執(zhí)行功能中更新的研究范式介紹

馬明明

陜西師范大學(xué)心理學(xué)院

執(zhí)行功能中更新的研究范式介紹

馬明明

陜西師范大學(xué)心理學(xué)院

執(zhí)行功能就是指在完成復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，對(duì)各種認(rèn)知過程進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證認(rèn)知系統(tǒng)以靈活、優(yōu)化的方式實(shí)行特定目標(biāo)的一般性控制機(jī)制。而更新是其功能的一個(gè)重要的組成部分。以英文文獻(xiàn)中的實(shí)驗(yàn)方法為著眼點(diǎn)，對(duì)執(zhí)行功能更新的研究范式或方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹與評(píng)價(jià)，同時(shí)涉及了記憶刷新的其他兩種主要研究范式：活動(dòng)記憶范式和n—b a c k范式，以期研究者對(duì)相關(guān)研究有更深刻的理解。

意識(shí)和無意識(shí)加工；執(zhí)行功能；更新；獎(jiǎng)賞；努力

面對(duì)瞬息萬變的世界，我們需要實(shí)施計(jì)劃行為、形成推理、解決問題、同時(shí)完成多項(xiàng)任務(wù)、適應(yīng)新的環(huán)境和遵守社會(huì)規(guī)范。而要順利完成這些，我們必須學(xué)會(huì)隨時(shí)監(jiān)控外部世界及內(nèi)心活動(dòng)，排除或抑制無關(guān)信息的干擾，選擇必要的信息輸入，并從長(zhǎng)時(shí)記憶中提取有關(guān)信息，對(duì)這些信息進(jìn)行比較、整合；此外，我們還需要抑制不必要的、但已形成的優(yōu)勢(shì)反應(yīng)，以產(chǎn)生協(xié)調(diào)有序的動(dòng)作和行為。完成這些活動(dòng)所必需的高級(jí)認(rèn)知功能就是“執(zhí)行功能”。換言之，執(zhí)行功能就是指在完成復(fù)雜的認(rèn)知任務(wù)時(shí)，對(duì)各種認(rèn)知過程進(jìn)行協(xié)調(diào)，以保證認(rèn)知系統(tǒng)以靈活、優(yōu)化的方式實(shí)行特定目標(biāo)的一般性控制機(jī)制；其本質(zhì)就是對(duì)其它認(rèn)知過程進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，而它的根本目的就是產(chǎn)生協(xié)調(diào)有序的、具有目的性的行為。執(zhí)行功能出現(xiàn)障礙會(huì)導(dǎo)致患者產(chǎn)生認(rèn)知、情緒和社會(huì)功能等方面的異常。因此，對(duì)大腦執(zhí)行功能進(jìn)行研究既具有重大的理論意義，也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、文獻(xiàn)簡(jiǎn)介

所閱讀英文文獻(xiàn)的題目是Conscious and Unconscious Reward Cues Can Affect a Critical Component Of Executive Control(Un)consciousUpdating?其涉及的主要信息如下：

1、研究目的

文章的研究目的是確定無意識(shí)的獎(jiǎng)賞提示是否和有意識(shí)的獎(jiǎng)賞提示一樣也能增加參與者在更新任務(wù)中的表現(xiàn)。在這一任務(wù)中，參與者須記住一些數(shù)字并且依據(jù)一系列的算術(shù)操作獨(dú)立地更新這些數(shù)字。在每次試驗(yàn)的開始，獎(jiǎng)勵(lì)（1歐元或5美分）被無意識(shí)（27ms）或有意識(shí)地（300ms）呈現(xiàn)。如果參與者能夠成功地報(bào)告出最后正確的數(shù)字序列，他們可以獲得這些獎(jiǎng)勵(lì)。我們假設(shè)，無論在有意識(shí)或無意識(shí)的條件下，相對(duì)于低獎(jiǎng)勵(lì)而言，獲取高獎(jiǎng)勵(lì)的可能性以及表現(xiàn)將會(huì)增加。

2、實(shí)驗(yàn)方法

被試

Liege大學(xué)的學(xué)生28名（20名女性，年齡21-30歲），右利手，視力正常或接近正常。該實(shí)驗(yàn)得到當(dāng)?shù)氐膫惱韺W(xué)委員會(huì)的認(rèn)可并付諸實(shí)施，符合赫爾辛基的宣言。每名參與者進(jìn)入實(shí)驗(yàn)之前都閱讀并且簽署了知情同意書。參與者可收到他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中獲得的獎(jiǎng)勵(lì)。該實(shí)驗(yàn)采用2（獎(jiǎng)賞價(jià)值：低vs高）×2(獎(jiǎng)勵(lì)呈現(xiàn)：閾上vs閾下)設(shè)計(jì)。

更新任務(wù)

更新任務(wù)在75-HZCRT的屏幕上呈現(xiàn)。首先，參與者接受四種練習(xí)實(shí)驗(yàn)（每種條件下一次試驗(yàn)），接著是任務(wù)本身，包括60個(gè)試驗(yàn)（每種條件下重復(fù)15次）。每次試驗(yàn)開始，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)十字標(biāo)志。緊接著是前掩蔽，獎(jiǎng)勵(lì)刺激，后掩蔽，最后是更新任務(wù)。參與者被告知如果他們反應(yīng)正確，他們將獲得試驗(yàn)開始時(shí)呈現(xiàn)的獎(jiǎng)勵(lì)。累積的收入會(huì)在每次試驗(yàn)結(jié)束時(shí)顯示出來。參與者被告知獎(jiǎng)勵(lì)刺激是1歐元或5美分，而且有時(shí)這些數(shù)值會(huì)很難被識(shí)別。這一程序確保參與者在更新任務(wù)期間將注意力集中在獎(jiǎng)勵(lì)上。

更新任務(wù)要求被試記住五個(gè)數(shù)字并且根據(jù)六次算術(shù)操作獨(dú)立地更改這些數(shù)字。算術(shù)操作包括加法和減法，為保持難度一致，每位數(shù)字的中間和最后的結(jié)果的范圍劃定為0-9。參與者被告知必須報(bào)告出五個(gè)正確數(shù)字才能獲得獎(jiǎng)勵(lì)。在每一試驗(yàn)的開始時(shí)獨(dú)立地記住的五個(gè)數(shù)字，六種連續(xù)的更新的操作和反應(yīng)在60種試驗(yàn)中都是不同的，這一程序保證了獎(jiǎng)勵(lì)刺激和反應(yīng)之間不存在內(nèi)隱學(xué)習(xí)和聯(lián)系的可能性。

知覺辨認(rèn)任務(wù)

更新任務(wù)結(jié)束后，參與者實(shí)施迫選測(cè)驗(yàn)。參與者先接受4種練習(xí)試驗(yàn)，接著是更新任務(wù)中的60個(gè)試驗(yàn)。每個(gè)試驗(yàn)包括與更新任務(wù)中相同序列的掩蔽和刺激，與此同時(shí)顯示一些選擇。參與者可以按鍵做出選擇，鍵1表示“看見1歐元”，鍵2表示“看見5美分”，鍵3表示“猜測(cè)是1歐元”，鍵4表示“猜測(cè)是5美分”。參與者被告知與反應(yīng)速度相比，反應(yīng)準(zhǔn)確性更重要。不同的反應(yīng)結(jié)果停留在屏幕上直至做出正確的反應(yīng)。

3、主要的結(jié)果

該實(shí)驗(yàn)采用兩因素方差分析。分析解釋獎(jiǎng)賞價(jià)值有顯著效應(yīng)F(1,27)=17.23,p＜.0003,η2p=.39.

更該方差分析揭示相對(duì)于在意識(shí)條件下，被試在無意識(shí)條件下會(huì)在更新任務(wù)中有更好的表現(xiàn),F(1,27)=7.31,p＜.01,η2p=.21.兩因素交互作用不顯著（p＜.70）。為確定在兩種條件下存在獎(jiǎng)勵(lì)效應(yīng)，該實(shí)驗(yàn)補(bǔ)充實(shí)施了t檢驗(yàn)。檢驗(yàn)表明參與者在兩種條件下，相對(duì)于低獎(jiǎng)勵(lì)對(duì)高獎(jiǎng)勵(lì)有較好的表現(xiàn)。

對(duì)正確反應(yīng)數(shù)字的百分比同樣進(jìn)行了兩因素方差分析，結(jié)果顯示，獎(jiǎng)勵(lì)價(jià)值有顯著效應(yīng)F(1,27)=10.57,p＜.003,η2p=.28.獎(jiǎng)勵(lì)持續(xù)時(shí)間也有顯著效應(yīng)F(1,27)=6.08,p＜.02,η2p=.18.方差分析揭示兩者之間沒有顯著的交互作用（p=.61）。我們同樣確定在兩種條件下存在著獎(jiǎng)勵(lì)效應(yīng)。然而，參與者在無意識(shí)條件下，相對(duì)于低獎(jiǎng)勵(lì)而言對(duì)高獎(jiǎng)勵(lì)顯現(xiàn)出較好的表現(xiàn)，t(27)=4.56,p＜.0001,η2p=.44,在意識(shí)條件下則不然(p=.14)

為了探測(cè)速度-準(zhǔn)確性權(quán)衡中潛在的變化，實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行了兩因素方差分析，反應(yīng)時(shí)間會(huì)在每次試驗(yàn)結(jié)束時(shí)被收集。因此，只有正確反應(yīng)百分比的反應(yīng)時(shí)間被檢驗(yàn)。結(jié)果出現(xiàn)了邊緣獎(jiǎng)勵(lì)趨勢(shì)，F(xiàn)(1,27)=3.85,p=.06,η2p=.15。相對(duì)于低獎(jiǎng)賞條件，參與者傾向于對(duì)高獎(jiǎng)賞表現(xiàn)出較好的反應(yīng)時(shí)間。t檢驗(yàn)結(jié)果揭示在無意識(shí)條件下，相對(duì)于低獎(jiǎng)勵(lì)，參與者對(duì)高獎(jiǎng)勵(lì)的反應(yīng)更快，也付出了更多的努力，而在意識(shí)條件下則無此現(xiàn)象發(fā)生。分析還揭示了獎(jiǎng)勵(lì)提出持續(xù)時(shí)間效應(yīng)和交互效應(yīng)不存在，這表明試驗(yàn)中無速度-準(zhǔn)確性權(quán)衡。進(jìn)一步分析表明，正確反應(yīng)的比例與反應(yīng)時(shí)間無顯著聯(lián)系。

我們對(duì)正確反應(yīng)的平均值實(shí)施了主要能見度測(cè)試分析，一個(gè)正確的反應(yīng)意味著參與者已經(jīng)看到或是猜到硬幣的數(shù)值。在閾下意識(shí)條件下，正確反應(yīng)的平均百分比是51.79（SD=7.32），與猜測(cè)的數(shù)值無顯著差異，t(27)=1.45,p=.16。每位參與者的d’成績(jī)（M= 0.09；SD=0.03）也與零無顯著差異t(27)=1.43,p=.16。

二、研究范式的簡(jiǎn)介與評(píng)價(jià)

以上研究范式是在Salthouse,Babcock,and Shaw的記憶更新范式的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,而且經(jīng)常被運(yùn)用于認(rèn)知研究當(dāng)中［1］。

在單個(gè)試驗(yàn)中，每一列呈現(xiàn)事件,并且每個(gè)方框?qū)?yīng)于電腦屏幕上顯示的一系列事件。黑線部分表示象限，并在電腦屏幕上給予顯示。初始值出現(xiàn)在第一個(gè)方框的相應(yīng)象限或呈現(xiàn)的方框中。接下來的方框指出被試將做何種形式的轉(zhuǎn)換，以及轉(zhuǎn)換時(shí)所涉及的變量（比如說在哪個(gè)象限）。比如，在數(shù)字部分，這一部分涉及3個(gè)變量，3次運(yùn)算操作，每一象限的初始值在前3次屏幕顯示時(shí)依次顯現(xiàn)出來（如6,7,4）。剩余3個(gè)方框表示，被試需要在相應(yīng)象限現(xiàn)有數(shù)值的基礎(chǔ)上加5，在相應(yīng)象限現(xiàn)有數(shù)值的基礎(chǔ)上減4，最后在相應(yīng)象限現(xiàn)有數(shù)值的基礎(chǔ)上減1。表示運(yùn)算結(jié)束后需要報(bào)告的數(shù)值。在此例中，正確的結(jié)果是8（4+5-1=8）。

任務(wù)的空間部分與數(shù)字運(yùn)算部分的相似之處在于，每個(gè)象限中顯示的是星號(hào)的初始位置，接下來的方框預(yù)示著每個(gè)星號(hào)將要變換的位置。箭頭表示被試在腦中移動(dòng)星號(hào)的方向和程度。與數(shù)字部分相同，要求被試呈現(xiàn)任務(wù)結(jié)束后的數(shù)值（此處指星號(hào)的位置）。

Salthouse,Babcock,and Shaw運(yùn)用此類方法驗(yàn)證了成人工作記憶中的建構(gòu)和操作能力方面存在的年齡效應(yīng)。

與以往研究不同，所選英文文獻(xiàn)在此基礎(chǔ)上所使用的更新任務(wù)難度有所加大，這暗示了參與者在任務(wù)上的成就可能會(huì)被感知為不確定，在硬幣未被有意識(shí)看到的閾下條件下，參與者沒有意識(shí)到他們?yōu)橛矌鸥冻龅呐κ欠窈侠怼＿@可能同時(shí)增加不確定性和吸引力，從而忽略獎(jiǎng)勵(lì)的價(jià)值以提升整體表現(xiàn)。從而對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果作出了較為合理的解釋。

Ecker,Lewandowsky,Oberauer,＆Chee以及Schmiedek,Hildebrandt,Lvdén,Wilhelm,O.,＆Lindenberger［2］等人，運(yùn)用此類研究方法或范式做了學(xué)習(xí)、記憶和認(rèn)知相關(guān)的研究。

另外，更新功能的研究常采用的研究方法還有活動(dòng)記憶范式和n—back范式。活動(dòng)記憶范式要求被試聽或看一系列未知長(zhǎng)度的項(xiàng)目串，被試者在系列回憶時(shí)，有兩種回憶方式，一是回憶出盡可能多的項(xiàng)目，二是只回憶最近呈現(xiàn)的幾個(gè)項(xiàng)目。Kiss等人利用活動(dòng)記憶范式研究執(zhí)行功能的腦定位，該實(shí)驗(yàn)利用ERP的方法對(duì)相應(yīng)腦區(qū)的活動(dòng)進(jìn)行考察，發(fā)現(xiàn)對(duì)數(shù)字的控制與存儲(chǔ)是相分離的。n—back范式要求被試者將剛剛出現(xiàn)過的刺激與前面第n個(gè)刺激相比較，通過控制當(dāng)前刺激與目標(biāo)刺激間隔刺激個(gè)數(shù)來操縱負(fù)荷。P.O.Harvey［3］等人用n—back范式評(píng)估年輕抑郁癥住院病人的刷新加工，抑郁病人在n—back任務(wù)中顯示了較差的操作。他們的結(jié)果說明：排除包括2-back和3一back條件的復(fù)雜信息管理，1-back條件是一個(gè)更純的刷新加工測(cè)量方法。n-back任務(wù)也被廣泛用于工作記憶的神經(jīng)成像研究中。

最新的神經(jīng)成像研究表明切換、刷新和抑制等執(zhí)行功能依賴于非抑制前腦區(qū)的分散的大腦網(wǎng)絡(luò),記憶刷新過程與前額葉皮層(特別是背外側(cè)部分)關(guān)系密切。針對(duì)刷新加工的進(jìn)一步研究指出的P300成分被認(rèn)為是工作記憶刷新的一個(gè)指標(biāo)。隨著ERP、fMRI、M EG、重復(fù)經(jīng)顱磁刺激等研究技術(shù)的發(fā)展及其結(jié)合應(yīng)用將會(huì)推動(dòng)該領(lǐng)域的研究，為最終揭示工作記憶的腦機(jī)制提供趨于一致的科學(xué)證據(jù)。

[1]Ecker,U.K.H.,Lewandowsky,S.,Oberauer,K.,＆Chee,A.E.H., The componentsofworkingmemory updating：An experimentaldecomposition and individual differences.Journal of Experimental Psychology：Learning,Memory,and Cognition,2010(36).

[2]Schmiedek,F.,Hildebrandt,A.,Lovden,M.,Wilhelm,O.,＆Lindenberger,U..Complex span versus updating tasks of working memory：The gap is not that deep.Journal of Experimental Psychology：Learning,Memory,and Cognition,2009(35).

[3]P.O.Harvey,G.,Le Bastard et al.Executive function and updating of the contents ofworkingmemory in unipolor depression,Psychiatric Research,2004(38).

馬明明（1987-），女，漢族，籍貫：河南商丘，陜西師范大學(xué)心理學(xué)院，研究方向：基礎(chǔ)心理學(xué)。