多源冲突任务中错误后反应的行为特征及神经机制——一项近红外研究

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错误是我们生活中时常发生且不可避免的事件,当错误发生后,我们总会进行一系列的行为反应或自主控制来调整和避免错误的再次发生。尤其是在复杂多变或高冲突的任务情景中,个体为了优化当前的行为,大脑会通过认知控制过程灵活的调整冲突,抑制无关信息,及时把行为与当前的任务情景重新联系在一起,从而促进行为适应,有效提高任务操作绩效。通过对错误后反应的行为特征和神经机制进行研究,有益于理解人类错误后反应行为调整,关注错误后行为表现及其影响和干预也是提高复杂系统人机工效问题的关键。本研究通过利用行为实验与近红外光谱成像技术,采用Simon+Stop Signal融合的实验范式,在Simon任务中加入Stop Signal任务,将认知层面的冲突抑制和行为层面的反应抑制相结合,加大了整体实验任务的难度,增加了错误的发生,以更有效地考察个体在发生错误后的反应。具体来说,实验1采用2(一致性:一致vs.不一致)×2(反应性:GO vs.Stop-Signal)的双因素实验设计,从行为学的角度来考察错误后行为反应的规律特点。实验2加入了近红外光谱成像技术,进一步从神经生理的角度考察错误后行为反应(如反应时延长效应)的脑神经生理机制,并采用皮尔逊相关探究了错误后行为反应和脑内激活的联系,以澄清行为绩效指标与脑神经生理指标的关系。行为结果发现:(1)实验1和实验2都出现了显著的错误后反应时延长效应,即错误后试次的反应时显著长于正确后试次的反应时。(2)实验出现了边缘显著的错误后正确率降低现象,而实验2中增加了反应试次间隔时间,发现错误后正确率显著提高,说明错误发生后可能包含两个具有不同时间过程的适应性和非适应性过程;(3)在实验1的结果中发现了错误后干扰效应降低效应,但实验2中没有发现此效应;(4)值得注意的是,我们的实验任务还考察了行为层面的反应抑制,反应类型(错误后vs.正确后)与反应性(GO vs.Stop-Signal)的交互作用显著。实验2结果发现,在正确反应后,Stop-Signal反应后反应时显著长于GO反应后反应时,而在错误后,没有显著差异。这说明错误的发生对我们的抑制控制能力产生了影响。脑内激活的结果表明,一方面当个体在完成多源冲突任务时,与抑制控制能力相关的脑区,背外侧前额叶和前辅助运动区在正确反应时出现了显著激活,StopSignal条件下背外侧前额叶的脑激活显著大于GO条件下的脑激活;表明背外侧前额叶发挥了执行控制功能,抑制了干扰刺激的影响,以及前辅助运动区与反应冲突的选择性有关;另一方面,当错误发生时,相较于正确反应后的大脑激活,在双侧背外侧前额叶、右侧额下回、初级运动区和前辅助运动区均出现了显著差异,表明上述脑区普遍参与了冲突任务中的错误后反应调整,个体在错误发生后需从上述脑区调动更多的认知资源。初级运动区的显著激活与错误后的正确反应倾向有关。背外侧前额叶和额下回位于前额皮层,均与抑制控制密切相关,验证了前人的研究,背外侧前额叶在错误加工过程中主要对错误起调整作用,重要的是,我们还发现右侧额下回在错误发生后也有显著激活,表明右侧额下回与错误后反应有直接关系,相关分析的结果也证明了这一点。我们对脑内激活与行为表现之间的相关分析发现,位于额下回的通道11和位于前辅助运动区的通道28的错误后脑激活值与错误后反应时呈显著相关关系。但值得注意的是,位于额下回的通道11与其是正相关关系,额下回与动作冲动的选择性抑制相关,说明在出现错误及冲突选择时,个体占用的抑制控制资源增加,使下一试次反应时增长;而位于前辅助运动区的通道28与其呈负相关关系,错误后前辅助运动区域活动的减少可能反映了反应阈值的增加,从而导致更高的运动抑制,因此出现错误后反应时延长效应。位于背外侧前额叶的通道7和位于额下回的通道11的错误后正确率与脑内激活均呈显著负相关关系。并且经过中介效应分析我们发现,个体的脑内激活(通道11)在反应类型与错误后正确率之间起着部分中介的作用,反应类型可以通过额下回的脑激活预测反应后的正确率。综上所述,我们考察了错误后反应的行为特征,包括错误后反应时延长和错误后正确率变化,总体上支持了错误后行为的动态混合理论,证实了错误后在背外侧前额叶、前辅助运动区及初级运动区的脑区激活,并发现额下回与错误后反应的行为表现(反应时、正确率)之间的相关关系,提供了错误后反应的相关脑神经生理证据,为以后错误后反应的相关研究提供了一定的启示。对错误后反应进行研究不仅帮助我们了解错误后反应的行为特征和神经机制,而且帮助我们出现错误后迅速恢复状态,提升操作效率,对于个体(比如应用人机交互的职业群体)的生存和发展具有重要意义。
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