DOI: https://doi.org/10.3758/s13415-026-01419-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41840177
تاريخ النشر: 2026-03-16
المؤلف: Riccardo Maramotti وآخرون
الموضوع الرئيسي: دراسات علم النفس العصبي والسلوكي
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة الاستثمار الطوعي للجهد العقلي في التحكم المعرفي، تحديدًا من خلال عدسة مهمة ستروب، باستخدام نموذج حسابي يعتمد على الاستدلال النشط. في مهمة ستروب، يُطلب من المشاركين تحديد لون خط اسم اللون مع كبح الميل التلقائي لقراءة الكلمة. قام عشرون شابًا سليمًا بأداء المهمة تحت حالتين: أقصى جهد وحالات استرخاء. تم استخدام نموذج توليدي ذو طبقتين لتحليل سلوكهم، مما يسمح بتقدير معاملين كامنين: (ط) الميل المعتاد نحو قراءة الكلمة بدلاً من تسمية اللون و(2) الدافع لأداء المهمة بدقة.
تكشف النتائج أن المشاركين الذين شاركوا طوعًا في أقصى جهد أظهروا تفضيلًا متزايدًا للأداء الصحيح. ومع ذلك، لم تسفر العلاقة بين هذا الجهد والميل المعتاد نحو قراءة الكلمات عن تأثير متسق عبر المجموعة. تشير هذه النتائج إلى أن الاستثمار الطوعي للجهد المعرفي يتأثر بشكل أساسي بزيادة الدافع للدقة بدلاً من كبح الاستجابات المعتادة بشكل مباشر. إن تداعيات هذا النهج الحسابي مهمة، خاصة في السياقات السريرية حيث قد يتعرض تخصيص الجهد المتعمد للخطر في الاضطرابات النفسية والعصبية.
مقدمة
تستكشف مقدمة هذه الورقة البحثية المفهوم المتعدد الأبعاد للجهد العقلي، والذي يرتبط عادةً بالقوة الإرادية وضبط النفس في سياقات مختلفة، مثل الإعدادات الأكاديمية والمهنية. على الرغم من انتشاره، لا يزال الجهد العقلي غير محدد بشكل جيد في علم الأعصاب المعرفي، ويشمل على الأقل ثلاثة أبعاد متميزة: الجهد الخارجي، الذي يتعلق بالتجنيد التلقائي للموارد المعرفية بناءً على صعوبة المهمة؛ الجهد الداخلي، المتعلق بضبط النفس والانخراط الطوعي؛ والجهد العاطفي، الذي ينطوي على التجربة الذاتية للجهد والمشاعر المرتبطة به. هذه الأبعاد مترابطة، حيث يمكن أن يؤثر الإثارة العاطفية على كل من الجهد البدني وإدراك الجهد نفسه.
تناقش الورقة أيضًا العلاقة الجوهرية بين الجهد المعرفي والمكافآت المتوقعة، في إطار نموذج حسابي للتكلفة والفائدة، مع تسليط الضوء على دور النقل الدوباميني والدورات المسلكية المتوسطة. يتم تقديم منظور مبتكر من خلال نهج الاستدلال النشط، الذي ي conceptualizes الجهد المعرفي كاختلاف بين الاستراتيجيات السلوكية المعتادة والمطلوبة خلال المهام الصعبة. يتم استخدام مهمة تداخل لون الكلمة ستروب كإطار للتحقيق في هذه المفاهيم، مع توجيه المشاركين لبذل مستويات متفاوتة من الجهد. تهدف الدراسة إلى تمييز ما إذا كان الجهد الطوعي مدفوعًا بزيادة الدافع للأداء الأمثل أو بكبح الاستجابات التلقائية، باستخدام الاستدلال البيزي لتقدير المعاملات واختبار الفرضيات. بينما الدراسة سلوكية ولا تشمل قياسات عصبية مباشرة، فإنها تربط بين الأدبيات الموجودة حول العلاقات العصبية للجهد، مما يمهد الطريق لمزيد من الاستكشاف في قسم المناقشة.
طرق البحث
في هذه الدراسة، استخدم الباحثون مهمة ستروب المعدلة للكلمات والألوان للتحقيق في التحكم المعرفي من خلال نمط استجابة الضغط على الأصابع. تفاعل المشاركون مع المحفزات البصرية – الكلمات الملونة (‘أحمر’، ‘أخضر’، ‘أصفر’، و’أزرق’) – المعروضة في ظروف متوافقة (لون الخط مطابق) أو غير متوافقة (لون الخط غير مطابق). تم هيكلة المهمة في أربع جولات من 96 تجربة لكل منها، بإجمالي 384 تجربة، مع تبديل المشاركين بين حالتي جهد: “أقصى جهد” (EXERT) و”مسترخٍ قدر الإمكان” (RELAX). سمح هذا التصميم بفحص تأثير تداخل ستروب، الذي يتميز بأوقات استجابة أطول وزيادة الأخطاء خلال التجارب غير المتوافقة. أكدت التعليمات على الموقف العقلي تجاه الجهد بدلاً من سرعة الأداء أو دقته، وتم موازنة الكتل التجريبية لتخفيف تأثيرات الترتيب.
كما استخدم الباحثون نموذج استدلال نشط لتحليل المهمة، مستندين إلى فرضية أن الدماغ يستخدم نماذج توليد داخلية للتنبؤ بالإدخال الحسي وتوجيه السلوك. يتماشى هذا النموذج، المكيف من الأطر السابقة، مع هيكل مهمة ستروب ويشمل زمنين: استجابات المحفز الفردية والاستجابات لسلسلة من المحفزات تحت تعليمات محددة. يفترض النموذج أن تصرفات المشاركين تتأثر بمعتقدات احتمالية بشأن استجاباتهم، حيث تكون الأفعال المعتادة (قراءة الكلمات) لها احتمالات سابقة أعلى من الأفعال غير المعتادة (تسمية لون الخط). ركز التحليل على معاملين رئيسيين – c (الدافع للأداء الدقيق) و e (الميل المعتاد نحو قراءة الكلمات) – اللذان يتفاعلان ليعكسا الفروق الفردية في التحكم المعرفي وتعديل الجهد خلال المهمة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في الورقة البحثية النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، وتحليلات إحصائية، وتمثيلات بصرية مثل الرسوم البيانية أو الجداول لتوضيح النتائج. غالبًا ما تتم مقارنة النتائج مع الفرضيات أو الدراسات السابقة لتسليط الضوء على الفروق أو التأكيدات الهامة.
في هذا القسم، قد يبلغ المؤلفون عن مقاييس محددة، مثل المتوسطات، والانحرافات المعيارية، أو قيم p، لدعم ادعاءاتهم. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي اتجاهات أو أنماط ملحوظة في البيانات، مما يوفر رؤى حول تداعيات النتائج. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل الأدلة التجريبية التي تدعم أهداف البحث والاستنتاجات المستخلصة في الدراسة.
المناقشة
في هذه الدراسة، بحثنا في آثار الجهد العقلي المتعمد على الأداء في مهمة ستروب، حيث تم توجيه المشاركين إما لبذل أقصى جهد (EXERT) أو الأداء بأكبر قدر ممكن من الاسترخاء (RELAX). تألفت العينة من 20 متطوعًا، واتبعت الدراسة إرشادات أخلاقية، مما يضمن الحصول على موافقة مستنيرة. قام المشاركون بتقييم عبء العمل الذاتي باستخدام أداة NASA-TLX، والتي كشفت عن فروق كبيرة في الطلب العقلي، والطلب الزمني، والجهد بين حالتي EXERT وRELAX. أكدت التحليلات وجود تداخل ستروب من خلال تحليل التباين المتكرر ثلاثي الاتجاهات، مما يدل على أن المحفزات غير المتوافقة أدت إلى أوقات استجابة أطول ودقة أقل.
باستخدام نموذج توليدي، قمنا بتقدير المعاملات المتعلقة بالدافع (c) والانحياز للاستجابة المعتادة (e) بناءً على بيانات أداء المشاركين. أظهرت النتائج أن الانخراط الطوعي في الجهد في حالة EXERT زاد بشكل كبير من معامل الدافع (c)، بينما لم يظهر معامل الانحياز (e) فرقًا كبيرًا بين الحالتين. يشير هذا إلى أن المشاركين قاموا بتعديل دافعهم بشكل أساسي بدلاً من تغيير الاستجابات المعتادة عندما تم توجيههم لبذل الجهد. تتماشى النتائج مع الأدبيات الموجودة حول التحكم المعرفي والدافع، مما يشير إلى أن الآليات العصبية التي تكمن وراء هذه العمليات قد تشمل مناطق معينة من الدماغ مرتبطة بالمكافأة والتحكم الانتباهي. بشكل عام، تسلط نتائجنا الضوء على الأدوار المتميزة للجهد الداخلي والسلوك المعتاد في أداء المهام المعرفية، مما يوفر رؤى حول الآليات الكامنة وراء الجهد العقلي.
DOI: https://doi.org/10.3758/s13415-026-01419-z
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41840177
Publication Date: 2026-03-16
Author(s): Riccardo Maramotti et al.
Primary Topic: Neural and Behavioral Psychology Studies
Overview
This study explores the voluntary investment of mental effort in cognitive control, specifically through the lens of the Stroop task, using a computational model based on active inference. In the Stroop task, participants are required to identify the font color of a color name while suppressing the automatic tendency to read the word. Twenty healthy young adults performed the task under two conditions: maximum exertion and relaxed states. A two-layer generative model was employed to analyze their behavior, allowing for the estimation of two latent parameters: (i) the habitual bias toward reading the word instead of naming the color and (ii) the motivation to perform the task accurately.
The findings reveal that participants who voluntarily engaged in maximal effort demonstrated a heightened preference for correct performance. However, the relationship between this effort and the habitual bias toward word reading did not yield a consistent effect across the group. These results suggest that the voluntary investment of cognitive effort is primarily influenced by an increased motivation for accuracy rather than by the direct inhibition of habitual responses. The implications of this computational approach are significant, particularly for clinical contexts where intentional effort allocation may be compromised in psychiatric and neurological disorders.
Introduction
The introduction of this research paper explores the multifaceted concept of mental effort, which is commonly linked to willpower and self-control in various contexts, such as academic and professional settings. Despite its prevalence, mental effort remains poorly defined in cognitive neuroscience, encompassing at least three distinct dimensions: exogenous effort, which pertains to the automatic recruitment of cognitive resources based on task difficulty; endogenous effort, related to self-control and voluntary engagement; and affective effort, which involves the subjective experience of effort and its associated feelings. These dimensions are interconnected, as emotional arousal can influence both physical effort and the perception of effort itself.
The paper further discusses the intrinsic relationship between cognitive effort and expected rewards, framed within a cost-benefit computational model, highlighting the role of dopaminergic transmission and mesolimbic circuits. An innovative perspective is introduced through the active inference approach, which conceptualizes cognitive effort as a divergence between habitual and required behavioral strategies during demanding tasks. The Stroop color-word interference task is utilized as a paradigm to investigate these concepts, with participants instructed to exert varying levels of effort. The study aims to discern whether voluntary effort is driven by increased motivation for optimal performance or by the suppression of automatic responses, employing Bayesian inference for parameter estimation and hypothesis testing. While the study is behavioral and does not include direct neural measurements, it draws connections to existing literature on the neural correlates of effort, setting the stage for further exploration in the discussion section.
Methods
In this study, the researchers utilized a modified color-word Stroop task to investigate cognitive control through a finger-press response modality. Participants engaged with visual stimuli—colored words (‘RED’, ‘GREEN’, ‘YELLOW’, and ‘BLUE’)—displayed in either congruent (matching font color) or incongruent (non-matching font color) conditions. The task was structured into four runs of 96 trials each, totaling 384 trials, with participants alternating between two effort conditions: “maximum exertion” (EXERT) and “as relaxed as possible” (RELAX). This design allowed for the examination of the Stroop interference effect, characterized by longer response times and increased errors during incongruent trials. The instructions emphasized the mental attitude towards effort rather than performance speed or accuracy, and the experimental blocks were counterbalanced to mitigate order effects.
The researchers also employed an active inference model to analyze the task, grounded in the premise that the brain utilizes internal generative models to predict sensory input and guide behavior. This model, adapted from previous frameworks, aligns with the Stroop task’s structure and incorporates two timescales: individual stimulus responses and responses to a series of stimuli under specific instructions. The model posits that participants’ actions are influenced by probabilistic beliefs regarding their responses, with habitual actions (word reading) having higher prior probabilities than non-habitual actions (font-color naming). The analysis focused on two key parameters—c (motivation for accurate performance) and e (habitual bias towards word reading)—which interact to reflect individual differences in cognitive control and effort modulation during the task.
Results
The “Results” section of the research paper presents key findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, statistical analyses, and visual representations such as graphs or tables to illustrate the outcomes. The results are often compared against hypotheses or previous studies to highlight significant differences or confirmations.
In this section, the authors may report specific metrics, such as means, standard deviations, or p-values, to substantiate their claims. Additionally, any observed trends or patterns in the data are discussed, providing insights into the implications of the findings. Overall, this section serves to convey the empirical evidence supporting the research objectives and conclusions drawn in the study.
Discussion
In this study, we investigated the effects of intentional mental effort on performance in a Stroop task, where participants were instructed to either exert maximum effort (EXERT) or perform as relaxed as possible (RELAX). The sample consisted of 20 volunteers, and the study adhered to ethical guidelines, ensuring informed consent. Participants rated their subjective workload using the NASA-TLX instrument, which revealed significant differences in mental demand, temporal demand, and effort between the EXERT and RELAX conditions. The analysis confirmed the presence of Stroop interference through a three-way repeated measures ANOVA, indicating that incongruent stimuli resulted in longer response times and lower accuracy.
Using a generative model, we estimated parameters related to motivation (c) and habitual response bias (e) based on participants’ performance data. The results showed that voluntary engagement of effort in the EXERT condition significantly increased the motivation parameter (c), while the bias parameter (e) did not exhibit a significant difference between conditions. This suggests that participants primarily modulated their motivation rather than altering habitual responses when instructed to exert effort. The findings align with existing literature on cognitive control and motivation, indicating that the neural mechanisms underlying these processes may involve specific brain regions associated with reward and attentional control. Overall, our results highlight the distinct roles of endogenous effort and habitual behavior in cognitive task performance, providing insights into the underlying mechanisms of mental effort.