冲突处理中N450事件相关脑电位标记物的功能定义：一项数值stroop研究

摘要

背景

一些冲突处理研究旨在分离与刺激和反应冲突处理相关的神经成像现象。然而，以往的研究通常不包括对刺激或反应冲突的范式依赖性测量。在这里，我们将肌电图（EMG）与事件相关脑电位（ERPs）相结合，以确定冲突处理的一个特别强大的标志物，即通常与前调节皮层（ACC）活动有关的N450 ERP效应，是否与刺激或反应冲突处理有关。EMG提供了应对冲突的范式依赖性度量。在数字Stroop范式中，参与者比较了成对的数字，并在看到较大数字的一侧按下按钮。50%的数字签名之前有一个有效的提示，可以提供关于所需响应的准确信息。50%的试验之前有一个中性提示，它没有传达反应的侧面。

结果

肌电图显示，反应冲突在中性试验中显著大于有效提示试验。N450在反应冲突高和低时相似。

结论

我们得出结论，N450与刺激或抽象有关，而不是与响应冲突检测/解决有关。调查结果可能会对ACC冲突产生定时影响。

背景

功能磁共振成像（fMRI）研究已经确定了在刺激和反应水平上检测/解决冲突所涉及的大脑结构[1,2]. 此外，事件相关脑电位（ERP）研究已经确定了刺激/反应冲突解决中的一系列事件[三–5]. 然而，迄今为止，由于没有独立的刺激/反应冲突衡量标准，研究受到了限制。因此，推断是基于对某些任务中存在/不存在刺激/反应冲突的范式假设。我们已经克服了这个限制[6]通过直接使用肌电图（EMG）测量反应冲突。在这里，我们扩展了我们之前的方法论，在范式层面上处理响应冲突，并通过EMG检查这种处理的成功性。该方法使我们能够确定冲突检测/解决的强大ERP标记物N450 ERP波是否与刺激或反应冲突有关。N450以前被认为与前扣带回皮质（ACC）产生的冲突效应有关。因此，阐明N450的功能意义可能使我们能够对fMRI检测到的ACC冲突效应进行计时。

原则上，Stroop冲突可能出现在刺激表征层面（刺激冲突）或运动反应组织层面（反应冲突）。根据刺激冲突的观点，Stroop冲突的出现是因为并行处理的刺激维度的表征彼此不一致[7]. 根据反应冲突观点，Stroop冲突出现在运动反应的组织过程中（例如口头发声或手动Stroop任务中的按键发声）。这个所谓的“马脸模型”假设运动反应由任务相关和任务相关刺激维度启动[8,9]. 当平行激活的正确和错误响应开始竞争主导公开响应活动时，就会出现冲突。区分刺激和反应冲突的大脑标记一直是一些神经影像学研究的主题。

功能磁共振成像研究指出了参与冲突处理的几个大脑区域。这些领域中最突出的是ACC，它在几乎所有研究冲突处理的研究中都很活跃。根据一个突出的理论，冲突监控观点[10–12]，ACC的活动随着冲突信息的增加而增加。最初，冲突监控视图主要强调ACC在检测/解决响应冲突中的作用[1,13,14]. 然而，越来越多的证据表明，ACC不仅可以通过反应激活，还可以通过刺激冲突激活[2,15–18]. 这表明，ACC的冲突相关激活范围比最初想象的更广，ACC参与了多个信息领域的冲突监控[10]当然，ACC并不是唯一涉及冲突处理的大脑区域。研究表明，后顶叶皮层[1,19]和下顶叶皮层[2]可能与刺激冲突处理有关。类似地，反应冲突被证明可以调节运动前皮层[19]和背外侧前额叶皮层活动[20].

企业资源规划研究已经在涉及冲突处理的范式中确定了一系列事件[4,6,21]. 这些研究典型地比较了不同Stroop范式的不一致与一致条件下的ERP振幅。这些一致性相关效应的时间范围从相对早期（直到刺激呈现后约220ms）的振幅差异[21–23]至后期（300-600 ms）振幅效应[三–6,24]. 早期效应通常被解释为与刺激冲突有关，晚期效应则被解释为和反应冲突有关。最显著的ERP效应称为N450效应。N450已在Stroop冲突的大多数ERP研究中检测到[三,5,6,24,25]. N450在不一致负一致差电位中具有负极性，潜伏期约为300-500 ms，中心-中心地形图。以前的ERP震源定位尝试一致发现，N450地形的大部分差异可以用ACC中的偶极子来解释[三,6,26]. 因此，N450在冲突情况下的显著性以及将N450与ACC联系起来的源定位结果都可能得出结论，即N450可能与fMRI研究检测到的一致的冲突相关ACC活动有关。然而，由于不清楚N450是否与刺激或反应冲突有关，因此无法更好地理解N450的功能作用。

关于上述问题，在之前的一些Stroop研究中，我们通过使用偏侧准备潜能（LRP）来测量反应准备的时间，这是一种ERP测量正确/错误反应激活的方法[4,21,25,27]. 在这些研究中，错误反应激活的LRP指数可能作为反应冲突的一个衡量标准。然而，在对正常成年人进行的正确反应试验中，我们仅在四项研究中的一项中显示了错误反应激活的LRP标记，即反应冲突[25]. 这可能是由于容积传导导致的ERP限制所致（参见[28,29]详细信息）。在最近的一项研究中[6]为了解决上述问题，我们通过同步记录肌电图（EMG）和脑电图（EEG）直接在效应器水平测量反应冲突。我们的方法基于在侧卫和西蒙任务中使用肌电图的开创性研究[28,30–33]. 我们使用了数字Stroop范式，参与者检测到两个阿拉伯数字中哪一个实际更大[34]. 在一致条件下，物理上较大的数字在数值上也比另一个数字大（例如28）。在不一致的情况下，物理上较大的数字在数字上小于另一个数字（例如，28）。肌电图在对不一致条件而非一致条件作出正确反应的试验中检测到强健的错误反应手活动。这种不正确的反应手活动在时间上与正确反应手的活动一致（有明显的正确反应）。这为Stroop任务中独立于范式假设的反应冲突的存在提供了明确的证据。¹我们还检测到，在不正确的手部活动抵消后，与一致状态相关的不一致状态中存在N450 ERP效应。这证实了N450可能与冲突检测/解决密切相关[6]. 然而，由于我们之前的研究重点是直接证明Stroop任务中的反应冲突（通过比较不一致和中性/一致条件），我们没有在不一致条件下操纵刺激/反应冲突的数量。因此，我们无法有效测试N450是否与刺激或反应冲突有关。

在这里，我们操纵了不一致条件下的反应冲突量，以确定N450 ERP效应是否与刺激或反应冲突有关。为了进一步将我们之前的发现推广到与之前使用的任务略有不同的任务中，我们使用了数值Stroop范式的数值决策任务。也就是说，参与者决定哪个数字比另一个数字大。在这项任务中，用与参与者看到更多数字的一侧（左侧与右侧）相对应的手给出行为反应（附加文件1：图S1）。反应冲突是通过在逐个试验的基础上应用线索来控制的。在50%的试验中，数字刺激之前有一个有效的提示（指向左边或右边的箭头），它以100%的准确率指向预期反应的方向。在50%的实验中，数字刺激之前有一条中性线索（一条水平线），它没有传递任何关于反应方的信息。有有效和中性提示的试验中，有5%的试验是不抓捕试验，受试者被指示不回答。No-go试验用于强制维持有效提示试验中的刺激分析。为了进一步证实刺激分析发生在有效提示的试验中，我们还研究了数值和物理尺寸的距离效应（距离效应：准确性和反应时间取决于数值/物理尺寸的辨别难度）。

与使用中性线索的试验相比，预期有效线索试验中的反应冲突将减少，因为在刺激出现时，有效线索试验已经准备好了反应。相反，我们预计刺激分析，因此刺激冲突，将在有效的线索试验中保持。我们使用肌电图（EMG）为有效和中立提示试验中的反应冲突量提供了范式相关的直接证据。也就是说，肌电图以一种新颖的方式被用来检查我们应对冲突操作的成功性。我们的问题是，N450是否在响应冲突较高和响应冲突较低时都会出现。如果N450在这两种情况下的表现相同，那么N450可以与刺激冲突检测/解决相关。相反，如果N450在响应冲突较高时比在响应冲突较低时表达得更多，则N450更有可能与响应冲突检测/解决有关。我们还使用了P300 ERP波的峰值潜伏期，因为之前的几个Stroop研究[27,35,36]以此作为刺激冲突的标志。然而，值得注意的是，尽管一些人提出了这种观点[37]，其他人正在争论[38,39].

方法

参与者

对20名成年人进行了测试。由于脑电图伪影，3名参与者被排除在样本之外。另外两名参与者被排除在外，因为他们没有严格遵守说明（见结果）。因此，分析了15名成年人的数据（平均年龄23±0.4岁；5名男性）。参与者是剑桥大学的研究生和本科生。这项研究得到了剑桥大学心理研究伦理委员会的伦理批准。

刺激和程序

刺激由两个阿拉伯数字组成，同时显示在19英寸的电脑屏幕中间。刺激物是在黑色背景上呈现的白色字符。试验以显示800毫秒的提示开始。随后延迟约1000毫秒（在1000毫秒的基础上增加了±50毫秒之间的随机间隔，以抑制α活动，这可能会锁定刺激呈现的时间）。固定十字架左右出现两个阿拉伯数字，持续800毫秒。试验间隔为1000毫秒。

以下数字对被用作一致和不一致条件下的刺激：1-2、2-1、8-9、9-8、1-8、8-1、2-9和9-2。以下数字对用于中性条件：1-1、2-2、8-8和9-9。一对中的两个数字具有不同的物理字体大小。在一半的试验中，手指的实际大小分别为40和45个点。另一半数字的物理大小是40分和50分。这种操作定义了任务难度因素：数字之间的物理大小差异要么小（5分：困难条件），要么大（10分：容易条件）。在一致和不一致条件下（数字距离因子），数字之间的数字距离为1或7，在中性条件下为0。数字距离1和7条件使用的数字完全相同。通过使用两个数字距离，我们将任务相关因子的层数保持在任务相关因子层数的相同值。在同余条件下，物理上较大的数字在数值上也比另一个数字大。在不一致的条件下，物理上较大的数字在数值上比另一个数字小。在中性条件下，两位数字的数值相同。在一半的试验中，身体上较大的数字出现在右边，另一半出现在左边。同样的道理也适用于数字较大的位置。对一致性、大小差异、数值距离和反应侧（左手或右手）进行正交操作。

参与者的任务是用按钮指示数字较大的数字是出现在左边还是右边。参与者用拇指按下响应按钮。在每种可能的情况下，一半的试验之前都有一个有效的提示，另一半则有一个中性提示。有效的提示是画一个可以指向左侧或右侧的水平箭头。参与者被告知，有效的线索能够100%准确地预测他们是否需要用左手或右手对数字刺激做出反应（取决于箭头指向左边还是右边）。中立的提示是一条水平线。参与者被告知，中性提示不能提供所需反应的信息。同时使用有效和中性提示的试验中，有5%为无捕获试验。在no-go试验中，数字被连字符取代。参与者被指示在渔获量试验中不要做出任何行为反应。Catch试验旨在确保参与者在手指出现之前保持反应，并在有效提示的试验中强制维持刺激分析。捕获试验在所有条件下平均分配。

刺激序列中的数字刺激以一种控制反应侧（左侧或右侧）的数量和分布以及一个刺激序列中一致性的方式进行伪随机。所有36种可能的反应侧组合（4种组合：右后右后、左后右、左后左、右后左）和一致性（9种可能的一致、不一致和中性对）均被控制并均匀分布在一个刺激序列中，以避免任何反应准备偏差。每个参与者都会收到一个独特的伪随机刺激序列，将受试者内部和跨受试者的反应准备效果等同起来。共有9个实验区块，每个区块有96个试验（864个刺激）。实验之前进行了48次实践试验。演示文稿11（神经-行为系统）提供刺激。

行为数据分析

为了拒绝快速猜测，只接受RT长于150ms的试验进行分析。通过线索（中性与有效）×一致性（一致性、不一致性和中性）×数值差异（小与大）×物理距离（大与小）重复测量ANOVA分析准确性和RT。Tukey HSD测试用于事后分析。在第二次分析中，计算了一致负中性、不一致负中性和不一致负一致差的准确度和RT值。该数据也通过线索×一致性重复测量方差分析进行分析。在两个ANOVA中，通过Tukey-HSD测试检查统计细胞之间的对比。在所有行为和生理ANOVA中，必要时使用Greenhouse-Geiserε校正。报告原始df值和校正p值。行为数据在Statistica 7.0中进行了分析。

肌电图（EMG）记录、预处理和分析

EMG110C放大器使用MP150数据采集装置（Biopac Inc.）测量肌电图。两个一次性布基低过敏性Ag-AgCl EL504记录盘电极由110S屏蔽防触摸导线连接。沿拇指左右屈肌（拇短屈肌）放置活性电极。左肘上的电极用作接地。在使用电极之前，用肥皂清洗皮肤，轻轻擦洗并用酒精清洗。电极用固体凝胶粘附。在1000 Hz下对肌电进行采样，在10-250 Hz之间进行带通滤波[40]相对于每个人在每个响应手上测得的最大振幅进行校正和缩放[41]. 因此，肌电图表示为最大测量值的百分比。相对于刺激呈现前-100到0毫秒的间隔，肌电图也进行了基线校正。相对于刺激呈现，肌电图周期从-100毫秒延长到998毫秒。

肌电图数据在Matlab 7.1和Statistica 7.0中进行分析。首先，通过一个50毫秒宽的运行平均窗口对单个肌电图进行平滑。其次，通过逐点单样本t检验来测试EMG振幅与零的偏差，针对每个Cue×一致条件对零进行t检验。与预刺激基线的显著偏差被视为显著运动激活的迹象。此后，重大偏差将被称为“肌电图激活”。如果零偏差在p<0.025的至少20个连续采样点上达到显著性，则认为其显著。在第三步中，对发现与零有显著偏差的间隔的平均肌电振幅进行线索×一致性重复测量方差分析。

事件相关脑电位记录和预处理

EEG是由一个带有129通道Hydro Cell Net的电大地测量系统记录的。电极位置显示在附加文件中2：图S2。采样率为500 Hz，使用0.01-70 Hz的在线带通滤波器。数据在0.01-30 Hz之间离线进行带通滤波，并重新计算为平均参考值。相对于刺激呈现，周期从-100毫秒延长到998毫秒。相对于-100至0ms的时间间隔，对数据进行基线校正。在任何一个记录电极上，相对于基线电压偏差超过±100μV的纪元和包含眼部伪影的纪元（由实验者在眼睛下方、上方和旁边的电极上目视检测到）均被拒绝。对刺激锁定和反应锁定数据进行分析。根据普通的-100至0毫秒的预刺激基线，对刺激锁定和响应锁定数据进行基线校正。

事件相关电位分析

全球场强（GFP）说明了同余效应的整体时间过程。GFP计算为所有记录电极的平均电位偏差，它反映了数据的空间标准偏差[42,43]. 当ERP在多个电极通道上同时显示高峰、高谷和陡峭的电位梯度时，可以计算出较大的GFP。因此，GFP是总结单个曲线中多个电极上出现的强大ERP效应的极好方法。重要的是，GFP通过一条曲线表征了强大的分布式ERP效应的延迟。

首先通过逐点线索×一致性×重复测量方差分析检验ERP振幅的影响。为了防止I类错误，保守的显著性水平为第页选择<0.005进行EEG分析。统计效应显著的时间间隔(第页<0.005）在至少10个连续采样点上，至少6个电极通道被认为具有显著影响。根据逐点方差分析，对显示出显著影响的电极的平均平均振幅进行线索×一致方差分析（计算出具有显著影响的时间间隔的平均振幅）。同余效应的地形被可视化为同余负中性、不一致负中性和不一致负同余差电位。

一项分析比较了N450潜伏期在有效线索和中性线索条件下的地形。在顶点电极（电极129）和传感器网络最内侧三个电极圆中的电极（共31个电极）处280-420 ms之间测定N450的平均振幅。对不一致的负中性差电位进行线索×电极方差分析。另一个Cue×电极方差分析是在不一致负一致差电位上进行的。进一步分析比较了N450在有效线索和中性线索条件下的峰值潜伏期。测定不一致负一致电位和不一致负中性差电位的峰值潜伏期。N450的峰值潜伏期被定义为最大负振幅在250-550 ms之间的采样点。在顶点电极（电极129）和传感器网络最内侧三个电极圆中的电极（共31个电极）处测量潜伏期值。线索×电极方差分析比较了不一致负一致电位和不一致负中性差电位的峰值潜伏期。

P300波的峰值潜伏期在300-700 ms之间测定。峰值潜伏期被定义为14个中心-顶部电极（电极7、129、106、31、80、54、55、79、61、62、78、67、72和77）上振幅最大的采样点。之所以选择这些电极，是因为P300的最大振幅发生在这些电极上。在70-150 ms之间测定枕叶P100波（振幅最大的采样点）的峰值潜伏期。在80-220 ms之间测定枕骨N200波（幅度最大的采样点值）的峰值延迟。在电极65、66、70、68、69、73、83、，84、90、88、89和94个波的振幅最大。用线索×一致性×电极重复测量方差分析测试ERP波峰值潜伏期。

为了将反应激活的中心指标与肌电图数据进行比较，我们还计算了侧向准备电位（LRP）。LRP是按照Gratton等人的建议计算的[28]:

$$<trans\; data-src="[">[</trans>{<trans\; data-src="(">(</trans>\mathsf{\text{<trans data-src="ER">急诊室</trans>}}<trans\; data-src="-">-</trans>\mathsf{\text{<trans data-src="EL">EL公司</trans>}}<trans\; data-src=")">)</trans>}_{\mathsf{\text{<trans data-src="LEFT">左图</trans>}}\mathsf{\text{<trans data-src="HAND">手动</trans>}}\mathsf{\text{<trans data-src="response">响应</trans>}}}<trans\; data-src="+">+</trans>{<trans\; data-src="(">(</trans>\mathsf{\text{<trans data-src="EL">EL公司</trans>}}<trans\; data-src="-">-</trans>\mathsf{\text{<trans data-src="ER">急诊室</trans>}}<trans\; data-src=")">)</trans>}_{\mathsf{\text{<trans data-src="RIGHT">正确的</trans>}}\mathsf{\text{<trans data-src="HAND">手动</trans>}}\mathsf{\text{<trans data-src="response">响应</trans>}}}<trans\; data-src="]">]</trans><trans\; data-src="/">/</trans>\mathrm{<trans\; data-src="2">2</trans>}<trans\; data-src=",">,</trans>$$

其中EL表示位于左侧运动皮层上的电极的ERP振幅，ER表示位于右侧运动皮层上电极的ERP幅度。在传统的10-20电极系统中，电极C3用作EL，电极C4用作ER。Hydro-Cell Net电极36与电极C3的位置相等，Hydro-Cell Net-电极104与C4的位置相同。因此，电极36被用作EL，电极104被用作ER。根据惯例，负LRP表示正确的响应趋势，而正LRP表示错误的响应趋势。LRP与基线的偏差通过逐点双尾单样本t检验进行测试。当影响在第页在至少10个连续采样点（20 ms）上<0.025。

结果和统计分析

行为结果

首先，检查go/no-go指令的有效性。两名参与者在超过50%的有效提示的no-go试验中（在14和20次试验中）按下了任何一个反应按钮。这些参与者被排除在样本之外，因为他们没有有效地遵循指示。样本中剩下的15名参与者在有效提示的no-go条件下给出了2-8个（平均和标准误差：5.35±1.3）错误的回答（平均RT和标准误差为328±6 ms），而在非提示的no-go条件下，只有一名参与者给出了一个不正确的回答（RT:136 ms）。上述结果表明，大多数参与者在刺激出现之前都能有效地抑制反应，而线索操作对参与者的运动准备有强大的影响。

线索×一致条件下的准确度和RT如表所示1差分精度值如图所示1安培。排除响应速度超过150 ms（数据的0.6%）的潜在快速猜测后，分析准确度数据。有效线索试验的反应不如中性线索试验准确（正确率：94.7%vs.97%ms；F（1,14）=43.36；第页< 0.0001). 在准确性方面，存在一致性效应（F（2,28）=23.94；ε = 0.642;第页<0.0001），线索×同余相互作用（F（2,28）=21.98；ε = 0.721;第页<0.0001）。事后线索×一致性Tukey对比显示，在所有一致性条件下，有效线索试验的准确度均相同。相反，在中性线索试验中，所有一致性水平的准确性都不同(第页< 0.0001). 数值距离的主要影响是（F（1,14）=10.62；第页< 0.005; 小距离与大距离：95.0对96.5%）和物理尺寸距离（F（1,14）=5.91；第页= 0.028). 没有线索×数值距离交互作用(第页= 0.4). 但存在Cue×物理尺寸-距离交互作用（F（1,14）=20.63；第页<0.0001）。这种相互作用是因为在中性提示条件下存在物理尺寸距离效应（97.8%对95.9%；Tukey第页=0.002），但不在有效提示条件下（94.5%对94.9%；第页> 0.14).

表1反应时间（ms）、准确度（%）和P300峰值延迟（ms）。

图1

准确度（A）和反应时间（B）差值星号（*）显示有效（Eff-C）和中性提示（Neut-C）条件之间的成对对比显著不同。X轴：一致中性：一致中性；不一致中性：不一致中性；Incong-cong：不一致-一致。显示了95%的置信区间。

首先，检查原始RT。有效提示试验的反应速度比中性提示试验快61 ms（437 vs.498 ms；F（1,14）=105.48；第页< 0.0001). 存在一致性效应（F（2,28）=130.65；ε = 0.801;第页<0.0001），线索×同余相互作用（F（2,28）=8.20；ε = 0.871;第页= 0.0026). 事后线索×一致性Tukey检验表明，所有可能的线索×一致对比度都存在显著差异（0.0001<第页< 0.0003). 也就是说，在有效和中性提示试验中都存在一致性效应。差异RT如图所示1B年不同RT的Cue×Congrency Tukey对比显示，不一致中性(第页= 0.0381; 有效提示：30ms；中性提示：38毫秒）和不一致一致(第页= 0.0003; 有效提示：42ms；中性线索：55ms）在比较有效线索和中性线索试验时，差异值显著不同。有效线索和中性线索试验的一致-中性差异值没有差异（有效线索：-12 ms；中性线索：-17 ms）。

在原始RT中，主要影响因素是数值距离（F（1,14）=70.28；第页<0.0001）和物理尺寸距离（F（1,14）=25.33；第页< 0.0002). 即使通过多次测试校正后的Tukey测试进行检验，数值和物理距离效应在有效提示和中性提示试验中都显著出现（数值距离效应[小距离vs.大距离]：有效提示条件：449 vs 427 ms[第页< 0.0002]; 中性提示条件：511 vs.486 ms[第页<0.0002]。物理尺寸距离效应：有效提示条件：435 vs 441 ms【Tukey】第页< 0.07; 渔民-LSD第页< 0.02]; 中性提示条件：493 vs.503 ms[第页< 0.0002].). 没有提示×数字距离(第页>0.5）或提示×物理距离(第页>0.3）相互作用。有效线索条件下数值和物理尺寸距离效应的存在表明，刺激也在这种条件下进行了分析。

肌电图

不一致条件下正确和错误响应手的肌电图如图所示2根据逐点测试，错误手的肌电图仅在210-453 ms之间的中性提示不一致条件下显示出显著激活。210-453毫秒之间错误手的平均肌电图振幅如图所示三对此平均肌电图振幅进行方差分析。存在一致性效应（F（2,28）=8.94；ε = 0.873; p=0.0017）和线索×同余（F（2,28）=8.94；ε = 0.693;第页=0.0040）相互作用。线索×一致性Tukey对比显示，在中性线索不一致条件下，错误的手部肌电图活性大于任何其他条件（所有对比：第页< 0.0043). 其他细胞之间没有差异（所有对比：第页> 0.7). 在所有提示×一致性条件下，正确手的肌电图明显偏离基线（见附加文件三：图S3）。

图2

有效（Eff-C）和中性提示（Neut-C）条件下不一致条件下正确和错误响应手上的肌电信号.

图3

在有效（Eff-C）和中性提示（Neut-C）条件下，错误手部肌电信号的振幅显示了.95%的置信区间。

事件相关脑电位

代表性中心-中心电极（电极129、21、55、80、54、55、79、61、62和78）以及GFP的总平均ERP如图所示4和在附加文件中4：图S4。采用逐点线索×一致性方差分析法检测ERP振幅。响应锁定数据中没有一致性效应或Cue×一致性相互作用（图4E-F型). 因此，所有剩余的结果都是指刺激锁定数据。在刺激锁定数据中，未发现可靠的线索效应和线索×一致性交互作用第页< 0.005. 相反，方差分析确定了两个时间窗口中一致性的主要影响(第页< 0.005). 适当的头皮地形图和具有显著效果的电极如图所示5和6在280-420ms之间，几个中心-中心电极上出现了第一个一致性效应（图5). 根据其时间、地形和极性，我们将此效应确定为N450。在所有中心-顶电极上测定N450的平均振幅，显示出显著的一致性效应。所有电极的平均振幅如图所示第7页将该平均振幅输入线索×一致性方差分析。存在一致性效应（F（2,28）=19.02；ε = 0.998;第页<0.0001），没有线索效应或线索×一致性交互作用（F<1；p>0.7）。根据事后一致性，Tukey对比了不一致与中立(第页=0.0063）不一致与一致(第页=0.0001）以及同余与中性(第页=0.0241）振幅差异显著。一个旁注是图4420-500ms之间的可见振幅偏差类似于潜在的同余效应。根据逐点测试，这些振幅偏差并不显著。然而，我们通过在420-500 ms之间对ERP的平均振幅进行额外的方差分析，证实了这一点。没有显著影响（全部：第页> 0.19). 在有效和中性条件下对N450地形进行的比较表明，在不同电位（非一致-中性：第页>0.96和不一致一致：第页> 0.98). 也就是说，我们得出的结论是，在有效和中性提示条件下都出现了相同的N450效应。同样，在有效线索和中性线索条件下比较N450的潜伏期。对N450潜伏期没有显著影响。

图4

有效（Eff-C）和中性提示（Neut-C）条件下的ERP方差分析检测到的同余效应的时间进程由粗水平线表示。（A-D）刺激锁定平均值。（A） 有效提示条件下的全局场功率（GFP）。（B） 有效提示条件下的ERP。（C） 中性提示条件下的GFP。（D） 中性提示条件下的ERP。（E） 所有线索×一致条件下的GFP在响应锁定平均值中。（F） 响应锁定平均值中所有Cue×一致条件下的ERPs。

图5

有效（Eff-C）和中性提示（Neut-C）条件下280-420ms（N450效应）之间的同余效应地形（p<0.005）左侧显示了中性条件下ERP的振幅，以供参考。差异地形的振幅显示在右侧（一致：一致；不一致：不一致）。上排显示有效提示条件，下排显示中性提示条件。

图6

在有效（Eff-C）和中性提示（Neut-C）条件下，560-660ms之间的一致性效应地形图（p＜0.005）左侧显示了中性条件下ERP的振幅，以供参考。差异地形的振幅显示在右侧（一致：一致；不一致：不一致）。上排显示有效提示条件，下排显示中性提示条件。

图7

有效（Eff-C）和中性线索（Neut-C）条件下ERP振幅的同余效应（A）N450效应的ERP振幅（280-420 ms）。（B） 一致效应的ERP振幅在560-660毫秒之间。

第二个同余效应出现在560-660 ms之间（见图6). 在所有中心-中心电极上测定了效应的平均振幅，显示出显著的一致性效应（参见图中的振幅7亿). 通过线索×一致性方差分析测试影响的平均幅度。存在一致性效应（F（2,28）=13.73；ε = 0.921;第页=0.0001），没有线索效应或线索×一致性交互作用（F<1；第页> 0.9). 根据事后图基一致性对比不一致与中性(第页=0.0172）以及不一致与一致(第页=0.0002）振幅差异显著。

为了避免II型错误，我们重新计算线索×一致性方差分析，第页<0.025，统计阈值。这些ANOVA确定了60-100、320-380和530-600 ms之间的线索效应（参见附加文件5：图S5）。在230-280 ms之间发现线索×一致性相互作用（参见附加文件6：图S6）。重要的是，在N450的时间范围内没有线索×一致性相互作用的迹象。即使统计阈值设置为第页< 0.05.

P300延迟如表所示1P300潜伏期存在一致性效应（F（2,28）=25.33；ε=0.885；第页< 0.0001). 事后一致性Tukey对比显示，所有一致性水平彼此不同。P300在不一致试验中比一致试验中晚37 ms达到峰值（Tukey p=0.0001），在不一致实验中比中性试验中晚21 ms达到峰值第页=0.0011），在一致性试验中比在中性试验中提前15 ms达到峰值（Tukey第页= 0.0139). P300潜伏期无Cue×一致性交互作用。同样，由于P300峰值潜伏期经常被用作刺激分析速度的衡量标准，这表明刺激分析发生在有效和中性提示条件下。P300波幅存在一致性效应（F（2,28）=6.99；ε = 0.713;第页= 0.0091). 不一致条件下的P300振幅比一致条件下的P300振幅更负（4.95 vs.5.41μV；Tukey第页= 0.0026). 枕顶叶P100波和N200波的峰值潜伏期和峰值振幅没有显著的主效应或交互作用。

LRP被视为反应激活的中心指标。LRP显示在附加文件中7：图S7。在有效和中性提示条件下，LRP在响应期间显示出显著的负偏转（正确的响应激活）。然而，无论是在有效提示还是中性提示条件下，LRP在响应期之前和期间均未显示出可靠的正偏转迹象（不正确的响应激活）。

讨论

我们将ERP和EMG结合起来，以确定冲突处理的强大ERP信号，即N450效应[三,5,6,24–26]与刺激或反应冲突有关。我们通过在Stroop刺激前显示有效或中性提示，在一个试验的基础上操纵反应冲突。EMG使用一种新的方法，以独立于范式假设的直接方式验证了对反应冲突量的操纵[6]. 我们已经证实，反应冲突在中立状态下确实高于有效的线索状态。同时，有明确证据表明，在中性和有效提示试验中，刺激处理都保持不变。N450效应仅出现在刺激锁定试验中，而未出现在反应锁定试验中。总的来说，我们得出结论，在有效线索条件下，剩余的冲突效应可以归因于刺激冲突。数据表明，N450可能是ACC相关的ERP冲突标记，与应对冲突无关。相反，它要么与刺激冲突的处理有关，要么与抽象层次的冲突的处理相关。

提示和反应冲突

EMG已经证实提示操作如预期的那样起作用。在中性和有效线索条件下，错误反应激活的数量存在显著差异，中性条件下的错误反应激活要比有效线索条件大得多。也就是说，正如预期的那样，反应冲突在中立状态下比在有效提示状态下要高得多。该数据符合我们的假设，也表明肌电图可以非常有效地用于验证与反应相关的实验操作的成功性，例如，验证实验范式中反应冲突的存在和数量的假设。²

重要的是，在有效和中性提示条件下，刺激分析均符合我们的预期。首先，在两种线索条件下，在与线索无交互作用的RT中都出现了显著的数值距离效应。数值距离效应的存在提供了证据，证明在有效和中性提示条件下都对数量级进行了精细分析[44]. 第二，在两种线索条件下，在与线索无交互作用的RT中也出现了物理尺寸距离效应。这些效应表明，在有效线索条件下，任务相关刺激维度和任务相关刺激维的处理水平与中性线索条件下相同。第三，在两种提示条件下都存在RT和P300一致性效应。这再次表明，任务相关刺激维度对两种情况下的刺激加工都有影响。所有上述观察结果表明，有效的线索条件并没有成为一个简单的Go/No-Go任务，在这个任务中，刺激冲突无法先验地检测出来。相反，数据表明，刺激分析在有效提示条件下保持良好。

行为数据与肌电图数据一致。中性线索条件下的同余效应比有效线索条件下更强。首先，尽管RT一致性效应在中性线索和有效线索试验中均显著，但中性线索与不一致以及一致与不一致反应时间差异在中性线索下显著大于有效线索条件下。第二，虽然有效线索试验的准确性没有一致性效应，但中性线索试验的精确度一致性效应很强。上述两个结果表明，有效提示条件下的同余效应比中性提示条件下更强。肌电图数据为这些更强的行为一致性效应提供了一个解释：中性线索条件下的反应冲突比有效线索条件下大得多。同时，如上段所示，在这两种条件下，对刺激的知觉分析在相似的水平上进行。以上说明我们的假设是正确的；在有效线索条件下，只有或主要只有刺激冲突才有助于一致性效应。相反，在中性线索条件下，刺激和反应冲突都会产生一致性效应。有趣的是，可以推测在中性线索条件下，不一致与中性的大小以及一致与不一致的差值是否能够表征刺激+反应冲突的数量。如果这是真的，那么可以假设，在中性对比与不一致对比中，这一总体冲突减少了21%，在不一致对比与一致对比中减少了24%。接下来的问题是，这些比例是否反映了回应冲突对Stroop范式用户整体冲突效应的贡献。

N450效应与应对冲突

与以往的研究类似，N450 ERP效应在不一致负一致和不一致负中性差电位的中心-中心地形图和负极性中出现[三–6,24,25]. 由于N450现已在Stroop范式中被多次复制，因此它确实可以被视为ERP研究中冲突处理的有力标记。需要注意的是，N450在Stroop研究中的一致外观排除了它可能与我们任务的某些特定方面有关（例如Go/NoGo要求）。最重要的是，根据我们的数据，在有反应冲突（中性线索条件）和没有反应冲突（有效线索条件）或至少反应冲突大大减少（有效线索情况）时，N450表现出相似的整体计时、峰值潜伏期、地形和极性。此外，N450效应仅出现在刺激锁定试验中，而不出现在反应锁定试验中。这也表明N450效应更多地与刺激有关，而不是与反应处理有关。此外，即使降低统计阈值以控制潜在的Tpye-II错误，在N450出现的时间间隔内也没有线索×一致性交互作用。上述结果表明，N450对刺激冲突而非应对冲突敏感。结果进一步强调了使用肌电图检查应对冲突操作有效性的方法学优势。在缺乏肌电图数据的情况下，可以认为ERP中不存在线索×一致性交互作用，因为反应冲突操作不成功。然而，在这里，肌电图为反应冲突处理的成功提供了积极证据，这使得ERP数据的解释更加清晰。因此，脑电图和肌电图的结合提供了一个比仅使用刺激和反应冲突的行为范式级分离更稳健的解释框架。

ERP研究中N450效应的稳健性质让人想起功能磁共振成像研究中ACC冲突效应的稳健特性。N450 ERP效应和ACC fMRI效应能反映冲突处理中相同神经回路的活动吗？这个问题非常相关，因为使用N450可能可以对fMRI ACC冲突效应进行计时。关于这个问题，以前的ERP来源本地化结果指出ACC可能是N450效应的来源[三,6,26]. 然而，由于EEG的逆问题，源定位结果的准确性未知。因此，N450很可能反映ACC冲突影响，但目前无法确定。未来的EEG/fMRI联合研究可能会为该问题提供潜在的解决方案，该研究可以利用共同记录的fMRI数据限制EEG源定位结果。与纯EEG研究相比，该技术可以提供更好的源估计结果。此外，虽然N450反映了ACC冲突影响，但它可能对所有ACC影响都不敏感。事实上，我们的数据似乎支持这一假设。具体而言，已经证明ACC可以通过刺激和反应冲突参与进来[2]. 然而，与这两种冲突相关的ACC激活在解剖学上是不重叠的。刺激冲突影响ACC区域，该区域比参与反应冲突的ACC区域更靠后和靠后。因此，N450可能与更多的背部刺激-冲突效应有关，但与更多的前部局部反应-冲突效应无关。这一假设与我们最近的源定位结果一致，我们发现N450在背侧ACC中的偶极解[6]. 例如，ERP可能对与反应冲突相关的ACC效应不敏感，因为合适的脑源可能无法与EEG进行最佳对齐检测。一个相关的问题是，N450是否与出现在侧翼的前-中N2冲突效应有关，通常与ACC活动有关[45,46]和GoNo-Go任务[47].

最后，根据我们当前研究的数据，现在有越来越多的证据表明，N450 ERP效应确实与应对冲突无关。首先，在我们之前的两项研究中，我们将数据分为快速反应试验和缓慢反应试验[25,29]. 在这两项研究中，反应缓慢的试验比反应迅速的试验显示出更大的反应冲突。然而，在快速反应和缓慢反应试验中，N450的振幅相等。这种结果模式支持N450不受反应冲突量的调节。（然而，与当前的研究不同，这些先前的研究没有明确操纵反应冲突。）重要的是，N450在慢反应和快反应试验中的存在排除了N450与任务难度的相关性。如果是这种情况，N450在快速/缓慢响应的试验中应该有很大的不同。然而，情况并非如此。除上述内容外，另一项研究使用了类似于Stroop任务的颜色匹配范式[48]. 该任务中也出现了N450样的振幅调制，这与范式原则上不包括反应冲突的事实相反。Mager等人报告了类似的N450结果[49]Stroop的另一项研究也排除了反应冲突。然而，在这些研究中，没有直接衡量应对冲突的方法。总之，上述所有研究都与我们当前研究的数据非常一致，我们明确地操纵和测量了反应冲突。因此，可以得出一个合理的结论，即N450效应是指刺激冲突或更一般的抽象冲突水平，而不是反应冲突。

N450之外的冲突相关ERP影响

P300峰潜伏期数据与我们的上述结论一致，即ERP主要反映刺激冲突效应：与我们之前的数值Stroop研究类似，P300 ERP波的峰潜伏期存在一致性效应[6,27]. 由于P300的峰值潜伏期通常被认为与刺激分析有关[37]，这些数据可以被视为反映刺激冲突效应。有趣的是，数值Stroop范式中一致的P300同余效应与经典的色字Stroop范型中缺乏这种效应形成鲜明对比[35,36]. 最近，我们还研究了经典色字Stroop范式中的P300效应，发现P300潜伏期没有一致性效应[29]. 对这种差异的一种可能解释是，数字含义和数字的物理大小可能比单词含义更显著或更直接地解释刺激维度，因此它们可能导致比单词阅读效果更大的刺激冲突[6]. 这种更强的刺激冲突可能会出现在数字的P300潜伏期中，但不会出现在彩色Stroop范式中。值得注意的是，P300潜伏期没有表现出任何提示效应或提示×一致性相互作用。值得注意的是，N450效应出现在P300波的顶部。然而，由于EEG信号的容积传导性质，无法判断N450效应是否与P300的调制有关，或代表一种完全独立的心理生理现象。这是一个有趣的进一步研究途径。对P1和N2 ERP峰值的潜伏期没有影响。因此，早期ERP波的潜伏期转移不会影响后期一致性效应。

除N450效应外，在560-660 ms之间还有第二个一致性效应。这种效应在不一致负一致电位和不一致负中性差电位中具有正极性，并出现在壁电极上。这种效应在以前的研究中已有描述，但尚未明确解释[三,4,24]. 一个简单的解释是，这种后来的一致性效应是中心-顶P3b波的振幅调制，已知其对参与者的战略期望敏感[50]. 只有当设置的统计阈值低于用于检测一致性效应的阈值时，才能在230-280 ms之间检测到ERP振幅中的唯一线索×一致性交互作用。这种短暂的影响暂时先于N450，但与N450没有重叠，并且头皮分布与N450不同。因此，N450和交互作用似乎是相互独立的。目前，我们无法推测相互作用效应的解剖学来源。

结论

在线索数字Stroop范式中，我们已经表明，N450 ERP效应是Stroop冲突的有力标记，与响应冲突处理无关。相反，数据表明N450与刺激冲突有关，或与抽象层次的冲突处理有关。N450的外观和之前的源定位结果的一致性使其可能与ACC的冲突处理活动有关。因此，N450可能用于与时间冲突相关的ACC活动。EEG/fMRI联合研究可以验证上述假设。在方法上，我们已经证明，EMG可以成功地用于验证是否存在反应冲突，而不依赖于范式假设。因此，肌电图在功能磁共振成像/脑电图冲突研究中可能是一种有价值的工具。

结束注释

¹值得注意的是，虽然积极的肌电图结果可以肯定地证实存在反应冲突，但缺乏肌电图结果不允许得出不存在反应冲突的结论。

²需要注意的是，在有效提示条件下，无论是作为反应激活外围指标的肌电图还是作为反应激活中心指标的LRP都无法检测到不正确的反应激活。因此，EMG和LRP数据表明，在有效提示条件下，在中枢和外周水平上确实没有（或无法检测到）不正确的反应激活。如上所述，关键的结果并不是在有效提示条件下缺乏不正确的反应激活。相反，关键的结果是，在有效提示和中性提示条件之间，错误反应激活存在非常显著的差异。