為有抑制作用; 獎勵條件下被試的心率活動增加, 皮膚電活動降低;各生理指標在準備、工作和獎懲階段中的獎懲差異性顯著。

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