儿童自我控制的发展与促进

第二节 幼儿自我控制的脑电指标

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一、研究目的

本研究将“幼儿自我控制教师评定问卷”与事件相关电位(ERP)实验相结合,通过幼儿被试与成人被试的脑电成分(N1、N2、P3)对比研究,揭示幼儿自我控制脑电机制的发展特征;另外,探寻经典脑电成分N2和P3是否可以预测幼儿的自我控制水平,说明ERP实验结果可能的社会性特征意义;通过自我控制水平的高低分组,探讨不同自我控制水平幼儿的脑机制特征,进而确定幼儿自我控制的脑电指标。

二、研究假设

第一,幼儿在认知控制实验中的表现相对于成人更困难。

第二,幼儿N1、N2和P3成分的波幅与潜伏期显著大于成人。

第三,N2和P3成分的平均波幅可以有效预测幼儿自我控制水平。

三、研究方法

(一)被试

在大连一所幼儿园按班级整群取样选取59名4岁幼儿,其中有效被试为33人,平均年龄4.06岁(SD=0.24岁),男孩21名,女孩12名。幼儿组无效被试26人,其中不愿意配合实验人数4人,单个实验条件最少可用试次低于12个的人数10人,在实验中缺失反应过多(Nogo条件下的行为正确率高于Go条件下的行为正确率)被试人数12人。另外又招募成人被试25名,有效被试20名,其中男8名,女12名,平均年龄26.05岁(SD=3.94岁)。

(二)研究工具及实验材料

问卷测量工具为“幼儿自我控制教师评定问卷”,该问卷的具体指标及用法详见前所述。问卷共32题,其中自觉性8题,坚持性9题,冲动抑制性6题,自我延迟满足9题,采用5点计分,1分代表“从不这样”,5分代表“总是这样”,各维度的得分越高代表相应的自我控制水平越高,问卷总分代表综合的自我控制水平。

实验范式采用Go/Nogo范式,为适合幼儿实验,本研究的刺激图片选择了幼儿喜爱的卡通老鼠图片(白眼睛的老鼠和红眼睛的老鼠图片),其他材料还包括指导语图片、正确错误反馈图片、结束语图片。

(三)实验程序

事先与基地幼儿园主管领导协商,并取得幼儿家长的同意。实验前一周,在幼儿被试所在班级安排一名主试(心理学专业女性研究生)参与班级内日常的教学和生活工作,以消除幼儿对主试的陌生感,建立起幼儿被试与主试的信赖关系。

正式实验时,由事先安排的班级主试带领幼儿进入脑电实验室,待被试熟悉实验室环境后,安排被试坐在舒适的扶手椅上,佩戴好幼儿专用电极帽(EGI,Oregon,USA)。调整被试的座位,使被试距电脑屏幕约60cm处,眼睛基本平视屏幕中央。

在给被试调整电极帽的同时,通过电脑呈现实验所用的指导语图片、动物图片、反馈图片以及结束语图片,刺激图片均呈现在灰色屏幕背景中央。通过主试口述电脑屏幕显示的图片,讲解将要进行的Go/Nogo按键实验(捉老鼠游戏)。此后,当各电极的头皮阻抗调至50ΚΩ以下后,启动正式实验程序,电脑呈现刺激图片,并由主试口头解释指导语如下:见到红眼睛(或者白眼睛)的老鼠就按键抓住它,见到白眼睛(或者红眼睛)的老鼠就不动。被试通过反应盒做出反应,相应反应键上贴上彩色纸片。基于防范幼儿可能出现意外情况的需要,实验过程中班级主试全程陪伴被试,安抚并规范被试的操作,指导被试在实验过程中尽可能减少头部和眼球活动。实验结束后,给幼儿自己喜欢的小礼物,并由主试护送回幼儿园。

成人实验流程与幼儿操作大致相同(不需要主试陪同),为保证同质性,成人被试实验也采用同样的实验程序。

(四)刺激呈现

实验程序采用E-Prime软件编程。实验刺激通过17英寸阴极显像管(CRT)呈现,屏幕刷新频率85赫兹。Go和Nogo刺激图片均呈现在灰色屏幕背景中央。整个实验含练习阶段和正式测试阶段。练习与正式测验阶段的实验流程见图7-1。

图7-1 Go/Nogo实验流程图

练习阶段含10个trial(Go条件与Nogo条件各占50%,随机呈现),正式测试阶段含2个block,2个block中间休息1次,时间由被试控制。每个block中含120个trial,为了增强被试的按键冲动,正式测试阶段中需要按键的条件(Go trial)占75%,不需要按键的条件(Nogo trial)为25%,Go和Nogo刺激顺序随机呈现。为防止刺激图片所带来的系统误差,被试进行实验之前随机进行了匹配,一半被试进行红眼睛老鼠作为Go刺激的实验,另一半被试进行白眼睛老鼠作为Go刺激的实验。幼儿被试完成整个实验约需12分钟。

(五)数据采集

行为数据(正确率,反应时)的记录通过E-Prime软件实现。脑电数据的收集采用128导脑电记录系统(EGI,Oregon,USA),在双眼外侧、上下各安置一个电极记录水平眼电(HEOG)和垂直眼电(VEOG),Cz点为参考电极。滤波带通为0.1~100 Hz,采样频率为250 Hz/导,头皮阻抗小于50ΚΩ。

(六)数据分析

采用NetStation软件对脑电记录数据进行离线处理。设置低通滤波为30 Hz。由于儿童的眼动电位变化可能较弱,水平眼电(HEOG)和垂直眼电(VEOG)超过±50μV的均被标记为眼动伪迹。充分排除伪迹干扰的脑电以及错误反应下的脑电,然后进行全脑参照、基线矫正等工作。因为通过观察幼儿与成人的总平均波幅,发现幼儿每个成分的峰潜伏期均可能大于成人,再结合已有关于幼儿与成人对比的研究,确定分析时段为刺激呈现前200ms至刺激呈现后1500ms(幼儿)和1000ms(成人),并确定脑电成分分析选择时间窗口:幼儿N1(80~135ms)、N200(320~520ms)、P300(550~1100ms);成人N1(80~135ms)、N200(200~320ms)、P300(320~600ms),记录脑电成分的峰平均波幅、峰潜伏期。本研究根据10-20国际系统电极配位法,N1和N2成分选择前额F3、Fz、F4点,P3成分选择顶部P3、Pz、P4点进行分析。

数据统计分析应用SPSS 15.0软件进行多因素方差分析、(偏)相关分析、多元回归分析等。

四、结果分析

(一)实验行为数据分析

为探讨幼儿与成人Go/Nogo范式下的行为特点,并考察Go/Nogo范式测量自我控制相关行为的有效性,研究首先对Go/Nogo实验的行为数据进行分析。

幼儿与成人的行为正确率描述结果见表7-11。

表7-11 成人与幼儿行为正确率的描述统计

对于行为正确率的分析,采用2(年龄分组A)×2(抑制条件G)的混合实验设计方差分析,其中年龄分组为被试间变量,抑制条件为被试内变量。结果见表7-12。

表7-12 行为正确率方差分析表

结果表明,年龄分组主效应显著(F(1,51)=86.064,p<0.001),成人的正确率显著高于幼儿;抑制条件主效应显著(F(1,51)=17.282,p<0.001),Go条件的正确率显著高于Nogo条件;年龄分组与抑制条件的交互作用显著(F(1,51)=9.525,p<0.01),在幼儿组(t=4.722,p<0.001)与成人组(t=2.792,p<0.05),Go条件的正确率显著高于Nogo条件下正确率,但是幼儿组的差异更大些。

因为Go/Nogo实验中Nogo条件下被试对刺激不进行行为操作,故反应时只考察Go水平下的行为反应时,幼儿与成人做t检验,结果见表7-13,成人的反应时显著短于幼儿(t=14.865,p<0.001)。

表7-13 Go条件下反应时成人组与幼儿组差异分析

为探究本研究所用的实验范式行为结果是否和幼儿自我控制问卷结果有相关,故考察幼儿自我控制各维度及总分和行为反应时及正确率的相关,结果见表7-14。

表7-14 幼儿自我控制各维度及总分和行为反应时及正确率的相关

结果表明,Nogo条件下的行为正确率与自我控制总分有一定程度的显著相关(r=0.347,p<0.05),并且Nogo条件下的行为正确率与冲动抑制性维度得分相关较高(r=0.476,p<0.01),表明该实验和问卷确实共同测量了有关幼儿“控制”相关的心理特征。

从以上诸多研究结果可以看出我们设计的Go/Nogo实验是有效的,能够区分不同条件下的正确率和不同年龄阶段的反应时;反应时、正确率与问卷总分及各维度得分也有一定程度的相关,并且实验内容为卡通图片,适合做幼儿的自我控制实验,为下面探讨自我控制相关的脑电特征打下基础。

(二)ERP数据分析

1.幼儿与成人ERP成分对比研究

成人与幼儿在前额部和顶部电极点上N1、N2和P3成分的平均波幅和峰潜伏期值见表7-15。

表7-15 成人与幼儿脑电成分描述统计

续表

为探讨成人与幼儿脑电成分的差异,分别以N1、N2和P3成分的平均波幅和峰潜伏期为因变量,做2(成人与幼儿年龄分组A)×2(抑制条件G)×3(电极点C)的混合设计方差分析,其中A为被试间变量,G和C为被试内变量,方差分析结果见表7-16,成人与幼儿在不同电极点上的脑电波形图见图7-2和图7-3。

表7-16 成人与幼儿脑电成分平均波幅与潜伏期方差分析表

续表

图7-2 幼儿与成人额部(Fz点附近)脑电成分

图7-3 幼儿与成人顶部(Pz点附近)脑电成分

(1)N1成分分析

由表7-16结果可知,在N1平均波幅和峰潜伏期上年龄分组主效应显著(F(1,51)=153.51,p<0.001;F(1,51)=149.01,p<0.001),幼儿的N1成分平均波幅显著大于成人的N1成分平均波幅,幼儿N1峰潜伏期显著大于成人N1峰潜伏期。

(2)N2成分分析

在N2成分平均波幅上,年龄主效应显著(F(1,51)=39.80,p<0.001),幼儿的N2平均波幅显著大于成人N2平均波幅;在N2峰潜伏期上,年龄分组主效应显著(F(1,51)=205.92,p<0.001),幼儿N2峰潜伏期显著大于成人N2峰潜伏期,抑制条件主效应显著(F(1,51)=16.72,p<0.001),Nogo条件的N2峰潜伏期显著大于Go条件N2峰潜伏期,年龄分组与抑制条件的交互作用显著(F(1,51)=7.25,p<0.05),简单效应分析结果表明,幼儿Nogo条件N2峰潜伏期显著大于Go条件N2峰潜伏期(F(1,51)=13.26,p<0.01),而成人Go和Nogo条件下N2峰潜伏期没有显著性差异(F(1,51)=0.10,p>0.05)。

本研究没有发现N2的Nogo效应,除了是因为P3成分的影响,本研究还认为是幼儿与成人N2成分平均波幅差异过大,组间差异过大的影响导致了抑制条件主效应或抑制条件与年龄分组的交互作用没有出现显著性,所以单独对幼儿及成人的N2平均波幅进行探讨发现,幼儿N2平均波幅两个抑制条件(Go和Nogo条件)差异不显著(F(1,32)=0.028,p>0.05),成人Nogo-N2平均波幅显著高于Go-N2波幅(F(1,19)=10.175,p<0.01)。

(3)P3成分分析

P3成分平均波幅上,年龄主效应显著(F(1,51)=10.99,p<0.01),幼儿的P3平均波幅大于成人的P3平均波幅;抑制条件主效应显著(F(1,51)=43.24,p<0.001),Nogo-P3平均波幅显著大于Go-P3平均波幅;电极的主效应显著(F(2,102)=7.07,p<0.05),P4点平均波幅和Pz点平均波幅显著大于P3点平均波幅;年龄分组与抑制条件交互作用显著(F(1,51)=8.89,p<0.01),简单效应分析表明,成人(F(1,19)=10.27,p<0.01)与幼儿(F(1,32)=46.77,p<0.001)不同抑制条件的差异均显著,Nogo条件下的P3平均波幅均大于Go条件下的平均波幅,只是幼儿不同条件下的差异相对于成人更大;电极与抑制条件交互作用显著(F(2,102)=3.39,p<0.05),简单效应分析表明,P3点(t=-3.36,p<0.01)、Pz点(t=-5.45,p<0.001)和P4点(t=-7.19,p<0.001)上Nogo-P3的平均波幅均大于Go-P3平均波幅,只是在P4点上的差异更大些;年龄分组、抑制条件与电极的三因素交互作用显著(F(2,102)=7.19,p<0.01),三因素交互作用简单分析表明,在P3、Pz和P4电极上成人与幼儿组的Go条件P3平均波幅均没有显著性差异(t=1.99,p>0.05;t=0.86,p>0.05;t=1.03,p>0.05),在Pz和P4电极上成人与幼儿组的Nogo条件P3平均波幅有显著性差异(t=3.86,p<0.001;t=4.16,p<0.001),幼儿Nogo条件下的P3平均波幅显著大于成人,而在P3电极上Nogo条件P3平均波幅,成人与幼儿组没有显著性差异(t=0.98,p>0.05)。

在P3的峰潜伏期上,年龄分组主效应显著(F(1,51)=394.69,p<0.001),幼儿P3峰潜伏期显著大于成人,抑制条件主效应显著(F(1,51)=5.70,p<0.05),Nogo条件下的P3峰潜伏期显著大于Go条件下的P3潜伏期。

2.ERP成分对幼儿自我控制的预测分析

通过幼儿与成人的脑电特征对比,可以发现在执行认知控制实验任务时,幼儿相对于成人来说独特的ERP成分特点,N2与P3成分是认知控制的有效指标,但是认知控制实验过程毕竟是实验室高控制下的认知过程,而这些代表个体认知控制相关的脑电指标是否可以同样预测个体人格特质水平呢?即在本研究中N2与P3这样的经典认知控制指标是否可以预测个体的自我控制水平呢?接下来本研究将结合问卷结果、行为结果及脑电数据来共同分析脑电成分对幼儿自我控制的预测。一些研究者认为事件相关电位晚成分的波幅对于抑制控制的预测更具有代表性,所以在分析时,本研究仅考察N2和P3成分的平均波幅是否可以预测幼儿自我控制水平。

(1)ERP成分对幼儿自我控制总分的预测

为防止性别因素可能的影响,所以在控制性别因素后,以自我控制总分为因变量做层次回归,第一层(Enter法)引入性别变量,第二层(Stepwise法)引入两个条件下在F3、Fz、F4点上的N2成分和P3、Pz、P4点上的P3成分的平均波幅,考察哪些脑电成分可以预测自我控制总分,结果见表7-17。

表7-17 自我控制对脑电成分波幅的层次回归表

对于自我控制的预测只有Nogo-N2的波幅显著(β=0.441,p<0.01),N2的负走向波幅越小,自我控制水平越高,结果与幼儿及成人对比研究一致,小的N2波幅与高自我控制相关。但是自我控制作为一个人格特征,其中包括了比认知控制更为复杂的成分,如本研究发现自我控制由自觉性、坚持性、冲动抑制性和自我延迟满足四个维度构成,认知控制的不同成分可能会对不同维度产生预测作用,故以每个维度为因变量,分别以两个条件下的N2和P3平均波幅为自变量做分层回归分析,考察不同成分对于不同自我控制维度的预测。

(2)ERP成分对幼儿自觉性的预测

以自觉性得分为因变量做层次回归,第一层(Enter法)引入性别变量,第二层(Stepwise法)引入两个条件下在F3、Fz、F4点上的N2成分和P3、Pz、P4点上的P3成分的平均波幅,考察哪些脑电成分可以预测自觉性,结果见表7-18。

表7-18 自觉性对脑电成分波幅的层次回归表

续表

通过层次回归发现,Nogo条件下的N2和P3波幅可以预测幼儿自觉性水平,N2成分负走向波幅越小,自觉性越高,P3成分波幅正走向越小,自觉性越高。

(3)ERP成分对幼儿坚持性的预测

以坚持性得分为因变量做层次回归,第一层(Enter法)引入性别变量,第二层(Stepwise法)引入两个条件下在F3、Fz、F4点上的N2和P3、Pz、P4点上的P3成分平均波幅,考察哪些脑电成分可以预测坚持性,结果见表7-19。

表7-19 坚持性对脑电成分波幅的层次回归表

通过层次回归发现,Nogo条件下的N2波幅可以预测幼儿坚持性水平,N2成分负走向波幅越小,坚持性越高。

(4)ERP成分对幼儿冲动抑制性的预测

以冲动抑制性为因变量做层次回归,第一层(Enter法)引入性别变量,第二层(Stepwise法)引入两个条件下在F3、Fz、F4点上的N2和P3、Pz、P4点上的P3成分平均波幅,考察哪些脑电成分特征可以预测冲动抑制性,结果见表7-20。

表7-20 冲动抑制性对脑电成分波幅的层次回归表

通过层次回归发现,Nogo条件下的P3波幅可以预测幼儿冲动抑制性水平,P3成分正走向波幅越小,冲动抑制性越高。

(5)ERP成分对幼儿自我延迟满足的预测

以自我延迟满足为因变量做层次回归,第一层(Enter法)引入性别变量,第二层(Stepwise法)引入两个条件下在F3、Fz、F4点上的N2和P3、Pz、P4点上的P3成分平均波幅,考察哪些脑电成分可以预测自我延迟满足,结果见表7-21。

表7-21 自我延迟满足对脑电成分波幅的层次回归表

通过层次回归发现,Nogo条件下的N2波幅可以预测幼儿自我延迟满足水平,N2成分负走向波幅越小,自我延迟满足水平越高。

(6)ERP成分对幼儿Nogo条件行为正确率的预测

通过以上分析发现,Nogo条件下的N2与P3成分平均波幅均可以显著预测不同的自我控制维度水平,而P3成分更倾向于预测与抑制能力相关的自我控制水平,N2成分更倾向于预测一般的自我控制水平,为进一步证明两个成分的差异,研究以抑制行为正确率为因变量做层次回归,第一层(Enter法)引入性别变量,第二层(Stepwise法)引入Nogo条件下在F3、Fz、F4点上的N2和P3、Pz、P4点上的P3成分平均波幅,考察哪些脑电成分可以预测抑制行为正确率,结果见表7-22。

表7-22 抑制行为正确率对Nogo脑电成分的层次回归表

续表

对于抑制行为正确率的预测只有Nogo-P3的波幅显著(β=-0.487,p<0.01),表明P3波幅越小,抑制行为的正确率越高。

3.不同自我控制水平幼儿ERP成分对比分析

(1)高低自我控制幼儿的ERP对比研究

根据以上研究结果,在Go/Nogo范式中,只有Nogo条件下的N2与P3成分平均波幅均可以有效预测幼儿自我控制的水平,为更清晰地看出不同自我控制水平幼儿脑电特征的差异,本研究将从另一个角度,即把幼儿按自我控制水平分成高低组,然后分析其脑电特征差异。

把幼儿被试按照自我控制问卷得分从小到大排列,前27%的被试为自我控制低分组被试,后27%的被试为高分组被试,低分组和高分组被试均为10名,分类后高低组自我控制差异显著,证明分类的合理性,结果见表7-23。

表7-23 自我控制高低组差异检验

以N2和P3成分的平均波幅和峰潜伏期为因变量,进行2(自我控制高低分组X)×2(抑制条件G)×3(电极点C)的混合设计方差分析,其中自我控制高低组为被试间变量,抑制条件和电极点为被试内变量,分别分析N2和P3的平均波幅和峰潜伏期差异,结果见表7-24。

表7-24 自我控制高低分组方差分析表

表7-24结果表明,N2平均波幅自我控制分组主效应显著(F(1,18)=4.45,p<0.05),高自控幼儿的N2平均波幅(M=-4.78,SD=3.21)显著低于低自我控制幼儿N2平均波幅(M=-7.51,SD=2.52);N2峰潜伏期抑制条件主效应显著(F(1,18)=7.24,p<0.05),Nogo-N2峰潜伏期(M=363.97,SD=102.83)显著大于Go-N2峰潜伏期(M=331.32,SD=80.01)。

P3平均波幅自我控制分组主效应边缘显著(F(1,18)=3.63,p<0.1),高自控幼儿的P3平均波幅(M=5.97,SD=2.25)低于低自控幼儿P3平均波幅(M=8.09,SD=2.73);抑制条件主效应显著(F(1,18)=25.04,p<0.001),Nogo-P3平均波幅(M=8.84,SD=3.76)显著大于Go-P3平均波幅(M=5.23,SD=2.29);电极主效应显著(F(2,36)=4.38,p<0.05),Pz点与P4点平均波幅显著高于P3点平均波幅;电极与抑制条件主效应显著(F(2,36)=4.00,p<0.05),简单效应分析表明,在P3、Pz和P4点上Nogo条件下的P3平均波幅均显著大于Go条件下的波幅(tP3=-2.31,p<0.05;tPz=-4.26,p<0.001;tP4=-5.07,p<0.001),但在Pz和P4点的差异比P3点的差异大。P3峰潜伏期因素主效应与交互作用均不显著(ps>0.05)。

自我控制高低组幼儿在抑制行为产生时(Nogo条件)的脑电波形见图7-4。

(2)Nogo条件行为正确率高低组幼儿的ERP对比研究

自我控制是个体抽象的人格特质,为宜于解释结果,我们还探讨在实验中实际行为表现不同幼儿的脑电差异,进而按照幼儿Nogo条件下行为正确率从小到大排列,前27%为行为反应低分组被试,后27%为行为反应高分组被试,低分组和高分组被试均为9名。分类后高低组Nogo条件行为正确率差异显著,证明分类的合理性,结果见表7-25。

图7-4 Nogo条件下正确率高低组幼儿脑电波形对比

表7-25 抑制行为正确率高低组差异比较

研究分别以N2和P3成分的平均波幅和峰潜伏期为因变量,进行2(抑制行为正确率高低分组V)×2(抑制条件G)×3(电极点C)的混合设计方差分析,其中抑制行为正确率高低分组为被试间变量,抑制条件和电极点为被试内变量,分别分析N2和P3的平均波幅和峰潜伏期差异,结果见表7-26。

表7-26 抑制行为正确率分组方差分析

由表7-26结果可知,以抑制行为正确率划分高低组被试,在N2成分上只有峰潜伏期的抑制条件主效应显著(F(1,16)=8.35,p<0.05),Nogo-N2峰潜伏期(M=422.96,SD=34.63)显著高于Go-N2峰潜伏期(M=391.56,SD=49.41)。

在P3平均波幅上,正确率分组主效应显著(F(1,16)=8.87,p<0.01),低正确率组幼儿的P3平均波幅(M=8.78,SD=2.62)显著高于高正确率组幼儿(M=5.69,SD=1.68);抑制条件主效应显著(F(1,16)=86.20,p<0.001),Nogo-P3平均波幅(M=9.58,SD=3.42)显著高于Go-P3平均波幅(M=4.88,SD=2.30);电极主效应显著(F(2,32)=4.94,p<0.05),Pz点平均波幅(M=8.71,SD=4.01)显著大于P3点平均波幅(M=5.87,SD=3.09);正确率分组与抑制条件交互作用显著(F(1,16)=4.64,p<0.05),简单效应分析表明,低自我控制组Nogo条件的P3平均波幅(M=11.68,SD=3.47)显著大于Go条件的P3平均波幅(M=5.88,SD=2.67)(F(1,8)=44.01,p<0.001),高自我控制组Nogo条件的P3平均波幅(M=7.49,SD=1.71)显著大于Go条件的P3平均波幅(M=3.88,SD=1.97)(F(1,8)=49.51,p<0.001),但低自我控制组两个条件的差异更大;电极与抑制条件交互作用显著(F(2,32)=4.55,p<0.05),简单效应分析表明,在P3、Pz和P4点上Nogo条件下的P3平均波幅均显著大于Go条件下的波幅(tP3=-4.12,p<0.01;tPz=-6.16,p<0.001;tP4=-5.48,p<0.001),但在Pz和P4点的差异比P3点的差异大。P3峰潜伏期因素主效应与交互作用均不显著(ps>0.05)。

五、讨论

(一)本实验对幼儿自我控制研究的有效性

本研究采用了改编的Go/Nogo任务进行幼儿脑电实验。因为要以4岁的幼儿为被试,所以改编任务不但要能体现Go/Nogo任务的本质,同时也要能适合幼儿操作,本研究选择的任务图片为幼儿喜爱的卡通形象,让幼儿对任务本身没有陌生感和厌烦情绪,同时根据预实验结果,幼儿完成脑电实验的时间一般在10分钟左右,所以本研究实验任务完成时间基本控制在12分钟左右,中间休息的时间由幼儿自行控制,为指导幼儿进行实验和避免实验中出现突发状况,研究全程由幼儿熟悉的主试陪同。为保证成人与幼儿实验结果可以有效对比,成人对比组实验也采用了该实验任务。

通过对比实验行为结果发现,成人组和幼儿组Go条件的正确率显著高于Nogo条件下行为的正确率,并且幼儿在两个条件下之间的差异要大于成人在两个条件之间的差异,这证明实验本身可以有效区分Go和Nogo两个实验条件,幼儿Go条件和Nogo条件下的正确率低于成人,并且幼儿Go条件下的反应时显著大于成人的反应时,表示该任务还有一定的年龄区分度。

在考察脑电与问卷得分之间关系之前,先考察问卷与行为指标之间的关系,相关分析表明,自我控制总分与Nogo正确率之间有中等相关,并且各个维度也和不同的行为指标有一定的相关,该结果可以证明认知控制的Go/Nogo范式在一定程度上体现了自我控制的特征。综上分析证明该任务可以有效考察幼儿的认知控制过程,该结果也表明个体在完成实验室实验时也同时受到其自身心理特征的影响,如本实验中坚持性得分与个体Go条件下的行为正确率就有一定的相关,即表明个体坚持性水平高,在完成一个时间较长的实验时,行为绩效会相对好一些,这时行为正确率或反应时等指标已经不完全能反映实验中要考察的认知过程,所以提醒研究者在做认知实验时也要同时考虑到个体的非认知心理特征。

(二)幼儿与成人认知控制ERP对比研究

本研究发现幼儿N1的平均波幅和峰潜伏期均显著大于成人,幼儿N2的平均波幅和峰潜伏期均显著大于成人,但未发现N2成分的Nogo效应,即本研究未发现Nogo-N2波幅显著大于Go-N2波幅,这与国外一些研究者的结果一致,一些研究者认为N2效应未出现是因为P3的增大导致的,但是本研究认为是幼儿与成人平均波幅差异很大,组间差异过大导致了交互作用不显著,单独对幼儿及成人的N2波幅进行探讨发现,幼儿N2波幅在两个条件下差异不显著,成人Nogo-N2波幅显著高于Go-N2波幅,据此本研究认为N2的Nogo效应没有出现,不只是受P3波幅增大的影响,同时也是因为幼儿大脑发育的不成熟,在最初阶段幼儿还无法对刺激进行有效的操作,尚未有效地区分实验的抑制条件。在N2潜伏期的分析上,发现年龄分组与抑制条件交互作用显著,幼儿Nogo-N2潜伏期大于Go-N2潜伏期,而成人没有差异,幼儿在N2潜伏期上可以有效区分抑制条件,并且Nogo-N2潜伏期的延长可能也与P3有关。

幼儿P3的平均波幅和峰潜伏期均显著大于成人,并且在P3波幅和潜伏期上,抑制条件的主效应均显著,P3可以有效地区分任务Go和Nogo两个抑制条件,并且幼儿与成人都表现出Nogo-P3平均波幅显著大于Go-P3平均波幅,只是幼儿的这种差异更大,说明P3是认知控制一个有效的指标,一些研究也认为P3成分具有一定的任务特异性,代表了个体对刺激的评估和注意,如在反应冲突时对不一致情况需要更认真的评估刺激而做出正确反应,本研究中也发现了P3成分具有类似的功能。

综上通过对比行为指标和脑电指标发现相对于成人,幼儿在执行抑制性任务时更加困难,反应时长,正确率低;在脑电指标上也发现了N1、N2和P3成分无论波幅还是潜伏期都大于成人,研究认为,N2和P3成分潜伏期与波幅的增大与大脑激活了更多脑区有关,同时也表明加工目标速度的认知操作能力较差,成人与幼儿脑电的这种差异的原因可能是幼儿的大脑相对于成人还不成熟导致的,同时证明了个体自我控制的发展与大脑的成熟有关,随着大脑越来越集中化,额叶发展更加成熟,个体的自我控制水平将会得到极大提高。但也有一些研究者认为幼儿与成人脑电成分特征的差异可能是由于刺激本身难度或幼儿与成人头骨密度和厚度的差异所致。

(三)幼儿自我控制脑电指标的确定

为探讨幼儿认知控制哪些指标可以有效预测自我控制水平,研究以自我控制总分及各维度得分和抑制行为(Nogo条件)正确率为因变量,N2和P3的平均波幅为自变量,考察哪个成分可以有效预测不同的自我控制能力水平。

研究表明只有Nogo条件下的N2和P3成分波幅可以有效预测幼儿自我控制水平,但从结果中看出N2和P3两个成分在自我控制中所表现出的功能不尽相同。

Nogo-N2的平均波幅负走向的波幅越小,自我控制水平越高,这与前人的研究结果一致,但细化到对自我控制每个维度及幼儿实际的抑制行为表现的预测,结果表明Nogo-N2波幅无法有效预测被试与抑制能力相关的自我控制维度,如其无法预测冲动抑制性和幼儿被试在实验中实际的抑制反应正确率,仅能对坚持性、自我延迟满足和自觉性进行有效的预测。

Nogo-P3的平均波幅可以预测幼儿的抑制性反应水平,P3成分的平均波幅越小,冲动抑制性水平和幼儿在实验中实际的抑制反应正确率越高,结合前面幼儿与成人的对比研究结果,我们认为P3成分的波幅既像一些研究认为的是抑制反应的指标(可以预测被试的抑制反应能力),又同时具有任务的特异性(能够区分实验条件Go反应还是Nogo反应)。

本研究为更清晰地探讨不同自我控制水平的幼儿脑电特征的差异,研究以幼儿自我控制问卷的得分划分高低自我控制组幼儿,结果发现,N2平均波幅组间差异显著,高自我控制的幼儿N2平均波幅小,P3平均波幅组间差异仅是边缘显著,高自我控制的幼儿P3平均波幅小,但N2还是不能有效地区分Go和Nogo两个抑制条件。研究又以幼儿实际任务的抑制行为正确率高低划分被试,考察任务表现出相关的脑电指标差异,研究表明P3平均波幅是有效预测幼儿实际抑制行为正确率的指标,P3平均波幅小与高抑制行为正确率相关,并且P3的平均波幅可以有效区分Go和Nogo两个抑制条件,这与幼儿和成人的对比研究及回归分析结果一致,而N2平均波幅无法预测幼儿实际的抑制行为表现,并且也无法区分Go和Nogo两个抑制条件。P3无论是在抑制行为正确率分组还是在自我控制问卷得分分组都能有效地区分实验的两个抑制条件(存在Nogo效应)。综上本研究认为,在幼儿期P3成分是一个反映抑制很好的指标,这与现阶段一些有关成人研究得出的结论一致,但N2在幼儿期虽不是反映抑制很好的指标,却是反映一般自我控制能力的指标,最近的研究也区分了“抑制”(inhibition)和“自我控制”(self-control)的区别,自我控制有着比抑制更广泛的内涵。

综合以上分析,我们认为N2和P3成分反映了幼儿自我控制的不同方面,P3成分在幼儿阶段并不是像以往研究认为的那样要么是个体对刺激的评估,要么是反应抑制,或是两者兼而有之,既反映了幼儿在操作时的任务特异性(对刺激本身的评估程度及注意),又反映了幼儿的反应抑制能力和实际表现;而N2主要可以预测坚持性和自我延迟满足等比较抽象的自我控制能力,可能反映了一种注意力集中程度或冲突监控能力,体现了幼儿个体素质,但尚不能预测幼儿实际的抑制表现,这也可能与幼儿大脑发育不成熟有关,随着年龄的增长N2成分逐渐可以区分不同的抑制条件。

另外,一些研究者在进行成人与儿童对比研究时,认为成人与幼儿脑电成分的差异有可能是由于头骨密度或厚度造成的,本研究通过对个体进行人格特征的分类,同样发现了一些相应脑电成分的差异,所以本研究认为,成人与儿童脑电成分的差异是由于成人与儿童自身心理成熟等因素造成的,头骨密度等生理因素也可能有一些影响,但不是主要影响因素。

六、结论

第一,幼儿在执行抑制任务时比成人要困难,幼儿N1、N2和P3的平均波幅和峰潜伏期显著大于成人,这可能与幼儿大脑尚未成熟有关。

第二,P3平均波幅越小,幼儿冲动抑制性、自觉性越高,实际抑制行为表现越好。在Go/Nogo范式下,P3成分平均波幅在幼儿阶段既反映了在任务操作时的任务特异性(表明对刺激的评估和注意),又反映了幼儿的反应抑制能力。

第三,N2平均波幅越小,幼儿自我控制总分、坚持性、自我延迟满足和自觉性水平越高。

第四,高水平自我控制幼儿的大脑发育比低水平自我控制幼儿的大脑发育要成熟。