人类视空间工作记忆分离的证据与机制

视空间工作记忆系统是否可以分离及分离的内在机制是当前工作记忆研究中的一个热点问题,神经心理学、潜变量、双分离、发展以及脑机制的研究所提供的大量实验结果证明,人类的视空间工作记忆存在分离。一些研究进一步揭示,编码方式的不同和注意参与机制的差异可能是导致视空间工作记忆分离的两个主要原因。这篇文章对已往实验结果进行了论述、分析和评价,指出了以往研究尚未解决的问题以及未来研究应该关注的方向     

工作记忆表征引导视觉注意选择的眼动研究

工作记忆表征能否引导视觉注意选择？目前实验结果尚不一致。有研究者认为能否观察到注意引导效应取决于视觉搜索类型。研究采用工作记忆任务与视觉搜索任务相结合的双任务范式, 结合眼动追踪技术, 对不同视觉搜索类型下的注意引导效应进行验证。实验1结果发现, 不管视觉搜索任务的靶子是否变化, 在早期的眼动指标上都发现了显著的注意引导效应, 但注意引导效应在靶子固定的视觉搜索任务下表现得更强。实验2在平衡两种视觉搜索任务中的工作记忆负载后发现, 两种视觉搜索任务下都出现了显著的注意引导效应, 但没有发现实验1中所出现的任务间差异。实验结果否定了视觉搜索类型对注意引导效应的决定性影响, 同时也提示工作记忆负载可能在注意引导效应中起重要作用。     

视空工作记忆负载对真实场景搜索绩效的影响

采用视空工作记忆任务和真实场景搜索任务相结合的双任务范式, 结合眼动技术将搜索过程划分为起始阶段、扫描阶段和确认阶段, 探究视空工作记忆负载对真实场景搜索绩效的影响机制, 同时考查试次间搜索目标是否变化、目标模板的具体化程度以及搜索场景画面的视觉混乱度所起的调节作用。结果表明, 视空工作记忆负载会降低真实场景搜索的成绩, 在搜索过程中表现为视空负载条件下扫描阶段持续时间的延长、注视点数目的增加和空间负载条件下确认阶段持续时间的延长, 视空负载对搜索过程的影响与目标模板的具体化程度有关; 空间负载会降低真实场景搜索的效率, 且与搜索画面的视觉混乱度有关, 而客体负载则不会。由此可见, 视空工作记忆负载对真实场景搜索绩效的影响不同, 空间负载对搜索过程的影响比客体负载更长久, 二者均受到目标模板具体化程度的调节; 仅空间负载会降低真实场景的搜索效率, 且受到搜索场景画面视觉混乱度的调节。     

嵌套范式下视空工作记忆对基于规则类别学习

基于COVIS模型与认知加工阶段假设,通过2个实验探讨嵌套范式下, 视空工作记忆对基于规则类别学习的影响。实验1采用类别学习中嵌套视空工作记忆的范式,结果发现视空工作记忆削弱基于规则类别学习成绩,与COVIS模型预测相一致。实验2则采用视空工作记忆中嵌套类别学习任务的范式,结果却发现视空工作记忆对基于规则类别学习的影响消失。实验结果表明嵌套范式下视空工作记忆的位置影响基于规则类别学习,初步验证了类别学习存在多个认知加工阶段的假设,视空工作记忆主要影响基于规则类别学习中规则的发现和检验阶段。     

视觉工作记忆中基于客体的存储机制：来自ERPs的证据

该研究以简单形状和颜色构成的客体为材料,采用延迟匹配范式,通过记录事件相关电位,以反映工作记忆表征与知觉输入间冲突的N270为指标,就视觉工作记忆中的客体存储机制进行了探讨。结果发现,无关维度特征变化与目标维度特征变化均可诱发N270。该结果表明,视觉工作记忆对客体目标特征进行存储时,无关特征亦自动得到选择加工,支持基于客体的存储说。     

工作记忆和长时记忆共享信息表征的ERP证据

工作记忆和长时记忆共享记忆系统的信息表征网络, 关系密切。实验采用事件相关电位技术记录长时记忆信息对工作记忆的长时语义启动和工作记忆对相关长时记忆信息的长时语义启动。结果显示：与新项目相比, 学习项(即长时记忆信息)对工作记忆的目标信息产生了明显的行为启动效应, N2潜伏期、波幅和P3潜伏期也表现出明显的神经启动效应, 即, 学习项比新项目的反应时更短、N2和P3的潜伏期更短、N2更正, 但学习对非记忆项的影响不大; 工作记忆对相关的长时记忆信息也产生了神经启动, 表现在类别比较任务中记忆类信息比其他信息(即, 与工作记忆任务中的信息无关的内容)的N400更正。而且, 这种神经启动也会因刺激重复次数的增多而降低：与新项目相比, 学习项会使与之语义类似信息的N400更负。上述两种长时语义启动的存在及其ERPs的神经启动均为长时记忆和工作记忆使用共同信息表征的观点提供了证据支持。证据还表明, 在工作记忆和长时记忆的相互作用中注意是关键的调节因素。     

前瞻记忆意向后效应的加工机制:来自眼动的证据

基于重复前瞻记忆目标范式和视觉搜索范式,采用多种类型刺激呈现的眼动测量方式考察前瞻记忆意向后效应的加工机制。研究采用2（条件）×5（刺激类型）的混合实验设计,显著条件下前瞻记忆目标为红色,非显著条件下前瞻记忆目标和其他字母的颜色均为白色,背景为黑色。结果显示,显著和非显著条件下前瞻记忆完成阶段中对原前瞻记忆目标的反应时慢于控制条件,而且前瞻记忆目标在进行中任务目标之后的反应时慢于进行中任务目标之前的刺激类型。另外,非显著条件下,前瞻记忆目标在进行中任务目标之前和之后的眼动数据没有差异;显著条件下的注视点数量多于控制条件,前瞻记忆目标在进行中任务目标之后的注视点数量多于进行中任务目标之前的刺激类型。结果说明,前瞻记忆任务完成以后,在随后的阶段中遇到原前瞻记忆目标时被试会投入认知资源对其进行抑制,支持抑制加工。     

前瞻记忆需要经过策略加工:来自眼动的证据

基于视觉搜索范式,采用多目标刺激呈现的眼动测量方法探索事件性前瞻记忆的加工过程。行为结果显示,对靶目标以及干扰目标的击中率比前瞻记忆目标的击中率均更高,只有前瞻线索和干扰目标比只有靶目标的反应时更长。眼动结果显示,第一注视时间和总注视时间从干扰目标、靶目标到前瞻目标逐渐增长,在前瞻漏报中存在注视到前瞻线索的可能性,搜索序列中靶目标的存在会干扰对前瞻线索的注意。行为和眼动的结果表明,前瞻线索是否被注视到并不会决定前瞻记忆是否会成功,对于意向的实现需要目标检查或者预备注意加工过程,支持策略控制理论。     

客体与空间工作记忆的分离：来自皮层慢电位的证据

利用128导事件相关电位技术,采用延迟匹配任务的实验范式,测查了16名正常被试在完成客体任务和空间任务时的皮层慢电位（slow cortical potentials,简称sp成分）,实验发现：在后部脑区,客体工作记忆与空间工作记忆在慢波活动的时间上存在分离,空间任务更早的诱发出负sp成分,并且空间任务激活更多的后部脑区;左下前额叶在客体工作记忆任务与空间工作记忆任务中都有激活,并且激活强度不存在显著差异;背侧前额叶主要负责客体信息的保持与复述,但左右背侧前额叶的激活强度存在不对称性。     

情绪刺激在虚假记忆产生中的作用:来自ERP与眼动的联合证据

摘 要 为探索情绪刺激如何影响虚假记忆及其在分离虚假记忆与真实记忆神经活动中的作用,以IAPS图片为标准情绪刺激,19名大学生为被试,使用DRM实验范式,从行为、眼动和ERP三个方面进行了联合分析。结果发现,情绪的唤醒度和效价都能促使虚假记忆的产生,只是唤醒度影响时程更早。眼动和ERP的联合分析还发现了在情绪刺激下虚假记忆与真实记忆在神经活动层面上存在差异：早期虚假再认图片比真实再认图片需要更深的加工来实现对目标的识别;晚期虚假再认需要更多的信息搜索、比较等加工来完成其决策行为。     

Memory Span for Arabic Numerals and Digit Words: Evidence for a Limited-capacity, Visuo-spatial Storage System

Six experiments examined the determinants of the numeral advantage effect: the finding that memory span for Arabic numerals (1, 2, 3, etc.) is greater than for digit words (one, two, three, etc.). The speed of item identification for numeral and digit words was unrelated to memory span for the same items and a larger memory span for numerals persisted under concurrent random generation (Experiment 1). The numeral advantage, however, was abolished when the items were presented in random locations within an invisible 3x3 grid (Experiment 2) and in locations on a horizontal plane that ran contrary to the natural direction of reading (Experiment 3). When the items were presented in the same location, a disruption of the spatial component of visuo-spatial working memory eliminated the numeral advantage (Experiment 4), whereas interference with the visual component of the system did not (Experiment 5). When the items were spatially distributed in a 3x3 matrix, however, neither visual nor spatial interference abolished the effect (Experiment 6). Taken together, these findings suggest that the numeral advantage effect is mediated by discrete components in visuo-spatial working memory dedicated to the temporary storage and renewal of visual codes and questions the assumption that the underlying mechanisms in immediate, visual serial recall are equivalent between stimulus categories.     

空间及言语工作记忆任务的情绪效应：来自ERP/ fMRI的证据

情绪与工作记忆的关系问题是情绪和认知研究领域中的子课题。根据加工效能理论, 负性情绪, 特别是焦虑对认知的影响通常被看作是通过影响工作记忆来完成的。因此, 探讨负性情绪是如何作用于工作记忆, 将有助于完善和发展情绪与认知的理论, 为心境障碍疾病的诊断、治疗及干预提供依据, 既具有学术价值又具有一定的临床意义。本论文在前人研究的基础上, 采用事件相关电位(ERP)和功能磁共振技术(fMRI), 系统地考察了情绪和工作记忆三个子成分(语音环路、视空间模板及中央执行器)间的关系。本论文抓住了当前的热点问题, 从情绪和认知的关系入手, 将脑成像、电生理和行为方面的研究有机结合, 将时间动态研究与空间定位研究相结合, 为情绪和工作记忆相互作用的神经机制提供独到的证据, 验证且发展了情绪和认知关系的奠基理论—— 加工效能理论。     

Rehearsal in Spatial Working Memory: Evidence From Neuroimaging

A variety of biological evidence has identified a frontal-parietal circuit underlying spatial working memory for visual stimuli. But the question remains, how do these neural regions accomplish the goal of maintaining location information on-line? We tested the hypothesis that the active rehearsal of spatial information in working memory is accomplished by means of focal shifts of spatial selective attention to memorized locations. Spatial selective attention has been shown to cause changes in the early visual processing of stimuli that appear in attended locations. Thus, the hypothesis of attention-based rehearsal predicts similar modulations of visual processing at memorized locations. We used functional magnetic resonance imaging to observe posterior visual activations during the performance of a spatial working memory task. In line with the hypothesis, spatial rehearsal led to enhanced activation in the early visual areas contralateral to the memorized locations.     

On the Nature of Nonverbal Working Memory Fractionation: A Case of Selective Spatial Short-Term Memory Deficit in a Child

Several lines of research on adult subjects demonstrate a visual/spatial fractionation of nonverbal working memory (WM), while behavioral studies on normal children support the idea of a static/dynamic distinction. In the present paper, we report a child (Z.M.) who failed on nonverbal WM tasks. To verify the nature of his defect, we carried out two experiments: in Experiment 1, Z.M. failed on spatial WM tasks but not on visual WM tasks and was not affected by the static/dynamic format of stimulus presentation; in Experiment 2, this visual/spatial dissociation was extended to the imagery domain. These results are best accounted for within the visual/spatial fractionation of WM and confirmed the role of WM in mental imagery. Clinical and rehabilitative implications of the present findings are also discussed.     

视觉工作记忆对自上而下注意控制的影响:发展视角的探讨

注意控制探讨个体以何种方式选择性地注意外界信息。本研究从发展角度探讨视觉工作记忆对自上而下注意控制的影响。研究采用记忆任务与视觉搜索任务相结合的范式,以小学三、四、五年级学生为被试,从视觉工作记忆中信息性质和视觉工作记忆负荷两个角度考察了视觉工作记忆对自上而下注意控制影响的发展特点。结果发现,(1)自上而下注意控制能力存在年级差异,小学五年级学生的成绩显著优于小学三年级学生;(2)视觉工作记忆内容影响自上而下注意控制,目标相关信息促进目标搜索,而目标无关信息干扰目标搜索;(3)视觉工作记忆负荷影响自上而下注意控制,高视觉工作记忆负荷条件下的反应时显著长于低视觉工作记忆负荷。     

工作记忆中有意抑制能力的发展研究

使用Reed设计的有意遗忘研究范式,以194名小学二、三、四、五年级学生和大学生为被试,考察不同年龄阶段被试工作记忆中有意抑制能力的差异,探索抑制机制随年龄增长的发展趋势及儿童工作记忆中有意抑制能力发展的敏感期。结果表明：1）大学生被试和儿童被试之间的有意抑制能力存在显著性差异;2）随年龄的增长,工作记忆中有意抑制能力呈递增趋势;3）儿童的有意抑制能力发展在三年级,9、10岁可能存在一个敏感期。     

工作记忆中注意焦点转换的代偿机制—— 来自聋生和发音抑制的证据

注意焦点转换是工作记忆中一项重要的执行功能。前人的研究提示视空间画板可能参与言语工作记忆中的注意转换。通过聋生和发音抑制方式探索语音回路子系统受损或受阻后, 视空间画板子系统完成注意转换任务的反应模式。采用“三计数”任务, 实验一比较了极重度耳聋学生和健听学生在工作记忆中的注意焦点转换效应。结果表明聋生与健听被试在不同记忆子项中转换的反应时间均长于不转换时间。但与健听被试相比, 聋生完成注意转换任务的正确率降低, 在转换和不转换之间的反应时差别减小, 且转换方向对反应时无影响, 转换方向和转换距离表现出显著的交互作用。下行转换时近转换快于远转换, 上行转换时近转换慢于远转换。实验二比较了发音抑制和无抑制条件下的注意转换效应, 发音抑制组在注意焦点转换中表现出与聋生组既类似又存在区别的反应模式。这些结果提示工作记忆的中枢执行系统具有高度的灵活性。当语音回路功能受阻后, 注意转换仍能借助视空间画板子系统得以完成。与暂时性抑制相比, 语音回路功能长期受损后表现出一定的功能代偿。     

网络成瘾者工作记忆水平受影响的机制:来自ERP的证据

本研究采用事件相关电位技术(ERP),以N-back范式为实验任务,考察20名网络成瘾大学生和23名对照组大学生的工作记忆水平,结果发现:对照组的工作记忆具有一定加工优势的趋势,正确率高于成瘾组,反应时低于成瘾组,但均未达到显著差异。网络成瘾组与对照组工作记忆加工时,网络成瘾组P2波幅更高,N2波幅更低,N2潜伏期更长,说明与网络成瘾组相比,对照组工作记忆水平更高。     

言语工作记忆对视觉工作记忆的影响

工作记忆是当前认知心理学中的一个研究热点,而其言语子系统与视觉子系统之间的关系又是一个颇具争论性的问题。实验1、2采用双任务范式考察了言语工作记忆对视觉工作记忆的影响。结果发现,满负荷言语负载条件下的视觉记忆的成绩显著低于无言语负载条件。这表明,言语工作记忆影响了视觉工作记忆任务的完成。