發(fā)布時(shí)間：2019-10-16 08:12

【摘要】：研究背景和目的反應(yīng)抑制是指抑制不符合目標(biāo)或情境的不適當(dāng)行為的能力,可以保證在變化環(huán)境中做出靈活的反應(yīng),屬于執(zhí)行功能的核心成分。停止信號(hào)任務(wù)(stop-signal task, SST)是考查反應(yīng)抑制的經(jīng)典范式,要求被試在停止信號(hào)隨機(jī)呈現(xiàn)時(shí),盡可能終止由先前呈現(xiàn)的反應(yīng)信號(hào)啟動(dòng)的行為。根據(jù)獨(dú)立作用賽馬模型可導(dǎo)出停止信號(hào)反應(yīng)時(shí)(stop-signal reaction time, SSRT), SSRT愈短,反應(yīng)控制能力愈強(qiáng)。許多腦病,如注意缺陷多動(dòng)障礙、強(qiáng)迫癥等患者在SST中表現(xiàn)出抑制能力下降,即沖動(dòng)性。然而,生活中我們不僅僅需要反應(yīng)的停止,而且需要反應(yīng)的調(diào)整和更新。反應(yīng)停止和反應(yīng)更新都包含有行為抑制的成分,但這兩者中抑制成分的神經(jīng)機(jī)制是否一致,目前仍存在爭(zhēng)議。許多側(cè)重反應(yīng)抑制的研究,包括腦損傷、動(dòng)物、經(jīng)顱磁刺激、功能影像學(xué)技術(shù)等,均報(bào)告了以右半球?yàn)橹鞯姆磻?yīng)抑制網(wǎng)絡(luò)(response inhibition network,RIN)的存在,主要包括右額下回、前輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)、頂下小葉、島葉以及皮層下結(jié)構(gòu)如丘腦底核、殼核、尾狀核等。SST實(shí)驗(yàn)中觀察到任務(wù)相關(guān)及無(wú)關(guān)的肢體(肌電)活動(dòng)同時(shí)均受到抑制的整體性抑制現(xiàn)象。選擇性抑制既可通過(guò)停止某類反應(yīng)同時(shí)保持其他類反應(yīng),或者停止某類已啟動(dòng)反應(yīng)卻啟動(dòng)執(zhí)行另一類反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。后者通常是指在SST中引入切換信號(hào)的切換信號(hào)范式,基于獨(dú)立賽馬模型亦可導(dǎo)出相應(yīng)的切換信號(hào)反應(yīng)時(shí)(change-signal reaction time, CSRT)。功能磁共振研究結(jié)果提示右額下回既參與stop抑制也參與change抑制,從而認(rèn)為兩者神經(jīng)機(jī)制相似；但有事件相關(guān)電位(event-related potentials, ERP)研究卻在change抑制中未能觀察到對(duì)側(cè)準(zhǔn)備電位和抑制相關(guān)N2成分而得出兩者機(jī)制不同。因此,ERP這類高時(shí)間分辨率技術(shù)有利于澄清RIN是否異步或同步參與不同行為情景(stop抑制和change抑制)的反應(yīng)抑制過(guò)程。對(duì)比考察stop抑制和change抑制的調(diào)控機(jī)制同樣有助于澄清兩者神經(jīng)機(jī)制的異同。根據(jù)行為反應(yīng)信息來(lái)源于外部環(huán)境或內(nèi)部記憶可區(qū)分為被動(dòng)型控制和主動(dòng)型控制。磁共振研究提示在SST初始階段提供有效線索,RIN可在由線索啟動(dòng)的主動(dòng)準(zhǔn)備過(guò)程中預(yù)激活,卻在后續(xù)的抑制過(guò)程中減弱,伴隨著go反應(yīng)時(shí)減慢與SSRT縮短。提升stop信號(hào)呈現(xiàn)概率的ERP研究也觀察到源自額區(qū)的N2/P3波幅下降。然而,change抑制的主動(dòng)調(diào)控神經(jīng)相關(guān)機(jī)制的研究仍然缺乏。本研究利用ERP時(shí)空模式的高時(shí)間分辨率和一定的空間分辨率進(jìn)一步澄清抑制相關(guān)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在stop抑制和change抑制及其主動(dòng)調(diào)控情況下的神經(jīng)加工機(jī)制�；讵�(dú)立作用賽馬模型,反應(yīng)抑制過(guò)程可由抑制成功組與正確按鍵組的對(duì)比差異中得出。ERP時(shí)空模式是將空間插值技術(shù)運(yùn)用于多通道ERP波幅、功率及其統(tǒng)計(jì)量(如F值、t值或P值)等一階特征而生成的、按時(shí)間順序排列的腦電活動(dòng)空間模式(地形圖),可用于統(tǒng)計(jì)推斷。一個(gè)功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既可基于腦區(qū)之間某些功能連接性指標(biāo)亦可基于同時(shí)超出顯著性閾值的多個(gè)腦區(qū)的功能指標(biāo)來(lái)定義；而基于空間模式的相似性,則可將認(rèn)知過(guò)程分解為不同階段來(lái)觀察stop抑制和change抑制是否異步分時(shí)地調(diào)用同一個(gè)抑制網(wǎng)絡(luò)。對(duì)象和方法20名本科生或碩士生(女生12名)自愿參與本實(shí)驗(yàn),年齡23～26(25±1)歲,均為右利手,身體健康。均知情同意參加實(shí)驗(yàn)并領(lǐng)取一定報(bào)酬。Go刺激是由三個(gè)箭頭組成,其中間箭頭始終以灰色呈現(xiàn)。兩側(cè)箭頭分別用四種不同顏色作為隨后Signal類型出現(xiàn)的線索,綠色、紅色和藍(lán)色分別預(yù)示將高概率(67%)呈現(xiàn)繼續(xù)(go)、停止(stop)和切換(chang e)反應(yīng)信號(hào),稱為“有線索”；灰色預(yù)示將低概率(33%)呈現(xiàn)以上三類信號(hào),稱為“無(wú)線索”。Signal分為四種情形：紅色X字符為停止反應(yīng),藍(lán)色箭頭為切換反應(yīng),綠色箭頭或黑屏均指示繼續(xù)Go反應(yīng),黑屏作為試圖減少被試有意延遲反應(yīng)的控制條件。Go刺激和Signal呈現(xiàn)時(shí)間分別為150 ms和300 ms,兩者的相隔時(shí)間(stimulus onset asynchrony, SOA)為175 ms、200 ms或225 ms,分別占11.5%、77%、11.5%。兩組試次的間隔時(shí)間為1300 ms、1400 ms或1500 ms。實(shí)驗(yàn)任務(wù)要求被試完成線索化停止-切換信號(hào)范式,對(duì)Go刺激的中間灰色箭頭盡快盡準(zhǔn)地啟動(dòng)辨別反應(yīng),當(dāng)Signal出現(xiàn)時(shí),被試需依據(jù)Signal類型重新調(diào)整已啟動(dòng)并進(jìn)行中的按鍵反應(yīng)(停止或切換或繼續(xù))。所有類型試次偽隨機(jī)出現(xiàn),但相同試次連續(xù)出現(xiàn)不超過(guò)3次。實(shí)驗(yàn)分20個(gè)階段,各階段呈現(xiàn)120組試次,各階段間安排30s閉眼休息。實(shí)驗(yàn)前安排10min練習(xí),正式實(shí)驗(yàn)耗時(shí)65 min。腦電(Electroencephalogram, EEG)記錄采用本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的、基于北京新拓公司的19通道腦電放大器的ERP系統(tǒng)。記錄電極采用國(guó)際10-20標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)聯(lián)系統(tǒng)：Fpl, Fp2, F3, F4, C3, C4, P3, P4,01,02, F7, F8, T3, T4, T5, T6, Fz, Cz, Pz,連接雙側(cè)耳垂為參考,接地電極置于前額正中。濾波通頻帶為[0.5,100]Hz,頭皮與電極間阻抗10 kΩ。EEG片段時(shí)間窗取為Go刺激出現(xiàn)前-100 ms(基線)至呈現(xiàn)后1000 ms。自動(dòng)拒絕偽差閾值設(shè)為70μV,并進(jìn)一步目測(cè)手工排除眼動(dòng)和肌電。統(tǒng)計(jì)分析只納入SOA為200 ms的正確試次,分類疊加各類EEG片段獲得ER.P。為便于與以往研究對(duì)比,本實(shí)驗(yàn)將Signal出現(xiàn)時(shí)刻定義為零時(shí)刻點(diǎn)。抑制反應(yīng)時(shí)SSRT和CSRT由“整合法”計(jì)算得到。行為數(shù)據(jù)抑制正確率和抑制反應(yīng)時(shí)應(yīng)用SPSS16.0軟件行2(反應(yīng)類型：stop, change)×2(線索類型：有線索,無(wú)線索)重復(fù)測(cè)量方差分析,逐對(duì)比較運(yùn)用配對(duì)t檢驗(yàn)。ERP數(shù)據(jù)利用系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)多通道ERP數(shù)據(jù)進(jìn)行2(反應(yīng)類型：stop, change)x2(線索類型：有線索,無(wú)線索),2(反應(yīng)類型：stop, go) ×2(線索類型：有線索,無(wú)線索)和2(反應(yīng)類型：change, go) ×2(線索類型：有線索,無(wú)線索)兩因素重復(fù)測(cè)量方差分析,逐對(duì)比較采用配對(duì)t檢驗(yàn)。19通道ERP對(duì)應(yīng)的F值或t值經(jīng)插值獲得統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像(statistical parametric mapping, SPM)。顯著閾值a=0.05。結(jié)果行為績(jī)效抑制正確率的反應(yīng)類型和線索類型的交互作用顯著：F(1,19)=51.45,P0.01。一方面,change抑制任務(wù)情況下,有線索條件下的抑制正確率比無(wú)線索條件下的抑制正確率低(12.6%,t(19)=4.82,P0.01)；但在stop抑制任務(wù)條件下兩組抑制正確率之間無(wú)顯著差異(4.1%,t(19)=1.53,P=0.14)。另一方面,在有線索情況下,stop抑制正確率比change抑制正確率高(10.3%,t(19)=6.00,P0.01)；但在無(wú)線索情況下兩組之間無(wú)顯著差異(1.8%,t(19)=1.45,P=0.16)。抑制反應(yīng)時(shí)的反應(yīng)類型和線索類型的交互作用顯著：F(1,19)=34.97, P0.01。有線索條件下的SSRT比無(wú)線索條件下的SSRT更快(40.8 ms,t(19)=7.38, P0.01);有線索條件下的CSRT也比無(wú)線索條件下的CSRT更快(22.6 ms,t(19)=4.52,P0.01)。此外,有線索情況下的SSRT顯著快于CSRT (22.6 ms, t(19)=6.49,P0.01),但在無(wú)線索情況下兩者之間差異不顯著(4.4 ms, t(19)=1.52,P=0.15)。ERP統(tǒng)計(jì)參數(shù)映像時(shí)空模式首先,與行為績(jī)效抑制反應(yīng)時(shí)對(duì)應(yīng),stop抑制和change抑制直接比較的反應(yīng)類型主效應(yīng)活化腦區(qū)在時(shí)間段250-350 ms分布的差異最大,包括右前額區(qū)(F4/Fp2)和雙頂區(qū)(C3/C4/P3/P4/Cz/Pz),而在其余的時(shí)間段100-250 ms和350-500 ms有顯著差異的腦區(qū)甚少。其中,stop抑制主要激活右前額區(qū)(F4/Fz),而change抑制主要激活雙側(cè)額頂區(qū)(F4/C3/C4/P3/P4/Fz/Cz/Pz)。此外,stop抑制和change抑制在反應(yīng)前階段依次共同激活背內(nèi)側(cè)額區(qū)(Fz/Cz/Pz; 100-200 ms)和右顳頂區(qū)(P4/T6/Pz；200-250 ms)。在反應(yīng)后階段依次共同激活右顳頂區(qū)(350-400 ms)和右前額區(qū)(450-500 ms)。進(jìn)一步配對(duì)t檢驗(yàn)分析顯示,無(wú)論有或無(wú)線索條件下,stop和change抑制的差異主要在250-350 ms的雙頂區(qū)(P3/P4)。其次,線索類型主效應(yīng)差異主要在于雙額區(qū)(F3/F4/C3/C4/Fz; 100-200 ms)和額后頂區(qū)(C3/C4/P3/P4/Pz; 200-300 ms)。最后,反應(yīng)類型(stop vs. change)和線索類型(有vs.無(wú))的交互效應(yīng)在100-500 ms幾乎不存在顯著腦區(qū)。結(jié)論本研究通過(guò)應(yīng)用線索化停止-切換信號(hào)任務(wù)和ERP時(shí)空模式分析,揭示了行為反應(yīng)抑制現(xiàn)象下的神經(jīng)機(jī)制。首先,stop抑制和change抑制共同涉及rMFG和preSMA/SMA構(gòu)成的反應(yīng)抑制網(wǎng)絡(luò)(RIN), change抑制還涉及雙額頂區(qū)的DAN實(shí)現(xiàn)反應(yīng)重啟。主動(dòng)準(zhǔn)備對(duì)stop和change的神經(jīng)機(jī)制的調(diào)控作用類似,涉及雙側(cè)前額區(qū)組成的中央執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)(CEN)。上述結(jié)果表明change抑制依賴于gol+stop+go2過(guò)程,go2過(guò)程無(wú)法直接取代go1過(guò)程,且stop過(guò)程和go2過(guò)程是并行加工。其次,反應(yīng)抑制過(guò)程是數(shù)個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),包括背內(nèi)側(cè)額區(qū)的突出性網(wǎng)絡(luò)SN、右顳頂區(qū)的腹側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)(VAN)、前額區(qū)的RIN和雙側(cè)額頂區(qū)的背側(cè)注意網(wǎng)絡(luò)(DAN)等的相互配合及協(xié)同運(yùn)作,它們的動(dòng)態(tài)演化組成不同的過(guò)程和階段。第三,本研究提示主動(dòng)準(zhǔn)備策略涉及執(zhí)行功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)激活；而部分執(zhí)行功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RIN/VAN)具有領(lǐng)域通用性和過(guò)程通用性�？傊�,本研究采用的ERP時(shí)空模式分析方法為反應(yīng)抑制神經(jīng)機(jī)制提供了新視角。
【圖文】：

１．２反應(yīng)抑制實(shí)驗(yàn)范式逡逑考察反應(yīng)抑制的常用范式包括：停止信號(hào)任務(wù)（ｓｔｏｐ－ｓｉｇｎａｌ枯ｓｋ，ＳＳＴ）、逡逑ｇｏ－ｎｏｇｏ任務(wù)、反向眼跳任務(wù)等（如圖１－１所示）Ｗ。逡逑ＳＳＴ首先呈現(xiàn)ｇｏ刺激，要求被試對(duì)ｇｏ刺激盡快盡準(zhǔn)地做出反應(yīng)；在ｇｏ銅逡逑激出現(xiàn)一段時(shí)間（ｓｔｏｐ－ｓｉｇｎａｌ邋ｄｅｌａｙ，邋ＳＳＤ）后，隨機(jī)呈現(xiàn)一個(gè)ｓｔｏｐ信號(hào)，要求被逡逑試盡可能抑制先前己?jiǎn)?dòng)并正在進(jìn)行中的ｇｏ反應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，ＳＳＤ越小抑制成逡逑功率越高，反之亦然。Ｌｏｇａｎ和Ｃｏｗａｎ提出獨(dú)立賽馬模型來(lái)解釋反應(yīng)抑制的也逡逑理加工機(jī)制，認(rèn)為ｇｏ與ｓｔｏｐ信號(hào)的加工過(guò)程相互獨(dú)立和競(jìng)爭(zhēng)，加工程度首先達(dá)逡逑到反應(yīng)閥限的勝者決定最終反應(yīng)結(jié)果ｔｎｉ邋（圖１－２）。然而，賽馬模型只是一個(gè)描逡逑述行為結(jié)果的理論模型，缺乏神經(jīng)過(guò)程的描述，根據(jù)該模型可導(dǎo)出停止信號(hào)反逡逑應(yīng)時(shí)（ｓｔｏｐ－ｓｉｇｎａｌｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ

實(shí)驗(yàn)在光線柔和、安靜的實(shí)驗(yàn)室中完成。被試Ｗ舒適的體位坐于椅中，雙手持逡逑游戲手柄，目視正前方約Ｉｍ處的電腦顯示屏，完成一個(gè)線索化停止－切換信號(hào)逡逑實(shí)驗(yàn)范式（如圖２－１所示）。實(shí)驗(yàn)要求被試對(duì)Ｇｏ刺激的中間灰色箭頭用雙手的逡逑食指盡快盡準(zhǔn)地啟動(dòng)辨別反應(yīng)，例如箭頭向左按左鍵，向右按右鍵；當(dāng)Ｓｉｇｎａｌ逡逑出現(xiàn)時(shí)，被試需依據(jù)Ｓｉｇｎａｌ類型重新調(diào)整已啟動(dòng)并正在進(jìn)行中的按鍵反應(yīng)（停逡逑止或切換或繼續(xù)）。系統(tǒng)同恃記錄聽覺(jué)注意任務(wù)的反應(yīng)時(shí)間和按鍵的正誤。實(shí)驗(yàn)逡逑分為２０個(gè)階段，各階段呈現(xiàn)１２０組試次，各階段之間安排３０邋ｓ閉眼休息。實(shí)驗(yàn)逡逑前安排ｌＯｍｉｎ按鍵練習(xí)，正式實(shí)驗(yàn)耗時(shí)６５邋ｍｉｎ。逡逑實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)語(yǔ)如下：逡逑＂您好！歡迎并感謝您參與本次認(rèn)知實(shí)驗(yàn)！實(shí)驗(yàn)中將記錄您的腦電活動(dòng)，腦逡逑電是大腦產(chǎn)生的神經(jīng)電活動(dòng)，腦電記錄是無(wú)創(chuàng)操作，不會(huì)對(duì)您的身體產(chǎn)生傷害。逡逑實(shí)驗(yàn)任務(wù)：Ｇｏ刺激（X1刺激）和R%ｇｎａｌ刺激（額外信號(hào)）兩部分組成實(shí)逡逑驗(yàn)刺激材料，會(huì)依次呈現(xiàn)在屏幕中央，您需要記住Ｇｏ刺激兩旁干擾項(xiàng)的顏色線逡逑索（局部概率）
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：R741

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2549884