EF分因子在大脑皮质的定位

三、EF分因子在大脑皮质的定位

早先EF被视为单一的认知结构。Baddeley在1986年提出了EF的工作记忆模型,认为工作记忆由3部分组成:语音环路、视空间模板和中央控制器。后者代表执行功能或者是额叶功能。Baddeley还认为Morman和Shallice的注意管理系统(SAS)也是中央控制器的模型。迄今已经有很多文章报道了不同群体样本(正常人或脑损伤患者)进行的一系列公认的执行功能测验,如威斯康星卡片分类测验(Wisconsin card sorting test,WCST)、汉诺塔测验(tower of Hanoi,TOH)、Stroop色词测验等,用相关回归分析和因子分析,发现各个测验的相关性很低(相关系数少于0.4)。Miyake和同事将EF划分为记忆刷新、定势转移和优势抑制3个因子,但是他们运用的测验中双重任务测验和这3个因子没有相关性。文献中还有一些其他的EF的分因子,如流畅性、概念形成、干扰控制、计划和组织、警惕性、估计等等。各个因子间并非独立,Miyake等人的研究表明,抑制、转换和刷新3种EF成分间主要以抑制功能为主。这3个分因子之间既存在着相互的联系又有相互独立的一面。Collette等沿用Miyake的结论用PET来研究3个成分的定位,结果发现右侧顶内沟、左侧顶上回、左外侧前额叶皮质均有激活,也证明了EF分因子有着相互的联系。

1.优势抑制(inhibition)因子 将注意力集中在相关信息及处理过程上,抑制无关的信息和不适宜的优势反应。测试抑制最经典的神经心理测验是Stroop色词测验。维度变换的卡片分类、手部游戏、go-no-go任务等也可以用来测试抑制。Nelson认为不同的抑制任务激活不同的区域:解决刺激潜在冲突的时候,额下回激活,而解决刺激回答冲突时前扣带回激活。D'Esposito解决词语工作记忆干扰任务时候左额下回激活。这个结果和一些Stroop测验的皮质激活研究相类似。Fabienne CoUette的研究结果显示3个因子都激活的部位是右额下回(BA45)、右眶额回(BA11)、右中上额回(BA10),相关性分析显示相对转移和刷新来说这些部位同抑制关系更加密切。

2.定势转移(set shifting)因子 是内源性注意控制机制,当两项任务竞争同一认知资源时,对两项任务相互转换的控制过程。常用的神经心理测验是双作业任务和连线测验(TMT)。研究显示,这个分因子和额叶、基底节有关。Smith等设计心理测验在排除了工作记忆成分干扰后发现前额叶背外侧皮质连同顶颞叶部分区域同转移有直接关系。Moll等运用口语连线测验,排除了该测验视空间和运动灵活性的干扰,发现前额叶背外侧皮质(BA6外侧、BA44和BA46区)辅助运动区和前扣带回显著激活。顶叶在转移当中的作用也渐渐被人们所重视,Rushworth等2001年研究发现视觉注意转移和视运动转移都激活顶叶,之后有许多人都报道了顶叶在转移中的作用,包括顶内沟、顶上回、顶下小叶等。Wager(2004)meta分析中描述了各式注意转移(地点转移、规则转移、物体转移、任务转移)的7个独立的区域——包括后部(顶叶枕叶)和前部(额叶背外侧皮质和前岛叶)这些区域在所有转移任务当中都激活。有人报道额叶损伤患者的转移能力并不受到太大影响而顶叶受损受到的影响大。这都说明顶叶在转移中扮演的角色可能比前额叶更重要。许多研究中都发现前扣带回在转移中也起作用,而Dreher进行了双任务测验和任务转移测验,发现前者激活了前扣带回、后者激活左外前额叶和双顶内沟,从而提出扣带回是解决刺激反应关系中的冲突而外侧额叶主要处理转移过程。Collette的研究发现Miyake定义的刷新定位在额极(BA10),上、中、下(BA6、BA9/46、BA44/45)回,眶额部(BA11)、顶内侧回和小脑,且以左侧的额极为主。(https://www.daowen.com)

3.流畅性(Fluency)因子 要求受试者就某一语言或非语言范畴列举尽可能多的例子,检测命名能力、言语生成速度、短时和长时记忆,也反映受试者的语义组织和提取策略,后者反应执行功能。用得最多的就是类别流畅性作业(说动物的名称)、字母流畅性、语音流畅性。另外还有图形流畅性(如五点测验)等。许多人用fMRI研究了流畅性的定位,发现左额下回(BA44,45)、额中回(BA46,9)、前扣带回、岛叶、颞上回、小脑和它有关,并且以左侧为主。有文献报道语义流畅性以BA45区为主,而BA44区更多的是管理言语的组织过程,对于可能的皮质下结构如尾状核、豆状核和丘脑的激活可能是和发音清晰度、发音动作及语言处理有关,如果改良了言语流畅性测验,消除发音对于测验准确性的干扰,则皮质下激活消失。

总之,执行功能并非一个单一功能,它存在分因子,各个分因子之间有关联却又相对独立。它们在大脑中有各自独立的又有相同的定位区域,这个区域十分广泛,涉及前后大脑、基底节及小脑,并且相互联系,但以前额叶背外侧皮质和顶叶皮质为主。

(郭起浩)