前扣带回的认知功能与解释

前扣带回的认知功能与解释
作者：沈霞瑛
来源：《科教导刊》2011年第05期
摘要：在上世纪80年代后期，脑成像功能的飞速发展已证明前扣带回ACC具备认知控制功能，在大量冲突监测、强化学习和错误探测的研究中，均发现了有ACC参与的神经网络机制。

基与上述ACC的认知功能，文章最后就其在神经网络的特殊性方面作了阐述。

关键词：前扣带回；认知控制；神经网络
中图分类号：B84文献标识码：A
前扣带回皮层(anterior eingulate cortex，ACC)属于大脑边缘系统，位于大脑额叶内侧，包括布洛德曼(Brodmann)24，25，32和33区。

当代神经科学研究表明，ACC在认知过程中都起着重要作用，其联合周围脑区完成不同的信息加工过程。

1、ACC在冲突监控中的作用
ACC的冲突监控理论提出ACC通过监测冲突提供控制信号，并将控制信号传达给具体负责控制的脑区。

验证此种假设的实验多采用低级知觉选择任务，在这些任务中ACC的冲突监测功能是降低刺激冲突(刺激在视觉上的不一致性)或是反应冲突(按键选择上的唯一性和排它性)。

近几年来，研究者将冲突监测的对象由低级冲突转移到道德、金钱、喜好等高级冲突上。

被试在有道德冲突的选择中ACC活动变强。

同样，若被试在接受他人赠与的金钱时存在冲突，ACC的活动也会增强。

虽然ACC与冲突解决有关已得到大量实验的证明，但是冲突解决的时间是否在反应阶段，仍有待更多的研究依据。

Pochon等人针对高级冲突(审美冲突)分离了冲突解决的决策阶段(decision stage)和反应阶段。

被试需选择一张自己欣赏的异性图片，高冲突发生在两张异性照片都吸引人或都不吸引人的条件下。

低冲突发生在一张照片中的异性有魅力，而另一张没有的条件下。

结果发现高级冲突也能激活ACC，且高冲突下的活动大于低冲突下的活动。

ACC的冲突监控功能在决策阶段更明显，这说明虽然在反应后仍能观察到ACC的活动，但是冲突解决主要体现在决策时。

2、ACC在强化学习中的作用
强化学习理论(ReinforcementLearningTheory)认为基底神经节评价当前行为，中脑多巴胺系统传输评价信息至ACC产生负性强化学习信号，ACC利用此信号调整当前行为。

在规则学习任务中，负性反馈能激活ACC，并在反馈负波FRN(FeedbackError-relatedNegativity，FRN)后会产生错误后减慢效应，正确率也会提高。

在类似的学习任务中，被试得到可靠与不可靠的两种反馈，FRN在可靠的错误反馈后波幅最大，并伴有最清晰的ACC活动。

ACC损伤者的研究结果也支持上述观点，病人组的FRN波幅小于控制组，而且病人的学习能力和纠错能力明显下降。

此类研究结果表明强化学习与FRN有关，而FRN的源定位在ACC附近，它产生并处理错误信号，避免因考虑不充分引起错误。

ACC内部的多巴胺信号参与调节FRN的波幅，暗示当前行为不符合个体要求，此时多巴胺信号处于低相位状态；ACC利用该信号使个体做出适当反应，此时FRN的波幅下降，而多巴胺信号将处于高相位状态。

3、ACC在错误探测中的作用
ACC能整合中脑多巴胺系统关于行为结果的所有信息，此信号决定了错误相关负波(ErrorRelatedNegativity，ERN)的波幅并指导自发的行为选择。

患基底神经节障碍的病人，他们的中脑多巴胺系统和ACC的相互作用减弱，影响了错误探测功能。

有研究表明，阅读障碍患者和控制组在简单词汇任务中辨别假词的能力不同。

结果显示与控制组相比病人组的ERN波幅较小，且ACC活动减弱。

上述实验认为ACC的损伤并不影响抑制错误行为的能力。

因为ACC不直接参与反应选择，不整合先前的表现也不决定今后的行为，只评价当前活动是否正确。

但是也有研究显示，ACC的错误探测功能还包括评估每种选择的价值，使决策最优化。

ACC受损的恒河猴在完成持续的选择任务和觅食任务时，无法整合之前的行为结果，维持相对最合理的反应。

ACC不仅在错误交易后被激活，在评估商品和食物价值时也被激活。

所述ACC能整合已有的错误选择，调整今后的行为，综合代价与回报这两种因素，选择最均衡的反应模式。

因此，ACC的错误探测功能是否包括错误行为的调节仍存在着争议。

4、总结与展望。