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奖赏通过增强信号监测提升认知控制

王宴庆  
【摘要】:认知控制是动态的、过程性的认知调控,涉及监测和控制两个过程。个体在早期知觉加工阶段监测到(冲突或警告)信号的出现,然后实施抑制控制。先前研究表明奖赏(reward)作为一种外部刺激诱因,能够通过诱发特定的情绪和动机提升认知控制,但是奖赏是通过增强信号监测来提升认知控制,还是作用于控制过程来提升认知控制的,是一个有待研究的重要问题。先前研究用来考察认知控制的相关任务(如:Go/NoGo、Flanker、Stroop等)的测试结果既反映了信号监测能力,同时也反映冲突控制能力,因此以往的研究在探讨奖赏提升认知控制时,无法提供直接的证据说明提升效应是否来自于奖赏对信号监测的增强。Stop-Signal任务是研究认知控制的常用范式,由于Stop-Signal任务加工过程相对简单,仅包括对停止信号的监测和抑制,并且能根据实验设计与个体的表现计算出个体对停止信号抑制的反应时间,有效的评估个体的认知控制能力。本研究基于Stop-Signal任务,通过两个研究考察奖赏提升认知控制的机制。研究一包含三个实验,实验一采用Stop-Signal任务考察奖赏是否能提升认知控制,要求被试对朝左/右的箭头按键反应,当箭头上面出现向上/下的三角形时抑制反应;实验二通过改变反应规则将Stop-Signal任务信号监测加工分离出来,要求被试对朝左/右的箭头不做反应,当箭头上面出现向上/下的三角形时进行按键反应,以此探讨实验一中奖赏的提升作用是否来源于奖赏对信号监测的增强;实验三反应规则与实验二类似,要求被试对朝左/右的箭头不做反应,当箭头上面出现向上的三角形时进行按键反应,以此增加反应规则难度,操纵注意资源损耗,考察注意资源分配对信号监测的促进作用。实验一结果显示,个体能更快的根据奖赏信息做出抑制反应。实验二结果表明,在信号监测任务中,个体能更加快速的监测到与当前抑制状态相冲突且和奖赏相关的反应信号,据此可认为奖赏通过增强对相关信号的监测,有助于个体更早地启动奖赏刺激信号所对应的反应,更高效地控制冲突。实验三结果发现,随着实验的难度的不断增大和注意资源的损耗,个体仍能相对更加快速且正确的对奖赏相关试次进行反应,该结果表明注意资源的分配能够调节相关刺激的注意加工速度。总体来看,研究一通过三个实验表明,以目标为导向的行为发生过程中,奖赏能有效提升认知控制效率,其关键机制在于通过注意资源分配增强相关信号的监测。基于研究一的结果,我们假设奖赏如果是通过注意加工进一步提升认知控制,那么在任务加工的过程中,奖赏会增强注意加工相关脑区的活动,进而促进任务执行水平。为此,研究二结合fMRI,在Stop-Signal任务中加入Continue信号分离注意加工,Continue信号与Stop信号的呈现方式一样,但是要求被试看见信号后继续按键反应,由于Continue信号既包括知觉上的线索,同时要求被试不改变行为,继续对停止信号进行按键反应。因此,我们认为Continue信号和停止信号共同激活的脑区与注意加工相关,而Stop信号相比于Continue信号激活的脑区则是与运动抑制能力相关。实验结果表明,Continue信号和停止信号共同激活了右侧额下回(right inferior frontal gyrus,IFG),而相比于Continue信号,停止信号激活了前辅助运动皮层(pre-supplementary motor area,pre-SMA)。重要的是我们发现在Stop信号的加工过程中奖赏主要增强了右侧IFG的激活;进一步我们选取前扣带回(anterior cingulate cortex,ACC)作为种子点进行生理心理交互分析,与激活结果一致,即奖赏增强了ACC与右侧IFG的功能连接,而ACC和右侧IFG均属于注意网络的一部分。实验二的结果从神经层面验证、揭示了奖赏通过注意加工提升认知控制的机制。综合而言,本研究通过两个研究表明,在以目标为导向的行为发生过程中,奖赏系统能推动目标指向行为,奖赏相关的信号会吸引更多的注意资源,增强注意加工相关脑网络的活动,进一步提升认知控制。此外,本研究对奖赏提升认知控制机制的论证,也为未来深入开展奖赏与认知控制的研究提供了新的视角和启示,即除了探讨奖赏动机及其强度在奖赏对认知控制影响中的加工机制;也要考察认知控制所涉及的具体的加工过程与奖赏的交互作用;基于本研究中奖赏通过增强注意加工提升认知控制的发现,后续研究可针对注意功能和控制功能分别提出训练和干预方案,实现认知控制能力的有效提升。


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