认知控制神经机制

1、1反应速度小测验n反应二：读颜色，尽可能快地读出来n反应一：读字义，尽可能快地读出来2nStroop效应，认知控制、元认知Stroop RJ, 19333认知控制的概念、或功能nA remarkable feature of the human cognitive system is its ability to congfigure itself for the preformance of specific tasks through appropriate adjustments in perceptual selection, response biasing, and the on-

2、line maintenance of contextual information. nThe processes behind such adaptability, referred to collectively as congnitive contorlFrom Botvinick et al., 2001, psychological review4认知控制神经机制的基本问题n头脑中是否存在小人（homunculus）？由它来指挥大脑的工作？n如果确实有这样的小人，它存在于哪个/些神经结构中？或者由哪些神经结构来完成呢？n一个重大的进展是：认知控制可能包含冲突觉察和冲突控制两个环节。

3、5认知控制的冲突监测理论（monitoring hypothesis）n认知控制可能包括对冲突出现的监测或觉察，和对冲突的控制两个环节。n这在逻辑上是合理的假设，但通过行为数据不容易清楚的检验，因为仅有冲突觉察，而无冲突控制，在行为上将没有RT的差异。n也许认知神经方面的证据能够提供更好的说明。Eugene Higgins Professor of PsychologyDirector, Center for the Study of Brain, Mind and BehaviorDirector, Program in NeurosciencePrinceton University Pr

4、ofessor of PsychiatryUniversity of PittsburghCameron Carter, M.D.Director, UC Davis Imaging Research CenterProfessor of Psychiatry and Psychology6Stroop任务中的认知控制：冲突监测nIn the base model (shown in black), word-reading and color-naming pathways converge on a response layer, and task units bias processin

5、g towards one pathway or the other. nConflict in the response layer leads to activation of a conflict-monitoring element (blue), which, in turn, modulates activity of the task units.Botvinick et al., 2004Conflict monitoring and anterior cingulate cortex: an update, Trends in cognitive science7Matsum

6、oto and Tanaka, Science, 2004MacLeod and MacDonald,Trends in cognitive science, 2000ACC起着冲突出现觉察或监测的作用dorsal anterior cingulate cortex (dACC) signals the occurrence of conflicts in information processing, thereby triggering compensatory adjustments in cognitive control.8另一个理论：冲突调节理论（regulative hypoth

7、esis）n接受认知控制分为冲突出现的觉察和冲突控制的施行两个环节。n但认为是PFC，而不是ACC，觉察着冲突的出现；ACC或PFC都有可能控制着冲突。Michael PosnerProfessor, Department of Psychology,Institute of Cognitive and Decision SciencesB.S., 1957, University of WashingtonPh.D., 1962, University of Michigan9支持调节理论的认知神经证据nThe ACC responses are larger for neutral tha

8、n for congruent stimuli, in the absence of response conflict. This result demonstrates the engagement of the ACC in regulation itself.nThe ACC is involved in selectively enhancing the activation of the correct response until a selection threshold is exceeded.Roelofs et al., PNAS, 200610两个理论的主要分歧集中于A

9、CC与PFC的相对作用和相互关系上冲突监测假设冲突调节假设PFCACC11如何解决？n实验结果取决于任务设计，是否已有研究结果的差异是由任务的不同造成的？n常用的任务：Stroop, Flanker, Go/NoGo, Switch Task, Stop Signal Task, et al.n我们设计了一个新任务，PIC（Partially Incongruent Categorization），来研究认知控制的冲突监测和冲突控制的时间顺序。12PIC研究的方法和主要结果n在有清晰预期的情况，包含冲突的条件造成了明显的N2-P3波幅的增强，偶极子源分析显示，N2波峰时刻对应的偶极子源在dAC

10、C上，而P3波峰时刻对应的偶极子源在右侧LPFC上。这一结果对冲突监测假设给出了有条件的支持。Chen et al., 2007, Human Brain Mapping13反应发生之前加工水平的重要性nVirzi and Egeth, 1985; Baldo et al., 1998 认为冲突解决的关键是决策阶段的加工。基于Fodor（1983）心理模块性思想，冲突的解决可能发生在不同的认知加工水平上。推测：加工水平对决策解决方式有影响，特别是神经激活模式。Fodor, 1983, MIT PressColtheart, 1999, TICS14加工水平与反应强度双维度解释黑色实心箭头表示图

11、式化反应，灰色实心箭头表示临时性反应。反应1为基于知觉的图式反应，反应2是基于知觉的临时反应，反应3是基于思维的图式反应，反应4是基于思维的临时反应。位置越向下的反应具有越高的优先性。反应冲突的性质与反应之前认知加工的差异有密切关系，而不是的冲突性质，所造成的脑激活可能是不同的。因此，我们提出反应之前最接近加工概念，Closest Process Prior Response，根据不同任务中CPPR水平，来解释该任务引起的冲突的及解决机制。基于心理模块性思想，至少可区分两个加工水平：知觉加工和思维水平。知觉水平的加工，应不涉及或很少涉及中心系统，比如对形状的知觉，而不命名；思维水平的加工，则必

12、须由中心系统来完成，比如涉及语音、语义加工，规则激活与转换等加工。15Neural Activity Dissociation between Thought-based and Perception-based Response Conflict Chen et al., 2007, Neuroimage, under review16左上：各个时刻点的波幅差异；左下：采用BESA得出的差异波皮层电位图；右下：采用sLORETA算出的偶极子等效源分布。17我们的一些新结果和结论n认知控制可能由ACC、PFC分别单独完成；也可能由两个结构协同完成，此时可能由ACC负责觉察冲突出现、PFC负责冲

13、突控制，也可能出现相反的工作模式。n实际上，ACC和PFC都分别具有冲突觉察和冲突控制功能，哪种功能受到激活与任务条件有直接关系。18我们进一步的预测n在觉察冲突出现的问题上：ACC和PFC都可能觉察冲突的出现。n如果冲突发生在输入信息与表征信息之间，则会由ACC来反映冲突的出现。n如果冲突发生在两个输入信息之间，则会由PFC来反映冲突的出现。19进一步的预测n在控制的问题上：n如果冲突发生在更低水平的动作反应之间，或几乎不需要中心系统参与的情况下，由ACC来执行控制。n如果冲突发生在更高水平的概念或表征之间，此时中心系统参与了主要的选择判断，则由PFC来执行控制。20当前的研究n为了处理预期对认知控制的影响，我们通过改变刺激类型的比例、提示和分析trial之间的顺序效应来实现。n此外，设计了更纯粹的冲突觉察任务，该任务不涉及冲突控制加工。因而在行为反应不会出现明显的差异。21新方案示意图timetime连续呈现同时呈现22初步结