情绪状态对不同年龄儿童定势转换的影响，本文主要内容关键词为：定势论文,对不论文,情绪论文,状态论文,儿童论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
1 引言
定势转换(set shifting)作为执行功能的一个重要方面[1]能更好地反映儿童适应环境的能力。所谓定势转换是指在注意和反应准备之间的从一个刺激—反应的定势规则向另一个规则灵活转换的控制过程，其中包括在多任务情况下控制、协调动作技巧和习惯，调节与修正反应，必要的时候还要改变所执行的任务[2]。
任务转换(task switching)是当前研究定势转换的重要范式[3]，它的一般做法是要求被试在两种任务之间灵活转换注意。比如可以在屏幕上随机呈现一系列数字，在一种情况下要求被试报告数字是奇数还是偶数；在另一种情况下则要求被试报告数字是大于某个数还是小于某个数。一般情况下，个体在任务转换范式中对转换项(由前一个任务模式转向新的任务模式的试验项目)的反应时要相对长于对非转换项(重复前面任务模式的试验项目)的反应时，这之间的时间差称为转换损耗(switch cost)[4]。在任务转换范式中又以任务线索范式(Task-cueing paradigm)最为常用[5]，此范式中，任务序列不可预测，每个靶子出现之前或者同时，会有线索提示即将要执行的任务类型。此范式的一个优势是可以平衡重复和转换试项的工作记忆负担。
近年来有研究者指出，情绪状态能够影响高水平认知，如认知控制功能，并能够调节支持认知控制的神经机制[6]。大量的行为研究证据已表明，与消极情绪和中性情绪相比，积极情绪对认知过程有着更为广泛的影响：可以增强认知灵活性，提高言语流畅性，有助于克服功能固着并提高问题解决策略，以及减少Stroop干扰等[7]。比如，Murray等就发现了积极情绪在分类任务上促进了认知灵活性(分类灵活性)；积极情绪状态对认知定势的保持和转换有重要作用[8]。Span等还发现，积极情绪可以提高人以多种方法组织思想并获得另一种可选择的认知观点的能力等[9]。Ashby还提出了积极情绪对认知影响的神经心理理论，认为积极情绪可以导致大脑多巴胺水平的提高，特别是在前额叶和前扣带回，这导致了被试在一些任务上的认知表现有所提高[10]。
然而，Philips等人却发现，积极情绪削弱了转换条件下的认知操作[11]。Paulitzki等的研究又表明，由厌恶刺激引起的消极情绪促进了任务转换中有威胁任务的操作[12]。神经心理学的证据还提示，涉及情绪和认知控制的脑区在前扣带回内是可分离的，并且两者之间的关系可能互相抑制。这暗含了增加对情绪控制的需求可能会降低控制认知过程的能力[12]。
由此可见，以往针对情绪对认知影响的研究结果不尽一致。因此，本研究也想就情绪状态对认知的影响作进一步探讨，以补充和丰富以往研究。之所以选择定势转换作为认知任务是因为定势转换作为执行控制的一个重要方面，可以体现注意在多个任务或操作之间的不断转换[1]，有助于个体更好地适应环境，也会影响社会认知的发展。具体来讲，本研究拟采用任务转换范式并操纵转换的难度来体现定势转换能力，进一步探讨情绪状态对定势转换的影响。
另外，以往有关定势转换的研究结论多是基于成人研究的结果，很少有针对儿童的。但是定势转换作为执行功能的一个方面，其发展会从儿童时期一直持续到青春期，并且是个体日后具有成功的社会认知功能的必要条件。发展研究也表明，儿童的抑制控制、工作记忆、反应选择、反应竞争、任务转换、适应性问题解决等诸多能力随年龄的增长而增长[9]，但是其发展的年龄跨度很大。有研究者认为，执行功能的发展到12岁可达到成人水平，某些功能指标还能持续发展到成年期[13]，也有研究提出，儿童执行功能发展至少经过3个阶段：6岁、10岁和青春期，6岁的儿童已经具备了成人的简单计划能力和视觉搜索的组织能力，10岁的儿童具备了验证假设、注意保持、抑制控制，完成威斯康辛卡片分类测验(Wisconsin Card Sorting Test，WCST)等复杂测验任务的能力[14]。Becker等人的研究也发现，在6～8岁之间，儿童的动作控制能力有很大发展，但是复杂动作的控制能力要到青春期才能接近成人的水平。这些研究成果表明，儿童复杂的计划、调节能力、认知定势转化的能力要在7～8岁甚至青春期才能逐步完善[14]。
如前所述，由于定势转换对个体以后的社会认知具有重要作用，但目前却较少见到单纯针对定势转换能力发展的研究报告，因此本研究拟以执行功能的研究结果为依据，对定势转换能力的发展进行研究并假设，定势转换作为执行功能的一个重要方面，其发展可能与执行功能的发展一致。此外，以往研究表明，转换损耗会受到前面重复项目数量的影响[15]，如果有足够的时间用于任务重建，被试的转换损耗将会减小[16]。也就是说，在长时转换和短时转换条件下，个体在转换之前可用于新任务重构的时间长短不同，因而相应的转换损耗也应不同。所以在本研究中，一方面为了细致考察儿童在不同转换难度条件下的定势转换能力，另一方面也为了避免儿童对转换条件产生预期，我们特将转换分为短时转换和长时转换两种条件。
总之，基于以往研究的发现，本研究拟采用情绪影片引发情绪的方法，考察8～12岁儿童在正性和负性情绪状态下定势转换能力的表现，以探讨定势转换能力的发展年龄以及情绪对儿童的定势转换能力的影响。
2 实验方法
2.1 被试
以往研究提示，儿童转换能力发展的关键年龄可能在8岁和10岁，而在12岁时达到成人水平[9，13，14]。因此，本研究共选用8岁、9岁、10岁及12岁四个年龄段各16名儿童作为研究对象，共计64人。在被试的选择上，为了排除智力发展水平对实验结果的影响，我们先是从西安市某小学的三、四、五年级和某中学的初中一年级随机各挑出一个班，然后对全班同学施以瑞文推理测验，选出各班瑞文测验成绩在90至120之间的儿童分别入组8、9、10和12岁年龄组，其中8岁组儿童的平均年龄为8岁2个月，9岁组儿童的平均年龄为9岁4个月，10岁组儿童的平均年龄为10岁4个月，12岁组儿童的平均年龄为12岁5个月。各年龄组儿童的瑞文测验成绩无显著差异(F[，(3，60)]=0.49，p>0.05)，见表1。因前人研究提示，11岁不是儿童执行功能发展的敏感年龄，因此本研究没有选用此年龄段儿童作为研究对象。由于本研究主要考察定势转换的发展问题，所以只对儿童的年龄进行了控制，而没有专门考虑性别因素，但各年龄段儿童的男女比例基本相当，无红绿色盲。
2.2 设计与材料
2.2.1 情绪状态的引发
本研究使用情绪影片引发正性(喜悦)和负性(悲伤)两种情绪状态。其中，正性情绪材料用《猫和老鼠》中的影片剪辑，时长1分2秒，负性情绪材料用《妈妈再爱我一次》中的影片剪辑，时长1分57秒。考虑到故事情节的完整性，两个影片在时长上略有差异。该影片材料选自王振宏等曾使用过的情绪影片，已经过多次评定和标准化，且其研究证明该材料的唤醒程度均可达到中等以上水平[17]。在本研究的预实验中也采用被试主观报告的方法对情绪唤醒进行了评定，表明该影片能够引发儿童的情绪状态。
2.2.2 任务转换设计
实验任务采用任务线索范式，要求被试根据计算机屏幕上出现的文字提示对随机呈现在屏幕上的靶刺激做按键反应。实验刺激是画有圆或五角星的图片，图片背景白色，大小为5cm×5cm。每个刺激图片都包含颜色、形状、数量和位置四个维度，颜色分为红和绿色，形状为圆和五角星，数量为1或2(即1个或2个圆或五角星)，位置为上或下(即圆或五角星要么出现在图片的上方，要么出现在图片的下方)。需要被试进行反应的刺激维度是颜色和形状。之所以加入数量和位置维度，是为了避免刺激材料过于单一和简单，而使任务显得过于容易。在每种条件下，这些刺激维度都是平衡的，即包含各种情况的刺激图片在每种刺激条件下出现的次数都是均等的。实验中使用的刺激图片见图1。线索是与刺激图片的背景、大小相同中间写有“颜色”或“形状”二字的图片。
图片中的圆形直径为1.5厘米，五角星的横向间距为1.5厘米。线索图片中汉字的颜色为黑色，48号字体，每个字体的宽度也大约为1.5厘米。
图1 实验中使用的所有图片(共计16幅，大小均为5cm×5cm)
注：图中横条文代表实际图片中为红色，竖条文代表实际图片中为绿色。
实验中，被试须根据任务要求分别完成两种不同的任务。其一是对刺激图片中出现的图形的颜色进行判断，其二是判断图形的形状。比如，线索出现“形状”二字，则意味着被试须对靶刺激的形状(圆或五角星)分别用左或右手进行判断反应；如线索出现“颜色”二字，被试则须对靶刺激的颜色(红或绿)做出相应的反应。在实验中，要求儿童对圆和五角星以及红色和绿色用左或右手进行反应的安排在儿童中进行了平衡。
实验设计是4(年龄)×2(情绪)×3(重复转换条件：重复、短时转换、长时转换)3因素重复测量混合设计。其中，年龄作为被试间因素(包括8岁、9岁、10岁和12岁四组)，重复转换条件和情绪(正性和负性)作为被试内因素。重复条件分三种情况：重复、短时转换和长时转换。重复条件是指前后两个试次要求被试完成的是同一类型的任务，例如，均是对颜色做出反应。转换条件是指前后两个试次需要完成的任务类型不同，例如，前一个试次是对颜色做反应，后一个试次则对形状做反应。实验中的转换条件又分为两种，即短时转换条件(每间隔2个重复试次后转换一次)和长时转换条件(每间隔5个重复试次后转换一次)。这种设计是为了避免实验中儿童对转换项产生期待效应，又不致使整个实验用时过长。
2.3 实验步骤
在实验过程中，每个儿童先观看情绪影片，随即进行任务转换实验。影片的呈现顺序在实验过程中进行了平衡。实验使用DMDX系统，儿童坐在显示器前50cm处。屏幕背景为黑色。每个试次开始均是先呈现注视点“+”200ms，接着呈现线索图片300ms，再呈现测试图片1000ms。测试图片呈现的同时开始计时，被试须在5000ms内做出反应，否则算错。从图片呈现到反应阶段结束共6s，预实验的结果表明，这段时间足够儿童做出反应。儿童在每做出反应后，在屏幕的中央会出现其反应正确或错误的反馈信息300ms，以使儿童能认真对待每一次反应，更好地完成任务。之后，程序会自动进入下一个试次。反应后到下一个试项呈现之间的时间间隔(即RSI)为500ms。儿童在完成一种情绪引发的实验任务后，休息5分钟再开始进行另一种情绪引发的实验任务。
正式实验前，儿童须先对转换任务进行练习，练习部分共有30个试次，反应错误率要少于30％才能进行正式实验。正式实验共108个试次。重复条件包括84个试次，短时转换条件有12个试次，长时转换条件有12个试次，以半随机顺序呈现。
3 结果与分析
各年龄组儿童在各种实验条件下的反应时及错误率见表2，其中反应时数据是各组儿童在每种实验条件下的正确反应时均值。
注：短时转换损耗量为短时转换条件下的反应时减重复条件下的反应时，长时转换损耗量为长时转换条件下的反应时减重复条件下的反应时。短时转换损耗量和长时转换损耗量在两种情绪下的差异都显著。
从图2可看出，在正情绪状态下，儿童的长时转换损耗量(129.22ms)明显大于短时转换的损耗量(92.36ms)，而在负情绪状态下，儿童的长时转换损耗量(47.60ms)却明显小于短时转换损耗量(112.06ms)。为了了解造成这种差异的原因，又将儿童在正负两种情绪启动条件下分别对重复条件、短时转换条件和长时转换条件的反应时进行了比较分析。结果仅发现儿童对长时转换条件下的反应时存在显著的情绪效应，
=8.09，p<0.01，负情绪条件下的反应时明显短于正情绪条件下的反应时。
对错误率的分析除发现重复转换条件的主效应非常显著
=31.36，p<0.01)外，其它效应和交互作用都不显著。
4 讨论
本研究主要有三点发现。第一点，各组儿童对重复条件的反应均显著快于对长时转换和短时转换条件的反应，即出现了明显的转换损耗。第二点，情绪状态对任务转换产生了影响，不同情绪状态下的转换损耗模式不同，表现在正情绪状态下，儿童的长时转换损耗量明显大于短时转换的损耗量，而在负情绪状态下，儿童的长时转换损耗量却明显小于短时转换损耗量。第三点，各组儿童在绝对反应时上没有明显差异。
Monsell等的研究表明，在一般的任务转换实验中，都会出现转换损耗，它被定义为任务转换时的反应操作与任务重复时的反应操作之间的差异[4]。转换损耗的出现说明被试的认知体系中由重复试次所形成的刺激—反应规则被由转换试次所形成的新的刺激—反应规则所中断，被试需要解除前面的规则，并激活现在新的规则[18]。然而，在个体认知发展过程中，到何时开始具备了这种在即时条件下新旧规则的更替能力，其发展规律如何，以往研究并没有明确结果。本研究的发现表明，8～12岁儿童其认知体系已具有完成这种转换任务的功能。
以往诸多研究还发现，情绪状态与任务转换间表现出复杂的交互关系，但研究结果不尽一致，有研究发现积极情绪促进任务转换，消极情绪延缓任务转换[19]。也有研究发现积极情绪对转换条件下的反应反而有所削弱[11]。本研究也发现，正性和负性情绪状态均对任务转换产生了影响，只是在两种情绪状态下，儿童的长时转换损耗量和短时转换损耗量表现模式不同。
情绪状态之所以会影响到个体的任务转换功能。可能与个体中枢资源(central resource)的有限性有关。任务转换与情绪可能是两个均需中枢资源参与的认知过程，两者对共同资源的占用可能导致两者在中枢水平上的不同加工顺序。任务转换属执行控制过程，需中枢资源参与的观点已被广泛认同[20]。而情绪也需要中枢系统的参与，两者都需要PFC、ACC等参与。因为本研究是先进行情绪调动，再进行任务转换操作，因而中枢系统就先进行情绪加工，随着情绪状态在一段时间内的持续，中枢系统在进行情绪加工的同时，随即再进行认知任务加工。尽管中枢资源是有限的，但本研究只进行两个任务之间的转换，认知任务相对比较简单，中枢资源就足够分配给情绪和任务转换两项任务。因此，情绪状态能够对定势转换造成影响。这一结果也进一步提示，情绪状态和定势转换在大脑皮层的功能上存在一定的重叠。
正情绪状态下，儿童的长时转换损耗量明显大于短时转换的损耗量，而在负情绪状态下，儿童的长时转换损耗量却明显小于短时转换损耗量。这个结果与以往的发现有些矛盾，尤其是儿童在正情绪条件下的表现。因为，以往研究已证明转换损耗会受到前面重复项目数量的影响[15]，微实践模型(micropractice model)[21]也认为连续的重复任务会导致操作上的逐渐提高，因而长时转换的损耗量应当小于短时转换的损耗量。但经过认真分析，本研究中造成正情绪状态下长时转换的损耗量更大的原因在于，正情绪延长了长时转换条件的反应时，即正情绪对长时转换任务有所削弱。Bodenhausen等提出的努力保存假说(effort conservation hypothesis)[11]对这一现象的理解倒有一定帮助。该假说认为，人们在高兴时不会有动机去完成需要付出努力的认知加工任务，除非这种做法会直接影响自己的愉快感，或者是任务本身很有意思。动机可能是决定人们在高兴心境下对认知任务努力程度的一个关键因素。Ashby等也发现，积极情绪仅仅会提高人们有动力去参与的任务操作，而且Isen也认为积极情绪可能会削弱那些枯燥无味的或不愉快的任务操作[11]。根据这个观点，本研究中长时转换任务是既枯燥又较费心的任务，在积极情绪下，就很难激发儿童去努力完成。但短时转换任务由于其变化的快速，更能体现刺激的新异性，因此就相对容易激发参与的动机。但这种解释也只能是一种推测。因为大多数在神经心理测验中使用的执行功能或前额叶任务(如，威斯康辛卡片分类测验、Stroop测验、汉诺塔测验等)都是枯燥的。如果努力保存假说可以解释所有这些问题，积极情绪很可能会削弱大部分这些任务的操作。然而以往实际研究的结果却莫衷一是。因此，根据本研究的结果，我们则谨慎的认为积极情绪相比消极情绪削弱了长时转换任务的操作。更科学有力的解释尚有待今后更多的研究去证实。
本研究还发现年龄效应不显著，这说明本研究所选的研究对象基本都能够完成实验任务，也可以认为8～12岁儿童能够完成两个任务之间的转换。但这种年龄效应也许会随着任务难度的变化而变化。本研究结果也提示，在今后的研究中应该加入年龄更小的被试，以探索出儿童定势转换的发展趋势。
5 结论
本研究中，所有儿童出现的转换损耗说明，从8岁起其认知体系已具有完成这种转换任务的功能。同时，情绪对定势转换造成了影响，积极情绪比消极情绪对任务定势的长时转换削弱更大。不同年龄的儿童在任务转换实验中没有出现显著的年龄差异，说明8～12岁儿童均已具备在两种任务之间进行即时转换的能力。
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