焦虑与执行功能子成分关系的实验研究05-04-BK

1、硕士研究生学位论硕士研究生学位论文文题题 目目焦虑与执行功能子成分关系的实验研究焦虑与执行功能子成分关系的实验研究作作 者者 姓姓 名：名：王王 淑淑 珍珍指导教师姓名：指导教师姓名：王有智教授王有智教授申申 请请 专专 业：业：基础心理学基础心理学学学 位位 级级 别：别：硕硕 士士学学 位位 类类 别：别：硕士研究生硕士研究生20052005 年年 4 4 月月分类号分类号密密 级级焦虑与执行功能子成分关系的实验研究焦虑与执行功能子成分关系的实验研究王淑珍王淑珍摘要摘要 执行功能（executive function, EF）是指个体在实施目的行为过程中以动态、灵活的方式协调多个认知子系统

2、活动的复杂认知过程，多种神经心理疾病都可以表现为执行功能障碍，与人类许多高级心理功能有密切关系，是心理学研究的一个前沿性课题。本文从神经心理疾病症状学的新视角来探讨焦虑与执行功能子成分的关系，对这种关系的系统研究有助于人们深刻理解神经心理疾病症状的一些内在机制, 进而加深对人类神经心理疾病状态时的信息加工特点和规律的认识。为了系统探讨焦虑与执行功能子成分的关系，本研究采用 Miyake 等人用潜变量分析法验证的执行功能的结构概念，分别探讨了焦虑两个维度（特质焦虑与状态焦虑）对执行功能三个子成分（抑制功能、注意转换功能和工作记忆的刷新功能）的影响作用。本研究以大学生为被试，进行了 1 个预备实验

3、和 3 个正式实验，预备实验中采用自陈式量表测量被试的特质焦虑水平，为正式实验筛选出高、低特质焦虑水平的两组被试；正式实验采用认知任务对被试的执行功能子成分进行测量，并在每一个实验完成之后采用自陈式量表对被试在该实验过程中的状态焦虑程度进行测量。实验一采用经典的 Stroop 命名任务测量被试的抑制功能，有一致条件和冲突条件，比较在两种条件下两组被试的实验结果，分析发现：高特质焦虑的个体在冲突条件下反应时延长，高状态焦虑个体在冲突条件下反应错误率较高，在反应时间上，特质焦虑状态焦虑刺激条件三因素之间交互作用达临界显著。实验二采用加-减法任务测量被试的注意转换功能，有简单任务和较难任务两个条件，

4、比较在两种条件下两组被试的转换计算时间差是否具有差异性。 结果发现, 高特质焦虑个体的转换计算时间差大于低特质焦虑的个体，而状态焦虑的主效应不显著，特质焦虑状态焦虑任务难度三因素之间的交互作用非常显著。实验三采用活动记忆范式测量被试的工作记忆刷新功能，有简单任务和较难任务两个条件，比较在两种条件下两组被试的工作记忆刷新分数。结果发现，在两种条件下，高状态焦虑个体与低状态焦虑个体的工作记忆刷新分数相比，前者成绩显著低于后者, 特质焦虑的主效应不显著，特质焦虑任务难度之间的交互作用显著。这三个实验的相关性分析表明，全体被试的抑制功能与转换功能、抑制功能与工作记忆刷新功能、以及抑制功能与工作记忆刷新

5、功能之间存在微弱的相关性，高特质焦虑个体的执行功能子成分间也存在显著的相关关系，然而，低特质焦虑个体的子成分间相关关系不显著。从本研究的三个实验结果得出以下结论：1、不同的焦虑维度对执行功能的影响作用不同，特质焦虑和状态焦虑分别对执行功能具有影响作用，特质焦虑状态焦虑之间没有交互效应。2、焦虑个体的抑制功能障碍，抑制功能受到特质焦虑、状态焦虑、及特质焦虑状态焦虑刺激条件之间可能存在的交互效应的影响。3、焦虑个体的注意转换功能障碍，特质焦虑、及特质焦虑状态焦虑任务难度三因素间的交互效应对注意转换功能有非常显著的影响。4、焦虑个体的信息刷新功能障碍，刷新功能受到状态焦虑、及特质焦虑任务难度间交互效

6、应的影响。5、个体的执行功能各子功能间并非完全独立，而是存在微弱的相关性，焦虑个体的相关性更加明显，说明了焦虑个体执行功能障碍是全面性的，而不是某一个子功能障碍。关键词关键词: 执行功能 焦虑 抑制功能 转换功能 工作记忆刷新功能 An Experimental Study on the Relations between Anxiety and three Subcomponents of Executive FunctionsWang ShuzhenAbstract Executive function (EF for short) is defined as a complex cogn

7、itive processing which includes several dynamic, flexible cognitive subcomponents when individuals performance an intent action. EF is a key field of psychology. It is closely related to many psychoneuroses. To explore the relations between anxiety and EF, based on semiological viewpoint of psychone

8、uroses, the present study discussed the effects of trait anxiety (TA) and state anxiety (SA) on three subcomponents of EF, namely effects on inhibition, shifting and updating. This paper employed the definition of EF proposed by Miyake and his research fellows, and the very definition was confirmed

9、by latent variable analysis. The present research will contribute to better understanding the mechanism of symptoms of psychoneuroses, as well as the cognitive characteristics and rules of psychoneuroses. The present study consists of one plot experiment and three target experiments. All subjects ar

10、e undergraduates. They were screened by self-reported scale in the plot experiment, grouped under high-TA and low-TA heads. The subjects subcomponents of EF were measured by three cognitive tasks in three target experiments. The SAs of subjects in three target experiments were immediately obtained b

11、y self-reported scale after each experiment. In Experiment 1, inhibition of prepotent responses was measured by the Stroop naming task, which included two conditions, conflict conditions and consistent conditions. Through analyzing the data, the following findings were achieved. In conflict conditio

12、ns, the response time (RT) of individuals with high-TA was longer than that of low-TA subjects; the rate of response error for individuals with high-SA was higher than that of low-SA subjects; the interactive effect of TASAConditions on the subjects RT was marginally significant. In Experiment 2, th

13、e mental set shifting was tested by the plus-minus task, which the cognitive task was performed in two conditions, that is, simple level and difficult level. After analyzing the data, two results were achieved. First, the main effect of the shifting time is significant, that is, for individuals with

14、 high-TA, the shifting times were longer than that of their counterparts in both conditions. Second, the interactive effect of TASAConditions was strongly significant. In Experiment 3, the information updating and monitoring was tested by the running memory paradigm that was employed in two conditio

15、ns, that is, simple task and difficult task. The results of this experimental data were that the main effect of SA is significant, that is, the scores of individuals with high-SA were poorer than that of their counterparts in both conditions; that the interactive effect of TAConditions was significa

16、nt. As to the relations among all data of the three experiments, the Pearsons correlation was produced. The data of three experiments were moderately correlated each other for whole subjects and high-TA subjects, respectively. However, there was no significant correlation for low-TA subjects data. B

17、ased on the results of three target experiments, five conclusions can be arrived at. First, the two dimensions of anxiety impact on the subcomponents of EF independently. There was no significant interactive effect of TASA. Second, inhibition of prepotent responses is deficit in individuals with hig

18、h-anxious, and this subcomponent of EF is impacted by TA, SA, and the possible interactive effect of TASAConditions. Third, mental set shifting is deficit in individuals with high-anxious, and this subcomponent of EF is impacted by TA and the strong interactive effect of TASAConditions. Fourth, info

19、rmation updating and monitoring is deficit, and this subcomponent of EF is impacted by SA and the interactive effect of TAConditions. Fifth, for all subjects, every subcomponent of EF is not completely independent, but moderately correlative to each other. For individuals with high-anxious, such cor

20、relation is more notable. The results suggest that the deficit of EF in individuals with high-anxious is not only limited to a certain subcomponent, but to all three subcomponents, that is, EF of individuals with high-anxious is generally deficit.Keywords: executive function, anxiety, inhibition of

21、prepotent responses, mental set shifting, information updating and monitoring前前言言.1一、课题综述一、课题综述.1（一）执行功能概念的演变 .11解剖学模块化方法界定的执行功能.12系统功能理论解释的执行功能.7（二）执行功能的结构 .91执行功能结构的性质.102执行功能结构的子成分及其测量方法.12（三）焦虑状态的执行功能研究 .141. 焦虑的相关研究.142. 焦虑与执行功能关系的相关研究.15二、问题提出与研究意义二、问题提出与研究意义.17三、实验过程及结果分析三、实验过程及结果分析.20（一）预备实验

22、 .201. 预实验 A.202. 预实验 B.21（二）实验一 .211. 被试.212实验设计与实验程序.213结果与分析.224小结.24（三）实验二 .251被试.252实验设计与实验程序.253结果与分析.274小结.28（四）实验三 .291被试.292实验设计与实验程序.293结果与分析.304小结.32（五）个体执行功能三个子成分间的关系 .32四、总讨论四、总讨论.34（一）焦虑对执行功能抑制子功能的影响作用 .34（二）焦虑对执行功能转换子功能的影响作用 .35（三）焦虑对执行功能工作记忆刷新子功能的影响作用 .37（四）焦虑个体的执行功能各子成分间的关系 .38五、结束语

23、五、结束语.40参考文献参考文献.43前言前言执行功能（executive function, EF）又叫中央执行1,2，它与人类许多高级心理功能有密切关系，因而是心理学研究的一个前沿性主题。执行功能是指个体在实施目的行为过程中以动态、灵活的方式协调多个认知子系统活动的复杂认知过程3。现有的研究表明，执行功能主要涉及额叶皮层与其它皮层及皮层下脑区的动态交互作用4,5，它曾被心理学家们看成是额叶的功能和居于人脑中无所不能的“小矮人” ，是一种控制所有其它认知活动的元认知过程6。Norman 和 Shallice、Baddeley 、Miyake 等众多学者分别从不同角度对其进行了深入的研究2,7

24、，使人们对它的理解越来越明晰和深刻。该领域的研究经历了从“额叶隐喻（frontal metaphor） ” 、人脑中“小矮人（homunculus） ”类比的研究阶段到对其内容结构的有效性进行探讨的转变，即从倾向于采用定位主义（localizationalist）的研究思路、到非模块化的单一功能结构、进而到多维功能结构的转变。Miyake 等人用潜变量分析法（Latent Variable Analysis）对执行功能的结构进行了研究，验证了执行功能的三个子成分，即抑制功能、注意转换功能和工作记忆的刷新功能，这三个子功能既相互分离又具有中度的相关性。在对执行功能这一概念本身进行研究的同时，执行

25、功能与神经精神疾病关系的研究也取得了很大的进展，但目前的研究都是围绕诊断维度开展的，且经常出现同一诊断的许多研究结果不一致的尴尬。由于焦虑是许多神经精神疾病的共同症状，由此认为有必要对这些研究结果是否都受到了焦虑症状的影响进行深度的研究和探讨。本文试图从对焦虑与执行功能的关系来探讨症状维度上的执行功能各子成分的变化，以期对走出当前同一诊断间研究结果不一致的困境有所启发和帮助。一、课题综述一、课题综述（一）执行功能概念的演变（一）执行功能概念的演变1 1解剖学模块化方法界定的执行功能解剖学模块化方法界定的执行功能（1） “额叶隐喻额叶隐喻”执行功能的研究源于额叶皮层损伤病人的研究。额叶是大脑发育

26、中最高级的部分，占大脑皮层的面积高达 33%，它的功能非常广泛，如专司动作的监控和协调，语言及言语的产生和加工、以及把感知觉、意识和记忆整合为有组织、有计划的行动等。额叶包括初级运动区、前运动区和前额叶(prefrontal cortex，PFC)，其中 PFC 与认知功能关系密切。前额叶解剖学上分为眶部、背部、内侧部和外侧部，研究中常用另一种部位划分法，将前额叶分为背外侧前额叶（DLPFC，BA9/46）、腹外侧前额叶（VLPFC，BA44/45/47）和眶额叶（OFC，BA10/47）8。前额叶皮层的损伤引起了一系列神经心理的缺陷，如：计划、概念形成、抽象思维、决策、认知灵活性、利用反馈、

27、按时间先后对事件排序、对动作的监控等方面的困难，同时伴有情绪障碍9。这些障碍所对应的一系列能力就是“执行功能”这一术语最初的含义10,11。因为这些能力与前额叶皮层的联系，便有了执行功能与额叶相联系的假设。因此执行功能的定义很宽泛，除上述的能力外，前额叶甚至额叶的其它一些功能也都包括在执行功能这一概念之中，诸如：获得和维持解决问题框架（problem-solving set）、组织技能、选择性注意、控制、维持最佳认知框架（cognitive-set）等8，传统上人们常常将执行功能和前额叶皮层（prefrontal cortex，PFC）这两个术语交替使用。前额叶皮层一直被认为是执行控制的重要结

28、构。前额叶皮层损伤导致判断力、计划和决策能力下降,被称为“执行障碍综合症”(dysexecutive syndromes) 12 。对执行功能的研究除了对额叶损伤病人的研究外，该领域中，从动物实验到对人的大量研究成果都证明了执行功能与前额叶的密切联系，以及前额叶在高级认知加工中的重要作用是通过作为执行功能协调机制的中央执行系统来反映的。 动物实验模型的结果显示13：一般认为鼠类、猴子和人类的前额叶一样，具有执行功能，即最佳复杂行为序列图式，包括注意的选择性、干扰的抑制、行为的监控、任务的转换、工作记忆、计划和决策14,15。首先，有关注意转换功能的研究较多。在鼠类的实验中发现，前额叶中部损伤的

29、实验鼠在执行几个时间序列化动作时受到影响。 时间序列化动作涉及注意加工，特别是注意的分配和转换功能。大量的研究表明，注意功能在额叶。越来越多的证据提示，背外侧额叶受损的灵长类动物表现为从一个知觉维度到另一个知觉维度的注意转换困难，而眶额叶皮层的损伤，逆向学习能力受到明显的影响。这些研究结果说明啮齿类动物确实存在注意转换功能障碍，而这一障碍可以发生在额叶中部、额叶背外侧和眶额叶损伤时16,17。其次，关于抑制、控制功能，研究发现实验鼠在冲动性选择与自我控制能力上存在障碍18。在灵长类动物实验中，运用电生理学方法和动物模型法，Fuster和Alexander、Goldman-Rakic、Jacob

30、sen，以及Miller等人观察到前额叶在目标维持和目标表征中必不可少；Petrides的研究表明前额叶在监控、操作及表征评价上是必须的解剖结构。第三，关于工作记忆的功能，前额叶皮层，特别是背外侧，对工作记忆表征进行即时的维持，这种维持对于产生可能行为的调解是必不可少的，特别是干扰条件下的行为19。这些动物实验结果说明前额叶皮层是它们的执行功能或中央执行控制的重要解剖学基础20。虽然人类 PFC 有别于动物，但人类和鼠类、猴子都属于啮齿类动物，它们的前额叶解剖框架和细胞结构虽有一些差异，但也有一定的相似性，动物实验的结果对于人类执行功能的研究有启发作用。在鼠类和灵长类动物实验的基础上，开展了对

31、人类执行功能的影像学研究。大量的脑影像学研究指出，人类的执行控制过程确实发生在前额叶。首先，执行功能作为注意控制与转换的作用引起了较大的关注。双任务测验中，发现背外侧前额叶在双任务条件时活动增加，而在单任务时没有这种变化，说明了在执行功能的注意控制与转换功能上 DLPFC 发挥了作用21，它在认知加工中起着分配和协调注意资源的作用2。因此，前额叶与控制条件下的提取、选择、目标相关表征的维持和/或操作有关22。其次，关于工作记忆的研究，Braver 运用工作记忆容量的研究范式，在阅读广度测验（reading span test，RST）中，发现随着工作记忆任务要求的增加，前额叶皮层的活动亦增加，

32、这种活动变化模式得到了Bunge、Cowan 和 Rypma 等研究的验证。在ERP的有关研究中发现，工作记忆刷新功能障碍时，前额叶可以出现异常慢波活动。这一结果提示，刷新障碍表现为把新信息整合到存储的工作记忆的功能发生变化23。基于大量的研究结果，Petrides 和 Owen 等人提出了一个前额叶两阶段模型（a two-stage model of PFC）。在认知加工中，腹外侧前额叶促进控制皮层后续表征的提取，也就是一些理论所提出的，腹外侧前额叶负责所提取表征的实时维持；而背外侧前额叶，则被认为是对腹外侧实时维持表征的监控和操作起调节作用的部位。这种观点把前额叶的腹外侧和背外侧的功能表述

33、为层级结构，即背外区操作腹外侧的加工结果20。前额叶两阶段模型虽然对腹外侧和背外侧前额叶的功能做了解释，但没有说明额叶在人类情绪中的作用。关于额叶与情绪之间关系的研究可追溯到1848年。Heilman等在他们 1983 年出版的人类情绪的神经心理学（Neuropsychology of Human Emotion）一书中引用1848年美国佛蒙特州的铁路工人 Gage 所遭遇的意外事故来说明额叶与情绪之间关系。 近一个半世纪后，经采取 X 线和计算机三维模拟技术，发现 Gage 受损的是双侧额叶中下部分和额叶的腹内侧区，尤以左侧 PFC 为甚。这是额叶与情绪、社会性行为直接相关的典型病例24。除

34、了外伤， 对其他原因如肿瘤和手术所导致 PFC 受损的研究也发现有情绪的变化。自 20 世纪 30 年代 Moniz 首次在临床上对患者行前额叶切除术以来，大量证据表明 PFC 在参与情绪调节上发挥着重要作用9。”有研究表明人类执行功能的某一方面可以表现在眶额叶的功能上。功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）对 OFC 的研究提示，在无动机时，腹内侧前额叶（MPFC）可能参与正性和负性的基本情绪表达，而对由正性或负性情绪状态引导的目标，DLPFC 更可能直接参与此目标的表达25。正电子发射层析技术（ positron emissi

35、on tomography，PET）的研究发现，在负性情绪形成时，在右侧眶前回、额下回、额中回、额上回等发现葡萄糖代谢率增高；具体到焦虑情绪时 表现为 MPFC 被持续激活26。Baker等人的研究发现了额叶活动的一种模式，即在消极情绪状态下，背外侧额叶活动减弱，而眶额叶活动增强27，表明眶额叶参与情绪情感的反映。这一活动模式在有临床抑郁症状病人的治疗方面也得到了验证，那些抗抑郁药物疗效较好的病人在治疗后没有表现出这一活动模式28。对于上述研究结果，Tranel等人的观点做出了较好的说明，认为眶额叶负责把情绪的突显度（emotional salience）融合到认知过程的决策中29。眶额叶在消

36、极情绪时的活动变化，反映了PFC不仅参与记忆、注意、监控等认知活动，而且也参与心境、情绪情感过程。总之，额叶的不同部位受损对执行功能的影响也不同,如背外侧额叶损伤对于注意、计划、工作记忆等影响较大,腹外侧损伤注意的监控功能下降，影响注意定势转换和行为的灵活性，腹内侧损伤则影响基本情绪的表达，而眶额叶损伤的患者则在抑制功能、情绪、心境等方面作用影响较明显30 。尽管这些研究结果为额叶皮层是执行功能的物质基础提供了大量的依据，然而，Pennington 和 Ozonoff 对于两者间的关系却持有不同的观点，他们认为这样对于执行功能进行定位缺乏确凿证据6，31，因为额叶与其它脑区有广泛的联系，如额叶

37、的主要功能之一是记忆，相关的功能影像研究表明，正常的工作记忆涉及多个皮层区域的协调活动32,33；PFC 各部分与情绪的精确对应关系，目前尚未明确34；而前额叶损伤的病人，各种执行功能障碍表现出多样性，即使相同部位的损伤，执行功能受损情况也不尽相同35，Baddeley、Carpenter 和 Morris 提出的前额叶局灶性损伤病人残存的执行功能是由许多脑区支持完成的，而不仅仅是额叶5，36,37。这些相关的研究表明，前额叶皮层不足以解释执行功能，很难把执行功能归属于仅仅是额叶产生的功能。因此，Pennington 和 Ozonoff 用“额叶隐喻”这一术语来说明执行功能功能与额叶之间这种不

38、明确的关系6。有学者明确指出，把执行功能理解为额叶的功能不仅不合适，而且在某种程度上是同一语的反复31。 （2 2）“小矮人小矮人”类比类比大量的实证研究表明，眶额叶与背外侧前额叶等的损伤可引起一些神经心理症状，但相似的症状也可以由皮层下结构的损伤而引起。这一现象的病理生理基础在很长时间之内没有得到圆满的解释。这一问题至到对脑的认知结构框架有了认识之后才得以解决38。在解剖学水平上，啮齿类动物如鼠类、猴子和人类的额叶与脑干上部、丘脑、小脑以及大脑皮层其它区域有丰富的神经联系，而PFC与大脑其它区域的联系则更为密切，与所有的感觉区都有往返的纤维联系13,38。目前在关于执行功能研究中，普遍认同的

39、观点是：执行功能的物质基础在前额叶及其它与之处于动态交互作用的脑区5。这一交互作用的解剖学基础是前额-皮层下环路形成的主要网络。这些网络调节人的认知活动及情感体验。目前研究发现，从前额叶到皮层下有五条平行的环路联系，分别把前额的特定区域与纹状体、基底核和丘脑相联系。这些环路分别起源于运动旁回、额叶眼区、前额叶背外侧部、眶额叶、以及额叶前扣带回一部分。分别构成运动旁回环路、眶额叶环路、前额叶背外侧环路、眶额叶环路和前扣带回环路，与执行功能相关的主要是后三条环路。这种开放式的传入和传出环路连结、协调功能相似的脑区活动，特定的化学结构和多种神经递质的交互作用调节每一环路的活动。特定环路的损伤引起相应

40、的额叶-皮层下环路综合征，如背外侧前额叶环路的损伤引起执行障碍综合征，眶额叶环路损伤导致以去抑制为特点的人格变化，扣带回环路损伤表现为动机下降、情感障碍38。在情绪调节上，额叶边缘系统尤为重要。人类大脑存在两条相互独立而平行的通路，即“额叶内侧扣带回海马通路”和“眶回额叶颞叶杏仁核通路”，这两条通路对心境和行为都有调控作用。情绪的中枢环路有前扣带回、海马、岛叶、PFC 和杏仁核等结构，情绪的改变也就会随着不同部位的结构缺损或功能变化而有所不同。目前已知 PFC 病变致使情绪改变，而情绪的变化又影响着大脑的其他部位的功能，这可能是由于在顶、额和扣带回之间存在着广泛的联系34,39。无论是上述五条

41、环路还是额叶-边缘系统，都不难看出，前扣带回（anterior cingulate cortex，ACC）及其与前额叶的交互作用对执行功能和情绪调控的关系最为密切。前扣带回位于大脑额叶内侧，除其24区前部的解剖学划分有争议外，其它部分属于边缘系统，一些研究者把ACC划分为ACC回喙部/腹侧/前部（大约定位于胼胝体膝部）及尾部/背侧/后部40。Bush综述了大量的神经影像学资料，发现当执行情绪任务时，ACC腹侧部被激活，而当神经精神症状（如焦虑、强迫症等）发作时，该区域也同样被激活；当执行认知任务时，ACC背侧部激活。因此，ACC腹侧/喙部负责情绪情感加工，称为情感部分，而背侧/尾部负责认知加工

42、，称为认知部分41,42。ACC可以监控正在进行的目标定向行为，在出现反应冲突或错误时提供信号，并能根据当前的任务加工要求将注意资源在相关脑区中进行有效配置，因而可能是执行功能神经网络中的一个高级调控结构。近两年来有关ACC参与执行功能的内在作用机制的研究表明，反应冲突与错误监控可能由 ACC 分离的功能系统来调节。Veen 等采用 ERP技术检查了ACC 在监控反应冲突与监控错误的时间模式，结果提示，尾部 ACC 的先期活动表明这一脑区可能对监控冲突的发生起作用，但在错误监控上，尾部与喙部 ACC 活动可能是相分离的43,44。PET和fMRI探测到在多种认知任务中，ACC的血流增加，如在注

43、意分配、动词生成、词汇流畅、工作记忆、冲突时等。ACC前后两个区域无论是在细胞结构上，还是在解剖结构连结上均不相同45。也许这一特点恰好成为ACC的各种具体功能的物质基础。新近提出的观点探讨了PFC和ACC在认知活动中的关系及其分离性。MacDonald等 (2000)采用Stroop任务的一种变式对PFC和ACC的功能进行了分离。在注意方面，发现两者的激活是有条件的，前者在一致条件下激活，后者在冲突条件下激活，说明当对任务的监控需要较强的注意控制时ACC激活，而PFC则是维持与任务相关的行为时起着自上而下的注意支持作用。另外，Smith 和 Jonides22也提出，ACC调节预先反应的抑制

44、水平，而PFC则反映了系列加工中的注意和控制的操作。对于注意来说，PFC负责注意保持，即分配注意到所要保持的加工过程上，ACC负责注意管理，即缓解释放两个任务间的冲突，注意功能的协调是ACC和PFC两者交互作用的结果，ACC的激活可以引起认知控制的转换。在工作记忆方面，Osaka 等人的研究发现，词汇工作记忆容量的神经基础是ACC-PFC间的网络系统21。Koski 和 Paus 做了107项PET研究的元分析，提出在任务难度增大到一定程度时，ACC背侧（32区）和中额叶的联合激活。由此揣测，如果ACC不能有效地侦察到冲突，那么它就不可能向前额叶背外侧发出信号，那么前额叶就不可能采取合适的策略

45、。因此，有效的ACC-PFC网络系统是保证认知活动顺利完成的前提。ACC-PFC间的网络系统的作用不仅体现在认知方面，也表现在情绪体验上。Eisenberger 等采用 fMRI 技术的研究也提示了ACC监控信号对负性情绪及其意义进行评价，发现人类被试的 ACC 在游戏过程中被拒绝或排斥时有更多的激活，与自我报告的悲伤程度成正相关；而右半球腹侧前额叶皮层(RVPFC)在被试被拒绝或排斥时也有激活，但与自我评价的悲伤程度成负相关，胼胝体上部的ACC促进一般的唤醒功能，当被试观看浪漫情侣的照片时，ACC有活跃的激活。这表明：ACC 的激活可能与自我评价的情感状态相关；ACC 的活性改变可能中介或调

46、节着 RVPFC 的悲痛体验，RVPFC 也可以通过中断 ACC 的活动来减低拒绝或排斥引起的悲痛、焦虑等负性情绪体验43。除ACC外，脑成像研究发现，执行功能不但激活额叶的一些脑区和ACC，同时也激活后部（主要是顶叶）的一些脑区。丘脑在记忆、执行功能、注意方面起着至关重要的作用，丘脑乳突管损伤的病人表现出短时记忆障碍，不同部分的丘脑结构涉及记忆、执行功能和注意功能，只不过丘脑结构在每一种功能中的作用仍不清楚。另外，海马萎缩及各种核团病变的人也表现为执行功能障碍46，这说明执行功能并不仅仅依赖于PFC和ACC，它还依赖于其它皮质区和皮质下区。动物试验、脑损伤研究及脑功能成像研究已证实PFC、A

47、CC、皮层下结构（基底节、丘脑、小脑）组成的皮层皮层下网络参与执行控制。有证据表明网络中不同部位损害可出现不同的神经心理学测验的异常，如DLPFC损害可表现认知活动的整合、转移、注意缺陷，而OFC损害可导致定势保持、情绪表达及行为控制障碍，ACC损害影响注意、抑制、行为监视及情绪情感体验的加工过程47。执行功能的完成,可能依赖前额叶皮层与其他皮层及皮层下区域之间动态的交互作用，只不过是在不同的执行功能中，所依赖的脑区各有侧重3。如在注意和抑制加工过程中，主要需要ACC的激活，DLPFC也有不同程度的参与；在反应抑制过程中，主要有DLPFC的活动；而任务管理则需要DLPFC和ACC的激活，但AC

48、C不占优势；在完成对任务的监控时，有右侧DLPFC的激活等；n-back任务范式的PET研究发现，正常的工作记忆刷新功能一般需要以双侧DLPFC和顶叶皮层下脑区参与，刷新功能障碍可能是缺乏双侧DLPFC 的激活，或在双侧顶叶皮层上脑区出现额外的激活48,49。不同的实验范式共同表明，信息刷新功能是前-后皮层网络交互作用的结果23。更确切地讲，不同的执行功能是脑的不同区域协同操作的结果。因此，执行功能成了居于人脑中各种适意的“小矮人” ， 肩负着很多说不清的高级认知功能，在人的认知活动中以某种神秘的方式做出种种重要的决策。由此可见，那种传统上认为执行功能的神经基础主要在前额叶皮质的观点已受到越来

49、越多的来自脑影像学方面证据的挑战，按照解剖-功能关系的观点，执行功能可以说是额叶与其它脑区交互作用的结果。然而这种对执行功能的界定也受到了一些质疑，目前更倾向于把执行功能看作是系统的功能而不是单一的神经结构基础。2 2系统功能理论解释的执行功能系统功能理论解释的执行功能综上所述，目前,执行功能的研究热衷于脑的模块化加工，即研究者倾向于采用定位主义的思路，然而就执行功能这样复杂功能而言，这种思路显然是不适宜的50，不能揭示关于执行功能的本质。然而，大量的研究结果使执行功能的主要类型得到普遍认可，主要包括以下几个方面:(1)注意和抑制。即注意与任务相关的信息和加工过程,同时抑制无关信息。(2)任务

50、管理。指在加工复杂任务时,将注意在不同任务中进行切换。(3)工作记忆。对信息进行暂时的存储和操纵。(4)计划。规划目标行为的加工序列。(5)监控。更新和检查工作记忆的内容,以决定下一步加工序列54。为了更好地阐释执行功能的这些类型，不断有专家提出研究执行功能的新思路，从功能上对执行功能进行定义，并形成了多种理论观点。20 世纪 80 年代中期以来，心理学领域出现的解释执行功能的主要理论有：抑制控制理论51、工作记忆理论52、高级认知能力模型53 和问题解决模型等54,55。(1)(1)抑制控制理论抑制控制理论执行功能可能存在多种不同的表现形式，其中注意与抑制可能是最基本的加工要素22。Badd

51、eley 与 Hitch（1974）提出了中央执行的注意控制模型，Norman 和 Shallice（1986）提出了注意监控系统（Supervisory Attentional System,简称 SAS） ，这两个模型都认为注意转移的能力是中央执行的重要成分。基于此，一种影响较大的观点是把执行功能定义为抑制控制（inhibitory control，简称 IC） ，所谓抑制控制是在实现某个认知表征的目标时抑制无关刺激的能力，即对自身行为的抑制能力56。执行功能障碍通常表现为持续性错误（perseverative errors） ，即持续重复不符合当前规则的优势反应，因而执行功能障碍被解释为

52、个体因为抑制机制的下降而不能抑制与目标冲突的优势反应倾向。但是抑制控制理论不能涵盖执行功能包含的所有现象，这种解释只是一种直接的、经验性的主张，具有明显的局限性10。(2)(2)工作记忆理论工作记忆理论大多数研究者认为工作记忆系统由“短时记忆”和“执行功能”构成的57。Goldman-Rakic 把 WM 评价为“也许是人类心理进化中最重要的成就” 58。许多研究者基于工作记忆的模型一个中央执行系统（central executive, 简称 CE） ，和它的两个从属系统（语音环路和视觉空间缓冲系统） ，研究时把执行功能与工作记忆的实际容量或功能容量联系起来，主要有四种研究策略，第一，协调两个

53、不同任务间操作的容量；第二，转换提取策略的容量，如在随机生成中所反应的转换策略；第三，选择一种刺激加以注意，而抵制无关刺激的容量；第四，保持与操作长时记忆中信息的容量。认为执行功能障碍主要是因为工作记忆的容量不足而造成的59。的确，几乎完成任何认知任务都在某种程度上需要工作记忆的参与，在工作记忆容量达不到任务要求的情况下，任何人都会表现出某种困难，因此，并不仅仅是执行功能任务才需要工作记忆的参与，仅仅利用工作记忆容量限制来解释执行功能障碍可能只看到了问题的表面现象。虽然这是一种有影响力、且目前研究较多的理论，但它也很不具体，有研究者批评指出，这一理论比“小矮人”的类比好不了多少2，它的缺陷非常

54、突出，如有关执行功能与暂时储存和通道特异性加工之间的模糊性关系是当前 WM 理论的一个致命弱点，无法明确地区分心理现象中的记忆成分和执行成分，可以说，CE 就象一个“破布袋” ，把过多的认知功能归其名下，以致于连 WM 的研究专家也说不清哪些认知加工属于 WM 的执行功能，而哪些不属于60,61。(3)(3)高级认知能力模型高级认知能力模型这种观点是把执行功能定义为一种更高级的认知机制或能力, 是一种控制所有其它认知活动的元认知过程。根据 Baddeley 与 Hitch 的中央执行的注意控制模型、Baddeley 的工作记忆多成分模型、以及 Norman 和 Shallice 的注意监控系统

55、， Denckla 和 Reiss 认为“执行功能是一种认知模型，它由效应器的输出元素，包括抑制、工作记忆、作出反应所必需的组织策略等组成” 62。这种观点只是罗列了执行功能包含的一些成分，而没有进一步说明执行功能是如何获得的、执行功能的各种成分之间存在怎样的功能关系等实质性问题50。(4)(4)问题解决模型问题解决模型基于已有理论的不足，Zelazo 等人提倡从宏观的角度来定义执行功能的思路，试图把执行功能的概念建立在问题解决的基础上，提出一个基于问题解决时间阶段（即从对问题的识别到解决所需的步骤）的执行功能框架。Zelazo 等通过对问题解决的分析得出一个框架，它包含了四个时间上和功能上不

56、同的步骤：问题表征（representation） 、计划（planning） 、执行（execution） 、评价（evaluation） ，其中执行包含形成意向（intending）和规则使用（rule use）两个子步骤，评价包含错误觉察（error detection）和错误修正（error correction）两个子步骤63。与高级认知能力模型相对，Zelazo 等人50采纳Luria的“将执行功能看作是一种功能，而不是一种机制或结构”的观点，提出复杂功能有两个值得注意的普遍特征，第一，可以通过多种方式来实现同一目标；第二，本身具有内在层次性。 Zelazo 等认为要描述执行功能这

57、样一个复杂的概念，需要以问题解决为中心，把问题解决的不同亚功能阶段有机地结合起来。对于执行功能的定义应根据其结果实现了什么来界定，执行功能的结果应该是深思熟虑的问题解决。这种观点承认高级认知过程内在的层次性和复杂性，但从“结构和功能”统一的观点看，功能是结构的功能，没有内在的结构成分，就不可能产生相应的功能性成分，因此，仅仅讨论“功能”也许是不够的，另外，利用问题解决模型来解释执行功能，容易将“执行功能”概念扩大为整个“认知”概念。综上所述，目前，对执行功能进行解释的多种观点，分别从不同方面对执行功能进行界定，并对其内容结构给予不同的理论解释。特定非模块化的理论观点只强调了执行功能的某一个或几

58、个方面，而解剖学模块化方法也没能得出解剖-功能关系的准确定位，可以说，还没有一种观点能够将上述理论或定位方法对执行功能的界定加以完整的概括，也没有对其结构进行具体的探讨，更没有对其结构的有效性进行证明。虽然执行功能是当前心理学研究的一个重要概念，然而却是一个定义混乱的概念，从中难以概括出执行功能的本质。因此，要想对执行功能的本质进行深入具体的研究，必须从方法学上另辟蹊径。（二）执行功能的结构（二）执行功能的结构对于执行功能的研究，无论是从前额叶与脑的其它皮层及皮层下结构之间动态交互作用方面，还是从功能上进行阐述的各种理论，都缺乏对其内涵的深刻认识，以致于在很长一段时间里，一些研究者把执行功能简

59、单狭义地理解为额叶皮层的功能；或被心理学家们看成是居于人脑中无所不能的“小矮人” 。尽管执行功能的“小矮人”类比无益于该领域的深入研究，但 Baddelly 认为，“小矮人”的类比还是有益的，因在这一研究领域中，在人们既不想接受解剖学方法的定义，也不想接受仅靠经典心理测量方法得出的定义时， “小矮人”类比却是一种可能的选择，启示研究者可以从功能层面上对“小矮人”肩负的功能进行系统的、具体的研究。Baddelly 指出，对“小矮人”每一项功能的剥离和解释，都是一种进步。如果能够定义并分析出一系列执行过程，就能使研究达到一个新的水平，进而揭示中央执行系统的可分离性、各执行功能间的关系等2。关于执行

60、功能结构性质的探索和研究曾一度成为制约执行功能研究发展的瓶颈。然而，借助于统计学方法的发展，新方法学的取向即潜变量分析法，使执行功能结构有效性这一广为关注的焦点性问题找到了有效的研究途径1。目前，执行功能逐渐被看成一些特殊的、具体的认知过程，如注意切换、对优势反应的抑制、记忆内容的监控与刷新、分时操作等,它们分别体现了以往单一执行功能的不同方面。1 1执行功能结构的性质执行功能结构的性质有关执行功能的研究中，早在1972年，Teuber提出了一个具有争议性的问题额叶功能的单一性和多维性问题。这一问题不仅在神经心理学上，而且在认知研究领域都是一个重要的问题，而且这一问题在1997年又被Dunca