错误相关负波的形成机制及相关影响因素,心理学论文.docx
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1、错误相关负波的形成机制及相关影响因素,心理学论文近些年研究者从认知神经科学的视角考察个体在做出错误反响后的脑电成分,观察到一个与错误反响特定相关的负走向波形,因而将其命名为错误相关负波 (error related negativity,ERN) (Falken-stein,Hohnsbein,Hoormann, Blanke,1991) 。一般以为,ERN 表现为个体在做出错误反响后的150ms 内电位的明显负偏转,在 100ms 左右波幅到达峰值。ERN 是错误监控的一个主要反映指标,该成分只要在个体做出错误行为之后才会出现,当要求反响速度越快时其犯错的概率越大,随之 ERN 波幅也越大
2、(Gehring, Goss, Coles, Meyer, Donchin,1993) 。Rabbitt (1966) 发如今选择反响时任务中,正常成年人犯错后在接下来的第一次正确反响上的速度会变慢,研究者以为这种错误后反响速度变慢的现象是一种补偿机制,其目的就是对错误进行纠正 (Gehring Fencsik,2001)。当下对ERN 的神经起源进行解释的理论假设主要有冲突监控理论、表征失匹配理论和强化学习理论 (刘春雷,张庆林,2018)。各理论从不同角度对 ERN 进行解释:冲突监控理论以为,前扣带回 (anterior cin-gulate cortex,ACC) 负责评估、监控同时激
3、活的互相竞争的刺激通道或反响通道的冲突,该冲突阻止刺激 反响的匹配,冲突信息被传递到其它脑区,以加强认知控制减少冲突,进而完成行为调节,ERN 就是对这种冲突的反映;表征失匹配理论以为,监控系统存在一个用来比拟实际反响和应该反响的比拟器,当检测到不匹配时就会产生 ERN,然后激活行为补偿系统,ACC 面对错误时提供一种情感的或动机的信号来解决冲突;强化学习理论以为,ACC 利用通太多巴胺系统从基底神经节传递到 ACC 的错误信号来强化行为反响,错误发生后输入到 ACC 的多巴胺的减少可导致 ACC 某些神经元去抑制,进而诱发了 ERN (王丽君,徐雷,伍姗姗,谭金凤,陈安涛,2020) 。尽管
4、如此,各理论间并不是完全互相排挤的,研究者正致力于提出更具有解释力的整合模型(Zendehrouh,Gharibzadeh, Towhidkhah,2020),该模型增加的执行控制模块根据冲突信号和奖赏预测误差来调整控制的时间进程以及其对其它模块(actor module and critic module) 的控制强度。 1、 ERN 的神经起源大量关于 ERN 神经起源的研究 (Edwards,Cal-houn, Kiehl,2020; Notebaert et al ,2018) 虽未得到一 致 的 结 论 (Vocat,Pourtois, Vuilleumier,2018) ,但多数研
5、究以为 ERN 定位于扣带回,对正常被试 (Agam et al ,2018) 及部分特殊被试的研究(Houthoofd et al,2020;Kaczkurkin,2020) 均得到类似的结果;然而,还有研究发现扣带回并非是 ERN的唯一神经起源 (Steinhauser Yeung,2018)。 1 1 ERN 定位在扣带回的研究证据 1 1 1 来自正常人群的研究 以往采用 EEG 的研究显示 ERN 定位于 ACC(Vocat,Pourtois, Vuilleumier,2008),然而,Keil,Weisz,Paul Jordanov 和 Wienbruch (2018) 以为相比
6、EEG,由脑磁描记法 (magnetoencehalograph,MEG) 所测量的大脑中的磁场较少受解剖构造 (如脑脊液、硬脑膜等) 的影响,因此从理论上讲 MEG比 EEG 更能够精到准确地定位 ERN 的神经起源。Keil等应用 MEG 探究 13 名正常在校大学生在选择反响时任务错误试次上的错误相关脑区活动,同时采用分布式源模型来定位 ERN 的神经起源。其结果发现,ERN 定位于 ACC,这一点证明了 ACC 在检测错误时的作用。Agam 等 (2018) 采用反眼动任务并结合 MEG 和 EEG 发现,扣带回后部 (posterior cin-gulate cortex,PCC)
7、在错误监控经过中被激活,而fMRI 研究发现个体犯错时双侧前扣带回背部 (dor-sal anterior cingulate cortex,dACC) 有较大激活。细胞构筑和纤维联络的差异不同可能是 ACC 和 PCC 产生较大功能差异不同的形态学基础 (吴敏范,滕国玺,2000),ACC 和 PCC 分别被称为前部的执行区和后部的评价区。MEG 和 EEG 信号反映的是某一脑区内矢量电流的净影响,假如出现下面一种情况,那么电流的反向流动就会导致另一脑区的抑制活动:(a)双侧脑回内侧面上的对称激活;(b) 脑沟对侧皮质的激活 (Ahlfors et al ,2018);另外,fMRI 结果显
8、示,错误相关活动延伸到背侧前扣带沟对侧皮质范围,这也是导致 MEG 和 EEG 上 dACC 没有被激活的原因。但功能连通性分析发现,被试在任务经过中PCC 和 dACC 的血氧水平依靠存在协调性活动并且在静息状态下这两个区域是同一功能网络的子成分,PCC 和 dACC 通过扣带束有着直接的解剖联络(Schmahmann et al ,2007) 且 PCC 腹侧与 ACC 喙部和大脑区域内一个名为 默认网络 (default net-work) 的弥漫性基团的其它区域相联络 (Vogt,Vogt, Laureys,2006) 。然而,Agam 通过弥散张量成像来测量能够反映髓鞘和其它白质特性
9、的部分各向异性值时发现,扣带束后部上部分各向异性分数值越高那么个体在错误试次上的自我纠错速度也就越快。因此,研究者以为,ACC 和 PCC 在错误监控中的作用是不同的:PCC 直接检测错误,而 dACC 通过整合检测到的信息来做出正确行为。 扣带回作为大脑内侧面的主要纤维束,其在错误监控经过中的激活时间并不总是同步的,Edwards等 (2020) 采用独立成分分析法发现 ERN1与 ACC尾部和外侧前额叶皮质的活动有关,而 ERN2与ACC 喙 部有关 (ERN1波峰约在错误后 48ms 而ERN2波峰约在错误后 86ms,ERN1比 ERN2早出现约 38ms),由此可见错误监控经过中 A
10、CC 尾部和外侧前额叶皮质的激活要早于 ACC 喙部。 1 1 2 来自部分特殊人群的研究上述研究发现,正常被试犯错时其扣带回出现明显的激活,固然它在被激活的时候出现了不同步的现象,但扣带回作为 ERN 发生源的证据是充分的。对部分特殊人群进行的相关研究也进一步支持了上述结论 (Kaczkurkin,2020)。 Alexander,Stuss,Picton,Shallice 和 Gillingham(2007) 结合电生理学考察多名 ACC 局部损伤病人在调整的 Stroop 任务上的成绩发现,与正常组相比,实验组错误反响后的 ERN 振幅和错误纠正率均显著降低,这个结果在 Turken 和
11、 Swick (2008) 对dACC 损伤病人的研究中得到重复。神经影像和电生理学的证据从高特质焦虑症、强迫症和广泛性焦虑障碍的病理生理学角度发现,这些障碍的发病机理中一个重要特点就是错误相关 ACC 活动增加(Fitzgerald et al ,2005; Kaczkurkin,2020)。Hout-hoofd 等 (2020) 对精神疾病患者的研究发现,他们在冲突任务上错误率较高,ERN 振幅显著低于正常组,这与以往研究 (Foti et al ,2020) 的结论是一致的。近期 Renn 和 Cote (2020) 对 人造 睡眠剥夺被试的研究发现,在反响抑制任务上,睡眠剥夺组比睡眠良
12、好组的反响时长、准确率差且错误纠正率差,以上均呈显著性差异。固然睡眠剥夺是研究者对正常人进行的一种实验处理,然而不充足的睡眠给个体的错误监控系统带来了某种认知性的神经障碍,并反映在错误检测和错误后补偿加工上的缺陷(Gehring et al,1993);另外,他们的 ERN 振幅显著低于睡眠良好组,错误试次上扣带回背侧出现显著性激活,这与以往研究结果一致 (Hsieh,Li,Tsai,2018)。Nestor,McCabe,Jones,Clancy 和 Ga-ravan (2018) 的 fMRI 研究发现,在任务的错误试次上,戒烟者的左侧 ACC、左侧 PCC 比吸烟者相应脑区的错误相关血氧
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