【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隨機呈現(xiàn)時,盡可能終止由先前呈現(xiàn)的反應(yīng)信號啟動的行為。根據(jù)獨立作用賽馬模型可導(dǎo)出停止信號反應(yīng)時(stop-signal reaction time, SSRT), SSRT愈短,反應(yīng)控制能力愈強。許多腦病,如注意缺陷多動障礙、強迫癥等患者在SST中表現(xiàn)出抑制能力下降,即沖動性。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)機制是否一致,目前仍存在爭議。許多側(cè)重反應(yīng)抑制的研究,包括腦損傷、動物、經(jīng)顱磁刺激、功能影像學(xué)技術(shù)等,均報告了以右半球為主的反應(yīng)抑制網(wǎng)絡(luò)(response inhibition network,RIN)的存在,主要包括右額下回、前輔助運動區(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實驗中觀察到任務(wù)相關(guān)及無關(guān)的肢體(肌電)活動同時均受到抑制的整體性抑制現(xiàn)象。選擇性抑制既可通過停止某類反應(yīng)同時保持其他類反應(yīng),或者停止某類已啟動反應(yīng)卻啟動執(zhí)行另一類反應(yīng)來實現(xiàn)。后者通常是指在SST中引入切換信號的切換信號范式,基于獨立賽馬模型亦可導(dǎo)出相應(yīng)的切換信號反應(yīng)時(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側(cè)準(zhǔn)備電位和抑制相關(guān)N2成分而得出兩者機制不同。因此,ERP這類高時間分辨率技術(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)抑制過程。對比考察stop抑制和change抑制的調(diào)控機制同樣有助于澄清兩者神經(jīng)機制的異同。根據(jù)行為反應(yīng)信息來源于外部環(huán)境或內(nèi)部記憶可區(qū)分為被動型控制和主動型控制。磁共振研究提示在SST初始階段提供有效線索,RIN可在由線索啟動的主動準(zhǔn)備過程中預(yù)激活,卻在后續(xù)的抑制過程中減弱,伴隨著go反應(yīng)時減慢與SSRT縮短。提升stop信號呈現(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抑制的主動調(diào)控神經(jīng)相關(guān)機制的研究仍然缺乏。本研究利用ERP時空模式的高時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抑制及其主動調(diào)控情況下的神經(jīng)加工機制�；讵毩⒆饔觅愸R模型,反應(yīng)抑制過程可由抑制成功組與正確按鍵組的對比差異中得出。ERP時空模式是將空間插值技術(shù)運用于多通道ERP波幅、功率及其統(tǒng)計量(如F值、t值或P值)等一階特征而生成的、按時間順序排列的腦電活動空間模式(地形圖),可用于統(tǒng)計推斷。一個功能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)既可基于腦區(qū)之間某些功能連接性指標(biāo)亦可基于同時超出顯著性閾值的多個腦區(qū)的功能指標(biāo)來定義；而基于空間模式的相似性,則可將認(rèn)知過程分解為不同階段來觀察stop抑制和change抑制是否異步分時地調(diào)用同一個抑制網(wǎng)絡(luò)。對象和方法20名本科生或碩士生(女生12名)自愿參與本實驗,年齡23～26(25±1)歲,均為右利手,身體健康。均知情同意參加實驗并領(lǐng)取一定報酬。Go刺激是由三個箭頭組成,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,稱為“有線索”；灰色預(yù)示將低概率(33%)呈現(xiàn)以上三類信號,稱為“無線索”。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)時間分別為150 ms和300 ms,兩者的相隔時間(stimulus onset asynchrony, SOA)為175 ms、200 ms或225 ms,分別占11.5%、77%、11.5%。兩組試次的間隔時間為1300 ms、1400 ms或1500 ms。實驗任務(wù)要求被試完成線索化停止-切換信號范式,對Go刺激的中間灰色箭頭盡快盡準(zhǔn)地啟動辨別反應(yīng),當(dāng)Signal出現(xiàn)時,被試需依據(jù)Signal類型重新調(diào)整已啟動并進(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出現(xiàn),但相同試次連續(xù)出現(xiàn)不超過3次。實驗分20個階段,各階段呈現(xiàn)120組試次,各階段間安排30s閉眼休息。實驗前安排10min練習(xí),正式實驗耗時65 min。腦電(Electroencephalogram, EEG)記錄采用本實驗室開發(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片段時間窗取為Go刺激出現(xiàn)前-100 ms(基線)至呈現(xiàn)后1000 ms。自動拒絕偽差閾值設(shè)為70μV,并進(jìn)一步目測手工排除眼動和肌電。統(tǒng)計分析只納入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比,本實驗將Signal出現(xiàn)時刻定義為零時刻點。抑制反應(yīng)時SSRT和CSRT由“整合法”計算得到。行為數(shù)據(jù)抑制正確率和抑制反應(yīng)時應(yīng)用SPSS16.0軟件行2(反應(yīng)類型：stop, change)×2(線索類型：有線索,無線索)重復(fù)測量方差分析,逐對比較運用配對t檢驗。ERP數(shù)據(jù)利用系統(tǒng)統(tǒng)計軟件對多通道ERP數(shù)據(jù)進(jìn)行2(反應(yīng)類型：stop, change)x2(線索類型：有線索,無線索),2(反應(yīng)類型：stop, go) ×2(線索類型：有線索,無線索)和2(反應(yīng)類型：change, go) ×2(線索類型：有線索,無線索)兩因素重復(fù)測量方差分析,逐對比較采用配對t檢驗。19通道ERP對應(yīng)的F值或t值經(jīng)插值獲得統(tǒng)計參數(shù)映像(statistical parametric mapping, SPM)。顯著閾值a=0.05。結(jié)果行為績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)；但在無線索情況下兩組之間無顯著差異(1.8%,t(19)=1.45,P=0.16)。抑制反應(yīng)時的反應(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)計參數(shù)映像時空模式首先,與行為績效抑制反應(yīng)時對應(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t檢驗分析顯示,無論有或無線索條件下,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)的交互效應(yīng)在100-500 ms幾乎不存在顯著腦區(qū)。結(jié)論本研究通過應(yīng)用線索化停止-切換信號任務(wù)和ERP時空模式分析,揭示了行為反應(yīng)抑制現(xiàn)象下的神經(jīng)機制。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實現(xiàn)反應(yīng)重啟。主動準(zhǔn)備對stop和change的神經(jīng)機制的調(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過程,go2過程無法直接取代go1過程,且stop過程和go2過程是并行加工。其次,反應(yīng)抑制過程是數(shù)個神經(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)同運作,它們的動態(tài)演化組成不同的過程和階段。第三,本研究提示主動準(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)域通用性和過程通用性。總之,本研究采用的ERP時空模式分析方法為反應(yīng)抑制神經(jīng)機制提供了新視角。
【圖文】：

１．２反應(yīng)抑制實驗范式逡逑考察反應(yīng)抑制的常用范式包括：停止信號任務(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)一段時間（ｓｔｏｐ－ｓｉｇｎａｌ邋ｄｅｌａｙ，邋ＳＳＤ）后，隨機呈現(xiàn)一個ｓｔｏｐ信號，要求被逡逑試盡可能抑制先前己啟動并正在進(jìn)行中的ｇｏ反應(yīng)。一般來說，ＳＳＤ越小抑制成逡逑功率越高，反之亦然。Ｌｏｇａｎ和Ｃｏｗａｎ提出獨立賽馬模型來解釋反應(yīng)抑制的也逡逑理加工機制，認(rèn)為ｇｏ與ｓｔｏｐ信號的加工過程相互獨立和競爭，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，賽馬模型只是一個描逡逑述行為結(jié)果的理論模型，缺乏神經(jīng)過程的描述，根據(jù)該模型可導(dǎo)出停止信號反逡逑應(yīng)時（ｓｔｏｐ－ｓｉｇｎａｌｒｅａｃｔｉｏｎｔｉｍｅ

實驗在光線柔和、安靜的實驗室中完成。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，完成一個線索化停止－切換信號逡逑實驗范式（如圖２－１所示）。實驗要求被試對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，被試需依據(jù)Ｓｉｇｎａｌ類型重新調(diào)整已啟動并正在進(jìn)行中的按鍵反應(yīng)（停逡逑止或切換或繼續(xù)）。系統(tǒng)同恃記錄聽覺注意任務(wù)的反應(yīng)時間和按鍵的正誤。實驗逡逑分為２０個階段，各階段呈現(xiàn)１２０組試次，各階段之間安排３０邋ｓ閉眼休息。實驗逡逑前安排ｌＯｍｉｎ按鍵練習(xí)，正式實驗耗時６５邋ｍｉｎ。逡逑實驗指導(dǎo)語如下：逡逑＂您好！歡迎并感謝您參與本次認(rèn)知實驗！實驗中將記錄您的腦電活動，腦逡逑電是大腦產(chǎn)生的神經(jīng)電活動，腦電記錄是無創(chuàng)操作，不會對您的身體產(chǎn)生傷害。逡逑實驗任務(wù)：Ｇｏ刺激（X1刺激）和R%ｇｎａｌ刺激（額外信號）兩部分組成實逡逑驗刺激材料，會依次呈現(xiàn)在屏幕中央，您需要記�。牵锎碳膳愿蓴_項的顏色線逡逑索（局部概率）
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：R741

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號：2549884