心智游移会削弱感觉和运动加工过程,而这两个过程都由相位一致性介导。然而,心智游移是否通过调节神经振荡对外部刺激的同步性(即试次间相位一致性,ITPC)来影响感觉输入和运动输出加工?任务难度是否会调节这种影响?这些问题尚不清楚。
我们结合脑电技术与相位一致性分析方法,通过四个实验系统探索了任务难度如何调节心智游移对感觉和运动加工中相位动力学的影响。实验1和2考察感觉输入加工,实验3和4考察运动输出加工。所有实验都要求被试间歇性地报告他们的注意状态是"专注任务"还是"心智游移"。
在实验1中,我们通过操纵词频(高频词vs低频词)来调节词义加工的难度。结果发现,对于相对简单的高频词条件,心智游移显著降低了theta频段(4-7 Hz)的ITPC;而对于相对困难的低频词条件,心智游移对ITPC没有影响。这表明心智游移削弱了简单任务中大脑神经振荡对外部刺激的同步性。

图1 心智游移只降低了简单条件下的感觉输入ITPC
在实验2中,我们要求被试根据词的颜色而非词义进行反应。相比于实验1,颜色判断任务是相对简单的任务。结果显示,心智游移降低了theta频段的ITPC。这进一步验证了实验1的结果确实是由任务难度调节的。
在实验3中,我们通过利手性(右手食指RI vs 左手食指LI)来操纵动作难度,考察抬键动作。结果发现,右手食指抬键的反应时显著快于左手食指,表明RI抬键相对简单。重要的是,心智游移仅降低了相对简单的RI抬键时对侧中央-顶叶区delta-theta频段(2-7 Hz)的ITPC,而对相对困难的LI抬键没有影响。

图2 心智游移只降低了简单动作中的运动输出ITPC
在实验4中,我们进一步增加动作难度(右手食指和中指RIM vs 右手食指和无名指RIR)。结果显示,RIM抬键的反应时和RIR抬键没有显著差异,和实验3两个动作相比,RIM和RIR抬键都相对更难。心智游移都没有影响两个动作的运动输出ITPC。
综合四个实验的结果表明,心智游移通过降低试次间相位一致性(ITPC)来影响感觉和运动加工,而这种影响受到任务难度的调节:心智游移仅削弱相对简单任务的相位一致性,而对相对困难任务没有影响。更重要的是,这一现象在感觉输入(实验1和2)和运动输出(实验3和4)加工中都得到验证,揭示了感觉和运动加工共享相位动力学这一跨模态神经基础。
该研究首次从相位动力学角度揭示了任务难度调节心智游移对感觉-运动解耦的神经机制,为理解内部认知(心智游移)与外部认知(感觉和运动任务)之间的相互平衡提供了新见解。研究结果表明,这种相互平衡是通过神经振荡对外部刺激的同步性(相位一致性)来实现的。

图3 内外部认知之间相互平衡的示意图
该研究获得国家重点研发计划项目,国家自然科学基金项目和德国研究基金项目资助。中国科学院心理所博士生龙正坤为文章第一作者兼共同通讯作者,加拿大渥太华大学Georg Northoff教授为文章共同作者(与通讯作者同等贡献),中国科学院心理所傅小兰研究员为通讯作者。研究已发表在PNAS上。
论文信息: Long, Z., Northoff, G., & Fu, X. (2025). Task difficulty modulates the effect of mind wandering on phase dynamics. Proceedings of the National Academy of Sciences, 122(22), e2416387122. https://doi.org/10.1073/pnas.2416387122
附件下载: