反应抑制的训练

反应抑制的训练：内容、效果与机制2015-1-23抑制控制(InhibitionControl)是执行功能的核心成分之一,是一种主动压制,中断或延迟行为的能力。个体通过抑制控制来抑制形成的优势反应,以灵活适应不断变化的环境,同时排除或减少无关信息对当前信息加工的影响。研究发现,抑制控制能力与个体的身心健康有关,可以预测童年早期数学能力和阅读能力的发展,甚至会影响到社会功能。研究者一般将抑制控制分为冲突抑制和反应抑制两种类型。反应抑制则是指抑制不符合当前需要的或不恰当行为反应的能力。目前,反应抑制的研究范式主要包括反向线索任务,Go/No-go任务和停止信号任务。近期,有研究表明,反应抑制能力可以通过训练得到提高。本文拟从反应抑制的训练内容、效果以及机制阐述反应抑制功能的可塑性,为反应抑制训练运用于教育、临床治疗等领域提供了实证支持,以期为该领域的应用研究开辟新的方向。抑制控制的训练研究反应抑制的训练内容训练对象儿童、成年人和部分特殊群体(如成瘾者、精神分裂症患者、强迫性障碍患者、肥胖症患者、冲动症患者,注意缺陷多动障碍患者)是反应抑制的主要研究对象。但是大多数研究的对象为20岁左右的大学生。Lenartowicz等人以26名成年人(平均年龄21.3岁)为研究对象进行了停止信号任务训练;Chiu等人选取26名正常成人(平均年龄19.0岁)作为被试进行Go/NoGo任务的训练;Benikos等人的研究则是以60名健康成年人(平均年龄21.0岁)为采集对象进行Go/NoGo任务训练;Johnstone等人选取60个注意缺陷多动障碍儿童,68个正常儿童进行Go/NoGo任务训练。训练任务Go/NoGo任务与Stop-single任务是研究者反应抑制训练的常用任务。Go/NoGo任务是反应抑制的主要研究范式之一。Meule等人采用了这一任务对女大学生的反应抑制能力进行了训练,在此训练任务中,电脑屏幕正中央会呈现附有高热量食物和中性物品背景的目标刺激(字母x和y)。当字母x,y相继出现时要按键,当字母(如x)重复出现时不按键。停止信号任务同样是测量个体反应抑制的经典任务。例如,Lenartowicz等人的研究中使用这种任务对成年人的抑制能力进行了训练,研究者将男女性面孔图片作为刺激材料,把只呈现面孔刺激的试次规定为Go试次,要求被试作出按键反应;把面孔刺激之后呈现声音提示的试次规定为Stop试次,要求被试不作按键反应。训练时间对于不同人群(成年人,儿童,特殊群体等)的抑制控制训练时间从1周到3周不等,任务量从45~7200试次不等,每次训练大约15~60分钟。如Dowsett和Livesey的研究采用Go/NoGo任务,威斯康辛卡片分类任务和停止信号任务对3~5岁的32个抑制能力发展不良的孩子进行训练,训练每天持续15~20分钟,总共45~60个试次;Cohen和Poldrack的研究要求被试完成7200试次的停止信号任务训练,每一周3次,一次持续1个小时;Lenartowicz等人对26个成年人进行多达600试次,每天25分钟的停止信号任务训练。训练效果评估任务研究者们采用的抑制控制训练的前、后测任务主要包括用于测量抑制能力的Stroop任务、Go/NoGo任务、Oddball任务与Flanker任务;用于测量工作记忆的积木广度任务、词汇广度任务(WordSpan)、计数广度任务(CountingSpan)和数字广度任务(DigitSpan);测量智力的韦氏智力量表(WechslerAbbreviatedScaleofIntelligence,WASI)、南澳大利亚拼写测试(SouthAustralianSpellingTest,SAST);用于测量问题解决能力的听觉持续作业任务(ContinuousPerformanceTask,CPT)和木块图测试(BlockDesignSubtest)。例如,Thorell等人选取4-5岁儿童为研究对象,进行抑制控制能力的训练,训练前,所有被试均接受积木广度任务,词汇广度任务,Stroop任务,Go/No-go任务,听觉持续作业任务和木块图测试任务的前测,训练结束后,所有被试均接受与前测任务相同的后测;Johnstone等人的研究中,其前后测任务涵盖了韦氏智力量表,南澳大利亚拼写测试,Go-Nogo任务,Oddball任务,Flanker任务以及计数广度与数字广度任务。训练效果评估手段为了明确抑制控制训练对个体的影响,研究者借助行为、脑电、脑成像等技术对训练效果进行评估。例如,Guerrieri等人通过停止信号任务行为实验比较了正常体重者与超重者训练前、后的停止反应时变化;Lenartowicz等人借助功能性磁共振成像技术,探讨了训练前、后,在抑制线索缺失情况下,右侧额下回有关抑制的脑区的激活程度;Chiu等人将经颅磁刺激技术和Go/NoGo行为实验相结合,探讨了被试训练过程中进行反应抑制的自动检索过程。训练效果抑制能力的改变研究结果显示,抑制控制的训练可以提高个体在抑制任务中的表现。Manuel等人以13个健康成年人为被试,采用停止信号任务进行训练,行为结果显示,停止信号的反应时显著下降,这表明被试经过训练之后抑制能力提高,此研究结果与Logan和Burkell的研究结果一致。Jodo和INoue让被试接受Go/NoGo任务训练,结果发现,训练组个体在Go刺激上的反应时显著下降。Manuel等人与Benikos等人)的研究对被试进行Go/NoGo任务训练,行为结果显示,训练后,被试Go刺激的反应时明显下降,NoGo刺激反应的正确率明显上升。但是也有些研究并未发现通过训练使得反应抑制能力得到提升。例如,Enge等人的研究采用随机双盲实验设计,对自适应训练组,主动控制组被试进行为期3周的Go/NoGo任务与停止信号任务训练。行为结果显示,训练提高了被试在两项训练任务上的反应时,但是自适应训练组与主动控制组的反应时并无差异。由于Go/NoGo任务中抑制能力的测量指标是go的反应时和Nogo的虚报率,停止信号任务中测量抑制能力的指标是是停止信号反应时(SSRT),而停止信号的反应时是通过go的反应时减去停止信号延迟(SSD)得到的,Enge等人的研究对被试进行Go/NoGo任务和停止信号任务训练只是提高了被试在两项训练任务上的反应时,而反应时缩短并不能反映抑制能力的提高。这说明被试在训练过程中将注意力集中于易于控制的执行试次,而很少注意停止试次,从而使得被试的反应时加快,所以并不能证明通过训练使得个体的反应抑制能力提升。大脑活动发生改变研究结果显示,抑制控制任务的训练不仅可以提高个体在抑制任务中的表现,而且还能改变个体大脑的活动。研究者采用ERPs技术发现,接受了Go/NoGo任务训练的被试在进行Nogo刺激加工时,P3的潜伏期明显缩短。有研究发现,训练后个体在Nogo刺激条件下早期N2波幅明显减小,晚期P3波幅显著升高,Benikos等人认为在Nogo刺激下所诱发的N2成分被认为可能与个体的冲突监测有关,P3成分可能与个体的选择性注意以及行为的选择过程有关,但N2,P3成分在不同任务中所反映的认知过程和认知活动还存在一定的争议,通过反应抑制训练,使得被试在Go/Nogo任务中的N2和P3成分的波幅发生变化,其内在机制还需之后更多的研究进一步的探讨。脑成像研究结果发现,Manuel等人发现个体在停止信号任务训练之后额叶皮质纹状体(fronto-striatal)区域的激活明显减小。Lenartowicz等人的研究通过停止信号任务训练发现,训练之后,被试在完成与抑制相关的Go试次的任务时,右侧额下回三角部区域激活明显增加。训练效果的迁移研究发现,抑制控制训练的干预效果会迁移到相关任务与日常生活中的表现中去。如Johnstone等人的研究对注意缺陷多动障碍患者和正常被试进行Go/NoGo任务训练,结果发现,训练致使ADHD患者的症状有所缓解,还使ADHD患者在flanker任务上的不一致试次的反应加快。此外,有证据表明,训练任务的表现提高会迁移到现实生活中,致使个体在现实情境下的行为控制能力增强。例如,以高热量食物为刺激材料的抑制控制电脑程序训练可以减少个体在现实生活中对高热量食物的摄取量;Verbruggen等人的研究指出,被试报告在完成信号任务训练后,赌博任务中的冒险行为显著的减少了。然而,反应抑制训练是否具有有效的迁移效应,研究结果并不一致。一些研究发现,反应抑制训练并未发现明显的迁移效果。例如,为了考查反应抑制训练能否改变个体对酒精相关的内隐认知,Bowley等人对59名大学生进行Go/NoGo任务训练,训练组的一组被试见到啤酒图片不按键,而另一组被试见到啤酒图片需要做出按键反应,研究结果显示,训练后,个体对酒精相关的内隐认知并未发生改变;此外,Enge等人的研究对被试进行Go/NoGo任务和停止信号任务训练,其训练效果在未训练的Stroop任务上也无体现,在与抑制控制能力相关较高的流体智力任务中也未发现迁移效应;Thorell等人选取4~5岁的儿童为研究对象,采用双盲对照设计,训练组被试进行工作记忆或抑制控制行为实验训练,控制组被试完成与训练任务无关的电脑游戏,行为结果显示,进行工作记忆训练的学前儿童在测量抑制能力的Stroop任务上并无迁移效果,同时抑制控制训练之后也未发生迁移效应。影响抑制控制训练效果的因素如前所述,有些研究并未发现抑制控制训练的有效性。那么,哪些因素影响了训练的效果呢？第一,训练任务的设置。如Thorell等人的研究发现工作记忆训练效果显著,但抑制控制训练无效果,这可能是因为抑制控制训练任务中抑制试次占少数比重,在同等的时间条件下,用于抑制过程训练的时间明显短于工作记忆训练的时间,这种训练任务设置的差异就有可能致使反应抑制能力效果不明显;第二,评估任务的选择。对于反应抑制训练前、后测评估任务的选取也可能会影响训练的效果。如Hasher及其同事提出抑制有3个子功能：通达,清除,限制。而Wilkinson和Yang研究中的训练任务Stroop任务测量的是被试的通达功能,需要被试不予注意那些无关信息,而近迁移Go/NoGo任务更强调被试的限制功能,对不恰当的优势反应做出抑制行为,因此,近迁移任务的抑制类型与训练任务的不同引起了训练迁移效应的缺失;第三,被试反应策略的差异。擅长前摄控制反应策略的被试具有控制干扰的加工优势,而采用后摄控制反应策略的被试却在冲突监测与冲突解决的认知任务上表现出更强的能力。因此,如Enge等的研究中,擅长前摄控制反应策略的被试可能在训练任务Go/NoGo上有明显的加工优势,而在未训练的迁移任务Stroop上就会优势缺失,训练对象的个体差异也会影响到训练的迁移效果。抑制功能可塑性的机制已有的研究从行为和认知神经层面对抑制控制的可塑性进行了探讨。那么,抑制控制训练到底以何种方式影响个体的抑制控制能力？其中又有哪些核心因素在发挥作用？抑制控制训练引发行为与大脑活动改变的机制可能涉及自上而下的有意识抑制控制模式的形成,此模式的形成与额叶-基底神经网络的参与有着较为密切的关系。众多研究表明,那些需要前额叶皮层参与的认知控制加工是需要意识参与的。Manuel等人研究发现,停止信号任务训练过程中,停止信号出现200ms时,自上而下的有意识抑制控制模式在额下回皮层形成。研究者认为停止信号范式中,只包含Go刺激而没有NoGo刺激,这改变了刺激与反应条件反射的规则,促使被试在刺激与反应不匹配的情况下,跨越了负责感觉和监控身体各部分对外界刺激反应的顶叶区,直接由负责高级执行功能的额下回皮层接受停止信号的加工,随后额下回皮层又激活皮质下的基底核,转而抑制丘脑皮层的输出,并且压制初级运动皮层的运动执行,完成一个自上而下的有意识的抑制控制加工过程。此外,Berkman,Kahn和Merchant的研究采用双盲随机对照实验设计,借助功能性磁共振成像技术对被试进行自适应的停止信号任务训练。神经影像学的结果表明,训练组被试在线索出现时右侧前额叶区域激活显著增加,在停止信号