【姿势－认知双任务研究述评】认知失调理论案例

　　摘要：姿势与认知的双任务研究将两个分离的主题联系起来，成为一个新的正在扩展的领域。大量实验证据揭示了认知在平衡控制中的作用，表明了姿势与认知普遍关联的事实；较多的临床研究初步揭示了有特定类型神经病理的老年人在认知影响下其动作控制问题的机制。姿势-认知双任务研究为老年人跌倒预防和干预训练提供了重要借鉴，为理解儿童注意问题及其学习环境建设提供了新的视角，并提示后继的研究者应对姿势控制与认知发展的关系予以关注。
　　关键词：姿势控制；平衡；注意；认知；双任务
　　分类号：B842
　　
　　1.引言
　　
　　动作与认知曾经是两个分离的研究领域。大范围的动作协同作用，如站立和步行，作为支撑身体平衡、保证安全及机动性的自动性组织得到了广泛研究，但是长久以来，这个领域却忽视了动作协同经常与知觉一认知功能共存的事实(Fraizer＆Mitra，2008)。同样地，由于多种原因，研究知觉、语言、记忆、思维等过程的心理学总体上与动作控制现象鲜有联系。至今，日常生活中姿势协同与认知功能共存这一普遍问题仍然没有得到广泛研究，动作、姿势领域成为心理学研究中的“灰姑娘”(Rosenbaum，2005)。
　　姿势即身体的两部分或者更多部分之间(如手臂与身体)的几何关系，这种关系由各部分的关节构成的角度来决定。人类通过姿势控制维持重心与支持面之间的关系，使身体恢复或维持平衡，以预防跌倒并完成既定的任务(Balasubramaniam＆Wing，2002)。姿势控制功能是人类的基本运动技能之一，人体或人体的某一部位保持某种特定姿势(如坐、立)的过程称静态姿势控制，又称静态平衡。身体移动(如走或跑)中的平衡则为动态平衡，这个控制过程即动态姿势控制。
　　人们曾经认为，站立、走路姿势是很简单的自动行为，可以在平衡不受影响的同时进行交谈、思考、看或者听等，无需注意或者高水平认知的参与即可完成。如今，采用认知心理学中的双任务范式研究姿势-认知的相互作用，成为一个新的正在扩展的领域，该领域探讨认知任务与姿势、动作协同作用的相互关系，并且发现，姿势控制并非自动发生，而是需要认知参与的(Woollacott＆Shumway-Cook，2002；Yogev-Seligmsnn，Hausdorff＆Giladi，2008)。本文即对国外姿势控制与认知的双任务研究此一新兴领域进行介绍并提出未来研究的展望。
　　
　　2.姿势-认知双任务的关联事实
　　
　　姿势-认知双任务研究证实了姿势恢复和保持与认知过程紧密联系，两者之间相互影响。Kerr等人(1985)考察了年轻人的站立姿势与认知任务的关系。24个年轻人蒙上眼睛，脚跟连脚尖的方式站立在重力平台(force platform)上，通过测量压力中心(center of pressure，cop)衡量姿势改变。要求在尽可能平稳站立的同时，分别完成Brook空间记忆任务和非空间言语记忆任务。结果发现，同时进行平衡任务时，空间记忆任务的错误率增高，对非空间记忆任务没有影响，但在任一项认知任务中，姿势摆动没有显著差异。Lajoie等人(1993)让年轻被试坐着、站着或行走时做听觉反应时任务，发现坐着反应时最快，站立和行走时减慢，对脚的支撑面小时反应时比正常的支撑面慢，单一的支撑阶段比双支撑阶段反应时慢。从上述研究中的认知任务受到影响这方面来看，说明姿势控制需要注意资源。
　　上述研究表明姿势任务均未受影响，这是否与认知任务难度有关呢?Pellecchia(2003)考察了姿势摆动是否会随着同时进行的认知任务的难度而变化，采用的认知任务为信息减少任务(Informationreduction tasks)，包括数字逆转、数字分类、倒数减三等，以此量化认知活动的注意需求。结果显示认知任务干扰姿势摆动，最困难的认知任务对姿势摆动的影响最大。
　　在姿势受干扰的条件下，也存在认知任务的削弱。Andersson等人(2002)以内心倒数数作为认知任务，同时刺激小腿作为姿势干扰，结果导致认知任务成绩降低。说明姿势任务的复杂化使得对注意的需求增高。有研究者(Laessoe＆Voigt，2008)进一步考察了可预期的姿势干扰对双任务的影响，发现压力中心在干扰之前200ms的变化与干扰的方向显著相关，双任务条件下这种早期的姿势调整更显加强，老年人与年轻人相比，姿势控制更少自动化特征，面临挑战性的干扰时显得不足以维持平衡。这进一步说明了姿势保持对注意资源的占用。
　　Reilly等人(2008)以儿童和成人为被试，对注意和姿势控制的相互作用进行发展性研究，同样发现双任务情境下对姿势的干扰作用，并且4～6岁儿童的两种站立姿势(两脚平行站立、与肩同宽方式(Wide Stance)和两脚成一直线、左脚在前右脚在后方式(简化的Romberg Stance))都受到认知任务干扰，其中两脚成一直线方式站立所受干扰更大，而7～12岁儿童两种姿势均未受影响。这与Blanchard等人(2005)发现的双任务对8～10岁儿童姿势控制的影响并不一致，该研究采用了双脚并拢方式站立作为姿势任务，并且没有控制完成认知任务时的发声因素对姿势摆动的影响，这可能是导致两者结果不同的原因。
　　引人注意的是，除了以上研究中证实的姿势稳定性会因认知任务降低外，也有研究发现了不同的结果，即姿势稳定性未受认知任务削弱甚至会因认知任务而更加稳定。如Donker等人(2007)对压力中心的定性分析，发现认知任务促进了姿势控制的有效性。Swan等人(2007)以年轻人为被试，通过控制认知任务和姿势任务的难度探讨对姿势稳定性的影响，发现当认知任务难度增加，姿势摆动降低。Swan认为。认知任务难度提高使得注意力从平衡相关的线索转移开，避免了对姿势的过度矫正，从而姿势的稳定性增加。Vuillerme等人(2007)研究了年轻人对姿势摆动的注意如何影响着站立时的姿势控制，同样发现了注意焦点对压力中心摆动速度的影响，并从神经病学角度出发，认为有意的动作控制调动了额外的身体动作单元，使神经肌肉的活动增加，反而影响了站立姿势的控制。Olivier等人(2008)在此基础上，将4～11岁儿童与成年人对比，结果发现注意焦点对4岁以后儿童的影响与成人相同。
　　一些研究者将老年人与年轻人作比较，考察认知任务与姿势控制关系的年龄相关变化。如一项研究中让被试走“8”字作为姿势任务，同时完成减法任务，发现老年人每步之间的变异性增高了39％，显著高于年轻人(Laessoe，Hocek，Simonsen＆Voigt，2008)。George等人(2007)研究了竞争性的认知任务对于步态的影响，发现老年人的迈步启动和步子转换的反应慢于年轻人，并且注意的分配 更是延缓了反应。这些研究结果一定程度上解释了老年人跌倒危险的增加。Huxhold等人(2006)发现，无论年轻人还是老年人，姿势控制的有效性与认知需要之间的关系是非单调(non-monotomic)的，即当认知任务所需认知程度较低时，由于注意力从姿势任务转移开，因而有利于这个通常自动执行的姿势任务的完成：然而当第二任务对认知的需求增高时，保持姿势占用的资源达不到所需水平，因而会妨碍姿势任务。与年轻人相比，老年人由于认知资源的减少以及姿势控制过程的衰退。认知任务对注意资源的需求还未达到较高程度时就会导致姿势与认知的竞争关系，从而削弱姿势控制的表现。对于前述姿势，认知双任务究竟互相干扰还是促进的矛盾结果，根据该实验可知，两者的关系依赖于个体的资源状况及任务难度，当双任务所需认知不超过个体资源的总和，认知任务可能会促进姿势控制，而认知负荷过大则干扰姿势控制。
　　综上所述，有关研究较一致地证实了姿势-认知双任务的相互影响，但这种相互影响错综复杂，姿势任务难度、认知任务难度、年龄、注意焦点导向、认知资源的个体差异以及平衡能力等因素都影响着姿势与认知的相互关系。这提示后继的研究者应进一步完善双任务研究范式(Fraizer＆Mitra，2008；Pashler，1994)，对姿势变量、认知任务变量需要进一步严格控制，包括任务的优先性、任务的注意力导向的指导、单任务与双任务条件在是否发声、内心活动等无关变量上匹配以及两任务难度等值等方面的控制，这样才能获得较为统一的参照系，便于研究之间的比较，同时也利于对姿势-认知怎样依实验条件、实验过程而变化作出更有力的说明。
　　
　　3.姿势-认知双任务关联的临床研究
　　
　　患有特定神经疾病的老年人是姿势-认知双任务临床研究中的主要对象，如对帕金森病人、阿尔兹海默症病人以及中风病人的研究。Hausdorff等人(2003)研究了双任务对于帕金森病人跌倒危险和步态不稳的影响，意图检验帕金森病人在同时完成认知挑战性任务时步态变异性会增加的假设，结果证实了这一点。而步态变异性与跌倒存在显著相关，这说明帕金森病人如果在走路的同时认知上受到挑战，会损害其保持稳定的步行的能力。
　　Bloem等人(2006)对帕金森病人面临多项任务时如何采取应对策略进行了研究。发现当增加认知任务以提高走路的挑战性时，多数病人能够完成比较简单的双任务，如走路的同时回答问题，然而当走路的任务变得更复杂时，表现就出现衰退。有趣的是，这种衰退不仅表现在回答问题的失败，走路也受到损害。这与作为对照组的健康老年人不同，他们采取的是姿势优先策略(“posture first”strategy)，即通过牺牲认知表现来使步态和平衡最优化。初步的证据表明，日常生活中跌倒危险的增加与多任务操作受损有关。研究者认为，帕金森病人不像健康人那样倾向于优先保持安全的步态，反而使用姿势第二策略(“posture second”strategy)，对多项任务平等对待，从而付出了跌倒的代价。这无疑对于解释帕金森病人在执行多项任务时的跌倒具有重要意义。
　　Camicioli等人(1997)考察了健康老年人和阿尔兹海默病人在30米步行中言语流畅任务对步行时间和步数的影响。结果发现，与健康老年人相比，同时操作的第二任务显著延长了阿尔兹海默病人的行走时间，但是没有影响步数。研究者认为，研究支持了步行依赖高级皮层的输入的观点，心理任务干扰了老年人正常的步行，导致阿尔兹海默病人走路速度减慢。
　　对急性中风后病人的平衡恢复过程的研究发现，在双任务条件下压力中心的变化路径不完全是随机的，与健康老年人相比，他们的不稳定性增加，压力中心的正面(frontal plane)路径更有规律性(注：规律性增加代表稳定性下降)。研究者认为，这表明中风病人在积极调动认知以应对中风导致的姿势受损，如调用额外的控制过程或加强现有的控制结构等。而伴随着恢复期延长，压力中心的路径规律性降低了，表示姿势控制中认知参与的降低，也就是说姿势控制变得不需要太多认知资源即可完成了(Roerdink Haart，Daffertshofer，Donker，Geurts，＆Beek，2006)。该研究反映出了中风病人平衡恢复过程的动态机制。
　　以上研究显示，对于特定类型神经病理问题的人，认知任务对姿势稳定性有显著的直接或潜在影响。这有助于理解这些疾病人群的动作控制问题的机理。
　　跌倒是影响老年人生活质量的一个重要因素。已有研究证实，平衡受损的老年人在走路时不会跌倒，很多跌倒发生在走路的同时说话或者操纵一个物体时，这提示双任务的注意分配对于老年人的姿势不稳和跌倒有重要影响。一些研究者探讨了双任务范式对于评价平衡与步态、预测跌倒方面的作用。Melzer等人(2004)研究了健康老年人自发的迈步行为，并与年轻人作对比，发现老年人在双任务条件下迈步的启动时间明显要长，并建议临床的姿势功能检测整合多任务情境，以获得更完整的评估。
　　Zijlstra等人(2008)回顾了针对老年人的双任务研究后认为，双任务是导致跌倒的因素之一，并且对于跌倒有一定预测作用，这改变了以往认为跌倒是纯粹的动作失调的观点。正如Snijders等人(2007)指出的，对于步态失调的老年病人进行常规的认知功能检查十分重要，已有研究发现前额叶执行功能的衰退与跌到有关，结构性脑成像、计算机断层扫描、磁共振成像等揭示出与步态失调相关的脑部病变。因此多数跌倒者可能需要神经心理的详细评估，这正是姿势-认知双任务研究带来的临床评估的改变。
　　从跌倒的预防训练来看，传统上改善平衡的康复训练都是在单任务条件下进行的，但跌倒多发生在两个任务同时进行时。Kramer等人(1995)指出，老年人的双任务操作之所以差，源于多任务协调的能力下降，这为老年人的跌倒预防提供了干预思路。Silsupadol等人(2006)考察了对平衡受损老年人的三种平衡训练方式的效果，一种为单任务训练，另两种为双任务训练，又分为固定优先注意某个任务和不断变换优先注意任务两种条件。结果发现。双任务下的训练效果可持续3个月，并且在变换优先注意任务的情境下，被试在新的双任务中的操作也得到了改善，证实了双任务训练的迁移作用。Pellecchia(2005)对较年轻被试的干预同样发现双任务练习的有效性，研究者认为，这是由于双任务训练后，被试对双任务的协调能力增加，因为同时进行的两个任务不是互相独立的，动作系统有计划地整合当前的活动，并且通过练习获得任务间的协调性，降低了认知负荷，从而减少了跌倒的可能。这说明仅仅练习姿势任务对于姿势与认知的双任务操作并不是最佳方式。
　　
　　4.总结与展望 　　
　　姿势-认知双任务研究具有重要现实意义。首先，对于老龄化来说，伴随老龄化的一个重要问题就是易跌倒，并且四分之一到一半的跌倒会导致受伤(Lord，Ward，Williams＆Anstey，1993；Speechley＆Tinetti，1991)，因此跌倒是影响老年人生活质量的重要因素，而姿势控制与认知的研究为老年人的跌倒预防提供了重要借鉴。目前并不清楚老年人的问题是否由于缺乏两种任务间转换注意的能力、注意资源的减少、姿势控制系统的损害使得对有限注意资源的需求增高，还是以上这些因素的结合。寻找有效的老年人跌倒预防的双任务训练对策，也值得进一步探讨。其次，姿势-认知双任务研究从实证的角度为儿童的学习环境建设以及理解儿童问题提供了思路，学习中频繁变换姿势的儿童，可能并不是传统上认为的注意缺陷，而是姿势控制的发展不平衡所致(Reflly，Donkelaar，Saavedra，＆Woollacott，2008)。已有研究发现，阅读障碍儿童在姿势稳定性上弱于正常儿童，姿势变量可将两者区分开来(Stoodley，Fawcett，Nicolson＆Stein，2005；Pozzo，Vemet，Creuzot-Garcher，Robichon，Bron＆Quercia，2006)。那么儿童的姿势控制与认知发展的关系究竟是怎样的、姿势训练是否对儿童的认知发展有普遍的推动作用?鉴于该领域中针对儿童的研究相对较少，这些问题就更值得进一步探讨。
　　姿势-认知的共存在每一个体的日常生活中无处不在，每一感觉、知觉、记忆、思维无不是在某种姿势背景中产生的。该领域的研究自上世纪80年代中期开始，在心理学领域被忽视的状况正在改观，一个迹象就是，美国出版了第一本整章都在谈动作控制主题的认知心理学教科书，是一位认知神经科学家撰写的(Willingham，2004，引自：Rosenbaum，2005)。姿势-认知双任务的已有研究中，神经科学家居多，但是心理学家也正和神经科学家一起，加入到这个领域中来，很多研究成果是两者合作产生的，正如姿势这个主题的归属一样，和两个领域都是相关的。而且无论从研究内容、研究手段还是研究者身份来看，神经科学和心理学正在日益亲近，两者的结合，必将推动姿势-认知双任务研究的继续扩展。

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