执行功能中更新的研究范式介绍

马明明

陕西师范大学心理学院

执行功能中更新的研究范式介绍

马明明

陕西师范大学心理学院

执行功能就是指在完成复杂的认知任务时，对各种认知过程进行协调，以保证认知系统以灵活、优化的方式实行特定目标的一般性控制机制。而更新是其功能的一个重要的组成部分。以英文文献中的实验方法为着眼点，对执行功能更新的研究范式或方法进行了简单介绍与评价，同时涉及了记忆刷新的其他两种主要研究范式：活动记忆范式和n—b a c k范式，以期研究者对相关研究有更深刻的理解。

意识和无意识加工；执行功能；更新；奖赏；努力

面对瞬息万变的世界，我们需要实施计划行为、形成推理、解决问题、同时完成多项任务、适应新的环境和遵守社会规范。而要顺利完成这些，我们必须学会随时监控外部世界及内心活动，排除或抑制无关信息的干扰，选择必要的信息输入，并从长时记忆中提取有关信息，对这些信息进行比较、整合；此外，我们还需要抑制不必要的、但已形成的优势反应，以产生协调有序的动作和行为。完成这些活动所必需的高级认知功能就是“执行功能”。换言之，执行功能就是指在完成复杂的认知任务时，对各种认知过程进行协调，以保证认知系统以灵活、优化的方式实行特定目标的一般性控制机制；其本质就是对其它认知过程进行控制和调节，而它的根本目的就是产生协调有序的、具有目的性的行为。执行功能出现障碍会导致患者产生认知、情绪和社会功能等方面的异常。因此，对大脑执行功能进行研究既具有重大的理论意义，也具有重要的现实意义。

一、文献简介

所阅读英文文献的题目是Conscious and Unconscious Reward Cues Can Affect a Critical Component Of Executive Control(Un)consciousUpdating?其涉及的主要信息如下：

1、研究目的

文章的研究目的是确定无意识的奖赏提示是否和有意识的奖赏提示一样也能增加参与者在更新任务中的表现。在这一任务中，参与者须记住一些数字并且依据一系列的算术操作独立地更新这些数字。在每次试验的开始，奖励（1欧元或5美分）被无意识（27ms）或有意识地（300ms）呈现。如果参与者能够成功地报告出最后正确的数字序列，他们可以获得这些奖励。我们假设，无论在有意识或无意识的条件下，相对于低奖励而言，获取高奖励的可能性以及表现将会增加。

2、实验方法

被试

Liege大学的学生28名（20名女性，年龄21-30岁），右利手，视力正常或接近正常。该实验得到当地的伦理学委员会的认可并付诸实施，符合赫尔辛基的宣言。每名参与者进入实验之前都阅读并且签署了知情同意书。参与者可收到他们在实验中获得的奖励。该实验采用2（奖赏价值：低vs高）×2(奖励呈现：阈上vs阈下)设计。

更新任务

更新任务在75-HZCRT的屏幕上呈现。首先，参与者接受四种练习实验（每种条件下一次试验），接着是任务本身，包括60个试验（每种条件下重复15次）。每次试验开始，会出现一个十字标志。紧接着是前掩蔽，奖励刺激，后掩蔽，最后是更新任务。参与者被告知如果他们反应正确，他们将获得试验开始时呈现的奖励。累积的收入会在每次试验结束时显示出来。参与者被告知奖励刺激是1欧元或5美分，而且有时这些数值会很难被识别。这一程序确保参与者在更新任务期间将注意力集中在奖励上。

更新任务要求被试记住五个数字并且根据六次算术操作独立地更改这些数字。算术操作包括加法和减法，为保持难度一致，每位数字的中间和最后的结果的范围划定为0-9。参与者被告知必须报告出五个正确数字才能获得奖励。在每一试验的开始时独立地记住的五个数字，六种连续的更新的操作和反应在60种试验中都是不同的，这一程序保证了奖励刺激和反应之间不存在内隐学习和联系的可能性。

知觉辨认任务

更新任务结束后，参与者实施迫选测验。参与者先接受4种练习试验，接着是更新任务中的60个试验。每个试验包括与更新任务中相同序列的掩蔽和刺激，与此同时显示一些选择。参与者可以按键做出选择，键1表示“看见1欧元”，键2表示“看见5美分”，键3表示“猜测是1欧元”，键4表示“猜测是5美分”。参与者被告知与反应速度相比，反应准确性更重要。不同的反应结果停留在屏幕上直至做出正确的反应。

3、主要的结果

该实验采用两因素方差分析。分析解释奖赏价值有显著效应F(1,27)=17.23,p＜.0003,η2p=.39.

更该方差分析揭示相对于在意识条件下，被试在无意识条件下会在更新任务中有更好的表现,F(1,27)=7.31,p＜.01,η2p=.21.两因素交互作用不显著（p＜.70）。为确定在两种条件下存在奖励效应，该实验补充实施了t检验。检验表明参与者在两种条件下，相对于低奖励对高奖励有较好的表现。

对正确反应数字的百分比同样进行了两因素方差分析，结果显示，奖励价值有显著效应F(1,27)=10.57,p＜.003,η2p=.28.奖励持续时间也有显著效应F(1,27)=6.08,p＜.02,η2p=.18.方差分析揭示两者之间没有显著的交互作用（p=.61）。我们同样确定在两种条件下存在着奖励效应。然而，参与者在无意识条件下，相对于低奖励而言对高奖励显现出较好的表现，t(27)=4.56,p＜.0001,η2p=.44,在意识条件下则不然(p=.14)

为了探测速度-准确性权衡中潜在的变化，实验对反应时间进行了两因素方差分析，反应时间会在每次试验结束时被收集。因此，只有正确反应百分比的反应时间被检验。结果出现了边缘奖励趋势，F(1,27)=3.85,p=.06,η2p=.15。相对于低奖赏条件，参与者倾向于对高奖赏表现出较好的反应时间。t检验结果揭示在无意识条件下，相对于低奖励，参与者对高奖励的反应更快，也付出了更多的努力，而在意识条件下则无此现象发生。分析还揭示了奖励提出持续时间效应和交互效应不存在，这表明试验中无速度-准确性权衡。进一步分析表明，正确反应的比例与反应时间无显著联系。

我们对正确反应的平均值实施了主要能见度测试分析，一个正确的反应意味着参与者已经看到或是猜到硬币的数值。在阈下意识条件下，正确反应的平均百分比是51.79（SD=7.32），与猜测的数值无显著差异，t(27)=1.45,p=.16。每位参与者的d’成绩（M= 0.09；SD=0.03）也与零无显著差异t(27)=1.43,p=.16。

二、研究范式的简介与评价

以上研究范式是在Salthouse,Babcock,and Shaw的记忆更新范式的基础上发展而来的,而且经常被运用于认知研究当中［1］。

在单个试验中，每一列呈现事件,并且每个方框对应于电脑屏幕上显示的一系列事件。黑线部分表示象限，并在电脑屏幕上给予显示。初始值出现在第一个方框的相应象限或呈现的方框中。接下来的方框指出被试将做何种形式的转换，以及转换时所涉及的变量（比如说在哪个象限）。比如，在数字部分，这一部分涉及3个变量，3次运算操作，每一象限的初始值在前3次屏幕显示时依次显现出来（如6,7,4）。剩余3个方框表示，被试需要在相应象限现有数值的基础上加5，在相应象限现有数值的基础上减4，最后在相应象限现有数值的基础上减1。表示运算结束后需要报告的数值。在此例中，正确的结果是8（4+5-1=8）。

任务的空间部分与数字运算部分的相似之处在于，每个象限中显示的是星号的初始位置，接下来的方框预示着每个星号将要变换的位置。箭头表示被试在脑中移动星号的方向和程度。与数字部分相同，要求被试呈现任务结束后的数值（此处指星号的位置）。

Salthouse,Babcock,and Shaw运用此类方法验证了成人工作记忆中的建构和操作能力方面存在的年龄效应。

与以往研究不同，所选英文文献在此基础上所使用的更新任务难度有所加大，这暗示了参与者在任务上的成就可能会被感知为不确定，在硬币未被有意识看到的阈下条件下，参与者没有意识到他们为硬币付出的努力是否合理。这可能同时增加不确定性和吸引力，从而忽略奖励的价值以提升整体表现。从而对实验结果作出了较为合理的解释。

Ecker,Lewandowsky,Oberauer,＆Chee以及Schmiedek,Hildebrandt,Lvdén,Wilhelm,O.,＆Lindenberger［2］等人，运用此类研究方法或范式做了学习、记忆和认知相关的研究。

另外，更新功能的研究常采用的研究方法还有活动记忆范式和n—back范式。活动记忆范式要求被试听或看一系列未知长度的项目串，被试者在系列回忆时，有两种回忆方式，一是回忆出尽可能多的项目，二是只回忆最近呈现的几个项目。Kiss等人利用活动记忆范式研究执行功能的脑定位，该实验利用ERP的方法对相应脑区的活动进行考察，发现对数字的控制与存储是相分离的。n—back范式要求被试者将刚刚出现过的刺激与前面第n个刺激相比较，通过控制当前刺激与目标刺激间隔刺激个数来操纵负荷。P.O.Harvey［3］等人用n—back范式评估年轻抑郁症住院病人的刷新加工，抑郁病人在n—back任务中显示了较差的操作。他们的结果说明：排除包括2-back和3一back条件的复杂信息管理，1-back条件是一个更纯的刷新加工测量方法。n-back任务也被广泛用于工作记忆的神经成像研究中。

最新的神经成像研究表明切换、刷新和抑制等执行功能依赖于非抑制前脑区的分散的大脑网络,记忆刷新过程与前额叶皮层(特别是背外侧部分)关系密切。针对刷新加工的进一步研究指出的P300成分被认为是工作记忆刷新的一个指标。随着ERP、fMRI、M EG、重复经颅磁刺激等研究技术的发展及其结合应用将会推动该领域的研究，为最终揭示工作记忆的脑机制提供趋于一致的科学证据。

[1]Ecker,U.K.H.,Lewandowsky,S.,Oberauer,K.,＆Chee,A.E.H., The componentsofworkingmemory updating：An experimentaldecomposition and individual differences.Journal of Experimental Psychology：Learning,Memory,and Cognition,2010(36).

[2]Schmiedek,F.,Hildebrandt,A.,Lovden,M.,Wilhelm,O.,＆Lindenberger,U..Complex span versus updating tasks of working memory：The gap is not that deep.Journal of Experimental Psychology：Learning,Memory,and Cognition,2009(35).

[3]P.O.Harvey,G.,Le Bastard et al.Executive function and updating of the contents ofworkingmemory in unipolor depression,Psychiatric Research,2004(38).

马明明（1987-），女，汉族，籍贯：河南商丘，陕西师范大学心理学院，研究方向：基础心理学。