工作記憶中的注意的行為學(xué)與fMRI研究.pdf

1、工作記憶和注意是研究最為廣泛的兩個(gè)高級(jí)認(rèn)知功能。前者指短時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)和操作一定容量的信息，而后者一般指選擇性的處理那些與目的相關(guān)的外部環(huán)境中的事物或者內(nèi)部記憶中的表征。以往對(duì)注意的研究主要集中在對(duì)外部環(huán)境中事物信息的注意的研究，而本論文介紹的工作則緊緊圍繞著對(duì)工作記憶中存儲(chǔ)的信息的注意的研究。 盡管已經(jīng)有大量的實(shí)驗(yàn)工作在研究視覺空間注意，至今對(duì)工作記憶中的注意(即對(duì)工作記憶中儲(chǔ)存的不同信息的選擇性地訪問和操作)的研究仍然為數(shù)不多。

2、然而對(duì)工作記憶中信息的選擇性注意實(shí)際上在日常生活中是很常見的。以兩個(gè)三位數(shù)的加法的心算為例，人們?cè)谧鲞@樣一個(gè)心算時(shí)是分幾步完成的：首先對(duì)個(gè)位完成加法，其次對(duì)十位，等等。在這些心算步驟中，每個(gè)時(shí)刻只有一些數(shù)字被特殊地選擇用于加法運(yùn)算的被加數(shù)，而其他的數(shù)字則僅僅保存在工作記憶中并不用于當(dāng)前操作。在這個(gè)例子中，當(dāng)前被選擇用于加法操作的數(shù)字被注意所選擇，而其他那些不用于當(dāng)前操作的數(shù)字則并未被注意選擇。 目前，“物體轉(zhuǎn)移模式”被研究者廣為

3、使用，專門用于研究工作記憶中的選擇性注意。這一模式的原型是由Garavan于1998年提出的序列計(jì)數(shù)任務(wù)。在該任務(wù)中，電腦屏幕通過被試自主的按鍵反應(yīng)來序列地隨機(jī)呈現(xiàn)兩種諸如方塊圓形這樣的幾何圖形(即被試的每次按鍵反應(yīng)都使當(dāng)前圖形被下一個(gè)呈現(xiàn)的圖形所替換)。被試的任務(wù)是記住每組測(cè)試中這兩種圖形各出現(xiàn)了多少次。由于圖形是一個(gè)一個(gè)地呈現(xiàn)出來的，被試就必須在工作記憶中保存兩個(gè)實(shí)時(shí)更新的計(jì)數(shù)以分別表示這兩個(gè)圖形已經(jīng)出現(xiàn)的次數(shù)，每看到一個(gè)新的圖形出

4、現(xiàn)就將此種圖形對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)加一。根據(jù)當(dāng)前圖形和上一次呈現(xiàn)的圖形是同種還是異種圖形，研究者們定義了“不轉(zhuǎn)移”(前次圖形和本次相同)和“轉(zhuǎn)移”(前次本次不同)兩種計(jì)數(shù)更新條件。Garavan(1998)發(fā)現(xiàn)“轉(zhuǎn)移”條件下被試的按鍵反應(yīng)時(shí)間比“不轉(zhuǎn)移”條件下長(zhǎng)約500毫秒。他認(rèn)為這一現(xiàn)象反映了注意從工作記憶中的一個(gè)計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)計(jì)數(shù)上所需花費(fèi)的時(shí)間，并提出在一個(gè)時(shí)刻工作記憶中的注意只能選擇(容納)一個(gè)子項(xiàng)。Garavan的這一研究是本文將要介

5、紹的幾個(gè)工作的一個(gè)重要的基礎(chǔ)，而本文中的這些工作也無一例外都借助物體轉(zhuǎn)移模式的各種修改版本為工具，來對(duì)工作記憶中的選擇性注意的特點(diǎn)進(jìn)行深入的研究。本論文的實(shí)驗(yàn)研究Ⅰ，采用李至浩師兄、Voigt和Hagendorf等研究者使用過的三計(jì)數(shù)任務(wù)，發(fā)現(xiàn)注意在工作記憶中不同子項(xiàng)間轉(zhuǎn)移時(shí)伴隨著對(duì)先前注意過的子項(xiàng)的抑制，這是一種類似于任務(wù)轉(zhuǎn)移實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的“返回抑制”現(xiàn)象。作者認(rèn)為返回抑制減弱了之前注意的子項(xiàng)對(duì)當(dāng)前需要注意的子項(xiàng)的干擾。在研究工作記憶中

6、注意轉(zhuǎn)移的fMRI和ERP實(shí)驗(yàn)里，李至浩等學(xué)者發(fā)現(xiàn)了前額葉和扣帶回的共激活現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)研究Ⅰ的結(jié)果進(jìn)一步揭示了這兩個(gè)腦區(qū)共激活現(xiàn)象背后可能的心理學(xué)機(jī)制。另一方面實(shí)驗(yàn)研究Ⅰ的發(fā)現(xiàn)也與Oberauer和Kliegl后來(2006)的工作記憶的沖突模型中關(guān)于工作記憶子項(xiàng)間彼此干擾的觀點(diǎn)相一致。 實(shí)驗(yàn)研究I研究了注意在工作記憶中轉(zhuǎn)換選擇對(duì)象時(shí)伴隨的現(xiàn)象，使我們對(duì)工作記憶中的注意得到進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。然而，注意選擇的另一個(gè)重要問題便是選擇的單位

7、。在視覺空間注意的研究中，目前有三個(gè)主要的理論，它們認(rèn)為選擇性注意分別基于空間位置，特征屬性，以及物體(客體)對(duì)象。一個(gè)有待回答的問題便是工作記憶中的注意選擇是以什么為單位的。由于實(shí)驗(yàn)Ⅰ的工作汜憶子項(xiàng)都屬于語音工作記憶通道，并且它們都只具有一個(gè)用于選擇和操作的屬性，因而不能回答該問題。所以，作者設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)研究Ⅱ?qū)ｉT解決此問題。 實(shí)驗(yàn)研究Ⅱ引入了視空間工作記憶的子項(xiàng)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)被試使用策略將工作記憶中的空間位置屬性和數(shù)值屬性整合成一個(gè)

8、記憶中的物體時(shí)，在這兩個(gè)屬性之間轉(zhuǎn)移注意相比于在兩個(gè)獨(dú)立的分屬于不同物體的屬性之間轉(zhuǎn)移更快。這一發(fā)現(xiàn)支持基于物體的注意選擇理論。但由于這一整合導(dǎo)致的注意轉(zhuǎn)移易化效應(yīng)包含了空間注意的貢獻(xiàn)，因此為了確認(rèn)基于物體的注意確實(shí)存在，作者設(shè)計(jì)了不包含空間任務(wù)成分的實(shí)驗(yàn)。結(jié)果仍發(fā)現(xiàn)整合導(dǎo)致的注意轉(zhuǎn)移易化效應(yīng)。據(jù)此，作者提出工作記憶中的注意選擇既可以基于空間也可以基于物體。這一結(jié)論與Duncan，Vecera和Farah等對(duì)外部視覺空間注意的研究中的觀

9、點(diǎn)一致，從而提示內(nèi)部工作記憶中的注意和外部世界中的注意可能是類似的。此外，該研究還有一個(gè)延伸的推論：Oberauer的同心工作記憶模型中的直接訪問區(qū)可能是泛通道性的。 前人關(guān)于注意在工作記憶中的轉(zhuǎn)移的研究發(fā)現(xiàn)，隨著需要更新的工作記憶子項(xiàng)(如計(jì)數(shù))的數(shù)目的增多，注意在工作記憶中轉(zhuǎn)移速度變慢。這說明需要更新的工作記憶的子項(xiàng)的存儲(chǔ)和注意轉(zhuǎn)移之間可能有著某種共同的背后機(jī)制。實(shí)驗(yàn)研究Ⅲ采用腦功能磁共振成像(fMRI)手段，通過調(diào)節(jié)工作記憶

10、負(fù)載(計(jì)數(shù)的個(gè)數(shù))以及注意是否轉(zhuǎn)移這兩個(gè)因子，來探索是否工作記憶存儲(chǔ)和注意轉(zhuǎn)移有著重疊的神經(jīng)機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：除了分別與工作記憶負(fù)載以及注意轉(zhuǎn)移特異相關(guān)的激活腦區(qū)(右側(cè)頂葉，雙側(cè)枕葉)之外，發(fā)現(xiàn)左側(cè)背外側(cè)前額葉(BA9/46)、左側(cè)頂葉(BA7/40)以及前扣帶回(BA32/24)這三個(gè)區(qū)域同時(shí)受工作記憶負(fù)載和注意轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)，揭示了存儲(chǔ)和注意轉(zhuǎn)移的確有著共同的神經(jīng)機(jī)制。此結(jié)果提示Baddeley的多成分工作記憶模型中的中央執(zhí)行系統(tǒng)也具備存儲(chǔ)

11、功能，并為Oberauer和Kliegl的工作記憶的沖突模型提供了神經(jīng)影像學(xué)上的證據(jù)。本論文的實(shí)驗(yàn)研究Ⅰ已發(fā)表在Brain Research Bulletin(2006，69：214-221，影響因子2005年為2.481)：實(shí)驗(yàn)研究Ⅱ投到Journal of Experimental Psychology：Learning，Memory，and Cognition(影響因子2005年為2.812)后，被邀請(qǐng)做minorrevision