以ex-Gaussian分配探討注意力不足過動症(Attention Deficit/ Hyperactivity Disorder, ADHD)不同亞型患者在能量調節歷程的差異 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學心理學系暨心理學研究所博士論文 Department of Psychology National Chengchi University Doctoral Dissertation. 以 ex-Gaussian 分配探討注意力不足過動症（Attention Deficit/ Hyperactivity Disorder, ADHD）不同亞型患政治大者在能量調節歷程的差異. 立. ‧ 國. 學. Exploration of the Differences in Effort Regulation among ADHD Subtypes - Based on ex-Gaussian Distribution. 博士. n. al. Adivisors:. sit. io. 高淑芬. er. 博士. y. ‧. 許文耀. Nat. 指導教授：. v i n Ch Wen-Yau e n g cHsu, h i UPh.D.. Susan Shur-Fen Gau, M.D. Ph.D. 黃守廉 Shoou Lian Hwang. 中華民國一百年六月 June, 2011.

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(4) 致謝詞在完成這個人生艱鉅的里程碑之過程中，我體悟了一件重要的事。在人世間即便是芝麻蒜皮的事，也需要他人的協助。更何況是如此困難、繁瑣以及需要與許多重要他人對話，細緻琢磨之下才能完成的作品。在這過程中，我不知受到多少人真誠相待與傾囊相助，這令我感激再三。我何其有幸的受到我的指導教授們又像嚴父又像慈母的無私對待，文耀老師，謝謝您給予我最大的自由度讓我在發展與兒童病理學的領域盡情發揮，您對於人性與心理學知識的掌握與體驗，已不適用以何種領域看待，. 政治大任何有關人的問題，謝謝您真性情地責難、照顧與提攜。立. 您總是可以看到問題的細膩層次，我想那是您始終專心認真地面對與看待. ‧ 國. 學. 親愛的 Susan，您是我在浩瀚學涯的 mentor。您習於努力奮鬥與不懈怠的精神，是吾輩應學習的態度。您總是勇於面對新的挑戰，在無止盡的. ‧. 研究中，您自在地寫著一篇又一篇的發表論文，然後在 Pubmed 上看到您. sit. y. Nat. 一篇又一篇的發表。但是更難得的是您兼顧著家庭、教學與臨床服務，讓. 您第一位博士畢業的學生，我不會讓您丟臉的。 a. er. io. 每個碰到您的人都覺得如沐春風般地開心。謝謝您盡心盡力的指導，身為. n. iv l C n h e n那粗糙的文本內容，並進一步指點本研謝謝口委老師們包容 proposal gchi U. 究該進行的方向。趙家琛老師，謝謝您的支持與提點，讓我在 final 論文細節的修改上，有很大的協助。梁培勇老師，謝謝您給予的建議，並提供與臨床實務考量相關的考量，這也會促使我思考如何將本研究的結果用在臨床實務上。謝謝姜忠信老師，感謝您對於這篇論文所有的意見，因為那會是淬鍊這篇論文最好的方式，也謝謝您對我在畢業這個過程所有的關懷與協助。謝謝楊立行老師，不論在課堂或是論文討論中，讓我這個對於數理模型的門外漢，有一窺廟堂奧妙的機會與能力。感謝政大心理系，這個開明又溫暖的系上風格，讓我在將近兩三千個 a.

(5) 白天與夜晚，在最安適的危樓中可以奮鬥向前。謝謝良哲老師的陪伴，爬山的時間總是可以有許多稗官野史可以討論。謝謝大寶老師的關懷，在深夜裡念累了，還可以聊聊各種可能的話題。謝謝顏乃欣老師給予我在認知心理學最好的訓練，也謝謝廖瑞銘老師給予我在生理心理學最棒的學習以及在實驗室最難忘的經驗。當然更要謝謝的是美枝老師，您不但是我的老闆也是在我求學、工作一路上一直協助我的長者與貴人。在您身上我看到了您對原則的承擔與堅持，超過了外在有形與無形的限制。謝謝呂宜哲老師、蔡昱鑫老師，你們是我在玄奘最好的社會支持來源。. 政治大們應該要成為盟友。也謝謝黃宏宇老師，你也總是當我的救火部隊，對於立. 謝謝臧仕維老師，你總是在最緊急的狀態協助我在程式的困難，我覺得我. 程式的學習歷程，我應該向你看齊。也謝謝孟婷給予我在行政上最大的支. ‧ 國. 學. 持，讓我可以專心在教學中努力。. ‧. 謝謝家興，你絕對是最佳的程式撰寫者，謝謝你從時間知覺研究到我. y. Nat. 的博士論文都一直在幫忙我，也祝你的研究與發表一切順利。謝謝 103 公. er. io. sit. 主實驗室的夥伴，記雯與韋婷，雖然我跟公主氣質一點關係都沒有，但妳們仍把我當成一份子，按時提供濃醇香的咖啡與八卦事件，這是很重要的. al. n. v i n 情緒因應歷程。也謝謝嘉欣，我常常佔著妳的位置，帶給妳不少麻煩，不 Ch engchi U 過至少我們都是 kindle 的愛好者。也謝謝高醫師的研究助理群，妳們是做. 事最認真最有效率的一群專業人員。謝謝心怡、明坊、綺梅、昱倫、淑嵐與卉怡的辛勤協助。感謝我的家人，謝謝你們無私的包容，忍受我因學業的壓力與困難，在許多次家族聚會缺席，晚到以及早退，我會好好承擔這個家所賦予我的責任。感謝我的岳父母以及其家人，謝謝你們願意在我最不起眼的狀態下，答應將幼涵嫁給我，也同樣對於我們細心的照顧與支持。感謝藏一師父，這些年的學習讓我了解人該如何活?讀書人所學何事? b.

(6) 最重要的是生命該如何展現其內涵及其意義。也謝謝藏一家人的真誠對待，在你們面前，我總是得到最多的照顧。感謝幼涵，妳是我這輩子的照顧者，支持者，這一路上我們走得不輕鬆，但是妳總是可以展現妳最可愛的一面鼓勵我們向前。有幸這輩子與你相逢，願我們踏著月光，永遠走在一起。這篇論文對我的生涯發展是一大步，但是對於這個研究方向仍只是一小步，感謝對於這個研究付出努力的人，包括參與研究的個案、家庭與受試者，也希望這個研究對於 ADHD 患者有更適切的幫忙與協助。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. c. i n U. v.

(7) Exploration of the Differences in Effort Regulation among ADHD Subtypes - Based on ex-Gaussian Distribution. Abstract. Background: Literature documents that the reaction time (RT) assessed by a variety of neuropsychological tasks is typically both slower and more variable in. 政治大. individuals with attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD) than the controls.. 立. patterns and the difficulty of effort regulation in ADHD.. ‧. Objectives:. 學. ‧ 國. Some studies further lent evidence to support a relationship between the RT. io. sit. y. Nat. er. 1) To explore the moderating effects from effort regulation (the inter-stimulus. al. n. v i n C on Block) parameters (μ, σ, h ethree ngchi U. intervals (ISI) and. τ) of ex-Gaussian. distribution of the reaction time of the Conner’s Continuous Performance Test (CCPT) among individuals with ADHD as compared with the controls;. 2) To examine the association between the ex-Gaussian parameters and ADHD symptoms and the response errors in the CCPT to infer the psychological meanings of ex-Gaussian parameters (μ, σ, and τ);. ii.

(8) 3) To understand effort regulation for the ADHD-Combined Type (ADHD-C) and ADHD-Inattentive Type (ADHD-IA) by examining the relationship between effort regulation process (ISI and Block effects) and ex-Gaussian parameters (μ, σ, and τ); 4) To compare the performance in the time reproduction dual tasks and its relationship with ex-Gaussian parameters (μ, σ, and τ) among the ADHD-C, ADHD-IA, and controls;. 立. 政治大. 5) To examine the developmental change of ex-Gaussian parameters (μ, σ, and τ). ‧ 國. 學. and to test the difference among the two age groups (adolescent vs. child) with. ‧. three diagnostic groups (ADHD-C, ADHD-IA, and controls) on ex-Gaussian. sit. n. al. er. io. Methods:. y. Nat. parameters.. Ch. engchi. i n U. v. We assessed 261 participants with DSM-IV ADHD-C (221 Boys, 84.7%), 151 participants with ADHD-IA (128 Boys, 84.8%), and 161 typically developing controls (124 Boys, 77.0%). Their age ranged from 6 to 16 years old. All the participants and their parents were interviewed with the Chinese version of the Kiddie Epidemiologic Version of the Schedule for Affective Disorders and Schizophrenia to confirm the psychiatric diagnosis of ADHD and other psychiatric disorders. Participants also. iii.

(9) received the Chinese versions of the Conners’ Parent Rating Scale-revised: Short Form (CPRS-R: S), the Conners’ Teacher Rating Scale-revised: Short Form (CTRS-R: S), the Swanson, Nolan, and Pelham, version IV scale (SNAP-IV)-Parent/Teacher Forms,. the Time Perception Single and Dual Tasks, the CCPT and Intelligence. (WISC-Ⅲ).. Results: Participants with ADHD had a smaller μ and larger σ and τ with the. 政治大. largest effect sizes from τ. As ISI/Block increased, the magnitude of greater τ in. 立. participants with ADHD than controls increased. As the ISI increased, μ became. ‧ 國. 學. slower in both groups; as the Block increased, μ became smaller only noted in. ‧. participants with ADHD. There were significant group differences (ADHD/control). sit. y. Nat. io. n. al. er. in σ estimation across different ISIs rather than in different Block levels.. i n U. v. Regarding the association between ADHD symptoms and ex-Gaussian parameters. Ch. engchi. (μ, σ, and τ), only τ was related to ADHD symptoms. Moreover, μ was correlated with commission errors of the CCPT; τ was correlated with omission errors of the CCPT.. ADHD subtypes analysis revealed that participants with ADHD-C had smaller μ than participants with ADHD-IA without significant difference in τ; there was no subtype difference in time reproduction but the differences between. iv.

(10) the ADHD and control groups were magnified with increased time intervals and task complexity. Moreover, the variance of the time reproduction performance can be explained well by τ.. As to the developmental comparison (children vs. adolescents), larger τ in participants with ADHD than control participants did not vary between child and adolescent participants. On the other hand, there were development changes in μ. 政治大. and σ estimates. For example, adolescents with ADHD had smaller μ than the. 立. controls without group difference in σ.. ‧ 國. 學 ‧. Discussion: This study contributes not only to our understanding about RT in. sit. y. Nat. ADHD, but also to provide evidence to support the Cognitive-Energetic Model for. n. al. er. io. ADHD. The findings also demonstrated similar compensation in effort regulation. Ch. i n U. v. between the ADHD-C and ADHD-IA. Moreover, the findings support the. engchi. cross-validity between time perception and effort regulation. Among the three ex-Gaussian parameters, τ is the most significant index to differentiate ADHD from non-ADHD. Finally, this study provides strong evidence to support the ex-Gaussian parameter as an appropriate method to assess the energetic pool of the Cognitive-Energetic Model for ADHD. A theoretical model for intervention can be. v.

(11) established by taking the pathological model of Cognitive-Energetic Model for ADHD as reference.. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. vi. i n U. v.

(12) 以 ex-Gaussian 分配探討注意力不足過動症（Attention Deficit/ Hyperactivity Disorder, ADHD）不同亞型患者在能量調節歷程的差異摘要. 前言:由於注意力不足過動症（ Attention Deficit/ Hyperactivity Disorder, ADHD）患者在不同的認知作業具有一致的反應模式-他們的反應時間慢且變異量大，已有學者們認為這與他們在能量調節缺損有關。. 政治大. 研究目的：一、以 ex-Gaussian 的估計參數（μ、σ、τ）分析 ADHD 患者. 立. 在柯能氏持續表現作業(Conners’ Continuous Performance Test, CCPT) 的反應. ‧ 國. 學. 時間，探討與釐清不同能量調節歷程（事件速度與作業時間長度）可能的影. ‧. 響。二、藉由行為量表以及 CCPT 的錯誤反應與參數的關係，推論 μ、σ、τ. y. Nat. er. io. sit. 可能的心理涵義。三、以能量調節歷程（ISI 與 Block）與 ex-Gaussian 的估計參數（μ、σ、τ）的關係，探討不同 ADHD 亞型患者在能量調節的可能問題。. n. al. Ch. engchi. i n U. v. 四、由於時間知覺作業與注意力資源分配有密切關連性，因此本研究也想探討不同 ADHD 亞型患者時間知覺作業（時間再製單一與雙重作業）的表現與能量調節的關係。五、從不同發展階段討論 ADHD 亞型患者與對照組在 ex-Gaussian 參數的差異是否會隨著年齡發展而有所改變。. 方法:本研究受試包括 261 位 ADHD 混合型(ADHD-Combined Type)患者 (221 位男生，84.7%)，151 位 ADHD 注意力不足型(ADHD-Inattentive Type) 患者(128 位男生，84.8%) 以及 161 位對照組受試(124 位男生，77.0%)。測量 vii.

(13) 工具包括: 1)中文版 K-SADS-E 臨床診斷會談，2) 中文版短式柯能氏家長版/ 教師版量表，3) 中文版注意力不足過動症 (SNAP-IV)父母/教師量表，4) 柯能氏持續表現作業，5) 時間再製雙重作業，6) 魏氏兒童智力量表中文版第三版。. 結果:1) 相較於對照組受試，ADHD 患者有較快的 μ 以及較大的 σ 與 τ，並且 τ 的效果量最大，與過去的研究相符。2) ISI/Block 增加，皆會使得 ADHD. 政治大. 患者在 τ 的增加量顯著大於對照組受試；但 ISI 放慢會使得個體的 μ 變慢，. 立. Block 增加卻只會影響 ADHD 患者的 μ 加快；ADHD 患者與對照組在 σ 的差. ‧ 國. 學. 異只在 ISI 的變化，在 Block 中的 σ 沒有顯著組別差異。3) 從行為量表與參. ‧. 數的關係，τ 與 ADHD 患者的核心症狀普遍具有關連性；在 CCPT 的錯誤反. y. Nat. al. er. io. sit. 應與參數的關係發現 μ 與誤判錯誤，τ 與漏判錯誤的關係最為密切。4) 在. v. n. ADHD 亞型的比較，ADHD-C 患者在 μ 顯著快於 ADHD-IA 患者，但是兩組. Ch. engchi. i n U. 在 τ 沒有顯著的差異。5) ADHD 亞型在時間再製作業同樣受到時距與作業複雜度的影響，當時距愈長（17 秒）與對照組有顯著差異。再者，τ 是解釋時間估計變異量中最重要的參數。6) 在兒童與青少年期的比較，ADHD 患者與對照組在 τ 的差異沒有改變。不過在青少年期 ADHD 亞型在 μ 皆顯著比對照組快，但是在 σ 沒有差異。. viii.

(14) 討論:本研究不但釐清 ADHD 患者的反應時間特性，也支持認知能量模式對於 ADHD 患者病理的描述。再者，研究也發現 ADHD 不同亞型具有類似的能量調節缺損的歷程，他們在時間知覺作業的結果也支持注意力資源與能量調節具有理論的複核效度，在不同發展時期的比較也再次顯示 τ 是 ADHD 患者與對照組受試的主要差異。本研究認為 ex-Gaussian 參數是估計認知能量模式中的能量庫的適當測量方式，並可藉由認知能量的病理模式建構介入與治療的方向。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. ix. i n U. v.

(15) 目. 次. 第一章. 研究動機…………………………………………………………………. 1. 第二章. 文獻回顧…………………………………………………………………. 9. 注意力不足過動症的定義與臨床特徵………………………………. 9. 第二節 ADHD 患者的反應時間的研究與認知能量模式之整理……………... 10. 第三節 ADHD 反應時間分配與 ex-Gaussian 分配……………………………. 21. 第四節 ADHD 亞型與反應時間的關係…………………………………............ 36. 第一節. 政治大. 第五節以時間知覺雙重作業探討認知能量模式與 ADHD 亞型的關係……... 立. 第六節在發展議題下探討 ADHD 亞型的神經心理功能…………………….... 學. ‧ 國. 43 46 49. 第三章研究方法…………………………………………………………………….. 60. ‧. 60. y. 第七節研究目的與假設………………………………………………….............. 第二節研究工具………………………………………………………..…………. 61. 第四章研究結果……………………………………………………………………... 71. 第一節研究對象………………………………………………………..…………. n. er. io. sit. Nat. al. i n U. v. 第一節受試者在人口學變項、行為量表與共病之比較………………………... Ch. engchi. 71. 第二節 ADHD 患者與對照組在 CCPT 的錯誤率、反應時間以及 ex-Gaussian 參數之比較………………………………………………………………... 75. 第三節 ex-Gaussian 參數與行為量表的關係……………………………….......... 85. 第四節 ADHD 亞型患者與對照組在 CCPT 的錯誤率、反應時間以及 ex-Gaussian 參數之比較………………………………………………….. 91. 第五節 ADHD 亞型在時間知覺作業的比較以及與 ex-Gaussian 參數的 103 關係……………………………………………………………………… 第六節. ADHD 亞型在不同發展年齡的 ex-Gaussian 參數之比較……………. x. 110.

(16) 第五章. 綜合討論…………………………………………………………………... 125. 第一節以 ex-Gaussian 分配探討 ADHD 患者與對照組受試在 CCPT 反應時間的研究結果與討論……………………………………………………... 126. 第二節. ex-Gaussian 參數與 CCPT 的注意力指標與行為量表的關係……....... 130. 第三節. ADHD 亞型與對照組的 ex-Gaussian 參數在 CCPT 的 ISI 與 Block 的差異………………………………………………………………………. 第四節. 第五節. ADHD 亞型與對照組在時間知覺作業估計結果與 ex-Gaussian 參數的關係……...................................................................................................... 135. 不同的發展時期 ADHD 亞型與對照組在 ex-Gaussian 參數的差異…………………………………………………………………………. 137. 立. 政治大. ex-Gaussian 參數在臨床與理論的意涵…………………………………. 第七節. 臨床意義與貢獻……………………………………………………......... 第八節. 研究限制……………………………………………………………......... 第九節. 未來方向……………………………………………………………......... ‧. ‧ 國. 學. 第六節. Nat. n. y. v. 後記 ………………………………………………………………………………….... Ch. engchi. xi. 147 148. 185. er. io. i n U. 143. 152. 以 MATLAB 7.0 估計 ex-Gaussian 分配的方式…….……………………. al. 138. sit. 參考文獻…………………………………………………………………………........ 附錄. 133. 186.

(17) 表次表 1-1、 ADHD 患者與對照組在不同整合分析研究的效果量……….. 2. 表 2-1、ex-Gaussian 分配在 ADHD 患者不同認知作業的整理………. 31. 表 2-2、ADHD 不同亞型在社會適應、內外化問題行為與學業表現之整理………………………………………………………………. 38. 表 4-1、ADHD 亞型與對照組在人口學變項、智商、服藥及行為量表的比較……………………………………………………………. 72. 表 4-2、ADHD 不同亞型與對照組的共病整理…………………………. 74. 政治大參數的比較以及效果量………………………………………… 立. 表 4-3、ADHD 患者與對照組在 CCPT 的注意力指標與 ex-Gaussian. 77. ‧ 國. 學. 表 4-4、ADHD 患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 ISI 的單因子變異數分析以及效果量………………………………………. 79. ‧. 表 4-5、ADHD 患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 ISI 的多變 80. sit. y. Nat. 量分析……………………………………………………………. al. er. io. 表 4-6、ADHD 患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 Block 的單. v ni. n. 因子變異數分析以及效果量……………………………………. Ch. engchi U. 82. 表 4-7、ADHD 患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 Block 的多變量分析………………………………………………………. 84. 表 4-8、 ex-Gaussian 參數與 CPRS-R-S 以及 CTRS-R-S 行為症狀的描述統計、相關與淨相關……………………………………. 86. 表 4-9、 ex-Gaussian 參數與 SNAP-P 以及 SNAP-T 行為症狀的描述統計、相關與淨相關……………………………………………. 88. 表 4-10、ex-Gaussian 參數與 CCPT 的錯誤次數的描述統計、相關與淨相關…………………………………………………………… 表 4-11 、ADHD 不同亞型患者與對照組在 CCPT 的注意力指標與 xii. 90.

(18) ex-Gaussian 參數的比較以及效果量…………………………. 93. 表 4-12、ADHD 不同亞型患者與對照組 ex-Gaussian 參數在 ISI 的比較以及效果量……………………………………………………. 94. 表 4-13、 ADHD-C, ADHD-IA 患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 ISI 的多變量分析…………………………………………. 96. 表 4-14 、ADHD 不同亞型患者與對照組 ex-Gaussian 參數在 Block 的比較以及效果量…………………………………………………. 100. 表 4-15 、ADHD 不同亞型患者與對照組 ex-Gaussian 參數在 Block 的. 政治大表 4-16、ADHD 不同亞型患者與對照組在不同版本時間再製作業的立多變量分析……………………………………………………. 101. 比較以及效果量…………………………………………………. 105. ‧ 國. 學. 表 4-17、時間知覺再製作業與 ex-Gaussian 參數的逐步迴歸分析結果. 109. ‧. 表 4-18、兒童期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不 111. y. Nat. 同 ISI 的單因子分析以及效果量………………………………. er. io. sit. 表 4-19、兒童期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 ISI 的多變量分析……………………………………………. n. al. Ch. n U engchi. iv. 112. 表 4-20、兒童期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 Block 的單因子分析以及效果量……………………………. 115. 表 4-21、兒童期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 Block 的多變量分析…………………………………………... 116. 表 4-22、青少年期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 ISI 的單因子分析以及效果量…………………………….. 119. 表 4-23、青少年期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數的多變量分析……………………………………………………… 表 4-24、青少年期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在 xiii. 120.

(19) 不同 Block 的單因子分析以及效果量………………………….. 122. 表 4-25、青少年期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 Block 的多變量分析………………………………………. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. xiv. i n U. v. 123.

(20) 圖次圖 1-1、認知能量模式（Cognitive-energetic model）…………………. 17. 圖 4-1、ADHD 患者與對照組在 CCPT 反應時間的 ex-Gaussian 分配.. 78. 圖 4-2、ADHD 患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在 ISI（1,2,4 秒）的簡單主要效果比較……………………………………………………. 80. 圖 4-3、ADHD 患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在 Block（1-3）的簡單主要效果比較……………………………………………………. 政治大分配………………………………………………………………… 立. 84. 圖 4-4、ADHD-C, ADHD-IA 與對照組在 CCPT 反應時間的 ex-Gaussian 95. 圖 4-5、ADHD-C, ADHD-IA 與對照組的 ex-Gaussian 參數在 ISI（1,2,4. ‧ 國. 學. sec）的簡單主要效果比較……………………………………………. 97. ‧. 圖 4-6、ADHD-C, ADHD-IA 與對照組的 ex-Gaussian 參數在 Block（1-3） 102. y. Nat. 的簡單主要效果比較………………………………………………. er. io. sit. 圖 4-7、ADHD 不同亞型患者與對照組在時間再製單一作業的簡單主要效果比較……………………………………………………………. n. al. Ch. n U engchi. iv. 106. 圖 4-8、ADHD 不同亞型患者與對照組在時間再製雙重作業簡單版的簡單主要效果比較……………………………………………………. 106. 圖 4-9、ADHD 不同亞型患者與對照組在時間再製雙重作業困難版的簡單主要效果比較……………………………………………………. 107. 圖 4-10、兒童期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 ISI 的簡單主要效果比較…………………………………………. 113. 圖 4-11、兒童期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 Block 的簡單主要效果比較……………………………………… 圖 4-12、青少年期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不 xv. 117.

(21) 同 ISI 的簡單主要效果比較………………………………………. 121. 圖 4-13、青少年期 ADHD 亞型患者與對照組的 ex-Gaussian 參數在不同 Block 的簡單主要效果比較……………………………………. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. xvi. i n U. v. 124.

(22) 第一章研究動機反應時間是心理學研究中相當重要的議題，學者們可以從反應時間的分配特性推論個體在不同層面的訊息處理狀態（Luce, 1986），其中也包括對於注意力的探討（Maurits & Molen, 1996）。ADHD 患者在不同的認知作業中，包括注意力作業（Borger et al., 1999; Kerns, McInerney, & Wilde, 2001）、抑制控制（inhibition control）（Lijffijt, Kenemans, Verbaten, & van Engeland, 2005）、. 政治大. 選擇反應時間（Choice Reaction Time Task, CRT）（Klein, Wendling, Huettner,. 立. Ruder, & Peper, 2006）與工作記憶（Working Memory）（Buzy, Medoff, &. ‧ 國. 學. Schweitzer, 2009），都呈現一項普遍現象 - ADHD 患者的反應時間都比對照組. ‧. 緩慢而且變異量大（Castellanos et al., 2005）。再者，從整合分析的資料中（Nigg,. y. Nat. al. er. io. sit. Willcutt, Doyle, & Sonuga-Barke, 2005），也發現 ADHD 患者與對照組在不同. v. n. 認知作業中有關反應時間速度（Mean Reaction Time, MRT）與反應變異量. Ch. engchi. i n U. （Intra-variability Reaction Time）的效果量（d = 0.49-0.75）屬於中等的效果量（Cohen, 1988），與其他執行功能作業的相關錯誤量的效果量相似（表 1-1）。. 由上述的文獻整理可知，ADHD 患者在認知作業的反應時間緩慢與變異量大是相當穩定的現象，然而不同病理模式對於 ADHD 患者在反應時間的表現尚未有一致的看法。. 1.

(23) 表 1-1、 ADHD 患者與對照組在不同整合分析研究的效果量神經心理測驗指標. Cohen’s d. .75a-1.14b. 空間工作記憶（Spatial Working Memory）: 空間廣度測驗（Spatial Span）反應抑制（Response inhibition）: 停止作業（Stop Signal Reaction Time Task）喚起程度（Arousal）:訊號偵測（Signal Detection）（CPT- d prime, d’）計畫（planning）：倫敦塔 Tower of London/ Hanoi 叫色干擾效果（Stroop interference） Posner 視覺空間作業：視覺空間定向作業（Visual Spatial Orienting）叫色速度（word naming speed）執行作業速度（Decision Speed on Go task）反應時間變異量（RT Variability）選擇反應作業. .72d .51a-.69a .27e .20f. 政治大. .49e .49 c .75g. 學. ‧ 國. .71h. io. al. y. ‧. Nat. a. Willcutt, Doyle, Nigg, Faraone, & Pennington（2005a） b. Martinussen, Hayden, Hogg-Johnson, & Tannock（2005） c. Oosterlaan, Logan, & Sergeant（1998） d. Losier, McGrath, & Klein（1996） e. van Mourik, Oosterlaan, & Sergeant（2005） f. Huang-Pollock & Nigg（2003） g. Nigg, Blaskey, Stawicki, & Sachek（2004） h. Lijffijt et al. （2005）. sit. 停止作業（Go task speed）. er. 立. .61a-.64c. n. v i n Ch 從執行功能缺損的觀點，學者們認為患者在注意力控制（attention e n g cADHD hi U control）、行為抑制（behavioral inhibition）和工作記憶（working memory）等執行功能問題都可以解釋 ADHD 患者在反應時間變異量大的問題（Barkley, 2006）。Lambek 等人（2010）也發現，執行功能缺損較為嚴重的 ADHD 患者在 Go/ No Go 作業中，於 Go 的反應時間變異量也比執行功能缺損較不嚴重的 ADHD 患者來得大。但是僅以執行功能缺損的理論卻難以解釋 ADHD 患者的反應時間變異量也會顯著受到實驗刺激的呈現速度（事件速度，event rate） 2.

(24) 或是酬賞操弄的影響（Andreou et al., 2007）。例如，Andreou 等人（2007）以及 Kuntsi、Wood、Van Der Meere 及 Asherson（2009）的研究都發現，在反應時間作業中事件速度加快，並提供酬賞的操弄下，ADHD 患者在整體反應時間變快以及變異量減少的幅度皆顯著高於對照組。因此，Sergeant、Oosterlaan 及 Meere（1999）借用 Sanders（1983）的認知能量模式（Cognitive-Energetic Model）討論能量調節歷程對於 ADHD 患者在認知作業表現的影響，包括影響反應時間改變的現象。. 立. 政治大. 根據認知能量模式的觀點，個體在反應時間的變異量大小與個體將注意. ‧ 國. 學. 力投注於作業的適切狀態（optimal state）有密切關係，也就是說當個體注意. ‧. 力投入的狀態愈趨穩定且與環境適切性愈佳，其反應時間的變異量則愈小。. y. Nat. al. er. io. sit. 但是，假若個體在注意力投入狀態愈趨不穩定，則會影響個體在反應時間的. v. n. 穩定性，使得反應時間的變異量增加。根據過去的研究整理，許多與實驗刺. Ch. engchi. i n U. 激變項和情境變化的因素都會藉由能量調節歷程，進而影響個體將注意力投入於作業的穩定與適切性（Sergeant, 2000）。例如刺激呈現速度（事件速度）、酬賞、與個體的喚醒狀態（arousal level），在認知能量模式中，這些皆屬於努力庫（effort pool）的調節因素。Sanders（1983）認為認知與能量歷程皆會影響個體反應時間，但是能量歷程所影響的部分，特別會顯現在反應時間分配的右側，也就是尾端（tail）的部分，因為這與個體注意力投注的適切狀態有關。也就是說當個體愈處在注意力分散（attention lapses）的狀態，其反應時 3.

(25) 間的長度會隨之增加。. 回到 ADHD 患者的反應時間議題，Douglas（1999）與 Sergeant, Oosterlaan, 及 van der Meere（1999）認為 ADHD 患者的主要問題在於他們無法在作業中維持注意力投注的適切性。以 ADHD 患者在反應時間作業的表現為例， Douglas（1999）認為 ADHD 患者在反應時間作業中，並非每個反應都是處在注意力分散的狀態，而是他們出現注意力分散的頻率（次數）較對照組高，. 政治大. 因此也有較多速度緩慢的反應。這樣的反應特性不但使得 ADHD 患者在整. 立. 體反應時間的平均數（Mean RT）增加，也提高整體反應時間的變異量。. ‧ 國. 學 ‧. 因此，如何適當地描述 ADHD 患者的反應時間分配特性是現今研究的一. sit. y. Nat. 大課題。過去的研究大多將反應時間視為常態分配，以整體平均數或是標準. n. al. er. io. 差描述分配的集中與離散趨勢。但是從實徵研究發現，不僅是 ADHD 患者. Ch. i n U. v. （Douglas, 1999；Hervey et al., 2006），就連一般人的反應時間的分配都是屬. engchi. 於正偏態的分配特性（Luce, 1986），若以整體平均數或是標準差描述反應時間的分配可能會喪失分配本身的意義。於是近年來一些學者們已利用 ex-Gaussian 分配來描述並說明 ADHD 患者在反應時間分配的特性與變化。. ex-Gaussian 分配是由高斯分配（Gaussian distribution），也就是常態分配（normal distribution）與指數分配（exponential distribution）所組成的分配。從 ex-Gaussian 分配可估計三個參數，包括 μ（mu）、σ（sigma）與 τ（tau） 4.

(26) （Luce, 1986）。μ 與 σ 為常態分配的平均數與標準差，τ 是指數分配的平均數。從實徵研究中，學者們認為 ex-Gaussian 分配可以適當地估計並描述個體的反應時間分配（Heathcote, Popiel, & Mewhort, 1991; Hockley, 1984），其中的指數分配（τ）可估計分配正偏態（positive skew）的程度，也就是造成機率分配右側尾部提高的狀態。當個體的注意力投注的狀態愈不穩定，愈容易出現不屬於常態分配的較慢反應，τ 值便會隨之增加。. 政治大. 目前已有一些研究發現 ADHD 患者在不同的認知作業，包括選擇反應時. 立. 間作業（Choice Reaction Time Task, CRT）、柯能氏注意力測驗（Conners’. ‧ 國. 學. Continuous Performance Task, CCPT）、Go/ No Go 作業（Hervey et al., 2006；. ‧. Leth-Steensen, Elbaz, & Douglas, 2000），甚至是工作記憶作業（Buzy et. al,. y. Nat. al. er. io. sit. 2009），他們的反應時間在 ex-Gaussian 分配的 τ 值皆顯著大於一般兒童，這. v. n. 些研究結果說明 ADHD 患者在不同認知作業的反應時間分配中有較多不屬於. Ch. engchi. i n U. 常態分配的緩慢反應。除了 τ 之外，研究也發現 ADHD 患者的 μ 比對照組小，也就是說排除 τ 的影響後，ADHD 患者在多數的反應時間是比對照組快。另外，他們的 σ 也顯著大於對照組，顯示 ADHD 患者在常態分配下的變異量也比對照組大。不過整體而言，在這些參數中，τ 被認為是最可以區辨 ADHD 患者與對照組的指標（Buzy et al., 2009；Hervey et al., 2006；Leth-Steensen et al., 2000）。. 5.

(27) 雖然上述研究結果具有一致性，但是如何說明與解釋這些參數的意義應是現今研究的另一個重要議題。多數學者們認為 τ 的問題是來自於注意力分散（attention lapse），但是造成 ADHD 患者注意力分散的因素為何？多位學者皆認為從認知能量模式討論最為恰當（Epstein et al., 2006；Hervey et al., 2006； Leth-Steensen et al., 2000）。例如，Hervey 等人（2006）的研究發現當 CCPT 的刺激時間間距（inter-stimulus intervals, ISI）愈長，ADHD 患者在 τ 的增加. 政治大. 量顯著大於對照組。也就是說 ADHD 患者在等待與準備反應的時間愈長，愈. 立. 容易出現注意力分散的狀態，學者們認為這是與他們在能量調節的困難有關。. ‧ 國. 學. 學者們也發現 ADHD 患者的 μ 比對照組快，也可能與行為衝動性有關。. ‧. 但是即便 ex-Gaussian 分配可協助我們從認知能量模式來瞭解 ADHD 患. Nat. sit. y. 者在反應時間的特性，目前仍有一些問題尚待釐清。一方面是 ex-Gaussian 分. n. al. er. io. 配在 ADHD 研究仍是新的研究議題，以美國國家衛生研究院之學術資料庫. Ch. i n U. v. （US National Institute of Health: PubMed）搜尋且可以找到全文的研究文章，. engchi. 至今不到十篇。對於 ex-Gaussian 分配的參數估計（μ、σ 與 τ）與能量歷程變項（啟動、喚起等能量調節變項）仍須仔細檢驗彼此的關係。再者，若常態分配的平均數 μ，指稱是個體本身的衝動性。而指數分配的平均數 τ，指稱為個體注意力分散的狀態，本研究也想利用這樣的指標特性探討不同 ADHD 亞型在 ex-Gaussian 參數上的異同並且討論相關的病理議題。第三，如果 ADHD 患者的核心病理問題在於能量調節缺損所導致的注意力的問題，那麼在其他與注意力資源分配等相關的實驗作業中，他們也應該顯現理論的共通性。 6.

(28) 因此本研究想藉由反應時間分配與能量調節歷程的關係探討下列的問題：. 一、由於多數學者們支持 ADHD 患者具有神經心理缺損，它應該不會受到文化或種族因素的影響。本研究想藉由 ex-Gaussian 分配分析 ADHD 患者在 CCPT 的反應時間，除了重複驗證國外學者的研究資料之外，也想探討認知能量模式中有關能量調節變項（喚起程度與啟動）與 μ、σ、τ 的關連性。. 政治大數與個體在心理與行為的意義為何？這也是本研究想要探討的議題。立. 二、由於 ex-Gaussian 參數是由複雜的數學模式所估計的數值，而這些參. ‧ 國. 學. 三、由於少有研究可說明不同 ADHD 亞型在認知作業表現的差異性，特. ‧. 別是注意力不足過動症-混合型 (ADHD, combined type, ADHD-C)與注意力不. sit. y. Nat. 足過動症-注意力不足型 (ADHD, predominantly inattentive type, ADHD-IA). n. al. er. io. 在認知作業表現的差異，於是本研究想利用 ex-Gaussian 分配探討不同 ADHD. Ch. i n U. v. 亞型患者在 CCPT 的反應時間模式，以及在估計參數可能的差異與理論意涵。. engchi. 四、由於時間知覺雙重作業可以探討個體注意力資源分配與時間作業表現的關係，因此本研究想借用時間知覺雙重作業的特性說明 ADHD 不同亞型在能量調節的困難，進而以不同實驗作業提供在理論上的複核效度（cross validation）實徵結果。. 五、探討不同發展階段（兒童、青少年）是否影響 ADHD 不同亞型患者 7.

(29) 與對照組在 ex-Gaussian 分配的參數差異，藉此了解這些在年齡變化下可能的差異與意涵。. 以下章節的文獻回顧將透過理論與實徵研究的整理，對這些研究問題做仔細的討論，並提出相關的研究假說，並進行實徵研究加以驗證。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 8. i n U. v.

(30) 第二章文獻回顧第一節注意力不足過動症的定義與臨床特徵注意力不足過動症（Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder, ADHD）是兒童青少年期常見的發展性精神疾病之一（Barkley, 1997a）。根據美國精神醫學會出版的第四版精神疾病診斷準則手冊中（ DSM- Ⅳ -TR ）的診斷準則（American Psychiatric Association, 2000），ADHD 的行為症狀為個體出現與其. 政治大. 發展年齡不相稱的不專心（inattention）、過動（hyperactivity）與衝動（impulsivity）. 立. 行為，而且這些不合宜的行為症狀至少出現在兩種不同情境，通常是家庭和. ‧ 國. 學. 學校。ADHD 盛行率約在 4-19%，端視研究者以不同的診斷方式與工具而定. ‧. （Barkley, 1997a; Nigg, 2005）。台灣 ADHD 盛行率為 7.5%，兒童與青少年皆. sit. y. Nat. 有相當高的比率，性別差異與國外的研究相似，男生顯著高於女生（約 4:1）. er. io. （Gau et al., 2008；Gau, Chong, Chen, & Cheng, 2005）。. al. n. v i n Ch ADHD 患者經常伴隨低學業表現與學習困難、人際關係不佳（Gau et al., engchi U 2007）、負向的親子互動（Gau et al., 2007）、較多精神疾病共病情形（Gau & Chiang, 2009），在日常生活中也常出現意外傷害（Avsar, Akbas, & Ataibis, 2009）。ADHD 不僅影響個體在兒童期生活適應，研究也指出 ADHD 患者在青少年出現品性問題、違規犯法行為之比率高（Gau et al., 2010），在學業成就則較一般青少年低（Barkley, 2006）。從縱貫研究中也發現 ADHD 之患者在青春期（Gau et al., 2007）與成人時期容易出現物質濫用（Ahadpour, Horton, & Vaeth, 1993），低社經地位與不穩定的婚姻狀態（Faraone, Biederman, Jetton, & 9.

(31) Tsuang, 1997），影響個人發展的層面相當廣泛（Biederman & Faraone, 2004; Gau et al., 2010）。. ADHD 患童在日常生活中除了經常出現不專心、容易分心、注意力持續性不佳、逃避需要費心力的活動，他們較缺乏耐心等待而且缺乏時間感（Barkley, 2006），難以做長遠的規劃和執行既有的計畫（Abikoff et al., 2004）。尤其讓人不解的是，這些行為症狀具有變異性（variability）（Douglas, 1983），也就是說行為症狀的嚴重程度會隨著環境脈絡的特殊性而有所變化（Douglas. 政治大. & Parry, 1983）。舉例而言，臨床實務工作者常會聽到家長們抱怨 ADHD 患童. 立. 在寫功課或是唸書時特別容易分心、無法維持專注，動個不停。但是他們在. ‧ 國. 學. 看電視、打電動時，卻能長時間坐著並且專注於活動內容（Sprafkin, Cadow, &. ‧. Crayson, 1984）。另有研究發現，讓 ADHD 患童與對照組兒童以電視播放作為. Nat. io. sit. y. 學習媒介時，兩組兒童在注意力的行為表現沒有差異。但是在看電視的情境. er. 中給予玩具時，ADHD 患童不注意的行為（看玩具，把弄玩具）顯著多於對. al. n. v i n 照組，這個研究說明 ADHD C 患者容易受到環境刺激而影響他們的注意力行為 hengchi U （Landau, Lorch, & Milich, 1992）。其他會影響行為症狀的因素，包括當環境愈單調且不具吸引力（Zentall, Falkenberg, & Smith, 1985），沒有他人監督（Douglas, 1983），或沒有外在誘因和立即酬賞（Iaboni, Douglas, & Baker, 1995），ADHD 患童的行為症狀會愈趨明顯增加。. 第二節 ADHD 患者的反應時間研究與認知能量模式之整理. 除了行為症狀的嚴重性會隨著不同的情境因素而有所改變，過去的研究 10.

(32) 也顯示 ADHD 患者在神經心理作業的表現具有相當大的反應變異量（response variability），特別是在反應時間的表現。多數的研究發現 ADHD 患者的反應時間較對照組緩慢而且變異量大，這樣的結果出現於各種類型的神經心理作業。包括持續反應作業（Continuous Performance Test, CPT）中、選擇反應時間作業（ Choice Reaction Time Task）的正確反應時間（hit reaction time）、行為抑制作業（Stop task、Go/ No Go task）中需作答的反應時間（reaction time. 政治大. of Go task）（Douglas, 1999）與工作記憶作業等（Buzy et al., 2009）。大多數. 立. 的研究使用平均數（Mean RT）作為個體的反應速度，標準差（Standard. ‧ 國. 學. Deviation, SD）作為個體反應時間的變異量，也有研究者為了控制反應時間增. ‧. 加，也可能增加反應時間變異量的結果，所以他們使用變異係數（Coefficient. Nat. io. sit. y. of Variance, CV., SD /Mean）作為反應時間變異量的指標。研究結果顯示不管. n. al. er. 使用標準差或是變異係數， ADHD 患者在這些指標皆顯著大於對照組（Klein et al., 2006）。. Ch. engchi. i n U. v. 以現有的整合研究（Meta-analysis）也發現 ADHD 患者與對照組在反應時間與其變異量在不同的實驗作業中皆出現這樣的差異（見表 1-1 的整理）。再者，研究也發現在執行功能作業（包括行為抑制，計畫，工作記憶）的準確性指標（accuracy）與平均反應時間（Mean Reaction Time, MRT）以及反應時間變異量(RTSD)的效果量相近（d = 0.4 - 0.7），都具有中度以上的效果量（Nigg et al., 2005; Willcutt et al., 2005a），這個結果說明 ADHD 患者反應時間 11.

(33) 慢與變異量大是相當穩定的現象，不應被視為是個體在作業的誤差或是以極端值（outliers）予以解釋。面對這個研究議題有幾個問題值得討論，第一、所謂的反應時間變異量是從個體的反應時間分配中描述它們變化的狀態。從過去的研究中我們往往將個體的反應時間分配視為常態分配，並且利用平均數描述反應時間分配的集中趨勢，利用標準差描述他們在整體反應分配的離散趨勢來比較 ADHD 患者與對照組的差異。但是學者們卻發現，即使是一般人的反應時間分配也都. 政治大是呈現右偏（正偏態）的狀態（Luce, 1986），因此若以上述的指標描述個體立. ‧ 國. 學. 反應時間的特性，可能會錯誤解釋這些指標的意義。第二、若從一般的臨床印象，ADHD 患者的反應應該是快速且衝動（Taylor, 1999），但是從上述的文. ‧. 獻卻發現他們在許多神經心理作業的反應速度反而是顯著慢於對照組的表現，. y. Nat. er. io. sit. 從這些一致的結果也讓研究者起疑，這是否是過去研究採用的統計指標無法顯示 ADHD 患者在反應時間分配的特性所造成的問題。因此，如何適當地描. al. n. v i n Ch 述 ADHD 患者在反應時間分配的特性並給予理論的解釋，應該是目前研究的 engchi U. 主要方向。本章節想先從 ADHD 主要的病理模式（包括執行功能缺損模式、認知能量模式）如何解釋 ADHD 患者在認知作業中的反應時間表現，與其可能涉入認知歷程問題，再從這些整理中釐清現今研究可能的探討方向。. 一、ADHD 執行功能缺損模式與反應時間的研究. 所謂的執行功能是指將個體維持在以目標導向（goal-directed）的問題解決狀態，以達成目標行為的認知功能類型（Pennington & Ozonoff, 1996），其 12.

(34) 泛指個體在問題解決的模式下，整合注意力、工作記憶、行為抑制等多種認知能力，計畫且抑制無關的訊息和活動，執行並完成目標。因此執行功能是對多種認知功能的一種泛稱與集合（Pennington & Ozonoff, 1996），學者們也認為它屬於從上而下（top-down）的認知功能，與視丘-皮質-基底回的神經迴路的功能有密切關連性（thalamo-cortical-basal ganglia neural loops）（Nigg et al., 2005）。. Barkley（1997b）與 Quay（1997）皆強調行為抑制功能缺損（behavioral. 政治大. disinhibition）為 ADHD 執行功能問題的核心問題。Barkley（1997b）主張個. 立. 體若要完成目標導向的行為，行為抑制功能（behavioral inhibition）必須先要. ‧ 國. 學. 執行，才有讓其他的執行功能（工作記憶、情感＼動機＼喚起的自我調節、. ‧. 內化語言（private speech）和重組等執行功能）具有運作的空間，以整合來. Nat. io. sit. y. 完成目標導向的行為（goal-directed behavior）。Barkley （1997b）認為由於 ADHD. er. 患者在行為抑制功能的缺損，使得它們受限於情境脈絡，且容易受到情境的. al. n. v i n 干擾，僅能表現滿足於此時此地的行為反應（prepotent behavior），而無法利 Ch engchi U 用相關的執行功能對事件做出長遠的規劃，也導致注意力缺損、衝動與過動等行為症狀。. 從執行功能缺損的模式中，不論是從行為抑制功能、工作記憶、認知彈性與計畫策略的缺損都可能影響個體在作業的穩定性，進而影響他們在反應時間的表現，特別是在反應時間的變異量（Barkley, 2006），從實徵的研究中也支持這個推論。Bellgrove、Hester 及 Garavan（2004）發現 ADHD 患者在 Go/ No Go 作業中，其在 Go task 的反應時間變異量與他們在抑制作業的表現 13.

(35) 有顯著的關連性，當反應時間的變異量愈小，則成功抑制的反應就愈佳。 Lambek 等人（2010）將 ADHD 患者分為執行功能缺損型/無缺損型與對照組，也同樣發現執行功能缺損型的 ADHD 患者在 Go/ No Go 作業中，在 Go task 的反應時間變異量顯著大於其他兩組的表現。相同的，Loo et al.,（2007）的研究也有類似的發現，青少年具有 ADHD 執行功能缺損的患者在 Conners’ CPT 的反應時間變異量顯著大於不具有執行功能缺損的 ADHD 患者。. 不過仍須注意的是，由於執行功能作業的歷程包括了不同層次的訊息處. 政治大. 理歷程，其中有屬於抑制能力的歷程，但也有屬於非抑制功能層次的部分，. 立. 例如個體對於訊息的登錄（encoding）或是動作控制等訊息處理歷程（Sergeant. ‧ 國. 學. et al., 1999）。因此反應時間的變異量是因為執行功能的缺損還是由於其他訊. ‧. 息處理的因素造成，目前仍未有定論。Nandam 等人（2011）的研究發現中樞. Nat. io. sit. y. 神經興奮劑可以顯著改善 ADHD 患者在停止訊號業中的衝動反應（Stop. er. Signal Reaction Time, SSRT）與反應時間變異量，但是這兩個指標之間卻沒有. al. n. v i n 顯著關連性。再者，一些研究支持反應時間與反應時間變異量與誤判錯誤 Ch engchi U （commission errors）是分屬兩種不同的認知缺損，例如 Uebel 等人（2010）發現當提高外在誘因時，ADHD 患者的反應變異量顯著減少，但是誤判錯誤卻沒有改善。在利用心理計量的分析方式控制反應時間變異量之後，ADHD 患者與對照組在誤判錯誤的差異依然顯著（Klein et al, 2006）。這些研究資料支持反應時間變異量與執行功能缺損有可能分屬於不同的認知功能缺損，也因此需要其他病理模式的描述與解釋。. 二、ADHD 認知能量模式與反應時間的關係 14.

(36) 所謂的認知能量模式是 Sergeant 等人（1999）採用 Sanders（1983）的理論模式，整合認知歷程（process）與能量調節的訊息處理模式，用以描述與解釋 ADHD 複雜的病理歷程。認知能量模式將個體從接收訊息與處理到動作執行的歷程分為三個層次，它們分別為注意力的訊息計算歷程（computational mechanism of attention），能量層次（energetic pool）與執行功能層次（見圖 1-1）。. 政治大. 在注意力處理歷程的層次中，包括訊息的登錄（ encoding ）、搜尋. 立. （searching）、決策（decision）與組織反應（response organization）。這些變. ‧ 國. 學. 項皆與認知歷程的實驗操弄有關，例如改變刺激字的完整性，屬於『訊息登. ‧. 錄』；操弄訊息量的多寡，屬於『訊息尋找』；判斷目標物是否出現，屬於『判. y. Nat. al. er. io. sit. 斷階段』（Sergeant et al., 1999）。Sergeant 與其他研究者並未發現 ADHD 患者. v. n. 在這些歷程有處理上的困難（van der Meere & Sergeant, 1987, 1988a, 1988b）。. Ch. engchi. i n U. 第二層次是能量層次，包括努力庫（effort）、喚起（arousal）與啟動（activation）。努力庫的定義為個體投諸於作業所需的能量，它與作業的認知負荷程度（cognitive loading）有關，也會受到個體的動機或是事件後效性（contingency）的影響；喚起（arousal）為個體認知活動中最為基礎的活動，它能讓個體保持警戒（alert），並維持對於認知作業的反應狀態。它可指稱個體在整體處理訊息階段的警醒程度，會受到訊息強度和新奇性的影響，也就是說它所處理的是訊息會是甚麼（what is it？）；啟動（activation）被視為個體在反應前的 15.

(37) 動作準備，與個體在反應動作階段時生理活動的緊張程度有關，主要會受到事件速度（event rates）的影響，也就是說它負責的部分是甚麼事件須被完成（what is to be done？）。第三個層次是指執行功能，其功用是提供個體最佳的問題解決方式，包括行為抑制、工作記憶、計畫與錯誤偵測能力，與 Barkley 所認為的執行功能缺損有關（Barkley, 1997b）。. Sergeant 的『認知能量模式』將 ADHD 患者在執行功能、注意力與能量. 政治大. 調節之相關研究，整合成為一個更為廣泛的病理模式（Sergeant, 2005; Sergeant. 立. et al., 1999）。認知能量模式雖然也支持 ADHD 患者具有執行功能的缺損，但. ‧ 國. 學. 是更重要的是它認為 ADHD 患者在能量調節的缺損會影響他們在執行功能作. ‧. 業的表現，即便能量狀態的變化不會直接涉入訊息處理歷程，但是它仍具有. y. Nat. al. er. io. sit. 調節作業表現的作用。因此，有關於影響能量調節的變項，例如事件速度（event. v. n. rate）、個體在作業的時間（time on task）、外在誘因與籌賞、是否有回饋、或. Ch. engchi. i n U. 是有他人監督都會改變 ADHD 患者在認知作業的表現。Sergeant 的『認知能量模式』認為 ADHD 患者的困難在於其無法隨著不同情境的要求，將合適的能量投諸在相關的動作執行與處理，導致他們在認知作業的困難。. van der Meere, Stemerdink 及 Gunning（1995）比較 ADHD 與抽動症（tic）共病的患童、ADHD 患童和對照組，操弄 Go/No Go 作業的事件速度（event rates），分為快、中與慢三種速度（1, 4, 8 秒）。結果發現兩組 ADHD 患童（併. 16.

(38) 有 tic 診斷, 不併有 tic 診斷）的誤判錯誤皆大於對照組，但是只有 ADHD 患童的誤判錯誤受到事件速度的影響，在快速度與慢速度的操弄下，ADHD 患童的誤判錯誤都顯著大於對照組，在中等速度時，他們的錯誤量則沒有差異。這個結果不但支持認知能量模式所說明的，能量狀態的變化（事件速度的改變）會影響 ADHD 患者在行為抑制作業的表現，也隱含這樣的關係可能是 ADHD 患者的特定病理現象。. 政治大. 管理/執行功能 (management/executive function). 學. ‧ 國. 立. 努力庫（effort）. ‧ 啟動（activation）. n. al. er. io. sit. y. Nat. 喚起（arousal）. 訊息登錄（encoding）. Ch. 中央處理（central processing）. engchi. i n U. v. 反應組織（response organization）. 圖 1-1、認知能量模式（Cognitive-energetic model）（Sergeant et al., 1999）. 三、ADHD 患者在能量調節歷程與反應時間的關係. 如同認知能量模式所提出的看法，能量調節的變化會影響個體訊息處理的結果，包括個體在執行作業的反應時間。當個體投入的能量愈不足時，其反應時間會愈加緩慢。目前已有許多實徵研究的結果支持這個看法，包括操 17.

(39) 弄事件速度的快慢、籌賞與個體在作業的時間長度（time on task）都會顯著地影響 ADHD 患者在反應時間的表現（Andreou et al., 2007; Borger et al., 1999）。. 事件速度與 ADHD 的反應時間. 從許多的研究結果發現 ADHD 患者的反應時間與事件速度的關係密切，如前面的文獻整理，ADHD 患者在不同種類的神經心理作業具有反應時間緩. 政治大慢與變異量大的模式，特別當實驗刺激的呈現速度放慢的時候，這樣的反應立. ‧ 國. 學. 時間特性愈趨顯著（Van der Meere & Stermerdink, 1999）。根據認知能量模式. ‧. （Sergeant et al., 1999; van der Meere, 2002），事件速度主要影響動作啟動歷程. sit. y. Nat. （motor activation），也就是與個體動作預備反應的狀態（tonic readiness to. n. al. er. io. response）有關。當事件速度愈慢，則會造成個體處在啟動低下（under-activation）. Ch. i n U. v. 的狀態。這時努力庫需提供額外的能量以補償當個體處在非適切（sub-optimal）. engchi. 動作啟動狀態，由於 ADHD 患者在能量調節的困難，導致他們的反應時間慢與變異量大，因此研究支持事件速度會影響個體的啟動狀態進而改變個體的反應時間。. 研究者也從不同的生理指標測量（包括心跳速率與腦波）來說明事件速度與 ADHD 反應時間以及能量投入變化的關係。BOrger 與 van der Meere （2000）發現 ADHD 患者在不同事件速度下（ISI=2, 6 秒）的 Go/ No Go 作 18.

(40) 業中，雖然在誤判反應沒有顯著差異，但是在反應時間的表現，特別在慢的事件速度下，ADHD 患者在反應時間顯著緩慢而且變異量大。另外也發現 ADHD 患者在當慢的呈現速度下進行 Go task 時，他們心跳速度顯著減少，但是在快速呈現速度下沒有這個現象，研究者認為這可能與個體的啟動狀態有關。再者，在慢速呈現下 ADHD 患者的心跳速度變異量（heart rate variability, HRV）也顯著增加，這些似乎都在說明事件速度變化下，影響個體的啟動狀. 政治大. 態也影響個體在反應時間的變化。Wiersema、van der Meere、 Roeyers、 Van. 立. Coster 及 Baeyens（2006）的研究也利用 ERP 偵測 ADHD 患者與對照組在不. ‧ 國. 學. 同事件速度下的 Go/No Go 作業的腦波變化，來說明反應時間與能量調節的關. ‧. 係。從過去的研究認為 P3 反應是腦部在重整新的訊息並做為反應前準備的生. Nat. io. sit. y. 理指標，也被學者認為與個體投入作業的能量多寡有關。研究結果發現在頂. er. 葉（Parietal）的 P3 與反應時間速度有顯著的關連性（Pearson Corelation = -.38,. al. n. v i n Ch p < .02），特別當呈現速度從快轉換成慢速度時，ADHD 患者在頂葉的 P3 顯 engchi U. 著的減少，也顯示他們在能量調節的困難。. 除了事件速度之外，酬賞也會影響能量調節的相關變項。Andreou 等人（2007）發現在選擇反應時間作業（具警告訊息的四個選擇反應時間作業， Warned four-choice RT Task），若改變提示訊號出現的時間間距（從 8 秒縮為 1 秒，此為改變事件速度），並鼓勵受試者在兼顧正確率之下縮短反應時間（當受試者的反應速度短於時距為 8 秒的反應速度給予記點並提供酬賞）的操弄 19.

(41) 下，ADHD 患者在反應時間縮短以及變異量減少的幅度皆顯著高於對照組。從這些研究結果支持 ADHD 患者的反應時間與其變異量與認知能量模式的能量調節歷程有顯著的關連性（Sergeant et al., 1999）。. 小結：. 一、從目前的實徵研究支持 ADHD 患者的反應時間特性可能與能量調節因素有關，由於 ADHD 患者在能量調節的缺損，不管是事件速度、個體在作. 政治大業的時間長度或是酬賞皆可能會影響他們在反應時間的表現。立. ‧ 國. 學. 二、回到上述我們所討論的疑問，雖然 ADHD 患者的反應時間特性是緩. ‧. 慢且變異量大且與能量調節歷程有關，但是從認知能量模式中則是認為能量. y. Nat. er. io. sit. 歷程影響了反應時間分配右偏的狀態。不過由於過去研究者習慣以整體的平均反應時間與變異量作為集中趨勢和離散趨勢的統計指標，以這樣的統計描. n. al. Ch. engchi. i n U. v. 述無法回答目前幾個重要的疑問。包括 ADHD 患者的反應時間慢與變異量大，是由於他們普遍處理速度慢而造成變異量大，還是僅是部分反應之間的變動性大所導致的結果（Douglas, 1999）。再者，ADHD 患者在臨床給人的印象是衝動且快速的反應（Taylor, 1999），但卻與實驗室作業的反應不同。因此，目前已有許多學者利用不同的數理模式來回答這個問題。. 20.

(42) 第三節 ADHD 反應時間分配與 ex-Gaussian 分配. Douglas（1999）及 Sergeant 與 van der Meere（1990）對於 ADHD 患者在認知作業的反應時間特性提出了相當一致且重要的看法。Douglas 認為 ADHD 患者的注意力問題主要是在持續注意力的層面，特別是在注意力控制或注意力調節的缺損，使得他們在認知作業中無法提供一致的注意力投注的狀態，而出現較多反應時間慢的表現。由於 ADHD 患者有較多慢的反應時間. 政治大. 次數，不但讓整體反應時間的平均數（Mean RT）增加，也會增加整體反應. 立. 時間的變異量；同樣的，Sergeant 與 van der Meere（1990）認為若是個體處. ‧ 國. 學. 在非適切化歷程的狀態下，ADHD 患者在能量調節的缺損下而出現更多反應. ‧. 速度慢的次數。因此，兩位學者皆認為 ADHD 患者呈現右偏態的反應時間分. y. Nat. al. er. io. sit. 配會比一般兒童來得顯著，這也可能是造成 ADHD 患者在反應時間慢且變異. v. n. 量大的原因。由於從整體平均數和標準差的統計方式無法描述與估計此種現. Ch. engchi. i n U. 象，因為平均數與標準差的假設在於分配形狀是常態分配後來估計個體反應時間的集中趨勢與離散趨勢。但是如同 Luce（1986）的論述，不論是一般人或是 ADHD 患者他們的反應時間分配都不屬於常態分配，再者，反應時間右偏的特性可能具有區辨 ADHD 患者與對照組的表現，因此本研究想利用目前已於臨床研究使用的 ex-Gaussian 分配作為反應時間資料的分析方式（Rentrop et al., 2010; Schmiedek, Oberauer, Wilhelm, Suss, & Wittmann, 2007; Spieler, Balota, & Faust, 1996; Tse, Balota, Yap, Duchek, & McCabe, 2010）。 21.

(43) 一、ex-Gaussian 分配的原理與應用. 反應時間是心理學相當重要的研究變項與探討議題，不管受試者接受各種可能的實驗變項操弄，研究者皆可從反應時間的分配特性推論個體在不同階段的訊息處理狀態，包括注意力或是記憶力的研究（Luce, 1986）。已有研究者認為反應時間至少可以分成兩個階段，一是心理決策階段（decision processing）所消耗的時間，包括中樞神經系統將外在物理刺激轉換成內在表. 政治大. 徵並進行處理而形成決策的時間。另一階段是肢體動作（motor processing）. 立. 執行的時間，也就是肌肉出現動作電位（action potential）到完成動作執行的. ‧ 國. 學. 時間，他們認為這兩個階段的反應時間是相互獨立的（Botwinick & Thompson,. ‧. 1966; Weiss, 1965）。Botwinick 與 Thompson（1966）利用反應時間作業，並. y. Nat. al. er. io. sit. 操弄提示訊號到刺激出現的預備間距（preparatory interval, PI），包括 0.5, 3, 6,. v. n. 15 秒，並將操弄分成預備間距是各自規則出現（regular）或是不規則（irregular）. Ch. engchi. i n U. 出現。他們測量整體反應時間（reaction time, RT），並利用 electromyography （EMG）記錄肌肉出現動作電位至反應完成的時間，以此估計動作時間（motor time, MT）。並以 RT 減去 MT 的反應時間來估計動作前的時間長度（pre-motor, PMT），也就是心理決策的反應時間。研究結果有兩項重要的發現，第一、RT 與 PMT 在實驗操弄下有顯著的差異，當時間間距愈長或是不規則的情況下，RT 與 PMT 的時間愈長，但是 MT 在所有的操弄下都沒有顯著差異。另外，RT 與 PMT 彼此的相關性最強，MT 與 PMT 則相關性較低， 22.

(44) 研究結果支持反應時間可能具有不同的訊息處理階段。. 再者，多位學者藉由反應時間的資料呈現正偏態分配（positive skew）的特性，發現右側尾端（long tails）次數分配具有指數分配（exponential distribution）的性質（Christie & Luce, 1956; Hohle, 1965; McGill, 1963）。於是學者們藉由兩個相互獨立的分配作為估計反應時間分配的機率分配，一個是指數分配的機率函數，另一個是常態分配的機率函數，後來的學者就稱這樣的估計方式. 政治大. 為 ex-Gaussian 分配（Heathcote et al., 1991）。. 立. ‧ 國. 學. 這個數學模式的估算方式可藉由幾個基本假設作為估計的方式：若以樣. ‧. 本中的分配特性，常態分配（μ, σ）與指數分配（τ）來估算反應時間分配的. sit. y. Nat. 參數平均值（μ1）、變異數（μ2）與第三階動差（third central moment）（μ3）。. n. al. er. io. 則分配的平均數（μ1）等於常態分配的平均數（μ）加上指數分配的平均數（τ）. Ch. i n U. v. 作為估算（見式一）。變異數則是由常態分配的變異數（σ2）與指數分配的變. engchi. 異數（τ2）作為估算（見式二），第三動差則是由指數分配的動差（τ3）作為估算（見式三）。. μ1 =μ+τ………………………………………………………………..（1）. μ2 =σ2+τ2 ……………………………………………………………（2）. μ3 =τ3 ……………………………………..…………………………..（3） 23.

(45) 分配的機率估算由機率密度函數（probability density functions, pdf）作為估算的方式，而此機率密度函數是由一個指數函數和一個常態分配的函數作為估算，其估計式為：. pdEX-G (RT|μ,σ,τ)=. e. σ2 RT-μ τ 2τ2. τ√2π. RT-μ. ∫-∞σ. σ. - τ - y2 dy e 2. ……………………………（4）. 許多學者皆認為這樣的估算方式相當契合反應時間的分配，藉由這樣的. 政治大. 方式估計常態分配的參數（μ, σ）與指數分配中的參數（τ）。μ 為常態分配的. 立. 平均值，為常態分配的集中趨勢指標；σ 為常態分配的變異數，為此分配的. ‧ 國. 學. 離散趨勢；τ 則是估計指數分配的平均數。由於這個估計方式相當的複雜，不. ‧. 過目前已有學者專家們藉由電腦套裝軟體發展相關的程式來估算上述的參數. y. Nat. n. al. er. io. 詳細說明在附錄內容。. sit. （Lacouture & Cousineau, 2008）。有關估算 ex-Gaussian 分配的電腦程式碼及. Ch. engchi. i n U. v. 目前已有多位學者探討在 ex-Gaussian 分配中，指數函數與高斯函數所代表的意義。早期學者，Hohle（1965）與 Luce（1986）認為指數函數所代表的是心理決策歷程，而高斯函數則屬於動作執行層次，它不受到實驗變項的影響。但是從許多實徵研究結果顯示，這兩個函數的變化都會受到實驗操弄的影響，必須端視實驗作業的性質（Buzy et al., 2009; Heathcote et al., 1991; Spieler et al., 1996）。. 24.

(46) Heathcote 等人（1991）以叫色作業（Stroop）的實驗派典為例，說明 ex-Gaussian 分析與傳統分析方式的差異以及重要性。研究者以一般大學生作為受試者，操弄 Stroop 作業的三種情況：（1）相符（congruent）：顏色與字義相同的字；（2）不相符(incongruent)：顏色與字義不相同的字；（3）中性(neutral)：利用非字（ΧΧΧ）呈現顏色。若從理論預測，受試叫色的速度，在不相符情況會產生干擾效應（不相符的反應時間慢於中性），相符的情況會有促進效應. 政治大. （相符的反應時間快於中性）(Heathcote et al., 1991)。研究者利用不同的統計. 立. 分析方式，一種是用傳統分析方式，利用平均數與標準差進行分析。另一種. ‧ 國. 學. 則是用 ex-Gaussian 的分析方式，利用 μ、σ 與 τ 進行分析。結果發現在平均. ‧. 數的比較下只出現干擾效果（不相符反應時間大於中性）；以反應時間變異量. Nat. io. sit. y. 的比較，結果也僅顯現干擾效果（不相符 > 相符 > 中性）。但是以 ex-Gaussian. er. 分配的參數估算則有不同結果：在 μ 的比較下，出現干擾效果（不相符反應. al. n. v i n Ch 時間慢於中性）與促進效果（相符反應時間快於中性） e n g c h i U ；在 σ 的比較下，在不相符情況有干擾效果（不相符反應時間大於中性），在 τ 的比較下，在兩種情況下都出現了干擾效果（不相符情況=相符情況 > 中性情況）。. 研究者認為若我們只用平均數的研究結果比較相符與中性情況則會減損反應時間分配所顯示的意義，以 ex-Gaussian 分配的描述，則可以提供更多反應時間分配的訊息。以上述的研究為例，在相符與不相符情況的 τ 皆大於中性字，也就是說兩個反應時間分配在右偏的程度是一樣的，顯示字義皆會干 25.