执行功能

1执行功能研究方法概述摘要：虽然对执行功能的研究长期以来都是从神经心理学角度出发的，但现在发展心理学领域中也出现了大量相关的研究，其研究方法层出不穷。该文从发展心理学角度分析了研究儿童冷执行功能和热执行功能的常用方法，包括搜寻任务、规则运用任务、优势规则抑制任务、矛盾冲突任务、问题解决任务、图片工作记忆任务、心理理论任务、延迟满足任务、儿童博弈任务和反向择物等。关键词：执行功能；研究方法；抑制控制；工作记忆；认知复杂性IntroductionofResearchMethodsofExecutiveFunctionAbstract:ResearchesaboutExecutiveFunction(EF)havebeenbasedonneuropsychologyforalongtime.However,recentlyalotofresearchesappearedinthefieldofdevelopmentalpsychology,andnewresearchmethodsappearedconstantly.Thispaperanalyzedcommonmethodstoresearch“hot”EFand“cool”EFfromtheviewofdevelopmentalpsychology,includedSearchTasks,RuleUseTasks,InhibitDominantResponseTasks,Conflicttasks,ProblemSolvingTasks,PictureWorkingMemoryTasks,TasksofTheoryofMind,DelayofGratificationTask,Children’sGamblingTaskandObjectReversalTask,etc.Keywords:Executivefunction;Researchmethods,;Inhibitorycontrol;Workingmemory;Cognitivecomplexity前言对于执行功能（executivefunction，简称EF）的研究最早开始于英国的一些学者对额叶损伤患者的研究[1]。他们发现额叶损伤的患者可以完成一些简单的反应任务，却不能完成一些较为复杂的任务，这些复杂的任务往往需要患者存储相应的任务目标并监控任务的完成情况。现如今，执行功能已然成为一个重要的概念，但是由于其含义相当广泛，因此到目前为止，尚没有一个统一而明确的定义。总的来说，执行功能常常被看作主要是由前额叶调节的一种复杂的认知功能，是指个体的许多认知加工过程的协同操作：是在实现某一特定目标时，个体所使用的灵活而优化的认知和神经机制，包括计划、工作记忆、控制冲动、抑制、定势转移或心理灵活性以及动作产生和监控等一系列功能[2]。目前的研究认为执行功能的完2成，可能依赖前额叶皮层与其他皮层及皮层下区域之间动态的交互作用。在当前的认知心理学和认知神经科学的研究中，普遍认同的一种划分是由Pennington等人提出三个成分：工作记忆(workingmemory，WM)、抑制控制(inhibitorycontrol，IC)和注意灵活性(cognitiveflexibility)又叫认知灵活性或者认知转换，这三个成分之间不是完全独立的，相互联系的[3]。这一划分方式在许多研究中得到了证实：1、工作记忆成分：工作记忆最早是由Baddeley等提出，它是当直接刺激缺乏的情况下，用于短暂地储存信息以便引导行为的认知能力。因此，随后的行为是基于观念或思想的，即内化的信息。同短时记忆的区别在于工作记忆的实效性更短，而且它在接受信息的同时能够提取整合出有用的信息，传入到短时记忆进行储存。于是工作记忆可定义为形成和保持外在刺激的内在表征的预设能力和涉及将表征信息用于行动准备的能力。它是一种对信息进行短暂的存储并能对其进行加工处理的记忆系统。简单的说，执行功能中工作记忆成分主要承担的作用就是供给形成外部刺激的表征一个内部存储空间，以及将该表征保持在头脑中以便为即将开始的行为做准备。Miyake将工作记忆成分称为刷新(updating)，对该成分作了进一步解释，即在对新接受的与任务有关的信息进行编码，监控和储存的同时，去除那些旧的和与任务不相关的信息。按照Miyake的理解，工作记忆成分不仅包括了上述的形成和保持对外在刺激的内部表征，同时还包括了随着任务的进程，不断的对无关信息的去除。2、抑制控制成分：所谓抑制控制(inhibitorycontrol)是指在实现某个认知表征的目标时抑制无关刺激的能力，表示激活和抑制这一对注意功能，而它们已被认为是执行功能的核心成分。也就是说，抑制控制决定多种心理过程如何协同工作，提供给个体同时处理多重信息和将行为组织成逻辑顺序的能力。这涉及在必要时激活一种特定反应定势的能力(选择性注意、长时间的持续性注意)和抑制输入的相矛盾的信息的能力(反应抑制）。它在一项任务成功实施的过程中起着重要的作用。3、注意灵活性(认知灵活性/认知转换)成分：注意灵活性(cognitiveflexibility)是指当可以适当地反应变化以符合新情境的要求时，保持反应定势的思想和动作的灵活性。注意的灵活性往往反映在一定的认知活动当中，比如在若干干扰刺激当中搜索目标刺激。注意灵活性差表现为刻板、重复行为以及行为调整困难[4]。一些研究者从动机和情绪卷入的角度出发，将执行功能中涉及情感和认知的部分区分开来，进而把执行功能区分为“冷”执行功能和“热”执行功能。长期以来，较多的研究集中在“冷”执行功能任务上，而近年来随着对心理理论的日益关注，研究者才对“热”执行功能的发展产生了兴趣。研究“冷”、“热”执行功能任务时，各自有许多常用的方法。“冷”3执行功能的研究方法主要有：（1）搜寻任务；（2）规则运用任务；（3）优势规则（反应）抑制任务；（4）矛盾冲突任务；（5）问题解决任务——河内塔和伦敦塔；（6）图片工作记忆任务——自定顺序指示。“热”执行功能的研究方法包括：（1）心理理论任务；（2）延迟满足任务；（3）儿童博弈任务；（4）反向择物[5]。本文试以“冷”执行功能和“热”执行功能为出发点，考察散见于各种研究报告中的研究方法，并对这些研究方法进行归类和比较分析，以期为揭示执行功能的本质问题提供参考。1执行功能的含义与分类1.1执行功能的含义执行功能(executivefunction，EF)由于其内涵的复杂并涉及多种高级认知能力，所以对此概念的界定至今尚无一个统一的标准。从整体上讲，执行功能是指对个体的意识和行为进行监督和控制的各种操作过程，它包括了认知灵活(cognitiveflexibility)、计划能力(planning)、工作记忆(workingmemory)和抑制控制(inhibitorycontr01)等方面在内的多种高级认知加工能力。纵观众多定义，可以将执行功能的含义分为广义与狭义两种。广义的执行功能是指个体的许多认知加工过程的协同操作。正如Baddeley对执行功能下的定义：在完成复杂的认知任务时，对各种认知过程进行协调，以保证认知系统以灵活、优化的方式实行特定目标的一般性控制机制；它的本质就是对其它认知过程进行控制和调节，根本目的就是产生协调有序的、具有目的性的行为。Perner等学者也把执行功能定义为“负责高级行动控制的加工”。Rabbit还将执行功能的特征概括为以下七点：（1）为完成新异任务所必须；（2）不仅仅关注当前的内在和外在环境，以构造对过去的解释，而且试图对将来产生主动的控制；（3）为启动新的行为系列、中断正在执行的反应所必需；（4）为阻止不恰当的行为反应所必须；（5）执行控制能够从一项任务迅速转向另一项任务；（6）为监控自己的表现、纠正错误、改变计划或意识到新的机会和可能性所必需；（7）执行控制使得注意能够长时间地保持。而狭义的执行功能通常指抑制控制。抑制控制是指按要求压制不合适反应的能力，并被认为是执行功能的核心成分[6]。1.2执行功能的分类1.2.1三种常见的划分方法常见的分类有以下三种：（1）Gioia等人认为，执行功能除了具有抑制成分外，也还包括其他许多成分，如发动、转换、计划、组织、自我监控、情绪控制和工作记忆等[7]。（2）Pennington和他的同事们证实了执行功能的三个维度：工作记忆、抑制控制和注意灵活性[8]。4（3）Collette和Linden采用神经成像的方法将执行功能分解为四种基本成分：抑制、转换过程、刷新以及双任务协调[9]。1.2.2执行功能的“冷”功能与“热”功能之分Zelazo和Muller首先将执行功能这一复杂认知过程，分为冷认知（纯认知部分）和热认知（伴有情绪唤醒的认知加工部分）两个方面[10]。“冷”执行功能相对抽象，脱离情境，考察的是执行功能的纯认知特征,它与大脑皮质的背外侧前额皮质(dorsolateralprefrontalcortex，DL-PFC)相联系，涉及认知方面，与解决相对抽象的、去情景化的问题相关联，如计划，控制等；而“热”执行功能卷入了情感动机，可能需要进行冒险性的情感决策，以及对刺激的情感意义进行灵活评估，它与大脑皮质的眼窝前额皮质(orbitofrontalcortex,简称OFC)相联系，是解决涉及情感和动机调节等问题所不可或缺的。因此，便相应产生了“冷”执行功能任务和“热”执行功能任务。2冷执行功能的研究方法2.1搜寻任务2.1.1A非B任务（AnotBtask）和藏与找任务（Hide-and-SeekTask）A非B任务是Hunter采用的延迟反应任务（delayedresponse）的一种变式[11]。在A非B任务中，大多数时间一个物体被藏于A处，然后被藏于B处。关键要测量的是婴儿在物体首次被藏于B处时的成绩和物体所藏地点转变后到成功地于B处搜寻物体之前儿童犯持续性错误的次数。Zelazo等改变了这种任务，他们用录像或言语等信息来指导3~4岁的儿童寻找物体，称为藏与找任务[12]。研究者将儿童带入房间，在儿童面前把一件玩具藏起来，让儿童了解玩具所藏的地点。然后，将儿童带入休息室，并告诉儿童研究者要再返回刚才的房间更换玩具所藏地点。研究者离开之后回来，向儿童播放显示现在玩具所藏地点的录像带或者告诉儿童现在玩具藏在什么地方。接着，让儿童去寻找玩具。此研究的主要因变量是儿童在得到玩具所藏地点已改变的信息后正确找到玩具藏匿地点的次数，它考察儿童利用新信息（即外部表征）控制自己行为的能力。2.1.2多地点搜寻任务（MultilocationSearchTask）在A非B这种特殊的多地点搜寻任务的基础上，有些研究者采用了多步骤多地点搜寻任务来研究年龄更大的儿童问题解决中的持续错误[13]。这种任务中，研究者首先让儿童注意到物体（如糖果）被藏于多个地点（如3个）中的任意一个，儿童必须经过多个步骤（如54个步骤——拉开挡板、抽出托盘、选择目标、拖动绳子）才能拿到该物体；然后，研究者随意改变物体所藏地点，儿童经过同样的步骤去搜寻。这种研究方法不仅仅测量物体所藏地点变化后儿童持续性错误，同时也探讨了任务难度的增加（搜寻步骤的增加）是否对该持续错误造成影响。在搜寻任务中，研究者将一个物体藏在一个、两个或多个地点：在一次或多次（一般是多次）试验中，物体被藏在A处，让被试去寻找；接着，物体在被试面前被藏到一个不同的地点B处，要求被试去寻找。此类研究中发现了一种与年龄相关的、反复不止的错误，即当物体被藏在B处时婴儿还继续到A处寻找物体，这种“持续性错误”是执行功能障碍的通常表现，表明婴儿尚不能利用已知道的新信息控制自己的行为。2.2规则运用任务2.2.1强制性卡片演绎分类（Forced-choiceDeductiveCardSorting）在此任务中，研究者告诉儿童两条规则，然后要求儿童运用这两条规则将卡片上的事物分类。比如，研究者告诉儿童：“如果卡片上是放在屋内的东西，那么把卡片放进这个盒子”；“如果卡片上是放在屋外的东西，那么把卡片放进那个盒子”