四、讨 论

四、讨 论

本章研究采用Go/NoGo范式测量长期居住在高海拔地区移居者的反应抑制能力。结果发现,高低海拔组在NoGo实验中的N2和P3成分的波幅都比Go实验中的波幅大。和低海拔组被试相比,高海拔组NoGo-N2潜伏期延迟,而且在Go、NoGo条件下,高海拔组的N2波幅更大、P3波幅更小。

不管在Go还是NoGo条件,高海拔群体的N2波幅都更大。基于模型的目标识别系统,我们认为,如果对象和模型匹配,那么对象就会被识别。本研究中,对Go反应是自上而下的过程。当Go刺激出现时,目标和Go的模型匹配,当NoGo刺激出现时,它就和这个模型不匹配。N2波幅会反映这个匹配过程。在信息加工过程中匹配过程通常会增强神经活性,这可以解释本章的研究结果。

高海拔组的P3波幅比低海拔组小。根据分离效应,N2和P3成分代表认知加工的不同阶段,NoGo-P3的波幅和反应抑制的晚期阶段相关。但本研究发现在Go/NoGo两种条件下,高海拔群体的P3波幅都更小。P3成分一直被当作信息加工过程的晚期阶段,它反映了注意资源在任务上的分配。在本章研究中,同样任务条件下,高海拔组需要更多的认知资源,从而导致注意资源不足,因此P3波幅减小。以往研究在老年人和一些诸如阿尔茨海默病病人、帕金森病人和抑制功能受损的酗酒者身上也发现了P3波幅的减小。在一项高海拔对注意功能影响的研究中,我们也发现了高海拔群体P3波幅的减小[9],说明长时间高海拔暴露使注意资源减少。

本章研究发现与低海拔组相比,高海拔组NoGo-N2潜伏期延迟,说明加工速度变慢。本实验中,Go刺激提供了心理模板[10],NoGo-N2成分反映NoGo刺激和心理模板不匹配,NoGo-N2的潜伏期反映不匹配加工的速度。在不匹配条件下,高海拔群体的NoGo-N2潜伏期延迟,表明他们对不匹配刺激的加工时间更长。根据以往研究,冲突和不匹配有一些相似的心理成分,它们都包含比较过程。当刺激信息被传送进大脑,当前的刺激与先前的刺激信息比较,两者的差异表明了信息不匹配或信息冲突。根据前人研究,直接测试目标刺激时,如果输入刺激和目标刺激不匹配就会产生认知冲突[11]。在Go/NoGo任务中,当NoGo刺激与Go刺激相比较时,会导致不匹配,而这种不匹配可能会产生冲突的监测,反映在NoGo-N2成分上。NoGo-N2成分反映不匹配情况下冲突监测的过程。在高海拔组发现NoGo-N2的潜伏期更长,表明他们的冲突监测时间更长,也证明了长期高海拔暴露会带来认知缺陷。

N2成分位于前额中部、右侧额下回和扣带回皮层,和冲突监测密切相关。使用sLORETA技术,本研究把NoGo-N2成分定位到上额叶和额中回,实验发现了右侧额叶的最大激活,如图11-4所示。有研究指出前额皮层受长期低氧影响[12],这可以解释为什么高海拔群体NoGo-N2潜伏期会延迟。尽管之前研究大多通过NoGo-N2波幅显示反应抑制的过程[13],但潜伏期同样也是ERP的重要指标,它对视觉信息加工的时间敏感。在冲突监测阶段N2的潜伏期延长反映了反应抑制加工速度的减慢。

两组行为结果差异不显著。高海拔群体如何在完成任务时保持良好的表现是个有趣的问题。对急性暴露群体使用不同任务发现高海拔群体反应时增加,但长期高海拔暴露群体却表现出了相反的结果。或许是由于急性和慢性高原暴露会对认知造成不同影响。暴露时间延长后,高海拔对行为的影响消失,可能是由于补偿机制带来的适应造成的。以往研究也发现了这种机制。研究发现高海拔组NoGo-N2潜伏期延迟,反映两组在反应抑制的早期阶段加工时间存在差异。在Go和NoGo实验中高海拔组的N2波幅都有所提高,这表明为完成同样任务高海拔组需要更高的神经激活水平。因此在早期阶段他们的加工速度慢没有影响后期的加工阶段,也没有影响行为实验的结果。两组的P3波幅潜伏期及行为结果差异不显著。如果任务难度更高,行为差异可能会更明显。在另一个方面,也可能是因为行为测量方法的敏感度不够。

本章研究的最大局限性在于高海拔地区的气候和文化效应。尽管人类身体完全适应3 600 m的海拔要用大约40 d的时间,3年的高原暴露足以达到充分适应,气候和文化因素仍然会产生影响,应该谨慎考虑这些因素。

本章的研究发现长期高原暴露影响反应抑制,具体影响冲突监测阶段的加工速度,高海拔群体中的NoGo-N2潜伏期延迟可以证明这一观点。高海拔群体的N2波幅更大、P3波幅更小,表明在信息的匹配过程和注意资源上分配上都存在高海拔效应。本章的研究首次利用ERP技术研究长期高海拔暴露对反应抑制的影响,这些发现有助于了解高海拔对认知的影响作用。


[1]Liddle P F,Kiehl K A,Smith A M.Event-related fMRI study of response inhibition[J].Human brain mapping,2001,12(2): 100-109.

[2]Simmonds D J,Pekar J J,Mostofsky S H.Meta-analysis of Go/NoGo tasks demonstrating that fMRI activation associated with response inhibition is task-dependent[J].Neuropsychologia,2008,46(1): 224-232.(https://www.daowen.com)

[3]Buchsbaum B R,Greer S,Chang W L,et al.Meta-analysis of neuroimaging studies of the Wisconsin Card-Sorting task and component processes[J].Human brain mapping,2005,25(1): 35-45.

[4]Yan X,Zhang J,Shi J,et al.Cerebral and functional adaptation with chronic hypoxia exposure: a multi-modal MRI study[J].Brain research,2010,1348: 21-29.

[5]Yan X,Zhang J,Gong Q,et al.Prolonged high-altitude residence impacts verbal working memory: an fMRI study[J].Experimental brain research,2011,208(3):437-445.

[6]Rentrop M,Roth A,Rodewald K,et al.Temporal variability and spatial diffusion of the N2 event-related potential in high-functioning patients with schizophrenia[J].Schizophrenia research,2011,131(1-3): 206-213.

[7]Porjesz B,Begleiter H,Bihari B,et al.Event-related brain potentials to high incentive stimuli in abstinent alcoholics[J].Alcohol,1987,4(4): 283-287.

[8]Bokura H,Yamaguchi S,Kobayashi S.Event-related potentials for response inhibition in Parkinson′s disease[J].Neuropsychologia,2005,43(6): 967-975.

[9]Wang Y,Ma H,Fu S,et al.Long-term exposure to high altitude affects voluntary spatial attention at early and late processing stages[J].Scientific Reports,2014,4:4443.

[10]Ferrari V,Bradley M M,Codispoti M,et al.Detecting novelty and significance[J].Journal of Cognitive Neuroscience,2010,22(2): 404-411.

[11]Fink G R,Marshall J C,Halligan P W,et al.The neural consequences of conflict between intention and the senses[J].Brain,1999,122(3): 497-512.

[12]Yan X,Zhang J,Shi J,et al.Cerebral and functional adaptation with chronic hypoxia exposure: a multi-modal MRI study[J].Brain research,2010,1348: 21-29.

[13]Oddy B W,Barry R J.The relationship of N2 and P3 to inhibitory processing of social drinkers in a Go/NoGo task[J].International journal of psychophysiology,2009,72(3): 323-330.