杜瑋瑋 宋 婷 李富洪

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雙價效應(yīng)及其認(rèn)知機制*

杜瑋瑋1宋 婷1李富洪2

(1遼寧師范大學(xué)腦與認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究中心, 大連 116029) (2江西師范大學(xué)心理學(xué)院, 南昌 330022)

任務(wù)轉(zhuǎn)換時, 如果一個刺激不僅包含當(dāng)前任務(wù)的特征還包含另一任務(wù)的關(guān)聯(lián)特征, 這樣的刺激被稱為雙價刺激。雙價刺激能影響個體對單價刺激的加工, 使個體對后續(xù)所有單價刺激的反應(yīng)減慢, 這種現(xiàn)象被稱為雙價效應(yīng)(bivalency effect)。研究者發(fā)現(xiàn)雙價效應(yīng)具有一定的普遍性和穩(wěn)定性。對雙價效應(yīng)的理論解釋主要有情境捆綁說和基于經(jīng)驗的預(yù)測模型。雙價效應(yīng)的產(chǎn)生與額外視覺特征的提取及自上而下的認(rèn)知控制調(diào)整有關(guān), 前者主要與顳?頂聯(lián)合區(qū)的激活有關(guān), 后者主要與背側(cè)前扣帶回以及前輔助運動區(qū)的激活相關(guān)。

雙價效應(yīng); 沖突; 認(rèn)知控制; 背側(cè)前扣帶回; 認(rèn)知機制

任務(wù)轉(zhuǎn)換是執(zhí)行控制領(lǐng)域中一種主要的研究范式。任務(wù)轉(zhuǎn)換研究中, 通常使用多種實驗刺激探究轉(zhuǎn)換代價的加工機制。最常用的刺激僅具有單一的維度特征, 如顏色、字母大小寫等, 這種刺激被稱之為單價刺激(univalent stimuli)。具有兩個任務(wù)相關(guān)維度特征的刺激(圖1)被稱為雙價刺激(bivalent stimuli)。研究表明, 在任務(wù)轉(zhuǎn)換過程中, 雙價刺激比單價刺激的反應(yīng)時更長, 且表現(xiàn)出更大的轉(zhuǎn)換代價(Allport, Styles, & Hsieh, 1994), 且雙價刺激會影響后續(xù)單價刺激的加工(Egner & Hirsch, 2005; Woodward, Meier, Tipper, & Graf, 2003)。

Woodward等人于2003年首先研究了雙價刺激對單價刺激的影響。研究者依次呈現(xiàn)數(shù)字(1~9)、紅色或藍(lán)色的符號(如###)和字母三種單價刺激, 要求被試判斷數(shù)字奇偶性、符號顏色和字母大小寫。雙價刺激為書寫紅色或藍(lán)色的字母, 被試需要忽略字母的顏色, 判斷其大小寫。實驗包含單價block和混合block：單價block中是三種單價刺激; 而混合block中, 數(shù)字、顏色以及80%的字母任務(wù)為單價刺激, 其余字母任務(wù)為雙價刺激。實驗按照單價block、混合block、單價block的順序進(jìn)行。結(jié)果表明, 混合block中單價刺激的反應(yīng)時顯著長于兩個單價block中單價刺激的平均反應(yīng)時, Woodward等人(2003)將這種現(xiàn)象定義為雙價代價(bivalency cost), 后來又被稱為雙價效應(yīng)(Meier, Woodward, Rey-mermet, & Graf, 2009)。

1 雙價效應(yīng)的特點

1.1 雙價效應(yīng)的普遍性和穩(wěn)定性

Meier等人(2009)采用與Woodward等人(2003)相同的實驗范式, 使用不同的任務(wù)和材料也發(fā)現(xiàn)了雙價效應(yīng)。在其實驗1中, 研究者將數(shù)字(1~8)、彩色符號(#,$,%,&)以及字母(p, n, s, d)作為單價刺激, 要求被試判斷數(shù)字奇偶性、符號顏色和字母大小寫。字母任務(wù)中的20%以紅色或藍(lán)色的字體呈現(xiàn)作為雙價刺激, 被試需要忽略字母的顏色, 判斷其大小寫。同時, 研究者設(shè)置了1000 ms和2000 ms的刺激間隔考察其對雙價效應(yīng)的影響。結(jié)果表明, 三種任務(wù)都存在雙價效應(yīng)且兩種間隔條件下不存在顯著差異。為了防止顏色信息對數(shù)字任務(wù)的影響, 在實驗2中, 研究者將數(shù)字任務(wù)以聽覺形式呈現(xiàn), 不改變其它兩種任務(wù)的呈現(xiàn)方式。結(jié)果表明, 數(shù)字任務(wù)依然存在雙價效應(yīng), 說明雙價效應(yīng)不受刺激呈現(xiàn)方式的影響。為了進(jìn)一步驗證雙價效應(yīng)的普遍性, Meier等人(2009)在實驗3中將實驗任務(wù)和材料做了改變, 將符號(#, $, %, &)、數(shù)字以及字母作為單價刺激, 要求被試判斷符號字體大小(20號或180號字體)、數(shù)字奇偶性以及元音或輔音字母。雙價刺激為字體是20號或180號的字母, 被試需要忽略字母的字號, 判斷其為元音或輔音。同樣研究者設(shè)置了1000 ms、3000 ms和5000 ms的刺激間隔考察其對雙價效應(yīng)的影響, 結(jié)果表明, 不同實驗任務(wù)和刺激間隔條件下都存在雙價效應(yīng)。

圖1 混合block中刺激呈現(xiàn)示例

注：要求被試判斷幾何圖形的顏色、數(shù)字奇偶、字母大小寫; 圖中的字母a具有“顏色”與“小寫”兩個屬性, 是雙價刺激; 刺激上方的文字為正確答案(在實驗中并不出現(xiàn))。彩圖見電子版。

雙價效應(yīng)除了不受材料和呈現(xiàn)方式的影響外, 還不受按鍵設(shè)置以及年齡的影響。例如, Rey-Mermet和Meier (2012b)將數(shù)字、顏色和字母作為刺激材料, 并設(shè)置了反應(yīng)按鍵重疊和非重疊兩種條件。在按鍵重疊的條件下, 要求被試對數(shù)字、顏色和字母三種任務(wù)按b或n鍵; 非重疊條件下, 要求被試對數(shù)字任務(wù)按b或n鍵, 顏色任務(wù)按v或m鍵, 字母任務(wù)按c或“, ”鍵。結(jié)果顯示, 反應(yīng)鍵重疊和非重疊條件下, 三種任務(wù)都存在雙價效應(yīng)且大小相似。此外, 雙價效應(yīng)還存在于不同的年齡群體中。對雙價效應(yīng)的研究大都以大學(xué)生為對象, 而在Meier, Rey-Mermet, Woodward, Müri和Gutbrod (2013)以老年人為被試的研究中, 也發(fā)現(xiàn)了雙價效應(yīng), 說明雙價效應(yīng)在年輕人以及老年人群體中都是普遍存在的。

后續(xù)研究者采用相同的范式以及不同的實驗材料, 都發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定的雙價效應(yīng)(Grundy & Shedden, 2014a; Grundy et al, 2013; Rey-Mermet & Meier, 2012a, 2014; Rey-Mermet, Koening, & Meier, 2013)。綜上所述, 雙價效應(yīng)具有普遍性和穩(wěn)定性, 不受刺激特征、呈現(xiàn)方式、反應(yīng)鍵以及年齡的影響。

1.2 非沖突性和時間持久性

雙價效應(yīng)的非沖突性指不僅與雙價刺激有沖突特征的單價刺激(如圖1中的字母和顏色刺激)存在雙價效應(yīng), 與雙價刺激沒有沖突特征的單價刺激(圖1中的數(shù)字刺激)也存在雙價效應(yīng)。雙價效應(yīng)的另一重要特點是具有時間持久性。Meier等人(2009)在研究中設(shè)置了1000 ms、2000 ms、3000 ms以及5000 ms的刺激間隔, 結(jié)果顯示, 即使刺激之間的間隔為5000 ms時, 雙價效應(yīng)依然存在并可以持續(xù)20 s。

雙價效應(yīng)的非沖突性和時間持久性主要表現(xiàn)在雙價刺激產(chǎn)生的后效應(yīng)(after-effect)。為了驗證對新異刺激的朝向反應(yīng)是否可以解釋雙價效應(yīng), Rey-Mermet和Meier (2013)在研究中對比了新異單價刺激和新異雙價刺激引起的后效應(yīng)之間的差異。研究者采用的單價刺激是數(shù)字、紅色或藍(lán)色的符號以及字母, 要求被試判斷數(shù)字奇偶性、符號顏色以及字母大小寫。在新異單價block中, 新異刺激為綠色或黃色的字母; 而新異混合block中, 新異刺激為紅色或藍(lán)色的字母, 要求被試忽略字母的顏色, 只判斷其大小寫。結(jié)果顯示, 新異單價和新異雙價刺激的反應(yīng)時不存在顯著差異, 說明二者引起的朝向反應(yīng)相似。盡管如此, 兩種新異刺激引發(fā)了不同的后效應(yīng)。主要表現(xiàn)為, 與單價block中單價刺激相比, 新異雙價刺激引發(fā)了三種單價任務(wù)反應(yīng)的持續(xù)減慢, 出現(xiàn)了典型的雙價效應(yīng)。新異單價刺激最初也引起了三種任務(wù)的反應(yīng)減慢, 而隨后反應(yīng)時減慢只表現(xiàn)在與新異單價刺激有共同特征(字母任務(wù))的任務(wù)中。Rey- Mermet和Meier (2013)認(rèn)為這些結(jié)果說明, 雙價效應(yīng)的時間持久性和非沖突性并非源于個體對新異刺激的朝向反應(yīng)。

2 影響雙價效應(yīng)的因素

2.1 沖突特性對雙價效應(yīng)的影響

2.1.1 按鍵沖突

沖突數(shù)量是反映沖突特征的一個重要方面。在雙價效應(yīng)的研究中, 操縱沖突數(shù)量的一種方法是呈現(xiàn)按鍵一致和不一致的雙價刺激。前者指雙價刺激的兩個特征對應(yīng)的按鍵相同, 后者指雙價刺激的兩個特征對應(yīng)不同的按鍵(如圖1, 要求被試對紅色圖形按F鍵, 藍(lán)色圖形按J鍵; 大寫字母按F鍵, 小寫字母按J鍵。圖中的雙價刺激a具有紅色和小寫兩個特征且對應(yīng)不同的按鍵, 即為不一致的雙價刺激)。為此, 我們不難發(fā)現(xiàn), 與一致的雙價刺激相比, 不一致的雙價刺激還包含了按鍵沖突。

關(guān)于按鍵沖突對雙價效應(yīng)的影響, 不同研究者得出了不同結(jié)論。有的研究者認(rèn)為, 雙價效應(yīng)不受按鍵沖突(即沖突數(shù)量)的影響。如：Rey-Mermet和Meier (2014)對一致和不一致雙價刺激的研究顯示, 雖然不一致雙價刺激的反應(yīng)時顯著長于一致的雙價刺激, 但二者之后的單價刺激存在相似的雙價效應(yīng)。而Grundy和Shedden (2014a)的研究則發(fā)現(xiàn), 相對于一致的雙價刺激, 不一致雙價刺激引起了更大的雙價效應(yīng)。因此Grundy和Shedden認(rèn)為, 對沖突數(shù)量的操縱會影響雙價效應(yīng)的大小, 沖突越大, 引發(fā)的雙價效應(yīng)越大。雖然兩個研究得出了完全相反的結(jié)論, 但是, 我們發(fā)現(xiàn), 與Rey-Mermet和Meier (2014)的實驗相比, Grundy和Shedden (2014a)在實驗中將雙價刺激的位置進(jìn)行了偽隨機且雙價刺激后有較多的單價trial, 同時對按鍵做了平衡, 這些操作顯然能更好地控制額外變量。因此, 我們認(rèn)為其結(jié)論可能更加可靠。

2.1.2 任務(wù)轉(zhuǎn)換沖突

沖突的來源是沖突的另一特征。除了按鍵沖突, 任務(wù)轉(zhuǎn)換沖突也是沖突的重要來源。Rey- Mermet和Meier (2012a)考察了任務(wù)轉(zhuǎn)換和任務(wù)重復(fù)對雙價效應(yīng)的影響。在其實驗中, 將符號(#, %, &, $)、數(shù)字(1~4)和字母(A, P, T, U)作為刺激材料并按照AABBCC的形式呈現(xiàn), 要求被試分別判斷符號的字體大小、數(shù)字奇偶性和字母的大小寫。實驗1中, 刺激呈現(xiàn)順序為符號、數(shù)字和字母。其中, 雙價刺激為字體或大或小的字母, 要求被試忽略字母的字體大小(20號或180號字體), 判斷其大小寫(如A或a)。實驗2的任務(wù)呈現(xiàn)順序為符號、字母和數(shù)字。此外, 雙價刺激為字體或大或小的數(shù)字, 要求被試忽略數(shù)字的字體大小, 判斷數(shù)字奇偶性。實驗3的刺激呈現(xiàn)順序為字母、數(shù)字和符號, 而雙價刺激則為字體或大或小的數(shù)字, 且要求被試忽略數(shù)字奇偶性關(guān)注字體大小。實驗中呈現(xiàn)了包含兩種沖突的單價刺激(轉(zhuǎn)換條件下且與雙價刺激有共同特征), 一種沖突的單價刺激(重復(fù)條件下與雙價刺激有共同特征或轉(zhuǎn)換條件下與雙價刺激沒有共同特征)以及沒有沖突的單價刺激(重復(fù)條件下與雙價刺激沒有共同特征)。結(jié)果顯示, 在三個實驗中, 符號、數(shù)字和字母三種任務(wù)在轉(zhuǎn)換條件下的反應(yīng)時顯著長于重復(fù)條件, 證明存在轉(zhuǎn)換代價。更重要的是, 與雙價刺激有相關(guān)特征的單價刺激(如實驗1中的字母和符號刺激)在轉(zhuǎn)換和重復(fù)的條件下存在相似的雙價效應(yīng)。但是, 與雙價刺激沒有相關(guān)特征的單價刺激(如實驗1中的數(shù)字刺激), 僅僅在轉(zhuǎn)換條件下出現(xiàn)了雙價效應(yīng), 而在重復(fù)條件下雙價效應(yīng)則有所減小。這些結(jié)果說明沖突對雙價效應(yīng)的產(chǎn)生是必要的, 但是沖突數(shù)量和沖突的來源并不能影響雙價效應(yīng)的大小。

2.2 練習(xí)對雙價效應(yīng)的影響

練習(xí)也是影響雙價效應(yīng)的重要因素之一。Grundy等人(2013)將顏色、數(shù)字和字母的實驗材料作為單價刺激, 有顏色的字母材料為雙價刺激, 結(jié)合事件相關(guān)電位技術(shù)(ERP)研究了雙價效應(yīng)及練習(xí)對雙價效應(yīng)的影響。行為和電生理結(jié)果都顯示, 雙價效應(yīng)隨著練習(xí)的增多而減小。此外, 行為結(jié)果表明顏色任務(wù)存在最大的雙價效應(yīng)且較不容易受練習(xí)的影響。

練習(xí)對一致和不一致的雙價刺激產(chǎn)生的雙價效應(yīng)有不同的影響。Grundy和Shedden (2014a)對一致和不一致的雙價刺激的研究顯示, 一致和不一致的雙價效應(yīng)隨著練習(xí)增多都會減小。但隨著練習(xí)增加, 個體能夠準(zhǔn)確區(qū)分兩種雙價效應(yīng)并以不同的方式適應(yīng)它們, 主要表現(xiàn)為不一致的雙價刺激引起的雙價效應(yīng)較不易受到練習(xí)的影響。

3 雙價效應(yīng)的理論解釋

3.1 情境捆綁說

情境捆綁理論(Episodic context binding)認(rèn)為, 情境的捆綁不僅包含刺激、反應(yīng)和任務(wù)特征, 還包括刺激、反應(yīng)以及任務(wù)加工的情境, 是通過記憶過程形成的關(guān)于刺激、反應(yīng)以及任務(wù)加工的復(fù)雜情境表征(Allport & Wylie, 2000; Meier et al., 2009; Meier et al, 2013)。Rey-Mermet和Meier (2012b)的研究證明了情境捆綁說在雙價效應(yīng)中的合理性。在雙價效應(yīng)的研究中, 所有任務(wù)都使用相同的兩個按鍵, 因此對單價刺激的按鍵反應(yīng)可能會啟動雙價刺激的加工, 從而引發(fā)認(rèn)知沖突。為了排除反應(yīng)按鍵對雙價效應(yīng)的影響, Rey- Mermet和Meier (2012b)在研究中設(shè)置了反應(yīng)鍵重疊和非重疊兩種條件。在重疊的條件下, 所有任務(wù)使用相同的兩個按鍵, 非重疊條件下, 每個任務(wù)對應(yīng)獨立的按鍵。結(jié)果表明, 在按鍵重疊與非重疊條件下的所有任務(wù)都存在雙價效應(yīng)且大小相似, 說明雙價效應(yīng)不受單價和雙價刺激之間反應(yīng)鍵設(shè)置的影響, 而是受任務(wù)(或刺激)本身的特征所影響。

根據(jù)情境捆綁說, 雙價刺激出現(xiàn)的情境形成的復(fù)雜表征干擾了后面所有單價任務(wù)的加工, 個體為了應(yīng)對這種復(fù)雜的情境就減慢反應(yīng)速度, 從而引起雙價效應(yīng)。Meier等人(2013)的研究進(jìn)一步支持了情境捆綁說在雙價效應(yīng)中的加工機制。研究者以嚴(yán)重失憶癥病人和正常人為被試, 將顏色、數(shù)字和字母任務(wù)作為單價刺激, 紅色或藍(lán)色的字母為雙價刺激, 對比了兩組被試在雙價刺激后的表現(xiàn)。結(jié)果顯示與單價block相比, 正常組被試在混合block內(nèi)三種任務(wù)上都表現(xiàn)出反應(yīng)時持續(xù)減慢, 存在典型的雙價效應(yīng)。而失憶癥病人只在雙價刺激后的第一個任務(wù)中表現(xiàn)出反應(yīng)減慢, 持續(xù)時間較短。研究者認(rèn)為, 由于失憶癥病人的記憶缺陷, 導(dǎo)致任務(wù)與情境之間的捆綁受到了破壞。

3.2 基于經(jīng)驗的預(yù)測模型

基于經(jīng)驗的預(yù)測模型(History-dependent predictive model)認(rèn)為, 雙價效應(yīng)反映了認(rèn)知控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前認(rèn)知負(fù)荷對未來行為的調(diào)節(jié)過程(Grundy & Shedden, 2014a)。Grundy和Shedden (2014a)使用一致和不一致的雙價刺激考察了認(rèn)知負(fù)荷對雙價效應(yīng)的影響, 結(jié)果顯示, 與一致的雙價刺激相比, 不一致雙價刺激后引發(fā)了更大的雙價效應(yīng)且一致和不一致的雙價效應(yīng)之間存在顯著差異。根據(jù)基于經(jīng)驗的預(yù)測模型, 相對于一致的雙價刺激, 不一致的雙價刺激還包含反應(yīng)按鍵的沖突, 因此會引發(fā)較大的認(rèn)知負(fù)荷從而產(chǎn)生更大的雙價效應(yīng)。

Grundy和Shedden (2014b)利用ERP技術(shù)為基于經(jīng)驗的預(yù)測模型提供了實驗證據(jù)。研究者使用新異單價刺激和新異雙價刺激(一致和不一致的雙價刺激)考察了刺激新異性和認(rèn)知負(fù)荷在雙價效應(yīng)中的作用。研究者以顏色、數(shù)字和字母任務(wù)作為單價刺激, 紅色或藍(lán)色的字母為雙價刺激, 古英語字體書寫的字母為新異單價刺激。行為結(jié)果顯示, 不一致的雙價刺激引發(fā)了最大的雙價效應(yīng)。腦電結(jié)果表明, 不一致雙價刺激引起的腦電差異的時間窗口最長, 并在背側(cè)前扣帶回(Dorsal anterior cingulate cortex)的激活水平最高。由此不難認(rèn)為, 雙價效應(yīng)反映了認(rèn)知控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前認(rèn)知需求對行為的調(diào)節(jié)過程。當(dāng)認(rèn)知需求增加或減小時, 認(rèn)知控制會隨之改變(Grundy & Shedden, 2014a, 2014b; Sheth et al., 2012)。

綜上, 我們發(fā)現(xiàn)情境捆綁說和基于經(jīng)驗的預(yù)測模型之間并不互相排斥。情境捆綁假說強調(diào)自上而下的認(rèn)知控制在個體對“復(fù)雜”情景反應(yīng)調(diào)整中的作用。當(dāng)出現(xiàn)雙價刺激時, 以往的反應(yīng)經(jīng)驗(即剛剛對某一任務(wù)刺激的加工, 如對符號顏色的判斷)會影響被試對雙價刺激的反應(yīng), 要求被試抑制先前加工的反應(yīng)慣性, 保持對雙價刺激任務(wù)相關(guān)特征的注意集中。雙價刺激之后, 個體并不能立刻從剛剛發(fā)生的復(fù)雜情景中脫離, 對后續(xù)刺激的加工依然表現(xiàn)出一種“謹(jǐn)慎”的反應(yīng)?；诮?jīng)驗的預(yù)測模型強調(diào)認(rèn)知控制系統(tǒng)對干擾特征的抑制負(fù)荷隨沖突增大而增大, 從而導(dǎo)致雙價效應(yīng)增大。這一理論可以解釋反應(yīng)按鍵沖突對雙價效應(yīng)的影響, 但并不能很好地解釋雙價效應(yīng)的產(chǎn)生。可見, 兩個理論都提及任務(wù)經(jīng)驗在雙價效應(yīng)中的作用, 都認(rèn)為雙價效應(yīng)反映了認(rèn)知控制對行為的調(diào)節(jié)。兩者的主要區(qū)別是情境捆綁假說認(rèn)為這種調(diào)節(jié)是自上而下的過程, 是認(rèn)知控制系統(tǒng)對“復(fù)雜”情景的適應(yīng)性調(diào)節(jié), 與反應(yīng)鍵的沖突無關(guān)。而基于經(jīng)驗的預(yù)測模型則認(rèn)為雙價效應(yīng)與反應(yīng)鍵沖突有關(guān), 正是反應(yīng)沖突的存在改變了后續(xù)trial的認(rèn)知負(fù)荷, 從而產(chǎn)生雙價效應(yīng)。

4 雙價效應(yīng)的生理機制

4.1 雙價效應(yīng)的腦區(qū)：背側(cè)前扣帶回的調(diào)控作用

背側(cè)前扣帶回(dACC)在雙價效應(yīng)中有重要的調(diào)控作用。Woodward, Metzak, Meier和Holroyd (2008)使用功能性磁共振成像技術(shù)(fMRI)研究了雙價效應(yīng)的腦機制。首先研究者將混合block內(nèi)的單價刺激與單價block內(nèi)的單價刺激對比, 結(jié)果顯示, 混合block中的單價刺激激活了dACC以及前輔助運動區(qū)(Pre-supplementary motor regions)。同時研究者將混合block內(nèi)雙價刺激與單價block中對應(yīng)位置的單價刺激進(jìn)行對比, 發(fā)現(xiàn)雙價刺激也激活了dACC, 并與雙價效應(yīng)(即混合block中的單價刺激)引起的dACC的激活沒有顯著差異。Kerns等人(2004)和Woodward, Ruff和Ngan (2006b)使用fMRI對Stroop任務(wù)中色?詞一致和不一致刺激的研究表明, 之前的沖突刺激會影響當(dāng)前的任務(wù)并引起dACC的激活。Sheth等人(2012)使用fMRI和單神經(jīng)元記錄相結(jié)合的方法也證明了這一結(jié)果, 即沖突刺激以及沖突后的任務(wù)中都引起了dACC的激活。由此可知, 雙價效應(yīng)與dACC的激活密切相關(guān)。在任務(wù)轉(zhuǎn)換過程中, dACC的作用之一是監(jiān)控環(huán)境中的沖突, 通過發(fā)出打破任務(wù)慣性的信號來適應(yīng)新情境(Woodward et al, 2008)。此外, Woodward等人(2008)的研究結(jié)果是對沖突監(jiān)控理論的延伸, 當(dāng)沖突存在于之前的任務(wù)中(沖突不是由當(dāng)前的任務(wù)引起)同樣能引起dACC的顯著激活。

除了ACC在雙價效應(yīng)顯著激活外, 側(cè)顳?頂葉聯(lián)合區(qū)(Temporal-parietal junction)也與雙價效應(yīng)有關(guān)。Grundy等人(2013)發(fā)現(xiàn)在100~120 ms的時間窗口, 混合block中的單價刺激比單價block中的刺激波幅更負(fù), 源分析顯示, 這個成分或許反映了TPJ的活動。TPJ在早期視覺加工中有重要作用(Evans, Shedden, Hevenor, & Hahn, 2000), 這說明雙價刺激的出現(xiàn)也影響了認(rèn)知控制系統(tǒng)對后續(xù)單價刺激的物理特征的注意與知覺過程。

4.2 雙價效應(yīng)的時間進(jìn)程：沖突解決之后效

fMRI的研究清楚表明了dACC在雙價效應(yīng)中的重要作用。基于此, 一些研究將dACC在雙價效應(yīng)中的時間進(jìn)程進(jìn)行了進(jìn)一步探究。

首先, 研究者考察了大腦對雙價刺激的新異性及雙價效應(yīng)的早期加工, 以確定新異刺激是否為誘發(fā)雙價效應(yīng)的直接原因(Metzak, Meier, Graf, & Woodward, 2013; Rey-Mermet & Meier, 2013)。Grundy和Shedden (2014b)研究了新異單價刺激, 一致以及不一致的雙價刺激引起的腦電成分的差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在刺激呈現(xiàn)后100~120 ms, 混合block中的單價刺激比單價block中的刺激波幅更正, 這個成分反映了TPJ的激活。在刺激呈現(xiàn)后300~550 ms, 混合/新異單價block中的單價刺激比單價block中的單價刺激波幅更正, 這個成分與dACC的激活相聯(lián)系。新異單價刺激只引起了dACC的活動, 并沒有發(fā)現(xiàn)TPJ的激活?？赡艿脑蚴? 在混合block中, 對雙價刺激兩個線索的同時加工加強了對后續(xù)單價刺激特征的注意引起了TPJ的活動。這說明大腦在雙價效應(yīng)產(chǎn)生的早期階段(即注意調(diào)節(jié)階段)并未關(guān)注雙價刺激的新異性, 相反, 可能由于認(rèn)知控制系統(tǒng)自上而下的作用關(guān)注后續(xù)單價刺激的物理特征。此外, 不一致的雙價刺激之后的單價刺激引起的dACC的激活更強烈, 且腦電差異的時間窗口最長。因此這一結(jié)果支持了基于經(jīng)驗的預(yù)測模型。

其次, 研究表明雙價效應(yīng)與持續(xù)性電位(Sustained potential)對應(yīng)的沖突解決過程有關(guān)。Rey-Mermet等(2013)的研究顯示, 雙價效應(yīng)與刺激呈現(xiàn)之后650 ms引發(fā)的持續(xù)的頂葉正波和額葉負(fù)波相關(guān)。研究者認(rèn)為這個神經(jīng)信號反映了SP成分, 而SP成分主要與沖突的解決有關(guān)(Larson, Kaufman, & Perlstein, 2009; Wylie, Javitt, & Foxe, 2003)。在另外兩個經(jīng)典的任務(wù), Simon和Flanker任務(wù)中也存在沖突解決, 但這兩個任務(wù)的沖突解決過程通常與N2成分相聯(lián)系, N2成分主要與反應(yīng)沖突的干擾有關(guān)(Clayson & Larson, 2012; Spapé, Band, & Hommel, 2011)。而在雙價效應(yīng)的研究中, 并沒有發(fā)現(xiàn)N2成分的存在(Rey-Mermet & Meier, 2012a), 這也間接說明反應(yīng)沖突對雙價效應(yīng)的出現(xiàn)不是決定性的, 雙價效應(yīng)可能反映了沖突解決的控制過程。

再次, 在雙價效應(yīng)的研究中, 由于雙價刺激出現(xiàn)的次數(shù)太少(< 20), 研究者沒有直接將雙價刺激與單價刺激的腦電結(jié)果進(jìn)行對比。Poulsen, Luu, Davey和Tucker (2005)在任務(wù)轉(zhuǎn)換的范式中發(fā)現(xiàn), 在300~600 ms的時間窗口內(nèi), 雙價刺激比單價刺激的波幅更正。Grundy等人(2013)在同樣的時間窗口, 發(fā)現(xiàn)混合block中的單價刺激比單價block中的單價刺激波幅更正。雙價刺激與混合block中的單價刺激引發(fā)的ERP成分的相似性說明, 雙價刺激和雙價效應(yīng)引起的沖突之間有重疊的加工過程。雙價刺激引起的沖突可能繼續(xù)存在于后面的單價刺激中, 說明認(rèn)知控制的調(diào)整不僅會影響當(dāng)前沖突加工的表現(xiàn), 也會影響沖突后的加工(Botvinick et al., 2001; Egner, 2008), 體現(xiàn)沖突解決的后效。

5 小結(jié)與展望

雙價效應(yīng)具有普遍性和持久性, 會受到?jīng)_突特性以及練習(xí)的影響。對雙價效應(yīng)的理論解釋主要有情境捆綁說和基于經(jīng)驗的預(yù)測模型, 兩個理論之間并不互相矛盾。雙價效應(yīng)的產(chǎn)生與額外視覺特征的提取及自上而下的認(rèn)知控制的調(diào)整有關(guān)。前者主要與TPJ, 后者主要與dACC以及pre-SMA的激活有關(guān)。盡管當(dāng)前對于雙價效應(yīng)的產(chǎn)生機制及可能涉及的腦區(qū)已形成一些認(rèn)識, 但依然存在一些需要進(jìn)一步探索的問題。

首先, 雙價效應(yīng)的來源尚不清楚。雙價效應(yīng)指的是雙價刺激后混合block內(nèi)所有單價刺激的反應(yīng)時減慢。以往研究者對比單價block和混合block內(nèi)單價刺激的差異, 而至今沒有研究將混合block內(nèi)即雙價刺激前后的單價刺激進(jìn)行比較。因此不能確定雙價效應(yīng)是由于雙價刺激本身還是單價和混合block之間的差異引起的。將來的研究可以比較混合block內(nèi)雙價刺激前后的單價刺激, 不僅有利于確定雙價效應(yīng)的來源, 亦可探索認(rèn)知控制系統(tǒng)在block內(nèi)和block間對沖突刺激的不同加工過程。

其次, 雙價刺激與不一致刺激所產(chǎn)生的沖突后效應(yīng)有何不同？以往研究表明雙價刺激引起的沖突后減慢具有非沖突性和時間持久性, 雙價效應(yīng)可以持續(xù)長達(dá)20 s。Rey-Mermet和Meier (2016)對不一致刺激(Stroop、Flanker以及Simon任務(wù))的研究顯示, 不一致刺激引起的沖突后減慢也具有非沖突性和時間持久性, 但隨著任務(wù)進(jìn)行僅影響與沖突刺激有相關(guān)特征的刺激?？梢妰煞N沖突刺激引發(fā)的沖突后效應(yīng)極其相似。ERP研究表明, 對沖突刺激的反應(yīng)會引起dACC的激活。Stroop、Simon和Flanker任務(wù)涉及的沖突解決過程通常與N2成分相關(guān), 而對雙價刺激的研究尚未發(fā)現(xiàn)N2成分的存在。這說明認(rèn)知控制對雙價刺激與不一致刺激的調(diào)整可能不同。但目前未見研究者在同一實驗中對比這兩種沖突刺激及其后效應(yīng)。

最后, 雙價效應(yīng)關(guān)聯(lián)的腦區(qū)激活和時間進(jìn)程還需要進(jìn)一步研究。Woodward等人(2008)使用fMRI研究發(fā)現(xiàn), 雙價效應(yīng)顯著激活了dACC。在任務(wù)轉(zhuǎn)換中dACC對于打破任務(wù)慣性以調(diào)整反應(yīng)風(fēng)格有重要作用。而根據(jù)Meier等人(2013)提出的情境捆綁理論, 記憶對情境捆綁的形成有重要作用, 那么雙價效應(yīng)的產(chǎn)生應(yīng)該會引起記憶相關(guān)腦區(qū)的激活。因此, 未來研究有必要結(jié)合fMRI和ERP技術(shù)研究海馬等與記憶相關(guān)的腦區(qū)在雙價效應(yīng)中的激活情況, 以考察情境捆綁理論的合理性。如果關(guān)于刺激、反應(yīng)以及任務(wù)加工的情境捆綁存在, 那么雙價效應(yīng)涉及的認(rèn)知控制過程將不受沖突來源和沖突數(shù)量的影響, 這一發(fā)現(xiàn)是對認(rèn)知控制理論的重要擴展和延伸。

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Bivalency effect and its cognitive mechanism

DU Weiwei1; SONG Ting1; LI Fuhong2

(1Research Center of Brain and Cognitive Science, Liaoning Normal University, Dalian 116029, China) (2School of Psychology, Jiangxi Normal University, Nanchang 330022, China)

In task switching, a stimulus containing the features of the current task and the associated features of another task is defined as a bivalent stimulus. Exposure to bivalent stimuli affects the processing of univalent stimuli, slowing the response to all subsequent univalent stimuli. This phenomenon is called the bivalency effect. Researchers have found that the bivalency effect is generally and stably observed among various tasks. The theoretical explanation of the bivalency effect mainly comprisesand the. The generation of the bivalency effect is related to the extraction of additional visual features and top-down adjustment of cognitive control. The former is mainly related to activation of the temporal-parietal junction, while the latter is mainly related to activation of the dorsal anterior cingulate cortex and the pre-supplementary motor regions.

bivalency effect; conflict; cognitive control; dorsal anterior cingulate cortex; cognitive mechanism

10.3724/SP.J.1042.2018.01969

2017-11-13

*國家自然科學(xué)基金項目(31571118)資助。

宋婷和杜瑋瑋為共同第一作者。

李富洪, E-mail: lifuhong@jxnu.edu.cn

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