任務(wù)切換機(jī)制研究的理論爭議與整合

黃四林 林崇德

摘要任務(wù)切換是執(zhí)行控制的一種重要功能。切換代價是量化執(zhí)行控制持續(xù)時間的指標(biāo)，并廣泛應(yīng)用于各個研究領(lǐng)域。但是切換代價在多大程度上體現(xiàn)了執(zhí)行控制的作用，仍然還存在爭論，當(dāng)前主要存在任務(wù)設(shè)置重構(gòu)、任務(wù)設(shè)置慣性和聯(lián)結(jié)競爭三種理論。本文首先介紹了三種理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)。以及對任務(wù)切換加工機(jī)制的分析；其次闡明了對三種理論進(jìn)行整合的相關(guān)研究；最后分析了進(jìn)一步研究的方向。

關(guān)鍵詞任務(wù)切換。切換代價，剩余代價，執(zhí)行控制。

分類號B848

1引言

在現(xiàn)實(shí)生活中人們往往需要同時完成兩個或兩個以上的任務(wù)，必要時改變執(zhí)行的任務(wù)，并且需要在瞬間從一個操作任務(wù)切換到另一個操作任務(wù)。于是，在工作記憶中兩項(xiàng)任務(wù)同時競爭同一認(rèn)知資源，為保證任務(wù)順利進(jìn)行需要中央執(zhí)行系統(tǒng)對認(rèn)知加工過程進(jìn)行協(xié)調(diào)控制、調(diào)節(jié)和修正反應(yīng)。中央執(zhí)行系統(tǒng)的這種功能被稱之為任務(wù)切換(task switch-ing)功能。最早對任務(wù)切換進(jìn)行研究是1927年Jersild的實(shí)驗(yàn)。但是直到最近十年來，學(xué)者們在研究中央執(zhí)行時發(fā)現(xiàn)，任務(wù)切換是研究執(zhí)行控制的一個重要范式。才開始對其系統(tǒng)地研究。

在典型的任務(wù)切換實(shí)驗(yàn)中。要求被試注意、判斷、歸納、記憶或計(jì)算刺激的不同屬性或成分，當(dāng)刺激序列中出現(xiàn)一個刺激時。被試按照實(shí)驗(yàn)的要求執(zhí)行任務(wù)。有時需要快速地從一個任務(wù)切換到另一個任務(wù)，有時重復(fù)執(zhí)行相同的任務(wù)。眾多研究發(fā)現(xiàn)，被試執(zhí)行切換任務(wù)比重復(fù)任務(wù)的反應(yīng)時更長，錯誤率更大。研究者把在任務(wù)切換過程中反應(yīng)時或正確率的虧損稱為切換代價(switc cost)，即切換任務(wù)的反應(yīng)時或錯誤率與重復(fù)任務(wù)的反應(yīng)時或錯誤率之差。根據(jù)減法反應(yīng)時的邏輯，切換代價反映了在執(zhí)行切換任務(wù)中包含有重復(fù)任務(wù)所沒有的加工階段，即中央執(zhí)行系統(tǒng)在切換過程的作用。根據(jù)這個思想，切換代價是量化執(zhí)行控制持續(xù)時間的重-要指標(biāo)，并且廣泛應(yīng)用于各個研究領(lǐng)域。

由于執(zhí)行控制的復(fù)雜性。使研究者對其在任務(wù)切換過程的作用，仍然存在爭議。圍繞著這些問題，眾多研究對任務(wù)切換的機(jī)制進(jìn)行了大量的研究，以揭示切換代價產(chǎn)生的本質(zhì)。本文試圖從以下兩個方面對任務(wù)切換機(jī)制的行為和腦成像研究進(jìn)行梳理和評價：第一。主要介紹三種理論的基本觀點(diǎn)和實(shí)驗(yàn)證據(jù)，以及對任務(wù)切換加工機(jī)制的分析；第二，介紹對三種理論進(jìn)行整合的相關(guān)研究。最后，分析已有研究存在的問題及未來研究方向。2對任務(wù)切換機(jī)制研究的爭議

爭論的實(shí)質(zhì)是，切換代價在多大程度上體現(xiàn)了執(zhí)行控制的作用。目前主要有三種理論：任務(wù)設(shè)置重構(gòu)(task-set reconfiguration，TSR)、任務(wù)設(shè)置慣性(task-set inertia，TSI)和聯(lián)結(jié)競爭(task-set priming associative retrieval)。任務(wù)設(shè)置重構(gòu)理論強(qiáng)調(diào)執(zhí)行控制在切換過程中的作用，即自上而下的控制(top-down control)；任務(wù)設(shè)置慣性理論強(qiáng)調(diào)之前任務(wù)設(shè)置激活的延遲效應(yīng)(carryover ef-fect)，即來自持續(xù)激活的自動控制；聯(lián)結(jié)競爭理論強(qiáng)調(diào)刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)(S-R association)的作用，即自下而上的刺激驅(qū)動。

2.1任務(wù)設(shè)置重構(gòu)理論

2.1.1基本觀點(diǎn)

Monsell和Meiran等人提出了任務(wù)設(shè)置重構(gòu)理論，強(qiáng)調(diào)切換代價反映的是內(nèi)源性的(endoge—nous)、自上而下的執(zhí)行控制過程。任務(wù)設(shè)置(task-set)指的是某種任務(wù)的刺激一反應(yīng)映射的內(nèi)在表征，它能提供一種內(nèi)在的情境性結(jié)構(gòu)使人們偏向于選擇與任務(wù)有關(guān)的刺激特征和反應(yīng)，從而形成連貫性的目標(biāo)取向的行為。只有采用了適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)設(shè)置，才能夠使人們選擇、聯(lián)結(jié)和構(gòu)建一系列心理加工資源以有效地完成新任務(wù)。該觀點(diǎn)認(rèn)為，相對于重復(fù)任務(wù)只需保持之前任務(wù)設(shè)置而言，在執(zhí)行切換任務(wù)時首先需要一個“任務(wù)設(shè)置重構(gòu)”的過程，它包括注意的轉(zhuǎn)移，將當(dāng)前任務(wù)的反應(yīng)規(guī)則提取到工作記憶中以改變之前的反應(yīng)規(guī)則，以及抑制之前任務(wù)設(shè)置，并激活當(dāng)前的任務(wù)設(shè)置。他們認(rèn)為正是這個額外過程的存在導(dǎo)致了切換代價，也就是說，切換代價反映了為完成切換任務(wù)設(shè)置的重構(gòu)所導(dǎo)致的虧損。

2.1.2任務(wù)設(shè)置重構(gòu)的證據(jù)

根據(jù)重構(gòu)觀，如果在執(zhí)行切換任務(wù)之前有充分時間進(jìn)行重構(gòu)，切換代價會顯著減少，這就是所謂的準(zhǔn)備效應(yīng)(preparation effect)。眾多研究已證實(shí)了準(zhǔn)備效應(yīng)的存在。但是有研究發(fā)現(xiàn)在準(zhǔn)備時間為600ms或者更長時間之后，切換代價的減少似乎形成了一條穩(wěn)定的漸進(jìn)線，不再減少，這就是剩余代價(residual cost)。有的研究表明，即使是當(dāng)準(zhǔn)備時間長達(dá)5s，仍然存在穩(wěn)定的剩余代價。

對于剩余代價，Monsell等人認(rèn)為任務(wù)設(shè)置重構(gòu)包括了內(nèi)源性的控制和外源性的控制兩個部分。在刺激之前且在無靶刺激的預(yù)先信息情境下，人們可以根據(jù)自己的內(nèi)在意向來完成任務(wù)設(shè)置重構(gòu)，這是內(nèi)源性控制。但是，另一部分任務(wù)設(shè)置重構(gòu)必須等到靶刺激出現(xiàn)之后才能執(zhí)行。從而導(dǎo)致了剩余代價，因此它反映了外源性控制。Rubinstein等人研究發(fā)現(xiàn)，剩余代價是由于在刺激出現(xiàn)后。被試需要把刺激一反應(yīng)規(guī)則提取到工作記憶的加工過程而導(dǎo)致的。

腦成像技術(shù)的采用，為任務(wù)設(shè)置重構(gòu)觀點(diǎn)提供了信息加工腦機(jī)制的證據(jù)。如Karayanidis等人在一項(xiàng)ERP的研究中發(fā)現(xiàn)，在反應(yīng)一刺激間隔(re—sponse-stimulus interval。RSI)出現(xiàn)了特定于切換任務(wù)的差異正波(differential positivity)在頂葉最大，并且在前一個序列反應(yīng)之后的400ms左右達(dá)到頂峰。Nicholson等人使用了任務(wù)線索范式研究發(fā)現(xiàn)，位于頂葉的切換正波受到線索一刺激間隔(cue-stimulus interval，CSI)(150ms到600ms)操作的影響，但是不受RSI的影響(750ms到1200ms)。這說明位于頂葉的切換正波受到對接下來任務(wù)準(zhǔn)備的影響，而不受之前序列的延遲效應(yīng)時間的影響。由此可見，兩種任務(wù)確實(shí)存在不同的腦機(jī)制。Aron等人在一項(xiàng)對腦損傷病人與正常人的fMRI對比研究中揭示了重構(gòu)過程的腦激活區(qū)，發(fā)現(xiàn)對抑制任務(wù)設(shè)置的敏感區(qū)是右側(cè)額下回(rightinferior frontal gyrus，IFG)，而對自上而下控制任務(wù)設(shè)置的敏感區(qū)是左側(cè)額中回(left middle frontalgyrus，MFG)。

2.1.3任務(wù)設(shè)置重構(gòu)的加工機(jī)制

準(zhǔn)確刻畫任務(wù)設(shè)置重構(gòu)的內(nèi)在加工過程或機(jī)制，有利于揭示切換代價的本質(zhì)，這類研究主要集中在兩方面：一是從整體上探討任務(wù)設(shè)置重構(gòu)過程；二是分析重構(gòu)發(fā)生的具體時間和階段。但是在這兩個問題上，又各自存在著兩種不同的觀點(diǎn)。

首先，對于任務(wù)設(shè)置重構(gòu)存在階段性加工與

“全或無”(all or none)過程之爭。一方面，有研究認(rèn)為任務(wù)設(shè)置重構(gòu)是具有階段性的序列認(rèn)知加工過程。如Rogers和Monsell提出了兩步驟模型(two-step model)，即在目標(biāo)取向條件下既有在靶之前預(yù)先準(zhǔn)備的內(nèi)源性控制，又有靶驅(qū)動的外源性控制。Hubner認(rèn)為任務(wù)設(shè)置是逐步準(zhǔn)備的過程，因?yàn)殡S著可預(yù)期內(nèi)容的增加，被試的反應(yīng)會加快。Nicholson等人的一項(xiàng)ERP研究支持了階段性加工的觀點(diǎn)，他們通過把線索分為“切到線索(switch-to)”和“切離線索(switch-away)”兩種類型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與重復(fù)任務(wù)腦波相比，對于切到和切離序列，位于線索的差異波出現(xiàn)了更大的普遍的差異正波。但是，只有在切離序列上差異正波的晚期部分顯著下降，并且差異正波在刺激開始之后才出現(xiàn)嗍。這說明，對于切到序列，在刺激出現(xiàn)之前就開始使用了新的任務(wù)設(shè)置，但是對于切離序列，這個過程被延遲直到刺激開始之后才進(jìn)行。從而導(dǎo)致了切換代價的增加。這個研究把重構(gòu)加工有效地分離成了兩部分：即切離當(dāng)前任務(wù)設(shè)置和切到另一個新任務(wù)設(shè)置。

另一方面有研究認(rèn)為，在準(zhǔn)備時間內(nèi)，被試必須將反應(yīng)規(guī)則提取到工作記憶中以有效完成任務(wù)重構(gòu)，但提取是一個全或無的過程。提取成功，在刺激呈現(xiàn)之前就能完成任務(wù)設(shè)置重構(gòu)，那么，兩類任務(wù)的反應(yīng)時無顯著差異；提取失敗，重構(gòu)必須等到刺激呈現(xiàn)之后才能完成，那么切換任務(wù)的反應(yīng)時顯著延長。導(dǎo)致了剩余切換代價。因此，他們認(rèn)為任務(wù)重構(gòu)也是一個“全或無”的過程。Goffaux等人在一項(xiàng)ERP實(shí)驗(yàn)中驗(yàn)證了此結(jié)論。根據(jù)上述所說的觀點(diǎn)。他們假設(shè)，如果兩類任務(wù)的差異在于重構(gòu)加工。那么當(dāng)兩類任務(wù)反應(yīng)時相等時，在靶刺激呈現(xiàn)之前、位于線索的腦波應(yīng)該存在顯著差異；進(jìn)一步假設(shè)，如果重構(gòu)在靶呈現(xiàn)之前已完成，那么位于靶呈現(xiàn)之后的腦電波應(yīng)該無顯著差異。Gof-faux等人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)兩種任務(wù)反應(yīng)時無顯著差異時，位于線索間隔內(nèi)的負(fù)慢波(negative slow wolfe)的波幅在重復(fù)任務(wù)之前顯著大于切換任務(wù)，但是在位于靶間隔內(nèi)的腦電波卻無顯著差異(如P3b)㈣。

其次，在探討任務(wù)切換的加工過程的同時，一些研究試圖更加清晰地聚焦設(shè)置重構(gòu)的具體認(rèn)知加工環(huán)節(jié)及發(fā)生的時間。如Rubinstein等人認(rèn)為，特定切換任務(wù)的加工有兩個成分，即目標(biāo)轉(zhuǎn)移(goalshifting)和規(guī)則激活(rule activation)。如果準(zhǔn)備時間充分和任務(wù)切換是可預(yù)期的，那么目標(biāo)轉(zhuǎn)移會在刺激開始之前發(fā)生，但是規(guī)則激活卻不在刺激開始之前發(fā)生，而是在刺激之后，從而導(dǎo)致了剩余切換代價。他們進(jìn)一步推測，這個額外的控制過程介于刺激識別結(jié)束與反應(yīng)選擇開端的之間㈣(圖1-B)。

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為，特定于切換任務(wù)的額外加工是改變當(dāng)前刺激中與任務(wù)有關(guān)維度的傾向，即刺激設(shè)置傾向(stimulus-set，S-set biasing)，而且它出現(xiàn)在刺激識別階段的開始之前。刺激設(shè)置傾向在線索一刺激間隔(CSI)內(nèi)進(jìn)行調(diào)整且在刺激識別之前完成M(圖1-C)。

2.2任務(wù)設(shè)置慣性理論

2.2.1基本觀點(diǎn)

Allport等人提出了任務(wù)設(shè)置慣性觀，強(qiáng)調(diào)切換代價反映的是外源性的(exogenous)刺激驅(qū)動過程。他們認(rèn)為任務(wù)設(shè)置在執(zhí)行后一段時間內(nèi)還會存在，形成了一種自動化的延遲效應(yīng)。之前任務(wù)設(shè)置的持續(xù)激活有利于完成重復(fù)任務(wù)，卻干擾了切換任務(wù)執(zhí)行，只有對此進(jìn)行額外抑制，才能進(jìn)行切換，這使得切換任務(wù)的反應(yīng)變慢，即切換代價。他們進(jìn)一步推測，這種之前任務(wù)設(shè)置激活的延遲效應(yīng)并不受被試的控制。它是一種自動化的、外源性

2.2.2任務(wù)設(shè)置慣性的證據(jù)

支持此觀點(diǎn)的研究主要有兩個方面：一是通過揭示在執(zhí)行當(dāng)前任務(wù)的同時存在對之前任務(wù)設(shè)置的抑制，另一個是通過操縱預(yù)先信息研究發(fā)現(xiàn)并不存在重構(gòu)觀所強(qiáng)調(diào)的特定切換任務(wù)的重構(gòu)。

Allport等人采用了Stroop任務(wù)研究發(fā)現(xiàn)，從顏色命名切換到讀詞所導(dǎo)致的切換代價。顯著大于從讀詞切換到顏色命名所導(dǎo)致的切換代價。這種切換代價的不對稱性，表明被試更難切換到比較容易的任務(wù)(讀詞)中去。有研究在用母語和第二語言命名數(shù)字的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)被試更難切換到母語命名的任務(wù)中去。為什么切換到更熟練的任務(wù)時，需要花費(fèi)更長的時間呢?Allport等人根據(jù)任務(wù)設(shè)置慣性觀來說明這種現(xiàn)象，認(rèn)為被試在完成不熟練任務(wù)(顏色命名或第二語言命名)時需要對來自熟練任務(wù)(讀詞或母語命名)的干擾進(jìn)行額外的抑制。因此不熟練任務(wù)的設(shè)置中包含了對容易任務(wù)的抑制成分；接下來，如果再從不熟練任務(wù)切換到熟練任務(wù)時，則需要擺脫之前對它的抑制，導(dǎo)致反應(yīng)變慢。上述這種觀點(diǎn)在返回抑制(sackward-inhi-bition)研究中得到了證實(shí)。有研究發(fā)現(xiàn)，ABA中的最后一個任務(wù)A的反應(yīng)慢于CBA中任務(wù)A的反應(yīng)。這表明當(dāng)前任務(wù)的執(zhí)行同時存在對新近執(zhí)行的序列抑制。此抑制用來脫離新近的任務(wù)設(shè)置，從而順利進(jìn)行接下來的任務(wù)設(shè)置。Swainson等人采用fM-RI技術(shù)與go/nogo任務(wù)。發(fā)現(xiàn)克服之前反應(yīng)抑制的區(qū)域是后部ACC(caudal ACC)。抑制的發(fā)生，說明了之前任務(wù)設(shè)置持續(xù)激活的延遲效應(yīng)。

為檢驗(yàn)是否存在特定切換任務(wù)的設(shè)置重構(gòu)，一些研究考察了事件信息對任務(wù)切換的影響。事件信息的操縱包括序列性任務(wù)的可預(yù)測性(sequentialtask predictability)和提示線索的有無兩種類型。Ruthruff等人采用交替轉(zhuǎn)換范式(AABBAA)，并在可預(yù)測的任務(wù)序列中偶爾插入未預(yù)料的任務(wù)(未預(yù)料的重復(fù)AABBB和未預(yù)料的切換AABA)。他們發(fā)現(xiàn)，任務(wù)預(yù)期對兩種任務(wù)具有同等程度的影響效應(yīng)。即不存在特定切換任務(wù)的準(zhǔn)備效應(yīng)。對線索的有或無進(jìn)行操作的研究，獲得了與此一致性的結(jié)論。有研究以單側(cè)化準(zhǔn)備腦電位(lateralizedreadiness potential，LRP)為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)并沒有特定于切換任務(wù)的準(zhǔn)備優(yōu)勢，而是在反應(yīng)選擇階段上對于兩種任務(wù)具有等同的準(zhǔn)備效應(yīng)。Brass等人采用腦成像定位發(fā)現(xiàn)，與準(zhǔn)備有關(guān)腦激活區(qū)是左側(cè)額下聯(lián)合(left inferior frontal coniunction)與前輔助運(yùn)動區(qū)(pre-supplementary motor area，pre-SMA)，但是這些區(qū)域的激活并不特定于切換任務(wù)，而是任務(wù)準(zhǔn)備。

2.2.3任務(wù)設(shè)置慣性的加工機(jī)制

根據(jù)任務(wù)設(shè)置慣性的觀點(diǎn)，切換任務(wù)與重復(fù)任務(wù)具有類似的加工過程，所不同的是，對于切換任務(wù)，由于之前任務(wù)設(shè)置激活的延遲，導(dǎo)致了當(dāng)前任務(wù)的某個認(rèn)知加工環(huán)節(jié)被延長了。那么，持續(xù)激活的具體成分是什么?被延長的認(rèn)知加工環(huán)節(jié)又是什么?

一些研究者采用go/nogo或stop-signal任務(wù)。

使得此問題的研究獲得了突破。go/nogo任務(wù)要求對隨機(jī)呈現(xiàn)的某一刺激做出反應(yīng)(go反應(yīng))，對另一個刺激不做出反應(yīng)(nogo反應(yīng))。Stop-signal任務(wù)，要求對go信號做出反應(yīng)，但是一旦出現(xiàn)stop信號，則需要立即停止反應(yīng)。在這兩種范式下，任務(wù)序列n-1分為go反應(yīng)和nogo(或stop)反應(yīng)兩種類型，通過比較任務(wù)序列n(go反應(yīng))的反應(yīng)時和錯誤率，以考察之前任務(wù)反應(yīng)對接下來任務(wù)成績的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，在nogo序列之后的切換序列不僅沒有出現(xiàn)切換代價。而且當(dāng)ABA-CBA中B為nogo序列時，對ABA中最后一個任務(wù)A的反應(yīng)不再慢于對CBA中任務(wù)A的反應(yīng)。這些說明，之前任務(wù)設(shè)置中是反應(yīng)選擇導(dǎo)致了切換代價。

Sohn等人推測當(dāng)前任務(wù)中被延長的認(rèn)知加工是反應(yīng)選擇(見圖1-D)。Ruthruff等人通過對任務(wù)的可預(yù)測性進(jìn)行操縱的研究結(jié)果進(jìn)一步支持了此結(jié)論，但是他們認(rèn)為，并不能完全排除任務(wù)設(shè)置重構(gòu)加工存在的可能性，這種可能性只有在對即來任務(wù)無法預(yù)測的條件下才會出現(xiàn)。而且在刺激開始之后就發(fā)生了重構(gòu)過程(見圖1-E)。

Hsieh等人采用ERP手段，以兩個事件相關(guān)電位(19300和lateralized readiness potential，LRP)為指標(biāo)進(jìn)行了一系列研究，進(jìn)一步支持了反應(yīng)選擇被延長的結(jié)論。他們以P300波峰的潛伏期作為刺激分類加工完成的指標(biāo)，LRP的開始作為特定手反應(yīng)準(zhǔn)備開始的指標(biāo)。其中，位于刺激間隔的LRP成分(Js LRP interval)對影響早期加工(如刺激識別和反應(yīng)選擇)的因素比較敏感；位于反應(yīng)間隔的LRP成分(R-LRP interval)對影響后面加工(如發(fā)動執(zhí)行)的因素比較敏感(見圖2)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，S-LRP interval在切換任務(wù)上顯著地長于重復(fù)任務(wù)，而R-LRP interval無顯著差異，這說明被影響的認(rèn)知加工在發(fā)動執(zhí)行之前；P300波峰的潛伏期在兩種任務(wù)上無顯著差異，這說明刺激識別之后的加工被延長了。結(jié)合圖2中可以得出。與反應(yīng)選擇有關(guān)的認(rèn)知加工被延長了。

2.3刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)競爭理論

2.3.1基本觀點(diǎn)

Allport等人提出了刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)競爭理論，認(rèn)為當(dāng)刺激對應(yīng)多個反應(yīng)聯(lián)結(jié)時，被試在執(zhí)行不同任務(wù)中遇到相同刺激時就會產(chǎn)生切換代價，主要是由于刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)在提取過程發(fā)生沖突，解決這個沖突的過程導(dǎo)致了時間的虧損。

具體地說，當(dāng)靶刺激是雙向(bivalent)刺激(每個刺激對應(yīng)兩種反應(yīng)可能)時，在所有的序列中包括切換任務(wù)和重復(fù)任務(wù)都存在競爭，最后被執(zhí)行的是競爭勝出的任務(wù)。并且每執(zhí)行完一個任務(wù)，其對應(yīng)的聯(lián)結(jié)會得到加強(qiáng)。例如，如果任務(wù)A對應(yīng)于重復(fù)序列，則它在之前的序列中得到了加強(qiáng)，相對更容易在競爭中勝出；反之，如果任務(wù)A對應(yīng)于切換序列，在之前得到加強(qiáng)的是另一任務(wù)，任務(wù)A競爭勝出更為困難，相應(yīng)的耗時更長，于是產(chǎn)生了切換代價。

2.3.2刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)競爭觀的證據(jù)

Jersild最初研究任務(wù)切換時，使用了兩套任務(wù)，一套任務(wù)是數(shù)字加3或減3；另一套是數(shù)字加3或報告給定形容詞的反義詞。前一套任務(wù)中每個刺激對應(yīng)著兩種可能的反應(yīng)，稱為雙向刺激；后一套任務(wù)中每個刺激只對應(yīng)于一種反應(yīng)。稱為單向刺激。研究發(fā)現(xiàn)，在前一套任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了切換代價，而在后一套任務(wù)中沒有發(fā)現(xiàn)切換代價。

即使同一個刺激對應(yīng)的多種反應(yīng)一刺激聯(lián)結(jié)不是同時出現(xiàn)，而是先后出現(xiàn)在不同區(qū)組內(nèi)，也同樣會出現(xiàn)競爭效應(yīng)。Waszak等人采用了圖畫一單詞的Stroop任務(wù)，如卡片上圖畫為鼻子，單詞卻是tongue(舌頭)。在第一個任務(wù)區(qū)組中，要求被試給圖畫命名而忽略卡片上的單詞：在第二個區(qū)組中進(jìn)行單詞閱讀任務(wù)，那些先前在圖畫命名中出現(xiàn)的卡片，使被試的單詞閱讀任務(wù)產(chǎn)生了切換代價。而在圖畫命名中沒有出現(xiàn)過卡片，被試的單詞閱讀任務(wù)沒有產(chǎn)生切換代價。此結(jié)果表明，先前圖畫命名任務(wù)中的刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)，在隨后任務(wù)中與單詞閱讀任務(wù)的刺激一反應(yīng)聯(lián)結(jié)發(fā)生競爭，導(dǎo)致了切換代價。有研究采用go/nogo任務(wù)和腦成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，對加工反應(yīng)沖突的敏感區(qū)是前部ACC(rostral ACC)。

與Stroop任務(wù)不同，Koch等人采用了在難度上具有對稱性的數(shù)字大小和奇偶判斷任務(wù)，在前4個block中，被試固定地進(jìn)行每個刺激對應(yīng)一個任務(wù)，如3只判斷奇偶，當(dāng)?shù)?個block時，刺激一任務(wù)對應(yīng)突然改變，如3只判斷大小。通過這種變化刺激一任務(wù)匹配，比較第4個和第5個block的任務(wù)執(zhí)行成績，結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)時和切換代價都顯著增加。這進(jìn)一步驗(yàn)證了基于刺激的啟動的存在。

3對三種理論的整合

上述三種理論分別從不同的出發(fā)點(diǎn)考察了任務(wù)切換的機(jī)制和切換代價的本質(zhì)：任務(wù)設(shè)置慣性關(guān)注前一個任務(wù)設(shè)置持續(xù)激活的延遲，任務(wù)設(shè)置重構(gòu)強(qiáng)調(diào)對接下來任務(wù)的準(zhǔn)備。而聯(lián)結(jié)競爭主張刺激一反應(yīng)映射之間的沖突。任務(wù)加工過程如果是序列性認(rèn)知加工，它們可能分別發(fā)生在任務(wù)切換加工的不同時間過程中。由此可以推測，這些因素可能共同影響了任務(wù)切換的過程，并導(dǎo)致了切換代價。使用單一因素模型來模擬任務(wù)切換的機(jī)制，只能反映切換代價的某個側(cè)面。于是，一些研究者在繼續(xù)深入分析某個環(huán)節(jié)的認(rèn)知加工機(jī)制的同時，開始尋找一種能夠綜合多個因素的模型，更為全面地?cái)M合任務(wù)切換的機(jī)制。

3.1切換代價的多成分

任務(wù)線索范式的使用，有效地整合了任務(wù)設(shè)置重構(gòu)和慣性兩種理論。在任務(wù)線索范式內(nèi)，前一個任務(wù)的反應(yīng)到接下來靶刺激的出現(xiàn)間隔(RSI)可以分為反應(yīng)一線索間隔(RCI)和線索一刺激間隔(CSI)兩部分。對切換代價的本質(zhì)，任務(wù)設(shè)置重構(gòu)強(qiáng)調(diào)準(zhǔn)備時間(CSI或者RSI)內(nèi)的重構(gòu)，而任務(wù)設(shè)置慣性認(rèn)為是之前反應(yīng)的持續(xù)激活在反應(yīng)之后的一定時間內(nèi)(RSI或者RCI)的延遲。Meiran等人通過分別操縱了RCI和CSI間隔，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著兩個間隔的延長，切換代價都顯著減少。但是他們認(rèn)為。二者減少的內(nèi)在機(jī)制不同，RCI反映了之前任務(wù)設(shè)置激活的延遲，而CSI反映了對接下來任務(wù)的準(zhǔn)備；同時還發(fā)現(xiàn)，即使充分延長了RSI，仍然存在剩余切換代價。由此他們認(rèn)為，切換代價包括三個成分：(1)之前任務(wù)設(shè)置激活的消極耗散(passive dissipation)；(2)新任務(wù)設(shè)置的準(zhǔn)備(preparation)；(3)剩余成分(residual component)。

對剩余成分本質(zhì)的研究，進(jìn)一步整合了聯(lián)合競爭理論。Koch等人在上述研究的基礎(chǔ)上，考察了基于線索的任務(wù)準(zhǔn)備和基于靶刺激的啟動對任務(wù)切換的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，切換代價包含三個成分：(1)有目的性的、基于線索準(zhǔn)備的任務(wù)激活；(2)之前任務(wù)的持續(xù)激活；(3)由任務(wù)刺激本身所引

起的基于刺激的任務(wù)激活。而且還進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，這三種成分之間還存在著某種關(guān)系。他們發(fā)現(xiàn)延長CSI影響準(zhǔn)備成分和刺激激活成分。而延長RSl只是影響持續(xù)激活成分，而不影響刺激激活成分，由此推測，基于線索的準(zhǔn)備和基于刺激的啟動影響了刺激設(shè)置(stimulus set)，而之前設(shè)置的持續(xù)激活影響的是反應(yīng)設(shè)置(response set)。

3.2加工機(jī)制的多因素模型

為進(jìn)一步驗(yàn)證上述切換代價包含多成分的理論。研究者對任務(wù)加工機(jī)制的多因素影響進(jìn)行了探討。有研究發(fā)現(xiàn)。在任務(wù)切換過程不僅包括執(zhí)行控制(或內(nèi)源性準(zhǔn)備)的作用，也有自動控制(外源性調(diào)節(jié))的效應(yīng)，且二者分別影響任務(wù)加工的不同階段。

Sohn等人提出了兩成分模型(two-componentmodel)，認(rèn)為切換代價包括執(zhí)行控制和自動控制兩方面，而且兩個成分分別影響不同的認(rèn)知加工。他們在一項(xiàng)腦成像研究中獲得了進(jìn)一步的驗(yàn)證。發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性準(zhǔn)備主要涉及到外側(cè)前額葉皮層(lateralprefrontal codex，BA46/45)和頂葉后回(posteriorparietal coaex，BA4D)，而外源性控制對應(yīng)于前額葉上回(superior prefrontal cortex，BA8)和頂葉后回(posterior parietal conex，BA39/40)。Hsieh采用了ERP技術(shù)考察了任務(wù)序列的可預(yù)測性(固定序列與隨機(jī)序列)和刺激類型(雙向與單向刺激)對任務(wù)切換的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在線索出現(xiàn)之后，當(dāng)任務(wù)序列可預(yù)測時，與重復(fù)序列相比，切換序列出現(xiàn)了更大的正波(positivity)；在刺激呈現(xiàn)之后，當(dāng)靶是雙向刺激時，切換序列引發(fā)了更大的負(fù)波(negativity)，當(dāng)靶是單向刺激時，沒有出現(xiàn)此腦波。有關(guān)切換序列的正偏移腦波反映了在準(zhǔn)備過程中的裝載和激活任務(wù)規(guī)則的認(rèn)知加工；而負(fù)波反映了抑制來自于在雙向刺激中無關(guān)刺激特征的干擾或競爭。這說明任務(wù)設(shè)置重構(gòu)與聯(lián)結(jié)競爭分別作用于線索和靶刺激呈現(xiàn)之后兩個不同階段。

Ruthruff等人通過操作任務(wù)序列的可預(yù)測性和任務(wù)類型對任務(wù)切換的研究，提出了構(gòu)建一執(zhí)行模型(configuration-execution model)。他們把影響任務(wù)切換代價的因素分成兩類：即自上而下的和自下而上的，研究發(fā)現(xiàn)二因素對任務(wù)切換的影響并不是交互作用，而是具有可加性(additivity)，即兩個因素分別獨(dú)立地影響了任務(wù)加工的不同階段。

從上面有關(guān)整合研究可以看出，切換代價不僅包含了反映執(zhí)行控制的成分，同時也包含了自動控制或外源性調(diào)節(jié)的成分。因此，不能簡單化地把切換代價作為執(zhí)行控制的指標(biāo)。

4小結(jié)與展望

近十年來，人們采用了多途徑、多學(xué)科的聯(lián)合攻關(guān)的思路，對任務(wù)切換的研究取得了眾多成果。認(rèn)知行為研究主要在功能層面上勾畫出任務(wù)切換的加工過程，腦成像技術(shù)尋求大腦結(jié)構(gòu)上的證據(jù)，而兩因素模型整合了已有研究結(jié)果，提出了重要的理論解釋。但是仍然還存在有待進(jìn)一步解決的問題。

首先，三種理論為人們深入分析了認(rèn)知加工的不同階段，從某個側(cè)面揭示了任務(wù)切換的機(jī)制。并且已有研究提出了兩成分模型，試圖整合這些研究結(jié)果，但是這些模型之間還存在不一致的地方。今后的研究，要尋找一種更高的模型或理論來整合這些已有的結(jié)果，以全面揭示任務(wù)切換的機(jī)制和澄清切換代價的本質(zhì)。

其次，一種有效的研究范式的形成是解決問題的關(guān)鍵。已有研究不僅發(fā)展了多種研究范式，而且結(jié)合了其他研究范式，如Stroop、go/nogo任務(wù)，使得某些問題獲得了新突破。但是，正是由于不同研究者采用了不同的研究范式。導(dǎo)致了已有研究結(jié)果的分歧。同時，目前多數(shù)研究采用了線索任務(wù)范式，但是對此范式是否能夠考察執(zhí)行控制的功能，還存在不同的聲音。

最后，腦成像技術(shù)的使用，打開了任務(wù)切換的深層腦加工機(jī)制。但是在一些具體的問題上研究者們?nèi)源嬖诜制?，如：是否存在特定切換任務(wù)的腦激活區(qū)。此外，對于任務(wù)設(shè)置重構(gòu)和任務(wù)設(shè)置慣性的具體加工機(jī)制，已有研究結(jié)果之間具有不一致性，行為和腦成像研究的結(jié)合有利于解決這些分歧。