神游的事件相关电位时空模式分析

论文摘要

研究目的神游（mind wandering）是指人们不能稳定、持久地执行特定任务,注意焦点转移至任务目标以外的内部想法或沉思的一种心理状态。神游可导致特定任务的失败,常表现为错误反应速度加快。Antrobus （1968）报告在一个简单的信号探测任务期间,神游会随刺激频率增加而减少,其解释是特定任务和分神过程竞争有限的认知加工资源。Weissman等（2006）运用fMRI报告注意涣散（attentional lapse）与右侧额叶和前扣带区活动减弱以及默认网络（default mode network, DMN）活动增强有关。O’Connell等（2009）发现在错误反应之前20秒,脑电已发生变化。Smallwood等（2008）运用持续注意反应任务（sustained attention to response task, SART）和事件相关电位（event-related potentials, ERP）,发现错误反应之前的频发刺激P300波幅减小,提示神游期间大脑皮层减少了对外界环境的分析。刺激概率可影响心理期待和任务反应策略,但对神游的影响仍缺乏神经机制的探讨。本研究仍操作性定义外源信息加工任务失误前为神游阶段,调节罕发与频发刺激概率结构,运用SART任务和ERP时空模式探讨神游的神经机制。方法和对象10名在校大学生参与本研究,均为右利手,无神经精神疾患及精神病家族史,（矫正）视力正常。实验采用SART任务。刺激材料包含4类伴随（flanker）刺激图片,分别由5个箭头符号组成。其中“>>◇>”和“<◇《”为频发刺激,要求被试根据中间箭头方向分别按左键和右键,“<《《”和“》>>>”为罕发刺激,为了增大错误反应率,要求被试用与中心箭头相反方向的手来按键。每个图片持续时间300 ms,间隔700 ms。0.1/0.9概率组含有180个罕发刺激及1620个频发刺激,0.2/0.8概率组含有180个罕发刺激及720个频发刺激,0.3/0.7概率组含有270个罕发刺激及630个频发刺激,各个概率组分块实施,实施次序在被试内平衡。将罕发刺激的错误反应作为神游的标志,罕发刺激的错误反应和正确反应之前1-5个频发刺激的EEG片段用于叠加两类ERP,分别对应神游和非神游状态。采用2（神游：有/无）×3（罕发／频发概率：0.1/0.9,0.2/0.8,0.3/0.7）设计。分析时间为频发刺激前100 ms（基线）和刺激后900 ms。计算了罕发刺激的漏报率、频发和罕发刺激的感受性指标d、神游和非神游状态的反应时间。运用SPSS13.0以及ERP系统自身统计软件分别对行为结果和ERP数据进行分析。ERP及反应时间运用双因素重复测量方差分析：神游（有、无）×概率比（罕发／频发：0.1/0.9、0.2/0.8、0.3/0.7）。各通道ERP所对应的F值经插值则获得统计参数映像（statistical parametric mapping, SPM）,为控制重复测量设计中ERP数据的非球形分布带来的误差,F值显著阈值采用保守的自由度减半的方式调整。以α=0.05为检验标准。进一步给出三种概率条件下ERP配对比较神游（无—有）的SPM（t）时空模式图。结果1行为绩效（1）反应时间反应时间的神游与概率交互效应无统计学意义。神游主效应有统计学意义：F（1,9）=38.108,P=0.000,反应时间在神游状态（468.82±48.74 ms）短于非神游状态（485.82±51.53 ms）。概率主效应有统计学意义：F（2,18）=14.083,P=0.000,0.1/0.9组（460.54±46.46 ms）短于另外两组：0.2/0.8组（485.42±47.23 ms）与0.3/0.7组（485.99±54.85 ms）。（2）漏报率漏报率概率效应有统计学意义：F（2.18）=4.924,P=-0.020；其中,0.1/0.9组（24.61±11.65%）高于0.2/0.8组（19.94±9.94%）与0.3/0.7组（20.52±9.60%）。（3）感受性指标∥感受性指标d的概率效应无统计学意义：F（2.18）=0.825,P=0.454。0.1/0.9组（2.26±0.62）,0.2/0.8组（2.35±0.63）,0.3/0.7组（2.29±0.73）。2 ERP的SPM（F）神游与概率交互效应出现在双侧顶区（50-100 ms,150-200 ms,500-600 ms）和右侧颞枕区（200-250 ms）；概率效应出现在左前额和右侧顶区（300-350 ms）和双侧额区（800-900 ms）；神游效应主要存在于双侧枕区（100-350 ms）和额极（250-300 ms）；广泛双侧额颞顶区（400-600 ms）；左前额颞区和右额区（800-900ms）。3 ERP的SPM（t）三种概率条件下的ERP配对比较神游（无—有）的SPM（t）示在双侧前额（200-350 ms）,双侧颞-顶-枕区（450-550 ms）,双侧额-中央-顶区（750-850 ms）均达到显著差异。结论本研究行为绩效结果与Smallwood等研究一致：罕发刺激在其较高概率条件和神游状态下,其反应时间均缩短,罕发刺激的漏报率也更高,他们认为较高概率的罕发刺激可对外部注意系统提供更多外源性支持,从而缓和内源性监控系统的压力。本研究的感受性指标d缺乏概率效应表明概率结构变化不影响刺激的知觉和辨别,故神游更多由知觉后阶段的监控和决策失误等机制导致。本研究在较早阶段（300-350 ms）出现于左前额和右侧顶区的ERP概率效应提示自顶向下加工注意系统受刺激概率结构的影响,该系统可通过调节认知空间资源的分配而影响神游的发生,这由双侧顶区（500-550 ms）的神游与概率交互效应显示。Smallwood等仅报告神游时P300波幅较低。我们的结果显示神游效应出现在认知加工各个阶段：视知觉阶段的双侧枕区（150-350 ms）和额极（250-300ms）、判断和决策阶段的双侧额颞顶区（400-600 ms）以及反应监控阶段的左前额颞区和右额区（800-900 ms）。发生在双侧额区（800-900 ms）的神游效应与概率效应相互独立,均提示监控失败可能是神游发生的重要环节,这也与前述的感受性指标d’变化的解释协调。Braboszcz等（2011）认为神游导致警醒水平的降低,这可以解释神游对认知加工整体过程均产生影响。神游时注意焦点从当前任务转移至内部思维,导致对外部环境信息的粗浅加工以及容易出现反应失误。另一方面,神游的出现也可以是熟练化操作的结果,如何区分自动加工与认知疲劳导致的神游将是未来研究的重要课题。结论：SART任务概率结构可通过自顶向下注意系统调节认知资源分配而影响神游的发生。神游削弱认知加工整体过程的活动、反应虽加速但易错。神游可能系自顶向下注意系统的监控和预测失败所致。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 0 前言
• 0.1 注意
• 0.2 神游
• 0.3 疲劳
• 0.4 事件相关电位
• 0.5 功能神经影像
• 0.6 研究目的和预测
• 1 方法
• 1.1 被试
• 1.2 实验材料、范式和设备
• 1.3 统计分析
• 2 结果
• 2.1 行为数据
• 2.2 多通道ERP总平均波形
• 2.3 统计参数映像
• 3 讨论
• 3.1 行为绩效的概率效应
• 3.2 神游与P300的关系
• 3.3 神游的神经相关
• 3.4 疲劳和神游的关系
• 3.5 本研究不足之处
• 3.6 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间成果
• 中英文缩写索引
• 致谢
• 统计学证明