近期，实验室袁加锦教授团队在牛津大学出版社旗下 Psychoradiology 期刊上发表题为 “Neural substrates of behavioral inhibitory control during the two-choice oddball task: Functional neuroimaging evidences” 的文章。该研究通过将双选择 oddball 任务与 go/nogo 范式融合成共享标准刺激/go 刺激的新型实验范式——三选择行为抑制任务（three-choice BIC task），探索了双选择 oddball 任务相比 go/nogo 任务其行为抑制控制过程中的共性及特异性。
行为抑制控制（behavioral inhibitory control, BIC）作为一种对不恰当、冲动行为的抑制控制功能，在人类适应环境变化中发挥着重要作用。该功能与人类抵制诱惑，避免分心，维持目标导向行为息息相关；同时，行为抑制控制功能失常与成瘾行为、注意力缺陷及多动障碍、精神分裂症等疾病有密切关系。
以往研究多采用停止信号任务（stop signal task）和 go/nogo 任务（go/no-go, GNG）探讨行为抑制控制过程及其神经机制。然而，停止信号任务探讨行为抑制控制加工的重要局限体现为，该任务中停止信号和反应信号诱发的神经生理过程存在混叠，而以往研究也指出 go/nogo 任务中 go 刺激所触发的运动相关电位不可避免地对 nogo 信号诱发抑制过程造成干扰。为此，本研究团队前期研究开发了可有效控制动作相关过程干扰的双选择 oddball 范式（袁加锦等，2017）。在该范式下，团队通过对抑制相关及抑制无关刺激设计双反应且平衡反应方式的方法，有效控制了上述局限因素。在此基础上，进一步通过行为抑制控制的性别差异研究、情绪对行为抑制控制的调控研究、成瘾导致的冲动行为评估及神经调控干预研究等系列工作，验证了该范式对行为抑制控制测量及干预效应评估的优势（Yuan et al., 2008, 2012, 2020; Ren et al., 2019）。然而，当前仍不清楚双选择 oddball 范式相比与之具有功能相似性的 GNG，其诱发的行为抑制控制相关的神经活动有何异同，需要进一步研究予以解决。
作为一项新兴的行为抑制控制任务，双选择 oddball 任务（two-choice oddball, TCO）共包含标准刺激和偏差刺激两种，其中标准刺激以较大比例出现从而导致被试形成优势反应倾向，偏差刺激以较小比例出现并要求被试做出新的反应，从而诱发个体的行为抑制控制过程。通过偏差刺激与标准刺激在反应时间、准确率及神经活动的对比，可以灵敏地测量个体的行为抑制控制能力的高低。本研究将双选择 oddball 任务与 go/nogo 任务结合，开发出三选择行为抑制任务对 BIC 进行测量。该任务中包含三种类型的刺激：标准刺激（75%）、偏差刺激（12.5%）和 nogo 刺激（12.5%）。研究共招募 48 名大学生作为被试，参与者被要求对标准刺激和偏差刺激进行不同的按键反应，对 nogo 刺激不进行反应（图1）。采用全脑分析、感兴趣区域（region of interest）分析与联合分析（conjunction analysis）等方法进行功能性磁共振数据分析。
图1. 三选择行为抑制任务（three-choice BIC task）要求被试对标准刺激 “W” 按 2 键进行反应，对偏差刺激 “M” 按 3 键进行反应，对 nogo 刺激 “N” 不反应
行为数据分析表明两个任务都可以有效测量行为抑制控制过程。行为抑制控制在 GNG 任务中表现为对 nogo 刺激反应的准确率显著低于标准刺激；在 TCO 任务中表现为对偏差刺激反应的准确率显著低于标准刺激（幅度与 GNG 相似），反应时间显著长于标准刺激。
全脑分析结果发现两个任务激活的脑区大致相同，但是在以往大量研究中被强调的前扣带回（anterior cingulate cortex）并没有在 TCO 任务中激活（图2）。
图 2. （A1）双选择 oddball 任务和（A2）go/nogo 任务包含扣带回区域的激活图
联合分析结果表明，GNG 和 TCO 任务大脑激活存在诸多共享区域，主要包括额下回（inferior frontal gyrus, IFG）、额中回（middle frontal gyrus）、楔前叶（precuneus）、辅助运动区（supplementary motor area, SMA）等脑区（图 3-A1）。
随后将共同激活区域作为感兴趣区，并提取血氧水平依赖（blood oxygenation level dependent, BOLD）信号，结果表明在右侧 IFG、左侧 SMA 等脑区，TCO 任务的 BOLD 信号要显著高于 GNG 任务（图 3-A2）。
图 3. （A1）双选择 oddball 任务与 go/nogo 任务共同激活区域；（A2）共同激活区域 BOLD 信号配对样本 t 检验结果（误差线表示 SEM, ∗∗P < 0.01; ∗∗∗P < 0.001）
研究结果表明，行为抑制控制成功执行的关键可能涉及额下回与辅助运动皮层等核心区域的参与，尤其是右侧额下回。前扣带回可能并不是行为抑制控制过程的必要成分，它的激活很可能与 GNG 任务中的运动生成与执行有关。此外，双选择 oddball 范式相比 go/nogo 范式为行为抑制控制的测量提供了特有的反应时延迟指标。这些结果提示，控制了运动反应执行这一混淆因素的双选择 oddball 任务，能得到特异于行为抑制控制的行为指标与神经指标，未来研究可以将之广泛应用于情绪与成瘾导致的冲动行为的准确评估与干预实践。
本研究得到了国家自然科学基金（项目号：NSFC31971018），四川省杰出青年科学基金（项目号：2023NSFSC1938）的支持。论文共同第一作者为四川师范大学硕士生赵世瑞与西南大学硕士生袁若松；四川师范大学刘强教授、高伟助理研究员为论文合作者，袁加锦教授为论文通讯作者。
论文信息：
Shirui Zhao, Ruosong Yuan, Wei Gao, Qiang Liu, Jiajin Yuan, Neural substrates of behavioral inhibitory control during the two-choice oddball task: functional neuroimaging evidence, Psychoradiology, Volume 3, 2023, kkad012, https://doi.org/10.1093/psyrad/kkad012
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