意志的外在表現和內在表征的分離

/意志的外在表現和內在表征的分離【摘要】意志是自主控制自身的能力，是人類區分于動物和機器的核心特征，是身心健康和社會秩序的基石。其外在表現是主動動作，內在表征是控制信念。前者指基于自身意愿產生的動作；后者指相信主動動作的實施能對外界事物產生影響的信念。前人研究大多基于主動動作研究意志，而個體實施主動動作的同時會持有控制信念。因此，相關研究混淆了意志的外在表現和內在表征。本研究擬基于意志促進表現(volition-motivatedperformance，VMP)范式，通過分離主動動作和控制信念，結合計算建模、多模態神經影像技術(肌電圖/腦電圖/功能磁共振成像)，系統揭示二者的共享與特異性認知神經機制。據此提出“人類意志過程的雙路徑假設”：一是主動動作相關路徑，體現意志的動作屬性；二是控制信念相關路徑，體現意志的動機屬性。【關鍵詞】意志；主動動作；控制信念；自主選擇；意志促進表現范式 人類對意志(volition)的探討歷史悠久，涉及哲學、心理學、神經科學、人工智能等多個或古老或新興的領域，但至今未有定論。不同領域的研究者對意志的定義雖有區別，但一般都圍繞“個體進行選擇或自主決定的能力”展開探討(Kane，1996)。在個體層面，意志是人類身心健康的基石，多種身心疾病的典型表現就是無法控制自身行為，例如帕金森病(Ricciardietal.，2017)、精神分裂癥(Dapratietal.，1997)等；在群體層面，意志更是整個人類社會的基石，例如，制定法律的一個基本前提是：人們要為基于自身意志做出的行為負責(Christensenetal.，2024；Haggard，2019)。 意志一般指自主控制自身的能力，尤其是自主控制目標導向的動作(Haggard，2008，2019)：即個體主動地啟動、維持或調整動作，以達成目標的心理行為機制(Frith，2013；Kuhl，1984)。完整的意志過程包括意志的產生和表達，二者缺一不可。一方面，如果意志只停留在內部產生過程，而未通過外在行為表達出來，就失去了意志的核心特征“目的性”(teleology)(Haggard，2019)——即意志是為了達成特定目的才會產生——沒有外在行為，任何目的都無法達成；另一方面，如果意志只剩下外在動作，而沒有內部產生過程，也會失去意志的另一個核心特征“主觀性”(subjectivity)(Haggard，2019)——即意志會讓人產生“我能計劃和控制動作達成目的，該動作反映了我自己的意圖”的主觀體驗——沒有內在加工過程，任何主觀體驗都無從談起。由此可見，意志的產生對應個體內在的“控制信念(controlbelief)”，即相信自身動作的實施能對外界事物產生影響并達成目的/意圖；而意志的表達則對應了個體外在的“主動動作(voluntaryaction)”，即基于自身意愿而發起的動作。唯有通過外在的動作影響外界事物，才有可能達成目的/意圖。主動動作是意志的外在表現，控制信念是意志的內在表征。 在意志過程中，主動動作和控制信念緊密相關——個體需要具備控制信念(即相信自己的動作是有意義的，能夠對外界事物產生影響并達成目的/意圖)，才會傾向于實施主動動作；反之，當個體失去控制信念(即認為實施動作是無意義的，不相信自己的動作能夠產生任何影響)，主動動作就會減少或消失，即產生“習得性無助”(Huys&Dayan，2009；Maier&Seligman，1976)。因此，個體實施主動動作時，往往同時持有控制信念(Desantisetal.，2011；Doggeetal.，2012；Huys&Dayan，2009；Luoetal.，2022；Maier&Seligman，1976)。 雖然意志的外在表現和內在表征關系密切，但有研究提示，意志過程中的主觀體驗和實際動作是可分離的。例如，對大腦特定區域的直接刺激會誘發個體產生“想要動作”的主觀體驗，但外在表現上沒有實際動作產生(Desmurgetetal.，2009；Friedetal.，1991)。這提示意志的外在表現和內在表征可能有不同的加工方式。通過梳理前人研究發現(詳見“1研究現狀”)，由于內在表征過程難以直接測量或操縱，已有研究多基于意志的外在表現——即時實施的主動動作來探究意志問題，沒有區分主動動作和控制信念。其相關發現既有可能是主動動作引起，也可能是控制信念引起，還可能是二者的共同作用。因此，以往研究未能進一步解析意志，相關發現有可能混淆了主動動作和控制信念的作用(詳見“2問題提出”)。因此，嘗試采用實驗設計這樣的非侵入性手段來分離主動動作和控制信念，是人類意志研究領域值得進一步探究的重要問題。 本研究擬基于近期開發的探究意志效應的新范式——意志促進表現(volition-motivatedperformance，VMP)范式(Luoetal.，2022，也見：Luo，Wang，Gu，etal.，2024；Luo，Wang，&Zhou，2024，本文對VMP范式的詳細介紹請見“1.6意志促進表現范式”)，開發其變式，來分離意志中的外在表現(主動動作)和內在表征(控制信念)，同時結合行為計算模型和多種神經生理技術，包括肌電圖(electromyogram，EMG)、腦電圖(electroencephalogram，EEG)、功能性磁共振成像(functionalmagneticresonanceimaging，fMRI)，以期揭示其背后的認知神經機制。 本研究兼具理論和實踐意義。在理論上，基于實驗設計、計算模型、神經生理技術對人類意志展開多方面、多角度的解析，有助于澄清意志不同成分共同/獨特的作用，打開探究意志問題的新角度，進而加深我們對人類意志問題乃至意識難題的理解。在臨床上，“控制信念缺失”與一些心理健康問題有密切關聯，例如抑郁(Huys&Dayan，2009)、習得性無助(Maier&Seligman，1976)、精神分裂(Dapratietal.，1997)等。本研究將控制信念從意志過程中分離出來，可能為相關心理健康問題的研究和治療提供新視角。在工業上，控制信念在個體與虛擬環境或智能機器的交互過程中起到重要作用(Wen&Imamizu，2022)。人們需要對虛擬環境(或智能機器)持有控制信念，才能完成后續任務；而虛擬環境(或智能機器)的反饋則又直接影響個體的控制信念。針對控制信念及其神經機制的探討，有助于未來開發具有更佳控制體驗的虛擬環境或智能機器，還能為人工智能模擬人類的控制過程提供基礎。 1研究現狀 意志沒有實體，難以直接測量或操縱。以往研究開發了多種范式，嘗試從意志的不同側面展開探究(范式總結見下頁圖1)。其中，主動動作作為意志的外在表現，容易觀察和測量，研究較多。研究者主要關注主動動作的產生和主動動作的主觀體驗(“自主感”)兩個方面，相關范式主要包括自主生成動作、外顯報告自主感、內隱測量自主感。控制信念作為意志的內在表征，難以測量和量化，研究較少，相關范式主要包括外顯報告控制感、控制誘發動機范式、意志促進表現范式。 圖1以往研究中探究意志的范式總結。無論是關注主動動作還是控制信念，這些范式都離不開即時實施的主動動作，而個體實施主動動作往往同時持有控制信念，故以往研究未能區分主動動作和控制信念分別的作用。彩圖見電子版，下同。 然而，已有研究無論是關注主動動作還是控制信念，其使用的范式都離不開即時實施的主動動作。正如上文所述，個體實施主動動作往往同時持有控制信念，因此，以往研究未能區分出主動動作和控制信念分別的作用。下文將簡要總結上述范式，并進一步論證已有研究可能存在的問題。 1.1自主生成動作(self-generatedaction)范式 在探究主動動作的產生時，研究者常要求參與者在任意時間點自主生成動作，一般會同時記錄神經活動。有時也將之與非自主產生的動作進行比較(例如經顱磁刺激引發的抽搐、依據外界刺激而產生的動作等)。例如，研究者采用EEG技術確認了主動動作產生之前會伴隨動作準備電位(readinesspotential，RP)(Khalighinejadetal.，2018；Libetetal.，1983)；采用fMRI技術確認了主動動作計劃和執行相關的腦區，例如輔助運動區(supplementarymotorarea，SMA)、運動前區(premotorcortex，PMC)等(Penfield，1954；Rizzolatti&Kalaska，2013)。除了記錄神經活動，研究者也關注腦損傷，以此推論主動動作產生的相關神經基礎。例如SMA損傷會影響自發性動作的產生，但不影響刺激驅動的動作；而PMC損傷的效應則正相反(Passingham，1987)，這提示SMA在主動動作產生中的重要作用。基于腦機接口的研究發現，采用神經肌肉電刺激誘發動作時，初級運動皮層(primarymotorcortex，Ml)神經元電活動的峰值時間與個體主觀體驗到的動作意圖產生時間是一致的(Noeletal.，2025)；而在動作產生前，Ml的低頻α振蕩能夠預測個體的自主體驗(Bertonietal.，2025)。這提示Ml不僅在主動動作的產生中起到重要作用，同時還與主動動作的主觀體驗有關。 然而，通過直接產生主動動作來探究意志問題，都會涉及實施主動動作，個體同時會持有控制信念，故該范式無法將主動動作與控制信念分離開。 1.2外顯報告自主感(explicitjudgementofagency)范式 研究者常將主動動作的主觀體驗稱為“自主感”“施動感”或“主動控制感”(senseofagency)(Haggard，2017；田昊月等，2018；吳迪等，2019；張淼等，2018)，即“在實施主動動作的過程中產生的，覺得自己能夠控制自身動作，并且以此控制外界事物的體驗”(Haggard，2017；Haggardetal.，2002)。自主感伴隨主動動作的實施而產生，可以經由個體的內省進行主觀報告，即外顯報告自主感范式。相關研究常要求參與者報告某個動作在多大程度上是“我自己”做出的動作，或是在多大程度上是受自己控制的動作。主觀報告評分越高，對該動作的自主感就越強，相應的意志體驗就越強(例如：Georgieff&Jeannerod，1998；Siriguetal.，1999)。 不過，當某個動作與參與者自身的動作一致，即使發出該動作的主體并非參與者本人，參與者也會產生自主感(Tsakirisetal.，2005；Wegner&Wheatley，1999)，這提示個體的主觀報告容易高估自身的自主能力，把實際上與自身意志無關的動作歸因于自身意志。而且，要求個體對主動動作的主觀體驗進行內省，同樣離不開主動動作的實施，無法將主動動作與控制信念分離開。因此，外顯報告的自主感在意志研究中往往作為輔助指標，而非主要指標，不適合基于此范式來分離主動動作和控制信念。 1.3內隱測量自主感(implicitmeasurementofagency)范式 為了克服自主感主觀報告法的不足，研究者開發了內隱測量自主感的范式，其中最常用的是“意圖綁定任務”(intentionalbindingtask)(Haggard，2017；Haggardetal.，2002)。在該任務中，參與者需要實施一個動作(例如按鍵)，在動作之后會發生一個事件(例如聲音刺激)，參與者需要估計動作與事件之間的時間間隔(或二者發生的時間點)。結果發現，相比于非主動動作，如果實施的是主動動作，則參與者的時間估計會更短，這被稱為“意圖綁定效應”(intentionalbindingeffect)或“時間壓縮效應”。該效應的大小反映了個體自主感的強弱，并在大量研究中得到重復(例如：Mooreetal.，2009；Obhi&Hall，2011；Schwarzetal.，2019)。相關神經科學研究還發現，SMA的激活程度可以預測意圖綁定效應的強弱(Kuhnetal.，2013)；使用經顱磁刺激技術(transcranialmagneticstimulation，TMS)或經顱直流電刺激技術(transcranialdirectcurrentstimulation，tDCS)干擾健康參與者SMA的活動，發現意圖綁定效應變弱(Mooreetal.，2010；Cavazzanaetal.，2015)。這些發現再次提示SMA與人類意志過程的重要關聯。 除了意圖綁定效應，感覺衰減效應(sensoryattenuation)(Blakemoreetal.，1998；Schafer&Marcus，1973)也被用作內隱測量自主感。類似意圖綁定任務，在感覺衰減任務中，參與者實施一個動作之后會發生一個感官刺激(例如呈現視覺、聽覺、觸覺刺激等)，參與者需要判斷該感官刺激的強度。結果發現，相比于非主動動作，如果實施的是主動動作，則參與者對感官刺激的強度感知會下降，相關ERP(如Nl)的波幅降低(例如：Mifsudetal.，2018；Weissetal.，2011)，相關初級感覺皮層(如聽覺區、軀體感覺區)的激活降低(例如：Arikanetal.，2021；Rezniketal.，2014)，即發生了感覺衰減。該效應的大小也被認為反映了自主感的強弱。需要注意的是，感覺衰減效應和意圖綁定效應之間的關系仍在爭論中，二者雖然都與自主感有關，但可能涉及不同的認知加工過程(Borhanietal.，2017；Lindneretal.，2025) 無論是意圖綁定效應還是感覺衰減效應，其關鍵指標(動作與后續事件的時間間隔、動作引發后續事件的感覺強度判斷)都與主動動作的實施直接關聯，研究者仍然無法區分主動動作和控制信念的效應。 1.4外顯報告控制感(explicitjudgementofcontrol)范式 以往研究在探討控制信念時往往也離不開主動動作的實施，只是切入角度有所不同。研究者也常采用主觀報告的方式探究控制信念，即外顯報告控制感。相關研究常常在參與者實施主動動作的同時呈現特定刺激作為“結果”，并要求參與者報告該“結果”在多大程度上是由自己的動作造成的。研究一致發現，個體傾向于將時間和空間上與主動動作更接近的“結果”判定為是主動動作引起的，即使這種因果關系實際上不存在。這種現象也被稱為“控制幻覺”(illusionofcontrol)(Langer，1975；Thompsonetal.，1998；陳雪玲等，2010)。除了直接對特定結果與動作之間的因果關系進行評分，外顯報告控制感的一類變式是讓參與者自主產生一系列動作(例如移動鼠標、搖桿)，同時判斷屏幕上的刺激(例如光點的移動)是否/多大程度上與自己的動作一致(例如：判斷屏幕上光點移動的軌跡是否與自己鼠標移動的軌跡一致)。研究表明，當刺激與動作在時間或空間上的不一致性增大時，參與者更傾向于認為該刺激不受自身控制(Applebaumetal.，2025；Wenetal.，2023；Wen&Haggard，2020)，即其控制信念會減弱。 然而，與自主感的主觀報告類似，由于控制幻覺的存在，個體主觀報告往往會高估外界環境的可控性。而且，如果“結果”在時間或空間上距離主動動作太遠，個體就不傾向于在該結果和動作之間建立聯結(Matute&Blanco，2014；Yarrituetal.，2014)。所以，外顯報告控制感同樣更適合作為輔助指標，而且其同樣離不開即時實施的主動動作，無法從中分離出控制信念。 1.5控制誘發動機(motivationfromcontrol)范式 控制誘發動機范式試圖通過內隱手段測量控制信念。該范式與上述主觀報告控制感的范式相似，在參與者實施主動動作的同時呈現特定刺激，并操縱這些刺激的呈現方式(即操縱動作的“結果”)，但不要求參與者進行主觀報告，而是記錄主動動作本身的反應時、頻率等指標。研究發現，當“結果”在時間和空間上與主動動作更接近時，參與者實施主動動作的反應會更快，頻率會更高(Eitametal.，2013；Karshetal.，2016)，這與主觀報告法的發現一致，被解釋為控制信念的效應。基于該范式的進一步研究發現，“結果”的有效性(例如：操縱是否產生“結果”或“結果”的可預測性)也會影響參與者實施主動動作的反應時，而且這種影響會隨著“結果”有效性的動態變化而變化(Hemedetal.，2020)。這提示個體的控制信念會隨著外界反饋的實時變化而動態調整，這種對控制信念的動態調整可能進一步影響后續的主動動作實施。類似的，個體可以基于反饋、信念學習來動態調整自主行為的偏向，以使自主行為不受習慣反應或序列效應等因素的影響；但這種調整也是有限的，個體很難消除動作-結果依賴(action-outcomedependence)的影響(Otaetal.，2024)。這提示“動作-結果”關系在形成控制信念的過程中具有重要作用(也見：Luoetal.，2022)。 然而，以主動動作本身的相關指標(反應時、頻率)來評價控制信念，仍然需要即時實施主動動作，無法將主動動作與控制信念分離開。 1.6意志促進表現(volition-motivatedperformance，VMP)范式 VMP范式研究采用目的性更明確的主動動作——自主選擇(voluntarychoice，Leottietal.，2010；陳煦海，吳茜，2019)來探究意志問題。自主選擇提供了在不同選項之間進行決策的自由，是一種主動產生的目標導向性動作(基于自身意志指定選項)。但要注意，驅動個體產生自主選擇行為的原因可能很多，意志只是其中的一種可能。因此，在VMP范式中，自主選擇需要與“強制選擇”(直接指定好選項，要求被試實施對應的按鍵動作)這一非選擇性的主動動作進行比較，才能反映出意志的作用。相比于強制選擇，自主選擇與更強的自主感有關(Barlasetal.，2018；Casparetal.，2016；Yavuzetal.，2025)；更重要的是，相比于強制選擇，自主選擇會促進后續的認知表現，包括時間估計任務(Mu-2015；Ruizetal.，2023)、反應時相關任務(如視覺搜索任務：Luoetal.，2022；Luo，Wang，Gu，etal.，2024、沖突控制任務：Legault&Inzlicht，2013；Luo，Wang，&Zhou，2024)。VMP范式就是基于自主選擇與強制選擇對后續認知表現的影響差異來探究意志的作用，以認知表現(例如任務反應時)在自主選擇和強制選擇條件間的差異作為反映意志效應的指標(Luoetal.，2022，也見：Luo，Wang，Gu，etal.，2024；Luo，Wang，&Zhou，2024)。 VMP范式的典型試次流程見圖2。一個完整的試次包括三個階段：線索階段、選擇階段、任務階段。具體而言，線索階段通過不同顏色提示參與者接下來要進行的是自主選擇還是強制選擇。選擇階段會呈現兩張中性圖片，在自主選擇條件下，參與者可以自主按鍵選擇其中一張；而在強制選擇條件下，其中一張圖片會被事先指定(周圍出現方框)，參與者只能按鍵選擇指定的那張圖片。任務階段會呈現剛剛選中的圖片，參與者將以該圖片為背景完成一項認知任務(例如視覺搜索任務)。圖片背景與任務無關(task-irrelevant)。基于該范式的研究發現，相比于強制選擇，自主選擇之后的認知表現得到促進(反應時更快)(Luoetal.，2022；Luo，Wang，Gu，etal.，2024；Luo，Wang，&Zhou，2024)，而且參與者主觀報告的控制信念大小可以預測自主選擇對認知表現的促進效應大小(Luoetal.，2022)，這提示VMP范式中的認知表現指標在一定程度上能夠反映個體的控制信念。 圖2意志促進表現(volition-motivatedperformance，VMP)范式的典型試次流程。線索階段：不同顏色圓提示當前試次的選擇類型(自主選擇vs.強制選擇)。選擇階段：從兩張圖片中自主/強制按鍵選擇一張。任務階段：以選中的圖片為背景完成一項認知任務(此處為視覺搜索任務)。注意：在不同階段(線索、選擇、任務階段)之間均有0.5s～0.8s的注視點。出于簡化流程圖的考慮，這些注視點的示意圖沒有呈現在此圖中。資料來源：Luo，Wang，Gu等人(2024)中的Fig.1。 不過，當前VMP范式中反映意志效應的關鍵指標(自主選擇后的認知表現)仍然是在實施主動動作(選擇)之后即時測得，還是沒有區分主動動作和控制信念各自的效應。但該范式相較于上述其他范式的優勢在于：測量指標(認知表現)與主動動作(選擇)完全無關，二者可以在時間上完全分離；而上述其他范式的測量指標與主動動作直接相關，無法將二者分離。VMP范式中的主動動作與測量指標的可分離性，為通過實驗設計來分離主動動作和控制信念提供了基礎(下文“2問題提出”將進一步闡述)。 2問題提出 從上述前人研究的范式總結中可以看出，這些從不同角度來探究人類意志的范式都與即時實施的主動動作直接關聯。考慮到個體實施主動動作的同時往往持有控制信念(Desantisetal.，2011；Doggeetal.，2012；Huys&Dayan，2009；Luoetal.，2022；Maier&Seligman，1976)，使用這些范式開展的研究不可避免地同時涉及了主動動作的加工過程以及控制信念的加工過程。因此，前人研究未能分離主動動作和控制信念。多數研究僅籠統地將相關行為或神經結果歸納為“主動動作的效應”或“意志的效應”，其相關發現既可能是主動動作單獨的作用，也可能是控制信念單獨的作用，還可能是二者共同的作用。換言之，在幾種經典的意志研究范式中，評估意志效應的因變量測量指標與主動動作的實施緊密相關，無法將指標的測量與主動動作的實施在時間上分離開，這可能是限制研究者分離主動動作和控制信念的重要因素。而且，以往的意志研究主要關注主動動作本身，雖然已有一些經典計算模型探究主動動作的產生(例如：Blakemoreetal.，2000)，但這些模型更偏向動作層面，針對意志層面的探討則較少結合計算模型，這也在一定程度上限制了研究者對意志的解析。 VMP范式可為進一步解析意志提供啟發。相較于上述經典的主動動作相關范式，基于自主選擇的VMP范式在分離主動動作和控制信念方面具有獨特的優勢： 第一，VMP范式中，主動動作行為(選擇階段按鍵選擇圖片的動作)與評估意志效應的因變量測量指標(任務階段的認知表現)之間沒有關聯，可將二者在時間上完全分離開，使因變量指標(認知表現)不受到主動動作執行層面因素的影響。換言之，基于主動動作和測量指標在時間上的可分離性，可以通過延長主動動作和因變量指標之間的時間間隔(例如間隔24小時)，剔除主動動作對因變量指標的影響。不過，需要注意的是，這種可分離性同時也是使用VMP范式測量意志的局限——范式中反映意志的指標不是在產生和表達意志的過程中(即實施選擇的過程中)直接測得，而是在意志表達過程結束之后(即選擇完成后)間接測得，可能只反映了意志過程的某個側面，沒有反映全貌。因此，嘗試采用EEG、fMRI等技術直接分析意志的產生和表達過程中的大腦活動是非常必要的。 第二，VMP范式中，主動動作所引發的結果(任務階段出現的背景圖片)與評估意志效應的因變量測量指標(任務階段的認知表現)之間沒有關聯，故可以在不影響認知任務的前提下，直接操縱主動動作與其引發的結果之間的關系來改變控制信念，進而探究控制信念的改變如何影響后續認知表現。已有研究發現(Luoetal.，2022)，在VMP范式中，當“選擇-結果”的因果關系確定時(即選擇階段選中的圖片與任務階段呈現的背景圖片一致)，自主選擇就能促進認知表現；然而，當“選擇-結果”的因果關系被否決時(即選擇階段選中的圖片與任務階段呈現的背景圖片無關——選擇無法控制結果，控制信念被移除)，自主選擇對后續認知表現的促進效應就消失了。這提示，基于VMP范式可以在不改變主動動作的前提下，通過操縱“選擇-結果”關系來改變控制信念，剔除控制信念對因變量指標的影響。 第三，基于VMP范式的自主選擇促進認知表現的效應，具有跨任務、跨效應器的一致性，是一種穩定可靠的量化意志效應的方法。一方面，基于VMP范式的研究發現，自主選擇對后續認知表現的促進效應在多種不同認知任務中均穩定存在，包括視覺搜索任務(Luoetal.，2022；Luo，Wang，Gu，etal.，2024)、多種沖突控制任務(包括Flanker任務、Stroop任務、Simon任務、Stroop-Simon任務、Flanker-Simon任務)(Luo，Wang，&Zhou，2024)，即無論認知任務如何變化，自主選擇對認知表現的促進效應(主要是促進反應速度)都能在這些任務中體現出來。另一方面，基于VMP范式的研究還發現，自主選擇的促進效應與實施選擇的效應器無關，即無論是用手選擇(即被試通過手指按鍵進行選擇)、用腳選擇(即被試通過左/右腳踩踏板進行選擇)、用嘴選擇(即被試通過語言指令說出要選擇左邊還是右邊的選項，由主試進行實際按鍵)，還是用眼選擇(即基于眼動儀捕捉被試的注視位置，被試通過穩定注視要選擇的選項來實現選擇)，均能發現自主選擇對認知表現的促進效應(Luo，Wang，Gu，etal.，2024)。上述研究結果均提示了VMP效應的“領域一般性(domain-general)”。 第四，VMP范式基于特定認知任務的表現來評價意志的作用，有利于使用計算模型區分認知任務中的不同認知加工成分，以細致刻畫意志的影響。具體而言，很多經典計算模型都適用于VMP范式中的認知任務，例如漂移擴散模型(driftdiffusionmodel，DDM)(Ratcliff&McKoon，2008)適用于大部分“二擇一迫選按鍵(2-alternative-forced-choice，2AFC)”的認知任務，并衍生出了多種適用不同具體任務的變式。在基于VMP范式的研究中，已經開始使用DDM的變式：簡易擴散模型(EZ-diffusionmodel，Wagenmakersetal.，2007)來擬合視覺搜索任務(Luoetal.，2022；Luo，Wang，Gu，etal.，2024)；也有研究使用DDM的另一個變式：沖突任務擴散模型(diffusionmodelforconflicttasks，DMC)(Ulrichetal.，2015)來擬合沖突控制任務(Luo，Wang，&Zhou，2024)。這些認知任務的模型擬合讓研究者得以在關注反應時、錯誤率之外，進一步細致分析認知任務中的不同加工成分，例如DDM中的漂移率參數可能與內部認知加工有關，邊界參數可能與反應傾向有關，非決策時間可能與反應執行有關等。這種細致的模型參數分析有助于揭示意志具體如何影響不同認知成分，以深入理解意志的認知機制。 總之，雖然目前的VMP范式相關研究尚未將主動動作和控制信念進行區分，但基于此范式來分離二者具有明確可行性。因此，本研究擬基于VMP范式來分離意志中的外在表現(主動動作)和內在表征(控制信念)，同時結合行為計算模型和多種神經生理技術(包括EMG、EEG、fMRI)，以期揭示其背后獨特/共同的認知神經機制。 3研究構想 3.1研究框架和目標 本研究旨在基于VMP范式來設計變式，以分離主動動作和控制信念在意志影響認知表現中的作用；進一步還將結合計算模型以及多種神經生理技術，揭示主動動作和控制信念共同/分別影響認知加工過程的認知神經機制。研究框架和技術路線見圖3。 圖3研究框架與技術路線。黑色框代表研究問題，藍色框代表研究范式，綠色框代表研究內容，黃色框代表技術手段，紅色框代表對應的科學問題。本研究中意志對認知表現的影響主要通過自主選擇對Simon任務表現的影響來評價。 研究1通過實驗設計分離人類意志中主動動作的效應和控制信念的效應，通過計算模型(沖突擴散模型DMC)分離認知加工過程中的不同成分，在行為層面揭示主動動作和控制信念對認知加工過程獨有/共同的影響。 研究2通過EMG和EEG同時記錄技術，在電生理信號層面(肌肉活動和大腦活動)揭示主動動作和控制信念影響認知加工的獨有/共同動態變化過程，進而揭示意志影響認知表現的動態神經生理機制。 研究3通過fMRI技術，在血氧水平依賴(bloodoxygenationleveldependent，BOLD)信號層面揭示主動動作和控制信念影響認知加工的獨有/共同腦神經基礎、功能連接、激活模式，進而揭示意志不同成分影響認知表現的腦神經機制。 3.2關鍵實驗范式設計 本研究擬采用Simon任務(Hommel，2011；Simon&Rudell，1967)的表現作為VMP范式中評價意志效應的指標。Simon任務是經典的沖突控制任務，要求參與者對呈現在屏幕左側或右側的刺激做出反應，忽略刺激的位置。當刺激出現的位置與正確反應效應器的位置不一致時(例如刺激出現在左邊，正確反應卻是右手)，認知表現下降(發生沖突)。選用該任務的原因如下：第一，Simon任務所涉及的認知過程相對清晰，容易通過神經生理技術進行分離和解釋(Egner，2008；Wangetal.，2021)；第二，基于VMP范式發現，自主選擇促進Simon沖突的解決(Luo，Wang，&Zhou，2024)，即Simon任務對自主選擇效應敏感；第三，Simon任務適用于擬合沖突控制任務專門的計算模型DMC(Ulrichetal.，2015)，可以從模型層面分離出沖突控制任務不同的認知加工成分(例如：Luo，Wang，&Zhou，2024；Mittelst?dtetal.，2022)。 具體實驗流程見圖4。實驗分為兩天進行，參與者在第一天首先完成一般VMP范式的任務，得到主動動作和控制信念的共同效應。24小時之后(第二天)，參與者再完成VMP范式的兩個變式——變式①分離出主動動作的獨特效應，剔除控制信念的效應；變式②分離出控制信念的獨特效應，剔除主動動作的效應(完成兩個VMP變式的順序在被試間平衡)。 圖4意志促進表現(volition-motivatedperformance，VMP)范式及其變式。(A)一般VMP范式。線索階段：不同顏色提示接下來的選擇類型(自主選擇vs.強制選擇)。選擇階段：從兩張圖片中自主/強制按鍵選擇一張。任務階段：以選中的圖片為背景完成Simon任務。在一般VMP范式中，意志對認知表現的影響同時包含了主動動作的作用和控制信念的作用(共同效應)。(B)VMP變式①。與一般VMP范式相比，任務階段的背景圖片總是固定不變的一張，與選擇階段中的選擇無關。該變式旨在剔除控制信念，只保留主動動作的作用。(C)VMP變式②。與一般VMP范式相比，沒有選擇階段。線索階段：不同顏色提示接下來呈現的圖片類型(昨天自主選擇的圖片vs.昨天強制選擇的圖片)。任務階段：呈現相應圖片背景進行Simon任務。該變式旨在剔除主動動作，只保留控制信念的作用。注意：在不同階段(線索、選擇、任務階段)之間均有0.5～0.8s的注視點。出于簡化流程圖的考慮，這些注視點的示意圖沒有呈現在此圖中。 一般VMP范式如圖4A所示，分為線索、選擇、任務三個階段(Luoetal.，2022)。線索階段通過不同顏色提示當前試次是自主還是強制選擇。在選擇階段中，如果是自主選擇條件，參與者可以從兩張圖片中按鍵選擇一張；如果是強制選擇條件，參與者只能按鍵選擇事先指定的那張圖片。隨后進入任務階段，選中的圖片會作為任務無關的背景呈現，參與者在此背景下完成Simon任務。在一般VMP范式中，參與者既實施了主動動作，又持有控制信念(即相信自己選擇的圖片能夠作為背景出現)。意志對認知表現的影響同時包含了主動動作的作用和控制信念的作用(共同效應)。 VMP變式①如圖4B所示，旨在剔除控制信念，只保留主動動作的作用。其與一般VMP范式的關鍵差異在于：任務階段中的背景圖片總是固定不變的一張，與參與者在選擇階段中的選擇無關。如此一來，“選擇-結果”的因果關系被打破，這讓參與者認識到“呈現的這張圖片不是我選擇的，不是我自己的意志，我的選擇無法影響結果”。在該變式中，參與者雖然實施了自主選擇動作，但不具備控制信念。該操縱剔除控制信念的有效性已經在先前研究中得到驗證(Luoetal.，2022)。 VMP變式②如圖4C所示，旨在剔除主動動作，只保留控制信念的作用。其與一般VMP范式的關鍵差異在于：沒有選擇階段——即不需要參與者實施選擇動作。線索階段通過不同顏色提示參與者當前試次要呈現的圖片是昨天在一般VMP任務中自主選擇的一張還是強制選擇的一張(即直接告知參與者圖片的來源，不需要選擇圖片)。隨后直接進入任務階段，呈現圖片背景啟動Simon任務。如此一來，參與者在認知任務啟動前沒有實施任何主動動作，但可依據線索提示建立控制信念。即參與者通過線索提示可認識到“這張圖片是我昨天選擇的，代表了我自己的意志”。 3.3研究方案 3.3.1研究1：分離主動動作和控制信念對認知表現的影響 基于一般VMP范式及其變式(詳見“3.2關鍵實驗范式設計”)，研究1將采用行為實驗技術來探究主動動作和控制信念對認知任務加工過程獨有/共同的影響。實驗分為兩天進行，第一天進行一般VMP范式的任務，獲得自主選擇和控制信念的共同效應。24小時后進行第二天的任務，包括兩個VMP變式(被試間平衡順序)：VMP變式①剔除控制信念，只保留主動動作的作用；VMP變式②剔除主動動作，只保留控制信念的作用。進一步還將使用DMC模型(Ulrichetal.，2015)對Simon任務表現進行擬合，以分離該認知加工過程中的不同成分，最終在行為層面揭示意志的不同成分如何影響認知加工的不同成分。 主要指標和數據分析：無模型分析的主要指標是Simon任務的反應時和正確率，使用2(Simon刺激一致性：一致vs.不一致)×2(選擇類型：自主選擇vs.強制選擇)×3(任務類型：一般VMP范式，VMP變式①vs.VMP變式②)重復測量方差分析。進一步進行DMC模型分析，將Simon任務中任務相關的動作激活和任務無關的動作激活區分開來(Luo，Wang，&Zhou，2024)。DMC的主要參數是：(1)任務相關動作激活的證據累積速度(μc)。(2)任務無關動作的峰值激活(A)。(3)任務無關動作激活達到峰值所需的時間(tpeak)。(4)判別標準邊界(b)。(5)非決策時間(Rmean)。針對最優參數，實施與無模型分析相同的方差分析。 主要結果預期：針對Simon任務反應時的無模型分析有顯著三重交互。具體而言，在一般VMP范式中，自主選擇整體加快Simon任務反應時，同時降低Simon效應；但在VMP變式①中只整體加快Simon任務反應時，而在變式②中只降低Simon效應。DMC模型分析則預期主要效應集中在任務無關動作的峰值激活(A)上：變式②模式與一般VMP范式一致：自主選擇降低A。變式①沒有此效應。 3.3.2研究2：主動動作和控制信念影響認知表現的動態過程 在重復研究1發現的基礎上，研究2將采用高時間分辨率的EMG和EEG同時記錄技術，探究主動動作和控制信念在肌肉層面(動作)與大腦層面(信念)激活的獨有/共同動態變化過程。進一步也將結合DMC模型擬合，探究認知加工過程中的不同成分與電生理指標之間的對應關系，最終揭示意志影響認知表現的動態神經生理機制。范式與研究1相同，但是額外增加了EMG和EEG同時記錄。 主要指標和數據分析：無模型分析和DMC模型分析與研究1相同。針對EMG數據，重點分析線索呈現后、選項呈現后、實施動作前、Simon刺激呈現后這幾個關鍵時間窗內的肌電信號大小。針對EEG數據，重點關注線索階段的關聯性負波變異(contingentnegativevariation，CNV)，選擇階段RP，以及任務階段的腦后對側負波(posteriorcontralateralnegativity，N2pc)和偏側化準備電位(lateralizedreadinesspotential，LRP)。進一步分析還將結合EMG信號和EEG信號隨時間的變化模式，進行表征相似性分析(representationalsimilarityanalysis，RSA)，以探索兩類電生理信號的耦合情況。最后基于電生理指標和DMC模型參數進行個體差異分析。此外，在單獨探究控制信念作用的范式中，還將關注與記憶相關的腦電成分——前額電極的負電位(FN400，Rugg&Curran，2007)，這可能與控制信念的建立有關。 主要結果預期：行為數據結果預期與研究1相同。電生理信號方面預期：在一般VMP范式中，線索階段的CNV模式和選擇階段的RP模式都可以預測選擇類型，并預測自主選擇對認知表現的影響。在VMP變式①中，這種預測作用主要在選擇階段的RP；在VMP變式②中則主要在線索階段的CNV。同一階段的EMG信號與EEG信號可以互相預測，但預測的準確性在不同變式之間不同：一般VMP范式最高，變式①其次，變式②最低。 3.3.3研究3：主動動作和控制信念影響認知表現的神經基礎 在再次重復研究1發現的基礎上，研究3將采用高空間分辨率的fMRI技術，以探究主動動作和控制信念獨有/共同的腦神經基礎、腦區之間的功能連接，以及大腦激活模式差異。進一步也將結合DMC模型擬合，探究認知加工過程中的不同成分與大腦激活、功能連接、全腦或腦區激活模式之間的關系，最終揭示意志影響認知表現的腦神經機制。范式與研究1基本相同，只是進行了適用于fMRI研究的細節調整。 主要指標和數據分析：無模型分析和DMC模型分析與研究1相同。fMRI數據的一般線性模型結果主要關注線索階段和選擇階段的SMA、腦島(insula，INS)，任務階段的SMA以及Ml的激活(例如：Wangetal.，2019)，同時還將關注不同階段的獎賞相關腦區(例如紋狀體，Leotti&Delgado，2011；Murayamaetal.，2015；Murtyetal.，2015)。fMRI的功能連接分析則主要以SMA以及INS為種子腦區，探究其與其他腦區的功能連接。大腦激活模式差異分析則主要通過RSA方法分析不同階段(例如線索階段vs.選擇階段)之間的全腦激活以及SMA、INS激活模式差異。此外，在VMP變式②中，還將關注與記憶相關的腦區海馬(hippocampus，Murtyetal.，2015)，這可能與控制信念的建立有關。 主要結果預期：行為數據結果預期與研究1相同。在腦神經層面，我們預期在一般VMP范式中，SMA在線索階段和選擇階段的激活程度以及激活模式可以預測選擇類型、預測自主選擇對認知表現的影響，且線索階段的大腦激活模式可以預測選擇階段的大腦激活模式。而VMP變式①只有選擇階段的大腦激活有類似預測作用，VMP變式②線索階段的大腦激活有類似預測作用，同一階段的大腦激活模式在兩個變式之間不能相互預測。 4理論建構 雖然前人研究已經從不同角度設計了不同范式來探討人類意志問題，但這些研究均依賴于即時實施的主動動作(即意志的外在表現)，而個體實施主動動作的同時往往持有控制信念(即意志的內在表征)，故以往研究未將意志的外在表現和內在表征分離開。本研究擬直接分離意志過程中的主動動作和控制信念，結合已有研究結果，建構“人類意志過程的雙路徑假設”(見圖5)。下文將詳述建構依據。 圖5人類意志過程的雙路徑假設。紅色內容是控制信念相關路徑，可能與大腦獎賞系統有關，體現了意志的動機屬性，可能影響后續認知任務中的反應傾向；藍色內容是主動動作相關路徑，可能與大腦動作系統有關，體現了意志的動作屬性，可能影響后續認知任務中的反應執行；綠色內容是外部世界可觀測到的結果或效應。控制信念是產生主動動作的基礎，而主動動作所造成的實際結果與控制信念中的預期結果的一致性會反過來調節控制信念的強弱。 第一，在意志相關的神經科學研究方面，相關結果可分為兩類，一類是“動作相關”的效應，一類是“動作無關”的效應，這提示意志的外在表現和內在表征可能有不同的神經基礎。具體而言，(1)在“動作相關”方面，有研究使用EEG技術，發現主動動作能夠誘發更強的RP成分(Khalighinejadetal.，2018；Libetetal.，1983)，而RP可能來源于SMA(Shibasaki&Hallett，2006)，提示了SMA在意志表達中的重要作用；另有研究使用fMRI技術發現，實施主動動作時SMA激活(Penfield，1954；Rizzolatti&Kalaska，2013)，且SMA的激活程度與自主感有關(Cavazzanaetal.，2015；Kuhnetal.，2013；Mooreetal.，2010)，這些研究都再次強調了SMA與人類意志之間的緊密聯系，而SMA是與動作計劃相關的重要腦區。(2)在“動作無關”方面，相關研究主要發現了表達意志(自主選擇)的“類似獎賞效應”，即當個體預期將要進行自主選擇時，會激活獎賞相關腦區，如紋狀體(Leotti&Delgado，2011；Murayamaetal.，2015；Murtyetal.，2015)，這提示了表達意志與獎賞回路之間的關聯，個人意志的表達可能增強個體的動機，就好像獲得獎賞一樣。可見，意志的神經科學研究提示，人類意志的效應可能與兩條路徑有關：動作相關路徑(RP、SMA相關)、動作無關路徑(獎賞相關)。 第二，在意志相關的行為計算模型研究方面，改變控制信念會改變意志對不同認知成分的影響模式，這提示意志的表達對認知表現的影響可能有兩條路徑：一條路徑與控制信念有關，另一條路徑與控制信念無關(與主動動作有關)。具體而言，在Luo等人(2022)的研究中，個體通過自主選擇表達意志，促進了后續的認知表現；更重要的是，使用DDM的變式EZ-diffusionmodel(Wagenmakersetal.，2007)進行模型擬合來分解自主選擇對不同認知成分的影響，結果發現：在模型的非決策時間參數(non-decisiontime)上，無論選擇結果能否控制(即無論是否持有控制信念)，自主選擇都能降低非決策時間。所以在此過程中，控制信念可能不重要，重要的是自主選擇這個“動作”。主動動作引起的大腦動作系統激活(例如SMA)(Cunningtonetal.，2002；Deiberetal.，1999)，可能會一般性地促進后續的動作執行，進而使非決策時間縮短。而在模型的判別標準參數(boundary)上，當個體能夠控制選擇的結果時(即持有控制信念)，自主選擇(相比強制選擇)降低了判別標準，而當個體無法控制選擇的結果時(即不再持有控制信念)，自主選擇就不再影響判別標準。這提示控制信念可能使個體的反應更激進。與此對應，有研究發現，提供獎賞同樣會降低個體的判別標準，使個體的反應更激進(Bowenetal.，2020；Luoetal.，2020)，這與上文提到的“表達意志與獎賞效應的關聯”不謀而合。與此相反，抑郁患者不僅沒有體現出獎賞降低判別標準的效應(Henriques&Glowacki，1994)，反而比健康對照組表現出了更高的判別標準，即抑郁患者的反應更保守(Lawloretal.，2020)，這提示控制信念的喪失可能與“暫時性的抑郁狀態”有關。此外，基于強化學習模型的研究發現，相比于強制選擇，自主選擇所引發的積極結果在學習過程中會獲得更高的權重(Chambonetal.，2020)。總之，上述研究再次提示，意志的效應可能分為主動動作相關(影響反應執行)和控制信念相關(“類似獎賞效應”，影響判別標準)兩個方面。 第三，在上述前人研究提示的基礎上，