認知控制 (cognitive control) 是指個(gè)體在特定的情境中，靈活地調動(dòng)認知資源來(lái)調整想法和行為的一種目標導向的心理過(guò)程。研究者以往普遍認為，認知控制是領(lǐng)域一般性(domain-general)的，即不同情境下都運用相同的認知加工過(guò)程。然而，近幾十年的研究逐漸揭示了大量支持認知控制特異性(domain-specific)的證據，從而在學(xué)術(shù)界形成了領(lǐng)域一般性與特異性理論的對立。近年來(lái)，一些研究表明，認知控制既有一般性又有特異性，二者可以發(fā)生在不同的腦區，或者相同的腦區有不同的表征形式。這雖然在一定程度上緩和了一般性和特異性之間的矛盾，但這種二分法仍存在問(wèn)題。例如，領(lǐng)域一般性理論假設不同情境依賴(lài)相同的加工機制，可能導致資源競爭，影響效率；而領(lǐng)域特異性則意味著(zhù)大腦需要無(wú)數種特定的加工機制來(lái)應對現實(shí)中的各種情境，這在生理學(xué)上似乎不切實(shí)際。

該研究探索了一種新的可能性，即認知控制不是簡(jiǎn)單的二分，而是一個(gè)連續體，存在介于一般性和特異性之間的中間狀態(tài)。這種新的表征形式符合“認知空間”理論，即不同條件間的表征存在連續性，且其位置由條件間的相似性關(guān)系決定。因此，研究者將這種可能性稱(chēng)為認知控制的“認知空間理論”。為驗證這一理論，研究者對沖突任務(wù)進(jìn)行了參數化設計。在空間Stroop-Simon范式中，研究設置了三種中間狀態(tài)條件，每種條件包含一定程度的空間Stroop成分和Simon成分（圖1）。這五種條件之間呈現逐漸變化的相似性趨勢。根據“認知空間”理論，認知控制的表征會(huì )受這種參數化設置的線(xiàn)性調節。

圖1. 實(shí)驗設計

研究者采用行為和功能磁共振(fMRI)兩個(gè)研究來(lái)檢驗這一假設。在研究一中，考察了五種沖突之間兩兩的沖突適應(conflict adaptation)效應，此效應能反映認知控制的遷移性。結果發(fā)現，沖突適應效應隨著(zhù)沖突間的相似性呈線(xiàn)性增加趨勢（圖2），表明認知控制在沖突間相似時(shí)表現為較強的一般性，在沖突間差別較大時(shí)表現為較強的特異性，而在其他情況下表現為介于一般性和特異性的中間狀態(tài)。

圖2. 沖突任務(wù)之間的沖突適應效應隨著(zhù)相似性增加而增大

研究二考察了五種沖突對應的大腦表征。利用表征相似性分析(representational similarity analysis)，結果發(fā)現，在右側背外側前額葉(dorsolateral prefrontal cortex)，神經(jīng)表征的模式在相似的沖突之間更接近（圖3）。這說(shuō)明認知控制在該腦區存在參數化的表征，支持了認知空間的基本假設。因此，這些結果為認知控制的認知空間理論提供了證據。

圖3. 右側背外側前額葉（r-8C）對不同沖突任務(wù)進(jìn)行參數化表征

認知空間的表征形式具有高效、靈活的特點(diǎn)。一方面，不需要太多的神經(jīng)元即可實(shí)現一個(gè)低維的空間表征，同時(shí)保證不同條件之間的表征不會(huì )混淆；另一方面，在學(xué)習新的任務(wù)時(shí)，可以根據其與已有任務(wù)的相似性關(guān)系在認知空間找到對應的表征位置，有利于認知控制的遷移。

該研究成果一方面引入“認知空間”的觀(guān)點(diǎn)調和了一般性和特異性的矛盾，從相似性的角度解釋前人研究中部分證據支持一般性，部分證據支持特異性的問(wèn)題；另一方面，研究通過(guò)整合兩種沖突來(lái)實(shí)現參數化設計的方法，為研究抽象認知過(guò)程的相似性加工提供了一種創(chuàng )造性的解決方式。另外，“認知空間”的概念也可以應用到其他領(lǐng)域，進(jìn)而影響研究者對學(xué)習、決策，乃至認知障礙治療的理解。

該研究由中國科學(xué)院心理研究所劉勛研究組和愛(ài)荷華大學(xué)江界峰實(shí)驗室合作完成。心理所博士生楊國春（已畢業(yè)）為文章第一作者，劉勛研究員為文章通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金中德重大國際合作項目(NSFC 62061136001/DFG TRR-169)和中國博士后科學(xué)基金（2019M650884）的支持。研究成果已在eLife期刊在線(xiàn)發(fā)表。

文章信息：

Guochun Yang, Haiyan Wu, Qi Li, Xun Liu*, Zhongzheng Fu, Jiefeng Jiang (2024) Dorsolateral prefrontal activity supports a cognitive space organization of cognitive control. eLife 12:RP87126. https://doi.org/10.7554/eLife.87126.5