论文部分内容阅读
流体智力(fluid intelligence,Gf)是一种个体不依赖于已有的知识和领域特定的技能,通过推理解决各种新奇问题的一般性能力。其影响着学习、语言、数算和自我控制等多种认知表现,并且与个人多方面的社会表现密切相关,如教育和职业成就,收入,甚至寿命。虽然目前旨在提升流体智力的认知训练众多,但结果依然处于争议之中。因此研究者建议如果认知训练领域要向前发展,需要开发和测试新的训练方法,这种方法很可能是基于更深层次的理论分析。执行注意是一种个体主动控制注意以调节认知状态与行为的一般性能力。近年来,多数研究者认为从理论上讲,执行注意是流体智力的核心。然而目前鲜有研究探讨通过执行注意训练是否可以提升流体智力。因此,本研究将采用高度代表执行注意功能的反眼跳任务进行执行注意训练,以此考察执行注意训练是否会提升流体智力。研究一中,共招募被试71人,实验组接受反眼跳条件(anti-saccade,AS)与顺眼跳条件(pro-saccade,PS)比例为5:1的高频反眼跳任务(HEA组,36人);对照组接受AS条件与PS条件比例为1:1的低频反眼跳任务(LEA组,35人)。由于类比推理是流体智力的核心成分之一,本研究选取一项设有知觉对照条件的类比推理任务。在此基础上,采用序列任务范式(serial-task paradigms),要求所有被试在完成反眼跳任务训练后,迅速完成该任务。与此同时,我们收集了被试在完成反眼跳任务训练前后的静息态脑电数据以及在完成反眼跳任务与类比推理任务时的任务态脑电数据。结果发现,HEA组与LEA组在反眼跳任务中行为模式相反;在反映类比推理能力的关系推理条件中的,HEA组反应时要显著快于LEA组,然而两组在知觉条件上无显著差异。在电生理数据上,结果发现被试在接受执行注意训练后,前额区Alpha(8-14Hz)能量与中央区高频Gamma(60-80Hz),以及前额区与中央区之间的Alpha功能连接强度(相位延迟指数,PLI)可以通过基于线性支持向量机的机器学习将两组进行较好的区分,正确率均超过60%。在ERP成分上,HEA组AS条件的前额N200(150-200ms)显著小于PS条件,而在LEA组中两者差异并不显著;此外,HEA组在进行关系推理时,前额区晚期正成分(late positive component,LPC,400-800ms)波幅显著大于LEA组,但是两组在知觉条件下的LPC波幅差异不显著。随后我们发现在HEA组中,AS前额区N200与关系推理反应时成负相关,并且受到关系推理中LPC波幅的中介。最后我们采用时频分析,针对先前在机器学习中发现的频带,检验两组在完成关系推理以及知觉任务时是否有差异。结果发现,在完成关系推理时,HEA组相比于LEA组在400-1000ms内具有更大的前额区alpha能量、前额区与中央区高频gamma能量;而两组在知觉任务中无显著差异。以上结果表明执行注意训练加强了被试干扰抑制与主动注意转移的反应模式(HEA组中AS更小的N2),进而提升了关系推理过程的关系整合能力(HEA组中更大的LPC),最终使得HEA类比推理能力增强(HEA组关系推理反应时更快),中介效应对该提升路径进行了印证。关系推理中HEA组相比于LEA组表现出更大的alpha与高频gamma能量,进一步支持了执行注意训练对类比推理能力的提升。研究一从行为与神经层面为执行注意训练有效性提供相关证据,在此基础上,我们在研究二中进一步探讨长时的执行注意训练是否会提升更具流体智力代表性的瑞文推理测验成绩。本研究采用前测-训练-后测-追踪设计,共招募被试60名,依然设置HEA组与LEA组,并且检验各组被试对训练能够提升流体智力的期望效应是否存在差异。结果发现,HEA组为期7天的执行注意训练中,AS试次的正确率持续上升,PS试次的正确率持续下降,并在训练后续两者正确率出现交叉,然而在LEA组中AS试次与PS试次的正确率几乎保持不变。在两组前测表现与期望值无显著差异的情况下,HEA组在后测阶段与追踪阶段的测验正确率显著高于前测,然而LEA组中三个阶段均无显著差异。表明长期的执行注意训练确实能够有效改善被试在瑞文推理测验上的表现,并且具有持久效应。结果进一步支持了执行注意训练能够提升流体智力,并且其核心的认知机制在于被试将干扰抑制与主动注意转移变成自身的优势反应(HEA组中在训练后期AS与PS正确率交叉)。总的来说,本研究发现通过反眼跳任务训练执行注意可有效地提升个体流体智力,并且提升效应具有持久性。核心认知机制在于加强了被试干扰抑制与主动注意转移的反应模式,这有助于被试在解决推理问题时更好地进行信息整合,从而顺利解决问题。其神经机制在于对LPC波幅,alpha与gamma频带活动的改变,涉及到前额区与中央区,符合流体智力的顶-额一体化理论。本研究为认知训练领域提供了新颖且有效的训练方法,未来可面向不同且具有鲜明发展特征或者认知损伤人群,选取多样的执行注意任务,结合不同技术(如功能性磁共振与脑磁图等),应用多种方法(如跨频带耦合等),进一步探讨执行注意训练对流体智力以及其他重要认知功能的影响机制。