返回抑制及其在精神分裂症中的研究

李 岩刘登堂徐一峰

返回抑制及其在精神分裂症中的研究

李 岩1刘登堂2徐一峰2

人类视觉环境中的信息远远超过人脑处理能力，这就需要大脑提高搜索效率。返回抑制是在进化过程中形成的能力，在已经搜索过的位置上再出现目标时，人们的反应会减慢。从而忽略不重要的信息，对重要的信息更快地反应。这种现象一经发现，即成为认知科学研究的热点。而近20年来精神分裂症认知症状越来越引起临床医师的重视，返回抑制是认知功能中注意方面的重要抑制成分，能够量化检查，而且方法简便可行［1］。研究精神分裂症返回抑制现象与正常人的差异，是精神分裂症认知症状方面的重要发现。

1 返回抑制相关的概念

①线索化：注意研究中经常采用的一种方法。在靶目标出现之前，对空间某一位置先进行提示，称为线索化该位置。线索有两类，一种是无意义的，比如只是使该位置变亮一下，这种线索能自动捕捉到受试者的注意(外源性注意）。另一种是提供信息的，比如是一个箭头，其方向指向靶目标很可能出现的位置，这使受试者会对靶可能出现的位置，形成一种预期而去注意(内源性注意）。②SOA(stimulus onset asynchrony）：线索开始呈现到靶开始呈现的时间间隔，是研究时所用的条件。③RT(response time反应时）：靶开始呈现到受试者开始反应的时间间隔，是研究中要收集的数据。④返回抑制(inhibition of return，IOR）：1984年美国Posner小组在注意定向研究中发现，对空间某一位置线索化后，不仅立即出现易化效应(被试对其后在线索化位置出现的靶子反应快和/或准确）；而且易化效应很快消失，SOA≥300ms后，出现抑制效应(被试反而对这个位置的反应慢和/或不准确）。这种抑制效应称为返回抑制。⑤返回抑制的意义。当我们处在一片丛林中，会对已扫视过的位置反应慢，对跟扫视过的一棵树特征一样的其他树反应慢；而新的位置或新的物体出现时就会引起我们的注意，从而及时觉察危险。抑制注意返回到已搜索过的位置或物体，就是返回抑制。Posner［2］的实验程序非常实用而且简单，可以用在正常被试和不同疾病人群，甚至动物中。所以返回抑制现象自发现以来25年，引起广泛研究，对认知科学影响巨大。Posner最初的论文在SCI中被引用达1 075次。

2 返回抑制的特性

①时间分布。返回抑制持续时间相对较长，一些研究中显示SOA超过3秒仍有返回抑制效应存在。增加任务难度或进行Stroop干扰时，返回抑制出现时间延迟，即在SOA较长时才出现返回抑制效应［3］。②空间分布。在最初线索位置周围返回抑制有大小变化梯度，距离线索位置越近返回抑制值越大。返回抑制的容量比较小，一般最多只能抑制4个或5个位置［4］。③类型。包括对位置的返回抑制和对客体的返回抑制。基于位置的返回抑制即前述对在某一空间位置线索化后，对再出现在该位置的靶子反应减慢。基于客体的返回抑制是指对某一客体线索化后，即使客体运动到其他位置，仍能观测到对该客体反应上的抑制。④实验模式。a.线索-靶子模式：非常普遍。根据线索类型分为单线索、双线索、多线索、同时多线索、on-off线索；根据任务类型分为觉察任务和辨别任务；根据靶子类型分为静态和动态模式；b.靶子-靶子模式。目前主要集中在辨别任务及跨通道的研究中。

3 返回抑制机制

尽管返回抑制是在研究注意定向时发现的，但它与注意定向的关系一直存在争论。人脑对一个刺激从觉察到反应，经过感官接受刺激信息-注意系统选择加工传入-相应系统对刺激反应的过程。针对返回抑制到底抑制了认知加工的哪一个过程，有以下五种学说。①反应抑制学说。认为IOR与注意无关，是线索化位置上的反应被抑制。注意一般影响对刺激的相对早期的感知加工，而IOR则与后期的反应阶段联系。IOR影响已被激活的刺激表征到反应。②注意抑制学说。IOR不是线索化位置上的知觉加工被抑制，而是注意被抑制，因为注意重新定向，减慢了对随后出现在那里的靶子的觉察。③感知抑制学说。有趣的是，争论了20余年后，新的电生理和影像学研究证据更支持最初对这个现象的推断。IOR的机制与早期感觉通路有关，对靶刺激的易化和抑制效应都是外周线索化引起的，IOR被位置和客体参照编码，甚至触觉和听觉编码。④最后一个学说则很有特色-注意动量学说。认为线索化和非线索化位置都受注意的影响，IOR是因为对离开注意路径的位置上靶子的反应，要慢于对沿着注意路径的位置上靶子的反应。它不是一种抑制，而是注意方向的重新确定［5］。上述学说各有论据，对返回抑制机制的研究在争论中不断发展。

传统的研究和争论多以行为学结果作为证据，近年来对返回抑制的研究主要是在电生理和神经结构水平进行，通过事件相关电位(ERP）和功能磁共振(fMRI）提供更直接的证据。McDonald等［6］记录了返回抑制的ERP，SOA为500～700ms时，有效线索最早表现为潜伏期120-200ms晚成分加工负波。SOA为900～1100ms时，有效线索最早是P1成分，波幅小，但不影响N1和P2。Chica和Lupianez［7］侧重观察了返回抑制的ERP中的P1成分(反映早期感知加工）和P3成分(反映晚期加工），发现有效线索使P1、P3波幅降低(提示存在神经元活动的抑制）；且在易化效应时即有P1的降低(提示易化效应和抑制效应都是由线索引起的，支持IOR的感知抑制）。

4 返回抑制在精神分裂症中的研究

IOR作为研究注意和空间认知的工具，在认知科学中广泛应用。如在新生儿中研究注意定向机制的发育；在老年人中研究其衰退；在精神疾病或额叶损伤病人中研究其所涉及的脑区［8，9］。

返回抑制效应在精神分裂症人群中的表现与患者类型和检测所使用的程序模式密切相关。返回抑制自发现以来，国内外学者在精神分裂症患者中进行的返回抑制研究及其结果见表1［10-19］。

表1 国内外对精神分裂症返回抑制特性的研究

如表1所示，IOR在精神分裂症病人中的研究结果有以下特点。①相对一致的证据有4个研究，分别为Posner&Cohen(1988）、Carter(1994）、Maruff(1995）、Wigal (1997），证实精神分裂症病人的IOR存在视野不平衡性，即右视野返回抑制下降、左视野返回抑制上升。②不一致的证据中，均列出了其程序模式和病人类型的主要不同。a.程序模式对结果的影响。支持精神分裂症病人IOR时程和大小正常的研究有Fuentes(1999）(其通过与语义启动等模式结合，仍支持精神分裂症存在IOR缺陷）；支持精神分裂症病人IOR延迟出现的研究有Larrison(2002），刘登堂、徐一峰(2008）；支持精神分裂症病人不出现IOR，即无返回抑制能力的研究有Huey(1994），Gouzoulis(2004、2006、2007）。由表中可见，在IOR正常和延迟出现的研究中，均应用了中心线索化(即线索返回模式，使被试注意回到中心注视点）；在不出现IOR的研究中，均没有使用中心线索化。b.病人类型中用药与不用药对结果的影响。仅4个研究在未用药病人中进行，Carter(1994），Gouzoulis(2007），Sapir(2007），刘登堂、徐一峰(2008），但结果并不一致，有IOR正常也有不出现。在用药还是未用药病人中检测，至少目前的研究未发现与IOR结果直接相关。c.Sapir在2001年检测了中心线索化对结果的影响，认为中心线索化可以加快IOR，精神分裂症病人的IOR缺陷较轻，容易被这种模式恢复。Sapir在2007年检测了药物对结果的影响，认为药物对IOR的视野不平衡现象有影响，但对IOR的出现与否无明显影响。

正如精神分裂症在其他领域的研究一样，其在IOR方面的研究结果也如此矛盾。目前的研究集中在病人是否用药和有无中心再定向模式，对精神分裂症病人IOR的影响。将来的研究还需要注意这个疾病的异质性是其有关研究不一致的重要原因；适当增加样本量；另外各研究应用的程序参数对结果的影响，如线索时长、SOA时长、靶刺激时长等。同时，目前已可以应用事件相关脑电位和功能磁共振等电生理和影像学研究，为精神分裂症病人的返回抑制现象提供更直接的证据。

已有大量的研究证明，精神分裂症的认知功能损害与额叶功能障碍有关，是一个独立的原发核心症状，不是疾病的后果而是疾病的基础病理生理过程。它普遍存在，90%的精神分裂症患者有至少1个认知维度缺陷，75%的患者有至少2个认知维度缺陷，而且发病前就已经出现，甚至在未发病一级亲属中也有轻度症状，缓解期仍然持续，比阳性和阴性症状更影响其预后结局［20］。而对认知症状中比如注意力缺陷的确定，临床的客观依据极为有限。返回抑制是认知功能的重要且可量化检查的成分，研究精神分裂症的返回抑制现象与正常人的差异，对其认知功能缺陷的判定有重大意义。尽管目前还处于现象学阶段，但随着认知神经科学的发展，研究方法进入电生理和神经定位水平，人们对机制的探索会更加深入。

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.返回抑制研究的新进展.心理科学，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 刘登堂，王彦，徐一峰，等.精神分裂症返回抑制的研究进展.上海精神学，2005，17：171-174.

18 刘登堂，杨治良，徐一峰，等.急性期精神分裂症返回抑制的时间进程.心理科学，2008，31(5）：1049-1053.

19 吴彦，徐一峰，刘登堂，等.急性期精神分裂症返回抑制时间进程的初步研究.上海精神医学，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）

(本文编辑：武春艳）

1.复旦大学附属华山医院 200040；2.上海交通大学医学院附属精神卫生中心 200030。通信作者：徐一峰，电子信箱hyyyyb @gmail.com