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在本研究的两个实验中,我们利用功能性核磁共振成像技术(functionalmagneticresonanceimaging,fMRI)考察了外源选择性注意领域内的两个问题:1)基于位置和基于颜色的返回抑制(inhibitionofreturn,IOR)之间共同的和各自特有的神经机制;2)任务定势对基于位置和基于颜色IOR之间交互作用的影响。
在实验1中,使用2(刺激类型:位置/颜色)*2(线索-靶子时间间隔:长/短)*2(线索有效性:有效/无效)的混合fMRI因素设计,要求被试对出现在固定位置上的颜色刺激或出现在不同空间位置上的突现刺激(abruptonsetstimulus)做出简单检测反应,探讨外源性注意转移过程中,基于位置和基于颜色IOR之间共同的和各自特有的神经机制。行为数据表明,空间位置之间的注意转移导致了对刺激反应的早期易化效应和晚期抑制效应(IOR)。而在颜色特征之间的非空间性注意转移过程中,早期和晚期时程均出现了重复劣势效应(repetitiondisadvantageeffect)。脑成像数据表明,在空间位置之间的注意转移过程中,与早期易化阶段相比,晚期IOR阶段显著激活了双侧额叶眼区(frontaleyefield,FEF),双侧上顶叶(superiorparietallobe,SPL)和双侧下颞枕皮层。在颜色特征之间的非空间性注意转移过程中,早期的重复劣势效应显著激活了双侧初级视觉纹状皮层(V1),而晚期的重复劣势效应显著激活了双侧下枕颞皮层。晚期空间和非空间性注意转移过程共同激活了双侧下枕颞皮层。将晚期基于颜色的重复劣势效应阶段上的提示有效和提示无效测试(trial)直接比较,结果发现,提示有效测试显著激活了双侧背外侧前额叶(dorsallateralprefrontalcortex,DLPFC)和下顶叶(inferiorparietallobe,IPL),且左侧半球中额顶网络的激活程度和激活范围大于右侧半球。基于位置IOR和颜色任务长SOA上的线索有效性主效应共同激活了双侧额顶网络。另外,IOR类型与线索有效应之间的交互作用显著激活左侧额下回。
在实验2中,使用2(任务类型:颜色辨别/定位)*2(位置线索有效性:有效/无效)*2(颜色线索有效性:相同/不同)的混合fMRI因素设计,将基于位置和基于颜色的IOR范式结合起来,要求被试对呈现在外周位置上的颜色块进行颜色辨别或定位,从而探讨任务定势(taskset)对基于位置和基于颜色IOR之间交互作用的影响。行为结果表明,基于颜色的IOR效应只出现在颜色辨别任务中,不出现在定位任务中;而基于位置的IOR效应既出现在颜色辨别任务中,又存在于定位任务中;而且,在颜色辨别任务中,基于位置和基于颜色的IOR效应之间有显著的交互作用。交互作用的模式体现为,只有当线索和靶子在位置维度上不同时,才会出现基于颜色维度的IOR效应;只有当线索和靶子的颜色不同时,才会出现基于位置的IOR效应。在神经水平上,定位任务中的位置线索有效性主效应显著:与提示无效测试比,提示有效测试显著激活了双侧SPL,延伸到FEF的右侧中央前回和右侧的中颞回。在颜色辨别任务中,基于位置和基于颜色IOR之间的交互作用显著激活了双侧DLPFC,前扣带回(anteriorcingulatecortex,ACC)和双侧梭状回(fusiform)。PPI分析结果进一步表明,双侧DLPFC通过与额顶注意网络的功能性交互作用,ACC通过与后部表征皮层之间的功能性交互作用来完成在空间和非空间维度内特征之间相同方向的注意转移。并且,右侧DLPFC在颜色辨别任务中,与后部表征皮层之间有更高的神经同步。
这些结果表明:(1)基于位置的IOR在检测和定位任务中对应不同的神经机制;(2)基于颜色的重复劣势效应在不同的时程上有不同的机制。短时程上的重复劣势效应是一种重复知盲(repetitionblindness,RB)效应,而长时程上的重复劣势效应是一种基于非空间性注意特征的IOR效应;(3)双侧额顶网络不仅在空间和非空间特征之间的内源性转移过程中有普遍性作用,而且在空间和非空间外源性注意转移过程中也有普遍性的作用。(4)前部执行性脑区和后部视觉表征脑区负责颜色辨别任务中基于位置和基于颜色IOR之间的交互作用。前部执行性脑区负责建立和保持不同的注意定势,并自上而下地调节双侧额顶网络中的注意加工,以及双侧梭状回对线索和靶子的视觉客体表征的整合。