《Psychophysiology》：Single-Trial Relationships Between the Error-Related Negativity, Pe, Error-Related Pupillary Dilation Response, and Post-Error Behavior
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本综述深入探讨了错误相关负波（ERN）、错误后正波（Pe）和错误相关瞳孔扩张反应（PDR）这三个关键生理指标在单试次水平和个体间水平上与错误后行为调整（包括反应时减慢和准确率提升）的复杂关系。文章通过严谨的多层次分析揭示了ERN、Pe和PDR在预测错误后行为调整中的独特与共同作用，强调了分析层次（单试次vs.个体平均）对研究结论可能产生的根本性影响（如辛普森悖论），为理解错误监控的神经机制及其与行为适应的联系提供了新的重要见解。
背景与意义
为了在任务中达到最佳表现，检测错误的发生通常是有帮助的。然而，大脑中这一过程如何展开仍然难以捉摸。利用脑电图（EEG）和事件相关电位（ERP）方法，尤其是错误相关负波（ERN），已成为测量大脑错误加工的常用手段。ERN振幅与任务注意力和一般认知控制能力相关，但先前研究难以一致地将ERN振幅与从中测量ERN的任务中的行为准确率或反应时联系起来。这种关系的缺失可能源于许多难以控制的因素，因此有必要探索其他汇聚性测量指标来理解错误加工和随后的行为调整。
本研究考察了错误加工的另外两个生理标记——阶段性瞳孔扩张反应（PDR）和错误后正波（Pe）——如何与错误后行为相关。同时，也考察了这三个错误加工生理指标之间的关系。辛普森悖论可能解释了为何先前研究在ERN振幅与错误后行为之间难以发现一致且强关联的原因，即个体间分析与个体内分析可能得出完全相反的结论。因此，在多个分析层面上检验这些关系至关重要。
错误相关负波（ERN）是否预测错误后行为调整？
研究表明，在单试次水平上，错误试次的ERN、Pe和PDR这三个生理错误加工指标的振幅都能预测错误后的准确率。而在个体水平上，只有PDR能预测平均错误后准确率。对于错误后减慢，在单试次水平上，只有Pe能预测错误后减慢，而在个体水平上，只有ERN能预测错误后减慢。此外，研究发现ERN和Pe都与PDR振幅相关，这与Pe和PDR可能共享潜在神经机制的假设一致，但ERN（假设不共享神经机制）也能预测瞳孔振幅的独特变异。这些结果共同表明，PDR和Pe可能是有前景的错误后行为调整指标，并凸显了在多个分析层次上检验关系的必要性。
错误后正波（Pe）是否预测错误后行为调整？
Pe是错误后出现的一个正偏向，被认为代表个体对错误的意识觉察，而ERN仅代表错误检测，这表明它们是可分离的过程。因此，Pe可能预测行为的独特变异。一些研究表明，Pe是大脑中标记错误识别的证据积累标志。尽管较少研究考察Pe与错误后行为的关系，且多数关注的是平均Pe振幅与平均错误后减慢（PES）的关系，但本研究发现在单试次水平上，Pe振幅能预测错误后减慢和错误后准确率（PEA）。
错误相关瞳孔扩张反应（PDR）是否预测错误后行为调整？
错误相关的PDR反映了对意外运动错误的定向反应，可能受到蓝斑去甲肾上腺素（LC-NE）活动的影响。这种定向反应可能以不同方式影响行为。少数同时记录瞳孔和EEG的研究发现，较大的PDR振幅确实能预测更大的错误后减慢和下一试次更高的准确率可能性。本研究旨在复制和扩展这些发现，并厘清PDR是否能解释超越ERN或Pe振幅的变异。
ERN、Pe和错误相关PDR之间的关系
理解这三个错误敏感测量之间的关系至关重要，因为它们可能反映相似或不同的错误加工过程。例如，ERN和PDR可能都受到去甲肾上腺素的影响。同样，历史上关于ERN和Pe在多大程度上代表可分离过程存在争论。当前研究似乎表明Pe代表一个与ERN不同的错误监控过程。直接比较这些测量之间的相关性将有助于理解它们的收敛和分离程度。
方法
本研究对已发表研究（LoTemplio, Silcox, et al. 2023）进行了二次数据分析。最终样本包括53名参与者，他们完成了Eriksen Flanker任务，同时记录了EEG和瞳孔数据。EEG数据用于提取ERN（在FCz电极点，反应后15-65 ms时间窗）和Pe（在Pz电极点，反应后141-341 ms时间窗）的振幅。瞳孔数据用于提取PDR（反应后180-1100 ms时间窗）的振幅。行为指标包括错误后减慢（PES）和错误后准确率（PEA）。分析计划主要包括两部分：1）生理错误加工指标与错误后行为（减慢和准确率）的关系（单试次水平和个体水平）；2）ERN、Pe和PDR反应之间的关系。
结果
错误后减慢：在单试次水平上，只有Pe振幅能显著预测错误后减慢，Pe振幅越大，下一试次反应越慢。在个体水平上，只有平均ERN振幅能显著预测平均错误后减慢，ERN振幅越大（越负），错误后减慢越明显。
错误后准确率：在单试次水平上，ERN、Pe和PDR振幅均能显著预测错误后准确率。较大的ERN振幅（更负）、较大的Pe振幅和较大的PDR振幅均预示着下一试次有更高的正确率概率，其中PDR的效应量最大。在个体水平上，只有平均PDR振幅能显著预测平均错误后准确率。
ERN、Pe和PDR之间的关系：在单试次水平上，ERN振幅和Pe振幅均能预测PDR振幅。ERN振幅越大（更负），瞳孔振幅越大，且这种关系在正确和错误试次中均存在。Pe振幅对PDR振幅的预测作用则受到试次准确性的调节，仅在正确试次中关系显著。此外，ERN振幅能预测Pe振幅，且在正确试次中的关系强于错误试次。在个体水平上，这些生理指标之间的相关性不显著。
讨论
本研究的突出发现是，三个错误加工的生理指标——ERN、Pe和PDR——在单试次水平上都能够独特地预测错误后准确率。这表明它们可能反映了错误后行为调整的不同生理贡献者。然而，在预测错误后行为时，分析层次（单试次 vs. 个体平均）至关重要，结果可能在不同层次上分离（辛普森悖论）。Pe在单试次水平上对错误后减慢和准确率都有预测作用，而PDR则在预测错误后准确率方面表现出最强的效应。ERN、Pe和PDR之间的复杂关系提示它们可能共享部分神经机制（如可能与LC-NE系统相关的普遍唤醒水平），但也承担着不同的功能角色（如错误检测、意识觉察、定向反应）。未来的研究需要采用实验性操作来进一步阐明这些生理指标之间的因果关系及其对行为调整的独特贡献。
结论
本研究结果表明，Pe和PDR可能是预测错误后行为调整的有前景的指标，特别是当在单试次水平上进行考察时。研究强调了在多个分析层次上考察脑-行为关系的必要性，以避免潜在的混淆，并更准确地描绘错误加工各成分的协同动力学及其对后续行为调整的影响。错误后准确率可能比错误后减慢更能直接反映行为调整。未来的工作有必要进一步阐明ERN和Pe对错误后准确率的独特贡献，并利用实验方法探索这些生理指标之间的因果关系。
