认知心理学与认知神经科学/决策与推理
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无论你讨论的是什么公共话题，还是你担心的是什么个人方面，你都需要理由来支持你的观点和论证。此外，推理能力对你的决策能力和选择备选方案的认知特征负责。
我们每个人在日常生活中都会最大限度地使用这两种能力。因此，让我们来考虑一下 Knut 生活中的以下场景
“奥斯纳布吕克（德国）又是一个雨天，Knut 和妻子厌倦了观察花园里的黑乌鸦，他们决定逃离糟糕的天气，去西班牙度假。Knut 从未去过西班牙，而且非常兴奋。他们明天就出发，所以他正在收拾行李。首先是必不可少的东西：一些内衣、一些袜子、一件睡衣和他的洗漱包，里面有牙刷、洗发水、肥皂、防晒霜和驱蚊剂。但是，Knut 找不到驱蚊剂，直到他的妻子告诉他她丢了，会买新的。他建议她带把伞去药店，因为外面在下雨，然后他回到收拾行李的任务。但是，他之前已经装进了什么？他马上就想起来了，继续把衣服装进包里，考虑着每件衣服都适合另一件，最后装上了他的 iPod，因为他只用这个设备听音乐。由于他们俩要去度假，Knut 特别把短裤和 T 恤装进了包里。大约半个小时后，他终于相信自己已经完成了所有必要的准备，可以度过一个美好的假期。”
关于 Knut 度假准备的这个草图，我们将解释推理和决策的基本原理。接下来，我们将展示对于日常生活中这部分内容，需要多少认知工作。在深入了解该主题后，我们将说明大脑的哪些损伤会导致这两种认知特征的哪些损害。
在推理过程中，可用的信息以前提的形式被考虑在内。通过推理过程，根据这些前提得出结论。结论的信息内容超出了前提的信息内容。为了说明这一点，请考虑 Knut 在计划假期之前做出的以下考虑
1. 前提：在所有南欧国家，夏季都很暖和。
2. 前提：西班牙位于南欧。
结论：因此，西班牙夏季很暖和。
这个例子中的结论直接从前提得出，但它包含了前提中没有明确说明的信息。这是推理过程的一个典型特征。接下来，我们将区分两种主要的推理类型，即归纳推理和演绎推理，它们通常被认为是彼此的补充。
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在范畴三段论中，前提的陈述通常以“所有”、“没有”或“一些”开头，结论以“因此”或“所以”开头。这些三段论的任务是描述两个类别之间的关系。在引言中给出的演绎推理示例中，这两个类别是西班牙和对短裤和 T 恤的需求。两种不同的方法用于研究范畴三段论，即规范性方法和描述性方法。
规范性方法基于逻辑，处理将结论分类为有效或无效的问题。为了帮助判断有效性，人们发展了两个基本原理和一种称为欧拉圆的方法。第一个原理是由亚里士多德提出的，他说：“如果两个前提为真，那么有效三段论的结论必须为真”（Goldstein，2005，第 431 页）。第二个原理解释了为什么以下三段论是（出乎意料地）有效的
所有花都是动物。所有动物都能跳。因此，所有花都能跳。
虽然很明显第一个前提是不真实的，而且结论也是不真实的，但整个三段论仍然是有效的。第二个原理表明“三段论的有效性仅由其形式决定，而与内容无关。”
由于这一前提，可以用符号或字母正式地展示一个三段论，并借助图表来解释其关系。如图所示，用图表展示前提有多种方式。从一个圆圈开始，代表第一个前提，然后为第二个前提添加一个或多个圆圈，关键步骤是将构造的图表与结论进行比较。应该清楚地说明图表是否矛盾。如果彼此一致，则三段论是有效的。
描述性方法关注估计人们判断有效性的能力和解释判断错误。这种心理方法使用两种方法来确定人们的表现。对于评价方法（这是首选的方法），人们会得到两个前提、一个结论，以及判断三段论是否为真的任务。生成方法为参与者提供两个前提，并要求他们（如果可能）得出逻辑上有效的结论。
研究人员通过评估方法发现，人们对三段论进行误判的典型原因。以“所有”、“一些”或“没有”开头的前提会暗示一种特殊的氛围，并影响人们的判断。一个常见的错误是错误地判断一个三段论是有效的，其中两个前提和结论都以“所有”开头。所提供的氛围的影响在大多数情况下会导致正确的决定，但它绝对不可靠，并会导致人们做出草率的决定。这种现象被概括为氛围效应。除了三段论的形式之外，内容也可能影响人们的判断，导致人们忽视逻辑思维。例如，给出一个结论“一些香蕉是粉红色的”，几乎没有参与者会认为这个三段论是有效的，即使它根据前提可能是有效的（例如，一些香蕉是水果。所有水果都是粉红色的）。信念偏差表明人们倾向于将具有可信结论的三段论判断为有效，而倾向于将具有不可信结论的三段论判断为无效。
演绎推理的心理模型
[edit | edit source]从已经给出的数据来看，我们仍然无法确定人们在试图判断一个三段论是否有效时可能发生的思维过程。在发现欧拉圆可以用来确定三段论的有效性之后，Phillip Johnson-Laird（1999）想知道人们在没有被教导使用欧拉圆的情况下是否会自然地使用它们。与此同时，他发现欧拉圆对于一些更复杂的三段论并不适用，而且一个问题可以通过应用逻辑规则来解决，但大多数人通过想象情境来解决问题。这就是人们使用心理模型的基本思想——一种在人们心中呈现的特定情境，可以用来帮助确定三段论的有效性——来解决演绎推理问题。这种心理模型理论背后的基本原理是：一个结论只有在它不能被前提的任何模式所反驳时才有效。这个理论很有吸引力，因为它可以做出可以被检验的预测，而且它可以在没有逻辑规则训练的情况下被应用。但研究人员在试图确定人们如何推理三段论时仍然面临着一些问题。这些问题包括人们在推理中使用了多种不同的策略，以及有些人比其他人更擅长解决三段论。
文化对演绎推理的影响
[edit | edit source]现在已经知道，人们在判断三段论的有效性时，可能会受到三段论内容的影响，而不是关注逻辑。心理学家想知道人们在判断时是否会受到其文化的影響。因此，他们进行了跨文化实验，在实验中向不同文化的人展示了推理问题。他们发现，来自不同文化的人对这些问题的判断不同。例如，来自利比里亚传统部落的人，当问题纯粹从形式逻辑的角度考虑时，会给出错误的答案，但为了证明他的答案，他会使用逻辑。这表明，这个人使用了来自他自身经验的证据（经验证据），而忽略了三段论中提出的证据（理论证据）。当要求人们解释他们的答案时，很明显他们经常基于经验证据做出回应。这些实验发现的另一个事实是受教育者和未受教育者之间的差异。未受教育者经常受到结论可信度的影响，而受教育者则根据逻辑做出判断。这些结果可能是由于养育孩子的差异造成的。它还表明，例如，欧洲美国人比东亚人更不容易受到信念偏差的影响。这些实验加强了人们对不同文化的人可能使用不同推理策略的想法。
条件三段论
[edit | edit source]另一种类型的三段论被称为“条件三段论”。与范畴三段论一样，它也有两个前提和一个结论。不同的是，第一个前提的形式是“如果……那么”。这种三段论在日常生活中很常见。请考虑以下来自关于Knut的故事的例子：
1. 前提：如果下雨，Knut的妻子就会淋湿。
2. 前提：现在正在下雨。
结论：因此，Knut的妻子会淋湿。
条件三段论通常以抽象形式给出：“如果p那么q”，其中“p”被称为前件，“q”被称为后件。
条件三段论的形式
[edit | edit source]条件三段论主要有四种形式，即肯定前件、否定后件、否定前件和肯定后件。下表（图2）通过以上条件三段论（即如果下雨，Knut的妻子就会淋湿）对这四种形式进行了说明。表格显示了前提、得出的结论，以及这些结论是否有效。最下面一行显示了人们对结论的有效性做出正确判断的相对数量。
显然，具有有效结论的三段论的有效性比具有无效结论的三段论的有效性更容易判断。肯定前件的结论显然是有效的。在例子中，如果下雨，Knut的妻子会淋湿，这一点非常清楚。
否定后件的有效性更难识别。参照例子，如果Knut的妻子没有淋湿，那么不可能在下雨。因为第一个前提说如果下雨，她就会淋湿。所以Knut的妻子没有淋湿的原因是，现在没有下雨。因此，结论是有效的。
只有40%的人能够正确地判断剩余两种条件三段论的有效性。如果采用否定前件的方法，第二个前提说现在没有下雨。但从这个事实并不能逻辑地推断出Knut的妻子没有淋湿——显然雨水不是她淋湿的唯一原因。也可能是阳光明媚，Knut测试了他的新水枪，把她弄湿了。所以，这种条件三段论不会得出有效的结论。
在给定例子的情况下，肯定后件意味着第二个前提说Knut的妻子会淋湿。但同样，造成这种情况的原因可能是除下雨之外的其他情况。因此，不能逻辑地推断出现在正在下雨。因此，这种三段论的结论是无效的。
这四种三段论表明，在判断结论的有效性时，并非总是很容易做出正确的判断。以下内容将讨论人们在条件推理过程中会犯的其他错误。
Wason选择任务
[edit | edit source]Wason选择任务是一个著名的实验，它表明人们在进行推理时，如果涉及抽象项目，会比涉及现实世界项目更容易出错（Wason，1966）。在Wason选择任务的抽象版本中，向参与者展示了四张卡片，每张卡片一面写一个字母，另一面写一个数字（图3，黄色卡片）。任务是指示必须翻转的最小数量的卡片，以检验以下规则是否被遵守：“如果一面是元音，那么另一面是偶数”。53%的参与者选择了“E”卡片，这是正确的，因为翻转这张卡片是检验规则真伪的必要步骤。然而，仍然需要翻转另一张卡片。64%的参与者指出必须翻转“4”卡片，这是错误的。只有4%的参与者正确地回答说，除了“E”卡片之外，还需要翻转“7”卡片。如果用现实世界中的物品而不是元音和数字来描述同一个任务，那么翻转这两张卡片的正确性会变得更加明显。确定这一点的实验之一是Richard Griggs和James Cox（1982）使用的啤酒/饮酒年龄问题。这个实验与Wason选择任务相同，只是卡片上使用的不是数字和字母，而是日常词汇（啤酒、苏打水和年龄）（图3，蓝色卡片）。Griggs和Cox给参与者提出了以下规则：“如果一个人在喝酒，那么他或她必须年满19岁”。在这种情况下，73%的参与者给出了正确的答案，即必须翻转印有“啤酒”和“14岁”的卡片，以检验规则是否被遵守。
为什么在现实世界中物品的情况下，表现会更好？
进化理论关注人类重要的欺骗检测能力。该理论指出，人类行为的一个重要方面，尤其是在过去，是两个人合作的方式，这种方式对双方都有益。只要每个人都从对方有利的行动中获得好处，他们的社会交换就能良好运作。但是，如果有人作弊，从别人那里获得好处而不回馈，就会出现一些问题（参见第3章：社会认知的进化视角）。人们认为，在进化过程中，检测欺骗者的能力已经成为人类认知构成的一部分。这种认知能力提高了啤酒/饮酒年龄版瓦森选择任务的表现，因为它允许人们检测到不遵守规则的作弊者。抽象版的瓦森选择任务中，欺骗检测不起作用，因为元音和数字不像人类那样具有行为能力，甚至不会作弊。
归纳推理
[edit | edit source]在之前的章节中讨论了演绎推理，即基于应用于一组前提的逻辑规则得出结论。然而，许多问题无法以可以应用这些规则得出结论的方式表示。本节将介绍一种在解决这些问题时可以采用的方法：归纳推理。
归纳推理是根据对某种事物进行的简单观察，并通过概括将这些观察应用于不同的问题以做出决定的过程。因此，人们从特例推断出一般原理，这与演绎推理的过程正好相反（图4）。
以下是一个很好的例子：
前提：克努特和他的妻子见过的所有乌鸦都是黑色的。
结论：因此，他们推断地球上所有的乌鸦都是黑色的。
在这个例子中，很明显克努特和他的妻子从他们所见过的乌鸦的简单观察中推断出关于所有乌鸦的一般原理。考虑图5，这意味着他们从子集（黄色圆圈）推断出整体（蓝色圆圈）。正如在这个例子中所见，在归纳推理过程中，前提被认为支持结论，但不保证结论的真实性。
图5
归纳推理的形式
[edit | edit source]归纳推理的两种不同形式是“强”和“弱”归纳。前者描述的是，如果假设的前提为真，那么结论的真实性很可能是真的。前一节给出的例子就是这种推理形式的例子。在这种情况下，很明显前提（“克努特和他的妻子见过的所有乌鸦都是黑色的”）为结论（“地球上所有的乌鸦都是黑色的”）是真实的提供了很好的证据。但是，尽管可能性很小，但仍然有可能并非所有乌鸦都是黑色的。
相反，通过“弱归纳”得出的结论，其真实性被前提以较弱的方式支持。在这种方法中，前提的真实性使结论的真实性成为可能，但并非可能。这种推理的例子如下：
前提：克努特总是用他的IPod听音乐。
结论：因此，他推断所有的音乐只能用IPod收听。
在这个例子中，结论显然是错误的。前提中包含的信息没有代表性，尽管它是真的，但它没有为结论的真实性提供决定性的证据。
总之，强归纳推理得出非常可能的结论，而弱归纳推理基于前提得出的结论，其真实性不太可能。
结论的可靠性
[edit | edit source]如果需要确定归纳论证的结论的强度，则有关前提的三个因素起着决定性的作用。以下例子参考克努特和他的妻子以及他们对乌鸦的观察（见前几节），展示了这些因素。
当克努特和他的妻子除了在德国观察到黑色的乌鸦外，还在西班牙观察到乌鸦时，他们对乌鸦的观察次数显然增加了。此外，如果克努特和他的妻子在不同的白天和黑夜观察乌鸦，并发现它们每次都是黑色的，那么这些观察的代表性就会得到支持。理论上，乌鸦可能在晚上改变颜色，这将使所有乌鸦都是黑色的结论错误。如果克努特和他的妻子添加支持结论的科学测量，那么所有乌鸦都是黑色的证据质量就会提高。例如，他们可以发现乌鸦的基因决定了它们只能是黑色的。通过归纳推理得出的结论永远不会绝对正确，因为没有人见过地球上所有的乌鸦，而且尽管可能性很小，但仍然有可能存在绿色或棕色的乌鸦。上述三个因素对归纳论证的强度起着决定性的作用。因此，这些因素越强，通过归纳得出的结论就越可靠。
过程和约束
[edit | edit source]在推理过程中，人们经常使用一些启发式方法，这些方法在许多情况下可以迅速得出合理的结论，但有时也会导致错误。以下将解释这两种启发式方法（可用性启发式和代表性启发式）。随后将介绍确认偏差，这种偏差有时会影响人们的推理，使其符合自己的观点，而他们自己却没有意识到。
可用性启发式人们倾向于认为更容易记住的事物更常见。一个例子是Lichtenstein等人在1978年进行的实验。参与者被要求从两个不同的列表中选择死亡原因，这些死亡原因发生的次数更多。由于可用性启发式，人们认为“惊险”的原因，如凶杀或龙卷风，比哮喘等其他原因导致的死亡更多。受试者这样回答的原因是，例如电影和电视新闻经常报道惊险和有趣的死亡原因。这就是为什么这些信息对实验中的受试者更容易获得。可用性启发式使用带来的另一个影响叫做虚假相关。人们倾向于根据刻板印象做出判断。在他们的眼中，某些事件之间存在相关性，而实际上并不存在。这就是“偏见”的含义。这意味着对某一类人做出了过度简化的概括。通常，负面特征与某些类型的人（通常是边缘群体）之间似乎存在相关性。例如，如果一个人的邻居失业了，而且非常懒惰，那么这个人就倾向于将这两个属性联系起来，并产生一种偏见，认为所有失业的人都很懒惰。这种虚假相关是由于人们考虑了可获得的信息，并将其判断为在许多情况下普遍存在。代表性启发式如果人们需要判断事件的可能性，他们会试图找到一个类似的事件，并假设这两个事件具有相似的可能性。Amos Tversky和Daniel Kahneman（1974）在他们的实验中向参与者提出了以下任务：“我们从美国人口中随机选择了一个男人，罗伯特，他戴着眼镜，说话轻声细语，经常读书。他更有可能是一个图书管理员还是一个农民？”大多数参与者回答说罗伯特是一个图书管理员，这是代表性启发式的影响。参与者选择的类似事件是典型的图书管理员，因为罗伯特以其说话轻声细语和戴眼镜的特征，更像一个典型的图书管理员，而不是一个典型的农民。因此，典型的图书管理员事件与罗伯特相比，比典型的农民事件更具有可比性。当然，这种影响可能会导致错误，因为罗伯特是从人口中随机选择的，而且他可能是一个农民，尽管他说话轻声细语，戴着眼镜。代表性启发式也会导致推理错误，在这种情况下，联合规则被违反了。这条规则指出，两个事件的联合发生的可能性永远不会超过单个事件的可能性。一个例子是女权主义银行出纳员（Tversky & Kahneman, 1983）。如果我们被介绍给一个女人，我们知道她对妇女权利非常感兴趣，并且在大学参加了许多政治活动，我们需要决定她更有可能是一个银行出纳员还是一个女权主义银行出纳员，我们会倾向于得出后者，因为我们了解到的关于她的事实更像一个女权主义银行出纳员，而不是仅仅是一个银行出纳员。
但实际上，某人仅仅是银行出纳员的可能性远大于某人是女权主义者并且也是银行出纳员的可能性。图 6 说明了这种效应，其中蓝色圆圈代表仅仅是银行出纳员，它更大，因此概率更高，而较小的绿色圆圈则显示了银行出纳员和女权主义者的结合，它是银行出纳员的一个子集。确认偏差 这种现象描述了人们倾向于根据他们自己认为是真或好的东西来做出决定的事实。例如，如果有人相信他们在星期五十三日会走霉运，他就会特别注意在这一特定日期发生的任何负面事件，但会忽视其他日子发生的负面事件。这种行为强化了星期五十三日与走霉运之间存在关系的信念。这个例子表明，人们得出结论时并没有考虑实际信息，而只考虑支持自己信念的信息。这种效应会导致错误，因为人们倾向于以主观方式推理，如果涉及个人利益和信念。
所有提到的因素都会影响事件的主观概率，使其不同于实际概率（概率启发式）。当然，所有这些因素并不总是单独出现，而是相互影响，并且可以在推理过程中以组合形式出现。
所有描述的约束都表明了归纳推理容易出错的程度，因此出现了这样的问题，为什么我们还要使用它？但归纳推理仍然很重要，因为它们充当了我们推理的捷径。将可用性启发式或代表性启发式应用于问题比考虑当前主题的所有信息并使用逻辑规则得出结论要容易得多且更快。在以下非常常见的行为片段中，包含大量的归纳推理，尽管人们乍一看并不意识到这一点。它指出了这种认知能力的重要性。
每天早晨的日出和傍晚的日落，季节的交替，电视节目，椅子在我们坐上去的时候不会塌陷的事实，或者我们在按下按钮后闪烁的灯泡。
所有这些情况都是从归纳推理过程中得出的结论。因此，人们假设自己坐着的椅子不会塌陷，就像以前坐过的椅子一样不会塌陷。这并不能保证椅子不会碎成碎片，但无论如何，假设椅子保持稳定是一个相当有用的结论，因为这很有可能。总之，归纳推理在演绎推理不适用时非常有利，因为只有证据，没有得到证实的的事实。由于这些情况在日常生活中经常发生，因此无法想象没有使用归纳推理的生活。
归纳与演绎
下面的表格（图 7）总结了演绎推理和归纳推理之间最普遍的特性和区别，需要牢记在心。
| 演绎推理 | 归纳推理 | |
|---|---|---|
| 前提 | 陈述为事实或一般原则（“西班牙夏季天气很暖和。”） | 基于对特定案例的观察（“库特和他的妻子看到的所有乌鸦都是黑色的。”） |
| 结论 | 结论比前提提供的信息更特殊。它通过将逻辑规则直接应用于前提得出。 | 结论比前提提供的信息更一般。它通过概括前提的信息得出。 |
| 有效性 | 如果前提为真，则结论必须为真。 | 如果前提为真，则结论可能为真。 |
| 使用 | 更难使用（主要用于逻辑问题）。需要事实，这些事实绝对为真。 | 常用于日常生活（快速且容易）。使用证据代替得到证实的事实。 |
根据后果的不同等级，每个决策过程都需要适当的努力，并需要考虑各个方面。以下关于库特的片段说明了这一点：“在考虑了西班牙温暖的天气以及在这种情况下衬衫和短裤更舒适的事实（信息收集和可能性估计）之后，库特推理出他需要它们去度假。因此，他最终决定将主要以衬衫和短裤为主打包到行李箱里（最终的选择行为）。”现在看来，没有先前的推理就无法进行任何决策，但这并非如此。当然，存在着人们自发地决定做某事的情况，没有时间去思考它。我们不会在这里详细介绍，但你可能会考虑诸如“在这种情况下，我们为什么选择这个或那个选项？”之类的问题。
心理过程决策与日常生活中的情况不断发生联系。再次思考库特，我们可以想象他决定是为他的假期打包更多的蓝色衬衫还是更多的绿色衬衫（这只会产生微小的后果），还可以决定是否申请特定工作或与妻子生孩子（这会对未来生活中重要情况产生重大影响）。提到的例子都具有个人决策的特征，而专业决策，例如处理经济或政治问题，同样重要。
有三种不同的方法可以分析决策。规范方法假设一个理性的决策者，拥有明确定义的偏好。虽然理性选择理论基于先验考虑，但描述方法基于经验观察和对选择行为的实验研究。处方方法开发方法以改善决策。根据曼克特洛和雷伯的定义，“效用是指因为符合个人最大利益而被认为是理想的结果”（雷伯，A. S.，1995；曼克特洛，K.，1999）。这种规范/描述方法通过货币价值的预期最大效用来表征最佳决策。这种方法可以帮助赌博理论，但同时包含一些缺点。人们并不一定关注金钱回报，因为他们除了金钱之外，还发现其他事物具有价值，例如乐趣、空闲时间、家人、健康等。但这并不是什么大问题，因为完全有可能应用下面的图表，它显示了（货币）收益/损失与其主观价值（等于效用）之间的关系，应用于上述所有有价值的事物。因此，不选择最大货币价值并不一定代表非理性的决策过程。
但即使考虑到上述考虑因素，也可能仍然存在问题，因为各种误导性效应会妨碍做出“正确”的决定，这些效应主要源于归纳推理的约束。总的来说，这意味着我们对某种情况/问题的模型可能不是解决问题的最佳方式。以下三点是此类效应的典型例子。
情境模型
这种效应与之前关于归纳推理约束部分提到的虚假关联非常类似。它涉及人们创建的模型可能具有误导性，因为它们依赖于主观的推测。一个例子可能是通过考虑对各个国家的典型偏见来决定搬到哪里（例如，意大利总是好的比萨饼、宜人的天气和轻松的生活方式，与英国某种无聊的食物和持续的雨天形成对比）。预测的事件并不等于实际发生的事件。（卡尼曼和特沃斯基，1982；邓宁和帕普尔，1989）
聚焦错觉
另一个误导性效应是所谓的聚焦错觉。通过只考虑最明显的方面来做出某个决定（例如天气），人们往往会忽略各种真正重要的结果（例如工作环境）。如果人们对自己生活的判断相比于对他人生活的判断，这种效应会更频繁地发生。
框架效应
同一个问题可以用不同的方式描述，因此会引发不同的决策策略。如果一个问题是用收益来描述的，人们往往会使用风险规避策略，而用损失来描述的问题则会导致人们使用风险承担策略。下面是一个相同问题但可预测的不同选择的例子：一群人被要求想象自己比现在富有 300 美元，然后面临着 100 美元的确定收益或 50% 的机会获得 200 美元或什么也得不到的选择。大多数人会避免风险，选择确定的收益，这意味着他们采取了风险规避策略。另一方面，如果人们被要求假设自己比现实中富有 500 美元，并且面对着 100 美元的确定损失或 50% 的机会损失 200 美元或什么也得不到的选择，大多数人会选择冒险损失 200 美元，采取风险寻求或风险承担策略。这种现象被称为**框架效应**，也可以用上面名为“效用：因为符合个人利益而被认为有价值的结果”的图表来解释，该图表对收益是凹函数，对损失是凸函数。（认知心理学基础，莱维廷，D. J.，2002）
决策过程通常需要为决策指定一个理由，从而进行正当理由说明。这一点在 A. 特沃斯基和 E. 沙斐尔 (1992) 的一个实验中得到了说明：一个非常有吸引力的度假套餐被提供给了一组刚刚通过考试的学生和另一组刚刚考试不及格的学生，这些学生有机会在即将到来的假期后重考。所有学生都有以下选择：立即购买机票，呆在家里，或者支付 5 美元保留稍后购买的权利。在这一点上，两组学生之间没有区别，因为通过考试并决定预订航班的学生人数（理由是应得的奖励）与不及格并预订航班的学生人数相同（理由是安慰和有时间重考）。第三组学生在两天后被告知将收到考试结果，他们面临着同样的问题。大多数人决定支付 5 美元并保留选择权，直到他们收到考试结果。因此，结论是，尽管实际的考试结果不会影响决定，但它需要被纳入理由中才能提供一个合理的解释。
随后，问题就变成了，这种做出决定的认知能力是如何在人类大脑中实现的？正如我们已经知道，整个过程中涉及几个不同的任务，因此必须有一些东西来协调和控制这些大脑活动——即执行功能。它们是大脑的指挥者，指示其他大脑区域执行或保持沉默，并通常协调它们同步的活动（戈德堡，2001）。因此，它们负责优化所有“多线程”认知任务的性能。
定位这些执行功能相当困难，因为它们不能被指定到单个大脑区域。传统上，它们被等同于额叶，或者更确切地说，是额叶的前额叶区域；但它们的所有方面是否都能与这些区域相关联仍然是一个悬而未决的问题。
尽管如此，为了对执行功能在认知中的重要作用有所了解，我们将集中在额叶的前额叶区域。此外，可以将这些区域细分为功能部分。但需要注意的是，并非所有研究人员都认为前额叶皮层包含功能不同的区域。
我们首先描述失去启动某项行动的能力的影响。患有执行功能障碍的人可能在没有外界强力帮助的情况下很难开始一项任务，而左额叶损伤的人通常表现出自发言语障碍，右额叶损伤的人则表现出非语言流畅性差。当然，原因之一是，这个人本身可能不会有解决任务的意愿、愿望或关注，因为这也是执行功能障碍的另一个特点。但这还与失去适当执行功能时经常出现的另一个心理影响有关：心理惯性。
就像物理学中的惯性一样，在这种情况下，惯性意味着启动一项行动非常困难，但一旦开始，就很难改变或停止。这种现象的特点是从事重复性的行为，被称为“刻板行为”，在著名的实验中——威斯康星卡片分类测试（简称 WCST）中，最能观察到这种现象。
参与者会收到一些卡片，这些卡片上显示着某些物体。这些卡片根据卡片上物体的形状、颜色和数量来定义。现在需要根据基于这三个标准之一的规则对这些卡片进行分类。参与者不知道哪个规则是正确的，但必须根据实验者的正面或负面反馈得出结论。然后，在参与者找到正确分类卡片的规则之后，实验者会改变规则，正确的分类会导致负面反馈。参与者必须意识到规则的变化并通过根据新规则对卡片进行分类来适应它。
患有执行功能障碍的患者一开始很难识别规则。他们需要明显更长的时间，因为他们难以利用已经给出的信息得出结论（将在后面解释）。但一旦他们能够正确分类，规则改变后，他们仍然按照旧的规则对卡片进行分类，尽管他们中的许多人注意到了负面反馈。他们只是无法切换到另一种分类原则，或者至少需要尝试很多次才能学会新的规则。他们会固执地坚持旧的规则。
执行功能障碍造成的另一个问题可以在患有“环境依赖症”的患者中观察到。他们的行动受到他们物质或社会环境的驱使或强制。这以多种不同的方式表现出来，并在很大程度上取决于个人的个人经历。例如，有些患者看到电脑键盘就会开始打字，看到脏厨房就会开始洗碗，或者在地板上发现锤子、钉子和图片时就会开始在墙上挂图片。这使得这些人看起来像是冲动地行动，或者像是失去了“自由意志”。这表明他们对自己的行为缺乏控制。这是因为执行功能受损导致他们的思维与行动之间脱节，这些患者知道他们的行为是错误的，但就像 WCST 中一样，他们无法控制自己的行为。即使有人告诉他们应该根据哪个属性对卡片进行分类，他们仍然会按照旧的规则对卡片进行分类，因为他们在将这些指示转化为行动方面存在重大困难。
为了避免这些问题，需要具备启动、停止或改变行动的能力，但很可能还需要具备利用信息指导行为的能力。
为了解决许多任务，重要的是一个人能够使用给定的信息。这通常意味着材料必须以抽象的方式而不是以具体的方式进行处理。患有执行功能障碍的患者有抽象困难。另一个卡片分类实验证明了这一点（德利斯等人，1992）。
这次，卡片上显示了动物的名称和放在单词上方或下方的黑色或白色三角形。同样，可以根据动物的不同属性（生活在陆地或水中、家养或危险、大或小）或三角形（黑色或白色、在单词上方或下方）对卡片进行分类。与 WCST 不同的是，患有额叶损伤的人无法完成任务，因为他们甚至无法概念化动物或三角形的属性，因此无法推导出对卡片进行分类的规则（相反，有些只具有固执倾向的人可以找到一个分类标准，但随后无法改变它）。
正如我们在之前的其他例子中看到的那样，在参与者收到抽象的甚至具体的提示之后，这些抽象概念化的问题仍然存在。因此，有些人认为，他们的问题可能是由于，再一次，他们难以将想法转化为行动造成的。此外，一旦他们找到一个分类规则，他们就无法描述他们的分类标准。
一般来说，所有这些问题并不与持续性倾向有关，而是与额叶损伤患者难以以抽象的方式概念化信息有关。此外，这些信息无法用于指导行为。这些问题的可能原因可能是策略形成方面的普遍困难（将在稍后讨论）。
认知估计缺陷
[edit | edit source]认知估计是指利用已知信息对世界做出合理的判断或推论的能力。现在，认知估计能力的缺失是执行功能障碍患者常表现出的第三种缺陷类型。已知执行功能障碍患者的知识库相对不受影响。这意味着他们无法保留关于信息的信息，或者至少无法根据信息进行推论。这种情况下，个体会出现各种影响。例如，额叶损伤患者难以估计普通女性脊柱的长度。要进行这种现实的估计，需要基于其他知识进行推论，在这种情况下，就是知道普通女性的身高约为 5 英尺 6 英寸（168 厘米），并考虑到脊柱约占身体长度的三分之一到二分之一等等。这种功能障碍的患者不仅在估计认知信息方面存在困难，而且在估计自己的能力方面也存在困难（例如，他们以目标为导向的方式指导活动或控制情绪的能力）。Prigatuno、Altman 和 O'Brien（1990 年）报道，当患有与其他脑区弥漫性轴索损伤相关的额叶损伤患者被问及他们能够执行哪些任务（例如，安排日常活动或防止情绪影响日常活动）时，他们会严重高估自己的能力。Smith 和 Miler（1988 年）从多项实验中发现，额叶损伤患者在确定特定检查序列中是否包含某项时没有困难，但他们难以估计该项出现的频率。这不仅可能反映出认知估计方面的困难，也可能反映出记忆任务方面的困难，而这些任务在很大程度上依赖于记忆时间信息。稍后将更详细地解释执行功能障碍和额叶损伤患者在一系列排序任务中存在障碍的原因。因此，这两种困难（认知估计和时间排序）可能导致估算发生频率的能力下降。尽管在某些领域存在这些障碍，但在额叶损伤患者中，估计能力仍然得以保留。这些患者在估计自己能多好地防止情绪影响日常活动方面也存在问题。在判断解决谜题需要多少线索方面，他们与颞叶损伤患者或神经正常患者一样有能力。为了解决谜题，额叶损伤患者试图猜测答案。因此，估计能力并没有完全消失，但在许多方面都受到了影响。
缺乏认知灵活性以及对新颖性的反应缺陷
[edit | edit source]执行功能障碍患者无法从多个角度看待情况，并产生多种行为，因此无法具有认知灵活性。现在，这种认知僵化可以被称为与认知估计不同且相关的概念。但当处理新情况时，这种灵活性非常重要。当一个人不得不对旧刺激做出新的反应时，它也是必要的。因为大脑前额叶区域的损伤会导致处理新情况方面的困难，因此一些理论家认为该区域发挥着重要作用。
目标导向行为缺陷
[edit | edit source]我们要讨论的执行功能障碍影响的最后一个部分是目标导向行为问题。这个话题与 解决问题 领域密切相关，因为这只不过是将行为组织起来以达到目标。
为了使这一点更加形象，在本话题的讨论过程中，我们想举一个需要个人表现出目标导向行为的例子。假设一个人，我们称他为 John，刚起床，想要穿衣服，在这种情况下，John 的目标是穿好衣服。对于神经正常的人来说，这项任务并不难掌握，他们甚至可能意识不到这是一项任务，因为它太简单了。但如果你仔细观察，在努力穿好衣服的过程中，以及在完成任何其他任务（无论是否简单）的过程中，有很多事情需要考虑。
什么特点决定了目标导向行为？
[edit | edit source]现在，在 John 的例子中，这些特点是什么？
必须牢记目标
在整个过程中，始终牢记 John 想要做的事情非常重要。如果他开始穿衣服，却忘记了他想要快速穿好衣服，因为他可能睡过头了，时间很紧，于是开始做早餐，他肯定无法实现穿好衣服的目标。
将任务分解成子任务并进行排序
大多数任务必须分解成子任务，在 John 的例子中，这些子任务包括：获取衣服，例如内衣、衬衫、裤子、袜子和领带，并按照合理的顺序一件一件地穿上。这意味着 John 必须对子任务进行排序。他必须考虑到他无法穿上仍然在衣柜里的任何衣服，也无法在穿上裤子后才穿上内衣。
必须牢记已完成的部分
John 必须记住他已经完成了哪些子任务，这意味着他不需要再次执行这些任务。他只需要从衣柜里拿出一件（或一对）每种类型的衣服，并且在他系上领带后，他必须知道他不需要再寻找另一条领带并系上它。
灵活性与适应性
想象一下，John 有一件最喜欢的衬衫，他计划今天穿它。他看了看衣柜，没有找到。现在他必须意识到衬衫不在衣柜里，并且必须制定出完成穿衣任务的替代方法。也许他的妻子已经把衬衫放进洗衣机了，因为它很脏？在这种情况下，John 必须适应这种情况，并选择另一件他最初没有计划穿的衬衫。
对行为进行评估
在实现最终目标的过程中，John 必须不断评估自己的表现，从“考虑到我要穿衣服的目标，我做得怎么样？”的角度进行评估。如果他正在寻找袜子，或者正在系领带的结（在他穿上所有其他衣服之后），他应该知道他正在顺利完成实现目标所需完成的子任务。但如果他被衣柜里的新燕尾服吸引，并开始穿上它，只是为了看看它穿在自己身上是什么样子，他必须意识到他没有朝着穿好衣服上班的目标努力。如果他认为自己只穿着内裤和袜子就穿好衣服了，那么他也无法实现自己的目标。
正如我们所见，目标导向行为绝不像乍看之下那么容易。大多数人仍然不会遇到任何麻烦，但想想我们之前关于执行功能的内容。
执行功能障碍与目标导向行为
[edit | edit source]执行功能障碍在很大程度上会影响目标导向行为。无法概括地说明影响的方式，它取决于受损的特定脑区。因此，一个特定病灶的个体可能在上述五个方面中的两个或三个方面存在问题，并在测试其他能力时表现出平均水平，然而，如果链条中只有一个环节缺失，那么整个计划可能变得非常困难，甚至无法掌握。此外，受影响的特定半球也起着作用。左半球病灶患者在任务的一个方面存在困难，而右半球病灶患者在同一任务的其他方面存在困难。
排序问题
例如，在一个实验中（Milner，1982 年），人们看到了带有图片的一系列卡片。实验包括两个不同的任务：识别测试和近期测试。在识别测试中，患者被展示了两幅不同的图片，其中一幅以前出现在序列中，参与者必须决定哪一幅是它。在近期测试中，他们被展示了两幅不同的图片，两幅图片都以前出现过，他们必须说出比另一幅图片更最近展示的那一幅图片。该实验的结果表明，颞叶病灶患者在识别测试中存在更多困难，而额叶病灶患者在近期测试中存在困难，因为前额叶区域对排序很重要。这是因为识别测试需要正常的 识别记忆，而近期测试需要正常的 项目顺序记忆。这两个是可分离的，并且位于大脑的不同区域。
另一个有趣的结果是，左右半球额叶的病灶会损害不同的能力。右半球的病灶会导致在做出近因判断时出现问题，而左半球的病灶只会损害患者在呈现的材料是言语或实验变体需要自发排序时患者的表现。因此，我们知道行为排序的能力不仅存在于额叶，而且在处理运动行为时尤其存在于左半球。
额叶不仅对排序很重要，对工作记忆也很重要，因为患者必须跟踪呈现给他们的项目才能做出近因判断。这一观点得到了以下事实的支持：额叶外侧区域的病灶比额叶皮层其他区域的损伤更容易损害这种能力。
但这并不是排序的全部。为了以最佳方式达到目标，除了能够制定正确的顺序之外，一个人还必须能够弄清楚哪种行动顺序，哪种策略最适合目的。这可以通过一个名为“伦敦塔”的实验（Shallice，1982）得到证明，该实验类似于著名的“汉诺塔”任务，不同之处在于该任务要求将三个球放在三个不同长度的杆子上，以便一个杆子可以容纳三个球，第二个杆子可以容纳两个球，而第三个杆子只能容纳一个球，这样才能在尽可能少的移动次数内从固定的初始位置获得可变的目标位置。特别是左额叶受损的患者在执行此任务时证明效率低下且无效，他们需要很多移动，并参与了没有朝目标前进的行动。但最终，尽管执行功能受损的方式因额叶病灶所在的特定半球而异，但与排序相关的能力主要由两侧额叶重叠的结构提供。
策略转换和修改方面的问题
额叶中完整的神经组织对于我们上面描述的与目标导向行为相关的另一种执行功能也至关重要：灵活性与适应性。这意味着额叶受损的人在策略转换方面会遇到困难——这意味着在发现原始计划由于某种原因无法执行后，要制定新的计划——并且在根据新策略修改初始策略方面也会遇到困难。患者在哪些具体方面可以观察到这种情况，不能笼统地说，而取决于必须进行的转换的性质。
一项实验（Owen，1991）向患者展示了需要不同概念转换的图片，例如区分两种黑色形状、在忽略交织的白色的情况下区分两种黑色形状（“内部维度”）以及区分两种白色形状（“外部维度”），结果表明额叶病灶患者仅在外部维度转换方面存在困难。这表明这些人无法将一般规则应用于与学习这些规则时最初情况不同的情况。此外，他们无法为其原始计划创建替代方案，因为他们仍然固执地坚持其最初的处理情况的方式，无法摆脱这种方式。这也是在执行功能障碍患者中常见坚持问题的部分。
额叶受损患者的另一个问题是，他们不像其他脑区受损的人那样，不会使用许多适当的假设来创建策略，或者在找到适当的假设后，他们会突然放弃。此外，他们似乎很难在 Owen 的实验中指示的假设之间进行切换，这一点也不奇怪。即使很明显某个假设不可能正确，患者仍会坚持下去，无法放弃它（称为“隧道视野”）。
前面描述的“重新定向”策略的问题与在任务之间进行实际“切换”的行为形成对比。对于额叶受损患者来说，这也是另一个问题。由于控制任务切换本身的控制系统独立于实际执行这些任务的各个部分，因此任务切换在背外侧前额叶皮层受损的患者中特别受损，而同时他们单独执行单个任务时没有任何问题。当然，这会导致目标导向行为出现很多问题，因为正如之前所说，大多数任务都包含必须完成的更小的子任务。
对可用信息的解释方面的问题
通常，如果我们想要实现目标，我们会得到一些提示，说明如何最好地做到这一点。这意味着我们必须能够根据什么是合适的策略来解释可用信息。对于许多执行功能障碍患者来说，这也不是一件容易的事。他们很难利用这些信息，因此会进行效率低下的行动，并且解决问题的速度比考虑额外信息并制定有效策略的速度慢得多。
自我批评和自我监控方面的问题
我们在这里要介绍的额叶受损患者的最后一个问题是上述列表中对适当目标导向行为很重要的属性的最后一个要点。这是评估自己行动的能力，大多数患者都缺乏这种能力。因此，这些人很可能会“偏离任务”，并进行无法帮助他们实现目标的行为。除此之外，他们也无法确定他们的任务是否已经完成。造成这种情况的原因被认为是缺乏动力或缺乏对自身表现的关注（额叶损伤通常伴随着情绪处理的变化），但这可能不是对这些问题的唯一解释。
在这种情况下，另一个重要的脑区——额叶内侧部分——负责检测在朝目标努力时出现的行为错误。ERP 实验已经证明了这一点，在出现错误后 100 毫秒，会出现与错误相关的负性波。如果该区域受损，这种机制将无法正常工作，患者会失去检测错误并因此监控自己行为的能力。
但是，最后我们必须补充一点，尽管执行功能障碍会导致目标导向行为出现大量问题，但大多数患者在被分配任务时确实渴望解决问题，但他们只是无法做到这一点，这可能表现出上述段落中讨论过的各种方式。
额叶功能在执行控制中的理论
[edit | edit source]为了解释额叶受损患者在执行执行功能方面存在困难，已经形成了四种主要方法。每种方法都有助于更好地理解额叶区域在执行功能中的作用，但这些理论都没有涵盖出现的所有缺陷。
工作记忆的作用
[edit | edit source]最具有解剖学特异性的方法假设额叶的背外侧前额叶区域对工作记忆至关重要。工作记忆必须与长期记忆区分开来，它将信息在线保留，以便用于执行任务。
它没有被生成来解释广泛的机能障碍，而是侧重于以下三种缺陷：排序信息并将行为导向目标，理解项目和事件之间的时序关系，以及环境依赖性和坚持行为的某些方面。
对猴子进行的研究有助于发展这种方法（延迟反应范式，Goldman-Rakic，1987，是一个经典的例子。
在 2000 年，Baddeley 将工作记忆定义为“一种容量有限的系统，用于临时存储和处理信息，以完成复杂的任务，如理解、学习和推理”（Goldstein），它包含三个组成部分。中央执行机构协调语音循环（保存言语和听觉信息）和视觉空间草图板（保存视觉和空间信息）的活动，并从长期记忆中提取信息，是其中最重要的部分。
受控过程与自动过程的作用
[edit | edit source]有两种理论基于以下基本假设：“额叶对于控制非例行情况下的行为以及覆盖典型的刺激-反应联想至关重要，但对自动和轻松的行为几乎没有贡献。”（Banich，第 397 页）。
Stuss 和 Benson（1986）认为，对行为的控制以等级方式发生。他们区分了三个不同的级别，每个级别都与特定的大脑区域相关联。在第一级，感觉信息由后部区域自动处理，在下一级（与额叶的执行功能相关联），需要有意识的控制来将行为导向目标，在最高级，前额叶皮层进行有意识的自我反省。
该模型适合解释目标导向行为方面的缺陷，处理新颖事物方面的缺陷，缺乏认知灵活性以及环境依赖综合征。此外，它可以解释无法有意识地控制行动和自我批评的能力。
Shalice（1982）提出的第二个模型提议了一个由两部分组成的系统来影响行为的选择。第一部分，一个称为竞争调度系统的认知系统，负责更自动的处理。各种链接和处理方案会导致单个刺激产生一系列自动行动。一旦行动开始，它就会保持活跃，直到被抑制。
第二个认知系统是监督注意系统，它通过决策过程引导注意力并引导行动，并且仅在“没有可用的处理方案时，当任务技术上很困难时，当需要解决问题时，以及当必须克服某些反应倾向时”才活跃（Banich）。
该理论支持在例行情况下很少出现缺陷，但在处理新任务时（例如，伦敦塔任务，Shallice）出现相关问题，因为竞争调度系统中不存在用于处理此任务的方案。冲动行为是额叶受损患者的另一个特征，该理论可以解释这一点。即使被要求不要做某些事情，这些患者也会坚持他们的常规做法，无法控制他们的自动行为。
脚本方法由 Schank（1982）等人提出，该方法基于脚本，即一组相互关联的事件、行为和想法，形成一个知识单元。
这些管理知识单元（MKUs）存储在额叶皮层中，包含关于事件发生的环境、实现目标所需的一组事件以及终止行为的最终事件的信息。 它们以层次化的方式组织，顶部是抽象的，底部越来越具体。
脚本的损坏会导致无法进行目标导向的行为，更容易应对通常情况（因为难以检索新事件的 MKU），以及行为启动和停止方面的缺陷（因为 MKUs 指定了行为的开始和结束）。
人工智能和机器学习的视角提出了一种假设，认为每个人都拥有一个目标列表，其中包含任务要求或目标。 该列表是引导行为的基础，而额叶损伤会破坏形成目标列表的能力，因此该理论有助于解释抽象思维、知觉分析、言语输出和保持专注的困难。 由于缺乏内部目标以及难以将行动组织成目标，该理论还可以解释额叶损伤患者对环境的强烈影响。
- Goldstein, E. Bruce (2005)。认知心理学 - 连接，思想研究和日常生活经验。 汤姆森沃斯沃思。
- Marie T. Banich (1997)。神经心理学。精神功能的神经基础。霍顿米夫林。
- Wilson, Robert A. & Keil, Frank C. (1999)。麻省理工学院认知科学百科全书。 马萨诸塞州：布拉德福德图书。
- Schmalhofer, Franz。课程幻灯片：认知心理学和神经心理学，2006 年夏季学期，奥斯纳布吕克大学。
