一种用于研究分心与中断对工作记忆干扰的认知范式

以下实验的目的是验证分心和中断对工作记忆的神经行为学影响。通过设计一组工作记忆测试刺激和干扰刺激，用于探究延迟识别状态下的工作记忆表现，从而实现该目标。在神经影像学实验的第二步中，观察被动观看工作记忆刺激和干扰刺激时所产生的神经活动，以建立活动基线。

接下来，让参与者在三种不同的干扰条件下完成工作记忆任务：无干扰条件、需忽略干扰刺激的条件，以及需要对中断刺激分配注意力的条件。从而实现对这些不同类型外部干扰之间的比较。

结果表明，当面对分散注意力的刺激时，工作记忆受到的负面影响大于被干扰的刺激，且这种效应会随着年龄增长而加剧。此外，我们发现了不同干扰条件下神经处理的差异，并确定了多个可预测工作记忆表现的神经标志物。这些发现基于行为学、脑电图（EEG）和磁共振成像（MRI）分析。

该方法有助于回答注意力与认知控制领域的关键问题，例如：外部环境中无关信息造成的分心与需要您注意的信息所导致的中断（如多任务处理）有何不同？这些不同类型的干扰在行为表现和范围上，可能如何随年龄增长而发生变化？在开始此实验程序之前，请确保已适当地选择了研究人群。若研究对象为老年人，应进行初步的神经心理学及感觉功能筛查，例如视力和听力检查。

下载并安装实验呈现软件（如 ePrime 呈现软件或 PsychoPy）到专用的刺激呈现计算机上。准备适用于实验反应的适当键盘设备。在两个相邻的按键上分别添加“是”和“否”的标签，例如如图所示。

如果进行使用 MRI 的本实验变体，务必使用与 MR 兼容的按键板。该图像显示了工作记忆干扰范式中可用的刺激类别。代表性 Q 探针显示在顶行，干扰刺激显示在底行。

每种范式变体由列表示，此处将使用高级视觉刺激来修复面部刺激，这些刺激为来自大量不同成年年龄范围的男性和女性中性表情面部灰度照片生成的数百个立方体探测面部图像。通过数字方式去除头发和耳朵，并对面部轮廓应用模糊处理。这是四个具有不同干扰条件的工作记忆任务中的第一个，将以组块设计方式进行施测。

该图像展示了在高视觉一致性范式变体刺激条件下，受试者在四种干扰条件下的试验流程，每个矩形代表试验过程中屏幕上特定时段所呈现的内容。首先显示提示信息，指导受试者记住 Q 刺激，保持在记忆中，并通过按“是”键表示探测刺激与队列刺激匹配，或按“否”键表示不匹配，以作出反应。

立即呈现队列刺激，随后进入延迟阶段。在延迟期间，空白屏幕上显示一个中央注视十字。延迟结束后，呈现探测刺激。

此处使用基础刺激，并收集“是”或“否”的反应。此次显示提示，指导参与者记住Q刺激，同时忽略干扰刺激，并持续保持对Q刺激的表征。先呈现Q刺激，紧接着进行短暂延迟。

在首次延迟后，在90%的试验中呈现一个干扰性面部刺激。呈现的面部不应为男性且年龄不超过40岁。在其余10%的试验中。

呈现一张男性且年龄超过40岁的面孔，例如此处所示。紧接着干扰刺激之后，进行第二次短暂延迟。然后呈现探测刺激并收集反应。

如果探测刺激与 Q 刺激匹配，参与者应回答“是”；如果不匹配，则回答“否”。显示提示，指导参与者记住 Q 刺激，并使用随后出现的干扰刺激完成一项次要任务。

在此情况下，要求受试者做出“是”的回应。如果中断刺激为男性面孔且年龄超过40岁，则立即呈现Q刺激，随后进行短暂延迟，接着呈现干扰性中断刺激，并采集受试者在次级辨别任务中的反应。

接下来，呈现第二个短暂的延迟。最后，呈现探测刺激，并收集参与者的反应：如果探测刺激与Q刺激匹配，则回答“是”；如果不匹配，则回答“否”。在神经成像任务中加入被动观看条件，以便相对于基线活动，计算在干扰或分心条件下神经活动的增强与抑制情况。

当参与者在无任务目标的情况下被动观看或聆听工作记忆刺激和干扰刺激时，将再次使用视觉刺激。显示提示，指导参与者被动观看所有视觉任务。呈现刺激并给出完成简单辨别任务的指示。

视觉任务要求参与者依次按下与屏幕上显示的箭头方向相对应的左或右按钮。先呈现或显示Q刺激，随后延迟呈现一个干扰刺激，再延迟两秒。接着用箭头替代探测刺激，收集参与者完成简单辨别任务时的反应并进行记录。

如果箭头指向左侧或右侧，则每种干扰条件均以逆平衡顺序重复两次。最后，根据方案书面部分的说明，使用 SPSS 等统计软件比较不同干扰条件。这些事件相关电位数据展示了干扰面孔在枕颞部电极上诱发的平均反应的潜伏期（毫秒）和振幅（微伏）。

事件相关电位成分 P 100 的潜伏期在面对干扰刺激时表现出显著增强。接下来的两幅图像显示了事件相关电位成分 P 100 的振幅调制与工作记忆准确率之间的相关性。参与者分配给干扰刺激的注意力程度与其工作记忆表现呈负相关。

同样，从干扰物上分配的注意力程度与工作记忆呈正相关。此图像显示了梭状脸区的fMRI BOLD激活情况。针对干扰性面孔，每种条件下的平均激活程度在柱状图中呈现。

对干扰刺激的BOLD反应最强，而对分心刺激的反应最弱，表明对干扰性刺激的神经处理得到了增强。该图像展示了神经比较的模板及示例。所有测量值的计算方式均确保正值始终表示高于基线的增强程度或低于基线的抑制程度。P100神经抑制通过从分心刺激引起的量化神经活动减去被动观看刺激引起的神经活动来计算；在fMRI中，增强效应的计算方法是用干扰刺激引起的量化BOLD信号减去基线状态下被动观看刺激引起的BOLD信号。在尝试该操作过程中进行上述计算。

对于所有神经实验，采用区组设计进行本实验非常重要，且所有区组应以反平衡顺序排列。务必包含一个被动观看条件，以获取神经基线数据。观看本视频后，您应能充分理解如何构建一种认知范式，用于探究在延迟识别工作记忆任务中不同类型的外部干扰所对应的神经行为学相关性。