研究生論文焦慮與執(zhí)行功能子成分關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究

1、碩士研究生學(xué)位論文題 目焦慮與執(zhí)行功能子成分關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究2005 年 4 月焦慮與執(zhí)行功能子成分關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究摘要 執(zhí)行功能（executive function, EF）是指?jìng)€(gè)體在實(shí)施目的行為過(guò)程中以動(dòng)態(tài)、靈活的方式協(xié)調(diào)多個(gè)認(rèn)知子系統(tǒng)活動(dòng)的復(fù)雜認(rèn)知過(guò)程，多種神經(jīng)心理疾病都可以表現(xiàn)為執(zhí)行功能障礙，與人類許多高級(jí)心理功能有密切關(guān)系，是心理學(xué)研究的一個(gè)前沿性課題。本文從神經(jīng)心理疾病癥狀學(xué)的新視角來(lái)探討焦慮與執(zhí)行功能子成分的關(guān)系，對(duì)這種關(guān)系的系統(tǒng)研究有助于人們深刻理解神經(jīng)心理疾病癥狀的一些內(nèi)在機(jī)制, 進(jìn)而加深對(duì)人類神經(jīng)心理疾病狀態(tài)時(shí)的信息加工特點(diǎn)和規(guī)律的認(rèn)識(shí)。為了系統(tǒng)探討焦慮與執(zhí)行功能子成分的關(guān)系

2、，本研究采用Miyake等人用潛變量分析法驗(yàn)證的執(zhí)行功能的結(jié)構(gòu)概念，分別探討了焦慮兩個(gè)維度（特質(zhì)焦慮與狀態(tài)焦慮）對(duì)執(zhí)行功能三個(gè)子成分（抑制功能、注意轉(zhuǎn)換功能和工作記憶的刷新功能）的影響作用。本研究以大學(xué)生為被試，進(jìn)行了1個(gè)預(yù)備實(shí)驗(yàn)和3個(gè)正式實(shí)驗(yàn)，預(yù)備實(shí)驗(yàn)中采用自陳式量表測(cè)量被試的特質(zhì)焦慮水平，為正式實(shí)驗(yàn)篩選出高、低特質(zhì)焦慮水平的兩組被試；正式實(shí)驗(yàn)采用認(rèn)知任務(wù)對(duì)被試的執(zhí)行功能子成分進(jìn)行測(cè)量，并在每一個(gè)實(shí)驗(yàn)完成之后采用自陳式量表對(duì)被試在該實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的狀態(tài)焦慮程度進(jìn)行測(cè)量。實(shí)驗(yàn)一采用經(jīng)典的Stroop命名任務(wù)測(cè)量被試的抑制功能，有一致條件和沖突條件，比較在兩種條件下兩組被試的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，分析發(fā)現(xiàn)：高特

3、質(zhì)焦慮的個(gè)體在沖突條件下反應(yīng)時(shí)延長(zhǎng)，高狀態(tài)焦慮個(gè)體在沖突條件下反應(yīng)錯(cuò)誤率較高，在反應(yīng)時(shí)間上，特質(zhì)焦慮×狀態(tài)焦慮×刺激條件三因素之間交互作用達(dá)臨界顯著。實(shí)驗(yàn)二采用加-減法任務(wù)測(cè)量被試的注意轉(zhuǎn)換功能，有簡(jiǎn)單任務(wù)和較難任務(wù)兩個(gè)條件，比較在兩種條件下兩組被試的轉(zhuǎn)換計(jì)算時(shí)間差是否具有差異性。 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 高特質(zhì)焦慮個(gè)體的轉(zhuǎn)換計(jì)算時(shí)間差大于低特質(zhì)焦慮的個(gè)體，而狀態(tài)焦慮的主效應(yīng)不顯著，特質(zhì)焦慮×狀態(tài)焦慮×任務(wù)難度三因素之間的交互作用非常顯著。實(shí)驗(yàn)三采用活動(dòng)記憶范式測(cè)量被試的工作記憶刷新功能，有簡(jiǎn)單任務(wù)和較難任務(wù)兩個(gè)條件，比較在兩種條件下兩組被試的工作記憶刷新分?jǐn)?shù)。結(jié)果

4、發(fā)現(xiàn)，在兩種條件下，高狀態(tài)焦慮個(gè)體與低狀態(tài)焦慮個(gè)體的工作記憶刷新分?jǐn)?shù)相比，前者成績(jī)顯著低于后者, 特質(zhì)焦慮的主效應(yīng)不顯著，特質(zhì)焦慮×任務(wù)難度之間的交互作用顯著。這三個(gè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)性分析表明，全體被試的抑制功能與轉(zhuǎn)換功能、抑制功能與工作記憶刷新功能、以及抑制功能與工作記憶刷新功能之間存在微弱的相關(guān)性，高特質(zhì)焦慮個(gè)體的執(zhí)行功能子成分間也存在顯著的相關(guān)關(guān)系，然而，低特質(zhì)焦慮個(gè)體的子成分間相關(guān)關(guān)系不顯著。從本研究的三個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出以下結(jié)論：1、不同的焦慮維度對(duì)執(zhí)行功能的影響作用不同，特質(zhì)焦慮和狀態(tài)焦慮分別對(duì)執(zhí)行功能具有影響作用，特質(zhì)焦慮×狀態(tài)焦慮之間沒(méi)有交互效應(yīng)。2、焦慮個(gè)體的抑制功

5、能障礙，抑制功能受到特質(zhì)焦慮、狀態(tài)焦慮、及特質(zhì)焦慮×狀態(tài)焦慮×刺激條件之間可能存在的交互效應(yīng)的影響。3、焦慮個(gè)體的注意轉(zhuǎn)換功能障礙，特質(zhì)焦慮、及特質(zhì)焦慮×狀態(tài)焦慮×任務(wù)難度三因素間的交互效應(yīng)對(duì)注意轉(zhuǎn)換功能有非常顯著的影響。4、焦慮個(gè)體的信息刷新功能障礙，刷新功能受到狀態(tài)焦慮、及特質(zhì)焦慮×任務(wù)難度間交互效應(yīng)的影響。5、個(gè)體的執(zhí)行功能各子功能間并非完全獨(dú)立，而是存在微弱的相關(guān)性，焦慮個(gè)體的相關(guān)性更加明顯，說(shuō)明了焦慮個(gè)體執(zhí)行功能障礙是全面性的，而不是某一個(gè)子功能障礙。關(guān)鍵詞: 執(zhí)行功能 焦慮 抑制功能 轉(zhuǎn)換功能 工作記憶刷新功能 An Experim

6、ental Study on the Relations between Anxiety and three Subcomponents of Executive FunctionsWang ShuzhenAbstract Executive function (EF for short) is defined as a complex cognitive processing which includes several dynamic, flexible cognitive subcomponents when individuals performance an intent actio

7、n. EF is a key field of psychology. It is closely related to many psychoneuroses. To explore the relations between anxiety and EF, based on semiological viewpoint of psychoneuroses, the present study discussed the effects of trait anxiety (TA) and state anxiety (SA) on three subcomponents of EF, nam

8、ely effects on inhibition, shifting and updating. This paper employed the definition of EF proposed by Miyake and his research fellows, and the very definition was confirmed by latent variable analysis. The present research will contribute to better understanding the mechanism of symptoms of psychon

9、euroses, as well as the cognitive characteristics and rules of psychoneuroses. The present study consists of one plot experiment and three target experiments. All subjects are undergraduates. They were screened by self-reported scale in the plot experiment, grouped under high-TA and low-TA heads. Th

10、e subjects subcomponents of EF were measured by three cognitive tasks in three target experiments. The SAs of subjects in three target experiments were immediately obtained by self-reported scale after each experiment. In Experiment 1, inhibition of prepotent responses was measured by the Stroop nam

11、ing task, which included two conditions, conflict conditions and consistent conditions. Through analyzing the data, the following findings were achieved. In conflict conditions, the response time (RT) of individuals with high-TA was longer than that of low-TA subjects; the rate of response error for

12、 individuals with high-SA was higher than that of low-SA subjects; the interactive effect of TA×SA×Conditions on the subjects RT was marginally significant. In Experiment 2, the mental set shifting was tested by the plus-minus task, which the cognitive task was performed in two conditions,

13、 that is, simple level and difficult level. After analyzing the data, two results were achieved. First, the main effect of the shifting time is significant, that is, for individuals with high-TA, the shifting times were longer than that of their counterparts in both conditions. Second, the interacti

14、ve effect of TA×SA×Conditions was strongly significant. In Experiment 3, the information updating and monitoring was tested by the running memory paradigm that was employed in two conditions, that is, simple task and difficult task. The results of this experimental data were that the main

15、effect of SA is significant, that is, the scores of individuals with high-SA were poorer than that of their counterparts in both conditions; that the interactive effect of TA×Conditions was significant. As to the relations among all data of the three experiments, the Pearsons correlation was pr

16、oduced. The data of three experiments were moderately correlated each other for whole subjects and high-TA subjects, respectively. However, there was no significant correlation for low-TA subjects data. Based on the results of three target experiments, five conclusions can be arrived at. First, the

17、two dimensions of anxiety impact on the subcomponents of EF independently. There was no significant interactive effect of TA×SA. Second, inhibition of prepotent responses is deficit in individuals with high-anxious, and this subcomponent of EF is impacted by TA, SA, and the possible interactive

18、 effect of TA×SA×Conditions. Third, mental set shifting is deficit in individuals with high-anxious, and this subcomponent of EF is impacted by TA and the strong interactive effect of TA×SA×Conditions. Fourth, information updating and monitoring is deficit, and this subcomponent

19、of EF is impacted by SA and the interactive effect of TA×Conditions. Fifth, for all subjects, every subcomponent of EF is not completely independent, but moderately correlative to each other. For individuals with high-anxious, such correlation is more notable. The results suggest that the defic

20、it of EF in individuals with high-anxious is not only limited to a certain subcomponent, but to all three subcomponents, that is, EF of individuals with high-anxious is generally deficit.Keywords: executive function, anxiety, inhibition of prepotent responses, mental set shifting, information updati

21、ng and monitoring前言1一、課題綜述1（一）執(zhí)行功能概念的演變11解剖學(xué)模塊化方法界定的執(zhí)行功能12系統(tǒng)功能理論解釋的執(zhí)行功能7（二）執(zhí)行功能的結(jié)構(gòu)91執(zhí)行功能結(jié)構(gòu)的性質(zhì)102執(zhí)行功能結(jié)構(gòu)的子成分及其測(cè)量方法12（三）焦慮狀態(tài)的執(zhí)行功能研究141. 焦慮的相關(guān)研究142. 焦慮與執(zhí)行功能關(guān)系的相關(guān)研究15二、問(wèn)題提出與研究意義17三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果分析20（一）預(yù)備實(shí)驗(yàn)201. 預(yù)實(shí)驗(yàn)A202. 預(yù)實(shí)驗(yàn)B21（二）實(shí)驗(yàn)一211. 被試212實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)程序213結(jié)果與分析224小結(jié)24（三）實(shí)驗(yàn)二251被試252實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)程序253結(jié)果與分析274小結(jié)28（四）實(shí)驗(yàn)三29

22、1被試292實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)程序293結(jié)果與分析304小結(jié)32（五）個(gè)體執(zhí)行功能三個(gè)子成分間的關(guān)系32四、總討論34（一）焦慮對(duì)執(zhí)行功能抑制子功能的影響作用34（二）焦慮對(duì)執(zhí)行功能轉(zhuǎn)換子功能的影響作用35（三）焦慮對(duì)執(zhí)行功能工作記憶刷新子功能的影響作用37（四）焦慮個(gè)體的執(zhí)行功能各子成分間的關(guān)系38五、結(jié)束語(yǔ)40參考文獻(xiàn)43前言執(zhí)行功能（executive function, EF）又叫中央執(zhí)行Miyake, A., Friedman, N. P., & Emerson, M. J., et. al，The Unity and Diversity of Executive Functio

23、ns and Their Contributions to Complex “Frontal Lobe”Tasks: A Latent Variable Analysis. Cognitive Psychology, 2000, 41: 49100. ,Baddeley, A., Exploring the Central Executive. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 1996,49A (1): 5-28.，它與人類許多高級(jí)心理功能有密切關(guān)系，因而是心理學(xué)研究的一個(gè)前沿性主題。執(zhí)行功能是指?jìng)€(gè)體在實(shí)施目的行為過(guò)程中以動(dòng)態(tài)

24、、靈活的方式協(xié)調(diào)多個(gè)認(rèn)知子系統(tǒng)活動(dòng)的復(fù)雜認(rèn)知過(guò)程Funahashi, S., Neuronal mechanisms of executive control by the prefrontal cortex. Neurosci Res, 2001,39:147 165.?，F(xiàn)有的研究表明，執(zhí)行功能主要涉及額葉皮層與其它皮層及皮層下腦區(qū)的動(dòng)態(tài)交互作用Elliott, R., Executive functions and their disorders. British Medical Bulletin, 2003, 65: 49-59. ,Carpenter, P. A., Just, M.

25、A., & Reichle, E. D., Working memory and executive function: evidence from neuroimaging. Current Opinions on eurobiology, 2000, 10: 195-196.，它曾被心理學(xué)家們看成是額葉的功能和居于人腦中無(wú)所不能的“小矮人”，是一種控制所有其它認(rèn)知活動(dòng)的元認(rèn)知過(guò)程Alex, B., Morgan, & Lilienfeld, S. O.，A meta-analytic review of the relation between antisocial beh

26、avior and neuropsychological neasures of executive function. Clinical Psychology Review, 2000, 20(1): 113 136. 。Norman和Shallice、Baddeley 、Miyake等眾多學(xué)者分別從不同角度對(duì)其進(jìn)行了深入的研究2,Lehto, J., Are execituve function tests dependent on working memory capacity?. The Quarterly Journal of Experimental Psychology, 199

27、6,49A (1): 29-50.，使人們對(duì)它的理解越來(lái)越明晰和深刻。該領(lǐng)域的研究經(jīng)歷了從“額葉隱喻（frontal metaphor）”、人腦中“小矮人（homunculus）”類比的研究階段到對(duì)其內(nèi)容結(jié)構(gòu)的有效性進(jìn)行探討的轉(zhuǎn)變，即從傾向于采用定位主義（localizationalist）的研究思路、到非模塊化的單一功能結(jié)構(gòu)、進(jìn)而到多維功能結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。Miyake等人用潛變量分析法（Latent Variable Analysis）對(duì)執(zhí)行功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了執(zhí)行功能的三個(gè)子成分，即抑制功能、注意轉(zhuǎn)換功能和工作記憶的刷新功能，這三個(gè)子功能既相互分離又具有中度的相關(guān)性。在對(duì)執(zhí)行功能這一概

28、念本身進(jìn)行研究的同時(shí)，執(zhí)行功能與神經(jīng)精神疾病關(guān)系的研究也取得了很大的進(jìn)展，但目前的研究都是圍繞診斷維度開(kāi)展的，且經(jīng)常出現(xiàn)同一診斷的許多研究結(jié)果不一致的尷尬。由于焦慮是許多神經(jīng)精神疾病的共同癥狀，由此認(rèn)為有必要對(duì)這些研究結(jié)果是否都受到了焦慮癥狀的影響進(jìn)行深度的研究和探討。本文試圖從對(duì)焦慮與執(zhí)行功能的關(guān)系來(lái)探討癥狀維度上的執(zhí)行功能各子成分的變化，以期對(duì)走出當(dāng)前同一診斷間研究結(jié)果不一致的困境有所啟發(fā)和幫助。一、課題綜述（一）執(zhí)行功能概念的演變1解剖學(xué)模塊化方法界定的執(zhí)行功能（1）“額葉隱喻”執(zhí)行功能的研究源于額葉皮層損傷病人的研究。額葉是大腦發(fā)育中最高級(jí)的部分，占大腦皮層的面積高達(dá)33%，它的功能非

29、常廣泛，如專司動(dòng)作的監(jiān)控和協(xié)調(diào)，語(yǔ)言及言語(yǔ)的產(chǎn)生和加工、以及把感知覺(jué)、意識(shí)和記憶整合為有組織、有計(jì)劃的行動(dòng)等。額葉包括初級(jí)運(yùn)動(dòng)區(qū)、前運(yùn)動(dòng)區(qū)和前額葉(prefrontal cortex，PFC)，其中PFC與認(rèn)知功能關(guān)系密切。前額葉解剖學(xué)上分為眶部、背部、內(nèi)側(cè)部和外側(cè)部，研究中常用另一種部位劃分法，將前額葉分為背外側(cè)前額葉（DLPFC，BA9/46）、腹外側(cè)前額葉（VLPFC，BA44/45/47）和眶額葉（OFC，BA10/47）楊炯炯, 匡培梓, 管林初, 翁旭初, 老年記憶障礙與前額葉功能. 中國(guó)老年學(xué)雜志, 1999, 19(5): 190-192.。前額葉皮層的損傷引起了一系列神經(jīng)心理

30、的缺陷，如：計(jì)劃、概念形成、抽象思維、決策、認(rèn)知靈活性、利用反饋、按時(shí)間先后對(duì)事件排序、對(duì)動(dòng)作的監(jiān)控等方面的困難，同時(shí)伴有情緒障礙王一牛，羅躍嘉，前額葉皮層損傷患者的情緒異常，心理科學(xué)進(jìn)展，2004，12（2）：161-167.。這些障礙所對(duì)應(yīng)的一系列能力就是“執(zhí)行功能”這一術(shù)語(yǔ)最初的含義王乃弋，李紅，高山，評(píng)執(zhí)行功能的問(wèn)題解決理論. 心理科學(xué)進(jìn)展,2004，12(5)：706-713.,Wise, S. P., Murray, E. A., Gerfen, C. R., The frontal cortex-basal ganglia system in primates. Critical

31、 Reviews in Neurobiology, 1996, 10: 325.。因?yàn)檫@些能力與前額葉皮層的聯(lián)系，便有了執(zhí)行功能與額葉相聯(lián)系的假設(shè)。因此執(zhí)行功能的定義很寬泛，除上述的能力外，前額葉甚至額葉的其它一些功能也都包括在執(zhí)行功能這一概念之中，諸如：獲得和維持解決問(wèn)題框架（problem-solving set）、組織技能、選擇性注意、控制、維持最佳認(rèn)知框架（cognitive-set）等8，傳統(tǒng)上人們常常將執(zhí)行功能和前額葉皮層（prefrontal cortex，PFC）這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)交替使用。前額葉皮層一直被認(rèn)為是執(zhí)行控制的重要結(jié)構(gòu)。前額葉皮層損傷導(dǎo)致判斷力、計(jì)劃和決策能力下降,被稱為“

32、執(zhí)行障礙綜合癥”(dysexecutive syndromes) 李敏, 沈政, 黎海蒂, 前額葉與執(zhí)行控制, Chinese Journal of Behavioral Medical Science, 2002, 11 (3): 356-357. 。對(duì)執(zhí)行功能的研究除了對(duì)額葉損傷病人的研究外，該領(lǐng)域中，從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)到對(duì)人的大量研究成果都證明了執(zhí)行功能與前額葉的密切聯(lián)系，以及前額葉在高級(jí)認(rèn)知加工中的重要作用是通過(guò)作為執(zhí)行功能協(xié)調(diào)機(jī)制的中央執(zhí)行系統(tǒng)來(lái)反映的。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)果顯示Jeffrey, W. Dalley, R. N., Cardinal, T. W., & Robbins,

33、 Review, Prefrontal executive and cognitive functions in rodents: neural and neurochemical substrates Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 2004, 28: 771784.：一般認(rèn)為鼠類、猴子和人類的前額葉一樣，具有執(zhí)行功能，即最佳復(fù)雜行為序列圖式，包括注意的選擇性、干擾的抑制、行為的監(jiān)控、任務(wù)的轉(zhuǎn)換、工作記憶、計(jì)劃和決策Robbins, T.W., Chemical neuromodulation of fronto-executive funct

34、ions in humans and other animals. Exp Brain Res., 2000, 8: 130-138.,Preuss, T.M., Do rats have prefrontal cortex? The RoseWoolseyAkert program reconsidered. J. Cogn Neurosci, 1995, 7:124.。首先，有關(guān)注意轉(zhuǎn)換功能的研究較多。在鼠類的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，前額葉中部損傷的實(shí)驗(yàn)鼠在執(zhí)行幾個(gè)時(shí)間序列化動(dòng)作時(shí)受到影響。 時(shí)間序列化動(dòng)作涉及注意加工，特別是注意的分配和轉(zhuǎn)換功能。大量的研究表明，注意功能在額葉。越來(lái)越多的證據(jù)提示，背

35、外側(cè)額葉受損的靈長(zhǎng)類動(dòng)物表現(xiàn)為從一個(gè)知覺(jué)維度到另一個(gè)知覺(jué)維度的注意轉(zhuǎn)換困難，而眶額葉皮層的損傷，逆向?qū)W習(xí)能力受到明顯的影響。這些研究結(jié)果說(shuō)明嚙齒類動(dòng)物確實(shí)存在注意轉(zhuǎn)換功能障礙，而這一障礙可以發(fā)生在額葉中部、額葉背外側(cè)和眶額葉損傷時(shí)Dias R., Robbins, T.W., Roberts, A.C., Dissociable forms of inhibitory control within prefrontal cortex with an analog of the Winconsin Card Sort Test: restriction to novel situations a

36、nd independence from on-line processing. J Neurosci, 1997,17:8597.,Dias, R., Robbins, T.W., Roberts, A.C., Dissociation in prefrontal cortex of affective and attentional shifts. Nature, 1996, 380: 6972.。其次，關(guān)于抑制、控制功能，研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)鼠在沖動(dòng)性選擇與自我控制能力上存在障礙Mobini, S., Body, S., & Ho, M.Y., et al., Effects of le

37、sions of the orbitofrontal cortex on sensitivity to delayed and probabilistic reinforcement. Psychopharmacology 2002, 160: 8-29.。在靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，運(yùn)用電生理學(xué)方法和動(dòng)物模型法，F(xiàn)uster和Alexander、Goldman-Rakic、Jacobsen，以及Miller等人觀察到前額葉在目標(biāo)維持和目標(biāo)表征中必不可少；Petrides的研究表明前額葉在監(jiān)控、操作及表征評(píng)價(jià)上是必須的解剖結(jié)構(gòu)。第三，關(guān)于工作記憶的功能，前額葉皮層，特別是背外側(cè)，對(duì)工作記憶表征進(jìn)行即時(shí)

38、的維持，這種維持對(duì)于產(chǎn)生可能行為的調(diào)解是必不可少的，特別是干擾條件下的行為Fuster, J.M., Executive frontal functions. Exp Brain Res, 2000: 133: 6670.。這些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明前額葉皮層是它們的執(zhí)行功能或中央執(zhí)行控制的重要解剖學(xué)基礎(chǔ)Anthony, D.W., Maril, A., & Bjork, R. A., et al., Prefrontal Contributions to Executive Control: fMRI Evidence for Functional Distinctions within

39、Lateral Prefrontal Cortex. NeuroImage, 2001, 14: 13371347.。雖然人類 PFC 有別于動(dòng)物，但人類和鼠類、猴子都屬于嚙齒類動(dòng)物，它們的前額葉解剖框架和細(xì)胞結(jié)構(gòu)雖有一些差異，但也有一定的相似性，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的結(jié)果對(duì)于人類執(zhí)行功能的研究有啟發(fā)作用。在鼠類和靈長(zhǎng)類動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了對(duì)人類執(zhí)行功能的影像學(xué)研究。大量的腦影像學(xué)研究指出，人類的執(zhí)行控制過(guò)程確實(shí)發(fā)生在前額葉。首先，執(zhí)行功能作為注意控制與轉(zhuǎn)換的作用引起了較大的關(guān)注。雙任務(wù)測(cè)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)背外側(cè)前額葉在雙任務(wù)條件時(shí)活動(dòng)增加，而在單任務(wù)時(shí)沒(méi)有這種變化，說(shuō)明了在執(zhí)行功能的注意控制與轉(zhuǎn)換功能上 D

40、LPFC 發(fā)揮了作用Osaka, N., Osaka, M., & Kondo, H., The neural basis of executive function in working memory: an fMRI study based on individual differences. NeuroImage, 2004, 21: 623631.，它在認(rèn)知加工中起著分配和協(xié)調(diào)注意資源的作用2。因此，前額葉與控制條件下的提取、選擇、目標(biāo)相關(guān)表征的維持和/或操作有關(guān)Smith, E.E., Jonides, J., Storage and executive processes

41、in the frontal lobes. Science, 1999, 283: 1657-1661.。其次，關(guān)于工作記憶的研究，Braver 運(yùn)用工作記憶容量的研究范式，在閱讀廣度測(cè)驗(yàn)（reading span test，RST）中，發(fā)現(xiàn)隨著工作記憶任務(wù)要求的增加，前額葉皮層的活動(dòng)亦增加，這種活動(dòng)變化模式得到了Bunge、Cowan 和 Rypma 等研究的驗(yàn)證。在ERP的有關(guān)研究中發(fā)現(xiàn)，工作記憶刷新功能障礙時(shí)，前額葉可以出現(xiàn)異常慢波活動(dòng)。這一結(jié)果提示，刷新障礙表現(xiàn)為把新信息整合到存儲(chǔ)的工作記憶的功能發(fā)生變化Clark, C.R., McFarlane, A. C., & Morr

42、is, P., et al., Cerebral Function in Posttraumatic Stress Disorder during Verbal Working Memory Updating: A Positron Emission Tomography Study. ORIGINAL ARTICLES, From the School of Psychology, Flinders Medical Research Institute, Flinders University, Adelaide (CRC, DLW); Department of Psychiatry, U

43、niversity of Adelaide, Adelaide (ACM); et al.。基于大量的研究結(jié)果，Petrides 和 Owen 等人提出了一個(gè)前額葉兩階段模型（a two-stage model of PFC）。在認(rèn)知加工中，腹外側(cè)前額葉促進(jìn)控制皮層后續(xù)表征的提取，也就是一些理論所提出的，腹外側(cè)前額葉負(fù)責(zé)所提取表征的實(shí)時(shí)維持；而背外側(cè)前額葉，則被認(rèn)為是對(duì)腹外側(cè)實(shí)時(shí)維持表征的監(jiān)控和操作起調(diào)節(jié)作用的部位。這種觀點(diǎn)把前額葉的腹外側(cè)和背外側(cè)的功能表述為層級(jí)結(jié)構(gòu)，即背外區(qū)操作腹外側(cè)的加工結(jié)果20。前額葉兩階段模型雖然對(duì)腹外側(cè)和背外側(cè)前額葉的功能做了解釋，但沒(méi)有說(shuō)明額葉在人類情緒中的作用。

44、關(guān)于額葉與情緒之間關(guān)系的研究可追溯到1848年。Heilman等在他們 1983 年出版的人類情緒的神經(jīng)心理學(xué)（Neuropsychology of Human Emotion）一書(shū)中引用1848年美國(guó)佛蒙特州的鐵路工人 Gage 所遭遇的意外事故來(lái)說(shuō)明額葉與情緒之間關(guān)系。 近一個(gè)半世紀(jì)后，經(jīng)采取 X 線和計(jì)算機(jī)三維模擬技術(shù)，發(fā)現(xiàn) Gage 受損的是雙側(cè)額葉中下部分和額葉的腹內(nèi)側(cè)區(qū)，尤以左側(cè) PFC 為甚。這是額葉與情緒、社會(huì)性行為直接相關(guān)的典型病例Damasio, H., Grabowski, T.，F(xiàn)rank, R., et al., The return of Phineas Gage:

45、 clues about the brain from the skull of a famous patient. Science, 1994, 264(5162): 1102-1105.。除了外傷， 對(duì)其他原因如腫瘤和手術(shù)所導(dǎo)致 PFC 受損的研究也發(fā)現(xiàn)有情緒的變化。自 20 世紀(jì) 30 年代 Moniz 首次在臨床上對(duì)患者行前額葉切除術(shù)以來(lái)，大量證據(jù)表明 PFC 在參與情緒調(diào)節(jié)上發(fā)揮著重要作用9?！庇醒芯勘砻魅祟悎?zhí)行功能的某一方面可以表現(xiàn)在眶額葉的功能上。功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）對(duì) OFC 的研究提示，在無(wú)動(dòng)機(jī)

46、時(shí)，腹內(nèi)側(cè)前額葉（MPFC）可能參與正性和負(fù)性的基本情緒表達(dá)，而對(duì)由正性或負(fù)性情緒狀態(tài)引導(dǎo)的目標(biāo)，DLPFC 更可能直接參與此目標(biāo)的表達(dá)Davidson, R. J., Irwin, W., The functional neuroanatomy of emotion and affective style. Trends in Cognitive Science, 1999, 3(1): 11-21. 。正電子發(fā)射層析技術(shù)（ positron emission tomography，PET）的研究發(fā)現(xiàn)，在負(fù)性情緒形成時(shí)，在右側(cè)眶前回、額下回、額中回、額上回等發(fā)現(xiàn)葡萄糖代謝率增高；具體到焦慮情

47、緒時(shí) 表現(xiàn)為 MPFC 被持續(xù)激活Cacioppo, J. T., Gardner, W.L., Emotion. Annual Review Psychology, 1999, 50:191-214.。Baker等人的研究發(fā)現(xiàn)了額葉活動(dòng)的一種模式，即在消極情緒狀態(tài)下，背外側(cè)額葉活動(dòng)減弱，而眶額葉活動(dòng)增強(qiáng)Baker, S.C., Frith, C.D., & Dolan, R.J., The interaction between mood and cognitive function studies with PET. Psychol. Med. 1997, 27:565578.，表

48、明眶額葉參與情緒情感的反映。這一活動(dòng)模式在有臨床抑郁癥狀病人的治療方面也得到了驗(yàn)證，那些抗抑郁藥物療效較好的病人在治療后沒(méi)有表現(xiàn)出這一活動(dòng)模式Drevets, W.C., Functional anatomical abnormalities in limbic and prefrontal cortical structures in major depression. Prog. Brain Res. 2000, 126: 413431.。對(duì)于上述研究結(jié)果，Tranel等人的觀點(diǎn)做出了較好的說(shuō)明，認(rèn)為眶額葉負(fù)責(zé)把情緒的突顯度（emotional salience）融合到認(rèn)知過(guò)程的決策中Ro

49、gers, M. A., Kasai, K., & Koji, M., et al.,Review article, Executive and prefrontal dysfunction in unipolar depression: a review of neuropsychological and imaging evidence. Neuroscience Research, 2004, 50: 111.?？纛~葉在消極情緒時(shí)的活動(dòng)變化，反映了PFC不僅參與記憶、注意、監(jiān)控等認(rèn)知活動(dòng)，而且也參與心境、情緒情感過(guò)程。總之，額葉的不同部位受損對(duì)執(zhí)行功能的影響也不同,如背外側(cè)額葉損

50、傷對(duì)于注意、計(jì)劃、工作記憶等影響較大,腹外側(cè)損傷注意的監(jiān)控功能下降，影響注意定勢(shì)轉(zhuǎn)換和行為的靈活性，腹內(nèi)側(cè)損傷則影響基本情緒的表達(dá)，而眶額葉損傷的患者則在抑制功能、情緒、心境等方面作用影響較明顯楊炯炯, 周曉林, 陳煊之, 大腦執(zhí)行功能障礙與相關(guān)疾病. 中華精神科雜志2002, 35(2): 122-124. 。盡管這些研究結(jié)果為額葉皮層是執(zhí)行功能的物質(zhì)基礎(chǔ)提供了大量的依據(jù)，然而，Pennington 和 Ozonoff 對(duì)于兩者間的關(guān)系卻持有不同的觀點(diǎn)，他們認(rèn)為這樣對(duì)于執(zhí)行功能進(jìn)行定位缺乏確鑿證據(jù)6，Pennington,B. E., Ozonoff, S., Executive funct

51、ions and developmental psychopathology. Journal of Child Psychiatry and Psychology, 1996,37: 5187.，因?yàn)轭~葉與其它腦區(qū)有廣泛的聯(lián)系，如額葉的主要功能之一是記憶，相關(guān)的功能影像研究表明，正常的工作記憶涉及多個(gè)皮層區(qū)域的協(xié)調(diào)活動(dòng)Paulesu, E., Frith, C.D., Frackowiak, R.S., The neural correlates of the verbal component of working memory. Nature, 1993,362:342345.,Awh,

52、E., Jonides, J., Smith,E.E., Schumacher, E., et al., Dissociation of storage and rehearsal in verbal working memory. Psychol Sci, 1996, 7:2531.；PFC 各部分與情緒的精確對(duì)應(yīng)關(guān)系，目前尚未明確Davidson, R. J., Anxiety and affective style: role of prefrontal cortex and amygdala. Biological Psychiatry, 2002, 51(1): 68-80. ；而前

53、額葉損傷的病人，各種執(zhí)行功能障礙表現(xiàn)出多樣性，即使相同部位的損傷，執(zhí)行功能受損情況也不盡相同Andrés, P., Martial Van der Linden, Are central executive functions working in patients with focal frontal lesions?. Neuropsychologia, 2002, 40: 835845.，Baddeley、Carpenter 和 Morris 提出的前額葉局灶性損傷病人殘存的執(zhí)行功能是由許多腦區(qū)支持完成的，而不僅僅是額葉5，Baddeley, A.D., The central

54、 executive: a concept and some misconceptions. J Int Neuropsychol Soc, 1998, 45: 6-23.,Morris, R.G., Working memory in Alzheimer-type dementia. Neuropsychology, 1994, 5: 4454.。這些相關(guān)的研究表明，前額葉皮層不足以解釋執(zhí)行功能，很難把執(zhí)行功能歸屬于僅僅是額葉產(chǎn)生的功能。因此，Pennington 和 Ozonoff 用“額葉隱喻”這一術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)明執(zhí)行功能功能與額葉之間這種不明確的關(guān)系6。有學(xué)者明確指出，把執(zhí)行功能理解為額葉的

55、功能不僅不合適，而且在某種程度上是同一語(yǔ)的反復(fù)31。 （2）“小矮人”類比大量的實(shí)證研究表明，眶額葉與背外側(cè)前額葉等的損傷可引起一些神經(jīng)心理癥狀，但相似的癥狀也可以由皮層下結(jié)構(gòu)的損傷而引起。這一現(xiàn)象的病理生理基礎(chǔ)在很長(zhǎng)時(shí)間之內(nèi)沒(méi)有得到圓滿的解釋。這一問(wèn)題至到對(duì)腦的認(rèn)知結(jié)構(gòu)框架有了認(rèn)識(shí)之后才得以解決Tekin, S., Jeffrey, L., Cummings, Frontalsubcortical neuronal circuits and clinical neuropsychiatry. An update Journal of Psychosomatic Research, 2002,

56、 53: 647654.。在解剖學(xué)水平上，嚙齒類動(dòng)物如鼠類、猴子和人類的額葉與腦干上部、丘腦、小腦以及大腦皮層其它區(qū)域有豐富的神經(jīng)聯(lián)系，而PFC與大腦其它區(qū)域的聯(lián)系則更為密切，與所有的感覺(jué)區(qū)都有往返的纖維聯(lián)系13,38。目前在關(guān)于執(zhí)行功能研究中，普遍認(rèn)同的觀點(diǎn)是：執(zhí)行功能的物質(zhì)基礎(chǔ)在前額葉及其它與之處于動(dòng)態(tài)交互作用的腦區(qū)5。這一交互作用的解剖學(xué)基礎(chǔ)是前額-皮層下環(huán)路形成的主要網(wǎng)絡(luò)。這些網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)人的認(rèn)知活動(dòng)及情感體驗(yàn)。目前研究發(fā)現(xiàn)，從前額葉到皮層下有五條平行的環(huán)路聯(lián)系，分別把前額的特定區(qū)域與紋狀體、基底核和丘腦相聯(lián)系。這些環(huán)路分別起源于運(yùn)動(dòng)旁回、額葉眼區(qū)、前額葉背外側(cè)部、眶額葉、以及額葉前扣帶回

57、一部分。分別構(gòu)成運(yùn)動(dòng)旁回環(huán)路、眶額葉環(huán)路、前額葉背外側(cè)環(huán)路、眶額葉環(huán)路和前扣帶回環(huán)路，與執(zhí)行功能相關(guān)的主要是后三條環(huán)路。這種開(kāi)放式的傳入和傳出環(huán)路連結(jié)、協(xié)調(diào)功能相似的腦區(qū)活動(dòng)，特定的化學(xué)結(jié)構(gòu)和多種神經(jīng)遞質(zhì)的交互作用調(diào)節(jié)每一環(huán)路的活動(dòng)。特定環(huán)路的損傷引起相應(yīng)的額葉-皮層下環(huán)路綜合征，如背外側(cè)前額葉環(huán)路的損傷引起執(zhí)行障礙綜合征，眶額葉環(huán)路損傷導(dǎo)致以去抑制為特點(diǎn)的人格變化，扣帶回環(huán)路損傷表現(xiàn)為動(dòng)機(jī)下降、情感障礙38。在情緒調(diào)節(jié)上，額葉邊緣系統(tǒng)尤為重要。人類大腦存在兩條相互獨(dú)立而平行的通路，即“額葉內(nèi)側(cè)扣帶回海馬通路”和“眶回額葉顳葉杏仁核通路”，這兩條通路對(duì)心境和行為都有調(diào)控作用。情緒的中樞環(huán)路有前

58、扣帶回、海馬、島葉、PFC 和杏仁核等結(jié)構(gòu)，情緒的改變也就會(huì)隨著不同部位的結(jié)構(gòu)缺損或功能變化而有所不同。目前已知 PFC 病變致使情緒改變，而情緒的變化又影響著大腦的其他部位的功能，這可能是由于在頂、額和扣帶回之間存在著廣泛的聯(lián)系34,王一牛，羅躍嘉，前額葉皮質(zhì)損傷患者的情緒異常. 心理科學(xué)進(jìn)展,2004, 12(2): 161-167.。無(wú)論是上述五條環(huán)路還是額葉-邊緣系統(tǒng)，都不難看出，前扣帶回（anterior cingulate cortex，ACC）及其與前額葉的交互作用對(duì)執(zhí)行功能和情緒調(diào)控的關(guān)系最為密切。前扣帶回位于大腦額葉內(nèi)側(cè)，除其24區(qū)前部的解剖學(xué)劃分有爭(zhēng)議外，其它部分屬于邊緣系統(tǒng)，一些研究者把ACC劃分為ACC回喙部/腹側(cè)/前部（大約定位于胼胝體膝部）及尾部/背側(cè)/后部Swick, D., Jovanovic, J., Anterior cingulate cortex and the Stroop task: neuropsychological evidence for topographic specificity Neuropsychologia, 2002, 40: 12401253