失匹配負(fù)波研究的主要爭(zhēng)論與動(dòng)向

失匹配負(fù)波研究的主要爭(zhēng)論與動(dòng)向

B842：A1006-6020(2010)-00-0369-08失匹配負(fù)波(mismatchnegativity，MMN)是Ntnen等最先提出的一種內(nèi)源性事件相關(guān)電位(event-relatedpotential,ERP)，出現(xiàn)在刺激后100-250ms。盡管一提出，許多研究就對(duì)其應(yīng)用價(jià)值給予了高度關(guān)注(Escera，2007)，但限于早期研究范式多為單一的Oddball范式，且以單一腦電檢測(cè)技術(shù)為主，導(dǎo)致對(duì)其性質(zhì)及加工仍存諸多疑惑，如MMN究竟反映的是完全自動(dòng)加工還是部分自動(dòng)加工等。隨著近年多特征選擇性MMN范式(multi-featureparadigm)的產(chǎn)生，以及高時(shí)間精度腦電技術(shù)和高空間精度腦成像技術(shù)的結(jié)合(Thnnessen,Zvyagintsev,Harke,Boers,Dammers,Norra,etal.,2008)，MMN的研究涌現(xiàn)出許多新動(dòng)向?，F(xiàn)在的研究不僅對(duì)以往的爭(zhēng)論提供了較明確的解釋?zhuān)疫€引發(fā)了許多新觀點(diǎn)。本文就此對(duì)近年來(lái)有關(guān)失匹配負(fù)波的研究進(jìn)行簡(jiǎn)要分析和總結(jié)，并重新審視了失匹配負(fù)波以往的若干爭(zhēng)論，力圖在此基礎(chǔ)上闡明其性質(zhì)和加工，也期望對(duì)此基礎(chǔ)研究的加強(qiáng)有所促進(jìn)。1MMN簡(jiǎn)介失匹配負(fù)波是小概率的偏差刺激所獲得的ERP減去大概率標(biāo)準(zhǔn)刺激所得ERP的差異負(fù)波，它是Ntnen用Oddball范式進(jìn)行P300的研究中所獲得的一種內(nèi)源性事件相關(guān)電位負(fù)成分(Ntnen，Jacobsen，Winkler，2005)。所謂Oddball范式是指獲得經(jīng)典P300的一種范式，其要點(diǎn)是將由兩種刺激組成的同一感覺(jué)通路的一系列刺激隨機(jī)呈現(xiàn)，但這兩種刺激出現(xiàn)概率不同，一種出現(xiàn)概率很大(85％)，稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)刺激；另一種出現(xiàn)概率很小(15％)，稱(chēng)偏差刺激。這兩種刺激隨機(jī)出現(xiàn)在呈現(xiàn)系列中，要求被試發(fā)現(xiàn)偏差刺激后盡快按鍵或記憶其數(shù)目，即偏差刺激作為靶刺激。由于偏差刺激呈現(xiàn)具有偶然性，所以很易在偏差刺激呈現(xiàn)300ms左右觀察到一個(gè)正波。該波在Pz附近最高，即P300(魏景漢，羅躍嘉，2002)，與此相似，失匹配負(fù)波則是該范式下100-250ms觀測(cè)到的一個(gè)負(fù)向偏移。后來(lái)研究者進(jìn)一步將Oddball范式劃分成主動(dòng)和被動(dòng)兩種模式。主動(dòng)模式指在刺激系列中重復(fù)出現(xiàn)的大概率(標(biāo)準(zhǔn)刺激、非靶刺激)中隨機(jī)插入刺激參數(shù)不同的小概率(偏差刺激、靶刺激)，讓被試辨認(rèn)偏差刺激；而被動(dòng)模式是讓被試不注意所有刺激信號(hào)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不論是哪種模式，小概率事件都可產(chǎn)生一個(gè)MMN，大概率則不誘發(fā)MMN。不過(guò)，新近研究發(fā)現(xiàn)即使不是Oddball范式也可產(chǎn)生MMN。總之，以往研究多傾向于關(guān)注MMN應(yīng)用價(jià)值(羅躍嘉，魏景漢，1996)，這些研究顯示MMN可廣泛應(yīng)用于精神分裂癥、阿茨海默氏綜合癥、誦讀困難和發(fā)展性口吃等多種臨床病癥的鑒別、診斷和治療。2傳統(tǒng)MMN爭(zhēng)論的新解釋2.1MMN反映的是完全自動(dòng)加工還是部分自動(dòng)加工？Ntnen一提出失匹配負(fù)波(MMN)，就根據(jù)其相關(guān)研究總結(jié)失匹配負(fù)波反映的是自動(dòng)化的加工，不受注意影響，且該觀點(diǎn)還得到了隨后眾多研究的支持。這些研究發(fā)現(xiàn)，在雙耳分聽(tīng)條件下，相關(guān)輸入和無(wú)關(guān)輸入中的偏差刺激均引起了相似的MMN。同時(shí)還有研究發(fā)現(xiàn)，被試從事閱讀任務(wù)時(shí)，聽(tīng)覺(jué)通道是非注意通道，但聽(tīng)覺(jué)通道依然會(huì)出現(xiàn)MMN，且當(dāng)被試從事比閱讀更需要注意資源的任務(wù)時(shí)，聽(tīng)覺(jué)偏差刺激仍然可誘發(fā)MMN。這也就是說(shuō)，在注意資源貧乏或無(wú)注意資源條件下被試均能被偏差刺激誘發(fā)MMN(傅世敏，魏景漢，1996a；Ntnenetal，2005)。傅世敏和魏景漢(1996b)也贊同這種觀點(diǎn)，他們?cè)谘芯恐性O(shè)置了800Hz短純音的標(biāo)準(zhǔn)刺激和1000Hz短純音的偏差刺激，前者出現(xiàn)概率為85％，后者出現(xiàn)概率為15％，然后讓被試在完成視覺(jué)任務(wù)的同時(shí)監(jiān)測(cè)聽(tīng)覺(jué)刺激，并按要求做出特定的按鍵反應(yīng)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在注意與非注意聽(tīng)覺(jué)條件下，聽(tīng)覺(jué)偏離刺激均誘發(fā)出失匹配負(fù)波；注意聽(tīng)覺(jué)刺激時(shí)140-180ms的偏離相關(guān)負(fù)波與非注意時(shí)該時(shí)程負(fù)波的平均波幅之間無(wú)顯著差異，而注意時(shí)180-220ms的偏離相關(guān)負(fù)波的平均波幅大于非注意時(shí)同一時(shí)程的負(fù)波；非注意聽(tīng)覺(jué)時(shí)失匹配負(fù)波的平均波幅和峰潛伏期不受視覺(jué)任務(wù)難度的影響，這些表明失匹配負(fù)波確實(shí)反映的是完全的自動(dòng)加工。但也有研究者并不認(rèn)同MMN反映完全自動(dòng)加工的觀點(diǎn)，其中最典型的就是Woldorff。他們認(rèn)為Ntnen實(shí)驗(yàn)中刺激呈現(xiàn)過(guò)慢，被試有機(jī)會(huì)借助刺激間隙將注意轉(zhuǎn)換到非注意通路，從而導(dǎo)致非注意不純，引起注意與非注意差異不明顯。若增加非注意純度則應(yīng)顯出注意ERP與非注意ERP的差異。為此他提高刺激呈現(xiàn)速度以保障注意與非注意的高純度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高度注意時(shí)的MMN果然大于非注意時(shí)的MMN(Woldorff,Hackley,Hillyard，1991)。針對(duì)此，他們認(rèn)為MMN盡管反映的是自動(dòng)加工，但由于其受注意影響，因此MMN不能反映完全自動(dòng)加工，只能反映部分自動(dòng)加工。但Ntnen認(rèn)為這還不足以說(shuō)明MMN不是反映完全的自動(dòng)加工(Ntnen，Paavilainen,Rinne,Alho,2007)，他隨后在驗(yàn)證中發(fā)現(xiàn)Woldorff等實(shí)驗(yàn)中的MMN混有N2b成分，而該成分是與注意密切相關(guān)的一個(gè)負(fù)成分，從而導(dǎo)致MMN是否受注意影響仍無(wú)定論。隨后其他研究者對(duì)MMN是否反映自動(dòng)加工及反映的是強(qiáng)自動(dòng)性還是部分自動(dòng)加工進(jìn)行了大量研究(Garrido,Friston,Kiebel,Stephan,Baldeweg,Kilner,2008;Garrido,Marta,James,Kilner,Klaas,Stephan,etal.,2009;Wei,Chan,Luo,2002)，但這些研究大多支持MMN反映部分自動(dòng)加工。也有研究發(fā)現(xiàn)聽(tīng)覺(jué)MMN波幅不受注意影響，MMN的小波幅可反映完全自動(dòng)加工，但MMN的潛伏期可反映控制加工(羅躍嘉，魏景漢，1998)，進(jìn)而提出了MMN潛伏期和波幅兩指標(biāo)分別反映不同加工性質(zhì)的觀點(diǎn)。此外，由于以往采樣多是正常被試，很難保證實(shí)驗(yàn)中非注意條件下無(wú)注意參與。于是許多研究者開(kāi)始將這種以健康被試為樣本的實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)向具有注意缺陷的被試和正常被試對(duì)照的研究，以保證非注意條件的純凈性。近期，以閱讀障礙、注意缺陷和兼具閱讀障礙與注意缺陷的患者及正常人為被試的研究發(fā)現(xiàn)(Huttunen-Scott，Kaartinen,Tolvanen,Lyytinen,2008)，注意缺陷患者也產(chǎn)生了MMN，且其波幅與正常被試無(wú)顯著差異，但注意缺陷被試的MMN潛伏期明顯短于正常被試，支持羅躍嘉(1998)的結(jié)論，即MMN的波幅反映的是無(wú)需注意的自動(dòng)加工，而MMN的潛伏期反應(yīng)的是需注意參與的控制加工。同時(shí)，以注意功能障礙患者進(jìn)行的研究也得到了類(lèi)似結(jié)果，研究發(fā)現(xiàn)注意缺陷患者的注意缺陷量表得分與MMN潛伏期成正相關(guān)，而與MMN波幅成負(fù)相關(guān)(Sawada,Negoro,Iida,Kishimoto,2008)。綜上可得，并不能簡(jiǎn)單認(rèn)為MMN是反映完全自動(dòng)加工還是部分自動(dòng)加工，同時(shí)也不能認(rèn)為其爭(zhēng)論是強(qiáng)自動(dòng)性與部分自動(dòng)性的爭(zhēng)論。其實(shí)，MMN是既可反映自動(dòng)加工，又能反映控制加工的。只是其不同指標(biāo)反映加工的不同性質(zhì)，MMN波幅可作為不受注意調(diào)節(jié)的自動(dòng)加工的重要指標(biāo)，而潛伏期則可作為受注意調(diào)節(jié)的控制加工的重要指標(biāo)。2.2MMN是否存有聽(tīng)覺(jué)通道特異性？由于Oddball范式早期多用作聽(tīng)覺(jué)通道研究，且MMN最早也是在聽(tīng)覺(jué)通道發(fā)現(xiàn)的，因此導(dǎo)致許多研究者將MMN視為一種音響腦電差異波，認(rèn)為MMN是聽(tīng)覺(jué)通道特異的(Ntnenetal.,2007)。然而，近年許多研究對(duì)此質(zhì)疑，認(rèn)為即使MMN的聽(tīng)覺(jué)通道特異性是由視、聽(tīng)通道的加工特點(diǎn)決定的，但聽(tīng)覺(jué)通道除了產(chǎn)生MMN所必需的串行加工外，還存在視覺(jué)通道為主的并行加工，反之，視覺(jué)通道也存在部分產(chǎn)生MMN的串行加工，故而視覺(jué)通道也應(yīng)存在視覺(jué)MMN(Ntnenetal.，2007)。Pazo-Alvarez等則更具體地指出，除了變化知盲(changeblindness)、注意跳出(pop-out)以及分割紋理的視覺(jué)搜索(visualsearchistexturesegmentation)外，都應(yīng)有類(lèi)似聽(tīng)覺(jué)通道的視覺(jué)MMN(Pazo-Alvarez,Cadaveira,2003)。這種理論上的質(zhì)疑得到了近期實(shí)證研究的支持。許多實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)視通道確實(shí)也能檢測(cè)到MMN。Maekawa等發(fā)現(xiàn)圓形黑白間隔的風(fēng)車(chē)類(lèi)視覺(jué)刺激可檢測(cè)到視覺(jué)MMN，不過(guò)所得MMN是雙峰，早期峰在150-200ms左右，定位于頂-枕區(qū)；而晚期峰200-300ms左右，定位于后顳葉(Maekawa,Goto,Kinukawa,Taniwaki,Kanba,Tobimatsu,2005)。Urban等(Urban,Kremláek,Masopust,Libiger,2008)、Tales等(Tales,Haworth,Wilcock,Newton,Butler,2008；Tales,Butler，2006)設(shè)計(jì)一種視覺(jué)MMN任務(wù)分別對(duì)精神分裂癥和阿茨海默氏綜合癥患者進(jìn)行研究，也檢測(cè)到了視覺(jué)MMN(vMMN)，但前者檢測(cè)到的是在100-200ms的單峰MMN，而后者兩次檢測(cè)到的均是雙峰MMN，潛伏期分別在140-250ms和250-400ms左右。Czigler等對(duì)重復(fù)視覺(jué)刺激的研究也檢測(cè)到了潛伏期分別為100-140ms和220-260ms的雙峰MMN波。盡管這些研究所得視覺(jué)MMN不一致，但卻都表明確實(shí)存在視覺(jué)MMN。至于為什么各研究中所得MMN的波峰和腦電時(shí)程不一致，研究者認(rèn)為可能與研究中MMN視覺(jué)刺激的呈現(xiàn)間隔SOA有關(guān)，即其受刺激間間隔(ISI或SOA)影響明顯。Astikainen等通過(guò)設(shè)置一個(gè)控制-偏差條件(control-deviant)和傳統(tǒng)oddball范式的兩條件對(duì)MMN的刺激間隔效應(yīng)進(jìn)行了探討。實(shí)驗(yàn)中他們檢測(cè)到了頂葉、枕葉和額葉三個(gè)腦區(qū)的MMN，但額葉的MMN不明顯，而頂葉也缺乏記憶特異性，只有枕葉的視覺(jué)MMN非常清晰。該MMN不隨視覺(jué)屬性(顏色、運(yùn)動(dòng)方向、方位等)變化而變化，同聽(tīng)覺(jué)MMN極相似，不僅兩者的極性和潛伏期相同，而且兩者的頭皮定位也相同，均定位在相應(yīng)通道的初級(jí)感覺(jué)皮層。另外該研究還發(fā)現(xiàn)視覺(jué)MMN如同聽(tīng)覺(jué)MMN一樣，超過(guò)感覺(jué)記憶的持續(xù)時(shí)間就會(huì)消失，即視覺(jué)MMN的ISI超過(guò)1000ms(視感覺(jué)記憶持續(xù)時(shí)間約為1s)就會(huì)消失，如同聽(tīng)覺(jué)MMN的ISI超過(guò)4000ms(聽(tīng)覺(jué)感覺(jué)記憶持續(xù)時(shí)間約為4s)就會(huì)消失一樣(Astikainen,Lillstrang,Ruusuvirta,2008)。該結(jié)果得到了隨后研究的支持(Maekawa,Tobimatsu,Ogata,Onitsuka,Kanba,2009)，新近Herholz等所得意象MMN(imagerymismatchnegativity)的結(jié)果也都支持MMN并非聽(tīng)覺(jué)通道特異的，其他通道也存在MMN(Herholz,Lappe,Knief,Pantev,2009)。同時(shí)還表明視覺(jué)MMN與聽(tīng)覺(jué)MMN類(lèi)似，產(chǎn)生機(jī)制均與感覺(jué)記憶的持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)，但與聽(tīng)覺(jué)MMN的差異及更深層的機(jī)制還有待探討。3MMN研究的新動(dòng)向3.1MMN與ERN是否是相同的加工過(guò)程一直以來(lái)由于MMN研究相對(duì)較多，ERN的研究相對(duì)較少，人們對(duì)MMN與ERN(錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波，errorrelatednegativity)的關(guān)系認(rèn)識(shí)不是很清楚。盡管目前尚無(wú)研究明確指出MMN與ERN是相似或相同的加工過(guò)程，但是許多研究對(duì)ERN產(chǎn)生機(jī)制進(jìn)行解釋多偏向失匹配加工的解釋?zhuān)唧w的有如：表征失匹配理論(mismatchtheory)或錯(cuò)誤檢測(cè)理論(errordetectiontheory)。表征失匹配理論認(rèn)為前扣帶回(anteriorcingulatecortex，ACC)主要通過(guò)對(duì)應(yīng)該的、正確的反應(yīng)和實(shí)際的表征進(jìn)行比較，當(dāng)其檢測(cè)到反應(yīng)與實(shí)際表征不匹配時(shí)就產(chǎn)生了ERN，且不匹配程度越大，ERN波幅越大。換言之，當(dāng)反應(yīng)表征不匹配程度最大時(shí)就會(huì)引起最大的ERN，此已得到許多實(shí)驗(yàn)研究支持(劉春雷，張慶林，2009)。而這與MMN理論中的記憶痕跡說(shuō)和感覺(jué)疲勞說(shuō)這類(lèi)觀點(diǎn)極為一致。記憶痕跡說(shuō)和感覺(jué)疲勞說(shuō)這類(lèi)MMN的理論解釋也都普遍認(rèn)為MMN是由于當(dāng)前的事件與感覺(jué)記憶中的痕跡不匹配引發(fā)的。同時(shí)，研究也發(fā)現(xiàn)MMN是隨標(biāo)準(zhǔn)刺激和偏差刺激差異的增大而增大的，這似乎表明MMN與ERN反映相同的加工過(guò)程。此外，ERN的預(yù)期違反假說(shuō)(expectancy-deviationhypothesis)與MMN的預(yù)編碼(predictivecodinghypothesis)解釋也極其相似。ERN的預(yù)期違反假說(shuō)認(rèn)為ERN或反饋相關(guān)負(fù)波FRN(feedbackrelatednegativity)是由預(yù)期違反引起的(Oliveira，McDonald，Goodman，2007)，而預(yù)編碼主張MMN是自下而上的輸入(即外界輸入)的預(yù)測(cè)失敗及隨后對(duì)預(yù)測(cè)錯(cuò)誤的抑制所導(dǎo)致的。比較這兩種理論解釋?zhuān)浑y發(fā)現(xiàn)二者基本都認(rèn)同ERN或MMN是自上而下的預(yù)加工和自下而上的輸入加工的差異導(dǎo)致的。此即表明MMN與ERN確實(shí)可能反映的是相同的加工機(jī)制。但由于目前少有研究將ERN與MMN置于同一研究中進(jìn)行討論，對(duì)其是否屬于同一種加工機(jī)制，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。同時(shí)，這也提示今后研究可對(duì)兩者進(jìn)行比較分析。3.2MMN能否反映社會(huì)認(rèn)知加工Kawakubo和Kasai(2006)首先在其研究基礎(chǔ)上提出了MMN不僅反映“冷”認(rèn)知加工，還可反映“熱”的社會(huì)認(rèn)知加工的觀點(diǎn)。他們對(duì)23名精神分裂癥患者和28名正常被試進(jìn)行了ERP研究，發(fā)現(xiàn)個(gè)體語(yǔ)言相關(guān)的MMN與精神分裂癥患者的言語(yǔ)交流問(wèn)題特性有密切聯(lián)系，而不僅僅是與精神分裂癥患者的一般認(rèn)知能力有關(guān)。這表明，MMN可能不僅僅反映的是純粹的“冷”認(rèn)知加工，還可能反映個(gè)體社會(huì)功能或社會(huì)認(rèn)知加工。Zhao等采用不同情緒面孔刺激的實(shí)驗(yàn)(Zhao，Li，2006)，驗(yàn)證了這種MMN受情緒或動(dòng)機(jī)影響，反映社會(huì)認(rèn)知加工的結(jié)論。他在研究中發(fā)現(xiàn)不同情緒面孔引起的MMN時(shí)程不一樣，悲傷面孔引起的MMN時(shí)程略慢于愉快面孔所引起MMN的時(shí)程，且悲傷面孔的MMN持續(xù)時(shí)間也大于愉快面孔引起的MMN。而從生物進(jìn)化意義上來(lái)說(shuō)，悲傷情緒源自個(gè)體的負(fù)性事件，是個(gè)體力圖回避的，與積極情緒相比，具有更強(qiáng)的生物進(jìn)化意義，從而導(dǎo)致個(gè)體在觀察到悲傷情緒面孔刺激時(shí)引發(fā)更強(qiáng)、時(shí)程更長(zhǎng)的MMN。Schirmer則直接檢測(cè)到了焦慮情緒的MMN(Schirmer,Escofier,2010)，這表明MMN確實(shí)能在一定程度上反映與情緒有關(guān)的社會(huì)認(rèn)知加工。關(guān)于錯(cuò)誤相關(guān)負(fù)波和反饋負(fù)波的研究也側(cè)面支持MMN可能反映社會(huì)功能和社會(huì)認(rèn)知加工的結(jié)論。因?yàn)殄e(cuò)誤相關(guān)負(fù)波或反饋負(fù)波與MMN在腦電的事件時(shí)程上極接近，基本都在150-250ms內(nèi)。也就是說(shuō)它們時(shí)程結(jié)構(gòu)上的相似性可能導(dǎo)致功能上的某些相似(Horvath,Winkler,Bendixen,2008)。而Yu等在一個(gè)賭博任務(wù)中同時(shí)記錄被試自己行為結(jié)果的反饋和他人結(jié)果反饋腦電，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種情況下都獲得了反饋相關(guān)負(fù)波或類(lèi)反饋相關(guān)負(fù)波(Yu，Luo,Ye,Zhou,2007)，李鵬和李紅(2008)認(rèn)為這表明反饋負(fù)波反映了社會(huì)情緒加工。若如此，由于MMN與其時(shí)程極近，那么MMN有可能也不僅僅是反映純粹的知覺(jué)加工和前知覺(jué)加工(preattentiveprocessing)，可能也受到個(gè)體情緒和動(dòng)機(jī)，乃至社會(huì)經(jīng)驗(yàn)的影響。Herholz等(2009)就發(fā)現(xiàn)在無(wú)直接的外界刺激輸入情況下，音樂(lè)家聽(tīng)到不正確曲調(diào)會(huì)產(chǎn)生意象MMN，但非音樂(lè)家卻不會(huì)。研究者認(rèn)為此即表明MMN并不有賴于感覺(jué)記憶痕跡，而是依賴于以往音樂(lè)經(jīng)驗(yàn)。綜上可知，MMN可能并非僅僅反映的是單純認(rèn)知的加工，還可能反映社會(huì)功能和社會(huì)認(rèn)知加工，但這有待今后的進(jìn)一步驗(yàn)證。4總結(jié)與展望盡管MMN是一種較早發(fā)現(xiàn)的與心理活動(dòng)密切相關(guān)的自動(dòng)負(fù)波成分，且其所具自動(dòng)性和早期性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于臨床，但對(duì)其理論機(jī)制的探討則主要是近幾年才開(kāi)始的，從而導(dǎo)致對(duì)MMN的理解仍存諸多疑問(wèn)，今后可從以下幾方面開(kāi)展研究。第一，注重MMN研究中高時(shí)間精度腦電技術(shù)和高空