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動作抑制:大腦的煞車系統

108/10/21 瀏覽次數 1590
郭文瑞  國立陽明大學神經科學研究所學副教授郭文瑞 國立陽明大學神經科學研究所學副教授
 
日常生活中,如何適時、適當停止某個正在進行中的動作是很重要的,例如看到紅燈要煞車。然而在不同情境下,較高層級的心理因素也會影響動作抑制的結果。也就是說,停止一個進行中的動作,不只是動作的抑制,在某些時候也是內在意念展示的過程。郭文瑞循序漸進,先說明腦中煞車系統的基本架構,再透過自己的研究,窺探人的意念對於煞車作用效率的影響細節。

大腦煞車系統的神經網路
 
關於腦中抑制系統的研究已經歷時久遠,近來由於神經造影技術的穩定與成熟,讓研究者能進一步把動作抑制的神經網路來和心理變項做較密切的連結。
 
腦中的抑制系統有雙重調控機制,一是較大尺度的「前向式調控機制」,例如被告知今天人潮洶湧、要小心扒手;另一個則是即時的「反應式調控機制」,例如在巷弄間騎腳踏車時,忽然有小狗或小孩衝出來而做的煞車反應。大腦研究已經發現皮質和皮質下與抑制有關的區域,包括左腦前額葉、大腦內側運動輔助區前區(Pre-SMA)和視丘下核(Subthalamic Nucleus)。在腦袋裡確實有神經網路負責這樣的工作,而這些網路又如何和心理因素互動?

啟動大腦煞車系統與效率評估
 
一個動作在執行中,遇到必須停下的狀況時,有時停得下來、有時不行。該如何解釋動作的啟動和抑制?研究「賽馬模型」說明,啟動和抑制是兩個獨立運作歷程,彼此競爭,端看誰是贏家,來決定動作會繼續下去或停下來。
 
根據這個模型,研究者設計「動作抑制作業」實驗,來了解內在的大腦煞車系統相關歷程。例如,當受試者被賦予一項任務,在螢幕上看到朝左的箭頭時,必須盡快用左手按鈕,看到朝右箭頭時,必須盡快用右手按鈕。但少數時候,在箭頭顯示後還會出現停止訊號,此時受試者必須煞車,不能按鈕。實驗者可以根據停止訊號出現的時間,以及受試者有沒有按鈕的結果,以數學方法估計出煞車訊號的內在處理與反應時間,評估這個煞車系統的效率。

煞車效率的強化
 
以上述的「動作抑制作業」為例,雖然似乎以反應式調控機制為主,但近來研究也逐漸顯示前向式調控所扮演的角色,而前向式調控機制或許可以用來強化煞車效率,而且應該可以在神經系統的活動上觀察到。 
 
郭文瑞以前述實驗為基礎,引入「動機」的心理因素:受試者按鈕的反應時間如果比一般狀況快,能夠得到獎金,但在停止訊號出現時,若未能及時停止則會罰款,如此對於啟動動作的反應速度和正確度都提高了受試者的動機。
 
實驗結果發現,對於啟動動作行為,高動機的效果會顯現。然而對於處理抑制訊號的估計反應時間,高動機和一般狀況間並未顯示差異。
 
以功能性磁振造影觀察受試者的腦部活動,則發現在高動機時,前額葉和頂葉的活動較高,這是和注意力相關的區域。高動機狀況下,不管抑制是否成功,紋狀體活動都比一般狀況要高;而高動機又抑制成功時,運動輔助區前區(Pre-SMA)活動也比較高。這說明紋狀體將高動機的訊號傳遞給Pre-SMA,而Pre-SMA活動比較高的狀態下,才能成功停止動作。透過這個實驗,的確從在腦神經網路的層次顯示:內在高階的心理因素,能夠影響動作執行的停止與否。
 
參考資料:
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