沖突解決過程中認(rèn)知控制的注意調(diào)節(jié)機(jī)制*

李政漢 楊國春 南威治 李 琦 劉 勛

(1中國科學(xué)院行為科學(xué)重點實驗室, 北京 100101)(2中國科學(xué)院大學(xué), 北京 100049)

(3廣州大學(xué)教育學(xué)院心理系腦與認(rèn)知科學(xué)中心, 廣州 510006)

1 引言

人們每天都要面對大量的信息, 但受到注意資源的限制, 我們無法在同一時間加工過多的信息(Wingfield, 2016)。因此, 人們會根據(jù)環(huán)境的需要, 對注意資源快速地、有策略地進(jìn)行調(diào)整, 把注意集中到任務(wù)相關(guān)的信息同時忽略無關(guān)信息(Egner& Hirsch, 2005)。當(dāng)不同信息相互沖突時, 認(rèn)知控制對注意的調(diào)控就顯得尤為重要。

認(rèn)知控制(cognitive control)是指在特定的情境中, 個體為了達(dá)到具體的目的和意圖, 靈活地、自適應(yīng)地調(diào)動注意資源來動態(tài)地調(diào)整想法和行動的心理過程(Shenhav, Botvinick, & Cohen, 2013;Fan, 2014)。作為一種核心的高級認(rèn)知功能, 認(rèn)知控制參與從感知覺、注意、學(xué)習(xí)和記憶到情緒調(diào)節(jié)、獎勵決策等心理過程的方方面面, 在人類智能中起關(guān)鍵作用(Stout, 2010)。此外, 諸多心理和行為障礙, 如抑郁癥、精神分裂癥、強(qiáng)迫癥和雙相障礙等也與認(rèn)知控制的失調(diào)密不可分(Cole,Repov?, & Anticevic, 2014)。

在實驗室, 研究者們開發(fā)了很多經(jīng)典的實驗范式來研究沖突加工過程中的認(rèn)知控制機(jī)制, 使用最為廣泛的當(dāng)屬刺激?反應(yīng)協(xié)同性(stimulusresponse compatibility, SRC)任務(wù), 它是認(rèn)知控制相關(guān)理論模型的主要實證依據(jù)來源(劉勛, 南威治,王凱, 李琦, 2013; Botvinick & Braver, 2015)。比如在經(jīng)典的 Stroop范式中, 要求被試對表征顏色意義的詞匯的印刷色(任務(wù)相關(guān)刺激)進(jìn)行判斷, 忽略詞義(任務(wù)無關(guān)刺激), 當(dāng)詞義和印刷色不同的時候(如紅顏色印刷的“藍(lán)”字), 就會形成認(rèn)知沖突, 導(dǎo)致被試的反應(yīng)變慢, 更易出錯(Stroop, 1935)。沖突解決是沖突加工過程中的重要環(huán)節(jié), 一般認(rèn)為沖突解決中, 認(rèn)知控制調(diào)節(jié)注意分配的作用機(jī)制有兩種：一種是對任務(wù)相關(guān)刺激的加工增強(qiáng)(enhancement), 另一種是對任務(wù)無關(guān)刺激的加工抑制(inhibition), 而相關(guān)理論模型大多將兩者有機(jī)結(jié)合, 認(rèn)為是兩種過程共同作用的結(jié)果(Cohen,Dunbar, & McClelland, 1990; Posner & Dehaene,1994; Verguts & Notebaert, 2008)。但這一觀點又引起了很多爭議, 近期的研究發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)和抑制不一定同時發(fā)揮作用(Egner & Hirsch, 2005; Wendt,Luna-Rodriguez, & Jacobsen, 2012; Reisenauer &Dreisbach, 2014; Purmann & Pollmann, 2015;Manza et al., 2016; Noonan et al., 2016)。由于這些研究實驗范式和結(jié)果不盡相同, 得出的結(jié)論也不一致, 有必要對這一問題進(jìn)行系統(tǒng)歸納和梳理。

本文圍繞認(rèn)知控制的作用機(jī)制展開討論, 首先介紹了沖突加工的相關(guān)理論, 隨后從認(rèn)知控制是增強(qiáng)相關(guān)刺激加工還是抑制無關(guān)刺激加工的角度出發(fā), 評述了近年來對沖突解決的相關(guān)研究,接著進(jìn)一步分析和總結(jié)了該領(lǐng)域內(nèi)存在的一些問題, 最后根據(jù)這些亟待解決的問題對未來的研究方向提出了一些展望。

2 沖突加工的相關(guān)理論

人們對于認(rèn)知控制的探索要追溯到半個世紀(jì)以前, Miller, Galanter和 Pribram (1960)最早將“控制”這一概念引入了心理學(xué); 經(jīng)過 10多年的發(fā)展,有人提出了“認(rèn)知控制”的說法, 認(rèn)為在注意系統(tǒng)中有一個獨立的子系統(tǒng)來負(fù)責(zé)執(zhí)行控制, 它的作用是將注意集中在具體情境中主動選擇的方面(Posner & Snyder, 1975)。Posner的觀點被廣泛用于SRC任務(wù)中的沖突解決過程(Fox, Russo, Bowles,& Dutton, 2001; Fenske & Eastwood, 2003), 即主動將更多的注意資源分配給任務(wù)相關(guān)(task-relevant)的刺激, 減少對任務(wù)無關(guān)(task-irrelevant)刺激的注意。

2.1 強(qiáng)調(diào)任務(wù)相關(guān)刺激加工增強(qiáng)的模型

基于Posner的觀點, Cohen等 (1990)提出了認(rèn)知控制自上而下的興奮性偏向(top-down excitatory biasing, TEB)模型, 指出認(rèn)知控制的功能是通過自上而下的激活偏向?qū)崿F(xiàn)的, 在任務(wù)加工過程中,前額葉皮層(prefrontal cortex, PFC)通過興奮性信號激活加工任務(wù)相關(guān)刺激的神經(jīng)元, 以調(diào)控注意資源的分配。Corbetta, Miezin, Dobmeyer, Shulman和 Petersen (1991)的研究也發(fā)現(xiàn), 與處理任務(wù)無關(guān)刺激的神經(jīng)元相比, 負(fù)責(zé)加工任務(wù)相關(guān)刺激的神經(jīng)元具有更高的激活水平。而后, 有研究者結(jié)合功能磁共振(functional magnetic resonance imaging,fMRI)數(shù)據(jù)對 TEB模型進(jìn)行改進(jìn), 建立了一個以Stroop任務(wù)為例的更符合生物學(xué)特性的綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(Herd, Banich, & O'Reilly, 2006)。該模型主要包含 4個部分(層級), 最下層是顏色和詞匯的信息輸入, 而后進(jìn)入信息處理層, 在處理完畢后信息傳遞至輸出層, 即做出決策與反應(yīng), 顏色和詞匯在信息處理和輸出階段會發(fā)生注意資源的競爭, 而PFC所表征的調(diào)控部分則在信息的處理和輸出兩個階段調(diào)整注意資源以更好地完成任務(wù),見圖1。該模型認(rèn)為任務(wù)相關(guān)刺激(顏色)加工和任務(wù)無關(guān)刺激(詞匯)加工在某些階段是獨立的, 但更強(qiáng)調(diào)認(rèn)知控制對任務(wù)相關(guān)刺激加工的增強(qiáng)調(diào)節(jié),認(rèn)為對分心刺激加工的抑制這一說法可能只有最一般的行為學(xué)意義。

圖 1 色?詞加工的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(改自: Herd et al.,2006)

2.2 強(qiáng)調(diào)任務(wù)無關(guān)刺激加工抑制的模型

Houghton和Tipper (1996)則更關(guān)注任務(wù)無關(guān)刺激的加工機(jī)制, 強(qiáng)調(diào)沖突刺激本身的特征對認(rèn)知控制的影響, 提出了HT (Houghton & Tipper)選擇性注意模型, 認(rèn)為選擇性注意是外部的信息輸入(external inputs)和內(nèi)在的監(jiān)控系統(tǒng)(supervisory system)相互作用的結(jié)果。他們指出在監(jiān)控系統(tǒng)中存在一個反饋環(huán)路, 該環(huán)路由抑制連接和興奮連接兩條通路構(gòu)成, 大腦的監(jiān)控系統(tǒng)首先會形成關(guān)于目標(biāo)刺激的描述, 當(dāng)外部信息輸入之后, 大腦會將感知到的信息與已經(jīng)形成的目標(biāo)特征進(jìn)行匹配, 如果匹配成功, 輸入的信息會進(jìn)入反饋環(huán)路中的興奮連接通路, 激活監(jiān)控系統(tǒng)的正性反饋從而獲得更高的加工水平; 如果匹配失敗則激活負(fù)性反饋, 相應(yīng)信息的加工就會被監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的信號所抑制, 見圖2。任務(wù)無關(guān)刺激剛輸入時相應(yīng)的激活水平是上升的, 這個階段主要是刺激驅(qū)動發(fā)揮作用, 當(dāng)負(fù)性反饋開始后, 無關(guān)刺激的激活水平便開始下降, 直到低于基線值, 并開始出現(xiàn)一定程度的抑制反彈, 研究者指出在任務(wù)無關(guān)刺激激活水平的下降階段會出現(xiàn)一個平緩期, 認(rèn)為這個平緩期是大腦對于抑制信號適應(yīng)的表現(xiàn)。該模型試圖闡釋了任務(wù)無關(guān)刺激在沖突解決過程中的加工機(jī)制, 在很大程度上促進(jìn)了抑制控制的發(fā)展, 近年來的一些研究, 如Frings和Wühr (2014)關(guān)于空間選擇性注意機(jī)制的探究和 Martiny-Huenger, Gollwitzer和 Oettingen (2014)基于 Flanker任務(wù)開展的分心刺激貶值效應(yīng)(distractor devaluation effect)的研究, 都在很大程度上受到 Tipper等思想的影響。

圖2 HT選擇性注意模型

2.3 強(qiáng)調(diào)任務(wù)相關(guān)/無關(guān)刺激加工協(xié)同作用的模型

Botvinick, Braver, Barch, Carter和Cohen (2001)為了解釋錯誤或沖突試次后行為表現(xiàn)提升的現(xiàn)象,提出了沖突測監(jiān)理論。該理論認(rèn)為, 在沖突加工的過程中, 有一個沖突監(jiān)測(conflict monitoring,CM)模塊, 專門負(fù)責(zé)沖突情境的監(jiān)測, 然后將相關(guān)信息傳遞給執(zhí)行控制(executive control, EC)模塊, 由執(zhí)行控制模塊負(fù)責(zé)解決沖突情境。當(dāng)前一試次為沖突條件時, CM模塊發(fā)出的沖突信號會使EC模塊提高認(rèn)知控制的水平, 將注意資源更多地分配給相關(guān)刺激, 來幫助解決當(dāng)前試次的沖突。而后, 有研究者引入了赫布學(xué)習(xí)(Hebbian Learning),將認(rèn)知控制看作根據(jù)沖突情境實時調(diào)整的赫布學(xué)習(xí)規(guī)則, 提出了更具一般性的學(xué)習(xí)模型(Verguts& Notebaert, 2008; 劉培朵, 楊文靜, 田夏, 陳安濤, 2012)。在這個模型中, 需要增強(qiáng)加工的刺激(即任務(wù)相關(guān)刺激)連接著負(fù)責(zé)任務(wù)激活的神經(jīng)單元, 需要被抑制的刺激(即任務(wù)無關(guān)刺激)與抑制神經(jīng)單元相連, 前扣帶皮層(anterior cingulate cortex,ACC)探測到?jīng)_突時會發(fā)出信號, 認(rèn)知控制系統(tǒng)就會根據(jù) ACC提供的沖突監(jiān)測信號對輸入層的神經(jīng)元發(fā)出指令, 結(jié)合任務(wù)需求單元提供的任務(wù)信息, 建立起刺激和神經(jīng)元之間的任務(wù)激活聯(lián)結(jié)和任務(wù)抑制聯(lián)結(jié), 進(jìn)而增強(qiáng)任務(wù)相關(guān)刺激的加工并抑制任務(wù)無關(guān)刺激的加工, 見圖3。該模型強(qiáng)調(diào)任務(wù)相關(guān)/無關(guān)刺激加工的協(xié)同作用, 更好地解釋了認(rèn)知控制系統(tǒng)如何確定調(diào)控和干預(yù)的對象(即任務(wù)相關(guān)/無關(guān)刺激)這一問題, 而且可以根據(jù)刺激信息實時調(diào)整, 更加靈活。

這些理論很大程度上解釋了認(rèn)知控制在沖突解決過程中的作用機(jī)制, 但大都基于任務(wù)相關(guān)刺激增強(qiáng)和任務(wù)無關(guān)刺激抑制同時存在且協(xié)同發(fā)揮作用的假設(shè), 而這個假設(shè)卻受到了當(dāng)前實證研究的挑戰(zhàn)。

3 增強(qiáng)或抑制的爭議

圍繞認(rèn)知控制在沖突解決過程中的作用機(jī)制這一問題, 研究者們開展了大量實驗來探究任務(wù)相關(guān)刺激增強(qiáng)和任務(wù)無關(guān)刺激抑制扮演的角色,但對于兩者是單獨發(fā)揮作用還是協(xié)同作用, 尚未形成統(tǒng)一的結(jié)論。

3.1 支持任務(wù)相關(guān)刺激加工增強(qiáng)的證據(jù)

有研究者將空間?數(shù)字反應(yīng)聯(lián)合編碼(SNARC)任務(wù)與 Simon任務(wù)相結(jié)合, 設(shè)置了兩種條件, 即兩種任務(wù)的目標(biāo)刺激相同(如都是要求被試判斷數(shù)字/字母是正體還是斜體)或不同(SNARC任務(wù)要求被試判斷數(shù)字是正體還是斜體, 而 Simon任務(wù)要求被試判斷字母的顏色), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)在任務(wù)轉(zhuǎn)換時, 任務(wù)相關(guān)刺激相同的條件下出現(xiàn)了沖突適應(yīng)效應(yīng), 即前一試次的沖突條件促進(jìn)了當(dāng)前試次的沖突解決, 而任務(wù)相關(guān)刺激不同時則沒有發(fā)現(xiàn)沖突適應(yīng); 由于上述兩種條件的任務(wù)無關(guān)刺激沒有差異, 說明任務(wù)相關(guān)刺激的變化導(dǎo)致了前后試次沖突解決機(jī)制的差異, 表明沖突解決更多地依賴于對任務(wù)相關(guān)刺激的注意增強(qiáng)(Notebaert &Verguts, 2008)。為認(rèn)知控制通過增強(qiáng)任務(wù)相關(guān)刺激的加工來促進(jìn)沖突解決這一觀點提供了證據(jù)。

圖3 學(xué)習(xí)模型 (改自: Verguts & Notebaert, 2008)

腦成像研究也為刺激增強(qiáng)的觀點提供了相應(yīng)的證據(jù)。比如, Egner和 Hirsch (2005)采用 fMRI技術(shù)開展了一項研究來討論認(rèn)知控制的調(diào)節(jié)機(jī)制,實驗采用了改編的Stroop范式, 實驗材料是帶有人名的面孔圖片, 被試需要分別判斷人名或面孔代表的人物的職業(yè), 即判斷人名(面孔)的時候忽略面孔(人名); 實驗選取對面孔加工敏感的梭狀回面孔區(qū)(fusiform face area, FFA)作為感興趣區(qū),結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)面孔作為目標(biāo)刺激時, 與低控制(前一試次為一致條件而當(dāng)前試次為沖突條件)條件相比, 被試在需要高水平的認(rèn)知控制(前一試次和當(dāng)前試次均為沖突條件)時, FFA的激活水平顯著提升; 當(dāng)面孔作為分心刺激時, 高控制條件下卻沒有發(fā)現(xiàn) FFA激活水平的下降; 進(jìn)而得出結(jié)論, 認(rèn)為沖突解決過程是認(rèn)知控制對任務(wù)相關(guān)刺激加工的增強(qiáng), 而非對任務(wù)無關(guān)刺激加工的抑制。研究者指出面孔作為目標(biāo)刺激條件下FFA激活的增強(qiáng)可能是因為自上而下的注意信號提升了FFA神經(jīng)活動的基線水平, 以便在接下來的刺激加工中可以爭取到更多的注意資源。類似地, Purmann和Pollmann (2015)采用經(jīng)典色?詞Stroop任務(wù), 同樣發(fā)現(xiàn)了高沖突條件下, 任務(wù)相關(guān)刺激(顏色)特異性腦區(qū)(visual color-selective areas, V4/V4α)的激活增強(qiáng), 而分心刺激(詞匯)的特異性腦區(qū)(visual word-selective area, VWFA)激活強(qiáng)度沒有顯著變化; 還有研究者利用改編的 Navon任務(wù)也得到了同樣的結(jié)論(Weissman, Gopalakrishnan, Hazlett, &Woldorff, 2005)。

3.2 支持任務(wù)無關(guān)刺激加工抑制的證據(jù)

Burt (2002)采用啟動刺激來研究經(jīng)典 Stroop范式中顏色命名的加工過程。在這個任務(wù)中, 先給被試呈現(xiàn)一個黑白的線索詞, 并且這個線索詞和隨后呈現(xiàn)的 Stroop顏色詞相同, 如在黑白的“紅”出現(xiàn)后緊接著呈現(xiàn)綠色的“紅”, 要求被試判斷后者的印刷色。結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試在Stroop任務(wù)中的表現(xiàn)有顯著提升。Burt對此的解釋為, 由于注意資源有限, 目標(biāo)刺激和分心刺激會相互競爭,先出現(xiàn)的分心刺激在后續(xù)Stroop加工過程中易化了“詞匯”這一分心物的加工, 為目標(biāo)刺激“顏色”的加工留出了更多的注意資源, 促進(jìn)了沖突的解決。但有研究者提出了質(zhì)疑, 認(rèn)為任務(wù)無關(guān)刺激提前呈現(xiàn), 使被試可以提前編碼抑制它的加工,以便在后續(xù)的沖突解決中減少它的干擾(Olivers& Humphreys, 2002), 而后, 有人在Burt的研究基礎(chǔ)上, 把線索詞匯由 Stroop的分心刺激換成了目標(biāo)刺激, 如黑白的“綠”?綠色的“紅”, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)被試在Stroop任務(wù)中表現(xiàn)變差(Chao, 2011), 根據(jù)Burt的解釋, 線索詞被啟動會易化 Stroop任務(wù)中相同刺激(即目標(biāo)顏色)的加工, 同樣會提升沖突解決的表現(xiàn), 但結(jié)果卻相反, 呈現(xiàn)出類似于負(fù)啟動或返回抑制的效應(yīng), 支持了分心刺激抑制的觀點。

Houghton和Tipper (1996)同樣認(rèn)為沖突解決是通過認(rèn)知控制對分心刺激自上而下的抑制作用實現(xiàn)的。他們假設(shè), 在沖突解決過程中對于分心刺激的激活水平隨時間呈倒U形曲線, 最初受到自下而上的刺激激活, 對干擾物的加工水平先提升, 在認(rèn)知控制自上而下的抑制功能發(fā)揮作用后便開始下降。Frings, Wentura和Wühr (2012)采用改編的 Flanker任務(wù)開展了一個行為實驗來驗證這個假設(shè), 在有些試次中加入線索提示, 要求被試對分心刺激進(jìn)行反應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)隨著提示線索出現(xiàn)時間的延長, 在沖突條件下被試對分心刺激加工的反應(yīng)時和錯誤率呈現(xiàn)U形二次函數(shù)的傾向,反映了激活水平的倒U形趨勢, 與Houghton等人的模型預(yù)測相符。

有研究者將Stroop和Simon范式整合到一個實驗任務(wù)中, 操縱變量使兩個任務(wù)的目標(biāo)刺激相同而分心刺激不同, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 當(dāng)任務(wù)無關(guān)刺激發(fā)生改變時, 沒有沖突適應(yīng)效應(yīng), 即沒有發(fā)現(xiàn)前一試次調(diào)動的認(rèn)知控制對當(dāng)前試次沖突解決的易化作用, 說明沖突解決敏感于任務(wù)無關(guān)刺激的變化(Li, Nan, Wang, & Liu, 2014)。這個發(fā)現(xiàn)排除了認(rèn)知控制通過增強(qiáng)目標(biāo)刺激的加工來易化沖突解決的可能, 支持了任務(wù)無關(guān)刺激的加工抑制這一解釋。

3.3 支持增強(qiáng)和抑制共同起作用的證據(jù)

除了以上這些實證證據(jù)外, 還有一些研究認(rèn)為認(rèn)知控制在增強(qiáng)任務(wù)相關(guān)刺激加工的同時也在抑制無關(guān)信息的加工, 從而使得沖突解決的效率最大化。比如一項行為學(xué)研究采用色?詞 Stroop范式對被試進(jìn)行訓(xùn)練, 并通過前后測考察被試對顏色判斷或者詞匯報告成績的變化, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)訓(xùn)練既可以提升顏色命名任務(wù)的表現(xiàn)也可以降低詞匯加工的表現(xiàn)(Zhang, Ding, Li, Zhang, & Chen,2013), 研究者推測, 負(fù)責(zé)顏色和詞匯加工的神經(jīng)通路在信息處理過程中的某些時刻是分離的, 為增強(qiáng)和抑制過程的并行發(fā)生提供了可能。此外, 負(fù)啟動(negative priming, NP)的相關(guān)研究也為此提供了證據(jù)。如Schrobsdorff等(2012)基于Stroop任務(wù)改編了傳統(tǒng)的負(fù)啟動范式, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 與對照組(前后試次的刺激完全無關(guān))相比, 當(dāng)前一試次的分心刺激變成當(dāng)前試次的目標(biāo)刺激或前一試次的目標(biāo)刺激變成當(dāng)前試次的分心刺激時, 被試的反應(yīng)時顯著變慢。產(chǎn)生這一現(xiàn)象的原因可能是前一試次沖突解決過程中對分心刺激的加工抑制持續(xù)到了當(dāng)前試次, 干擾了當(dāng)前試次的任務(wù)加工。但也有人認(rèn)為負(fù)啟動效應(yīng)是記憶提取造成的(M?ller,Mayr, & Buchner, 2013), 仍需要進(jìn)一步探究。

Polk, Drake, Jonides, Smith 和 Smith (2008)采用經(jīng)典的色?詞 Stroop任務(wù), 將顏色加工(雙側(cè)舌狀回、梭狀回后部)和詞匯加工(左側(cè)梭狀回)的特異性腦區(qū)作為感興趣區(qū), 發(fā)現(xiàn)在高沖突條件下被試的顏色特異性腦區(qū)激活增強(qiáng)而詞匯加工腦區(qū)的激活水平減弱。Polk等人對這一結(jié)果的解釋是,當(dāng)刺激特征屬于同一維度時, 對其中一個特征的注意增加也會增強(qiáng)對另一刺激特征的加工, 當(dāng)刺激特征屬于分離的兩個維度時, 對一個特征的注意增加則會抑制另一特征的加工, 而 Stroop任務(wù)中的顏色(目標(biāo)刺激)和詞匯(分心刺激)分屬兩個不同的維度, 因此在對顏色加工增強(qiáng)的同時會抑制詞匯加工。

但除此之外, 人們還發(fā)現(xiàn)了一些很難解釋的結(jié)果。如在一項色?詞 Stroop實驗中既沒有發(fā)現(xiàn)顏色(目標(biāo)刺激)特異性加工腦區(qū)的激活增強(qiáng), 也沒有發(fā)現(xiàn)詞匯(分心刺激)加工區(qū)域的抑制(Pardo,Pardo, Janer, & Raichle, 1990); 另外一項研究沒有發(fā)現(xiàn)目標(biāo)刺激的加工增強(qiáng), 卻發(fā)現(xiàn)了分心刺激的加工腦區(qū)激活增強(qiáng)(Banich et al., 2001)。這些結(jié)果摻雜在相關(guān)刺激增強(qiáng)/無關(guān)刺激抑制的爭論中,使得這個問題更難以定論。

4 小結(jié)與展望

圍繞認(rèn)知控制在沖突解決中的注意調(diào)節(jié)機(jī)制這一問題, 研究者們展開深入探討, 取得了大量成果, 但在一些問題上還存在爭論。通過歸納總結(jié), 我們發(fā)現(xiàn)這些爭論反映了相關(guān)研究存在的一些問題。首先, 概念的界定不明確, “分心物抑制”

是一個復(fù)雜且頗有爭議的概念, 很多研究用到“抑制”這一術(shù)語時的指代都不同(Gorfein & MacLeod,2007), 比如是行為表現(xiàn)還是神經(jīng)水平的抑制

(Frings & Wühr, 2014)。其次, 實驗范式的差異可能會引入不同的混淆變量, 如 Frings等(2012)采用Flanker范式得出結(jié)論, 認(rèn)為認(rèn)知控制可以通過任務(wù)無關(guān)刺激的加工抑制來易化沖突解決, 但由于 Flanker范式的任務(wù)相關(guān)刺激和任務(wù)無關(guān)刺激在空間位置上是分離的, 實驗結(jié)果也可以用“聚焦鏡頭(zoom-lens)模型”來解釋(Frings & Wühr,2014), 而經(jīng)典的 Stroop任務(wù)中任務(wù)相關(guān)/無關(guān)刺激是一個客體的不同屬性可以排除空間位置的干擾。最后, 很多相關(guān)研究摻雜了工作記憶和個體差異等因素, 有些實驗還會加入線索、訓(xùn)練或是操縱試次的條件比例、刺激類型等。比如有研究發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度的工作記憶負(fù)載會增強(qiáng)分心刺激的干擾效應(yīng)(Kalanthroff, Avnit, Henik, Davelaar, &Usher, 2015), 但工作記憶負(fù)載在有些條件下卻也可以促進(jìn)沖突任務(wù)的解決(Clouter, Wilson, Allen,Klein, & Eskes, 2015; Minamoto, Shipstead, Osaka,& Engle, 2015)。而被試的個體差異, 如情緒(Chun,Park, Kim, Kim, & Kim, 2017)、動機(jī)強(qiáng)度(Botvinick& Braver, 2015)、加工策略(Soutschek, Stelzel,Paschke, Walter, & Schubert, 2015)等也都影響沖突解決的過程。

由此可見, 認(rèn)知控制的調(diào)節(jié)機(jī)制似乎不是一成不變的, 如Soutschek等(2015)發(fā)現(xiàn)動機(jī)可以增強(qiáng)被試對任務(wù)相關(guān)刺激的加工來提高沖突解決的效率, 而對任務(wù)難度的預(yù)期則主要影響分心刺激的加工過程來促進(jìn)沖突解決; Noonan等(2016)發(fā)現(xiàn)分心刺激的加工抑制只有在區(qū)組設(shè)計時才出現(xiàn),而目標(biāo)刺激增強(qiáng)則一直存在。基于此, 我們提出這樣一個假設(shè)：在沖突解決過程中對任務(wù)相關(guān)刺激的加工增強(qiáng)與分心刺激的加工抑制并不是非此即彼的關(guān)系, 而是作為兩種不同的加工策略靈活地參與沖突的解決, 具體采用哪種調(diào)節(jié)策略受到任務(wù)本身(如沖突類型、任務(wù)難度、不同條件的比例、工作記憶負(fù)載等)和個體情況(如情緒、動機(jī)、加工策略、預(yù)期)的影響。因此, 我們認(rèn)為, 對認(rèn)知控制的研究不應(yīng)該再集中于目標(biāo)刺激的加工增強(qiáng)和無關(guān)刺激的加工抑制的是非之爭, 而應(yīng)該去探尋認(rèn)知控制調(diào)節(jié)策略的生理心理加工機(jī)制及其影響因素和應(yīng)用價值。

未來的研究應(yīng)更加關(guān)注刺激加工增強(qiáng)/抑制的神經(jīng)機(jī)制, 可以從高級控制皮層和初級感覺皮層之間關(guān)系的著手, 探究兩者之間的相互作用。神經(jīng)元之間通過突觸互相連接, 通過抑制性和興奮性的神經(jīng)遞質(zhì)來傳導(dǎo)信號, 而高級神經(jīng)元對初級神經(jīng)元的調(diào)控則通過長軸突來發(fā)揮作用(Harris& Mrsic-Flogel, 2013), 這種遠(yuǎn)距離調(diào)控從宏觀水平被稱為功能連接。最近的研究發(fā)現(xiàn), 額頂控制網(wǎng)絡(luò)能夠通過改變功能連接強(qiáng)度靈活調(diào)控感覺、運(yùn)動等其他網(wǎng)絡(luò)(Cole et al., 2013; Cole, Ito, Bassett,& Schultz, 2016)。另有研究發(fā)現(xiàn), 前眼區(qū)(frontal eye field, FEF)和下額葉聯(lián)合區(qū)(inferior frontal junction, IFJ)分別在空間和非空間注意中起著增強(qiáng)對靶刺激的注意的功能(Gregoriou, Gotts, Zhou,& Desimone, 2009; Baldauf & Desimone, 2014)。這些研究為我們理解沖突解決的機(jī)制提供了神經(jīng)層面的視角, 今后的研究可以通過考察額頂控制網(wǎng)絡(luò)對沖突任務(wù)中相關(guān)/無關(guān)刺激的功能連接水平來解釋其加工機(jī)制。

認(rèn)知控制調(diào)節(jié)機(jī)制的相關(guān)研究除了具有重要的理論意義外, 還可以為認(rèn)知損傷患者的干預(yù)提供參考。已有大量研究表明抑郁癥、多動癥和強(qiáng)迫癥(Cole et al., 2014)及成癮(McClure & Bickel,2014; Luna, Marek, Larsen, Tervo-Clemmens, &Chahal, 2015)等心理和行為障礙都與認(rèn)知控制功能的失調(diào)密不可分, 還有前額葉損傷的病人也缺乏足夠的抑制功能。近年來, 認(rèn)知控制的訓(xùn)練研究取得了一些成效, 比如一項針對多動癥兒童的注意力集中訓(xùn)練, 顯著提升了被試對任務(wù)相關(guān)刺激的加工水平(Navalyal & Gavas, 2014), 對老年人(Gajewski & Falkenstein, 2012; Mishra, de Villers-Sidani, Merzenich, & Gazzaley, 2014)及焦慮癥患者(Owens, Koster, & Derakshan, 2013)進(jìn)行的分心刺激的抑制訓(xùn)練(Gajewski & Falkenstein, 2012;Mishra et al., 2014)也取得了顯著效果(Owens et al., 2013); 此外, 近期的元分析研究也表明, 對抑郁癥患者進(jìn)行認(rèn)知控制訓(xùn)練(cognitive control training, CCT)可以改善抑郁癥狀(Koster, Hoorelbeke,Onraedt, Owens, & Derakshan, 2017), 提升被試的工作記憶能力和日常認(rèn)知功能(Motter et al., 2016)。因此, 探明認(rèn)知控制作用機(jī)制的影響因素, 并找到高效的認(rèn)知控制策略, 無疑也有著重大的臨床價值。

劉培朵, 楊文靜, 田夏, 陳安濤. (2012). 沖突適應(yīng)效應(yīng)研究述評.心理科學(xué)進(jìn)展, 20(4), 532–541.

劉勛, 南威治, 王凱, 李琦. (2013). 認(rèn)知控制的模塊化組織.心理科學(xué)進(jìn)展, 21(12), 2091–2102.

Abel, S., Dressel, K., Weiller, C., & Huber, W. (2012).Enhancement and suppression in a lexical interference fMRI-paradigm.Brain & Behavior,2(2), 109–127.

Baldauf, D., & Desimone, R. (2014). Neural mechanisms of object-based attention.Science, 344, 424–427.

Banich, M. T., Milham, M. P., Jacobson, B. L., Webb, A.,Wszalek, T., Cohen, N. J., & Kramer, A. F. (2001).Attentional selection and the processing of task-irrelevant information: Insights from fMRI examinations of the Stroop task.Progress in Brain Research, 134, 459–470.

Biehl, S. C., Ehlis, A. C., Müller, L. D., Niklaus, A., Pauli, P.,& Herrmann, M. J. (2013). The impact of task relevance and degree of distraction on stimulus processing.BMC Neuroscience, 14, 107.

Botvinick, M., & Braver, T. (2015). Motivation and cognitive control: From behavior to neural mechanism.Annual Review of Psychology, 66, 83–113.

Botvinick, M. M., Braver, T. S., Barch, D. M., Carter, C. S.,& Cohen, J. D. (2001). Conflict monitoring and cognitive control.Psychological Review, 108(3), 624–652.

Burt, J. S. (2002). Why do non-color words interfere with color naming?Journal of Experimental Psychology:Human Perception and Performance, 28(5), 1019–1038.

Chao, H. F. (2011). Active inhibition of a distractor word:The distractor precue benefit in the Stroop color-naming task.Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 37(3), 799–812.

Chechko, N., Kellermann, T., Schneider, F., & Habel, U.(2014). Conflict adaptation in emotional task underlies the amplification of target.Emotion, 14(2), 321–330.

Chun, J. W., Park, H. J., Kim, D. J., Kim, E., & Kim, J. J.(2017). Contribution of fronto-striatal regions to emotional valence and repetition under cognitive conflict.Brain Research, 1666, 48–57.

Clouter, A., Wilson, R., Allen, S., Klein, R. M., & Eskes, G.A. (2015). The influence of verbal and spatial working memory load on the time course of the Simon effect.Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 41(2), 342–355.

Cohen, J. D., Dunbar, K., & McClelland, J. L. (1990). On the control of automatic processes - a parallel distributedprocessing account of the Stroop effect.Psychological Review, 97(3), 332–361.

Cole, M. W., Ito, T., Bassett, D. S., & Schultz, D. H. (2016).Activity flow over resting-state networks shapes cognitive task activations.Nature Neuroscience, 19(12), 1718–1726.

Cole, M. W., Repov?, G., & Anticevic, A. (2014). The frontoparietal control system: A central role in mental health.Neuroscientist, 20(6), 652–664.

Cole, M. W., Reynolds, J. R., Power, J. D., Repovs, G.,Anticevic, A., & Braver, T. S. (2013). Multi-task connectivity reveals flexible hubs for adaptive task control.Nature Neuroscience, 16(9), 1348–1355.

Corbetta, M., Miezin, F. M., Dobmeyer, S., Shulman, G. L.,& Petersen, S. E. (1991). Selective and divided attention during visual discriminations of shape, color, and speed:Functional anatomy by positron emission tomography.Journal of Neuroscience, 11(8), 2383–2402.

Egner, T., & Hirsch, J. (2005). Cognitive control mechanisms resolve conflict through cortical amplification of task-relevant information.Nature Neuroscience, 8(12), 1784–1790.

Fan, J. (2014). An information theory account of cognitive control.Frontiers in Human Neuroscience, 8, 680.

Fenske, M. J., & Eastwood, J. D. (2003). Modulation of focused attention by faces expressing emotion: Evidence from Flanker tasks.Emotion, 3(4), 327–343.

Fox, E., Russo, R., Bowles, R., & Dutton, K. (2001). Do threatening stimuli draw or hold visual attention in subclinical anxiety?Journal of Experimental Psychology-General, 130(4), 681–700.

Frings, C., Wentura, D., & Wühr, P. (2012). On the fate of distractor representations.Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 38(3),570–575.

Frings, C., & Wühr, P. (2014). Top-down deactivation of interference from irrelevant spatial or verbal stimulus features.Attention Perception & Psychophysics, 76(8),2360–2374.

Gajewski, P. D., & Falkenstein, M. (2012). Training-induced improvement of response selection and error detection in aging assessed by task switching: Effects of cognitive,physical, and relaxation training.Frontiers in Human Neuroscience, 6, 130.

Gorfein, D. S., & MacLeod, C. M. (2007).Inhibition in cognition. Washington, DC: American Psychological Association.

Gregoriou, G. G., Gotts, S. J., Zhou, H. H., & Desimone, R.(2009). High-frequency, long-range coupling between prefrontal and visual cortex during attention.Science, 324,1207–1210.

Harris, K. D., & Mrsic-Flogel, T. D. (2013). Cortical connectivity and sensory coding.Nature, 503(7474), 51–58.

Herd, S. A., Banich, M. T., & O'Reilly, R. C. (2006). Neural mechanisms of cognitive control: An integrative model of stroop task performance and fMRI data.Journal of Cognitive Neuroscience, 18(1), 22–32.

Houghton, G., & Tipper, S. P. (1996). Inhibitory mechanisms of neural and cognitive control: Applications to selective attention and sequential action.Brain and Cognition,30(1), 20–43.

Kalanthroff, E., Avnit, A., Henik, A., Davelaar, E. J., &Usher, M. (2015). Stroop proactive control and task conflict are modulated by concurrent working memory load.Psychonomic Bulletin & Review, 22(3), 869–875.

Kim, S. Y., Kim, M. S., & Chun, M. M. (2005). Concurrent working memory load can reduce distraction.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 102(45), 16524–16529.

Koster, E. H. W., Hoorelbeke, K., Onraedt, T., Owens, M., &Derakshan, N. (2017). Cognitive control interventions for depression: A systematic review of findings from training studies.Clinical Psychology Review, 53, 79–92.

Li, Q., Nan, W. Z., Wang, K., & Liu, X. (2014). Independent processing of stimulus-stimulus and stimulus-response conflicts.PLoS One, 9(2), e89249.

Luna, B., Marek, S., Larsen, B., Tervo-Clemmens, B., &Chahal, R. (2015). An integrative model of the maturation of cognitive control.Annual Review of Neuroscience, 38,151–170.

Manza, P., Hu, S., Chao, H. H., Zhang, S., Leung, H. C., &Li, C. S. R. (2016). A dual but asymmetric role of the dorsal anterior cingulate cortex in response inhibition and switching from a non-salient to salient action.Neuroimage,134, 466–474.

Martiny-Huenger, T., Gollwitzer, P. M., & Oettingen, G.(2014). Distractor devaluation in a flanker task:Object-specific effects without distractor recognition memory.Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 40(2), 613–625.

McClure, S. M., & Bickel, W. K. (2014). A dual-systems perspective on addiction: Contributions from neuroimaging and cognitive training.Annals of the New York Academy of Sciences, 1327, 62–78.

Miller, G. A., Galanter, E., & Pribram, K. H. (1960).Plans and the structure of behavior. New York, NY, US: Henry Holt and Company.

Minamoto, T., Shipstead, Z., Osaka, N., & Engle, R. W.(2015). Low cognitive load strengthens distractor interference while high load attenuates when cognitive load and distractor possess similar visual characteristics.Attention, Perception, & Psychophysics, 77(5), 1659–1673.

Mishra, J., de Villers-Sidani, E., Merzenich, M., & Gazzaley,A. (2014). Adaptive training diminishes distractibility in aging across species.Neuron, 84(5), 1091–1103.

M?ller, M., Mayr, S., & Buchner, A. (2013). Target localization among concurrent sound sources: No evidence for the inhibition of previous distractor responses.Attention, Perception, & Psychophysics, 75(1), 132–144.

Motter, J. N., Pimontel, M. A., Rindskopf, D., Devanand, D.P., Doraiswamy, P. M., & Sneed, J. R. (2016).Computerized cognitive training and functional recovery in major depressive disorder: A meta-analysis.Journal ofAffective Disorders, 189, 184–191.

Navalyal, G. U., & Gavas, R. D. (2014). A dynamic attention assessment and enhancement tool using computer graphics.Human-centric Computing and Information Sciences, 4(1),11.

Noonan, M. P., Adamian, N., Pike, A., Printzlau, F.,Crittenden, B. M., & Stokes, M. G. (2016). Distinct mechanisms for distractor suppression and target facilitation.Journal of Neuroscience, 36(6), 1797–1807.

Notebaert, W., & Verguts, T. (2008). Cognitive control acts locally.Cognition, 106(2), 1071–1080.

Olivers, C. N. L., & Humphreys, G. W. (2002). When visual marking meets the attentional blink: More evidence for top-down, limited-capacity inhibition.Journalof Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 28(1), 22–42.

Owens, M., Koster, E. H. W., & Derakshan, N. (2013).Improving attention control in dysphoria through cognitive training: Transfer effects on working memory capacity and filtering efficiency.Psychophysiology, 50(3),297–307.

Padmala, S., & Pessoa, L. (2011). Reward reduces conflict by enhancing attentional control and biasing visual cortical processing.Journal of Cognitive Neuroscience,23(11), 3419–3432.

Pardo, J. V., Pardo, P. J., Janer, K. W., & Raichle, M. E.(1990). The anterior cingulate cortex mediates processing selection in the Stroop attentional conflict paradigm.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 87(1), 256–259.

Polk, T. A., Drake, R. M., Jonides, J. J., Smith, M. R., &Smith, E. E. (2008). Attention enhances the neural processing of relevant features and suppresses the processing of irrelevant features in humans: A functional magnetic resonance imaging study of the stroop task.Journal of Neuroscience, 28(51), 13786–13792.

Posner, M., & Snyder, C. (1975). Attention and cognitive control. In R. L. Solso (Ed.),Information processing and cognition: Loyola symposium. Hillsdale, New Jersey:Erlbaum.

Posner, M. I., & Dehaene, S. (1994). Attentional networks.Trends in Neurosciences, 17(2), 75–79.

Purmann, S., & Pollmann, S. (2015). Adaptation to recent conflict in the classical color-word Stroop-task mainly involves facilitation of processing of task-relevant information.Frontiers in Human Neuroscience, 9, 88.

Reisenauer, R., & Dreisbach, G. (2014). The shielding function of task rules in the context of task switching.Quarterly Journal of Experimental Psychology, 67(2),358–376.

Schrobsdorff, H., Ihrke, M., Behrendt, J., Hasselhorn, M., &Herrmann, J. M. (2012). Inhibition in the dynamics of selective attention: An integrative model for negative priming.Frontiers in Psychology, 3, 491.

Shenhav, A., Botvinick, M. M., & Cohen, J. D. (2013). The expected value of control: An integrative theory of anterior cingulate cortex function.Neuron, 79(2), 217–240.

Soutschek, A., Stelzel, C., Paschke, L., Walter, H., &Schubert, T. (2015). Dissociable effects of motivation and expectancy on conflict processing: An fMRI Study.Journal of Cognitive Neuroscience, 27(2), 409–423.

Stout, D. (2010). The evolution of cognitive control.Topics in Cognitive Science, 2(4), 614–630.

Stroop, J. R. (1935). Studies of interference in serial verbal reactions.Journal of Experimental Psychology, 18, 643–662.

Verguts, T., & Notebaert, W. (2008). Hebbian learning of cognitive control: Dealing with specific and nonspecific adaptation.Psychological Review, 115(2), 518–525.

Weissman, D. H., Gopalakrishnan, A., Hazlett, C. J., &Woldorff, M. G. (2005). Dorsal anterior cingulate cortex resolves conflict from distracting stimuli by boosting attention toward relevant events.Cerebral Cortex, 15(2),229–237.

Wendt, M., Luna-Rodriguez, A., & Jacobsen, T. (2012).Conflict-Induced perceptual filtering.Journal of Experimental Psychology: Human Perception and Performance, 38(3),675–686.

Wingfield, A. (2016). Evolution of models of working memory and cognitive resources.Ear and Hearing, 37,35S–43S.

Zhang, L. W., Ding, C., Li, H., Zhang, Q. L., & Chen, A. T.(2013). The influence of attentional control on stimulus processing is category specific in Stroop tasks: Attentional control.Psychological Research, 77(5), 599–610.