內隱多效性選擇的ERP證據*

蔡榮華，鐘毅平，范 偉，2，張文潔

(1.湖南師范大學認知與人類行為湖南省重點實驗室，長沙 410082；2.中國科學院心理研究所，腦與認知科學國家重點實驗室，北京 100101)

1 引言

有研究表明人們所作出的選擇可能被兩種性質的目標驅動，一種是有意識的外顯目標，另一種則是不被意識到的內隱目標(Bagozzi & Dholakia，1999)。而在日常生活中，人們的選擇常常是被自己能意識到的外顯目標所引導(Bagozzi & Dholakia，1999；Simonson，2005)。也有研究表明，多種類型的目標構造了認知結構，這些認知結構受一些敏感的環境刺激影響，并在個體沒有意識到的情況下，發揮它們的影響(Dijksterhuis，Smith，Van Baaren，& Wigboldus，2005；Fishbach，Friedman，& Kruglanski，2003；Morsella，Bargh，& Gollwitzer，2008；Shah & Kruglanski，2002，2003)。無意識目標的激活已被證明影響了個體的認知、行為和情感(Fitzsimons & Bargh，2003；Kruglanski et al.，2002)。還有學者的研究直接表明個體的選擇可能是外顯目標和內隱目標共同作用，兩種目標都可能影響個體的選擇，即使在個體存在明確的外顯目標的情況下，內隱目標同樣可能影響個體的選擇(Chun & Kruglanski，2005；Simonson，2005)，這就是內隱多效性選擇。具體來說，內隱多效性選擇是指選擇的目標可以帶來多種效果，能同時滿足意識到的外顯需要和未意識到的內隱需要(蔡榮華，鐘毅平，2014)。個體的外顯目標和內隱的目標會被同時激活，在其選擇過程中，特定的目標結構會影響著這一激活過程(蔡榮華，鐘毅平，2014)。

而選擇行為被認為是決策的一個部分。決策的基本結構根據時間和功能的不同，可粗略劃分為三個階段。一是評估選項的效用并做出選擇。 二是執行上一階段的選擇，在該過程中，需要完成一系列與執行有關的加工過程，如選擇不同行動的先后順序、禁止其他的競爭行為及選取適宜的行動時間。三是體驗決策的結果，體驗主要源自預期和實際結果之間的差異，這種差異對調整下輪決策選項的賦值具有重要意義(方平，陳滿琪，姜媛，2009)。

前人的研究表明，與內隱多效性選擇有關系的ERPs成分包括N2和P3等。回顧前人的研究發現，P3主要與背景更新假說，刺激的評定假說和反應的選擇、執行有關(Gray，Ambady，Lowenthal，& Deldin，2004；張鳳華，王金娥，張慶林，2007)。例如，有研究表明在作為情境下，“好”決策誘發了更大的P3正波，而在不作為情境下，并沒有顯示出這種漲與跌的差異(周海波，鐘毅平，2011)。Torres等人的研究表明，病態賭博成癮者在決策任務中比控制組被試誘發了更小的N2，而海洛因成癮者在決策任務重誘發的N2波幅與病態賭博成癮者、控制組都沒有差異(Torres et al.，2013)。Filevich等人的研究表明，相比外部命令，被試面對瘙癢刺激時，主動決策不收回手時所誘發的晚期正成分(P3)更大一些(Filevich，Kühn，& Haggard，2012)。Cui等人的研究表明，在愛荷華賭博任務中，被試做盈利選擇時在左腦會誘發更大的P3，被試做損失選擇時在右腦會誘發更大的P3(Cui et al.，2013)。Zhang等人基于PCA的ERP朔源分析結果提供了關于當前結果對隨后決策影響的神經基礎的很有價值的信息。最為重要的是，該分析揭示了在PCA-P3時間窗口內右側額極皮層(布魯德曼10區)上的顯著激活，它表明該區域很有可能是P3波形產生的生理機制(Zhang et al.，2013)。研究者預測符合多效性原則的選擇行為應該是一個好的決策行為，它會比其他選擇行為誘發更大差異的N2和P3波幅。

因此，基于以上的證據和理由，未來可以考慮從認知神經層面上展開內隱多效性選擇的研究，進一步揭示內隱多效性選擇的本質以及神經基礎。

2 方法

2.1 實驗目的與實驗假設

實驗目的：采用顏色選擇實驗，探討內隱多效性選擇及其神經機制。

實驗假設：實驗假設對被試實施積極的內隱啟動后，被試的選擇都遵循多效性效應。對比控制刺激，被試對積極啟動刺激做多效性選擇時會誘發更大的P2和P3波幅和更小的N2波幅。

2.2 被試

篩選70名大學生參加對顏色與國家相關程度的排序評定，評定的任務是對“紅、橙、黃、綠、青、藍、紫”七種顏色進行排序，與國家相關程度最高的排在最左邊，與國家相關程度最低的排在最右邊，從左至右相關程度依次遞減。結果表明有84.29%的被試把紅色排在了最左邊，認為紅色與國家的相關程度最高。31位將紅色排在最左邊的被試被邀請參加腦電實驗。

實驗收錄31名在校大學生的腦電數據，這31位為將紅色排在最左邊的被試，均為右利手，身體健康無神經系統疾病，沒有腦部損傷史，視力正常或校正后正常。實驗完成后付給一定報酬。

2.3 實驗材料

通過Photoshop軟件制作“紅、橙、黃、綠、青、藍、紫”七種顏色的圖片，圖片大小和明暗度、飽和度控制為相同。進行實驗時，紅色圖片與其他圖片配對呈現作為目標刺激，共計6種呈現方式，在實驗中每種顯現方式重復15次，平衡左右位置后，如“紅、橙”，“橙、紅”，共計呈現180次。除紅色以外的其他六種顏色自由組合配對呈現作為掩飾刺激，共計15種呈現方式，在實驗中每種顯現方式重復6次，平衡左右位置，如“藍、橙”，“橙、藍”等，共計呈現180次。

2.4 實驗設計

實驗為單因素兩水平(圖片類型：積極啟動刺激、對照刺激)的被試內設計，因變量為行為數據(反應時)和ERP數據(N2、P2、P3波幅)。

2.5 實驗程序

實驗開始前先對被試進行積極認同啟動，啟動方法與以前的研究相同(蔡榮華，鐘毅平，2014)。要求被試參加一個對國家認同度的調查，然后進行9點量表評分。完成調查后，要求被試參加正式實驗。

正式實驗時，首先在屏幕中央呈現一個300ms的十字架，緊接著隨機呈現800～1200ms的黑屏，之后呈現500ms的配對純色圖片，最后再呈現1000ms的黑屏。在呈現配對的純色圖片刺激時，被試的任務是認真看刺激并進行分類按鍵反應，且要求又快又準。如果被試認為左邊的圖片顏色更純一些，則按“1”鍵；如果被試認為右邊的圖片顏色更純一些，則按“2”鍵；練習實驗結束后，進行360trails的正式實驗。

圖1 實驗2中一個試次的流程圖

2.6 腦電記錄

使用NeuroScan ERP記錄與分析系統，按國際10～20系統擴展的64導電極帽記錄EEG。在線紀錄時以左側乳突連線為參考電極，離線后轉為雙側乳突為參考電極，離線雙眼外側安置電極記錄水平眼電(HEOG)，左眼上下安置電極記錄垂直眼電(VEOG)。濾波帶通為0.05～40Hz，采樣頻率為500Hz/導，頭皮阻抗<5kΩ。

2.7 ERP數據處理與統計

完成連續記錄EEG后，離線(off-line)處理數據，用NeuroScan軟件校正VEOG，并充分排除其他偽跡。對不同相關程度的自我參照刺激呈現后的腦電數據進行分析與EEG疊加。波幅大于±80μV 者視為偽跡而自動剔除。分析時程(epoch)為刺激后1000ms，基線為刺激呈現前200ms。根據已有研究結果與本研究目的，對ERP數據(P2、N2、P3、LPP平均波幅)進行統計分析。

實驗在枕葉區位置的電極(P1，PZ，P2，PO3，POZ，PO4)發現了明顯的N1(120～200ms)、P2(200～280ms)、N2(280～360ms)、和P3(360～460ms)波，因此進行兩因素重復測量方差分析，2(圖片類型：積極啟動刺激、對照刺激)×3腦區(左：P1，PO3；中：PZ，POZ；右：P2，PO4)。方差分析的P值采用 Greenhouse-Geisser法校正。將不同分類的總平均ERPs導入具有標準MRI頭像的Curry6.0系統，用sLORETA方法在三殼球模型中重建各任務在不同時段的頭皮活動源。

3 結果

3.1 行為結果

在積極認同評定中五個問題的平均得分分別為8.69、8.23、8.34、8.34、8.31，結果表明積極認同啟動效果較好。在反應時上，重復測量方差分析表明圖片類型存在著一個顯著的主效應，F(1，30)=38.05，p<0.001，被試對積極啟動刺激的反應時顯著的快于對照刺激。

由于實驗任務的設置，沒有涉及正確率的考察。

3.2 ERPs結果

見圖2，在兩類刺激中都發現了N1，P2，N2和P3成分。重復測量方差分析表明，N1(120～200ms)在平均波幅上都沒有發現顯著的差異。

圖2 兩種圖片在P1、PZ、P2、PO3、POZ和PO4電極點上誘發的ERPs總平均圖

3.2.1 P2(200～280ms)

3.2.2 N2(280～360ms)

3.2.3 P3(360～460ms)

3.3 溯源分析結果

將不同分類的總平均ERPs導入具有標準MRI頭像的Curry6.0系統，用sLORETA方法在三殼球模型中重建各任務在不同時段的頭皮活動源。根據實驗2的ERPs成分，將積極啟動刺激減去對照刺激所得差異波取P300(360～460ms)成分的數據進行定位分析。結果發現積極啟動刺激減去對照刺激所得差異波P300成分顯著激活了顳中回(見圖3)。

圖3 積極啟動刺激減去對照刺激所得差異波P300的溯源圖

4 討論

在當前的研究中，研究結果發現兩類刺激在N1的波幅上均沒有發現顯著的差異，這可能是由于對刺激類型的尺寸大小、明暗度和復雜性等物理屬性上做到了均衡處理。在這一時間階段積極啟動也沒有影響到被試對圖片刺激的加工，估計這種影響可能會出現在稍晚一點的階段。

在刺激呈現后，研究結果發現在枕葉區電極觀察到了明顯的P2成分，對積極啟動刺激的加工誘發了更大的P2波幅。有研究表明，P2成分可能是對刺激特征的快速偵查，易敏感的刺激會得更多的關注(Karayanidis & Michie，1996；Thorpe，Fize，& Marlot，1996)。此外，還有研究表明與情緒有關的刺激可能比中性刺激誘發更大的P2波幅，生物重要性更強的刺激容易得到注意(Carretié，Mercado，Tapia，& Hinojosa，2001)。但是這種注意缺乏高級的認知加工和控制資源的分配(Del Cul，Baillet，& Dehaene，2007；Hu，Wu，& Fu，2011)。因此，積極啟動刺激加工得到的P2波幅更大，可能是由于對被試積極啟動后，積極啟動刺激的呈現會誘發被試的正性情緒，從而吸引了大量的注意資源。而人腦對控制圖片的加工消耗的認知資源較小，所以誘發的P2波幅也更小。這一階段發現差異可能與多效性選擇行為無關，這是因為人腦對多效性刺激的選擇與決策是晚期加工，可能發生在稍晚的階段。

在枕葉區電極還發現了比較明顯的N2成分，積極啟動刺激比控制刺激誘發了更小的N2波幅。N2通常被認為是一種非特殊的成分，它與注意的轉換機制相聯系，隨后一般會有P3成分出現(Kiehl，Laurens，Duty，Forster，& Liddle，2001)。在被動接受刺激的情況下，只有刺激足夠突出或者發生了注意的轉換，N2b/P3a都會被觀察到(N??t?nen，Simpson，& Loveless，1982)。近期，還有研究發現，N2成分可能與自我加工有關(Fan et al.，2013；Fan et al.，2011；鐘毅平等，2014)。因此，在當前的研究中，積極啟動刺激為紅色圖片，由于其突出的生物和社會意義上的重要性很快抓住了大腦的注意力。另外一種解釋是，積極啟動刺激為紅色圖片，而紅色圖片與國旗、國徽的主體顏色相同，有可能在某種程度上會誘發被試的集體自我或者心理自我，激發被試的歸屬感和依戀之情，進而誘發了更小的N2波幅。另外，還有研究表明，病態賭博成癮者在決策任務中比控制組被試誘發了更小的N2，而海洛因成癮者在決策任務中誘發的N2波幅與病態賭博成癮者、控制組都沒有差異(Torres et al.，2013)。因此，這一階段發現差異也可能與多效性選擇行為有關，人腦對多效性刺激的選擇與決策有可能在這一階段就開始了。

兩種圖片都能觀察到具有顯著差異的P3成分。P3通常被認為是人腦在晚期階段對中樞控制加工的朝向反應(Campanella et al.，2002；Carretié，Hinojosa，Martín-Loeches，Mercado，& Tapia，2004；Yuan，Yang，Meng，Yu，& Li，2008)。而且前人的研究也發現，P3成分主要與背景更新假說，刺激的評定假說和反應的選擇、執行有關(張鳳華等，2007)。例如，有研究表明在作為情境下，“好”決策誘發了更大的P3正波，而在不作為情境下，并沒有顯示出這種漲與跌的差異(周海波，鐘毅平，2011)。Filevich等人的研究表明，相比外部命令，被試面對瘙癢刺激時，主動決策不收回手時所誘發的晚期正成分(LPP)更大一些(Filevich et al.，2012)。Cui等人的研究表明，在愛荷華賭博任務中，被試做盈利選擇時在左腦會誘發更大的P3，被試做損失選擇時在右腦會誘發更大的P3(Cui et al.，2013)。對比控制刺激，人腦在加工積極啟動刺激時會投入更多的認知和控制加工資源。因此，在實驗中積極啟動刺激比控制刺激誘發了更大的P3波幅。這些結果可能表明了積極啟動刺激成功誘發了多效性選擇行為，對積極啟動刺激多效性選擇的執行誘發了更大的P3波幅。這些結果還表明P3成分，可能不同于P2和N2成分，它可能反應了內隱多效性選擇的精細加工過程，能夠作為內隱多效性選擇的有效的ERPs指標。

有趣的是，在P2和P3時間段，實驗結果都發現了明顯的內隱多效性選擇效應，積極啟動刺激比控制刺激誘發了更大的P2和P3波幅，而這一效應在右后部腦區最為明顯(right sites)。而且偶極子溯源結果表明積極啟動刺激減去對照刺激所得差異波P300成分顯著激活了顳中回。這些實驗結果與前人的研究相似，前人的研究發現ACC，VMPFC，眶額皮層(OFC)等都可能是個體決策的神經機制(Bechara，Damasio，& Damasio，2003；Kenning & Plassmann，2005)。這種右后部腦區的優勢效應可能表明了右后部腦區是加工多效性刺激的核心和關鍵區域。這也為進一步的研究提供了一個方向，未來的研究可以通過具有精細定位功能的fMRI技術來探討這一部分腦區是不是內隱多效性選擇加工的關鍵的神經機制。

總的來說，當前的研究借助高時間進程的精密儀器ERPs，不但重復了內隱多效性選擇，而且拓展了前人的研究，揭示了多效性選擇行為的神經機制。研究結果表明P3成分，可能不同于P2和N2成分，它可能反應了內隱多效性選擇的精細加工過程，能夠作為內隱多效性選擇的有效的ERPs指標。而且右后部腦區的優勢效應可能表明了右后部腦區是加工多效性刺激的核心和關鍵區域。

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