Stroop范式中任务转换代价不对称性神经机制研究：时域和频域的结合性分析

【摘要】人类对环境刺激做出有效的反应需要选择性地注意不同的刺激特征以及快速或频繁地进行任务转换。由一项认知任务转换到另一项认知任务的过程被称为任务转换,它是人类认知加工的一种基本方式。由于转换加工被认为是中央执行功能的一个重要方面,所以对任务转换内在机制的探讨有助于深入理解人类的执行控制过程。在实验室中,研究者通常用任务转换范式来考察转换加工的能力。在这个范式中,被试根据实验要求执行任务,有时从一个任务转换到另一个任务,有时不发生转换。研究者一致地发现：被试执行转换任务比执行重复任务的反应时更长且错误率更高,这种转换过程中的时间亏损被称为“转换代价”。转换代价的大小与任务的优势度(或难度)有关,表现为高优势度任务的转换代价大于低优势度任务的转换代价,这一现象被命名为转换代价的不对称性效应(Asymmetricalswitchcost,ASC)。对于这种现象的内在机制,研究者提出了不同的理论观点,如Allport等人(1994)最先提出了任务设置的惯性理论(Task-setInertiahypothesis),该理论强调转换代价的不对称性源于抑制先前任务中的无关信息而产生的负启动效应。而Yeung和Monsell(2003)提出的计算模型认为不存在对无关信息的抑制作用,不对称的转换代价是是重复不同任务所带来的正启动效应不同导致的。但由于前人进行的大多数是行为研究,简单地分析行为结果无法从本质上解决目前存在的争议性问题。基于这样的研究现状,本研究采用时间分辨率较高的事件相关电位(event-relatedpotentials,ERP)技术,同时结合时频分析(time-frequencyanalysis)的方法,力求从时域和频域两个角度深入探索任务转换代价不对称性现象的内在神经机制。先前的研究表明转换代价不对称性现象与实验所用的刺激类型有关,即当刺激类型是不一致时,出现转换代价的不对称,而当刺激类型是中性时,没有发现转换代价的不对称性。这些研究仅考察了当前刺激类型的变化对转换代价不对称性的影响,而有研究发现转换代价的大小会受到先前刺激类型变化的影响,表现为不一致试次后的转换代价大于一致试次后的转换代价,故本研究的主要内容是考察先前刺激的类型变化对任务转换代价不对称性现象的影响。本研究采用词-色Stroop刺激并与成对任务序列范式(pair-wisetasksequenceparadigm)相结合,该范式中的每个试次包含接连出现的两个刺激,刺激1被视为先前刺激,刺激2为当前刺激。刺激由汉字(颜色字或不具颜色含义的字)和有填充色的几何图形(方形或菱形)组成,被试需要执行颜色判断任务或颜色词判断任务,几何图形的形状充当指导被试执行哪种任务的线索：出现方形时执行颜色词判断任务,出现菱形时执行颜色辨别任务。当刺激1和刺激2中的线索相同时,该试次为任务重复试次,反之则为任务转换试次。本研究记录并分析了18个正常被试在上述两种任务间进行转换时的行为和EEG数据,实验发现,任务类型与任务序列的交互作用只在先前刺激为不一致条件下显著,说明转换代价的不对称性效应会受到先前刺激类型的影响。在时域上,当S2为不一致时,颜色词判断的任务转换条件诱发出更负的N2波(S2呈现后300～400ms),在颜色辨别任务中则无此效应的出现。这种调整效应反映了在转换执行颜色词判断任务的早期阶段,抑制释放或修复过程的发生。在任务执行前的晚期阶段,对于颜色辨别任务,转换试次诱发出更大的中前部SP波幅(S2呈现后600～900ms),这可能反映了认知控制对任务设置冲突的解决过程,这一冲突的形成是由词的加工比颜色的加工更为自动化引起的；对于颜色词判断任务,重复试次比转换试次诱发的SP波幅更大(S2呈现后800～900ms),这种调整可能反映了在经历过抑制释放的过程后,任务设置的更新或激活,以便在反应执行前建立起相关的刺激-反应联结。时频结果显示,在颜色词判断任务中,任务转换条件下低α频带(9-11Hz)在S2呈现后250～500ms时间窗内的ERD强于任务重复条件下的ERD,该效应只在右前额部达到显著性水平,这表明大脑的右前额部参与了抑制释放的过程,且该过程的完成需要注意资源的参与。而在颜色辨别任务中,任务重复条件下的中顶部高α频带(10-13Hz)在600～900ms时间窗内的ERD显著强于任务转换条件下的ERD,表明大脑中顶部参与任务设置冲突的解决和任务设置的更新与激活。综上所述,在任务执行前的早期阶段和晚期阶段出现的各个不同的过程共同导致了行为上的转换代价不对称性效应。
【作者】伍姗姗；
【导师】陈安涛；
【作者基本信息】西南大学，发展与教育心理学，2014，硕士
【关键词】Stroop任务；任务转换；转换代价不对称性；任务设置；时域分析；时频分析；

【参考文献】
[1]陈琪.富马酸亚铁叶酸胶囊的临床前研究[D].西南大学,药物分析学,2013,硕士.
[2]查正和.中学历史学科材料分析论证题的命题理论与技术[D].华东师范大学,2002.
[3]程圣军,刘家锋,黄庆成,唐降龙.基于样本条件价值改进的Co-training算法[J].自动化学报,2013,10:1665-1673.
[4]施益强,陈崇成,陈玲.遥感技术在环境资源中的应用进展与展望[J].国土资源遥感,2002,04:7-13.
[5]常玉清,邹伟,王福利,毛志忠.基于支持向量机的软测量方法研究[J].控制与决策,2005,11:109-112.
[6]崔新生.直面人类的生存困境[D].河北师范大学,英语语言文学,2012,硕士.
[7]黄郑.低渗透小型凝析气藏循环注气开发可行性研究[D].中国地质大学,油气田开发工程,2014,博士.
[8]孙超.基于模糊逻辑的异构无线网络接入选择算法[D].吉林大学,通信与信息系统,2013,硕士.
[9]李兰琴.俄汉沉默言语行为的社会性别语用对比分析[D].苏州大学,俄语语言与文学,2014,硕士.
[10]胡琴.“金砖国家”利用外商直接投资宏观绩效比较分析[D].浙江工业大学,国际贸易学,2012,硕士.
[11]陈丽婷.商标价值评估的方法研究[D].华中科技大学,资产评估,2013,硕士.
[12]张帆.我国网络媒体的现状及发展研究[D].华东师范大学,情报学,2001,硕士.
[13]孙婧雯.端粒长度与结直肠癌患病风险关联研究[D].华中科技大学,流行病与卫生统计学,2013,硕士.
[14]陈浩.TBC增塑PC片材的微孔发泡及性能研究[D].湖北大学,高分子化学与物理,2011,硕士.
[15]童晓阳,王睿,黄飞,董雪源.变电站级广域保护系统建模方法及其原型设计[J].电力系统自动化,2012,20:84-88+117.
[16]张耀虹.太原市中心地区35年间两次气传致敏花粉分布影响因素及临床应用研究[D].山西医科大学,耳鼻咽喉科学,2013,硕士.
[17]连松锦.离心泵内流场三维湍流数值模拟与PIV测试研究[D].扬州大学,流体机械及工程,2011,硕士.
[18]杨雪.基于顺应论的英汉非真实性话语的比较研究[D].沈阳师范大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[19]马章.高原铁路车站信号电源组成方案[J].铁道通信信号.2002(04)
[20]张赤东.基于Hamilton体系的弹性力学辛差分方法[D].河海大学,材料加工工程,2004,硕士.
[21]王芳.信息产业对中国经济发展的作用机理研究[J].图书情报工作,2002,04:96-99+18.
[22]郭慧青.董必武林业观探析[D].华中师范大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[23]李翠乔.XPO5基因MicroRNA结合位点单核苷酸多态性与晚期非小细胞肺癌预后的关系[D].河北医科大学,内科学,2013,硕士.
[24]霍玉华,许兆义,白明洲.广州地铁鹭江站施工安全技术体系研究[J].中国安全科学学报.2004(11)
[25]阎满富.求解分类问题的支持向量机方法与应用研究[D].中国农业大学,2005.
[26]张旻,姜绍通,郑娟,郑志,李兴江,潘丽军,罗水忠.潮霉素B抗性为选择标记的整合型表达载体的构建及在米根霉中的遗传转化[J].生物工程学报.
[27]陈家华,刘恩克,李勇,祁欣,刘国栋,罗鸿志,王文洪,吴光恒.Ga_2基Heusler合金Ga_2XCr(X=Mn,Fe,Co,Ni,Cu)的四方畸变、电子结构、磁性及声子谱的第一性原理计算[J].物理学报.
[28]朱艳楠.宣告死亡的法律后果[D].西南政法大学,法律（专业学位）,2012,硕士.
[29]杨玉霞.越南学生汉越词的负迁移研究[D].吉林大学,汉语国际教育,2013,硕士.
[30]丁莉.土家女儿会：社会学-民俗学视角的研究[D].华中师范大学,社会学,2014,硕士.
[31]吴学谋,潘旌红,洪峰,郭定进,卓同年.泛系变分运筹和应用[J].计算机与数字工程,2005,04:66-78.
[32]刘磊.土地利用总体规划中新增建设用地指标时空分配研究[D].河北农业大学,土壤学,2012,硕士.
[33]王伟.基于Vague集理论的推荐与模糊决策相关算法研究[D].西北大学,计算机软件与理论,2014,博士.
[34]钟江南.建筑工程项目目标成本管理研究[D].山东大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[35]廖婉婷.钩吻素子对C57BL/6小鼠类风湿关节炎的治疗作用[D].福建医科大学,药理学,2014,硕士.
[36]夏超逸,张楠,夏禾,崔堃鹏.船舶撞击作用下车桥系统动力响应及高速列车运行安全分析[J].振动与冲击,2015,06:155-161.
[37]易彦君.基于多层次组合权重的健康档案系统安全评估研究[D].河北大学,档案学,2014,硕士.
[38]汪兰.基于稀疏表示和压缩感知的目标检测与跟踪研究[D].厦门大学,计算机应用技术,2014,硕士.
[39]覃易安.招商银行长沙分行零售银行业务营销战略研究[D].湖南大学,工商管理,2014,硕士.
[40]黄甜甜.学校体育政策的本质研究[D].沈阳师范大学,教育经济与管理,2013,硕士.
[41]程涛.某玻璃厂熔化工段地坑裂缝控制技术研究[D].浙江大学,建筑与土木工程（专业学位）,2012,硕士.
[42]姚黎明,姚建铭,余增亮.XML在分子生物学中的应用[J].计算机应用研究,2004,05:105-108.
[43]李阳青.供水管网中生物膜及其对氯衰减的影响研究[D].哈尔滨工业大学,市政工程,2013,硕士.
[44]张琳波,王春恒,肖柏华,邵允学.基于Bag-of-phrases的图像表示方法[J].自动化学报,2012,01:46-54.
[45]赵海雁.基于数据链路层数据捕获与信息过滤[D].华北工学院,计算机应用技术,2004,硕士.
[46]张桃香.中国东部地带性土壤中大肠杆菌O157：H7存活和吸附机制的研究[D].浙江大学,土壤学,2014,博士.
[47]魏艳芳.基于公允价值计量的企业价值评估方法研究[D].兰州理工大学,会计学,2012,硕士.
[48]金昭.“省管县”改革背景下县级政府能力提升问题研究[D].长春工业大学,行政管理,2013,硕士.
[49]朱明.基于土地利用的云南省人地关系研究[D].云南财经大学,土地资源管理,2014,硕士.
[50]王静.建筑物区分所有权之共有权实证研究[D].沈阳师范大学,法律,2014,硕士.