認知控制 (cognitive control) 是指個體在特定的情境中，靈活地調(diào)動認知資源來調(diào)整想法和行為的一種目標導向的心理過程。研究者以往普遍認為，認知控制是領域一般性(domain-general)的，即不同情境下都運用相同的認知加工過程。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(jù)，從而在學術界形成了領域一般性與特異性理論的對立。近年來，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(qū)，或者相同的腦區(qū)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題。例如，領域一般性理論假設不同情境依賴相同的加工機制，可能導致資源競爭，影響效率；而領域特異性則意味著大腦需要無數(shù)種特定的加工機制來應對現(xiàn)實中的各種情境，這在生理學上似乎不切實際。

該研究探索了一種新的可能性，即認知控制不是簡單的二分，而是一個連續(xù)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(xù)性，且其位置由條件間的相似性關系決定。因此，研究者將這種可能性稱為認知控制的“認知空間理論”。為驗證這一理論，研究者對沖突任務進行了參數(shù)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(xiàn)逐漸變化的相似性趨勢。根據(jù)“認知空間”理論，認知控制的表征會受這種參數(shù)化設置的線性調(diào)節(jié)。

圖1. 實驗設計

研究者采用行為和功能磁共振(fMRI)兩個研究來檢驗這一假設。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(xiàn)，沖突適應效應隨著沖突間的相似性呈線性增加趨勢（圖2），表明認知控制在沖突間相似時表現(xiàn)為較強的一般性，在沖突間差別較大時表現(xiàn)為較強的特異性，而在其他情況下表現(xiàn)為介于一般性和特異性的中間狀態(tài)。

圖2. 沖突任務之間的沖突適應效應隨著相似性增加而增大

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(xiàn)，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）。這說明認知控制在該腦區(qū)存在參數(shù)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(jù)。

圖3. 右側背外側前額葉（r-8C）對不同沖突任務進行參數(shù)化表征

認知空間的表征形式具有高效、靈活的特點。一方面，不需要太多的神經(jīng)元即可實現(xiàn)一個低維的空間表征，同時保證不同條件之間的表征不會混淆；另一方面，在學習新的任務時，可以根據(jù)其與已有任務的相似性關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”的觀點調(diào)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(jù)支持一般性，部分證據(jù)支持特異性的問題；另一方面，研究通過整合兩種沖突來實現(xiàn)參數(shù)化設計的方法，為研究抽象認知過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域，進而影響研究者對學習、決策，乃至認知障礙治療的理解。

該研究由中國科學院心理研究所劉勛研究組和愛荷華大學江界峰實驗室合作完成。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)和中國博士后科學基金（2019M650884）的支持。研究成果已在eLife期刊在線發(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