尹華站　黃希庭

摘要人類時間信息加工的統(tǒng)一機(jī)制問題一直備受研究者關(guān)注。新近研究表明失匹配負(fù)波(MMN)是與時間信息自動加工有關(guān)的ERP成分，關(guān)聯(lián)負(fù)變化(CNV)是與控制加工有關(guān)的ERP成分，而刺激遺漏電位(OSPs)既與自動加工又與控制加工有關(guān)。以三種ERP成分為指標(biāo)的研究均為時間信息自動加工和控制加工的存在提供了可能的依據(jù)。未來研究不應(yīng)該糾纏于自動加工和控制加工分界點(diǎn)的探究，而是著重從時間全程視角考察時距加工機(jī)制的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞自動加工；控制加工；失匹配負(fù)波；關(guān)聯(lián)負(fù)變化；刺激遺漏電位

分類號B842

1前言

Schneider和Shiffrin(1977)提出人類心理加工過程包括控制加工和自動加工等兩類加工系統(tǒng)?？刂萍庸な且环N需要注意資源參與的加工，容量有限，可靈活應(yīng)對變化著的客觀環(huán)境，受個體有意識地控制；自動加工不受個體意識控制，無需注意資源參與，沒有固定容量限制。人類沒有特定時間感覺器官，卻能利用時間信息來適應(yīng)客觀世界，這說明了人類存在特定的時間信息加工機(jī)制。那么這種時間信息加工機(jī)制是否也涉及自動加工和控制加工兩類加工系統(tǒng)呢?隨著認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的迅猛發(fā)展，已有一些研究者圍繞這個問題做出了回答，譬如Lewis等人(2003)和尹華站等人(2006)在歸納了大量腦成像研究成果基礎(chǔ)上提出了人類存在自動加工和控制加工兩類計時系統(tǒng)，每一種系統(tǒng)分別由不同腦區(qū)負(fù)責(zé)。由此可見，以往研究已對時間信息加工統(tǒng)一機(jī)制問題提供了一些經(jīng)驗證據(jù)，但是并沒有發(fā)現(xiàn)文獻(xiàn)從電生理學(xué)角度對這一問題進(jìn)行過系統(tǒng)地論述。本文旨在圍繞失匹配負(fù)波(Mismatch Negativity，MMN)、關(guān)聯(lián)負(fù)變化(Contigent Negative Variation，CNV)及刺激遺漏電位(omitted stimulus potential，OSP)等ERP成分對該問題進(jìn)行闡釋，這不僅為時間信息加工統(tǒng)一機(jī)制問題收集證據(jù)，而且為未來系統(tǒng)開展時間信息加工神經(jīng)機(jī)制研究提供切實可行的方向。

2時間信息加工電生理學(xué)指標(biāo)

2.1時間信息自動加工指標(biāo)——MMN

MMN在1978年首先為N~tanen等報道(Naatanen,Gaillard，&Mantysalo,1978)。有研究發(fā)現(xiàn)在一列重復(fù)出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)聽覺事件中隨機(jī)插入一個偏差聽覺事件，在這個偏差事件呈現(xiàn)之后150～250ms之間聽覺皮層會誘發(fā)出明顯MMN(Naatanen,Jacobsen，&Winlder,2005；Naatanen，Paavilainen，&Rinne，2007)。MMN產(chǎn)生的機(jī)理為中央聽覺系統(tǒng)在偏差刺激出現(xiàn)之前已經(jīng)對重復(fù)出現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)刺激形成了一個內(nèi)部表征，而一旦偏差刺激與內(nèi)部表征發(fā)生沖突，MMN被誘發(fā)出來(Horvarth，Czigler&Sussman，2001；Naataneen1990)。MMN不僅在頻率(Berti，Roebeg&SchrSger，2004；Sambeth，Huotilainen，&Kushnerenko，2006)、強(qiáng)度(Kisley，Noecker,&Guinther，2004)及空間定位(Tam&Ward，2005；Deouell，Pames，&Pickard，2006；Sonnadara，Alain，&Trainor，2006)等類型的偏差刺激，而且在節(jié)奏(Tervaniemi，Medvedev，&Alho，2000)和序列音調(diào)時距(Grimm，Widmann，&SchrSger，2004；Ylinen，Shestakova，&Huotilainen，2006)等類型偏差刺激出現(xiàn)時被誘發(fā)出來。在序列時距信息加工中，由偏差時距誘發(fā)的MMN可能與標(biāo)準(zhǔn)時距內(nèi)部表征有關(guān)，這種內(nèi)部表征實際上是對聽覺事件標(biāo)準(zhǔn)時距信息編碼的產(chǎn)物。當(dāng)偏差時距呈現(xiàn)完畢后發(fā)現(xiàn)與標(biāo)準(zhǔn)時距內(nèi)部表征存在沖突，繼而誘發(fā)出MMN。有研究表明這整個過程似乎由特定神經(jīng)元群激活而完成，且誘發(fā)出與其他刺激維度具有不同腦地形圖的失匹配負(fù)波(Macar&Vidal，2004)。這說明了人類確實存在時間信息加工特異性MMN(趙侖，2004)。

既然存在特異性時間MMN，那么不同條件下的時距信息自動化加工應(yīng)該會誘發(fā)出不同波幅的MMN。為此，研究者陸續(xù)進(jìn)行了一系列探索，譬如Kujala等采用消極oddball范式間隔4～21天分別兩次測量了被試在完成序列時距加工任務(wù)時記錄的MMN，標(biāo)準(zhǔn)時距為120ms，占比例79％，偏差時距分別為20ms、60ms及l(fā)OOms，分別占7％，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在兩個階段20ms～D60ms偏差時距呈現(xiàn)時均誘發(fā)出明顯MMN，而100ms偏差時距呈現(xiàn)時沒有明顯MMN誘發(fā)出來(Kujala，Kallio&Tervaniemi，2001)。Kisley等以400ms為標(biāo)準(zhǔn)時距，385ms、370ms、355ms及340ms為偏差時距，偏差比例則相應(yīng)為3.75％、7.5％、11.25％及15％，每一種偏差時距的比例為1／15，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在無注意條件下MMN波幅隨著時距偏差數(shù)量增大而顯著地增高(Kisley，Davalos，&Laytona，2004)。由此看來，人類存在時間信息自動加工機(jī)制且隨著自動加工偏差時距比例增大MMN波幅顯著增高已得到一些證據(jù)的支持。

自從研究證實MMN波幅變化可以在時間信息自動加工系統(tǒng)的框架內(nèi)得以詮釋，一些研究就開始試圖以MMN波幅為指標(biāo)探討時間信息加工的統(tǒng)一機(jī)制問題。譬如Grimm等在研究中分別以200ms和1000ms為靶時距，120ms和600ms為相應(yīng)偏差時距，靶時距和偏差時距比例為9：1，每一種靶時距和相應(yīng)偏差時距在同一個組塊中隨機(jī)出現(xiàn)，要求被試先后完成無注意和注意階段的序列時距加工，每一階段均包括長時距組塊和短時距組塊。為了比較這種失匹配效應(yīng)，同時設(shè)計120ms和600ms時距加工的控制組任務(wù)，最后測量無注意條件和注意條件下聽覺偏差時距誘發(fā)時的MMN波幅(偏差條件，控制條件)。結(jié)果表明，注意條件下不論短偏差時距還是長偏差時距均誘發(fā)出明顯的MMN，而無注意條件下的長偏差時距無明顯MMN誘發(fā)出來，這意味著在某一個時間點(diǎn)(1000ms)之上的無注意條件下時間信息加工不再是一種自動化機(jī)制(Grimm，Widmann&Sehr6ger,2004)。然而N~_nen等人(2004)在進(jìn)行三項實驗之后對這個問題提出了不同觀點(diǎn)。Naatanen等研究發(fā)現(xiàn)在1秒以上時距匹配加工中也誘發(fā)出明顯MMN，這說明了自動加工機(jī)制可能涉及到1秒以上時距加工；同時發(fā)現(xiàn)數(shù)百毫秒時距匹配加工中誘發(fā)MMN波幅顯著高于1秒以上的時距匹配加工中誘發(fā)MMN波幅，這也意味著人類數(shù)百毫秒自動時距加工較秒以上的自動時距加工可能更為精確。

總之，MMN可能是自動時間信息加工的一項有效指標(biāo)，且MMN波幅隨著偏差時距與標(biāo)準(zhǔn)時距差異量的增大而增高。人類自動時間信息加工不但發(fā)生在數(shù)百毫秒，而且在秒以上時距加工也會出現(xiàn)，只是人類對數(shù)百毫秒時距自動加工更為敏銳。

2.2時間信息控制加工指標(biāo)——CNV

時間信息控制加工系統(tǒng)一般指時間信息加工過程及有關(guān)的注意、記憶和決策等認(rèn)知加工過程共同組成的系統(tǒng)。對于這個系統(tǒng)運(yùn)作機(jī)制在眾多經(jīng)典時間心理學(xué)模型中已得以解釋(Gibbon&Church，1984)，CNV最早由Walt和Cooper利用反應(yīng)時測量范式而發(fā)現(xiàn)。在反應(yīng)時實驗中，安排以固定時間間隔(如1.5秒)先后呈現(xiàn)的兩個刺激S1、S2，S1為預(yù)備信號，S2為命令信號，要求被試～旦覺察到s2就立即按鍵反應(yīng)。結(jié)果在S1出現(xiàn)不久，就觀察到腦電發(fā)生了負(fù)向偏轉(zhuǎn)，直至S2出現(xiàn)后被試按鍵CNV消失(Walter，CoopeL&Aldridge，1964)。隨著對時間信息加工電生理學(xué)機(jī)制研究的不斷深入，研究發(fā)現(xiàn)CNV波幅與時間信息控制加工系統(tǒng)中某些加工過程是緊密聯(lián)系的。譬如Macar等人(1999)在一項研究中要求被試盡可能準(zhǔn)確地產(chǎn)生2.5秒時距，之后給出被試三種反饋：“太長(2.6～2.8秒)”，“合適(2.4～2.6秒)”，“太短(2.2～2.4秒)”。實驗之后對CNV以反饋分類進(jìn)行疊加，結(jié)果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生時距越長，CNV被幅越高。Macar等因此推測CNV波幅可能反映了時間脈沖累加過程中神經(jīng)元激活情況，注意資源分配到累加過程越多，神經(jīng)元激活強(qiáng)度越大，波幅越高。陳有國和黃希庭(2007)采用雙任務(wù)實驗范式探討時間知覺注意調(diào)節(jié)的動態(tài)過程。通過指導(dǎo)語使被試按照比例將注意分配到聲音刺激的時間屬性與音調(diào)屬性上，形成對時間因素不同注意程度的五種注意條件：T，完全注意時間；T>p，注意時間多于注意音調(diào)；唧，注意時間和注意音調(diào)一樣多；t

自從研究證實CNV波幅變化可以在時間信息控制加工系統(tǒng)的框架內(nèi)得以詮釋，一些研究就開始試圖以CNV波幅為指標(biāo)探討時間信息加工的統(tǒng)一機(jī)制問題。Gibbons(2004)等對2秒、4秒及6秒進(jìn)行了時間復(fù)制任務(wù)，并記錄了時間編碼和復(fù)制過程誘發(fā)的CNV，并經(jīng)過電流密度技術(shù)轉(zhuǎn)換之后再進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不管在編碼階段還是復(fù)制階段CNV波幅的電流密度在三種時距條件下無顯著差異，這意味著2秒、4秒及6秒具有共同加工機(jī)制。張志杰等人(2006)等采用時間兩分法考察了不同長度時距加工過程中誘發(fā)出的CNV特征差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)1600ms比400ms加工過程誘發(fā)出更大的CNV，但是CNV波幅可能反映了來自起搏器所釋放脈沖的累積過程。因此張志杰等認(rèn)為研究結(jié)果可能并沒有反映出不同時距加工機(jī)制的差異，而只是一種時間信息累積過程，即呈現(xiàn)刺激時距越長，在累加器中累積脈沖數(shù)目越多，CNV波幅越高。這些研究說明了CNV的出現(xiàn)均反映一種共同控制加工機(jī)制，這種加工機(jī)制不僅涉及數(shù)秒時距加工，而且也包含在數(shù)百毫秒的時距加工過程中。

總之，CNV可能是時間信息控制加工的一項有效指標(biāo)，CNV波幅受分配到時間信息加工上注意資源的調(diào)節(jié)，CNV波幅不論在數(shù)百毫秒還是數(shù)秒時距加工中均涉及相同變化趨勢，這一切證據(jù)均支持了人類存在時間信息控制加工系統(tǒng)。

2.3自動與控制加工共同指標(biāo)——OSPs

如果MMN和CNV從各自角度證實了時間信息自動加工和控制加工的存在，那么OSP的出現(xiàn)則直接證實了自動加工和控制加工在時間信息加工機(jī)制中的共存。呈現(xiàn)給被試一系列規(guī)則事件，如果其中某一個事件缺失時，OSPs會在距離缺失事件某一固定時間點(diǎn)鎖時出現(xiàn)(Macar&Vidal，2004)。OSPs是一種不需要任何外部刺激就能誘發(fā)出的內(nèi)源性復(fù)合成份，正如先前的一些研究所強(qiáng)調(diào)的OSPs對應(yīng)著時間學(xué)習(xí)的最初的形式。OSPs通常由一個較早出現(xiàn)的通道特異性負(fù)成分和一個緊隨出現(xiàn)的峰值300ms左右的通道非特異性正成分組成。這兩個子成分相繼出現(xiàn)意味著時間信息加工可以發(fā)生在一般認(rèn)知加工流程的不同階段。通道特異性負(fù)成分表征時間信息加工的初級形式，而緊隨出現(xiàn)的正成分可能代表了一種非特異性的時間信息加工的復(fù)雜形式，這種復(fù)雜的時間加工形式是獨(dú)立于感覺通道的。

人類時間信息加工機(jī)制既包括自動加工和控制加工。一個非常重要的證據(jù)就是人類在高頻刺激流中即使在沒有注意分配的情況下也誘發(fā)出OSPs，而在低頻刺激流中僅在注意遺漏刺激條件下才誘發(fā)出OSPs(Bullock，Karamiirsel，&Achimowiez，1994)。另有研究表明在較短刺激間隔條件下與注意無關(guān)的OSPs可能在動物腦皮層記錄到(Bullock，Karamlirsel，&Hofiamnn，1993)，這種電位對應(yīng)著時間信息加工的初級形式，是哺乳動物和低級物種的共同計時形式，極有可能是一種自動加工機(jī)制。與之對照的是，在較長刺激間隔條件下(例如3秒)在人類或者經(jīng)過良好訓(xùn)練的小白鼠腦皮層記錄到OSPs(Jongsma，Coenen，&van Rijn，2002)。這意味著較高級物種具有依賴于注意資源的時間信息加工的復(fù)雜形式，也極可能是一種控制加工機(jī)制。

總之，OSPs在較短刺激間隔的無注意條件和較長刺激間隔的注意條件下被誘發(fā)出來為人類時間信息既具有自動加工又具有控制加工提供了證據(jù)。

3進(jìn)一步的思考

以往研究以MMN、CNV及OSPs為指標(biāo)試圖對時間信息加工統(tǒng)一機(jī)制問題提出佐證，研究結(jié)果支持了人類時間信息存在自動加工與控制加工兩種機(jī)制。反思研究現(xiàn)狀，以下問題仍值得進(jìn)一步思考。

3.1時距加工機(jī)制的分段性問題

人類對時間的認(rèn)知是無限的，從過去，經(jīng)過現(xiàn)在直至未來。從時間全程角度探討人類時間認(rèn)知是否具有統(tǒng)一加工機(jī)制，自上世紀(jì)90年代起一直是研究者努力的方向。Michon等和Bree等研究發(fā)現(xiàn)人類時間認(rèn)知具有分段性，即對不同持續(xù)時間的表征是不同的(Michon，1992；Brce，1992)；黃希庭等也曾要求被試用時間單位和模糊統(tǒng)計法對過去時間修飾詞和未來時間修飾詞進(jìn)行賦值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)人類過去

心理時間和未來心理時間具有分段性，進(jìn)而提出了時間認(rèn)知分段綜合模型(range-synthesis model oftime cognition)(黃希庭，李伯約，張志杰，2003)。所謂時間認(rèn)知分段綜合模型是指人類對時間的認(rèn)知具有分段性，不同時距具有不同表征，個體無論對哪一種時距的認(rèn)知均受多種因素，例如事件的數(shù)量和結(jié)構(gòu)、通道性質(zhì)和特點(diǎn)、時序和時點(diǎn)的性質(zhì)、注意資源、編碼方式、分段和提取策略、實驗指標(biāo)，以及個體的時間信念、情緒、疾病等的影響(黃希庭，2001)。該模型從宏觀視角指明了人類的過去時間認(rèn)知與未來時間認(rèn)知均存在三種心理機(jī)制，每一種長度范疇的心理時間機(jī)制受多種因素影響。現(xiàn)在假定以毫秒至數(shù)秒時距范疇為考察對象，這種范疇內(nèi)時距是否不僅存在自動加工和控制加工兩類機(jī)制，而可能是三種甚至三種以上呢?每一類機(jī)制又具體是怎樣運(yùn)作的呢?譬如受哪些因素影響以及如何影響等仍將是未來值得深入探索的問題。

3.2時距加工機(jī)制的分段指標(biāo)問題

MMN可以作為探測腦部自動時間信息加工的一項有效指標(biāo)，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)人類自動時間信息加工不但發(fā)生在數(shù)百毫秒，而且在1秒以上時距加工也會出現(xiàn)，只是人類表現(xiàn)在數(shù)百毫秒內(nèi)的自動加工能力更強(qiáng)(Naatanen，Syssoeva，&Takegata，2004)。CNV最早由Walt和Cooper利用反應(yīng)時測量范式而發(fā)現(xiàn)，其后隨著研究的深入被發(fā)現(xiàn)與時間信息控制加工有著密切聯(lián)系。有研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在刺激信號呈現(xiàn)190ms之后明顯CNV被誘發(fā)出來，且190ms至540ms的平均波幅受分配到時間信息加工注意資源的調(diào)節(jié)(陳有國，張志杰，黃希庭，2007)。這似乎說明了200ms左右以后就出現(xiàn)認(rèn)知控制加工。由此看來，對于人類時間信息自動加工和控制加工分界點(diǎn)的觀點(diǎn)比較混亂，那么怎樣來解釋這種現(xiàn)象呢?大概有兩種可能性：其一，自動加工與控制加工根本沒有明確分界點(diǎn)，只是在某一時距范疇內(nèi)其中一種加工占主導(dǎo)地位而已；其二，研究之間采用的指標(biāo)考察側(cè)重點(diǎn)存在差異，譬如MMN是一種差異波，基于原理是對無注意條件下時距失匹配加工能否被探測出來從而推斷這段時距內(nèi)發(fā)生了自動加工，但并不排除這段時距在注意條件下能進(jìn)行控制加工，這是一種對自動加工證實的推斷；而CNV是一種原始波，基于原理是對不同注意激活強(qiáng)度變化能否在CNV波幅上體現(xiàn)出來從而推斷這段時距內(nèi)是否發(fā)生了控制加工，但也沒有排除在這段時距內(nèi)的自動加工，這是一種對控制加工證實的推斷。另有研究盡管采用OSPs為指標(biāo)證實了人類時間信息自動加工和控制加工的存在(Bullock，Karamtirsel&Hofmann,1993)，但是它并不能直接表征時間信息加工過程，而只是一種間接地推斷。因此，未來研究或許不應(yīng)該糾纏于自動加工和控制加工的分界點(diǎn)，而是著重考查時間全程范疇內(nèi)的時距加工機(jī)制特點(diǎn)。