趙 鑫 賈麗娜 周愛保

9~10歲兒童和成人的一致性序列效應(yīng)

趙 鑫賈麗娜周愛保

(甘肅省行為與心理健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;西北師范大學(xué)心理學(xué)院, 蘭州 730070) (天津師范大學(xué)心理與行為研究院, 天津 300074)

一致性序列效應(yīng)是指個(gè)體根據(jù)前一情境中的沖突信息, 靈活適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的能力。研究選取9~10歲的兒童和18~25歲的成人為被試, 采用色?詞Stroop任務(wù)和Stroop與Flanker刺激混合的任務(wù), 在控制重復(fù)啟動(dòng)的影響后, 考察一致性序列效應(yīng)在不同任務(wù)中的年齡差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 在不同的任務(wù)中, 兒童和成人均表現(xiàn)出顯著的一致性序列效應(yīng), 且一致性序列效應(yīng)的大小不存在顯著差異。研究結(jié)果表明, 沖突適應(yīng)過程涉及更高級(jí)的加工過程, 9~10歲的兒童已具備類似成人的、更一般化的沖突適應(yīng)能力。

認(rèn)知適應(yīng); 一致性序列效應(yīng); 色?詞Stroop任務(wù); Flanker任務(wù)

1 引言

執(zhí)行功能(executive functions, EFs)是一種較高級(jí)的認(rèn)知加工過程, 在社會(huì)生活中起到重要作用(Cao et al., 2013; Lustig, Hasher, & Tonev, 2006; Titz & Karbach, 2014)。在不斷變化的環(huán)境中, 執(zhí)行功能能夠有效的調(diào)節(jié)個(gè)體的適應(yīng)行為, 進(jìn)而實(shí)現(xiàn)當(dāng)前目標(biāo)(Diamond, 2013)。執(zhí)行功能包括多種不同的子成分, 其中干擾控制是指個(gè)體通過調(diào)節(jié)注意力, 對(duì)不相關(guān)的刺激或刺激特征進(jìn)行抑制, 從而做出正確反應(yīng)的能力(Miyake, Friedman, Emerson, Witzki, & Howerter, 2000)。干擾控制的經(jīng)典研究范式包括色?詞Stroop任務(wù)(MacLeod, 1991)和Flanker任務(wù)(Eriksen & Eriksen, 1974), 在這兩項(xiàng)任務(wù)中, 當(dāng)目標(biāo)刺激和非目標(biāo)刺激同時(shí)出現(xiàn)時(shí), 都要求個(gè)體對(duì)非目標(biāo)刺激進(jìn)行抑制, 進(jìn)而對(duì)目標(biāo)刺激做出反應(yīng)。其中, 當(dāng)非目標(biāo)刺激與目標(biāo)刺激涉及相同的反應(yīng)方式時(shí), 為一致試次; 當(dāng)目標(biāo)刺激和非目標(biāo)刺激引發(fā)不同的反應(yīng)方式時(shí), 則為不一致試次。在不一致試次中, 個(gè)體需要抑制對(duì)非目標(biāo)(沖突)刺激的注意以及相應(yīng)的行為反應(yīng)。目前大量研究均已證明, 與不一致試次相比, 個(gè)體在一致試次下的反應(yīng)時(shí)更快且正確率更高(Egner & Hirsch, 2005; Goldfarb, Aisenberg, & Henik, 2011; Stins, Polderman, Boomsma, & de Geus, 2007)。因此, 研究者將不一致試次和一致試次在反應(yīng)時(shí)和正確率上的差異, 定義為一致性效應(yīng), 并用來衡量干擾控制能力的大小, 即干擾控制量。

除通過一致性效應(yīng)衡量干擾控制外, 另一種衡量方法反映了干擾控制能力的靈活性和適應(yīng)性。在考察抑制控制能力的任務(wù)中, 快速的跨試次適應(yīng)能力可以通過一致性序列效應(yīng)(congruency sequence effects, CSEs)的形式觀察到。一致性序列效應(yīng), 也稱沖突適應(yīng)效應(yīng)或Gratton效應(yīng), 最早是由Gratton, Coles和Donchin (1992)通過Flanker任務(wù)發(fā)現(xiàn)的(Gratton et al., 1992), 之后不同研究者在其他抑制控制的任務(wù)中也發(fā)現(xiàn)了一致性序列效應(yīng)(Kerns, 2006; Larson, Clawson, Clayson, South, 2012; Larson, Kaufman, Perlstein, 2009)。一致性序列效應(yīng)表現(xiàn)為被試在不一致試次之后的一致性效應(yīng)顯著小于一致試次之后的一致性效應(yīng)(Duthoo, Abrahamse, Braem, Boehler, & Notebaert, 2014b), 即與一致試次之后的不一致試次相比(簡稱cI試次), 個(gè)體在不一致試次之后的不一致試次(iI)中的反應(yīng)時(shí)較快且正確率較高; 或者表現(xiàn)為與不一致試次后的一致試次(iC)相比, 個(gè)體在一致試次之后的一致試次(cC)中的反應(yīng)時(shí)較快且正確率較高; 亦或是同時(shí)包括上述兩種表現(xiàn)形式(Lamers & Roelofs, 2011)。

目前對(duì)一致性序列效應(yīng)進(jìn)行解釋的理論至少包括三種(Botvinick, Braver, Barch, Carter, & Cohen, 2001; Gratton et al., 1992; Mayr, Awh, & Laury, 2003)。第一種理論觀點(diǎn)為沖突監(jiān)測理論(Botvinick et al., 2001), 該理論認(rèn)為, 當(dāng)干擾信息出現(xiàn)時(shí), 前部扣帶回皮層(anterior cingulate cortex, ACC)對(duì)干擾信號(hào)進(jìn)行檢測, 并進(jìn)一步激發(fā)背外側(cè)前額皮層(dorsolateral prefrontal cortex, DLPFC), 以加強(qiáng)認(rèn)知系統(tǒng)自上而下的認(rèn)知控制, 進(jìn)而對(duì)認(rèn)知資源進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)之前的試次為不一致試次時(shí), 相關(guān)的大腦皮層區(qū)域處于較高的激活狀態(tài), 導(dǎo)致認(rèn)知控制水平較高。因此在當(dāng)前的不一致試次中, 認(rèn)知系統(tǒng)處于積極的準(zhǔn)備狀態(tài), 能夠更有效的對(duì)沖突進(jìn)行監(jiān)測和控制。第二種理論觀點(diǎn)為重復(fù)?預(yù)期的理論解釋(Gratton et al., 1992), 按照該理論的解釋, 在實(shí)驗(yàn)中, 被試一般會(huì)預(yù)期連續(xù)的兩個(gè)試次為同一種類型(同為一致試次或同為不一致試次)。在Flanker任務(wù)中, 不一致試次之后, 被試的預(yù)期是下一個(gè)試次也是不一致試次, 因此注意的范圍會(huì)縮小, 并定位于中央的刺激; 相反, 在一致試次之后, 被試會(huì)預(yù)期下一個(gè)試次同為一致試次, 因此注意的范圍會(huì)相應(yīng)的擴(kuò)大。根據(jù)該理論, 這些不同的期望整合在一起, 則構(gòu)成了一致性序列效應(yīng)。第三種解釋是基于低水平重復(fù)效應(yīng)的概念(Mayr et al., 2003), 并結(jié)合了特征整合或特征啟動(dòng)的觀點(diǎn)(Hommel, Proctor, & Vu, 2004)。該理論認(rèn)為并不存在認(rèn)知適應(yīng)的過程, 因此也不涉及ACC或DLPFC的參與, 相反, 該理論強(qiáng)調(diào), 在標(biāo)準(zhǔn)的Stroop和Flanker任務(wù)中, 當(dāng)刺激出現(xiàn)時(shí), 認(rèn)知系統(tǒng)會(huì)將相應(yīng)的刺激特征與反應(yīng)特征進(jìn)行整合并存儲(chǔ)在情景記憶中。在下一試次中, 當(dāng)刺激特征出現(xiàn)重復(fù)時(shí), 會(huì)激發(fā)認(rèn)知系統(tǒng)在上一試次中整合的模式, 導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)較短, 出現(xiàn)了適應(yīng)效應(yīng)(Nieuwenhuis et al., 2006)。根據(jù)特征整合理論, 反應(yīng)時(shí)上的差異是由于刺激和反應(yīng)的同時(shí)發(fā)生自動(dòng)引發(fā)一個(gè)短暫的刺激?反應(yīng)(S-R)聯(lián)結(jié)。該聯(lián)結(jié)形式表明, 當(dāng)再次激活聯(lián)結(jié)中的某個(gè)元素時(shí)(S或R), 另一個(gè)元素(R或S)也會(huì)被激活或啟動(dòng)。

目前對(duì)于一致性序列效應(yīng)年齡差異的研究, 大多數(shù)研究均考察的是成人(Duthoo et al., 2014b; Freitas, Bahar, Yang, & Banai, 2007; Funes, Lupiá?ez, Humphreys, 2010; Jiménez & Méndez, 2013), 而采用標(biāo)準(zhǔn)的干擾控制任務(wù)來考察兒童和青少年一致性序列效應(yīng)的研究則相對(duì)較少, 并且這些研究發(fā)現(xiàn), 一致性序列效應(yīng)早在5歲時(shí)就出現(xiàn)了(Ambrosi, Lemaire, & Blaye, 2016; Cragg, 2016; Erb, Moher, Song, & Sobel, 2018; Iani, Stella, & Rubichi, 2014; Larson et al., 2012; Nieuwenhuis et al., 2006; Stins et al., 2007)。然而, 在上述研究中, CSEs是否由低水平的加工過程(即特征整合解釋所提出的)所驅(qū)動(dòng), 一些研究并沒有有效控制這種可能性(Ambrosi et al., 2016; Iani et al., 2014; Stins et al., 2007); 另外, 一些研究并沒有在同一個(gè)實(shí)驗(yàn)中直接比較不同年齡組之間的差異(Ambrosi et al., 2016; Stins et al., 2007); 還有一些研究并未在所有的干擾控制任務(wù)中發(fā)現(xiàn)穩(wěn)定的CSEs, 例如, Ambrosi等人(2016)的研究中, 在Stroop和Simon任務(wù)中發(fā)現(xiàn)了CSEs, 卻沒有在Flanker任務(wù)中發(fā)現(xiàn)CSEs。因此, 有研究通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)或事后試次的分離來排除重復(fù)啟動(dòng)的影響(Erb et al., 2018; Larson et al., 2012; Nieuwenhuis et al., 2006)。綜上, 與成人相比, 兒童是否具有相同的適應(yīng)能力以及相同的認(rèn)知適應(yīng)模式, 仍然需要更多的研究來探討。

一致性序列效應(yīng)是以個(gè)體的抑制控制能力為基礎(chǔ)的。有研究表明, 9.6~11.5歲是抑制能力發(fā)展較快的年齡階段(Brocki & Bohlin, 2004)。此外, Zhao和Jia (2018)的研究采用改版Stroop任務(wù)對(duì)平均年齡為10.48歲的兒童進(jìn)行干擾控制能力的訓(xùn)練, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)與成人相比, 該年齡階段兒童抑制控制的可塑性更強(qiáng)。據(jù)此, 9~10歲可能也是沖突適應(yīng)能力發(fā)展的關(guān)鍵期。此外, 9~10歲的兒童在干擾控制任務(wù)上的行為表現(xiàn)具有可比性(MacLeod, 1991; Rueda et al., 2004), 但目前研究結(jié)論尚不一致(Larson et al., 2012; Waxer & Morton, 2011)。如Waxer和Morton (2011)探討了不同年齡階段的一致性序列效應(yīng), 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 9~11歲的兒童沒有表現(xiàn)出顯著的一致性序列效應(yīng)。Larson等人(2012)選取21名平均年齡為9.7歲的兒童與26名成年人為被試, 利用Stroop任務(wù)探討了一致性序列效應(yīng), 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 兒童能夠表現(xiàn)出顯著的一致性序列效應(yīng), 且與成人的一致性序列效應(yīng)差異不顯著。研究表明, 與認(rèn)知控制相關(guān)的前部扣帶回(ACC)皮層發(fā)展成熟要到成年早期(Adleman et al., 2002), 前額皮層(PFC)的發(fā)展成熟至少要到青少年時(shí)期(Luna & Sweeney, 2004)。因此, 9~10歲兒童執(zhí)行抑制控制任務(wù)所涉及的大腦結(jié)構(gòu)和功能尚未完全成熟(Luna, Garver, Urban, Lazar, & Sweeney, 2004), 兒童所表現(xiàn)出的與成人相似的行為反應(yīng), 可能是通過激活其他大腦回路來實(shí)現(xiàn)的(Wilk & Morton, 2012)。

如前所述, 兒童在多大程度上能夠表現(xiàn)出與成人類似的靈活適應(yīng)能力, 有待于更深入的評(píng)估。因此, 本研究選取9~10歲的兒童和18~25歲的成人為被試, 探討一致性序列效應(yīng)的年齡差異。研究包括兩個(gè)實(shí)驗(yàn)任務(wù), 任務(wù)1為標(biāo)準(zhǔn)的雙選擇色?詞Stroop任務(wù), 其中只分析反應(yīng)變化的試次, 以控制低水平的加工過程?；谝酝难芯?Larson et al., 2012), 我們可以預(yù)測, 與成人被試相比, 兒童的反應(yīng)時(shí)較慢且錯(cuò)誤率較高。然而, 我們主要關(guān)注的問題是, 兒童是否能夠表現(xiàn)出與成人類似的一致性序列效應(yīng)。在任務(wù)2中, 通過采用Stroop試次和Flanker試次混合的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì), 來進(jìn)一步排除低水平加工過程的潛在影響?？缛蝿?wù)的CSEs更能夠有效說明認(rèn)知控制的適應(yīng)過程, 因?yàn)榍耙辉嚧闻c當(dāng)前試次中涉及的是完全不同的刺激。與單一任務(wù)(任務(wù)1)相比, Flanker-Stroop任務(wù)的難度相對(duì)有所增加, 因此對(duì)認(rèn)知控制的要求會(huì)提高, 個(gè)體需要更多的認(rèn)知資源來完成當(dāng)前任務(wù)。有研究表明, 在一定的條件下, 在成人被試中發(fā)現(xiàn)了跨任務(wù)的CSEs (Braem, Abrahamse, Duthoo, & Notebaert, 2014), 而對(duì)于兒童, 其相關(guān)腦區(qū)發(fā)育尚不完善(Adleman et al., 2002; Luna & Sweeney, 2004)。由此我們預(yù)測, 兒童在跨任務(wù)中, 可能無法有效的調(diào)整認(rèn)知資源, 適應(yīng)沖突的環(huán)境。因此, 不同年齡間認(rèn)知控制能力的差異可能會(huì)更顯著(Benikos, Johnstone, & Roodenrys, 2013; Kray, Karbach, & Blaye, 2012)。

2 方法

2.1 被試

33名18~25歲的大學(xué)生(19名男生)自愿參加實(shí)驗(yàn), 平均年齡20.6歲(0.33), 34名來自某小學(xué)的9~10歲兒童(16名男生)參加實(shí)驗(yàn), 平均年齡9.5歲(= 0.09)。根據(jù)之前該小學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)心理測評(píng)結(jié)果, 所有兒童均不存在精神或神經(jīng)疾病史。成人被試均簽署了知情同意書, 兒童被試監(jiān)護(hù)人均簽署了知情同意書。所有被試均為漢族、右利手、視力或矯正視力正常, 不存在色盲。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后給予被試一定的報(bào)酬。

2.2 儀器與刺激

實(shí)驗(yàn)任務(wù)通過E-prime軟件編寫, 刺激呈現(xiàn)在17英寸的電腦顯示屏上, 被試距顯示屏的距離約60 cm。Stroop任務(wù)(任務(wù)1)中的刺激為帶有顏色的漢字“紅”和“綠”, 當(dāng)漢字“紅”的字體顏色為紅色時(shí), 為一致試次, 當(dāng)漢字“紅”的字體顏色為綠色時(shí), 為不一致試次; 同理, 紅色寫的“綠”為不一致試次, 綠色寫的“綠”為一致試次。任務(wù)2中的刺激既包括任務(wù)1中的“紅”“綠”漢字, 同時(shí)還包括箭頭Flanker刺激。在Flanker任務(wù)中, 刺激是由5個(gè)箭頭組成, 當(dāng)5個(gè)箭頭同時(shí)朝向某個(gè)方向時(shí)(> > > > > 或 < < < < < )為一致試次, 當(dāng)中間箭頭的指向與兩側(cè)箭頭的方向不同時(shí)(> > < > > 或 < < > < < ), 則為不一致試次。所有任務(wù)要求被試用左手食指按鍵盤上的“F”鍵, 用右手食指按鍵盤上的“J”鍵進(jìn)行反應(yīng)。

2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與程序

采用2(前一試次一致性：一致c, 不一致i) × 2(當(dāng)前試次一致性：一致C, 不一致I) × 2(年齡組：兒童, 成人)的混合設(shè)計(jì), 其中, 前一試次一致性與當(dāng)前試次一致性為被試內(nèi)變量, 年齡組為被試間變量。整個(gè)實(shí)驗(yàn)共分兩天進(jìn)行, 第一天要求被試完成任務(wù)1 (色?詞Stroop任務(wù))。為了避免練習(xí)效應(yīng)與疲勞效應(yīng), 要求被試回去休息后, 第二天來完成任務(wù)2 (Flanker-Stroop混合任務(wù))。

具體實(shí)驗(yàn)流程如下：首先在灰色的屏幕上呈現(xiàn)500 ms的黑色注視點(diǎn)“+”, 然后是300~500 ms的隨機(jī)空屏, 之后刺激呈現(xiàn)1500 ms, 被試做出反應(yīng)后立即消失, 刺激之后是1000 ms的空屏, 接著進(jìn)入下一試次。任務(wù)1中(見圖1左), 始終要求被試對(duì)字的顏色進(jìn)行反應(yīng), 如果字的顏色為紅色, 則用左手食指按鍵盤上的“F”鍵進(jìn)行反應(yīng), 如果字的顏色為綠色, 則用右手食指按鍵盤上的“J”鍵進(jìn)行反應(yīng); 任務(wù)2中(見圖1右), 當(dāng)出現(xiàn)箭頭時(shí), 要求被試對(duì)中間箭頭的方向進(jìn)行反應(yīng), 而忽略兩側(cè)箭頭的方向。如果中間箭頭的方向指向左, 則用左手食指按鍵盤上的“F”鍵進(jìn)行反應(yīng), 如果中間箭頭的方向指向右, 則用右手食指按鍵盤上的“J”鍵進(jìn)行反應(yīng)。而當(dāng)出現(xiàn)顏色詞時(shí), 要求與任務(wù)1相同, 即對(duì)字的顏色進(jìn)行反應(yīng), 如果字的顏色為紅色, 被試按鍵盤上的“F”鍵進(jìn)行反應(yīng), 如果字的顏色為綠色, 被試按鍵盤上的“J”鍵進(jìn)行反應(yīng)。整個(gè)實(shí)驗(yàn)要求被試既快又準(zhǔn)的進(jìn)行反應(yīng)。

實(shí)驗(yàn)程序分為1個(gè)練習(xí)block和4個(gè)正式實(shí)驗(yàn)block, 在練習(xí)block中, 為了讓被試熟悉按鍵規(guī)則和實(shí)驗(yàn)過程, 練習(xí)正確率達(dá)到85%后才可以進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。任務(wù)1中練習(xí)block共16個(gè)試次, 包括8個(gè)一致試次和8個(gè)不一致試次。正式實(shí)驗(yàn)每個(gè)block有64個(gè)試次, 包括32個(gè)一致試次和32個(gè)不一致試次, 正式實(shí)驗(yàn)共256個(gè)試次, 所有試次采用偽隨機(jī)的方式排列。每個(gè)block結(jié)束后有一個(gè)休息時(shí)間, 休息時(shí)間的長短由被試自己控制, 整個(gè)任務(wù)大約持續(xù)15分鐘。任務(wù)2是Stroop刺激和Flanker刺激混合的任務(wù), 其中練習(xí)block共24個(gè)試次, 一致試次和不一致試次的比例相同, 練習(xí)正確率達(dá)到85%后進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。正式實(shí)驗(yàn)每個(gè)block包括64個(gè)試次, 共256個(gè)試次。在每個(gè)block中, 包括4個(gè)Stroop刺激和4個(gè)Flanker刺激。首先呈現(xiàn)任務(wù)轉(zhuǎn)換試次, 接下來為同一任務(wù)內(nèi)的試次轉(zhuǎn)換, 即前四個(gè)試次的呈現(xiàn)順序?yàn)镾troop→Flanker→Stroop→Stroop刺激(簡稱SFSS)或Flanker→Stroop→Flanker→Flanker刺激(簡稱FSFF)。之后的試次再次為不同任務(wù)的轉(zhuǎn)換, 構(gòu)成了不同任務(wù)和相同任務(wù)間的轉(zhuǎn)換。采用這種嚴(yán)格轉(zhuǎn)換的目的是強(qiáng)制性的不斷更新任務(wù)設(shè)置, 從而將與任務(wù)設(shè)置相關(guān)的影響降低到最小, 并加強(qiáng)對(duì)不斷變化的認(rèn)知需求的調(diào)整(Wilk, Ezekiel, & Morton, 2012)。整個(gè)任務(wù)中, 在不同任務(wù)轉(zhuǎn)換(跨任務(wù)轉(zhuǎn)換)時(shí), Stroop→Flanker和Flanker→Stroop試次組合中均包括相等數(shù)量的cC, cI, iC, iI試次。每個(gè)block間被試可自主休息, 整個(gè)任務(wù)完成大約需15分鐘。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖(左：任務(wù)1; 右：任務(wù)2)

2.4 數(shù)據(jù)分析

對(duì)于任務(wù)1, 對(duì)反應(yīng)時(shí)和正確率進(jìn)行重復(fù)測量方差分析, 其中年齡組(兒童, 成人)為被試間因素, 前一試次一致性(一致, 不一致)和當(dāng)前試次一致性(一致, 不一致)為被試內(nèi)因素。反應(yīng)時(shí)的分析中, 排除反應(yīng)錯(cuò)誤的試次、試次之后反應(yīng)錯(cuò)誤的試次以及重復(fù)正確反應(yīng)的試次對(duì)。最后一種排除標(biāo)準(zhǔn)用于控制重復(fù)效應(yīng), 根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn), 排除了32.2%的試次。然而, 使用所有數(shù)據(jù)(包括重復(fù)試次)進(jìn)行的分析與排除試次后的分析結(jié)果呈現(xiàn)出相同的模式。數(shù)據(jù)分析的過程中, 主要關(guān)注前一試次一致性與當(dāng)前試次一致性的交互作用, 或年齡組×前一試次一致性×當(dāng)前試次一致性的交互作用。如果上述交互作用顯著, 接下來則比較一致試次之后(cC vs. cI)和不一致試次之后(iC vs. iI)的一致性效應(yīng), 并比較cC與iC, cI和iI試次的反應(yīng), 來進(jìn)一步明確一致性效應(yīng)減少的來源。

對(duì)于任務(wù)2, 數(shù)據(jù)采集的過程中, 一名成人被試的數(shù)據(jù)丟失, 故排除這個(gè)被試的數(shù)據(jù)。任務(wù)2主要關(guān)注跨任務(wù)轉(zhuǎn)換類型, 對(duì)反應(yīng)時(shí)和正確率進(jìn)行年齡組 × 轉(zhuǎn)換類型(Stroop→Flanker vs. Flanker→ Stroop) × 前一試次一致性 × 當(dāng)前試次一致性的重復(fù)測量方差分析。數(shù)據(jù)分析中, 反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)排除錯(cuò)誤的反應(yīng)以及試次之后的錯(cuò)誤反應(yīng)。此外, 為了直接比較成人和兒童在這兩項(xiàng)任務(wù)中的沖突適應(yīng)效應(yīng)的大小, 我們計(jì)算了反應(yīng)時(shí)和準(zhǔn)確率之間的差異分?jǐn)?shù)。對(duì)于反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù), 差異分?jǐn)?shù)的計(jì)算方式為：(RT– RT) – (RT– RT) (Nieuwenhuis et al., 2006); 正確率差異分?jǐn)?shù)的計(jì)算為：(ACC– ACC) – (ACC– ACC), 差值越大, 表明認(rèn)知適應(yīng)能力越強(qiáng)。所有分析均以 < 0.05的值作為統(tǒng)計(jì)顯著性的標(biāo)準(zhǔn), 以η作為效應(yīng)量大小的指標(biāo)。

3 結(jié)果

3.1 任務(wù)1結(jié)果

反應(yīng)時(shí)和正確率的分析結(jié)果見圖2和表1。對(duì)反應(yīng)時(shí)進(jìn)行方差分析的結(jié)果表明, 年齡組的主效應(yīng)顯著,(1, 65) = 35.28,< 0.001, η= 0.35, 成人的反應(yīng)時(shí)顯著快于兒童; 當(dāng)前試次一致性的主效應(yīng)顯著,(1, 65) = 64.05,< 0.001, η= 0.50, 一致條件下的反應(yīng)時(shí)顯著快于不一致條件; 前一試次一致性與當(dāng)前試次一致性的交互作用顯著, 進(jìn)一步事后分析發(fā)現(xiàn), 一致試次之后(cC vs. cI)的一致性效應(yīng)顯著,(1, 66) = 133.41,< 0.001, η= 0.67; 不一致試次之后(iC vs. iI)的一致性效應(yīng)也顯著,(1, 66) = 10.19,= 0.002, η= 0.13, 但當(dāng)前不一致試次的反應(yīng)快于當(dāng)前一致試次。cC試次的反應(yīng)時(shí)顯著快于iC試次,(1, 66) = 62.41,< 0.001, η= 0.49; cI試次的反應(yīng)時(shí)顯著慢于iI試次,(1, 66) = 64.83,< 0.001, η= 0.50, 表明存在一致性序列效應(yīng)。然而, 成人(= 77.72 ms,= 61.88)與兒童(= 109.78,= 86.73)在CSEs的大小(差異分?jǐn)?shù)) 上不存在顯著差異,(1, 65) = 3.02,= 0.09, η= 0.04。

對(duì)正確率進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn), 年齡組的主效應(yīng)顯著,(1, 65) = 34.44,< 0.001, η= 0.35, 成人的正確率顯著高于兒童; 前一試次一致性與當(dāng)前試次一致性的交互作用顯著, 進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn), 一致試次之后(cC vs. cI)的一致性效應(yīng)顯著,(1, 66) = 63.50,< 0.001, η= 0.49; 不一致試次之后(iC vs. iI)的一致性效應(yīng)不顯著,(1, 66) = 0.55,= 0.46, η= 0.01, 同樣表明存在CSEs。iI試次的正確率顯著高于cI試次,(1, 66) = 52.66,< 0.001, η= 0.44; cC試次與iC試次的正確率不存在顯著差異,< 1。成人(0.080.09)與兒童(= 0.09,= 0.11)在CSEs的大小(差異分?jǐn)?shù))上不存在顯著差異,< 1。

3.2 任務(wù)2結(jié)果

反應(yīng)時(shí)和正確率的分析結(jié)果見圖3和表1。從圖3上方的圖中可以看出, 兒童和成人在反應(yīng)時(shí)的數(shù)據(jù)上表現(xiàn)出相似的模式, 即與一致試次之后的一致性效應(yīng)相比, 不一致試次之后的一致性效應(yīng)略有下降, 這可能是由于cC試次的反應(yīng)時(shí)快于iC所導(dǎo)致的。對(duì)反應(yīng)時(shí)進(jìn)行年齡組×任務(wù)轉(zhuǎn)換×前一試次一致性×當(dāng)前試次一致性的方差分析, 發(fā)現(xiàn)主要關(guān)注的前一試次一致性×當(dāng)前試次一致性的交互作用顯著, 一致試次之后(cC vs. cI)的一致性效應(yīng)顯著,(1, 65) = 185.70,< 0.001, η= 0.74; 不一致試次之后(iC vs. iI)的一致性效應(yīng)也顯著,(1, 65) = 123.70,< 0.001, η= 0.66。cC試次的反應(yīng)時(shí)顯著快于iC試次,(1, 65) = 36.94,< 0.001, η= 0.36; 然而, iI試次與cI試次的反應(yīng)時(shí)不存在顯著差異,< 1。CSEs的大小在不同年齡組以及不同轉(zhuǎn)換類型間不存在顯著差異, 其中, 在Stroop→Flanker轉(zhuǎn)換中, 成人(= 32.02 ms,= 52.47)與兒童(= 14.23 ms,= 75.21)差異不顯著,= 0.27; 在Flanker→ Stroop轉(zhuǎn)換中, 成人(= 28.34 ms,= 59.80)和兒童(= 48.86 ms,= 95.17)不存在顯著差異,= 0.30。其他主效應(yīng)及其交互作用的具體結(jié)果見表1。

從圖3下方的圖中能夠看出, 兒童和成人在正確率的結(jié)果上同樣表現(xiàn)出相似的趨勢, 即與一致試次之后的一致性效應(yīng)相比, 不一致試次之后的一致性效應(yīng)有減少的趨勢。方差分析的結(jié)果發(fā)現(xiàn), 任務(wù)轉(zhuǎn)換的主效應(yīng)顯著,(1, 64) = 77.27,< 0.001, η= 0.55, Stroop→Flanker轉(zhuǎn)換的正確率顯著高于Flanker→Stroop 轉(zhuǎn)換, 表明個(gè)體對(duì)Flanker刺激的反應(yīng)正確率要高于Stroop刺激。前一試次一致性與當(dāng)前試次一致性的交互作用顯著, 簡單效應(yīng)分析的結(jié)果表明, 一致試次之后(cC vs. cI)的一致性效應(yīng)顯著, F(1, 65) = 57.09, p < 0.001, ηp2 = 0.47; 不一致試次之后(iC vs. iI)的一致性效應(yīng)也顯著, F(1, 65) = 8.97, p = 0.004, ηp2 = 0.12。cC試次的正確率顯著高于iC試次, F(1, 65) = 9.76, p = 0.003, ηp2 = 0.13; iI試次的正確率顯著高于cI試次, F(1, 65) = 6.04, p = 0.02, ηp2 = 0.09。CSEs的大小在不同年齡組以及不同轉(zhuǎn)換類型間不存在顯著差異, 其中, 在Stroop→ Flanker轉(zhuǎn)換中, 成人(M = 0.04, SD = 0.07)與兒童(M = 0.06, SD = 0.18)差異不顯著, p = 0.61; 在Flanker→Stroop轉(zhuǎn)換中, 成人(M = 0.04, SD = 0.14)和兒童(M = 0.08, SD = 0.21)不存在顯著差異, p = 0.35。

圖2 成人和兒童在前一試次(一致vs.不一致)和當(dāng)前試次(一致vs.不一致)的平均反應(yīng)時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)誤(左); 平均正確率和標(biāo)準(zhǔn)誤(右)

表1 任務(wù)1和任務(wù)2的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

注：前一試次 = 前一試次一致性; 當(dāng)前試次 = 當(dāng)前試次一致性; 任務(wù)1中值對(duì)應(yīng)的自由度為(1, 65), 任務(wù)2為(1, 64); *< 0.05, **< 0.01, ***< 0.001

圖3 Stroop→Flanker轉(zhuǎn)換中, 不同年齡組在前一試次(一致vs.不一致)和當(dāng)前試次(一致vs.不一致)的平均反應(yīng)時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)誤(左上); 平均正確率和標(biāo)準(zhǔn)誤(左下); Flanker→Stroop轉(zhuǎn)換中, 不同年齡組在前一試次(一致vs.不一致)和當(dāng)前試次(一致vs.不一致)的平均反應(yīng)時(shí)和標(biāo)準(zhǔn)誤(右上); 平均正確率和標(biāo)準(zhǔn)誤(右下)

4 討論

在任務(wù)1(Stroop任務(wù))中, 兩個(gè)年齡組表現(xiàn)出相似的行為模式及相似的CSEs差異分?jǐn)?shù)大小, 不一致試次之后的一致性效應(yīng)顯著小于一致試次之后的一致性效應(yīng)。對(duì)于反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù), 一致性效應(yīng)的減少, 是由于與不一致試次之后的一致試次(iC試次)相比, 一致試次之后的一致試次(cC試次)能夠誘發(fā)更快的反應(yīng), 同樣, 與一致試次之后的不一致試次(cI試次)相比, 不一致試次之后的不一致試次(iI試次)能夠誘發(fā)更快的反應(yīng)。對(duì)于正確率的分析, 一致性效應(yīng)的減少是由于兩個(gè)年齡組在iI試次上的正確率顯著高于cI試次。在任務(wù)2 (Stroop和Flanker刺激混合任務(wù))中, 兩個(gè)年齡組在Stroop→ Flanker和Flanker→Stroop中同樣表現(xiàn)出了相似的CSEs行為模式及差異分?jǐn)?shù)量。具體來說, 對(duì)于反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)的分析表明, 所有被試在cC試次上的反應(yīng)時(shí)顯著快于iC試次, 對(duì)于正確率數(shù)據(jù)的分析卻發(fā)現(xiàn), cC試次的正確率顯著高于iC試次, iI試次的正確率顯著高于cI試次。

任務(wù)1的結(jié)果與之前Larson等人(2012)的研究結(jié)果一致, Larson等人(2012)的研究中采用的任務(wù)為三色Stroop任務(wù)。本研究雖然在整體的反應(yīng)時(shí)和正確率分析中發(fā)現(xiàn)了顯著的年齡差異, 但在兩個(gè)任務(wù)中, 兒童與成人均表現(xiàn)出了顯著的一致性序列效應(yīng)。此外, 我們將所有涉及反應(yīng)重復(fù)的試次排除在分析之外, 從而排除了特征整合或特征啟動(dòng)效應(yīng)的影響, 即排除了特征整合和特征啟動(dòng)對(duì)CSEs的解釋(Hommel, Proctor, & Vu, 2004; Nieuwenhuis et al., 2006)。因此, 本研究中所觀察到的CSEs反映了較高級(jí)的認(rèn)知適應(yīng)過程, 而不是由于反應(yīng)重復(fù)所引起的較低水平的加工過程。

通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方式, 跨任務(wù)轉(zhuǎn)換的任務(wù)2排除了簡單特征啟動(dòng)的影響。在這種情況下, 兒童和成年人再次表現(xiàn)出類似的CSEs, 盡管與任務(wù)1相比, 兩組被試在任務(wù)2中的平均CSEs差異分?jǐn)?shù)相對(duì)較小。這表明, 盡管參與沖突適應(yīng)的大腦結(jié)構(gòu)存在潛在的年齡差異, 但實(shí)驗(yàn)結(jié)果仍提供了兒童認(rèn)知控制適應(yīng)的證據(jù), 且這種適應(yīng)性是跨任務(wù)的。因此, 兩個(gè)任務(wù)通過不同的方式, 排除了刺激特征的完全重復(fù), 從而否定了基于特征整合或特征啟動(dòng)的解釋。本研究結(jié)果在很大程度上支持了沖突監(jiān)測理論,基于沖突監(jiān)測理論的解釋, 與cI試次相比, 被試在iI試次中的反應(yīng)時(shí)顯著較快且正確率較高, 這可能由于當(dāng)被試遇到?jīng)_突信息時(shí), 會(huì)持續(xù)對(duì)沖突信息進(jìn)行監(jiān)測, 調(diào)整自己的注意資源, 從而有利于下一沖突試次的適應(yīng)。此外, 在考察一致性序列的任務(wù)中, 不可避免的會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)連續(xù)的一致試次或不一致試次, 因此無法排除基于重復(fù)?預(yù)期的理論解釋。神經(jīng)生理學(xué)的研究表明, 基于沖突監(jiān)測理論的適應(yīng)過程與基于重復(fù)?預(yù)期理論的適應(yīng)過程之間存在著神經(jīng)重疊(Duthoo et al., 2014b)。因此, 在適應(yīng)沖突的過程中, 個(gè)體對(duì)同一類型試次的預(yù)期與自上而下的認(rèn)知控制可能共同起著作用, 幫助個(gè)體有效的適應(yīng)沖突環(huán)境。

對(duì)任務(wù)2反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)的分析表明, 前一試次一致性與當(dāng)前試次一致性的交互作用不受轉(zhuǎn)換類型(Stroop→Flanker vs. Flanker→Stroop)的影響。然而, 從圖3(上方)中可以觀察到, 兩種轉(zhuǎn)換類型是存在差異的。具體來說, 對(duì)于Stroop→Flanker轉(zhuǎn)換, CSEs僅僅是由于cC試次的反應(yīng)時(shí)顯著短于iC試次, 因此可能反映了注意范圍的擴(kuò)大。相反, 對(duì)于Flanker→Stroop轉(zhuǎn)換, CSEs既由于cC試次誘發(fā)的反應(yīng)時(shí)顯著短于iC試次(注意范圍的擴(kuò)大), 同時(shí)又是由于iI試次的反應(yīng)時(shí)顯著短于cI試次(注意的鎖定或集中)引起的。本研究結(jié)果與Freitas等人(2007)實(shí)驗(yàn)2的結(jié)果一致, Freitas等人(2007)的研究以大學(xué)生為被試, 要求被試口頭匯報(bào)字體的顏色和箭頭的方向, 以考察跨任務(wù)的CSEs。因此, 與Stroop→ Flanker轉(zhuǎn)換相比, Flanker→Stroop轉(zhuǎn)換中CSEs的模式更加清晰。

總之, 本研究通過操控實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和事后分析, 排除了低水平重復(fù)效應(yīng)的影響, 保證了更為純凈的CSEs。在單任務(wù)和雙任務(wù)條件下, 均發(fā)現(xiàn)9~10兒童和成人表現(xiàn)出顯著的CSEs, 這一結(jié)果為該年齡階段兒童認(rèn)知控制適應(yīng)能力的發(fā)展提供了行為證據(jù)。本研究存在的第一個(gè)不足之處是, 實(shí)驗(yàn)中采用了固定的任務(wù)順序。在實(shí)驗(yàn)中, 所有被試均是首先完成任務(wù)1, 之后完成任務(wù)2, 這樣的安排是由于我們想要預(yù)先確定兒童的CSEs (Larson et al., 2012), 但這樣可能會(huì)導(dǎo)致在任務(wù)2中存在一定的練習(xí)效應(yīng)。其次, 之前有研究對(duì)10~12歲兒童的反應(yīng)抑制及干擾控制能力進(jìn)行了訓(xùn)練(Zhao, Chen, & Maes, 2018; Zhao & Jia, 2018), 發(fā)現(xiàn)與成人相比, 兒童抑制控制能力的可塑性較大。因此, 未來的研究可以考慮對(duì)兒童的沖突適應(yīng)能力進(jìn)行訓(xùn)練, 以提高兒童處理沖突信息和靈活適應(yīng)變化環(huán)境的能力。最后, 雖然9~10兒童大腦區(qū)域(如ACC和PFC)的發(fā)展相對(duì)不成熟, 但在行為結(jié)果上, 幾乎達(dá)到了成人的水平, 這為今后神經(jīng)生理學(xué)的研究提供了證據(jù)和支持。Larson等人(2012)利用腦電技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn), 兒童與成人在沖突適應(yīng)的過程中, 表現(xiàn)出相似的SP波幅(與沖突解決相關(guān)的成分)變化。Waxer和Morton (2011)的研究中, 利用腦電的溯源分析發(fā)現(xiàn), 與cI試次相比, 成人和青少年在iI試次上ACC的活動(dòng)降低, 然而并未在兒童身上發(fā)現(xiàn)這樣的模式。Wilk和Morton (2012)的研究中, 利用功能性磁共振成像技術(shù), 考察9歲至32歲個(gè)體沖突適應(yīng)中大腦活動(dòng)的變化, 結(jié)果發(fā)現(xiàn), 盡管各年齡組的行為表現(xiàn)相似, 但年齡較大的被試在前扣帶回、前腦島、外側(cè)前額葉和頂內(nèi)溝皮層的激活程度更強(qiáng)。因此, 未來的研究應(yīng)利用多種不同的技術(shù), 深入考察9~10兒童沖突適應(yīng)過程中是否涉及更廣泛的腦區(qū), 并進(jìn)一步明確CSEs本質(zhì)及其年齡差異。

5 結(jié)論

本研究選取9~10歲的兒童和成人為被試, 采用單任務(wù)的色?詞Stroop任務(wù)及Stroop刺激和Flanker刺激的混合任務(wù), 通過控制重復(fù)啟動(dòng)效應(yīng)的影響, 發(fā)現(xiàn)9~10歲的兒童在兩個(gè)任務(wù)中表現(xiàn)出與成人類似的一致性序列效應(yīng)。表明沖突適應(yīng)過程涉及更高級(jí)的加工過程, 且9~10歲兒童已經(jīng)具備了一般化的沖突適應(yīng)能力。

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Congruency sequence effects in 9~10-year-old children and young adults

ZHAO Xin; JIA Lina; ZHOU Aibao

(Key Laboratory of Behavioral and Mental Health of Gansu Province;School of Psychology, Northwest Normal University, Lanzhou 730070, China) (Academy of Psychology and Behavior, Tianjin Normal University, Tianjin 300074, China)

Sequential congruency effects (CSEs) or conflict adaptation effects refer to the ability to flexibly and rapidly adapt interference control. The Gratton effect, as demonstrated using a standard Stroop or flanker task, can be explained in at least three ways. The first explanation is the conflict-monitoring account. A second theory is the repetition-expectancy account. A third explanation rests on the notion of low-level repetition effects and has been incorporated in the feature-integration or feature-priming account. Concerning age differences in CSEs, the great majority of studies examined adult populations. The relatively few studies that (also) examined children and adolescents, using one of the standard interference control tasks. Previous studies examining age differences in cognitive control adaptations, as reflected in congruency sequence effects (CSEs) in tasks inducing stimulus or response conflict, did not consistently control for priming confounds. Hence, answering the question whether or not children have an equal ability and pattern of cognitive control adaptations, relative to adults, still requires more research.

The participants were 33 adults with a mean age of 20.6 years and 34 children with a mean age of 9.5 years. The experiment consists of two tasks: Task 1 is a Stroop task; Task 2 consisted of a mix of trials from the Stroop and flanker tasks. The stimuli used for the Stroop task (Task 1) consisted of the Hanzi representing the word “RED” printed in red (congruent trial) or green (incongruent trial), and the Hanzi representing the word “GREEN”, also printed in red (incongruent trial) or green (congruent trial). These stimuli were also used in Task 2, which also incorporated a flanker task. The stimuli of the flanker task were five arrows that all pointed to the right or left (congruent trials), or with the middle arrow pointing in one direction and the surrounding arrows in the other (incongruent trials). The experiment was performed on two consecutive days. On the first day, participants performed the Stroop task (Task 1), the next day participants performed the Task 2. An analysis of variance (ANOVA) was used to analyze the RTs and accuracy in the two tasks.

For Task 1, of primary interest, the Trial n-1 congruency × Trial n congruency interaction was significant. Follow-up analyses revealed that the congruency effect was significant after congruent trials (cC vs. cI trials). The congruency effect was also significant after incongruent trials (iC vs. iI trials). Responding on cC trials was faster than on iC trials and responding on cI trials was slower than on iI trials, reflecting a clear CSEs. The two groups did not differ in the size of the conflict adaptation effect. The accuracy data, also suggest a clear reduction of the congruency effect in both age groups, which seemed to be mainly caused by more accurate responding on iI relative to cI trials. For Task 2, the Trial n-1 congruency × Trial n congruency interaction revealed that, although the congruency effect was significant both after congruent (cC vs. cI), and incongruent trials (iC vs. iI), cC trial pairs were associated with faster responses compared to iC trial pairs. However, RTs on iI trials did not differ from those on cI trials. There was no difference between the groups in mean CSE magnitude for both the Stroop→Flanker and Flanker→Stroop transition trials. The accuracy data suggest a similar pattern.

The strong resemblance between CSEs observed for 9~10-year-old children and adult participants under both single- and two-task conditions adds to the behavioral evidence of cognitive control adaptation capacities in children of this age, which seem to reach adult-like levels despite a relative immaturity of brain areas that subserve those capacities in adults. Hence, the observed CSE reflected higher-order, cognitive adaptation rather than the lower-level effects potentially induced by response repetition.

cognitive adaptation; congruency sequence effect; colour-word Stroop task; Flanker task

2019-02-12

* 國家自然科學(xué)基金(31560283)資助。

趙鑫和賈麗娜為共同第一作者

B842; B844

周愛保, E-mail: zhouab@nwnu.edu.cn