返回抑制及其在精神分裂癥中的研究

李 巖劉登堂徐一峰

返回抑制及其在精神分裂癥中的研究

李 巖1劉登堂2徐一峰2

人類視覺環境中的信息遠遠超過人腦處理能力，這就需要大腦提高搜索效率。返回抑制是在進化過程中形成的能力，在已經搜索過的位置上再出現目標時，人們的反應會減慢。從而忽略不重要的信息，對重要的信息更快地反應。這種現象一經發現，即成為認知科學研究的熱點。而近20年來精神分裂癥認知癥狀越來越引起臨床醫師的重視，返回抑制是認知功能中注意方面的重要抑制成分，能夠量化檢查，而且方法簡便可行［1］。研究精神分裂癥返回抑制現象與正常人的差異，是精神分裂癥認知癥狀方面的重要發現。

1 返回抑制相關的概念

①線索化：注意研究中經常采用的一種方法。在靶目標出現之前，對空間某一位置先進行提示，稱為線索化該位置。線索有兩類，一種是無意義的，比如只是使該位置變亮一下，這種線索能自動捕捉到受試者的注意(外源性注意）。另一種是提供信息的，比如是一個箭頭，其方向指向靶目標很可能出現的位置，這使受試者會對靶可能出現的位置，形成一種預期而去注意(內源性注意）。②SOA(stimulus onset asynchrony）：線索開始呈現到靶開始呈現的時間間隔，是研究時所用的條件。③RT(response time反應時）：靶開始呈現到受試者開始反應的時間間隔，是研究中要收集的數據。④返回抑制(inhibition of return，IOR）：1984年美國Posner小組在注意定向研究中發現，對空間某一位置線索化后，不僅立即出現易化效應(被試對其后在線索化位置出現的靶子反應快和/或準確）；而且易化效應很快消失，SOA≥300ms后，出現抑制效應(被試反而對這個位置的反應慢和/或不準確）。這種抑制效應稱為返回抑制。⑤返回抑制的意義。當我們處在一片叢林中，會對已掃視過的位置反應慢，對跟掃視過的一棵樹特征一樣的其他樹反應慢；而新的位置或新的物體出現時就會引起我們的注意，從而及時覺察危險。抑制注意返回到已搜索過的位置或物體，就是返回抑制。Posner［2］的實驗程序非常實用而且簡單，可以用在正常被試和不同疾病人群，甚至動物中。所以返回抑制現象自發現以來25年，引起廣泛研究，對認知科學影響巨大。Posner最初的論文在SCI中被引用達1 075次。

2 返回抑制的特性

①時間分布。返回抑制持續時間相對較長，一些研究中顯示SOA超過3秒仍有返回抑制效應存在。增加任務難度或進行Stroop干擾時，返回抑制出現時間延遲，即在SOA較長時才出現返回抑制效應［3］。②空間分布。在最初線索位置周圍返回抑制有大小變化梯度，距離線索位置越近返回抑制值越大。返回抑制的容量比較小，一般最多只能抑制4個或5個位置［4］。③類型。包括對位置的返回抑制和對客體的返回抑制。基于位置的返回抑制即前述對在某一空間位置線索化后，對再出現在該位置的靶子反應減慢。基于客體的返回抑制是指對某一客體線索化后，即使客體運動到其他位置，仍能觀測到對該客體反應上的抑制。④實驗模式。a.線索-靶子模式：非常普遍。根據線索類型分為單線索、雙線索、多線索、同時多線索、on-off線索；根據任務類型分為覺察任務和辨別任務；根據靶子類型分為靜態和動態模式；b.靶子-靶子模式。目前主要集中在辨別任務及跨通道的研究中。

3 返回抑制機制

盡管返回抑制是在研究注意定向時發現的，但它與注意定向的關系一直存在爭論。人腦對一個刺激從覺察到反應，經過感官接受刺激信息-注意系統選擇加工傳入-相應系統對刺激反應的過程。針對返回抑制到底抑制了認知加工的哪一個過程，有以下五種學說。①反應抑制學說。認為IOR與注意無關，是線索化位置上的反應被抑制。注意一般影響對刺激的相對早期的感知加工，而IOR則與后期的反應階段聯系。IOR影響已被激活的刺激表征到反應。②注意抑制學說。IOR不是線索化位置上的知覺加工被抑制，而是注意被抑制，因為注意重新定向，減慢了對隨后出現在那里的靶子的覺察。③感知抑制學說。有趣的是，爭論了20余年后，新的電生理和影像學研究證據更支持最初對這個現象的推斷。IOR的機制與早期感覺通路有關，對靶刺激的易化和抑制效應都是外周線索化引起的，IOR被位置和客體參照編碼，甚至觸覺和聽覺編碼。④最后一個學說則很有特色-注意動量學說。認為線索化和非線索化位置都受注意的影響，IOR是因為對離開注意路徑的位置上靶子的反應，要慢于對沿著注意路徑的位置上靶子的反應。它不是一種抑制，而是注意方向的重新確定［5］。上述學說各有論據，對返回抑制機制的研究在爭論中不斷發展。

傳統的研究和爭論多以行為學結果作為證據，近年來對返回抑制的研究主要是在電生理和神經結構水平進行，通過事件相關電位(ERP）和功能磁共振(fMRI）提供更直接的證據。McDonald等［6］記錄了返回抑制的ERP，SOA為500～700ms時，有效線索最早表現為潛伏期120-200ms晚成分加工負波。SOA為900～1100ms時，有效線索最早是P1成分，波幅小，但不影響N1和P2。Chica和Lupianez［7］側重觀察了返回抑制的ERP中的P1成分(反映早期感知加工）和P3成分(反映晚期加工），發現有效線索使P1、P3波幅降低(提示存在神經元活動的抑制）；且在易化效應時即有P1的降低(提示易化效應和抑制效應都是由線索引起的，支持IOR的感知抑制）。

4 返回抑制在精神分裂癥中的研究

IOR作為研究注意和空間認知的工具，在認知科學中廣泛應用。如在新生兒中研究注意定向機制的發育；在老年人中研究其衰退；在精神疾病或額葉損傷病人中研究其所涉及的腦區［8，9］。

返回抑制效應在精神分裂癥人群中的表現與患者類型和檢測所使用的程序模式密切相關。返回抑制自發現以來，國內外學者在精神分裂癥患者中進行的返回抑制研究及其結果見表1［10-19］。

表1 國內外對精神分裂癥返回抑制特性的研究

如表1所示，IOR在精神分裂癥病人中的研究結果有以下特點。①相對一致的證據有4個研究，分別為Posner&Cohen(1988）、Carter(1994）、Maruff(1995）、Wigal (1997），證實精神分裂癥病人的IOR存在視野不平衡性，即右視野返回抑制下降、左視野返回抑制上升。②不一致的證據中，均列出了其程序模式和病人類型的主要不同。a.程序模式對結果的影響。支持精神分裂癥病人IOR時程和大小正常的研究有Fuentes(1999）(其通過與語義啟動等模式結合，仍支持精神分裂癥存在IOR缺陷）；支持精神分裂癥病人IOR延遲出現的研究有Larrison(2002），劉登堂、徐一峰(2008）；支持精神分裂癥病人不出現IOR，即無返回抑制能力的研究有Huey(1994），Gouzoulis(2004、2006、2007）。由表中可見，在IOR正常和延遲出現的研究中，均應用了中心線索化(即線索返回模式，使被試注意回到中心注視點）；在不出現IOR的研究中，均沒有使用中心線索化。b.病人類型中用藥與不用藥對結果的影響。僅4個研究在未用藥病人中進行，Carter(1994），Gouzoulis(2007），Sapir(2007），劉登堂、徐一峰(2008），但結果并不一致，有IOR正常也有不出現。在用藥還是未用藥病人中檢測，至少目前的研究未發現與IOR結果直接相關。c.Sapir在2001年檢測了中心線索化對結果的影響，認為中心線索化可以加快IOR，精神分裂癥病人的IOR缺陷較輕，容易被這種模式恢復。Sapir在2007年檢測了藥物對結果的影響，認為藥物對IOR的視野不平衡現象有影響，但對IOR的出現與否無明顯影響。

正如精神分裂癥在其他領域的研究一樣，其在IOR方面的研究結果也如此矛盾。目前的研究集中在病人是否用藥和有無中心再定向模式，對精神分裂癥病人IOR的影響。將來的研究還需要注意這個疾病的異質性是其有關研究不一致的重要原因；適當增加樣本量；另外各研究應用的程序參數對結果的影響，如線索時長、SOA時長、靶刺激時長等。同時，目前已可以應用事件相關腦電位和功能磁共振等電生理和影像學研究，為精神分裂癥病人的返回抑制現象提供更直接的證據。

已有大量的研究證明，精神分裂癥的認知功能損害與額葉功能障礙有關，是一個獨立的原發核心癥狀，不是疾病的后果而是疾病的基礎病理生理過程。它普遍存在，90%的精神分裂癥患者有至少1個認知維度缺陷，75%的患者有至少2個認知維度缺陷，而且發病前就已經出現，甚至在未發病一級親屬中也有輕度癥狀，緩解期仍然持續，比陽性和陰性癥狀更影響其預后結局［20］。而對認知癥狀中比如注意力缺陷的確定，臨床的客觀依據極為有限。返回抑制是認知功能的重要且可量化檢查的成分，研究精神分裂癥的返回抑制現象與正常人的差異，對其認知功能缺陷的判定有重大意義。盡管目前還處于現象學階段，但隨著認知神經科學的發展，研究方法進入電生理和神經定位水平，人們對機制的探索會更加深入。

1 Maylor EA.Attention and performance XI.Hillsdale，NJ：Lawrence Erlbaum Associates，Inc，1985：189-204.

2 Posner MI，Cohen Y.Attention and performance X.UK：Lawrence Erlbaum Associates Ltd，1984：531-556.

3 Dorris MC，Taylor TL，Klein RM，et al.Influence of previous visual stimulus or saccade on saccadic reaction times in monkey.Journal of Neurophysiology，1999，81：2429-2436.

4 Berlucchi G，Chelazzi L，Tassinari，G.Volitional covert orienting to a peripheral cue does not suppress cue-induced inhibition of return. Journal of Cognitive Neuroscience，2000，12：648-663.

5 Franke C，Reuter B，Breddin A，et al.Response switching in schizophrenia patients and healthy subjects：effects of the inter-response interval.Experimental Brain Research，2009，196：429-438.

6 McDonald JJ，Ward LM，Kiehl KA，et al.An event-related brain potential study of inhibition of return.Perception&Psychophysics，61：1411-1423.

7 Chica AB，Juan L.Effects of endogenous and exogenous attention on visual processing：an inhibition of return study.Brain Research，2009，1278：75-85.

8 周建中.返回抑制研究的新進展.心理科學，2003，26(2）：326-329.

9 Bennett PJ，Pratt J.The spatial distribution of inhibition of return. Psychological Science，2001，12：76-80.

10 Fuentes LJ，Boucart M，Alvarez R，et al.Inhibitory processing in visuospatial attention in healthy adults and schizophrenic patients. Schizophrenia Research，1999，40：75–80.

11 Sapir A，Dobrusin M，Ben-Bashat G，et al.Neuroleptics reverse attentional effectsinschizophreniapatients.Neuropsychologia，2007，45：3263-3271.

12 Sapir A，Henik A，Dobrusin M.Attentional asymmetry in schizophrenia：disengagement and inhibition of return deficits.Neuropsychology，2001，15：361-370.

13 Larrison FA，Briand KA，Sereno AB.Delayed onset of inhibition of return in schizophrenia.Progress in Neuropsychopharmacology&Biological Psychiatry，2002，26：505-512.

14 Gouzoulis ME，Heekeren K，Voss T，et al.Blunted inhibition of return in schizophrenia evidence from a longitudinal study.Progress in Neuropsychopharmacology&Biological Psychiatry，2004，28：389-396.

15 Gouzoulis ME，Balke M，Hajsamou S，et al.Orienting of attention in unmedicated patients with schizophrenia，prodromal subjects and healthy relatives.Schizophrenia Research，2007，97：35-42.

16 Gouzoulis ME，Shemirani M，Hajsamou S，et al.Deficient inhibition of return(IOR）in unmedicated patients with schizophrenia，but not in patients in risk for psychosis.European Neuropsychopharmacology，2006，16：373-373.

17 劉登堂，王彥，徐一峰，等.精神分裂癥返回抑制的研究進展.上海精神學，2005，17：171-174.

18 劉登堂，楊治良，徐一峰，等.急性期精神分裂癥返回抑制的時間進程.心理科學，2008，31(5）：1049-1053.

19 吳彥，徐一峰，劉登堂，等.急性期精神分裂癥返回抑制時間進程的初步研究.上海精神醫學，2007，19：197-202.

20 Lupianez J，Klein RM，Bartolomeo P.Inhibition of return：twenty years after.Cognitive Neuropsychology，2006，23：1003-1014.

2009-09-28）

(本文編輯：武春艷）

1.復旦大學附屬華山醫院 200040；2.上海交通大學醫學院附屬精神衛生中心 200030。通信作者：徐一峰，電子信箱hyyyyb @gmail.com