认知控制神经机制

认知控制神经机制第一页，共二十四页，编辑于2023年，星期三反应速度小测验反应二：读颜色，尽可能快地读出来反应一：读字义，尽可能快地读出来2第二页，共二十四页，编辑于2023年，星期三Stroop效应，认知控制、元认知StroopRJ,19333第三页，共二十四页，编辑于2023年，星期三认知控制的概念、或功能Aremarkablefeatureofthehumancognitivesystemisitsabilitytocongfigureitselfforthepreformanceofspecifictasksthroughappropriateadjustmentsinperceptualselection,responsebiasing,andtheon-linemaintenanceofcontextualinformation.Theprocessesbehindsuchadaptability,referredtocollectivelyascongnitivecontorlFromBotvinicketal.,2001,psychologicalreview4第四页，共二十四页，编辑于2023年，星期三认知控制神经机制的基本问题头脑中是否存在小人（homunculus）？由它来指挥大脑的工作？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？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。。。5第五页，共二十四页，编辑于2023年，星期三认知控制的冲突监测理论（monitoringhypothesis）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。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。也许认知神经方面的证据能够提供更好的说明。。。EugeneHigginsProfessorofPsychologyDirector,CenterfortheStudyofBrain,MindandBehaviorDirector,PrograminNeurosciencePrincetonUniversityProfessorofPsychiatryUniversityofPittsburghCameronCarter,M.D.Director,UCDavisImagingResearchCenterProfessorofPsychiatryandPsychology6第六页，共二十四页，编辑于2023年，星期三Stroop任务中的认知控制：冲突监测Inthebasemodel(showninblack),word-readingandcolor-namingpathwaysconvergeonaresponselayer,andtaskunitsbiasprocessingtowardsonepathwayortheother.Conflictintheresponselayerleadstoactivationofaconflict-monitoringelement(blue),which,inturn,modulatesactivityofthetaskunits.Botvinicketal.,2004Conflictmonitoringandanteriorcingulatecortex:anupdate,Trendsincognitivescience7第七页，共二十四页，编辑于2023年，星期三MatsumotoandTanaka,Science,2004MacLeodandMacDonald,Trendsincognitivescience,2000支持冲突觉察理论的认知神经研究证据ACC起着冲突出现觉察或监测的作用dorsalanteriorcingulatecortex(dACC)signalstheoccurrenceofconflictsininformationprocessing,therebytriggeringcompensatoryadjustmentsincognitivecontrol.8第八页，共二十四页，编辑于2023年，星期三另一个理论：冲突调节理论（regulativehypothesis）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。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。MichaelPosnerProfessor,DepartmentofPsychology,InstituteofCognitiveandDecisionSciencesB.S.,1957,UniversityofWashingtonPh.D.,1962,UniversityofMichigan9第九页，共二十四页，编辑于2023年，星期三支持调节理论的认知神经证据TheACCresponsesarelargerforneutralthanforcongruentstimuli,intheabsenceofresponseconflict.ThisresultdemonstratestheengagementoftheACCinregulationitself.TheACCisinvolvedinselectivelyenhancingtheactivationofthecorrectresponseuntilaselectionthresholdisexceeded.Roelofsetal.,PNAS,200610第十页，共二十四页，编辑于2023年，星期三两个理论的主要分歧集中于ACC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第十一页，共二十四页，编辑于2023年，星期三如何解决？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？常用的任务：Stroop,Flanker,Go/NoGo,SwitchTask,StopSignalTask,etal.我们设计了一个新任务，PIC（PartiallyIncongruentCategorization），来研究认知控制的冲突监测和冲突控制的时间顺序。12第十二页，共二十四页，编辑于2023年，星期三PIC研究的方法和主要结果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dACC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。Chenetal.,2007,HumanBrainMapping13第十三页，共二十四页，编辑于2023年，星期三反应发生之前加工水平的重要性VirziandEgeth,1985;Baldoetal.,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,MITPressColtheart,1999,TICS14第十四页，共二十四页，编辑于2023年，星期三加工水平与反应强度双维度解释陈安涛，2007年国家自然科学基金申报书黑色实心箭头表示图式化反应，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，ClosestProcessPriorResponse，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。15第十五页，共二十四页，编辑于2023年，星期三NeuralActivityDissociationbetweenThought-basedandPerception-basedResponseConflictChenetal.,2007,Neuroimage,underreview16第十六页，共二十四页，编辑于2023年，星期三左上：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第十七页，共二十四页，编辑于2023年，星期三我们的一些新结果和结论认知控制可能由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负责冲突控制，也可能出现相反的工作模式。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第十八页，共二十四页，编辑于2023年，星期三我们进一步的预测在觉察冲突出现的问题上：ACC和PFC都可能觉察冲突的出现。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。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第十九页，共二十四页，编辑于2023年，星期三进一步的预测在控制的问题上：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。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第二十页，共二十四页，编辑于2023年，星期三当前的研究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。此外，设计了更纯粹的冲突觉察任务，该任