第三章 當認知神經科學研究作為證據
第二節 認知神經科學研究方法之實驗設計（experimental task）
在認知神經科學研究中，使用功能性核磁共振造影（fMRI）以得到大腦運 作狀態前，必須先為欲測驗之對象設計問題。測驗對象舉凡認知、情緒、知覺等，
皆屬之。而實驗必須以將相關心理狀態獨立出來為設計目的，透過實驗進行，持 續觀察受測者之行為，最終期能捕捉到與特定行為相關之神經細胞反應。若欲將 fMRI 作為刑事證據使用，關於行為人精神狀態之檢測過程，亦與上述過程類似。
在認知神經科學實驗中，常見的實驗設計有四種，分別是：史楚普實驗
（Stroop Task）、反應與否聯結實驗（Go/No-Go Task）、停止信號實驗（Stop Signal Task）、以及 Posner 空間線索實驗（Posner‘s cueing paradigm）。
一、 史楚普實驗（Stroop Task）
史楚普實驗的原理來自史楚普效應（Stroop effect），史楚普（John Ridley Stroop）在 1935 年於實驗心理學期刊發表其心理學實驗結果109。首先，當要求 受試者讀出一般黑色字體書寫之顏色名稱，與讀出字體顏色與其字義所示顏色相 左之顏色名稱時，反應時間有所差異。於是，史楚普進一步要求受試者分別唸出 字體顏色與其字義相左之顏色，以及塗有顏色之方塊之顏色名稱，發現前者所需
109 John Ridley Stroop (1935). Studies of interference in serial verbal reactions. Journal of Experimental Psychology, 18(6), 643-662. doi: 10.1037/h0054651
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之反應時間平均多了 74.3%110。是故，史楚普提出解釋認為，當人們平時閱讀文 字多過於辨識顏色，使對於閱讀文字較為熟悉；因此，當人們必須同時辨識文字 與顏色時，進而對辨識顏色產生阻礙，即所謂「史楚普干擾」（Stroop
interference）。
對於為何會產生史楚普效應（Stroop effect）有不同的假說。其中，成為至 今之通說者為「自動化假說」（automaticity hypothesis）。所謂「自動化假說」，認 為辨識文字對於大腦功能而言，是近乎反射的自動化行為111。因此，根據此假說，
閱讀文字是一種自動化的行為；換句話說，人們看到文字或是讀到文字本身的意 思，是不需要耗費力氣與時間的。然而，辨識顏色並非自動化行為，需要比辨識 文字更多的反應時間，因此產生史楚普效應中的差異112。
實際應用時，以我國中央大學認知神經研究所針對妨害性自主連續犯罪者之 研究為例，實驗首先假設，性侵害犯罪之行為人，較易受到煽情字詞所影響。因 此，實驗設計一連串的煽情字詞，並分別套以各種顏色，要求受試者唸出該文字 之顏色。經過一般人（控制組）與性侵害犯罪人（實驗組）實驗結果之比較後發 現，妨害性自主連續犯罪者之大腦比一般男性花費更多時間處理煽情字詞，因此 延遲其對顏色之辨識反應時間113。
二、 反應與否聯結實驗（Go/No-Go Task）
反應與否聯結實驗應用十分廣泛，如同其實驗名稱，實驗者會告訴受測者必 須反應與不反應之指示分別為何；例如，看到螢幕出現箭頭時按下反應鍵，出現 亮點時則不得按反應鍵等。接著，受測者就一邊觀看螢幕，一邊依螢幕指示做出
110 John Ridley Stroop (1935). Studies of interference in serial verbal reactions. Journal of Experimental Psychology, 18(6), 643-662. doi: 10.1037/h0054651
111 Michael I. Posner & C. R. R. Snyder (1975). Attention and Cognitive Control. In Robert L. Solso (ed.), Information Processing and Cognition: The Loyola Symposium (pp. 55-85). Hillsdale, NJ:
Erlbaum.
112 John Ridley Stroop (1935). Studies of interference in serial verbal reactions. Journal of Experimental Psychology, 18(6), 643-662. doi: 10.1037/h0054651
113 國立中央大學認知神經科學研究所，情緒與犯罪實驗室簡介，http://icn.ncu.edu.tw/f_04.htm (最 後瀏覽日期：2012 年 5 月 12 日)。
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正確反應。此實驗目的主要在測試受測者對於動作（motor）之控制能力114。 同樣以我國中央大學認知神經研究所針對妨害性自主連續犯罪者之研究為 例，實驗設計一系列分為正向、中性、與負面三組圖片，正向圖片包括煽情與情 侶互動畫面、中性則以靜態物品為主、而負面圖片中則會有人受到傷害。在受測 者觀看過圖片後，再請其操作一次反應與否聯結實驗，分別測驗其反應時間與腦 波變化。經過一般人（控制組）與性侵害犯罪人（實驗組）實驗結果之比較後發 現，一般人看過正向或負面圖片之後，對於其實驗結果沒有顯著影響；然而，對 於性侵害犯罪人而言，在看過正向圖片之後，實驗的反應時間會有顯著的延長。
這樣的結果顯示，正向圖片引起性侵害犯罪人的情緒，已干擾其控制自己不動作
（No-Go）之能力115。
三、 停止信號實驗（Stop Signal Task）
停止信號實驗較常被使用在醫學臨床之領域，協助診斷如注意力缺陷過動症
（ADHD, Attention deficit hyperactivity disorder）、與精神分裂症（Schizophrenia）
等116。
在停止信號實驗中，包含動作反應作業（Go）以及停止動作反應作業（Stop）。
當反應信號出現，受試者必須做出按壓按鍵之動作；其中，有 25％的比例，反 應信號出現之後會跟著出現停止信號，此時，受試者必須抑制原本要做之動作反 應。在停止動作反應嘗試中，停止信號與反應信號出現之時間差稱為停止信號出 現延遲時間（SSD, stop signal delay）；延遲的時間越長，受試者將越難成功抑制 動作；反之，延遲的時間越短，成功抑制反應的機率較高。
114 See Brian A. Nosek & Mahzarin R. Banaji (2001). The Go/No Go Association Task. Social Cognition, 19(6), 625, 627. See also Anthony J. Cleare, Cynthia H. Y. Fu, Francis Lee, Katya Rubia, Michael Brammer, Nigel Tunstall & Phillip McGuire (2005). Tryptophen Depletion Right Inferior Prefrontal Activation During Response Inhibition in Fast Event-Related fMRI. Psychopharmacology, 179(4), 791, 793-794. doi: 10.1007/s00213-004-2116-z
115 前揭註 90。
116 See Carter J. D., Farrow M., Pipingas A., Silberstein R. B., Stough C. & Tucker A. (2003).
Assessing Inhibitory Control: A Revised Approach to the Stop Signal Task. Journal of Attention Disorders, 6(4), 153. doi: 10.1177/108705470300600402
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此延遲時間會隨著受測者成功或失敗而有所調整，最終找到每個受試者成功 與失敗抑制各佔百分之五十的時間點。將其在動作反應嘗試中之平均反應時間，
減去最終停止信號出現延遲時間，即可求出停止信號反應時間（SSRT, stop sigmal reaction time），用此作為評估抑制控制能力之指標117。因此，停止信號反應時間 越短，意即受測者之抑制控制能力越佳；一般而言，隨著年齡成長，兒童的停止 信號反應時間亦會隨著發育成熟而縮短，有更佳的抑制控制能力118。
四、 Posner 空間線索實驗（Posner’s cueing paradigm）
Posner 空間線索實驗通常被使用在評估受測者之注意能力119。受測者會被先 Guido P.H. Band & Maurits W. van der Molen (2003). Horse-race model simulations of the stop-signal procedure. Acta Psychologica, 112(2), 105-142. doi:10.1016/S0001-6918(02)00079-3. See also Chiao-Yun Chena, Chi-Hung Juana, Daisy L. Hung, Neil G. Muggletonc & Ovid J.L. Tzenga (2008).
Time presure leads to inhibitory control deficits in impulsive violent offenders. Behavioural Brain Research, 187(2), 483-488. doi:10.1016/j.bbr.2007.10.011. See also Gordon D. Logan & William B.
Cowan (1984). On the ability to inhibit thought and action: A theory of an act of control. Psychological Review, 91(3), 295-327. See also Gordon D. Logan (1994). On the ability to inhibit thought and action:
A users‘ guide to the stop signal paradigm. In D.Dagenbach & T. H. Carr (Ed.), Inhibitory processes in attention, memory, and language (pp. 189-239). London, England: Academic Press.
118 Bohlin G., Brocki K. C.,Tillman C.M. & Thorell L. B. (2008). Motor response inhibition and execution in the stop-signaI task: Development and relation to ADHD behaviors. Child
Neuropsychology, 14(1), 42-59.
119 Posner Michael I., Chronometric explorations of mind xiii, 271 (1978).
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可以發現不同的注意力障礙情形，主要涉及之腦傷部位為中腦120、視丘121、與頂 葉122。