奖惩对ADHD 患儿过滤新异分心刺激的影响

江雯，朱冬梅，严海辉

1 引言

注意缺陷多动障碍（attention deficit hyperactivity disorder，ADHD），也可以称为轻微脑损伤综合征（minimal brain dysfunction，MBD）或注意缺陷障碍（attention deficit disorder，ADD），是儿童中发生率较高的发育性障碍之一。患者多为儿童，有50%～60%的可能性持续到成年期，已成为一种慢性的全球范围的公共卫生健康问题（祝雨 等, 2021）。根据《美国精神障碍诊断与统计手 册（ 第5 版）》（The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders，Fifth Edition，DSM-5），ADHD 的核心缺陷之一是注意力分散（American Psychiatric Association, 2013）。研究表明，相比正常同龄人，ADHD 儿童的抑制控制功能存在缺陷，这一缺陷与他们的的注意品质显著相关（文萍, 陈昱翀, 2016）。他们在课堂上更容易受教室内外环境变化的影响，无法在持续的学习中维持注意力，存在持续反应抑制缺陷（汤路瀚 等, 2020），这种缺陷能显著预测ADHD 症状。有研究者认为ADHD 儿童注意缺陷的原因是对分心刺激的过滤不足，无法抑制与任务无关的干扰刺激（Luo et al., 2019），维持注意的内在动机更低（Dvorsky &Langberg, 2014）。也有研究者认为，ADHD 儿童的注意缺陷是一种适应性功能，通过寻求刺激来调节他们的觉醒不足（Zentall & Zentall, 1983）。总体来说，ADHD 儿童存在容易分心的注意缺陷，但分心的功能机制并不明确。

ADHD 儿童注意特征研究还关注到了对于分心的矫正干预。在儿童行为问题的矫正干预中，奖惩可行性强、适用范围广，是常用的训练技术。但奖惩对于ADHD 儿童注意问题的改善作用并不明确。一方面，采用奖惩训练ADHD 儿童注意缺陷的研究较少；另一方面，关于ADHD 儿童对于奖惩感受机制的研究结果并不一致。有研究表明，ADHD 儿童对于奖惩并不敏感，奖惩对于改善ADHD 儿童的注意品质没有影响（Kollins et al., 1998）；但也有研究发现，与健康对照组相比，ADHD 儿童对负面的反馈或斥责相对不敏感，对奖励过于敏感（Dekkers et al., 2017）。还有研究发现惩罚刺激能够改善ADHD儿童的认知成绩（肖宏 等, 2020）。ADHD 儿童更喜欢小的、即时的奖励（Pievsky & McGrath, 2018）。以往研究中，通常采用stroop 范式或选择性注意任务的范式，这类任务中的分心刺激往往能干扰被试但没有新异性。Gumenyuk 等人（2005）的研究表明ADHD 儿童受新异分心刺激的影响要大于健康对照组儿童。研究情境与实际的注意条件差异较大，这可能造成了研究结果的不一致。在真实情境中，ADHD 儿童更容易被与学习或当前注意任务无关的新异刺激吸引而分心，如汽车鸣笛声、咳嗽声、脚步声等。因此，本研究旨在改进原有范式（金颖 等, 2013）的基础上，增加奖惩条件，了解ADHD 儿童的注意特征，以此探讨奖惩对于改善ADHD 儿童注意品质是否有积极意义。

视听跨通道的oddball 范式是研究个体过滤新异分心刺激的主要范式，主要流程为被试在执行视觉任务的同时会听到标准声音刺激，并且偶尔还会听到一种新的环境声音（Escera et al., 1998）。实验要求被试忽视声音刺激，然而，这种新奇和出乎意料的刺激很难被忽视从而导致被试分心，因此该范式弥补了以往研究范式中仅采用标准分心刺激不具有生态效度的缺陷。另外，基于该范式的注意转移理论（Parmentier et al.,2008）认为新异刺激直接影响的是启动视觉任务加工过程的时间而不是其本身，也就是说，因为要转向新的声音进行分析，再返回到视觉任务，视觉任务本身的处理不会受到影响，但被试从新异刺激重新转移到视觉任务需要一定的时间，即转移消耗。受新异刺激影响越大，转移消耗越多，表现为转移时间越长。本文采用此范式，并提出假设：当声音刺激和视觉任务之间的时间间隔不同时，奖惩对于ADHD 儿童转移消耗的影响也会不同。

2 对象与方法

2.1 研究对象

结合实验任务难度，根据方便取样的原则，本研究采用Conners 家长问卷（Parent Symptom Questionnaire，PSQ），在武汉市汉南区某小学381 名9 ～11 岁儿童中进行筛查。

研究分为ADHD 组和正常对照组。ADHD 组纳入标准：在PSQ 中9 ～11 岁常模量表上多动指数和冲动性大于2 个标准差，并经精神科医生诊断符合DSM-5 中ADHD 诊断标准的儿童。排除标准：伴随明显的品行障碍、情绪障碍、语言障碍和智力缺陷者。最终纳入15名男生和17 名女生作为ADHD 组被试，均为右利手。健康对照组儿童的筛选结合了PSQ 筛查及精神科医生诊断，排除注意缺陷障碍（ADHD）后选取和ADHD 组被试性别分布相似的儿童，包括16 名男生、17 名女生，均为右利手。2 组儿童均未曾参加过类似研究。

2.2 研究方法

2.2.1 实验设计

本研究为2（儿童类型）×2（奖惩）×2（分心刺激新异性）×2（时间间隔）的混合设计。儿童类型为组间变量；奖惩手段、分心刺激的新异性以及时间间隔为组内变量；奖惩为增加或扣除得分的图片反馈；分心刺激的新异性为新异声音刺激和标准声音刺激；时间间隔分别为0 ms 和300 ms。因变量为平均反应时、反应正确率。

2.2.2 实验材料

实验材料包括听觉和视觉刺激。听觉刺激分为2种类型：标准的声音刺激和新异的分心刺激。标准的声音刺激为一个600 Hz、60 dB 的声音；新异的分心刺激也为60 dB，为了更具生态效度，选取了贴近日常生活情境的刺激，如：汽车鸣笛声、咳嗽声、脚步声等。为了保证刺激的新异性，新异分心刺激的内容不会重复且出现的比例为15%。声音刺激与视觉任务的时间间隔为0 ms 和300 ms。

视觉任务为判断10 以内加减法的正误。实验根据奖惩分为2 个block，一个block 为奖励，做对给予奖励（得分增加图片），而做错不予反馈；另一个block为惩罚，做对不予奖励，而做错给予惩罚（得分扣除图片）。

2.2.3 实验程序

实验开始时，首先会呈现一个红色的注视点提醒被试，然后出现一个声音刺激，该声音持续时间为200 ms（实验开始前告知被试尽量忽略这一刺激）。在视觉任务出现之前会呈现空屏，时间为0 ms 或300 ms。紧接着出现一道10 以内加减法的算术题，被试的任务是通过按键判断答案是否正确，如图1。实验分为2 个阶段。第一阶段为奖赏阶段，被试判断正确可加分，判断错误不扣分；第二阶段为惩罚阶段，被试判断错误会减分，判断正确不加分。每个阶段呈现80 个trial，新异刺激为12 个trial，2 个阶段共约12 min。为了减少顺序效应的影响，奖惩进行了被试间平衡：一半被试先完成奖励阶段，另一半先完成惩罚阶段。在正式实验开始之前有练习实验，帮助被试熟悉流程。

图1 实验流程图

研究指导语为“我们用电脑做一个算术题，在做题之前你会看到一个红色的‘+’，然后会出现一个声音，尽量忽视它。我们的任务是判断电脑上10 以内的加减法对不对，正确的按Q 键，错误的按P 键。请先把手指放到Q 和P 的按键上，做好准备，实验需要你又快又准确地完成。判断完以后电脑会告诉你做的对还是不对。实验一共有2 个阶段，第一阶段你做对了就可以加分，做错了也不减分；第二阶段做错了要扣分，但做对了不加分。得分越高越好，2 个任务之间可以休息一下。在任务开始之前有一个小练习可以让你熟悉一下程序。如果都明白的话你任意按一个键就可以开始练习了。”

2.3 统计分析

采用SPSS Statistics 17.0 进行数据分析。其中，采用重复测量方差分析研究组别、时间间隔、奖惩类型、分心刺激类型对两组被试的反应时和正确率的影响，其中儿童类型为组间变量；奖惩手段、分心刺激的新异性以及时间间隔为组内变量。采用箱式图、Levene方差齐性检验判断数据是否存在异常值。

3 结果

3.1 ADHD 组和健康对照组儿童在不同条件下过滤新异刺激的反应时比较

如表1和图2所示，对平均反应时进行2（儿童类型）×2（奖惩）×2（分心刺激新异性）×2（时间间隔）的重复测量方差检验，用箱式图检验异常值，用Levene方差齐性检验判断等方差性。结果显示，本研究数据没有异常值，并且具有等方差性（p＞0.05）。在本研究中，儿童类型的主效应显著，ADHD 儿童的反应时均显著短于健康对照组儿童（F(1,63)=14.522，p＜0.001，ηp2=0.187）；奖惩和分心刺激新异性的交互效应显著（F(1,63)=10.285，p=0.002，ηp2=0.140），进一步简单效应检验发现，在惩罚条件下，儿童在呈现标准分心刺激时的反应时短于呈现新异分心刺激；奖惩的主效应不显著（F(1,63)=0.033，p=0.857）；分心刺激与儿童类型的交互效应不显著（F(1,63)=2.131，p=0.149）；时间间隔与儿童类型的交互效应不显著（F(1,63)=0.864，p=0.356），其他条件下各因素间无明显交互作用。

图2 不同奖惩条件下不同分心刺激的平均反应时

表1 ADHD 组和健康对照组被试在不同奖惩条件下的平均反应时（ms）

3.2 ADHD 组和健康对照组儿童在不同条件下过滤新异刺激的正确率比较

如表2 和图3、4 所示，对正确率进行2（儿童类型）×2（奖惩）×2（分心刺激新异性）×2（时间间隔）的重复测量方差检验，用箱式图检验异常值，用Levene 方差齐性检验判断等方差性。结果显示，本研究数据没有异常值，并且具有等方差性（p＞0.05）。在本研究中，儿童类型与时间间隔交互效应显著（F(1,63)=5.458，p=0.023），进一步简单效应检验发现，在时间间隔为300 ms 时，ADHD 儿童正确率低于健康对照组儿童；奖惩与时间间隔、儿童类型的交互效应显著（F(1,63)=5.760，p=0.019），进一步简单效应检验发现，ADHD 儿童在奖赏条件下，时间间隔为0 ms 的正确率高于300 ms；奖惩的主效应不显著（F(1,63)=2.083，p=0.278），其他条件下各因素间无明显交互作用。

图3 ADHD 组和健康对照组被试在不同时间间隔下的正确率

表2 ADHD 组与健康对照组在不同奖惩条件下的正确率

4 讨论

ADHD 儿童因其注意力分散、抑制控制功能缺陷等特征，容易被外界刺激吸引，难以在长时间的学习中维持注意，对患者学业和社会生活等方面产生广泛的消极影响。奖惩作为日常教学中常用的手段，可操作性强、简单便利，若能应用到ADHD 儿童的教学中，有助于儿童行为问题的矫正干预。

本研究结果表明在奖惩条件下ADHD 儿童的反应时均短于健康对照组儿童，结合2 组儿童在反应正确率方面没有明显不同，说明ADHD 儿童对奖惩更为敏感。这与目前研究普遍得出ADHD 儿童对奖赏刺激有异常敏感性的结论一致。例如，Iaboni 等人（1997）的研究中，ADHD 儿童习惯性地对奖励刺激表现出更快的心跳反应；以及多项事件相关电位研究发现，在分心刺激任务中，ADHD 患者的线索-N1 波幅增强，说明其早期注意定向过强（肖英霞, 张莹瑞, 2014）。同样也有研究发现，ADHD 儿童早期对奖励和惩罚反馈的选择性注意相对完整，但后期反馈加工异常[反馈晚正电位（late positive potential，LPP）增加]。这可能解释了持续强化对ADHD 儿童的表现和行为有积极影响（Groen et al., 2013）。在反应早期及时呈现奖赏刺激（即间隔0 ms），奖励对ADHD 儿童的强化作用会显著高于正常儿童（Dekkers et al., 2017）。在本研究中，ADHD 儿童对于惩罚的敏感性也高于健康对照组儿童，可能是因为ADHD 儿童在某些情况下会出现更多的不当行为，因此他们可能会比同龄人收到更多的负面反馈（Seipp & Johnston, 2005; Tosto et al., 2021）。这也增加了ADHD 儿童的惩罚经验，在ADHD 儿童的学习历史中扮演着重要角色，从而导致他们对惩罚刺激异常敏感（Furukawa et al., 2019）。

图4 ADHD 组和健康对照组被试在时间间隔为0 ms 时不同奖惩条件下的正确率

本研究发现，虽然听觉的标准刺激和新异刺激对于视觉判断任务而言均为分心刺激，但两者由于新异性不同，影响机制也不同。2 组儿童在不同奖惩条件下，标准刺激和新异刺激的转移消耗代价不同，影响模式产生了分离效应。新异分心刺激时，奖励有利于儿童减少转移消耗，而惩罚则增加了转移消耗；标准分心刺激时，惩罚有利于儿童减少转移消耗。也就是说，新异刺激分心时，加分能够促进儿童更好地将注意力转移到当前任务；标准分心刺激时，扣分能够让儿童更好地关注当前任务。本研究采用视听跨通道范式，听觉分心刺激在任务中一直存在。在标准分心刺激下，分心刺激能吸引一部分注意资源，但这种分心由于习惯化对于被试影响不大。因此，只有在损失恐惧的条件下才能得到改善。而新异分心刺激时，刺激引起的更可能是全或无的注意转移，所以奖励能够更好地促进儿童发挥自主性，调整注意资源，降低转移消耗。

本研究中，分心刺激与任务间的时间间隔影响了ADHD 儿童的反应正确性。具体表现为，奖励条件下，ADHD 儿童对需要立即进行的视觉判断，正确率更高。该结果说明分心刺激能在一定程度上唤起ADHD 儿童的认知状态，但维持时间较短。Pretus 等人（2020）研究发现，由于ADHD 患者注意力缺陷，分心刺激可以获得更多的注意力资源，从而有利于执行任务。徐岩等人（2004）也得出类似的结论，即分心刺激的出现反而使ADHD儿童在维持性注意任务中错误率降低。有研究将其解释为ADHD 儿童的唤醒水平和注意能量分配因为额外刺激而提升，从而使其认知功能得以提高到接近或达到正常儿童水平。因此，本研究支持ADHD 儿童的注意缺陷是一种适应性功能，可以通过寻求刺激来调节他们的觉醒不足。

综上所述，本研究采用视听跨通道的oddball 范式，探究ADHD 儿童和健康儿童在不同奖惩条件和时间间隔下过滤新异分心刺激能力的异同。结果表明ADHD儿童对奖惩更为敏感，且新异分心刺激的影响模式受到不同奖惩条件的影响产生了分离效应。说明结合分心刺激类型使用相应的奖惩手段，对改善ADHD 儿童注意品质、提高学业质量有积极意义。

本研究的样本量较少，对被试的选取存在一定的局限性。若要更好地阐明奖惩对ADHD 儿童注意品质的影响，还需更多高质量的样本及对照研究。同时，实验设计部分缺少中性条件，若设置中性条件更能反映出奖励或惩罚对2 类儿童的影响，未来研究应当考虑这一点。

5 结论

本研究发现：（1）奖惩可以调节分心刺激对于ADHD 儿童的认知加工，且相比于惩罚，奖赏能更好地引导ADHD 儿童将注意从新异分心刺激转移到目标刺激；（2）新异分心刺激与目标刺激的时间间隔恰当时，奖赏能够唤起ADHD 儿童完成目标任务的认知状态，提高反应准确性。