停止和改变预期与非预期运动

《Biological Psychology》：Stopping and Changing Expected and Unexpected Movements

　　

根据不断变化的环境需求取消或调整计划动作的能力对于应对复杂世界至关重要。过去研究表明，个体对即将发生的运动需求的预期会影响动作启动速度，但这一预期对后续动作取消或调整的影响尚不明确。25名健康成人完成了停止信号任务（SST）和停止改变任务（SCT），其中偏向线索（如“70%左”）准确指示了需要左或右按钮按压的概率。如预期所示，与线索一致的反应比不一致的反应更快；然而，偏向线索对停止速度的行为学或生理学（肌电，EMG）指标无影响。研究人员发现停止改变任务中的停止潜伏期比停止信号任务更快，这与近期其他研究一致。但第二个实验（25名健康成人）在两个任务中使用相同刺激（仅改变指令），未发现差异，这凸显了停止过程对刺激效应的敏感性，以及文献中常见的混淆因素。研究人员还观察到，动作重新编程（在一次停止后）的生理学指标在一致试次中比不一致试次更快。总体而言，这些结果表明，伴随预期运动的准备性改变会影响停止前后运动执行，但停止机制本身独立于这些准备。这些结果阐明了在真实环境中动作取消和适应如何应用，其中预期持续与运动计划相互作用。

**论文解读：停止与改变预期与非预期运动——基于肌电的停止信号与停止改变任务研究**

**研究背景与问题**
在动态环境中，人类需要根据环境变化灵活取消或调整已计划动作，这种能力被称为反应抑制。停止信号任务（SST）和停止改变任务（SCT）是研究该能力的经典范式。以往研究表明，个体对即将发生的运动方向的预期（如通过概率线索提示“70%左”）会加速或减慢动作启动速度。然而，这种预期是否影响后续动作的取消（停止）或调整（改变），尚不清楚。此外，SST与SCT中的停止速度是否存在差异（尤其当任务分开执行而非混合执行时），以及刺激特征对停止过程的影响，在文献中存在争议。本研究旨在通过引入试次水平的概率偏向线索，结合肌电（EMG）直接测量肌肉层面的停止潜伏期（CancelTime）和动作重新编程时间，系统探究预期对停止与改变过程的影响，并澄清SST与SCT停止速度差异的来源。论文发表在《Biological Psychology》。

**研究方法与技术**
研究采用两个独立实验，共50名健康成人（实验1：25人，实验2：25人），均来自澳大利亚塔斯马尼亚大学心理学研究参与计划或直接邀请。关键技术方法包括：
1. **行为学任务**：设计带偏向线索（“70%左”或“70%右”）的停止信号任务（SST）和停止改变任务（SCT）。在SCT中，改变信号要求参与者抑制对原始刺激的反应并立即用对侧手执行新动作。实验1中SCT改变信号为刺激位置变化，SST停止信号为颜色变化；实验2中两个任务均采用颜色变化作为停止/改变信号，以控制刺激效应。
2. **肌电图（EMG）**：在双手第一背侧骨间肌（FDI）记录EMG信号，通过滤波、整流、阈值算法检测部分爆发（partial bursts），计算CancelTime（停止信号/改变信号到部分爆发峰值的时间，反映停止潜伏期）和动作重新编程时间（部分爆发峰值到正确反应EMG起始的时间）。
3. **统计分析**：采用广义线性混合模型（GLMM）和贝叶斯独立样本t检验评估效应。

**研究结果**
- **实验1结果**
- **反应时（RT）**：一致试次反应时显著快于不一致试次（所有任务均显著）；SST和SCT中的反应时均慢于纯选择反应任务（CRT），体现前瞻性减慢。
- **改变反应时**：一致与不一致试次间无显著差异。
- **停止信号反应时（SSRT）**：SCT中的SSRT（^a约234ms）显著快于SST（约279ms），一致性无显著主效应。
- **CancelTime**：SCT中的CancelTime（约177ms）显著快于SST（约229ms），一致性无显著效应；贝叶斯检验支持一致性无效应的零假设（SST: BF₀₁=7.72；SCT: BF₀₁=13.64）。
- **部分爆发频率**：SST中部分爆发比例（约66%）显著高于SCT（约46%）。
- **动作重新编程**：在SCT中，一致试次的重新编程时间（约350ms）显著快于不一致试次（约364ms）。

- **实验2结果**（控制刺激效应，两任务均使用颜色变化）
- **反应时**：一致试次显著快于不一致试次，但任务间无显著差异（SSRT无显著条件效应，CancelTime无显著条件或一致性效应）。
- **CancelTime**：SST与SCT间无显著差异（BF₀₁=1.69，仅轶闻证据），一致性无效应（BF₀₁=12.05）。
- **部分爆发频率**：SST显著高于SCT，与实验1一致。
- **动作重新编程**：一致试次（约411ms）显著快于不一致试次（约431ms），重复实验1结果。

**讨论与结论**
综合两实验，研究人员得出以下核心结论：
1. **偏向线索不影响停止速度**：尽管概率线索显著影响动作执行速度（一致试次更快），但对停止潜伏期（CancelTime）无显著影响，贝叶斯检验提供强证据支持零假设。这表明反应性抑制机制可快速覆盖或独立于运动准备引起的皮层脊髓兴奋性调节，即使两者均汇聚于初级运动皮层（M1）。
2. **预期运动可更快地被重新编程**：在成功停止后的改变试次中，一致试次的动作重新编程时间显著短于不一致试次。这可能源于非预期事件触发的“暂停机制”（hyperdirect pathway），其抑制输出可能延迟后续动作启动；而预期运动可能避免或减弱该干扰。
3. **停止过程高度敏感于刺激效应**：实验1中SCT停止更快可能源于改变信号位置变化带来的更高显著性；实验2控制刺激后，SST与SCT无显著差异，支持两者共享相同停止机制的观点。该结果提醒研究者在设计任务时需注意刺激特征（如位置、模态）对停止速度的混淆影响。
4. **研究意义**：研究揭示了预期如何影响动作执行、停止和重新编程的不同阶段：停止机制独立于预期，而重新编程过程受预期调节。这有助于理解真实环境中（如体育运动中）预期与动作取消/适应的交互作用，并为未来神经影像研究（如脑电、功能近红外光谱）提供方向。

**结论部分翻译**：在日常生活场景中，反应性动作取消发生在基于先验知识和预期而执行的持续运动计划背景下。抑制研究的一个关键挑战是常规实验范式代表高度人为情境，其外推至真实世界的程度尚不明确。当前实验通过证明反应性停止机制对预期和非预期运动均一致使用，且不受停止后是否跟随另一动作的影响，促进了我们对这一关系的理解。然而，如果已启动动作被取消，后续动作重新编程在初始动作为预期时比非预期时更快。这一观察的神经机制目前尚不确定，突显了未来研究的潜在方向。