心理疲勞對認(rèn)知控制的影響及獎勵的調(diào)節(jié)作用

李美玲，張力為*，屈子圓，孫錦繡

心理疲勞對認(rèn)知控制的影響及獎勵的調(diào)節(jié)作用

李美玲1，張力為1*，屈子圓2，孫錦繡3

（1．北京體育大學(xué) 心理學(xué)院，北京 100084；2．北京體育大學(xué) 教育學(xué)院，北京 100084；3．吉首大學(xué)，湖南 吉首 416000）

研究通過兩項實(shí)驗探討心理疲勞對認(rèn)知控制兩種方式的影響，以及心理疲勞條件下獎勵對認(rèn)知控制兩種方式的調(diào)節(jié)。實(shí)驗1旨在考查心理疲勞對主動性控制與反應(yīng)性控制的影響，采用心理疲勞TOT（time on task）范式與AX-CPT（AX-Continuous Performance Task）任務(wù)相結(jié)合實(shí)驗任務(wù)。結(jié)果顯示，心理疲勞時，被試完成AY序列的任務(wù)表現(xiàn)提高，而完成BX序列的任務(wù)表現(xiàn)降低。實(shí)驗2進(jìn)一步探討心理疲勞條件下獎勵對認(rèn)知控制的調(diào)節(jié)作用，采用獎勵版AX-CPT任務(wù)。結(jié)果顯示，心理疲勞條件下，當(dāng)無獎勵時，被試完成AY序列任務(wù)表現(xiàn)提高，以及完成BX序列任務(wù)表現(xiàn)降低這一傾向未發(fā)生改變；而當(dāng)有獎勵時，被試在AY序列的任務(wù)表現(xiàn)得到削弱，而在BX序列的任務(wù)表現(xiàn)得到促進(jìn)。通過實(shí)驗1、2，得出以下結(jié)論：1）心理疲勞對認(rèn)知控制的兩種方式存在不同影響，心理疲勞使主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)；2）心理疲勞條件下，獎勵對個體的認(rèn)知控制方式起著調(diào)節(jié)作用，無獎勵時，主動性控制減弱，反應(yīng)性控制加強(qiáng)；有獎勵時，主動性控制得到增強(qiáng)，反應(yīng)性控制得到削弱。

心理疲勞；認(rèn)知控制；主動性控制；反應(yīng)性控制；獎勵

0 問題提出

認(rèn)知控制是在新異的、動態(tài)的、變化的情境中，對自己的行為進(jìn)行監(jiān)控與調(diào)節(jié)以達(dá)到預(yù)定目標(biāo)的能力（Ridderinkhof et al.,2004）。具體來說，認(rèn)知控制涉及抑制不合理行為、靈活轉(zhuǎn)換計劃與行為、監(jiān)控并解決沖突、覺察錯誤以及從錯誤中學(xué)習(xí)等能力（蔣軍 等,2012；岳珍珠 等,2004; MacKay et al.,2004; van Gaal et al.,2011）。在競技運(yùn)動領(lǐng)域，如排球比賽中對對方時間差策略的有效預(yù)防，足球守門員抵制對方誘導(dǎo)性動作的誤導(dǎo)以及籃球運(yùn)動員在場上攻守策略的適時轉(zhuǎn)換等，都依賴于良好的認(rèn)知控制能力。良好的認(rèn)知控制可使運(yùn)動員在賽場上更有效地對預(yù)期之外的刺激進(jìn)行快速反應(yīng)、抑制沖動反應(yīng)、靈活轉(zhuǎn)換策略等。因此，認(rèn)知控制能力是運(yùn)動員良好運(yùn)動表現(xiàn)的基礎(chǔ)，如何幫助運(yùn)動員有效提高認(rèn)知控制能力，是競技心理領(lǐng)域關(guān)注的重點(diǎn)問題。

心理疲勞（mental fatigue）是一種由長時間認(rèn)知活動引起的心理生理狀態(tài)，具體表現(xiàn)在主觀感受、行為表現(xiàn)以及生理變化等方面（Cutsem et al.,2017）。實(shí)驗室研究中，心理疲勞的誘發(fā)通常采用TOT（time on task）范式，即通過長時間的持續(xù)性認(rèn)知任務(wù)來使被試達(dá)到心理疲勞狀態(tài)（Boksem et al.,2005），認(rèn)知任務(wù)的選擇依據(jù)不同的研究目的而定，常見的任務(wù)有AX-CPT、Flank、Stroop等需要認(rèn)知抑制及任務(wù)轉(zhuǎn)換類的任務(wù)。心理疲勞是運(yùn)動員常常面臨的境遇（張力為,2010）。以競技運(yùn)動為例，在賽場上，運(yùn)動員需要關(guān)注自身及對手的動態(tài)，快速、準(zhǔn)確地檢索、加工信息，依據(jù)場上形勢做出判斷與決策，這些持續(xù)的認(rèn)知努力往往導(dǎo)致運(yùn)動員產(chǎn)生心理疲勞。研究表明，心理疲勞狀態(tài)下，執(zhí)行控制會受到損害，對任務(wù)表現(xiàn)產(chǎn)生消極影響（Kato et al.,2009）。例如，Boksem等（2005）采用心理疲勞TOT（time on task）范式，通過3 h的視覺注意任務(wù)（visual attention task）誘發(fā)被試的心理疲勞。結(jié)果表明，在心理疲勞狀態(tài)下被試的注意控制能力下降，抑制無關(guān)刺激的能力下降。Kato等（2009）同樣采用心理疲勞TOT范式，通過1 h的Go/Nogo任務(wù)誘發(fā)心理疲勞，以檢測心理疲勞對抑制控制能力的影響。結(jié)果表明，隨著任務(wù)時間延長，Nogo任務(wù)期間P3及錯誤相關(guān)負(fù)波（error-related negativity Ne/ERN）波幅顯著下降，說明心理疲勞削弱了在Nogo試次的資源分配和錯誤監(jiān)控的能力。在運(yùn)動領(lǐng)域，Smith等（2016）考察了心理疲勞對足球運(yùn)動員場上決策的影響，研究者通過30 min的Stroop任務(wù)引發(fā)被試的心理疲勞，結(jié)果顯示，心理疲勞對足球運(yùn)動員的決策正確性及決策時間均產(chǎn)生了消極影響。

關(guān)于心理疲勞導(dǎo)致任務(wù)表現(xiàn)下降的解釋以及如何應(yīng)對方面，心理疲勞的動機(jī)理論認(rèn)為，心理疲勞的產(chǎn)生是付出的努力與得到的獎勵之間的不平衡引發(fā)的結(jié)果（Tops et al.,2004）。當(dāng)對任務(wù)付出的努力大于所獲得的獎勵時，從事相關(guān)任務(wù)的動機(jī)會下降，導(dǎo)致心理疲勞的產(chǎn)生，從而造成認(rèn)知加工能力的下降，而獎勵則能夠提升個體對任務(wù)的投入，使認(rèn)知加工表現(xiàn)得到改善（Botvinick et al.,2015; Hockey,2011; Kurzban et al.,2013）。這一理論得到了實(shí)證研究的支持。Boksem等（2006）在一項研究中發(fā)現(xiàn)，在持續(xù)2 h的認(rèn)知控制任務(wù)之后，行為指標(biāo)及事件相關(guān)電位關(guān)聯(lián)性負(fù)變（contingent negative variation,CNV）均顯示被試處于心理疲勞狀態(tài)，錯誤相關(guān)負(fù)波（error related negativity，Ne/ERN）及N2波幅下降，此時，被試完成自我控制任務(wù)的成績顯著下降。在隨即給予獎勵激勵后，被試的任務(wù)表現(xiàn)及錯誤相關(guān)負(fù)波均有顯著恢復(fù)，說明了獎勵對心理疲勞的緩解及對疲勞狀態(tài)下自我監(jiān)控能力的促進(jìn)。心理疲勞的動機(jī)理論以及相關(guān)的實(shí)證研究提示我們，心理疲勞損害認(rèn)知加工能力的實(shí)質(zhì)是任務(wù)動機(jī)下降、認(rèn)知努力投入減少所帶來的后果，因此，在心理疲勞狀態(tài)下給予獎勵會改善個體的任務(wù)投入程度，緩解心理疲勞對認(rèn)知能力的消極影響。

近來的雙重認(rèn)知控制理論（Dual mechanisms of cognitivecontrol account）認(rèn)為認(rèn)知控制可分為主動性控制（proactive control）與反應(yīng)性控制（reactive control）兩種形式（Braver et al.,2007; Braver,2012）。主動性控制是指在任務(wù)加工的前期，通過任務(wù)相關(guān)的線索信息形成任務(wù)準(zhǔn)備，并在任務(wù)完成過程中不斷對任務(wù)相關(guān)線索進(jìn)行表征以形成對任務(wù)的正確判斷與反應(yīng)。反應(yīng)性控制是指在對任務(wù)進(jìn)行反應(yīng)時以即時的刺激信息為依據(jù)做出反應(yīng)，當(dāng)任務(wù)加工中出現(xiàn)沖突時，通過重新檢索任務(wù)相關(guān)的線索以解決當(dāng)前的沖突。主動性控制是一種線索驅(qū)動（cue-driven）的控制形式，更偏向于自上而下的信息加工。反應(yīng)性控制是一種探測驅(qū)動（probe-driven）的控制方式，更偏向于自下而上的信息加工。此外，雙重認(rèn)知控制理論認(rèn)為，主動性控制與反應(yīng)性控制兩種認(rèn)知控制方式相互獨(dú)立但又并非絕對割裂。個體在完成任務(wù)時，會依據(jù)當(dāng)前情景、任務(wù)需求在兩種認(rèn)知控制方式之間進(jìn)行權(quán)衡與轉(zhuǎn)換，以最優(yōu)化地完成任務(wù)（徐雷 等，2012）。目前檢測主動性控制與反應(yīng)性控制的經(jīng)典任務(wù)為AX-CPT（AX-Continuous Performance Task）任務(wù)（Servan-Schreiber et al.,1996）。

盡管心理疲勞對認(rèn)知控制的損害已得到實(shí)證研究的支持，但是在雙重認(rèn)知控制理論的框架下，心理疲勞對主動性控制與反應(yīng)性控制具有怎樣的影響？雖然主動性控制與反應(yīng)性控制同為認(rèn)知控制的兩種形式，但是不同類型任務(wù)的有效完成所側(cè)重依賴的認(rèn)知控制方式可能有所不同。在競技領(lǐng)域以射擊類項目為例，步槍射擊較少受到非預(yù)期性刺激物的干擾，因此更加依賴主動性認(rèn)知控制能力；而飛碟射擊則主要是對當(dāng)前非預(yù)期性刺激物的加工，因而更加依賴于反應(yīng)性認(rèn)知控制能力。實(shí)證研究的結(jié)果也表明，經(jīng)常進(jìn)行射擊游戲（射擊目標(biāo)為非預(yù)期快速出現(xiàn)的刺激物）的電子游戲玩家的主動性控制會受到損害，而反應(yīng)性控制得到增強(qiáng)（Bailey et al.,2010）。因此，區(qū)分心理疲勞對主動性控制與反應(yīng)性控制的不同影響具有更為現(xiàn)實(shí)的意義。Holtzer等（2011）探討了心理疲勞對注意網(wǎng)絡(luò)的影響，他們通過35 min的注意網(wǎng)絡(luò)測驗（attention networks test）使被試產(chǎn)生心理疲勞，對任務(wù)前、中、后3個階段的任務(wù)表現(xiàn)進(jìn)行比較分析，結(jié)果表明，心理疲勞對注意網(wǎng)絡(luò)的警覺、定向成分無顯著消極影響，而對注意網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行控制成分有顯著的削弱。注意的警覺、定向功能指向當(dāng)前刺激，更接近于自下而上的信息加工過程。注意的執(zhí)行控制功能是抑制、處理各種沖突的能力，是一種自上而下的加工過程（Pacheco-Unguetti et al.,2010）。Holtzer等（2011）的研究提示我們，心理疲勞對自上而下與自下而上兩種認(rèn)知加工形式可能存在不同的影響，心理疲勞尤其會損害自上而下的認(rèn)知加工。因此，在心理疲勞狀態(tài)下，主動性控制可能會受到更顯著的削弱，個體會更偏向反應(yīng)性控制。此外，盡管獎勵能夠應(yīng)對心理疲勞，提高認(rèn)知加工能力，并且有研究進(jìn)一步表明，獎勵能夠促進(jìn)主動控制能力（Jimura et al.,2010; Locke et al.,2008; Savine et al.,2010），但是，在心理疲勞狀態(tài)下，獎勵對主動性控制與反應(yīng)性控制有著怎樣的影響？對這些問題的探究有助于進(jìn)一步明確心理疲勞與認(rèn)知控制之間的關(guān)系，并為改善心理疲勞對認(rèn)知控制的影響提供策略。

結(jié)合上述評論，本研究旨在探討心理疲勞對主動性控制與反應(yīng)性控制兩種認(rèn)知控制方式是否存在不同的影響，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討心理疲勞條件下，獎勵是否對認(rèn)知控制兩種方式起到調(diào)節(jié)作用。依據(jù)雙重認(rèn)知控制理論（Braver et al.,2007; Braver,2012）與心理疲勞動機(jī)理論（Tops et al.,2004），本研究提出兩項假設(shè)：第一，心理疲勞能夠影響個體的認(rèn)知控制方式，會削弱主動性控制，使個體更偏向于反應(yīng)性控制。第二，心理疲勞條件下，獎勵對認(rèn)知控制的不同方式具有調(diào)節(jié)作用，當(dāng)無獎勵時被試的主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)的傾向不發(fā)生改變，而有獎勵時被試的主動性控制得到增強(qiáng)，反應(yīng)性控制得到削弱。本研究將通過兩項實(shí)驗來探討以上假設(shè)。

1 實(shí)驗1

1.1 研究目的

采用心理疲勞TOT（time on task）范式誘發(fā)心理疲勞，選用AX-CPT任務(wù)反映認(rèn)知控制的表現(xiàn)，以考察心理疲勞對主動性控制與反應(yīng)性控制的影響。實(shí)驗1假設(shè)，心理疲勞會削弱主動性控制，使個體更偏向于反應(yīng)性控制。

1.2 研究方法

1.2.1 被試

通過實(shí)驗招募得到30名大學(xué)生被試，右利手，視力或矯正視力正常，具備國家二級及以上運(yùn)動等級水平，自愿參加實(shí)驗，完成試驗后將依據(jù)任務(wù)表現(xiàn)給予相應(yīng)的獎勵。數(shù)據(jù)分析時，剔除2名數(shù)據(jù)記錄不完整的被試，最終獲得有效被試28名（男生19名，占67.86%），年齡17～21歲（= 19.1，= 1.13）。

1.2.2 實(shí)驗任務(wù)與材料

心理疲勞誘發(fā)采用TOT（time on task）范式（Boksem et al.,2006），通過持續(xù)的認(rèn)知任務(wù)來誘發(fā)被試的心理疲勞。本研究采用單任務(wù)范式，即誘發(fā)心理疲勞的任務(wù)與認(rèn)知控制探測任務(wù)相一致，均使用AX-CPT任務(wù)。AX-CPT任務(wù)的刺激為4個大寫英文字母A、B、X、Y（黑色、36號、Times New Roman字體），其中A、B為線索刺激，X、Y為探測刺激，一個完整的AX-CPT試次包括：注視點(diǎn)（1 000 ms）、線索刺激（A或B）（300 ms）、空屏延遲期（1 500 ms）、探測刺激（X或Y）（2 000 ms）、空屏（1 000 ms）、注視點(diǎn)（500 ms）。要求被試如果字母A之后出現(xiàn)的是X（即AX序列）則做目標(biāo)反應(yīng)（按“J”鍵反應(yīng)）；如果字母A之后出現(xiàn)的是Y，或字母B之后出現(xiàn)X或Y（即AY、BX、BY序列）則做非目標(biāo)反應(yīng)（按“F”鍵反應(yīng)），按鍵在被試間平衡。反應(yīng)時從探測刺激呈現(xiàn)開始記錄，共2 000 ms反應(yīng)時間。

心理疲勞誘發(fā)的操控檢測從行為、生理、主觀評價3方面進(jìn)行（Hopstaken et al.,2015）。行為指標(biāo)為AX-CPT任務(wù)反應(yīng)時、錯誤率；生理指標(biāo)為瞳孔直徑；主觀評價從疲勞程度、動機(jī)強(qiáng)度以及主觀努力感3個維度進(jìn)行，每個維度各1個條目，分別為“你當(dāng)前的疲勞程度是？”“你對當(dāng)前任務(wù)的動機(jī)強(qiáng)度是？”“你對當(dāng)前任務(wù)的努力程度是？”。采用視覺模擬量表（VAS,visual analogue scale）的評定形式，該量表形式為刻度1～100的量尺（Smith et al.,2015），要求被試依據(jù)自己的當(dāng)前狀態(tài)對3個維度在1～100之間進(jìn)行選擇，“1”為完全沒有，“100”為最大程度，以往研究表明，該問卷具有較好的信度與效度（Smith et al.,2015,2016），本研究中Cronbach α系數(shù)為0.83。

1.2.3 實(shí)驗設(shè)計與程序

采用5（心理疲勞階段：block1、block2、block3、block4、block5）×4（字母序列：AX、AY、BX、BY）被試內(nèi)實(shí)驗設(shè)計。

因變量為完成AX-CPT任務(wù)的反應(yīng)時、錯誤率。在AX-CPT任務(wù)中，AY和BX試次的行為表現(xiàn)體現(xiàn)了主動性控制與反應(yīng)性控制之間的權(quán)衡，主動性控制會引起B(yǎng)X序列行為表現(xiàn)的提高或AY序列行為表現(xiàn)的降低；反應(yīng)性控制會引起AY序列的行為表現(xiàn)提高或BX序列的行為表現(xiàn)降低，因此本研究分別采用BX和AY序列的反應(yīng)時、錯誤率作為主動性控制與反應(yīng)性控制的行為表現(xiàn)指標(biāo)（Chiew et al.,2013,2014; Fr?ber et al.,2016）。

要求被試在實(shí)驗前一天無熬夜、飲酒、服用藥物等情況。實(shí)驗均在上午8點(diǎn)至12點(diǎn)之間進(jìn)行。實(shí)驗開始前對被試進(jìn)行眼動指標(biāo)的校準(zhǔn)。實(shí)驗流程為（圖1）：心理疲勞誘發(fā)；心理疲勞操控檢查；認(rèn)知控制任務(wù)探測。被試完成5個block的AX-CPT任務(wù)，每個block包含180試次，其中AX試次126次（70%），AY、BX、BY各18次（30%），持續(xù)時間15 min左右。其中前4個block為心理疲勞誘發(fā)任務(wù)，共60 min左右。第5個block為認(rèn)知控制探測任務(wù)。在實(shí)驗開始前、以及每一block之后，均進(jìn)行心理疲勞主觀評價。

圖1 心理疲勞對認(rèn)知控制的影響實(shí)驗流程

Figure 1. The Experimental Protocols of the Effect of Mental Fatigue on Cognitive Control

注：心理疲勞誘發(fā)階段及探測階段均采用AX-CPT任務(wù)。在實(shí)驗開始前、以及每一block之后，均進(jìn)行心理疲勞主觀評價，采用VAS形式，包括了疲勞程度、動機(jī)強(qiáng)度及努力感3個維度。

實(shí)驗任務(wù)通過Tobii T120眼動儀進(jìn)行任務(wù)呈現(xiàn)，并記錄眼動軌跡。雙眼追蹤，采樣率120 Hz，精度為5°，漂移小于0.3°。眼部距屏幕60 cm，屏幕分辨率為1 024×768。通過ErgoLAB系統(tǒng)采集并分析被試實(shí)驗過程的瞳孔變化。整個實(shí)驗過程約90 min。

1.3 實(shí)驗結(jié)果

采用SPSS 16.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

1.3.1 心理疲勞操控檢測

瞳孔直徑。提取實(shí)驗正式開始前5 min以及每個block任務(wù)結(jié)束前5 min的瞳孔數(shù)據(jù)，通過進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。單因素重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示瞳孔直徑在block之間差異顯著，（4,108）=10.02，＜0.001，= 0.27。事后檢驗顯示（LSD法），心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之后被試的瞳孔直徑顯著小于心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之前（3.30 vs 3.49），并且隨任務(wù)時間持續(xù)被試的瞳孔直徑不斷縮?。ū?）。瞳孔直徑指標(biāo)表明疲勞誘發(fā)成功。

表1 心理疲勞任務(wù)前及不同階段瞳孔直徑與疲勞感、動機(jī)、努力感的主觀評價

被試主觀評價。對心理疲勞誘發(fā)前以及每個block之后被試在疲勞感、動機(jī)2個維度的主觀評定分別進(jìn)行重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示，疲勞在block之間差異顯著，（4,108）=200.26，＜0.001，=0.88，事后檢驗顯示（LSD法），心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之后（block4）被試的疲勞感顯著高于心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之前（71.61 vs 4.11），并且隨任務(wù)時間持續(xù)被試的疲勞感不斷增加（表1）。動機(jī)在block之間差異顯著，（4,108）=14.15，＜0.001，=0.34，事后檢驗顯示（LSD法），心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之后（block4）被試的動機(jī)顯著低于心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之前（42.32 vs66.61），并且隨著任務(wù)的持續(xù)被試的動機(jī)強(qiáng)度不斷下降（表1）。對每個block之后被試的努力感主觀評定進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示努力感在block之間差異顯著，（3,81）=43.59，＜0.001，=0.62，事后檢驗顯示（LSD法），心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之后（block4）被試的努力感顯著高于block1之后（65.89 vs 34.82），并且隨任務(wù)的持續(xù)被試的努力感不斷增加（表1）。主觀評定指標(biāo)均表明疲勞誘發(fā)成功。

1.3.2 結(jié)果

反應(yīng)時數(shù)據(jù)剔除錯誤反應(yīng)試次（占總數(shù)據(jù)5.81%），以及反應(yīng)時小于100 ms，大于1 500 ms的試次（占總數(shù)據(jù)0.94%）。錯誤率采用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。描述性結(jié)果見表2。

表2 心理疲勞各階段AX、BY序列的反應(yīng)時和錯誤率

對反應(yīng)時數(shù)據(jù)進(jìn)行5（心理疲勞階段：block1、block2、block3、block4、block5）×2（字母序列：AY、BX）重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示，疲勞階段主效應(yīng)顯著，（4,108）=33.58，＜0.001，=0.55；字母序列主效應(yīng)顯著，（1,27）=47.78，＜0.001，=0.64；心理疲勞階段與字母序列交互作用顯著（圖2），（4,108）=9.45，＜0.001，=0.26。簡單效應(yīng)分析顯示，在心理疲勞block1階段時，AY與BX差異不顯著，（1,27）=1.00，=0.326；在block4時，被試對BX的反應(yīng)時大于對AY的反應(yīng)時（659.04 vs 506.00），（1,27）=33.90，＜0.001；在block5時，被試對BX的反應(yīng)時大于對AY的反應(yīng)時（714.75 vs 457.39），（1,27）=95.44，＜0.001。AY在心理疲勞不同階段的反應(yīng)時差異顯著，（4,108）=10.86，＜0.001，在block1時顯著大于block5（568.29 vs 457.39）。BX在心理疲勞不同階段的反應(yīng)時差異顯著，（4,108）=17.83，＜0.001，在block1時顯著小于block5（567.21 vs 714.75）。

圖2 心理疲勞各階段完成AY、BX序列的反應(yīng)時

Figure 2. Response Time of AY and BX Sequences in Different Stages of Mental Fatigue

注：被試完成AY、BX試次的反應(yīng)時、錯誤率在心理疲勞任務(wù)開始階段（block1）均無差異，在心理疲勞誘發(fā)之后（block4）以及探測任務(wù)階段（block5），被試完成BX試次的表現(xiàn)差于AY試次（反應(yīng)更慢，錯誤率更高）。且隨著任務(wù)持續(xù)，被試對AY試次的反應(yīng)速度更快，錯誤率更低，而對BX的反應(yīng)更慢，錯誤率更高。圖3同。

對錯誤率數(shù)據(jù)進(jìn)行5（心理疲勞階段：block1、block2、block3、block4、block5）×2（字母序列：AY、BX）重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示，心理疲勞階段主效應(yīng)顯著，（4,108）=7.30，＜0.001，=0.21；字母序列主效應(yīng)不顯著，（1,27）=2.13，=0.147；心理疲勞階段與字母序列交互作用顯著（圖3），（4,108）=2.86，＜0.05，=0.10。簡單效應(yīng)分析顯示，在心理疲勞任務(wù)block1時，AY與BX差異不顯著，（1,27）=0.02，=0.897；在block4時，被試對BX的錯誤率大于對AY的錯誤率（18.46 vs 10.12），（1,27）=13.51，＜0.01；在block5時，被試對BX的錯誤率大于對AY的錯誤率（19.93 vs 9.23），（1,27）=13.91，＜0.01。AY在心理疲勞不同階段的錯誤率差異顯著，（4,108）=2.54，＜0.05，事后比較顯示，AY在block1的錯誤率顯著大于block5（13.99 vs9.23）。BX在心理疲勞不同階段的錯誤率差異顯著，（4,108）=5.45，＜0.001，事后比較顯示，BX在block1的錯誤率顯著小于在block5（13.69 vs 19.93）。

圖3 心理疲勞各階段完成AY、BX序列的錯誤率

Figure 3. Error Rate of AY and BX Sequences in Different Stages of Mental Fatigue

1.4 討論

心理疲勞對個體的生理、行為、主觀感受會產(chǎn)生綜合性影響（Cutsem et al.,2017）。瞳孔直徑是標(biāo)定心理疲勞的重要生理指標(biāo)（Hopstaken et al.,2015）。研究表明，在持續(xù)性認(rèn)知任務(wù)造成的心理疲勞狀態(tài)下，個體的瞳孔直徑比無疲勞時顯著縮?。℉opstaken et al.,2015,2016）。此外，心理疲勞狀態(tài)下個體的主觀疲勞感增加、對任務(wù)的動機(jī)下降，以及對任務(wù)的努力感增加（Cutsem et al.,2017）。實(shí)驗1采用了瞳孔直徑作為心理疲勞的生理指標(biāo)，疲勞感、動機(jī)和努力感的個人評定作為心理疲勞的主觀指標(biāo)。從操控檢查的結(jié)果來看，各項檢測指標(biāo)隨疲勞任務(wù)持續(xù)而變化，并且朝向疲勞方向。在心理疲勞誘發(fā)任務(wù)后，各項指標(biāo)與疲勞任務(wù)前無疲勞狀態(tài)時差異顯著，表明心理疲勞誘發(fā)有效。

在AX-CPT任務(wù)中，AX是目標(biāo)反應(yīng)序列，占有整個任務(wù)試次的70%。高頻率的呈現(xiàn)使被試形成了對AX試次的優(yōu)勢性目標(biāo)反應(yīng)。當(dāng)非目標(biāo)序列AY（與AX刺激信息不同）、BX（與AX線索信息不同）出現(xiàn)時，被試會形成與已有優(yōu)勢反應(yīng)的認(rèn)知沖突，因此會導(dǎo)致AY、BX的反應(yīng)時、錯誤率增加。為了抑制對AY的錯誤反應(yīng)，被試需增加反應(yīng)性控制，通過對刺激Y的即時加工來應(yīng)對沖突。為了抑制對BX的錯誤反應(yīng)，被試需增加主動性控制，通過對線索A的積極再表征來預(yù)防沖突。因此主動性控制傾向?qū)⑹笲X試次的表現(xiàn)提高（反應(yīng)時更短，錯誤率更低），AY試次的表現(xiàn)降低（反應(yīng)時更長，錯誤率更高）；反應(yīng)性控制傾向?qū)⑹笰Y試次的表現(xiàn)提高（反應(yīng)時更短，錯誤率更低），BX試次的表現(xiàn)降低（反應(yīng)時更長，錯誤率更高）。

實(shí)驗1的結(jié)果表明，被試完成AY、BX試次的反應(yīng)時、錯誤率在心理疲勞任務(wù)開始階段（block1）均無差異，在心理疲勞誘發(fā)之后（block4）以及探測任務(wù)階段（block5），被試完成BX試次的表現(xiàn)差于AY試次（反應(yīng)更慢，錯誤率更高）。此外，隨著任務(wù)的持續(xù)，被試對AY試次的反應(yīng)速度更快，錯誤率更低，而對BX的反應(yīng)更慢，錯誤率更高，即隨著疲勞程度的增加，被試對AY試次的反應(yīng)呈現(xiàn)出易化，而對BX試次的反應(yīng)更加困難。這說明心理疲勞導(dǎo)致被試在對線索（A、B）-刺激（X、Y）序列呈現(xiàn)的刺激物進(jìn)行表征時，更加依賴于當(dāng)前的刺激信息（X、Y），而對預(yù)先存在的線索信息（A、B）加工存在困難。上述結(jié)果提示，心理疲勞對被試認(rèn)知控制的兩種方式產(chǎn)生了不同的影響，使主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)。

2 實(shí)驗2

實(shí)驗1的結(jié)果支持了心理疲勞會削弱主動性控制，而增強(qiáng)反應(yīng)性控制的假設(shè)。而已有的研究表明，獎勵會使個體偏向主動性控制，促進(jìn)自上而下的控制表現(xiàn)（Chiew et al.,2014; Jimura,et al.,2010; Locke et al.,2008; Savine et al., 2010）。那么在心理疲勞導(dǎo)致個體主動性控制減弱的條件下，獎勵是否還能夠促進(jìn)主動性控制？實(shí)驗2將對這一問題進(jìn)行探討。

2.1 研究目的

實(shí)驗2擬在實(shí)驗1的基礎(chǔ)上采用獎勵版的AX-CPT任務(wù)（Chiew et al.,2013,2014），探討心理疲勞條件下獎勵對認(rèn)知控制的調(diào)節(jié)作用。實(shí)驗2假設(shè)，心理疲勞條件下，無獎勵時被試的主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)；有獎勵時被試的主動性控制得到增強(qiáng)，反應(yīng)性控制得到削弱。

2.2 研究方法

2.2.1 被試

通過招募得到36名大學(xué)生被試，右利手，視力或矯正視力正常，具有國家二級及以上運(yùn)動等級水平。完成實(shí)驗后將依據(jù)每名被試完成任務(wù)的表現(xiàn)給予相應(yīng)的獎勵。數(shù)據(jù)分析時，剔除2名數(shù)據(jù)記錄不完整的被試以及2名猜測出實(shí)驗意圖的被試，最終獲得有效被試32名（男生21名，占65.63%），年齡17～23歲（=19.6，=1.34）。

2.2.2 實(shí)驗任務(wù)與材料

實(shí)驗采用獎勵版的AX-CPT任務(wù)（Chiew et al.,2013, 2014）。心理疲勞誘發(fā)仍然采用TOT（time on task）范式（Boksem et al.,2006），被試共完成5個block的AX-CPT任務(wù)。其中前4個block的AX-CPT任務(wù)呈現(xiàn)前置獎勵信息但不呈現(xiàn)獎勵反饋，為心理疲勞誘發(fā)任務(wù)，第5個block呈現(xiàn)前置獎勵信息并呈現(xiàn)獎勵反饋，以形成獎勵操作，用以探測獎勵對認(rèn)知控制的影響（圖4）。正式實(shí)驗部分每試次流程依次為：獎勵信息（1 000 ms）、線索刺激（A或B）（300 ms）、空屏延遲期（1 500 ms）、探測刺激（X或Y）（2 000 ms）、反饋（1 000 ms）、注視點(diǎn)（500 ms）。

圖4 獎勵版AX-CPT任務(wù)流程

Figure 4. Task Flow of AX-CPT Award Edition

獎勵信息分為獎勵（50分）和無獎勵（0分）兩個水平，每次隨機(jī)呈現(xiàn)一種。在心理疲勞誘發(fā)階段，如果被試反應(yīng)正確，反饋提示為“下一次”，如果反應(yīng)錯誤，反饋提示為“反應(yīng)錯誤”。在獎勵影響認(rèn)知控制的探測階段，試次結(jié)束時會呈現(xiàn)有無得到相應(yīng)獎勵的反饋信息，獎勵標(biāo)準(zhǔn)為，在獎勵條件（50分）下，如果被試當(dāng)前試次反應(yīng)正確并且反應(yīng)時小于疲勞誘發(fā)階段block4的平均反應(yīng)時，則在試次結(jié)束時呈現(xiàn)“+50”的獎勵反饋，如果反應(yīng)錯誤或反應(yīng)時大于block4階段的平均反應(yīng)時，則呈現(xiàn)“無獎勵”的反饋。在無獎勵條件（0分）下，則無論被試反應(yīng)正、誤，以及反應(yīng)快、慢，均呈現(xiàn)“+0”的反饋。

心理疲勞誘發(fā)部分與獎勵影響認(rèn)知控制的探測部分兩者的任務(wù)區(qū)別在于，心理疲勞誘發(fā)部分不對被試進(jìn)行獎勵信息的提示，反饋部分只對反應(yīng)正確或錯誤進(jìn)行反饋。而獎勵影響認(rèn)知控制探測部分則對被試進(jìn)行明確的獎勵提示（50分），反饋部分進(jìn)行有無得到獎勵的反饋。獎勵信息實(shí)際上包含了獎勵與任務(wù)表現(xiàn)反饋兩種刺激，因此在心理疲勞誘發(fā)部分對任務(wù)表現(xiàn)進(jìn)行反饋，以抵消獎勵信息所額外包含的任務(wù)表現(xiàn)反饋的影響，以保證獎勵作用的唯一性。

2.2.3 實(shí)驗設(shè)計與程序

采用5（任務(wù)階段：block1、block2、block3、block4、block5）×4（字母序列：AX、AY、BX、BY）×2（獎勵信息：“50分”“0分”）被試內(nèi)實(shí)驗設(shè)計。

因變量為完成AX-CPT任務(wù)的反應(yīng)時、錯誤率。

要求被試在實(shí)驗前一天無熬夜、飲酒、服用藥物等情況。實(shí)驗均在上午8點(diǎn)～12點(diǎn)之間進(jìn)行。實(shí)驗開始前被試進(jìn)行眼動指標(biāo)的校準(zhǔn)。實(shí)驗包括兩個階段（圖5）：首先進(jìn)行第1階段心理疲勞任務(wù)，被試需完成4個block的AX-CPT任務(wù)。每個block包含180試次，持續(xù)時間15 min左右。其中AX試次126次（70%），“50分”“0分”各63試次，AY、BX、BY各18次，共計54次（30%），“50分”“0分”各9試次。在每個block之后休息1 min，此時被試填寫心理疲勞主觀評定。在任務(wù)開始之前告知被試，每一試次之前會先呈現(xiàn)“50”或“0”的分值，此信息可忽略，每一試次之后會對反應(yīng)錯誤的進(jìn)行反饋。

圖5 心理疲勞條件下獎勵對認(rèn)知控制的調(diào)節(jié)實(shí)驗流程

Figure 5. The Experimental Protocols of Reward in Regulating Cognitive Control under Mental Fatigue

注：心理疲勞誘發(fā)階段采用有獎勵信息無獎勵反饋的AX-CPT任務(wù)；獎勵階段采用有獎勵信息有獎勵反饋的AX-CPT任務(wù)。在實(shí)驗開始前、以及每一block之后，均進(jìn)行心理疲勞主觀評價，采用VAS形式，包括了疲勞程度、動機(jī)強(qiáng)度及努力感3個維度。

心理疲勞任務(wù)之后，接著進(jìn)行第5個block，即第2階段任務(wù)，獎勵版的AX-CPT任務(wù)，同樣包含180試次，其中AX試次126次（70%），獎勵、無獎勵各63試次；AY、BX、BY各18次，共計54次（30%），獎勵、無獎勵各9試次，持續(xù)時間15 min左右。被試被告知，當(dāng)呈現(xiàn)“50分”的獎勵信息時，如果反應(yīng)正確，并且反應(yīng)時間快于第4個block的平均反應(yīng)時間，則會得到50分的獎勵，獎勵會累積，任務(wù)結(jié)束時按照實(shí)際得分進(jìn)行獎勵，1分兌換1分錢。

正式實(shí)驗前被試首先進(jìn)行20試次的練習(xí)，練習(xí)可重復(fù)，直到練習(xí)任務(wù)的正確率大于90%被試方進(jìn)入正式實(shí)驗部分。整個實(shí)驗過程約90 min。實(shí)驗任務(wù)通過Tobii T120眼動儀進(jìn)行任務(wù)呈現(xiàn)并記錄眼動軌跡，通過ErgoLAB系統(tǒng)采集并分析被試的瞳孔變化。

2.3 實(shí)驗結(jié)果

2.3.1 心理疲勞操控檢查

瞳孔直徑。提取實(shí)驗正式開始前5 min以及每個block任務(wù)結(jié)束前5 min的瞳孔數(shù)據(jù)，采用進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理。單因素重復(fù)測量方差分析結(jié)果顯示瞳孔直徑在不同任務(wù)階段差異顯著，（5,155）=5.69，＜0.001，=0.16。事后檢驗顯示（LSD法），心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之后被試的瞳孔直徑顯著小于心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之前（3.31 vs 3.48），并且隨任務(wù)時間持續(xù)被試的瞳孔直徑不斷縮?。ū?），表明心理疲勞任務(wù)使被試產(chǎn)生了明顯的疲勞感。

被試主觀評定。對心理疲勞任務(wù)開始前以及心理疲勞任務(wù)每個block完成之后，被試在疲勞感、動機(jī)兩個維度的主觀評定分別進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示，心理疲勞感在不同任務(wù)階段差異顯著，（5,155）=219.21，＜0.001，=0.88，事后檢驗顯示（LSD法），被試的疲勞感在block4之后顯著高于任務(wù)前（74.84 vs 3.44），并且隨任務(wù)持續(xù)被試的疲勞感不斷增加（表3），表明心理疲勞任務(wù)使被試主觀疲勞感不斷升高，心理疲勞任務(wù)后顯著高于任務(wù)前。動機(jī)在不同任務(wù)階段差異顯著，（5,155）=18.85，＜0.001，=0.38，事后檢驗顯示（LSD法），被試的動機(jī)在block4之后顯著低于任務(wù)前（41.72 vs67.50），并且隨著任務(wù)的持續(xù)被試的動機(jī)評價不斷降低（表3），表明心理疲勞任務(wù)使被試完成任務(wù)的動機(jī)不斷下降，心理疲勞誘發(fā)任務(wù)后顯著低于誘發(fā)前。對任務(wù)階段每個block之后被試的努力感主觀評定進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示，努力感在不同任務(wù)階段差異顯著，（4,124）=37.96，＜0.001，=0.55，事后檢驗顯示（LSD法），被試的努力感在block4之后顯著高于block1之后（71.56 vs 34.06），并且隨任務(wù)時間持續(xù)被試的努力感不斷增加（表3），表明心理疲勞任務(wù)使被試在疲勞誘發(fā)前、后完成相同任務(wù)的主觀努力感顯著增加。

表3 心理疲勞任務(wù)前及不同階段瞳孔直徑與疲勞感、動機(jī)、努力感的主觀評價

2.3.2 獎勵操控檢測

瞳孔直徑。對心理疲勞開始前5 min以及每個block任務(wù)結(jié)束前5 min的瞳孔數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果顯示，瞳孔直徑在不同任務(wù)階段差異顯著，（5,155）=5.69，＜0.001，=0.16。事后檢驗顯示（LSD法），心理疲勞誘發(fā)任務(wù)之后（block4）被試的瞳孔直徑顯著小于獎勵任務(wù)階段（block5）（3.31 vs 3.44）（表3），表明獎勵緩解了心理疲勞，獎勵操作有效。

被試主觀評定。對心理疲勞任務(wù)開始前以及每個block完成之后，被試在疲勞感、動機(jī)兩個維度的主觀評定分別進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示，心理疲勞感在不同任務(wù)階段差異顯著，（5,155）=219.21，＜0.001，=0.88，事后檢驗顯示（LSD法），被試的疲勞感在block4之后顯著高于block5之后（74.84 vs 34.53）（表3）。動機(jī)在不同任務(wù)階段差異顯著，（5,155）=18.85，＜0.001，=0.38，事后檢驗顯示（LSD法），被試的動機(jī)在block4之后顯著低于block5階段（41.72 vs 60.47）（表3）。對任務(wù)階段每個block之后被試的努力感主觀評定進(jìn)行單因素重復(fù)測量方差分析。結(jié)果顯示，（4,124）=37.96，＜0.001，=0.55，事后檢驗顯示（LSD法），被試的努力感在block4之后顯著高于block5之后（71.56 vs 52.97）（表3）。被試主觀評定結(jié)果表明，獎勵使被試的疲勞感、動機(jī)及努力感均產(chǎn)生了影響，并朝向疲勞緩解的方向，說明獎勵操作有效。

2.3.3 結(jié)果

反應(yīng)時數(shù)據(jù)剔除錯誤反應(yīng)試次（占總數(shù)據(jù)4.72%），以及反應(yīng)時小于100 ms，大于1 500 ms的試次（占總數(shù)據(jù)0.83%）。錯誤率采用原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，描述性結(jié)果見表4。

表4 任務(wù)各階段AY、BX序列的反應(yīng)時和錯誤率的平均數(shù)

對反應(yīng)時數(shù)據(jù)分兩步進(jìn)行分析。首先對反應(yīng)時數(shù)據(jù)進(jìn)行5（任務(wù)階段：block1、block2、block3、block4、block5）×2（字母序列：AY、BX）重復(fù)測量方差分析，以考察不同任務(wù)階段對主動性控制與反應(yīng)性控制的影響。

結(jié)果顯示，字母序列主效應(yīng)顯著，（1,31）=99.96，＜0.001，=0.76，AY序列反應(yīng)時顯著小于BX序列反應(yīng)時（535.98 vs 612.94）；任務(wù)階段與字母序列交互作用顯著，（4,124）=28.04，＜0.001，=0.47。簡單效應(yīng)分析顯示，被試對AY序列的反應(yīng)時在任務(wù)不同階段差異顯著，（4,124）=12.64，＜0.001，事后比較顯示，被試反應(yīng)時在block1顯著大于block4（578.19 vs 488.94），在block4顯著小于block5（488.94 vs 537.77）。被試對BX序列的反應(yīng)時在任務(wù)不同階段差異顯著，（4,124）=11.86，＜0.001，事后比較顯示，被試錯誤率在block1時顯著小于block4（571.48 vs 660.41），而在block4與block5無顯著差異（660.41 vs 635.66）。

進(jìn)一步對獎勵階段，即第5個block的反應(yīng)時數(shù)據(jù)進(jìn)行2（獎勵信息：50分、0分）×2（字母序列：AY、BX）重復(fù)測量方差分析。block5階段是在block1-4之后被試產(chǎn)生了心理疲勞條件下給予的獎勵操作階段，通過對被試在block5的任務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以考察在心理疲勞條件下獎勵對主動性控制與反應(yīng)性控制任務(wù)表現(xiàn)的調(diào)節(jié)作用。

結(jié)果顯示，字母序列主效應(yīng)顯著，（1,31）=63.88，＜0.001，=0.67，AY序列反應(yīng)時顯著小于BX序列反應(yīng)時（537.76 vs 635.65）；獎勵信息與字母序列交互作用顯著（圖6），（1,31）=66.59，＜0.001，=0.68。簡單效應(yīng)分析顯示，在無獎勵時（0分）被試對AY序列的反應(yīng)時顯著小于對BX序列的反應(yīng)時（504.46 vs 701.96），（1,31）=72.20，＜0.001；而在有獎勵時（50分）被試對AY序列的反應(yīng)時與BX序列的反應(yīng)時無顯著差異，（1,31）=0.05，=0.823（571.06 vs 569.34）。被試對AY序列的反應(yīng)時在有獎勵時顯著大于無獎勵時（571.06 vs 504.46），（1,31）=10.96，＜0.01；對BX序列的反應(yīng)時在有獎勵時顯著小于無獎勵時（569.34 vs 701.96），（1,31）=25.78，＜0.001。

圖6 block5階段不同獎勵條件下完成AY、BX序列的反應(yīng)時

Figure 6. Reaction Time of Completing AY and BX Sequences under Different Reward Conditions in Block 5

注：圖中顯示，在block5階段，即被試心理疲勞條件下，當(dāng)無獎勵時，完成AY序列的反應(yīng)更快，錯誤更少，完成BX序列的反應(yīng)更慢，錯誤更多；而當(dāng)有獎勵時，被試完成AY序列的反應(yīng)更慢，錯誤更多，完成BX序列時反應(yīng)更快，錯誤更少（圖7同）。

對錯誤率數(shù)據(jù)分兩步進(jìn)行分析。首先對錯誤率數(shù)據(jù)進(jìn)行5（任務(wù)階段：block1、block2、block3、block4、block5）×2（字母序列：AY、BX）重復(fù)測量方差分析，以考察不同任務(wù)階段對主動性控制與反應(yīng)性控制的影響。

結(jié)果顯示，字母序列主效應(yīng)顯著，（1,31）=16.81，＜0.001，=0.35，AY序列錯誤率顯著小于BX序列錯誤率（10.21 vs 13.81）；任務(wù)階段與字母序列交互作用顯著，（4,124）=10.07，＜0.001，=0.25。簡單效應(yīng)分析顯示，被試對AY序列的錯誤率在任務(wù)不同階段差異顯著，（4,124）=4.29，＜0.01，事后比較顯示，被試錯誤率在block1顯著大于block4（12.51 vs 6.38），在block4顯著小于block5（6.38 vs 10.03）。被試對BX序列的錯誤率在任務(wù)不同階段差異顯著，（4,124）=8.29，＜0.001，事后比較顯示，被試錯誤率在block1時顯著小于block4（10.94 vs 18.49），而在block4顯著大于block5（18.49 vs 14.32）。

進(jìn)一步對獎勵階段，即第5個block的錯誤率數(shù)據(jù)進(jìn)行2（獎勵信息：50分、0分）×2（字母序列：AY、BX）重復(fù)測量方差分析。以考察在心理疲勞條件下獎勵對認(rèn)知控制任務(wù)表現(xiàn)的調(diào)節(jié)作用。

結(jié)果顯示，字母序列主效應(yīng)顯著，（1,31）=8.18，＜0.01，=0.21，AY序列錯誤率顯著小于BX序列錯誤率（10.03 vs 14.32）；獎勵信息與字母序列交互作用顯著（圖7），（1,31）=32.55，＜0.001，=0.51。簡單效應(yīng)分析顯示，在無獎勵時（0分）被試對AY序列的錯誤率顯著小于對BX序列的錯誤率（5.47 vs 17.71），（1,31）=36.86，＜0.001；而在有獎勵時（50分）被試對AY序列的錯誤率與BX序列的錯誤率無顯著差異（1,31）=3.07，=0.091（14.58 vs 10.94）。被試對AY序列的錯誤率在有獎勵時顯著大于無獎勵時（14.58 vs 5.47），（1,31）=27.74，＜0.001；對BX序列的錯誤率在有獎勵時顯著小于無獎勵時（10.94 vs 17.71），（1,31）=8.75，＜0.01。

圖7 block5階段不同獎勵條件下完成AY、BX序列的錯誤率

Figure 7. Error Rate of Completing AY and BX Sequences under Different Reward Conditions in Block 5

2.4 討論

實(shí)驗2采用了包含獎勵信息的AX-CPT任務(wù)，探測心理疲勞條件下獎勵對主動性控制與反應(yīng)性控制的調(diào)節(jié)作用。實(shí)驗中獎勵操作通過每一試次前的獎勵提示信息，與每一試次后有無獲得獎勵的反饋信息來實(shí)現(xiàn)（Chiew et al.,2013,2014）。因此盡管任務(wù)階段的5個block在呈現(xiàn)刺激之前均呈現(xiàn)獎勵信息，但是只有在第5個block時提示被試獎勵信息的意義以及提供獎勵反饋，由此構(gòu)成獎勵條件。獎勵反饋的呈現(xiàn)，實(shí)質(zhì)上包含了“獎勵”與“反饋”兩種影響因素。前4個block每一試次后無獎勵反饋信息，但是提供反應(yīng)錯誤的反饋，可平衡block5中獎勵所含“反饋”的額外作用，保證“獎勵”作用的唯一性。同時，前4個block任務(wù)時長共1 h左右，可作為心理疲勞誘發(fā)任務(wù)（Englert,2016）。

與實(shí)驗1相同，實(shí)驗2采用了瞳孔直徑作為心理疲勞的生理指標(biāo)，疲勞感、動機(jī)和努力感的個人評定作為心理疲勞的主觀指標(biāo)。從操控檢查的結(jié)果來看，各項檢測指標(biāo)隨疲勞任務(wù)的持續(xù)進(jìn)行而變化，在心理疲勞誘發(fā)任務(wù)后，各項指標(biāo)與無疲勞狀態(tài)時差異顯著，且朝向疲勞方向，表明心理疲勞誘發(fā)有效。獎勵條件的操控檢查表明，獎勵階段（block5）被試的瞳孔直徑，疲勞感、動機(jī)與努力感較疲勞階段（block4）均有顯著的積極轉(zhuǎn)變，獎勵操作有效。

對任務(wù)階段與字母序列交互作用的分析表明，隨著任務(wù)的持續(xù)，被試對AY序列的反應(yīng)速度更快，錯誤率更低，而對BX的反應(yīng)更慢，錯誤率更高。這一結(jié)果同樣表明了心理疲勞增強(qiáng)被試的反應(yīng)性控制，而減弱主動性控制，也再次支持了實(shí)驗1的假設(shè)。對第5個block的獎勵信息與字母序列交互作用的分析表明，心理疲勞條件下，當(dāng)無獎勵時，被試完成AY序列任務(wù)表現(xiàn)提高完成BX序列任務(wù)表現(xiàn)降低這一傾向未發(fā)生改變；而當(dāng)有獎勵時，被試在AY序列的表現(xiàn)得到削弱，即反應(yīng)更慢，錯誤更多，而被試在BX序列的任務(wù)表現(xiàn)得到促進(jìn)，即反應(yīng)更快，錯誤更少。這一結(jié)果提示，獎勵對被試在心理疲勞狀態(tài)下的兩種認(rèn)知控制方式起到了調(diào)節(jié)作用，心理疲勞條件下，無獎勵時，反應(yīng)性控制加強(qiáng)，主動性控制減弱這一效應(yīng)不發(fā)生變化；而有獎勵時，則主動性控制得到增強(qiáng)，反應(yīng)性控制得到減弱。Chiew等（2013,2014）的研究表明獎勵會促進(jìn)主動性控制，減弱反應(yīng)性控制。實(shí)驗2的結(jié)果支持了Chiew等（2013,2014）的研究，并進(jìn)一步表明在心理疲勞使被試的主動性控制減弱的情況下，獎勵對主動性控制與反應(yīng)性控制存在調(diào)節(jié)作用，獎勵能夠促進(jìn)主動性控制，削弱反應(yīng)性控制。

3 總討論

本研究通過兩項實(shí)驗探討心理疲勞對認(rèn)知控制的兩種方式，即主動性控制與反應(yīng)性控制的影響，以及心理疲勞條件下，獎勵對主動性控制與反應(yīng)性控制的調(diào)節(jié)作用。實(shí)驗1的結(jié)果表明，心理疲勞對認(rèn)知控制的兩種方式存在不同影響，心理疲勞使主動性控制減弱，使反應(yīng)性控制增強(qiáng)。實(shí)驗2的結(jié)果表明，心理疲勞條件下，獎勵對個體的認(rèn)知控制方式起到了調(diào)節(jié)作用，無獎勵時被試的主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)，而有獎勵時被試的主動性控制得到增強(qiáng)，反應(yīng)性控制得到削弱。研究以雙重認(rèn)知控制理論為依據(jù)，并結(jié)合心理疲勞的動機(jī)理論，在心理疲勞影響認(rèn)知控制的已有認(rèn)識基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步厘清了心理疲勞減弱主動性控制而增強(qiáng)反應(yīng)性控制的影響，并探明了在心理疲勞條件下獎勵對主動性控制具有促進(jìn)作用，對反應(yīng)性控制具有削弱作用這一調(diào)節(jié)效應(yīng)，深化了對心理疲勞、認(rèn)知控制以及獎勵三者之間關(guān)系的認(rèn)識。

認(rèn)知控制能力是運(yùn)動員良好運(yùn)動表現(xiàn)的基礎(chǔ)，尤其對于精英運(yùn)動員而言，認(rèn)知控制能力是決勝時刻的關(guān)鍵因素（Walsh,2014）。目前，由于高負(fù)荷的訓(xùn)練、競賽所造成的心理疲勞對運(yùn)動員認(rèn)知表現(xiàn)以至運(yùn)動表現(xiàn)的損害等問題開始受到研究者與實(shí)踐者的重視（Le Mansec et al.,2018; Smith et al.,2018）。因此，如何幫助運(yùn)動員有效應(yīng)對心理疲勞提高認(rèn)知控制能力，是競技心理領(lǐng)域日益關(guān)注的重點(diǎn)問題。本研究采用了國家二級及以上運(yùn)動等級的大學(xué)生運(yùn)動員為被試，研究結(jié)果有助于深入理解心理疲勞對運(yùn)動員認(rèn)知控制兩種方式存在的不同影響，并為在訓(xùn)練、競賽的實(shí)踐中合理采用獎勵策略以緩解運(yùn)動員心理疲勞、促進(jìn)認(rèn)知表現(xiàn)提供借鑒。

本研究的結(jié)果支持了心理疲勞對自上而下的認(rèn)知加工更具有消極影響的主張（Holtzer et al.,2011）。已有研究表明，隨著心理疲勞的加劇，在轉(zhuǎn)換任務(wù)中任務(wù)準(zhǔn)備階段的有效性下降（Lorist et al.,2000），而更依賴于對當(dāng)前線索的表征（Linden et al.,2003）。Holtzer等（2011）的研究也表明，心理疲勞對注意網(wǎng)絡(luò)的警覺、定向成分無顯著消極影響，而對注意網(wǎng)絡(luò)的執(zhí)行控制成份有顯著的削弱。這些研究都表明，心理疲勞對自上而下的認(rèn)知加工更具有消極影響。雙重認(rèn)知理論認(rèn)為（Braver et al.,2007; Braver,2012），主動性控制是通過在反應(yīng)前積極維持對目標(biāo)相關(guān)信息的表征來預(yù)防可能出現(xiàn)的沖突；反應(yīng)性控制是通過在反應(yīng)時重新激活目標(biāo)相關(guān)信息以解決沖突。前者的實(shí)質(zhì)更接近于目標(biāo)驅(qū)動的自上而下的認(rèn)知加工，而后者更接近于刺激驅(qū)動的自下而上的認(rèn)知加工。本研究結(jié)果顯示，心理疲勞會削弱自上而下的主動性控制，而促進(jìn)自下而上的反應(yīng)性控制。

此外，雙重認(rèn)知理論主張（Braver et al.,2007; Braver, 2012），主動性控制與反應(yīng)性控制并不是認(rèn)知控制相互矛盾的兩個側(cè)面，而是彼此獨(dú)立、共同存在的兩種認(rèn)知控制方式，個體對當(dāng)前任務(wù)的有效完成將取決于個體根據(jù)任務(wù)的性質(zhì)、自身的狀態(tài)以及外在環(huán)境的要求，在主動性控制與反應(yīng)性控制之間進(jìn)行良好的動態(tài)權(quán)衡。本研究結(jié)果顯示，隨著任務(wù)階段的進(jìn)行，心理疲勞程度增加，個體在AY序列表現(xiàn)不斷得到促進(jìn)，而BX序列任務(wù)表現(xiàn)不斷被削弱。這也提示了主動性控制與反應(yīng)性控制之間的動態(tài)權(quán)衡過程。心理疲勞狀態(tài)下，認(rèn)知資源的消耗使個體再表征線索信息出現(xiàn)困難，由于主動性控制具有更加依賴認(rèn)知資源的特性，而反應(yīng)性控制則較少依賴認(rèn)知資源，此時個體依據(jù)任務(wù)要求調(diào)整了反應(yīng)策略，從對線索信息的再表征轉(zhuǎn)為更依賴于當(dāng)前刺激信息，認(rèn)知控制的方式從而表現(xiàn)出主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)的動態(tài)權(quán)衡的過程。這也提示我們，心理疲勞狀態(tài)下個體更傾向于采取資源節(jié)省的認(rèn)知反應(yīng)策略。

心理疲勞的動機(jī)觀點(diǎn)認(rèn)為，心理疲勞狀態(tài)下個體對當(dāng)前任務(wù)的動機(jī)降低，投入程度減少，對繼續(xù)任務(wù)的意圖變得模糊，此時個體對即將到來的任務(wù)預(yù)期下降，因而自上而下的目標(biāo)導(dǎo)向認(rèn)知功能受到限制（Botvinick et al.,2015; Hockey,2011; Kurzban et al.,2013; Tops et al.,2004）。但是這種由動機(jī)缺失對主動性認(rèn)知加工造成的損害可以通過適時的獎勵得到緩解（Tops et al.,2004）。本研究結(jié)果表明，在心理疲勞狀態(tài)下獎勵對認(rèn)知控制產(chǎn)生了調(diào)節(jié)作用，獎勵信息的呈現(xiàn)增強(qiáng)了主動性控制。這一結(jié)果支持了心理疲勞動機(jī)理論的觀點(diǎn)。獎勵使個體從事任務(wù)的動機(jī)得以提升，對任務(wù)重新產(chǎn)生積極的期待，因而能夠更好地對即將到來的沖突做出準(zhǔn)備，促進(jìn)主動性行為的表現(xiàn)。但是，需要強(qiáng)調(diào)的是，主動性控制與反應(yīng)性控制是認(rèn)知控制不可割裂的兩種方式，個體有效認(rèn)知控制的實(shí)現(xiàn)，最優(yōu)行為模式的達(dá)成，是依據(jù)具體的任務(wù)類型與要求在兩種控制方式之間合理權(quán)衡的結(jié)果。當(dāng)前研究結(jié)果提示我們，當(dāng)心理疲勞導(dǎo)致主動性認(rèn)知控制受損時，獎勵可起到積極的促進(jìn)作用，但是對于反應(yīng)性認(rèn)知控制，則不具有同等的促進(jìn)作用。

最近Inzlicht和Schmeichel的動機(jī)轉(zhuǎn)移模型（Inzlicht et al.,2012,2014,2017）在心理疲勞動機(jī)理論的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步提出，心理疲勞或自我損耗的實(shí)質(zhì)是動機(jī)的轉(zhuǎn)移與下降帶來的工作績效的下降。而動機(jī)的轉(zhuǎn)移體現(xiàn)在情感轉(zhuǎn)移與注意轉(zhuǎn)移兩方面，因此情感與注意可能是心理疲勞導(dǎo)致認(rèn)知、行為表現(xiàn)下降的中介變量。那么在本研究中，獎勵信息是否起到了注意力線索提示的作用以及喚起積極情感的作用，從而增強(qiáng)了主動性控制，這是后續(xù)需要進(jìn)一步厘清的問題。此外，本研究的結(jié)果從行為層面支持了心理疲勞對主動性控制與反應(yīng)性控制存在不同影響，以及獎勵在心理疲勞條件下對認(rèn)知控制具有調(diào)節(jié)作用的研究假設(shè)。未來的研究需在認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制層面進(jìn)一步明確心理疲勞、認(rèn)知控制以及獎勵三者之間相互作用的機(jī)制。再次，本研究采用了獎勵試次與無獎勵試次交替呈現(xiàn)的設(shè)計（Chiew et al., 2013,2014），使得獎勵試次存在的殘留效應(yīng)有可能對無獎勵試次產(chǎn)生干擾，影響實(shí)驗結(jié)果的精確性。后續(xù)的研究中可考慮對獎勵與無獎勵進(jìn)行block間的操作，以消除干擾。最后，本研究采用了分值兌換金錢的獎勵方式（Chiew et al.,2013,2014），是基于研究任務(wù)的規(guī)范性、易操作性以及金錢獎勵意義的普適性的考慮。但是，對于高水平運(yùn)動員而言，由精神獎勵帶來的內(nèi)部動機(jī)的提升可能具有更為有效和長遠(yuǎn)的激勵意義，后續(xù)的研究可結(jié)合實(shí)際去設(shè)計貼合運(yùn)動情景的內(nèi)部獎勵方式。

4 結(jié)論

心理疲勞對認(rèn)知控制的兩種方式存在不同影響，使主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)。心理疲勞條件下，獎勵對個體的認(rèn)知控制方式起著調(diào)節(jié)作用，無獎勵時被試的主動性控制減弱，反應(yīng)性控制增強(qiáng)；而有獎勵時被試的主動性控制得到增強(qiáng)，反應(yīng)性控制得到削弱。研究結(jié)果深化了對心理疲勞、認(rèn)知控制以及獎勵三者之間關(guān)系的認(rèn)識，有助于進(jìn)一步理解心理疲勞對運(yùn)動員認(rèn)知控制兩種方式存在的不同影響，并為在訓(xùn)練、競賽的實(shí)踐中合理采用獎勵策略以緩解運(yùn)動員心理疲勞、促進(jìn)認(rèn)知表現(xiàn)提供借鑒。

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The Effects of Mental Fatigue on Cognitive Control and the Moderating Role of Reward

LI Meiling1, ZHANG Liwei1*, QU Ziyuan2, SUN Jinxiu3

The purpose of this study was to explore the effects of mental fatigue on cognitive control and the regulation effects of reward on cognitive control under mental fatigue. In Experiment 1, the effects of mental fatigue on proactive control and reactive control were investigated by combining the mental fatigue time on task paradigm (TOT) with AX-continuous performance task (AX-CPT). The results showed that the task performance was improved in AY sequence but decreased in BX sequence under mental fatigue. In Experiment 2, the moderating effect of reward on cognitive control under mental fatigue was investigated by using a reward version of AX-CPT task. The results showed the subjects’ performance of AY sequence tasks was improved and the performance tendency of BX sequence tasks was decreased when the reward was not available. However, the subjects’ performance of AY sequence tasks was weakened and the performance of BX sequence tasks was promoted when the reward was provided. The conclusions of this study were: 1) Mental fatigue has different effects on the two forms of cognitive control, the proactive control was weakened and the reactive control was enhanced under mental fatigue; 2) Reward plays a moderating role in individual’s cognitive control under mental fatigue. The proactive control was weakened and the reactive control was enhanced without reward; however, the proactive control was enhanced and the reactive control was weakened with reward.

2019-01-25；

2019-06-10

河北省社會科學(xué)基金資助項目(BJ2014101)

李美玲(1979-),女,博士研究生,主要研究方向為自我控制, E-mail: limeiling029@163.com。

張力為(1956-),教授,博士,博士研究生導(dǎo)師,主要研究方向為自我控制、心理疲勞, E-mail: liweizhang@ hotmail.com。

G804.8

A

1000-677X(2019)06-0036-12

10.16469/j.css.201906005