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目的中央执行系统功能包括选择、计划、转换、提取和更新等多方面,其在任务切换(task switch)中的作用和神经机制仍有待澄清。众多任务切换研究观察到任务之间的转换存在着切换代价(switch cost)(Monsell,2003; Rogers,1995)。以A类和B类任务先后执行为例,切换代价表现为执行切换型任务(BAA或A旦)比重复型任务(AAA或B旦)更慢或更易出错。一些研究表明通过增加准备时间,即延长反应-刺激间隔或线索-刺激间隔,可以减少、但不能完全消除切换代价(Rogers,1995; Goffaux,2006; Monsell,2006; Sohn,2000)。另一些研究在保持线索-刺激间隔不变条件下,仅仅缩短线索呈现时间却可减小甚至消除切换代价(Mayr,2001; Verbruggen,2007),但该现象缺乏神经机制的研究。本研究基于切换Stroop任务并利用事件相关电位(ERP)时空模式的高时间分辨率和一定的空间分辨率,通过改变线索呈现时间揭示切换代价消除的神经机制,探讨任务准备和任务执行两个阶段的相关脑区活动。方法22名本科生和硕士生自愿参加本实验。其中,3人因较多眼动干扰被剔除,余19人(女生10人)年龄介于21-29岁(24.84±2.29),右利手,身体健康无神经及精神疾病。实验采用Stroop切换任务,单字词“红”和“绿”分别由红色和绿色印制,组成四种靶词,在“义”或“色”两类任务线索分别呈现后,要求被试对靶词的字义或字色进行判断,并尽快尽准地按下左侧或右侧按键。采用长/短(1000/100ms)两种呈现时程线索；靶词呈现时间1000ms；线索-靶词间隔为1000ms；在黑屏500ms后呈现下一线索。任务之间存在两类接续关系,“义-义”和“色-色”为任务重复型,“义-色”和“色-义”为任务切换型。切换与重复情形均随机出现。其中,任务重复连续出现次数控制在2至4之间；而任务切换在实验安排中避免了连续出现的情形；其中任务重复共有352个试次,任务切换共有248个试次,两者呈现比例为7：5。应用本实验室开发的19通道ERP系统,ERP分析时间窗口为：线索呈现前100ms(基线)至呈现后900ms；靶词呈现前100ms(基线)至呈现后1400ms。反应时间和正确率均应用SPSS13.0软件进行两因素重复测量方差分析：线索时程(长/短)×任务接替(重复/切换)；反应时切换代价和正确率切换代价应用SPSS13.0软件进行配对t检验。利用ERP系统的统计软件包对线索阶段和执行阶段的多通道ERP数据进行任务因素重复测量方差分析。19通道ERP所对应的F值经插值获得统计参数映像(statistical parametric mapping, SPM),称为SPM(F)。以α=0.05作为检验水准。结果一、行为指标反应时：线索与任务交互效应、线索主效应与任务主效应均不显著。但在长线索下,切换反应时(620.8±107.8ms)具有长于重复的(605.7±104.4ms)趋势：t(18)=-1.97,P=0.07。反应时切换代价(切换减去重复)：短线索(0.80±40.7ms)与长线索(15.0±33.3ms)的差异存在统计显著趋势：t(18)=-1.77,P=0.09。正确率：线索与任务交互效应、线索主效应均不显著。任务主效应显著：F(1,18)=0.56,P=0.02。长线索下,重复的(92.9±4.9%)显著高于切换的(90.8±6.8%)：t(18)=2.35,P=0.04。短线索下,重复的(93.5±4.6%)显著高于切换的(92.0±5.5%)：t(18)=2.26,P=0.03。正确率切换代价(切换减去重复)：短线索(-1.5±0.6%)与长线索(-2.2±0.9%)差异不显著：t(18)=0.96,P=0.35。二、ERP及其SPM在线索加工阶段,线索主效应先后出现在前额—后枕区(100-200ms)、额顶—颞枕区(200-500ms)以及额顶网络—枕区(500-900ms), ERP的线索和任务交互效应、任务主效应均未见显著意义。在任务执行阶段,线索主效应先后出现在左侧额区(300-400ms)和顶枕区(400-900ms)；任务主效应起始于右侧(500-600ms)并扩散至双侧(600-900ms)额中央顶颞区,ERP的线索和任务交互效应未见显著意义。结论一、行为绩效本研究比较长短线索下的切换代价,反应时间的切换代价趋向于消失,这与文献(Verbruggen,2007)一致。而正确率的切换代价差异并不显著,既往文献报道的切换代价指的是反应时间,缺乏正确率代价的报告。二、准备阶段线索呈现时程的改变对准备阶段的多个脑区产生显著影响：早在100-200ms时段就出现了额-枕区差异,并扩散到额顶—颞枕区P3b (200-500ms),这些反映了短线索加工的增强和早期启动。而在400-1000ms期间持续的额顶网络CNV效应表明短线索加工动用了更多的工作记忆资源,进一步提示额叶在任务准备和切换中的重要调控作用,而顶叶可能与信息暂存以及刺激反应映射相关。三、执行阶段1、线索效应300-400ms左侧额区ERP效应可能反映对语言性任务线索的提取控制。而400-900ms持续稳定的顶枕区负慢波(negative slow wave, NSW)效应反映了感受区兴奋性升高和持续注意的保持,同时提示线索的有效暂存。2、切换效应本研究观察到由右侧起始(500-600ms)并扩散至双侧的(600-900ms)额中央顶颞区的切换效应,显示切换比重复需要更多执行功能的参与,反映了中央执行系统的调控功能(Sohn,2000; Collette,2002)。总之,短暂线索可减少任务的反应时切换代价,它不仅在线索加工阶段可早期启动额顶网络的准备,而且在任务执行阶段促进左侧额叶对线索的提取和利用。