沖突適應(yīng)過程中的神經(jīng)信息傳遞機(jī)制

趙曉月?唐丹丹

摘要：在認(rèn)知控制研究領(lǐng)域中，沖突適應(yīng)（conflict adaptation）涉及大腦對沖突進(jìn)行連續(xù)的認(rèn)知調(diào)整，它能反映人類有效控制沖突的基本機(jī)制。然而，現(xiàn)有研究還沒有充分地揭示沖突適應(yīng)的腦機(jī)制。本研究通過對被試完成字母Flanker任務(wù)時的腦電（electroencephalography，EEG）數(shù)據(jù)進(jìn)行有效連通性分析，揭示了沖突適應(yīng)過程中的神經(jīng)信息傳遞機(jī)制。在觀察任務(wù)中，當(dāng)大腦傳遞沖突信號時，從左前額葉電極點(diǎn)到中前區(qū)電極點(diǎn)的連通性（β頻帶：20～21 Hz，400～650 ms）增強(qiáng)，以使大腦順利完成與反應(yīng)抑制相關(guān)的加工；在反應(yīng)任務(wù)中，從中前區(qū)電極點(diǎn)到右前額葉電極點(diǎn)，congruency-Congruency條件比incongruency-Congruency條件的連通性（β頻帶：18～21 Hz，600～1，000 ms）更強(qiáng)。這些結(jié)果共同說明β頻帶的活性調(diào)整過程反映了大腦有效的執(zhí)行控制過程，從而在行為上表現(xiàn)出由沖突觀察所誘發(fā)的沖突適應(yīng)。

關(guān)鍵詞：沖突觀察；沖突適應(yīng)；側(cè)邊干擾任務(wù)；腦電；有效連通性分類號B84511引言

在認(rèn)知控制領(lǐng)域中，沖突適應(yīng)是人類大腦對連續(xù)的沖突情境進(jìn)行有效控制的基礎(chǔ)。它反映了一個由沖突所誘發(fā)的連續(xù)的行為調(diào)整過程，此行為調(diào)整便導(dǎo)致了優(yōu)化的行為（Botvinick，Braver，Barch，Carter，& Cohen，2001； Botvinick，Nystrom，F(xiàn)issell，Carter，& Cohen，1999； Gratton，Coles，& Donchin，1992）。采用一致性任務(wù)，如：Flanker任務(wù)（Eriksen & Eriksen，1974）、Stroop任務(wù)（Stroop，1935）和Simon任務(wù)（Simon，1969），沖突適應(yīng)這一現(xiàn)象的認(rèn)知和神經(jīng)機(jī)制已被廣泛地研究。如在字母Flanker任務(wù)中，刺激是由中間的靶刺激和兩側(cè)的干擾刺激組成，個體需要根據(jù)中間的字母（靶刺激）作出反應(yīng)，同時忽略兩側(cè)的字母（干擾刺激）。根據(jù)靶刺激和干擾刺激的相容性，可將該任務(wù)劃分為一致條件（congruent，簡稱C條件）和不一致條件（incongruent，簡稱I條件）兩種條件。在一致條件下，靶刺激和干擾刺激相同（如“KKKKK”）；在不一致條件下，靶刺激和干擾刺激不同（如“FFWFF”）。以反應(yīng)時（RT）為行為指標(biāo)，RT（I-C）即Flanker干擾效應(yīng)（Eriksen & Eriksen，1974）。為研究沖突適應(yīng)，在整個任務(wù)系列中，如果根據(jù)先前試次和當(dāng)前試次的一致性（一致、不一致），將一致和不一致條件進(jìn)一步劃分為cC、cI、iC和iI試次（cC代表一致試次之后的一致試次，cI代表一致試次之后的不一致試次，iC代表不一致試次之后的一致試次，iI代表不一致試次之后的不一致試次），那么沖突適應(yīng)則表現(xiàn)為沖突試次之后的干擾效應(yīng)顯著地小于一致試次之后的干擾效應(yīng)，即RT（iI-iC）

目前，由Botvinick等（2001）提出的沖突監(jiān)測理論能有力地解釋沖突適應(yīng)的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制。他們將沖突適應(yīng)過程區(qū)分為對沖突出現(xiàn)的監(jiān)測和對沖突的控制兩個階段，并且分別將沖突監(jiān)測與前扣帶回（anterior cingulate cortex，ACC）、沖突控制與背外側(cè)前額葉（dorsal lateral prefronal cortex，DLPFC）相聯(lián)系。根據(jù)該理論，在認(rèn)知控制過程中存在著從ACC到DLPFC的聯(lián)結(jié)環(huán)路（Nee，Jonides， & Berman， 2007； Nee， Wager， & Jonides， 2007）。大腦的沖突監(jiān)測結(jié)構(gòu)（ACC）和沖突解決結(jié)構(gòu)（DLPFC）通過自上而下的信息交流來實施對行為沖突的控制和適應(yīng)。先前試次中的沖突信息被ACC監(jiān)測到之后，ACC迅速地將此信號傳遞給負(fù)責(zé)沖突控制的腦區(qū)DLPFC，DLPFC接收到?jīng)_突信號后，使大腦在當(dāng)前試次出現(xiàn)之前便處于積極的準(zhǔn)備狀態(tài)。在當(dāng)前試次中，當(dāng)沖突再次出現(xiàn)時即能實現(xiàn)對沖突的有效控制，從而提升當(dāng)前試次的行為表現(xiàn)（di Pellegrino，Ciaramelli，& Ladavas，2007； Egner & Hirsch，2005a，2005b； Floden，Vallesi，& Stuss，2011； Kerns，2006； Kerns et al.，2004； Liston，Matalon，Hare，Davidson，& Casey，2006； Matsumoto & Tanaka，2004； Silton et al.，2010； van Veen & Carter，2006）。最近的磁共振（functional magnetic resonance imaging，fMRI）研究結(jié)果進(jìn)一步為沖突適應(yīng)提供了高空間分辨率的證據(jù)（Sheth et al.，2012）。

由于沖突適應(yīng)涉及連續(xù)而實時的認(rèn)知調(diào)整（Kerns et al.，2004； Mansouri，Tanaka，& Buckley，2009），那么采用高時間分辨率（精確到毫秒）的腦電（electroencephalography，EEG）技術(shù)就可以揭示出沖突適應(yīng)的精確時間進(jìn)程。近年來，有效連通性分析（effective connectivity analysis）已被運(yùn)用于人類的認(rèn)知研究中（Cohen & Cavanagh，2011； Cohen & van Gaal，2013； Hwang，Velanova，& Luna，2010）。它為直接討論不同腦區(qū)之間信息傳遞的因果關(guān)系提供了一個有效的方法（Friston，Harrison，& Penny，2003），其結(jié)果能揭示高水平的認(rèn)知信息傳遞隨時間變化的基本機(jī)制（Sauseng & Klimesch，2008）。有效連通性算法基于格蘭格因果關(guān)系概念（Granger，1969），它能有力地評估神經(jīng)元激活之間因果關(guān)系的方向和強(qiáng)度。一般地，有效連通性通過時間序列數(shù)據(jù)的多元自回歸（multivariate autoregressive，MVAR）模型來檢測，其結(jié)果通常表示為頻域尺度，即局部定向相干性（partial directed coherence，PDC） （Baccala & Sameshima，2001）和直接傳遞函數(shù)（directed transfer function，DTF） （Kaminski & Blinowska，1991）。特別地，由于沖突適應(yīng)涉及不同腦區(qū)之間的信息傳遞（例如：從ACC到DLPFC自上而下的信息交流）（Kerns et al.，2004），并且反映了人類大腦對認(rèn)知的時間序列調(diào)整，那么對EEG數(shù)據(jù)進(jìn)行有效連通性分析，其結(jié)果將揭示出這種序列調(diào)整的基本腦機(jī)制。

最近的研究以健康成人為被試，在時頻域上發(fā)現(xiàn)，誘發(fā)的β振蕩同時縮減了運(yùn)動的速度和力量（Joundi，Jenkinson，Brittain，Aziz，& Brown，2012； Pogosyan，Gaynor，Eusebio，& Brown，2009）。也有研究顯示，對于GO/noGO任務(wù)和停止信號任務(wù)（stop signal task），在成功的noGO試次和停止信號試次中，分別由人類下丘腦神經(jīng)元（subthalamic nucleus，STN）和右側(cè)額下回所觸發(fā)的β頻帶的活性有所增長（Kühn et al.，2004； Swann et al.，2009）。這些結(jié)果共同表明，β振蕩的能量調(diào)整是人類認(rèn)知和動機(jī)系統(tǒng)中的一種常見機(jī)制，它的活性與反應(yīng)抑制或沖突解決有關(guān)。

目前，在沖突觀察范式中（Tang，Hu，& Chen，2013； Tang，Hu，Li，Zhang，& Chen，2013； 唐丹丹，劉培朵，陳安濤，2012； 唐丹丹， 陳安濤，2012），只有唐丹丹等人采用Stroop任務(wù)直接考察了沖突適應(yīng)過程中不同腦區(qū)信息傳遞的因果關(guān)系。他們對時頻EEG數(shù)據(jù)進(jìn)行了有效連通性分析，其時頻分布結(jié)果展示了由沖突觀察所誘發(fā)的對沖突的適應(yīng)。對于觀察任務(wù)，從右前額葉（right-frontal scalp region）到后頂部（posterior parietal scalp region），不一致條件比一致條件的信息流動更強(qiáng)，該信息流反映在β頻帶（beta-band，20～21 Hz，300～500 ms和700～900 ms）上。此結(jié)果可能表明，右前額葉-后頂部β頻帶的激活與沖突監(jiān)測有關(guān)：在觀察任務(wù)中，與沖突監(jiān)測相關(guān)的信息能被有效地從右前額葉傳遞到后頂部，以確保大腦為將要執(zhí)行的反應(yīng)任務(wù)做準(zhǔn)備（Engel & Fries，2010）。對于反應(yīng)任務(wù)，從中頂部（centro-parietal scalp region）到右前額葉，iI條件比cI條件的信息流動更強(qiáng)，該信息流反映在θ頻帶（theta band，6～7 Hz，180～330 ms）上。此結(jié)果可能表明，大腦對沖突信息的評估和對控制的調(diào)整可能與θ頻帶的活性調(diào)整有關(guān)。因此，沖突適應(yīng)所涉及的沖突監(jiān)測和沖突控制過程能被反映在不同腦區(qū)的有效連接上。

然而，在基于字母Flanker任務(wù)所設(shè)計的沖突觀察范式中，現(xiàn)有研究還沒有清楚地展示沖突適應(yīng)的有效連通性機(jī)制。本研究采用沖突觀察實驗范式（Tang et al.，2013； Tang，Hu，Li，et al.，2013； 唐丹丹，等，2012； 唐丹丹，陳安濤，2012），考察沖突解決過程中不同腦區(qū)之間的信息傳遞機(jī)制。研究記錄了15個正常成人被試在完成字母Flanker任務(wù)時的行為和EEG數(shù)據(jù)。其中，EEG數(shù)據(jù)通過EEGLAB （Delorme & Makeig，2004）預(yù)處理后，被進(jìn)一步地進(jìn)行有效連通性分析。此方法能有力地評估不同腦區(qū)之間信息傳遞的方向和強(qiáng)度（Hu，Zhang，& Hu，2012）。因此，本研究結(jié)果能在時頻域上展示人類大腦解決沖突過程中的信息傳遞機(jī)制。

2方法

本研究的實驗設(shè)計與唐丹丹和陳安濤（2012）等人的相同。為了進(jìn)一步考察人類解決沖突過程中的神經(jīng)信息傳遞機(jī)制，本研究采用有效連通性分析方法（Hu et al.，2012）對其EEG數(shù)據(jù)重新進(jìn)行分析。

2.1被試

15名20～23歲的大學(xué)生（其中女生8名）自愿報名參加本次實驗，平均年齡22.77歲（SD=0.70）。被試均為右利手，視力或矯正視力正常，在此之前沒有參加過類似的實驗，對本次實驗?zāi)康暮敛恢椤嶒炌瓿珊蟾督o一定報酬。

2.2實驗儀器與材料

實驗采用計算機(jī)呈現(xiàn)刺激，計算機(jī)的顯示器為聯(lián)想LX-GJ556D，17寸彩顯，分辨率為1024×768，顏色為真彩色，刷新率為85 Hz，屏幕背景為黑色。實驗程序由E-prime編制運(yùn)行，刺激呈現(xiàn)時間、反應(yīng)時均由計算機(jī)自動記錄。被試距屏幕的距離約為60 cm，在亮度適中的單間實驗室里單獨(dú)參加測試。刺激由白色的注視點(diǎn)（+或

瘙 毐 ）及四類白色的大寫字母組成（K、N、F、W）。字母用22號Times New Roman字體呈現(xiàn)，字母之間的空隙是一個空格的寬度。刺激的長和寬分別為5 cm和1.2 cm（視角：4.77 °×1.15 °）。每個試次中包含一個注視點(diǎn)和五個水平排列的大寫字母，中間的字母是目標(biāo)（靶）刺激，兩側(cè)的四個字母是干擾（分心）刺激，包含一致（如“KKKKK”）和不一致（如“FFNFF”）兩種條件。

2.3實驗程序

實驗流程見唐丹丹和陳安濤（2012）的研究。首先在屏幕中央呈現(xiàn)300 ms的注視點(diǎn)，然后呈現(xiàn)時間間隔在300～500 ms內(nèi)隨機(jī)變化的空屏，之后呈現(xiàn)五個水平排列的大寫字母，直到被試在1，500 ms內(nèi)做出反應(yīng)；反應(yīng)之后呈現(xiàn)時間間隔在800～1，200 ms內(nèi)隨機(jī)變化的空屏，然后進(jìn)入下一試次。為了使被試熟悉反應(yīng)規(guī)則，在正式實驗前，他們需完成一個包含64個試次（隨機(jī)排列）的練習(xí)block，刺激和反應(yīng)都與正式實驗一致。正式實驗包含6個block，每個block各包含145個試次。這些試次被偽隨機(jī)地排列，使得從觀察條件到反應(yīng)條件轉(zhuǎn)換時，cC、cI、iC和iI試次各80個，觀察條件和反應(yīng)條件各320個試次，并且前后兩個試次中沒有刺激重復(fù)和反應(yīng)重復(fù)（避免特征整合效應(yīng)）的試次。為了排除反應(yīng)定勢的影響，在刺激序列中隨機(jī)地插入連續(xù)的觀察試次或反應(yīng)試次。

在整個任務(wù)中，如果呈現(xiàn)的注視點(diǎn)是“瘙 毐 ”，則提示被試將出現(xiàn)觀察試次（觀察刺激，但不需要作出反應(yīng)）；如果呈現(xiàn)的注視點(diǎn)是“+”，則提示被試將出現(xiàn)反應(yīng)試次（觀察刺激，并且做出反應(yīng)）。實驗要求被試采用主鍵盤，根據(jù)中間的字母（忽略兩旁的字母）快速且準(zhǔn)確地做出反應(yīng)：如果中間的字母是K，則用左手中指按“1”鍵；如果中間的字母是N，則用左手食指按“2”鍵；如果中間的字母是F，則用右手食指按“9”鍵；如果中間的字母是W，則用右手中指按“0”鍵。完成每個block后休息兩分鐘，整個實驗持續(xù)一小時左右。

2.4腦電記錄

采用國際10～20系統(tǒng)擴(kuò)展的64導(dǎo)電極帽，以Brain Products GmbH記錄腦電信號，參考電極置于左側(cè)乳突。同時，為了避免左右半球不對稱性的情況，在右側(cè)乳突上也放置電極，接地點(diǎn)在FPz和Fz的中點(diǎn)。左眼上下安置電極記錄垂直眼電（VEOG），雙眼外側(cè)安置電極記錄水平眼電（HEOG）。每個電極處的頭皮電阻小于5 kΩ。濾波帶通為0.01～100 Hz，采樣頻率為500Hz/導(dǎo)，離線式（off-line）疊加處理數(shù)據(jù)。

2.5EEG數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

EEG數(shù)據(jù)預(yù)處理。EEG數(shù)據(jù)采用EEGLAB （Delorme & Makeig，2004）進(jìn)行預(yù)處理。連續(xù)的EEG采用30 Hz的低通過濾，0.1 Hz的高通過率。EEG數(shù)據(jù)的分析時程從刺激呈現(xiàn)前500 ms到刺激呈現(xiàn)后1，000 ms，以先于刺激的時間間隔（-500 ms到0 ms）為基線校正數(shù)據(jù)。肌電（electromyographic，EMG）偽跡、放大器飽和所引起的偽跡以及其他偽跡（如，波幅超過±80 μV的偽跡）通過手動去除。眨眼和眼動偽跡用獨(dú)立成分分析（independent component analysis，ICA）算法校正（Delorme & Makeig，2004； Jung et al.，2001； Makeig，Jung，Bell，Ghahremani，& Sejnowski，1997）。在所有數(shù)據(jù)集中，個別被移除的獨(dú)立成分（independent components，ICs）包括一個大的眼電的電極貢獻(xiàn)和前額葉的頭皮分布。然后，再次進(jìn)行基線校正。最后建新參考，即以所有電極的平均值為新參考。

定義空間感興趣區(qū)域（spatial regions of interest，S-ROIs）。由于本研究在左前額葉電極點(diǎn)[left frontal region：（F1+F3）/2]、右前額葉電極點(diǎn)[right frontal region：（F2+F4）/2]和中前區(qū)電極點(diǎn)[centro-frontal region：（FCz+Cz）/2]觀察到最明顯的與任務(wù)相關(guān)的調(diào)節(jié)，所以這三個腦區(qū)被定義為S-ROIs。

有效連通性分析。采用時變的有效連通性（time-varying effective connectivity）（Hu，et al.，2012）評估大腦左前額葉、右前額葉和中前區(qū)之間信息流動的因果關(guān)系。最近Hu等（2012）發(fā)展了這種時變的有效連通性分析方法，本研究所采用的算法和Hu等人的算法相同。第一，采用時變的多元自回歸（timevarying MVAR，tvMVAR）模型描繪單試次的大腦響應(yīng)的演變，并且采用Kalman平滑確定tvMVAR模型。研究表明，Kalman平滑能準(zhǔn)確地估計tvMVAR系數(shù)。第二，有效連通性模式在時頻域上以時變的部分定向相干性（timevarying PDC，tvPDC）的形式展示出來。在觀察任務(wù)中，對于一致條件和不一致條件，tvPDC值從Kalman基于平滑的tvMVAR系數(shù)估計中計算出來（Baccala & Sameshima，2001）。在反應(yīng)任務(wù)中，本研究采用相同的算法分別計算cC，cI，iC，iI條件下的tvPDC值。第三，采用引導(dǎo)統(tǒng)計分析（bootstrapping statistical analysis）評估不同條件之間tvPDC值的顯著性，此顯著性水平的閾值設(shè)定為p<.01。再從1到30 Hz以1 Hz的步調(diào)對tvPDC求值，并且通過減法對tvPDC值進(jìn)行基線校正，然后在每個被評估的頻率上再除以被包含在基線時間間隔（從-400 ms到-100 ms）內(nèi)tvPDC的平均值。第四，在觀察任務(wù)中，采用時變的有效連通性評估左前額葉和中前區(qū)之間信息傳遞的因果關(guān)系。對于不一致條件和一致條件中所得的tvPDC值，本研究采用配對樣本t檢驗比較二者的差異。在反應(yīng)任務(wù)中，采用相同的方法評估右前額葉和中前區(qū)之間信息傳遞的因果關(guān)系。為評估沖突適應(yīng)，本研究采用兩因素（觀察任務(wù)的一致性：一致、不一致；反應(yīng)任務(wù)的一致性：一致、不一致）重復(fù)測量方差分析（analysis of variance，ANOVA）比較cC、cI、iC、iI條件之間tvPDC值（PDC100%）的差異，事后配對比較采用Bonferroni法校正。

3行為及EEG結(jié)果

3.1行為結(jié)果

為評估由沖突觀察所誘發(fā)的沖突適應(yīng)，對于RT，本研究實施了2 （觀察任務(wù)的一致性：一致、不一致）×2（反應(yīng)任務(wù)的一致性：一致、不一致）的兩因素重復(fù)測量ANOVA。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀察任務(wù)的一致性主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，14）=7.90，p<.05，η2=0.36；反應(yīng)條件的一致性主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，14）=55.41，p<.001，η2=.80；觀察任務(wù)一致性與反應(yīng)任務(wù)一致性的交互作用顯著，F(xiàn)（1，14）=543，p<.05，η2=.28。事后檢驗僅僅比較iI和cI條件，以及cC和iC條件的RT。結(jié)果僅僅發(fā)現(xiàn)了iI條件和cI條件的RT差異，RTiIRT（iI—iC）=24 ms，t（14）=2.33，p<.05。因此，在RT數(shù)據(jù)上，本研究發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定的沖突適應(yīng)。

對于錯誤率，本研究同樣地實施重復(fù)測量ANOVA。由于觀察任務(wù)的一致性與反應(yīng)任務(wù)的一致性交互作用不顯著，所以，在錯誤率上沒有展示出顯著的沖突適應(yīng)，F(xiàn)（1，14）=1.65，p>.05，η2=0.11。其中，cC、cI、iC和iI條件下的錯誤率分別為380%、527%、540%和573%。

3.2觀察任務(wù)中的神經(jīng)信息傳遞過程

下頁圖1展示了觀察任務(wù)中的有效連通性結(jié)果。對于觀察任務(wù)，在不一致條件和一致條件下，分別采用時變的有效連通性確定了左前額葉電極點(diǎn)和中前區(qū)電極點(diǎn)之間信息傳遞的方向和強(qiáng)度：對相對于基線時間間隔（-400 ms到-100 ms，防止邊緣效應(yīng)）內(nèi)的tvPDC值（p<.01； FDR校正； 自展檢驗，bootstrap analysis）求和。而在其他ROIs之間的有效連接上，沒有觀察到與觀察任務(wù)有關(guān)的顯著效應(yīng)，ps>.05。圖1A展示了左前額葉電極點(diǎn)和中前區(qū)電極點(diǎn)之間顯著增加的tvPDC值（Milde et al.，2010）的時頻分布。從左前額葉電極點(diǎn)到中前區(qū)電極點(diǎn)，不一致條件的有效連通性（β頻帶：20～21 Hz，400～650 ms）顯著強(qiáng)于一致條件的有效連通性，t（14）=2.17，p<.05。其中，不一致條件和一致條件下的tvPDC值（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，PDC100%）分別為：0.65±0.87和0.11±0.51。采用相同的分析方法，本研究在其他頻帶上沒有發(fā)現(xiàn)不一致條件和一致條件之間tvPDC值的顯著差異，ps>.05。從中前區(qū)電極點(diǎn)到左前額葉電極點(diǎn)，不一致條件和一致條件之間的有效連通性（β頻帶：20～21 Hz，400～650 ms）差異都不顯著，p>.05。圖1B直觀地展示了信息流傳遞的方向：神經(jīng)信息有效地從左前額葉電極點(diǎn)傳遞到中前區(qū)電極點(diǎn)。圖1觀察任務(wù)中的有效連通性結(jié)果

注： A展示了觀察任務(wù)中，不一致條件和一致條件的有效連通性（時頻展示）。X軸（時間，ms； 基線間隔為-400 ms到-100 ms； 0指示刺激呈現(xiàn)），Y軸（頻率，Hz）。其中，上圖和下圖分別展示了從左前額葉電極點(diǎn) [（F1+F3）/2]到中前區(qū)電極點(diǎn) [（FCz+Cz）/2] 和從中前區(qū)電極點(diǎn)到左前額葉電極點(diǎn)的信息流動。從圖中可以明顯地看出： 在β頻帶 （20～21 Hz， 400～650 ms） 上，從左前額葉電極點(diǎn)到中前區(qū)電極點(diǎn)，不一致條件下的信息流動強(qiáng)于一致條件；但從中前區(qū)電極點(diǎn)到左前額葉電極點(diǎn)的信息流動在不一致條件和一致條件下沒有顯著差異，如圖中白色矩形框所示。B直觀地展示了信息流的方向。

3.3反應(yīng)任務(wù)中的神經(jīng)信息傳遞過程

下頁圖2展示了反應(yīng)任務(wù)中的有效連通性結(jié)果。圖2A展示了右前額葉電極點(diǎn)和中前區(qū)電極點(diǎn)之間顯著增加的tvPDC值（FDR校正） （Milde et al.，2010）的時頻分布。從中前區(qū)電極點(diǎn)到右前額葉電極點(diǎn)，只有β頻帶（18～21 Hz，600～1，000 ms）展示了與沖突適應(yīng)相關(guān)的效應(yīng)。其中，觀察條件的一致性主效應(yīng)邊緣顯著，F(xiàn)（1，14）=4.06，p=.06，η2=.23；反應(yīng)條件的一致性主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，14）=1.49，p>.05，η2=.10。重要的是，觀察條件與反應(yīng)條件的一致性展示了顯著的交互作用，F(xiàn)（1，14）=9.38，p< .01，η2=.40。其中cC、cI、iC和iI 四種條件下的tvPDC值（平均值±標(biāo)準(zhǔn)差，PDC100%）分別為：0.67±091、0.09±0.32、0.02±0.33和0.19±0.44。為評估沖突適應(yīng)，事后檢驗只比較cC和iC條件、cI和iI條件之間tvPDC值的差異（Cohen & Cavanagh，2011； Larson，Kaufman，& Perlstein，2009； Tang，Hu，Li，et al.，2013）。結(jié)果顯示：cC條件的tvPDC值顯著大于iC條件的tvPDC值，p<.05；cI條件和iI條件的tvPDC值沒有顯著差異，p>.05。然而，從右前額葉電極點(diǎn)到中前區(qū)電極點(diǎn)，兩因素重復(fù)測量ANOVA沒有展示任何顯著性結(jié)果，ps>.05。另外，在其他ROIs之間的有效連接上，沒有觀察到與反應(yīng)任務(wù)有關(guān)的顯著效應(yīng)， ps>.05。圖2B直觀地展示了信息流傳遞的方向：神經(jīng)信息有效地從右前額葉電極點(diǎn)傳遞到中前區(qū)電極點(diǎn)。圖2反應(yīng)任務(wù)中的有效連通性結(jié)果

注： A展示了反應(yīng)任務(wù)中，cC，cI，iC，iI條件的有效連通性。X軸（時間，ms； 基線間隔為-400 ms到-100 ms； 0指示刺激呈現(xiàn)），Y軸（頻率，Hz）。其中，上圖和下圖分別展示了從中前區(qū)電極點(diǎn) [（FCz+Cz）/2] 到右前額葉電極點(diǎn) [（F2+F4）/2] 和從右前額葉電極點(diǎn)到中前區(qū)電極點(diǎn)的信息流動。從圖中可以明顯地看出：在β頻帶（18～21 Hz，600～1，000 ms）上，從中前區(qū)電極點(diǎn)到右前額葉電極點(diǎn)，在cC條件下比在iC條件下的連通性更強(qiáng)，cI和iI條件的連通性差異不顯著；從右前額葉電極點(diǎn)到中前區(qū)電極點(diǎn)，cC和iC條件以及cI和iI條件的連通性差異都不顯著，如圖中白色矩形框所示。B直觀地展示了信息流動的方向。

4討論

本研究的有效連通性結(jié)果為沖突適應(yīng)過程提供了不同腦區(qū)之間信息傳遞的直接證據(jù)。沖突監(jiān)測可能主要發(fā)生在左前額葉，沖突適應(yīng)則主要發(fā)生在右前額葉；從沖突監(jiān)測到?jīng)_突適應(yīng)，中前區(qū)起到了調(diào)控作用。這與以腦損傷病人和動物為被試的研究結(jié)果一致（di Pellegrino et al.，2007； Markela-Lerenc et al.，2004； Posner & DiGirolamo，1998； Roelofs，van Turennout，& Coles，2006），這些研究發(fā)現(xiàn)前額葉在沖突監(jiān)測過程中起重要作用，中前部（ACC）主要負(fù)責(zé)對沖突進(jìn)行控制和調(diào)整。本研究結(jié)果也與近來的一項事件相關(guān)電位（ERPs，event-related potentials）研究結(jié)果一致，Tang，Hu，Li等（2013）采用相似的實驗設(shè)計發(fā)現(xiàn)，在右前額葉，持續(xù)電位（sustained potential，SP）的波幅調(diào)整反映了大腦對沖突的適應(yīng)。

時頻域的研究證實，β頻帶的活性與當(dāng)前的認(rèn)知激發(fā)狀態(tài)成反比（Engel & Fries，2010）：β頻帶的激活與反應(yīng)抑制有關(guān)，其失活與反應(yīng)激活或反應(yīng)準(zhǔn)備有關(guān)（Pasttter， Hanslmayr， & Buml，2008，2010）。并且β頻帶的失活反映了實際的或想象中的運(yùn)動活動（Kilner，Bott，& Posada，2005； Pasttter et al.，2008； Tzagarakis，Ince，Leuthold，& Pellizzer，2010）。一些研究也發(fā)現(xiàn)β頻帶與大腦對反應(yīng)的加工有關(guān)（Alegre et al.，2003； Kaiser，Birbaumer，& Lutzenberger，2001； Kilner et al.，2005； Pasttter et al.，2008； Tzagarakis et al.，2010； Zhang，Chen，Bressler，& Ding，2008）。近來的一項研究在人類下丘腦神經(jīng)元植入深度大腦刺激電極（deep brain stimulation electrodes，DBS），記錄了被試完成色-詞Stroop任務(wù)時的神經(jīng)活動。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，由人類下丘腦神經(jīng)元所觸發(fā)的β振蕩與反應(yīng)抑制有關(guān)，并且在β頻帶范圍內(nèi)的能量調(diào)整對于反應(yīng)選擇是至關(guān)重要的（Brittain et al.，2012）。在不一致條件下，β活性短暫增長，這就推遲了行為反應(yīng)，以至于大腦解決了沖突。

本研究的結(jié)果顯示，在觀察任務(wù)中，大腦左前額葉將監(jiān)測到的沖突信息（β頻帶：20～21 Hz，400～650 ms）傳遞到中前區(qū)，使之調(diào)整認(rèn)知資源，以實施對沖突的控制。這一過程共持續(xù)250 ms，這一時間間隔正好與大腦從沖突的監(jiān)測到實施對沖突的控制所需的最短時間相對應(yīng)（Müller & Rabbitt，1989； Notebaert，Gevers，Verbruggen，& Liefooghe，2006）。另外，本研究也發(fā)現(xiàn)，在不一致的觀察條件下，β頻帶的活性更強(qiáng)，說明在不一致條件下，大腦執(zhí)行更強(qiáng)的反應(yīng)抑制加工以成功地對沖突進(jìn)行控制，這一控制過程主要通過左前額葉到中前區(qū)自上而下的信息交流來實現(xiàn)（見圖1）。

在反應(yīng)任務(wù)中，從中前區(qū)電極點(diǎn)到右前額葉電極點(diǎn)，cC條件比iC條件的有效連通性（β頻帶：18～21 Hz，600～1，000 ms）更強(qiáng)，但是cI條件與iI條件之間沒有顯著差異。這說明沖突適應(yīng)也能體現(xiàn)在當(dāng)前的一致試次上，這與沖突適應(yīng)模型一致（Freitas，Bahar，Yang，& Banai，2007； Gratton et al.，1992； Lamers & Roelofs，2011； Ullsperger，Bylsma，& Botvinick，2005）。對于iC條件，由于被試在先前的觀察任務(wù)中監(jiān)測到?jīng)_突信息，那么大腦已經(jīng)集中了更多的資源加工靶刺激而非側(cè)邊（Flanker）刺激，所以縮小了注意范圍（Paquet，2001）。而在其后的反應(yīng)任務(wù)中，在一致條件下，由于沒有沖突出現(xiàn)，那么注意范圍的縮小將不利于任務(wù)的完成。然而，對于cC條件，由于被試在先前的觀察任務(wù)中沒有監(jiān)測到?jīng)_突信息，那么大腦將拓展注意范圍，并且更多地加工側(cè)邊（Flanker）刺激；在其后的反應(yīng)任務(wù)中，在一致條件下，由于沒有沖突出現(xiàn)，那么注意范圍的拓寬將更利于任務(wù)的完成。另外，對于iI和cI條件，盡管大腦在觀察任務(wù)中的注意范圍不同，但是大腦能根據(jù)反應(yīng)任務(wù)所面臨的沖突情景及時地調(diào)整認(rèn)知資源加工靶刺激，從而順利解決當(dāng)前的沖突，所以cI條件與iI條件之間的有效連通性強(qiáng)度沒有顯著差異。然而，在Stroop任務(wù)中，Tang等（2013）發(fā)現(xiàn)了從中頂部電極點(diǎn)到右前額葉電極點(diǎn)顯著的有效連通性，即iI條件比cI條件的信息流動更強(qiáng)，該信息流反映在θ頻帶（6～7 Hz，180～330 ms）上。本研究沒有觀察到這一結(jié)果，這可能是由于任務(wù)類型不同造成的，因此還需要將來的研究進(jìn)一步證實。

綜上所述，本研究認(rèn)為：在被試完成字母Flanker任務(wù)時，大腦左前額葉能監(jiān)測到觀察任務(wù)中的沖突信息，并且將沖突信息有效地傳遞到中前區(qū)；在反應(yīng)任務(wù)中，一方面中前區(qū)能根據(jù)觀察條件的一致性環(huán)境靈活地調(diào)整注意資源以有效地完成反應(yīng)任務(wù)，另一方面它再向右前額葉傳遞控制信息，使之及時解決沖突（Floden et al.，2011； MacDonald，Cohen，Stenger，& Carter，2000），從而表現(xiàn)出由沖突觀察所誘發(fā)的沖突適應(yīng)（見圖2）。

5結(jié)論

大腦左、右前額葉和中前區(qū)的信息流動能影響β頻帶的活性。在觀察任務(wù)中，當(dāng)從左前額葉到中前區(qū)傳遞沖突信息時，β頻帶的活性增強(qiáng)，并且這種信息流動影響了反應(yīng)任務(wù)中的信息流動強(qiáng)度和方向。比起iC條件，連續(xù)的一致性情境（cC條件）導(dǎo)致大腦分配更多的資源加工Flanker刺激，那么大腦便從中前區(qū)向右前額葉傳遞更少的沖突信息，所以β頻帶的激活更強(qiáng)。上述這些聯(lián)合的效應(yīng)導(dǎo)致由沖突觀察所誘發(fā)的沖突適應(yīng)。