视觉工作记忆巩固机制：固化抑或衰退

视觉工作记忆巩固机制是工作记忆研究领域的前沿科学问题。Vogel等(2006)采用掩蔽的变化检测范式揭示视觉工作记忆巩固过程及其规律, 指出巩固是从容易受到干扰的感觉表征转化为稳定的工作记忆的表征的过程。本文系统梳理了视觉工作记忆巩固的实验范式, 以及相关影响因素的研究成果, 分析了视觉工作记忆巩固现象所反映的内部机制, 指出Vogel等所揭示的视觉工作记忆巩固现象反映的可能并非记忆项目的固化过程, 而是掩蔽刺激对记忆项目的干扰作用的衰退过程。     

无关长时记忆表征能否引导视觉注意选择?

与任务相关的长时记忆表征在引导视觉注意选择的过程中扮演着重要的角色,它可以使人们在熟悉的视觉情境中快速搜索目标刺激,并偏离干扰刺激。但当长时记忆表征与任务无关时,还能否引导视觉注意选择?目前还不清楚。实验1采用眼动追踪技术直接比较无关工作记忆表征与无关长时记忆表征在视觉搜索阶段对视觉注意的捕获效应,行为反应时与首次注视点百分率的结果都发现,当无关工作记忆表征在视觉搜索中再次出现时能引导视觉注意偏向到与之匹配的干扰刺激,但无关长时记忆表征并没有表现出类似的注意引导效应;实验2探讨记忆表征由工作记忆系统转移到长时记忆系统的过程中对视觉注意的引导效应,结果发现,随着记忆表征的转移,注意引导效应消失了,实验3排除工作记忆表征的干扰后,依然没有发现无关长时记忆表征对注意的引导效应。以上结果表明,无关长时记忆表征并不能像工作记忆表征一样引导视觉注意选择,工作记忆表征和长时记忆表征对视觉注意的引导属于两个不同的认知过程。     

视觉客体工作记忆中图形特征存储与捆绑时程

采用单探测变化检测范式,考察了形状和颜色客体在工作记忆中的表征方式、特征检测类型及初始刺激呈现时间对工作记忆表征的影响。结果表明:(1)视觉客体工作记忆的表征包括两个水平,首先是对客体的特征进行加工存储,其次才是对特征的捆绑;(2)不同特征的加工时间不同,颜色的加工完成的较早,记忆效果好,而形状的加工完成的较晚,记忆效果也差,表现出颜色的子系统优势;(3)特征的捆绑不是必需的,只有在任务需要时才进行,并且捆绑的过程符合特征捆绑的双阶段理论。     

视觉工作记忆回溯线索效应的产生机制：认知阶段分离

以往研究关于视觉工作记忆回溯线索效应的产生机制主要存在5种假设, 目前依然存在争议。本研究通过改进前人研究实验范式, 采用包含内源性回溯线索的颜色回忆报告范式, 进一步对这5种假设进行检验。在实验1中, 我们调控了线索与探测阵列之间的时间间隔, 发现不同时间间隔不影响无线索条件的行为表现, 而在正常线索条件中被试的记忆精度以及能记住的项目数量均优于无线索条件; 在实验2中, 我们对回溯线索伴随的干扰刺激类型进行控制, 结果显示, 在不同条件下记忆精度不存在差别, 但当回溯线索伴随干扰刺激呈现时, 被试能记住的项目数量会被降低, 降低程度受干扰刺激的类型调制; 在实验3中, 我们对伴随回溯线索的干扰刺激的呈现时间进行控制, 发现虽然回溯线索效应仍然存在, 但干扰刺激的呈现时间不会影响效应程度。研究结果表明, 回溯线索的出现使得被试能够在决策加工前完成内部注意资源的再分配, 从而避免了同时进行这两种认知加工与记忆表征维持本身竞争认知资源。本研究为认知阶段分离假设提供了支持证据, 对解决回溯线索效应产生机制的争议以及理解内部注意与视觉工作记忆的关系有重要意义。     

空间距离对视觉工作记忆巩固的影响

以往研究发现,个体对不同类型的视觉信息进行视觉工作记忆巩固的模式存在差异,如对于方向信息,一次只能有一个项目被巩固进入视觉工作记忆系统,而对于颜色信息,个体则可以一次巩固两个项目进入视觉工作记忆系统。但对于视觉信息的巩固模式是否会受其他因素的影响,目前仍然没有明确的定论。本研究将探讨视觉信息的巩固模式是否可能受到记忆项目空间距离因素的影响。研究采用变化觉察范式、序列-同时呈现操作及控制记忆项目呈现间距的方法,通过3个实验考察记忆项目之间的空间距离是否能够影响个体对颜色信息和方向信息的巩固模式。在三种空间距离水平上序列呈现或同时呈现两个记忆项目,实验结果一致发现记忆项目之间的空间距离会对视觉工作记忆巩固模式产生明显影响,个体在同时呈现条件下的正确率会随着空间距离的增大而降低。这些结果表明对同一类视觉信息进行巩固的过程中所存在的项目数量限制并不是固定的,个体可以采用序列模式或有限容量的并行模式对同一类信息进行巩固,巩固的模式可能与视觉空间注意的分配以及视觉信息所能获得的注意资源有关。     

视觉工作记忆的巩固加工：时程、模式及机制

在视觉工作记忆加工过程中, 对记忆项目的维持及操作需要将转瞬即逝的感觉输入转换为稳定的记忆表征, 这一加工过程被定义为视觉工作记忆巩固。鉴于巩固在视觉工作记忆中所起到的“门控”作用, 研究者们已经发展出多种研究范式对其可能涉及的运作机制进行探讨。然而, 在不同范式下所观察到的巩固时程存在较大差异, 其所遵循的巩固模式也尚不清晰。此外, 对于巩固所涉及的理论及神经机制亦存在不同的观点。通过对比不同范式的差异性及梳理各方的观点, 可以有效推动这些问题的解决。未来研究除了可以在多种范式下对巩固模式进行验证, 还可以探究注意在巩固中的作用, 以及项目熟悉性等因素会对巩固加工产生何种影响。     

两维特征图形的客体和空间工作记忆存储研究

研究采用单探测变化检测范式,考察了两维特征图形在视觉客体和视觉空间工作记忆中的存储机制,并对其容量进行测定。40名被试(平均年龄20.56±1.73岁)随机分为两个等组,分别完成实验一和实验二。实验一的刺激图形由颜色和形状两基本特征组成,实验二的刺激为由不同颜色和开口朝向组成的兰道环。两个实验结果均显示:(1)特征交换变化条件下的记忆成绩与单特征变化条件下最差的记忆成绩差异不显著;(2)空间工作记忆任务的成绩显著优于客体工作记忆任务;(3)被试在视觉工作记忆中能存储2~3个客体和3~4个空间位置。这表明,由两种不同维度特征组成的图形在视觉客体和视觉空间工作记忆中均以整合方式进行存储,空间工作记忆的容量大于客体工作记忆。     

客体运动速度的视觉工作记忆容量

自Luck等人的研究以来,诸多研究者对客体信息在视觉工作记忆中的表征与存储问题进行了探讨。现有研究主要采用呈现于静态场景的客体作为刺激材料,而不涉及对客体运动特征信息的短时存储。本研究结合多客体追踪范式和视觉工作记忆的变化觉察范式,通过比较检测项全部呈现方式与单检测项呈现方式条件下,客体运动速度的视觉工作记忆绩效,探讨了多个客体的运动速度信息在工作记忆中的存储方式和容量问题。结果表明,在工作记忆中能够存储约3仑独立客体的运动速度信息。     

工作记忆表征的激活与抑制状态对注意引导效应的影响

本研究采用双任务范式, 通过定向遗忘任务操纵工作记忆表征状态, 分别在目标无关和目标相关条件下考察工作记忆激活与抑制状态对视觉搜索早期注意引导效应的影响。实验1与实验2发现当工作记忆表征只可能与视觉搜索分心物匹配时(目标无关条件), 处于激活状态的工作记忆表征会引导视觉注意偏向到与之匹配的分心物, 表现出注意引导效应, 而处于抑制状态的工作记忆表征则没有观察到注意引导效应。实验3与实验4发现, 当工作记忆表征有可能与视觉搜索目标匹配时(目标相关条件), 处于激活状态的工作记忆表征能捕获注意, 而处于抑制状态的工作记忆表征只有与视觉搜索目标匹配时, 才表现出对该搜索目标反应的延迟。这些研究的结果表明(1)处于激活状态的工作记忆表征能有效地引导注意偏向到与之匹配的搜索目标或分心物, 并且这种注意引导效应并未受到抑制动机的影响而被消除或反转; (2)处于抑制状态的工作记忆表征能将抑制状态传递到视觉搜索阶段, 并延迟对与之匹配的搜索目标的反应。     

振动触觉频率信息的工作记忆容量及存储机制

工作记忆可以同时保存多个信息并且容量有限, 这一内在机制是工作记忆研究的重点问题。视觉和言语等研究领域都发现工作记忆能够存储多个信息单元, 但对振动触觉工作记忆是否能存储多个频率信息目前尚无相关研究。由于振动触觉频率刺激和视觉刺激具有不同的神经编码机制, 以及振动频率信息是通过躯体感觉产生的模拟的、单维的、参数化信息, 振动触觉工作记忆容量及其加工存储机制的研究也必不可少。首先, 本项目将采用新的实验范式, 探究不同的刺激呈现方式以及不同反应报告方式下, 振动触觉工作记忆的容量及其认知机制。其次, 本项目也将同时运用功能磁共振成像(fMRI)技术, 来阐述振动触觉工作记忆加工存储的神经机制。探究基于触觉频率信息的参数工作记忆容量及其神经机制是完善工作记忆模型的重要补充, 将有助于提高我们对工作记忆系统的理解, 并为视觉、听觉、触觉多模态感知觉信息的跨通道研究奠定基础。     

客体的视觉工作记忆研究进展

近年来,客体信息的视觉工作记忆问题引发了大量研究,并获得不少成果。本文对视觉工作记忆的研究范式,客体在视觉工作记忆中的存储方式、容量及保持时间等相关研究进行了概述,重点介绍关于视觉工作记忆存储单元和容量问题的"强客体"假设、"弱客体"假设和双重存储机制假设,并提出进一步的研究思路。     

工作记忆在时间和空间心理联结中的调节作用*

探讨时间的空间表征是否受到工作记忆的调节。实验将时间比较任务和工作记忆中的延迟匹配范式相结合。结果发现,记忆匹配条件下,刺激的空间位置不影响时间判断,而记忆不匹配条件下,当左侧刺激呈现的时间短,右侧刺激呈现的时间长时,时间判断的反应时更短。结果表明,时间的空间表征具有灵活性,受到工作记忆的调节。     

言语工作记忆内容在语义水平的注意捕获

采用工作记忆−视觉搜索双任务范式, 探讨不同呈现方式下与言语工作记忆内容语义水平匹配的刺激的注意捕获效应。结果发现：(1)视觉呈现下, 与言语工作记忆内容知觉和语义匹配的刺激均能捕获注意, 且在视觉搜索快速反应的阶段仍能捕获注意; (2)听觉呈现下, 与言语工作记忆内容语义匹配的刺激不能捕获注意, 反而被抑制, 但在视觉搜索快速反应的早期阶段却能捕获注意。研究表明, 基于视听呈现的言语工作记忆内容在语义水平对注意的引导作用可发生在注意搜索过程快速反应的早期阶段。而晚期阶段由于受到跨通道注意选择的抑制, 听觉呈现下的语义表征不能捕获注意, 而视觉呈现下的语义表征仍能捕获注意。     

视觉与言语工作记忆表征对视觉注意的引导

通过三个实验,探讨不同时间进程下视觉和言语工作记忆表征对视觉注意的引导。实验1采用注意引导与注意探测任务同时呈现的范式,探讨不同记忆项与注意项时间间隔(SOA)条件下言语工作记忆表征对视觉注意的引导。结果发现,当SOA较短时言语工作记忆表征对视觉注意有引导效应,而SOA较长时未观察到引导效应;实验2、3采用注意引导任务与注意探测任务分离范式,分别探讨在不同SOA条件下言语和视觉工作记忆表征对视觉注意的引导。结果发现,不同SOA条件下言语和视觉工作记忆表征均能引导视觉注意。研究表明,不同实验范式对言语工作记忆表征对视觉注意的引导有明显影响,视觉比言语工作记忆表征能在更广泛条件下引导视觉注意。     

基于客体工作记忆内容的保持对时间判断的影响

本研究通过操作工作记忆内容的有效性,探讨了记忆内容的保持对时间判断的影响。采用不规则的客体作为实验材料,使时间任务中的刺激与工作记忆内容匹配或不匹配。实验1采用工作记忆和时间判断的双任务范式,要求被试首先记忆一个客体,然后在每个试次的最后判断测试刺激是否与记忆项相同。在延迟阶段,被试判断连续出现的两个刺激的时距哪个更长（或更短）。实验2中,要求被试忽略第一个刺激,仅完成时间判断任务。结果发现,相比单任务的计时,双任务条件下,工作记忆内容的保持延长了时间判断的时间。而且,在记忆匹配和知觉匹配条件下,匹配刺激呈现的时间越长,正确率越低,反应时越长。这说明记忆内容的保持增加了决策的难度,工作记忆内容对时间判断的可能是由记忆内容引起的注意定向造成的。     

客体工作记忆研究的现状与展望

近年来, 大量的研究分别从行为和认知神经心理学的角度探讨了客体工作记忆的特性。行为水平上, 相关研究主要集中在客体工作记忆研究范式、客体在视觉工作记忆中的存储方式、视觉工作记忆容量等方面, 而客体工作记忆存储的争论体现在客体工作记忆存储的“强捆绑”假设、“特征-捆绑统一存储”假设、双重存储机制假设, 以及客体的捆绑等方面。认知神经水平上, 颞叶、枕叶和顶叶在视觉工作记忆中的作用不同, 顶叶、颞叶和前额叶在工作记忆特征捆绑和加工中起重要作用。     

长时联结表征对工作记忆的抑制效应

本研究通过两个实验探讨了长时记忆联结表征如何影响当下工作记忆任务的加工。长时记忆联结表征采用无语义联系、无视觉相似性的Emoji图片对, 提前一天让被试完成联结表征的建立, 正式工作记忆任务采用独立探测的变化觉察范式。实验1控制呈现时间(500 ms / 1000 ms)与呈现方式(联结/独立), 发现两种呈现时间均显示出联结条件的正确率与记忆容量显著低于独立条件, 说明长时记忆联结表征抑制了当前工作记忆的加工。实验2设置了记忆项目数(2/4/6项)与呈现方式(联结/独立), 采用alpha震荡作为脑电指标, 考察长时联结表征在工作记忆维持阶段的作用。结果发现在维持阶段, 独立条件的alpha震荡随着记忆项目数量的增加而增大(2项 < 4项 < 6项), 而联结条件在4项已经到达顶点(2项 < 4项 = 6项)。实验2进一步说明长时联结表征在维持阶段降低了当前工作记忆容量。本研究的两个实验结果表明, 长时记忆联结表征对当前的工作记忆任务有一定的抑制作用, 这种抑制作用产生的机制可能来自于联结表征干扰了维持阶段的注意分配。     

图形规则性对客体和空间工作记忆存储的影响

采用单探测变化检测范式,考察了单维度特征图形在视觉客体和视觉空间工作记忆中的存储机制,并对这两种视觉工作记忆的容量进行测定。结果显示,在客体工作记忆中,规则图形的记忆成绩显著高于不规则图形,但在空间工作记忆中,这两种图形的记忆成绩无显著差异;空间工作记忆的存储容量显著大于客体工作记忆容量,分别为4-5个位置和3-4个客体。这表明,图形规则性影响了客体工作记忆的存储但不影响空间工作记忆的存储,由单维度特征组成的图形在客体工作记忆中是以特征为单元储存,而在空间工作记忆中是以整合方式储存。     

网络成瘾者工作记忆能力的ERP研究

旨在探究网络成瘾者和非成瘾者在言语工作记忆任务和视觉工作记忆任务中,面对网络相关刺激与网络无关刺激的ERP成分差异。利用词汇和图片材料,招募网络成瘾者以及非成瘾者各30名参加了N-back（N=2）工作记忆任务的ERP实验,同时记录行为数据及EEG,离线处理数据。结果发现：（1）在视觉工作记忆任务中,与网络无关图片相比,两组被试对网络相关图片的反应时显著更长,正确率也显著更低,而在言语工作记忆中无此显著差异;（2）非成瘾者面对网络相关图片产生的N2波幅显著高于网络无关图片,网络成瘾者对网络相关图片产生的P3波幅显著高于网络无关图片。两组差异表明网络成瘾者在言语工作记忆和视觉工作记忆上对网络相关刺激的早期加工存在差异,网络成瘾者对网络相关图片的视觉工作记忆水平较低。     

客体在视觉工作记忆中的存储机制

采用变化觉察范式,通过两个实验对不同类型视觉信息在工作记忆中的存储机制进行了探讨。实验一中要求记忆的客体由颜色和形状两基本特征构成;实验二中的客体为具有不同颜色及开口朝向的兰道环。通过观察检测项变化方式对记忆绩效的影响,获得以下结论:（1）对颜色和形状两基本特征的存储以整合客体为单位;（2）兰道环的颜色与开口朝向信息难以以整合客体方式存储。笔者推测,视觉工作记忆中存储的整合客体并非如现有理论假设的,是在集中注意参与下创建的,而是由并行加工阶段所获信息构成;客体中所含需集中注意提取的细节特征信息难以与其基本特征信息整合于该客体表征