不同认知方式个体在视空间工作记忆任务中的差异研究

目录 中文摘要 . I . 文献综述 . 视空间工作记忆概述 .作记忆的定义 .空间工作记忆 . 关于视空间工作记忆的研究 .空间工作记忆的神经生理学研究 . 2 视空间工作记忆的个体差异研究 . 场依存型 场独立型认知方式 . 问题提出 . 实验研究 .究一 场依存场独立型个体完成客体工作记忆任务的研究 .验一 场依存场独立型个体完成客体工作记忆任务的行为研究 . 实验目的 . 实验方法 . 实验结果和分析 . 讨论 .验二 场依存场独立型认知方式个体完成客体工作记忆任务的 . 实验目的 . 实验方法 . 研究结果和分析 . 讨论 .究二 场依存场独立型个体空间工作记忆任务的研究 .验一 场依存场独立型认知方式个体空间工作记忆的行为研究 . 实验目的 . 实验方法 . 实验结果和分析 . 讨论 .验二 场依存场独立型认知方式个体完成空间工作记忆任务的 . 实验目的 . 实验方法 . 讨论 . 总讨论 .考文献 .发表论文 .记 .I 中文摘要 提出了工作记忆三成分模型，其中的视空间工作记忆（ 工作记忆的重要组成部 分，主要负责产生、操作和存贮视觉信息，是一个短时存储系统。视空间工作记忆又包括几个方面：知觉组织、扫描，编码、储存,抑制无关或干扰信息,对知觉任务进行保持注意等，每个方面在个体之间都可能存在差异，已有研究从性别、年龄等方面对视空间工作记忆的个体差异进行过研究，本研究利用事件相关电位技术，采用变化觉察的实验范式，分别从行为和 度，对不同认知方式个体在脑机制方面的个体差异进行了研究。 本研究包括两个研究，各包括两个实验。研究一中，实验一从行为层面考察不同延迟条件、不同记忆负荷下，场依存场独立型被试在的客体工作记忆任务中是否存在差异。采用 2 2 3 三因素混合设计，自变量为认知方式（场依存；场独立），负荷（低； 高）和延迟（短 ；中；长），其中认知方式为被试间因素，负荷和延迟为被试内因素，因变量为被试的检测反应的正确率。实验二从脑机制层面研究不同记忆负荷下场依存场 独立型被试在客体工作记忆任务中的脑电指标是否存在差异。采用 22 混合实验设计，自变量为认知方式（场依存； 场独立） ， 负荷 （低； 高） ， 因变量为 峰、 峰潜时和 SP(层慢电 位)的平均波幅。研究二采用与研究一相同的实验设计，考察空间工作记忆任务中场依存场独立型被试在行为和 的差异。 主要得到以下结论： 1. 客体工作记忆任务中，低负荷任务的正确率高于高负荷正确率，时间延迟条件改变时，场独立个体的记忆成绩变化更大，中延迟条件下下的正确率显著高于短延迟和长延迟条件。 2. 客体工作记忆高负荷任务时，中部脑 区体现的心理资源量显著低于左右脑区；不同认知方式个体在客体加工速度上没有显著差异。 3. 客体工作记忆低负荷任务时，不同认知方式个体在不同时间窗口大脑动态激活模式不同。编码阶段场独立被试对客体信息加工的过程波幅变化较场依存个体更明显；保持阶段的场依存个体受时间影响更明显，并且在高负荷条件下场依存个体投入了更多的心理资源对客体工作记忆任务进行保持。 4. 空间工作记忆任务中，低负荷任务的正确率高于高负荷正确率，短延迟正确 高于中延迟和长延迟正确率。 5. 空间工作记忆任务中，高负荷任务时场依存个体在编码前期比场独立个体投入了更多的心理资源；保持阶段不同认知方式个体在不同时间窗口大脑动态激活模式不同：低负荷时，场依存个体在中顶 枕叶区表现了更大的 幅幅度，且在不同时间窗口内 幅差异显著；保持阶段高负荷时场依存个体激活更多的脑区，在保持阶段后期，场依存个体由负波变为正波的幅度更大，不同时间窗口大脑动态激活模式也不同。尽管场依存被试投入更多的心理资源，激活更多的脑区，但记忆成绩仍显著低于场独立被试，由此认为，该研究中场独立个体进行空间信息加工时能更有优势。 关键词： 视空间工作记忆、个体差异、 类号： of is an of is a or to be on as to in we to of by In of if at in of 2 3 is of In we in in of It 2 , is 300 , P. to in as 1. In of of 2. of IV of in on 3. In of in to 4. In of in in In of P in in in P; In of at of of so it of 1一 文献综述 人在 1974 年提出工作记忆的三成分模型，其中的语音环路和中央执行系统两大成分一直是研究的热点， 但是研究者对工作记忆的另一成分视空间工作记忆所进行的研究并不多，这可能是受当时实验条件的限制。自上世纪九十年代中期， 随着实验设计水平的逐步提高和各种先进实验手段在心理学中的应用，研究者开始从多种角度、采用不同的实验范式对视空间工作记忆进行深入探讨，如视空间工作记忆的分离、视空间工作记忆容量的有限性等，并取得一系列重要成果。 本研究拟从行为和 度对不同认知方式个体的视空间工作记忆进行研究，并对其产生的原因进行分析。 1 视空间工作记忆概述 作记忆的定义 工作记忆（ 写 词最早是由 1960）在行为的计划与结构一 书中提出，之后工作记忆这一概念被 1972）等用于计算模型的研究上。随着认知心理学研究的深入，即时保持和信息处理的系统中开始运用工作记忆。 1968）在单一的短时记忆贮存中用到工作记忆一词， 1974）则将其用于包括多个成分的记忆系统中，由此形成了后来多成分的工作记忆的概念。 众多认知心理学家结合自己对工作记忆的研究， 提出了不同结构的工作记忆模型，最具有影响力的还是 1974）在对短时记忆的三级加工模型研究基础上提出的工作记忆多成分模型， 此后众多有关工作记忆的研究也主要是围绕该模型的验证与完善展开的。 该模型包括三个成分：对语音信息进行加工的 语音回路 （ 负责对注意力进行指向的中央执行系统（ 处理视觉信息的视觉空间模板（ 又叫视空间模板或视空间工作记忆）。 对语音回路（ 研究最为详尽。语音回路主要负责以语音为基础的信息的加工和存储，主要作用是短暂保持言语刺激并对其进行再认。该子系统又包含两部分：语音存贮器( 默读复述装置 ( 听觉言语信息进入并以 2 语音的形式表征于语音存贮器中。随时间的延长 , 语音信息逐渐消失或被新进入的所覆盖， 此时只有通过默读复述装置不断地对信息进行复述才能恢复消退的信息表征。此外默读复述装置还可将视觉信息转化为语音编码进行储存。 语音回路结构的证明可以由语音相似效应、词长效应、无关言语效应以及发音抑制效应来完成。 中央执行系统（ 称 工作记忆的核心成分，其功能主要包括对工作记忆中各子系统功能进行协调， 调节各子系统与长时记忆的联系，并进行控制、监督，也负责注意资源的协调与策略的选择、计划。在一些认知加工中中央执行系统可以和视觉 空间模板、语音环路相结合发挥其调节作用，又可以与二者相互分离而独立发挥作用。 999)的研究还指出该系统还具有抑制无关信息的作用。 视觉空间模板（ 要负责对视觉信息和空间信息进行加工、存储和管理。998）在研究中通过双任务范式发现了视觉空间模板，认为视觉材料和言语材料是进入相互独立的存储缓冲器。003)的研究认为视觉空间模板有被动和主动两种功能。 前者是指接收到视空间信息后对其进行短期存储,后者则是对信息进行主动加工。视空间工作记忆这种被动功能又存储两种不同成分:同时性信息(如形状、大小和颜色)和序列性信息(如运动的序列信息)。此后研究者这两类信息对客体、空间信息的在视觉 空间模板的加工 进行了大量研究，取得较大进展，并证明视觉 空间模板存在分离，包括客体和空间两个子系统（ 1986,1997； E， 1997，1999； C， 2004；沃建中、罗良， 2005； M， 2006）。 2000）对之前的工作记忆三成分模型进行修订，增加了第四个子系统 情景缓冲器（ 该系统可以用多种维度代码如语音编码、视觉编码对信息进行储存。它还是对视觉 空间模板、语音回路和长时记忆之间的信息进行整合的平台，共同受中央执行系统的控制。工作记忆四个成分与长时记忆结合（如图 1），发挥控制作用的中央执行系统处于最高层次；对不同信息进行短暂加工的视觉 空间模板、情景缓冲器和语音环路三个子系统位于第二层；长时记忆处于该模型最下层，又包括三部分：情景长时记忆、视觉语义信息记忆和语言信息记忆。第一层第二层属于流体认知系统，第三层则属于晶体认知 3系统。该模型强调了工作记忆与长时记忆间的联系，以及各个子系统对信息进行整合加工的过程。 图 1 工作记忆四成分模型（ 2000） 空间工作记忆 视空间工作记忆即工作记忆的子系统视觉空间模板，负责产生、操作和存贮视觉信息，其存储的容量是有限的。 003 )的研究认为视觉空间模板有被动和主动两种功能。前者是指接收到视空间信息后对其进行短期存储,后者则是对存储的信息进行主动加工。 视空间工作记忆这种被动功能又存储两种不同成分:同时性信息(如形状、大小和颜色)和序列性信息(如运动的序列信息)。 二十世纪九十年代以来，神经生理学家通过一系列研究，证明大脑的高级视觉区在结构上和功能上分为两个通路：客体通路，空间关系通路 ( 992; 1982)。客体通路（或腹侧通路）依据物体的形状、颜色、明度、纹理和大小对物体和场景的视觉形象特征的信息，而空间通路（或背侧通路） ，主要加工物体空间关系和复杂的空间转换。 991)的研究也表明工作记 忆的成分视客体特征与空间关系知觉加工的差异涉及到视觉心理表象和工作记忆(& 988; 994; 992; 985; & 2004)。例如 ，985)证明颞 皮质损害者在完成空间形象任务有障碍， 但是在客体形象任务中没有表现出障碍。 相比之下， 4 后顶叶皮质区损害者有相反的表现。 2 关于视空间工作记忆的研究 空间工作记忆的神经生理学研究 近年来，及 脑电图等技术的发展对工作记忆研究起了极大的推动作用。研究们运用一些能较好反映视空间工作记忆内部加工机制的神经生理指标，通过这些指标探讨视空间工作记忆，使视空间工作记忆的神经生理研究在脑机制层面上更加深入。 慢波（称 S P）是在工作记忆研究中发现的一个重要的 分。是指持续时间从 200 毫秒至几秒的 分，有较长的时间延续性（ 996；& 001； 996； 1997）。发现，慢波与客体工作记忆复述阶段和保持阶段有关，且在头皮的分布与工作记忆加工的信息类型有关。（1998）在视觉运动学习任务中，以负慢波（局部脑血流（写为 生理指标进行测量发现，负慢波的幅值和脑部代谢强度呈正相关，脑部代谢活动增强时，相应负慢波幅值也随之增大。 理资源的研究（1997； 006 ）中发现，峰潜时反映了认知加工的速度，波幅反应了心理资源的投入量，与所投入的心理资源量成正相关。另有研究发现， 峰潜时还与认知加工的精细程度有关(981)。 002）采用延迟匹配的范式 验研究发现，在空间工作记忆的延迟阶段，呈现一个探测刺激( 呈现时间为 31 当探测刺激出现在记忆位置上时，在枕颞部位诱发的 分的波幅显著大于非记忆位置，并且 分和 分的波幅在空间信息复述的早期阶段和晚期阶段没有显著差异。 证明，当被试执行空间工作记忆任务时，大脑激活模式与完成空间选择性注意任务时非常相似。延迟干扰任务对空间工作记忆再认的影响主要出现在刺激评估和反应决策阶段（罗良， 刘兆敏， 林崇德，申继亮，黄四林，陈桄，2009）。 5场依存场独立型认知方式一种重要的个体差异维度。 一般认为在镶嵌图形测验中，分数越的场独立型个体，其视空间能力越强。 001)的研究也发现，镶嵌图形测验的成绩要依赖于视空间模板与中央执行系统的作用，而场独立型个体的视空间认知能力要好于场依存型个体。 李寿欣（ 2006）通过计算机呈现 究了不同场认知方式和材料复杂性两种因素对视空间工作记忆的影响。结果表明：（ 1）是影响视空间工作记忆广度受场依存场独立型认知方式这一个别差异变量的影响， 在空间路径复杂或材料结构呈现随机情况下， 场独立个体的视空间工作记忆广度要明显高于场依存被试。李红玲（ 2007）在计算机上呈现字母旋转任务，考察认知方式与视空间工作记忆任务复杂性之间的关系。 结果表明不同认知方式个体的视空间工作记忆成绩存在差异，且认知方式与加工负载之间存在交互作用。 2002; & 2005)。 005)基于个体的形象化能力区分出两类个体：具有高客体而具有高空间客体视觉型的人利用表象来构建单个物体和场景的视觉特征（形状和颜色）的高分辨率图像。与视觉在背侧通路更有效率的利用空间资源）相反，视觉1999； & 997；& 2008） 。还有研究表明，在需要完成心理空间转换的视觉学家成绩要好于视觉艺术家，而在需要产生高分辨率的图像图像的测验时视觉艺术家的成绩好于科学家 (et 2005,2010)。 此外，对于视空间工作记忆的空间工作记忆研究表明，学龄前期是空间工作记忆任务额叶皮质活动的发展变化阶段（009） ；发现从事研究自然科学领域的成人的空间工作记忆存在性别差异， 男性的空间记忆高于女性 （.， .，2005） ，而在对躁郁症病人的研究发现，病人表现出空间工作记忆策略缺陷，男性病人的空间记忆低于女性（ 2. 2 视空间工作记忆的个体差异研究 6 008） 。 3 场依存型场独立型认知方式 认知方式（叫认知风格，它是个体在对信息进行加工的过程中，所表现出的个体化、一贯性的偏好方式。是个体在知觉、记忆、思维和理解等认知活动中，加工和组织信息时所表现的既独特又稳定的风格。它是一种重要的个体差异变量。 981)认为，在己提出的认知方式类型中，广为熟知的是“场依存型场独立型”认知方式。这一认知方式最初是为解释 在知觉外物的空间位置过程中，以外在的视野作为主要参照的个体的认知方式称为“场依存型”， 反之以身体本身为参照的称为“场独立型”。测定这一倾向主要通过人的三个著名实验棒框测验(转屋测验(和身体顺应测验(综合大量相关研究，李寿欣(2008)对威特金的“心理分化模型”进行了修订， 新模型中的一个变化就是使用不同认知方式的个体所偏好的分析策略和整体策略，取代之前的改组机能和人际交往机能。这样修订理由是：自我非我的分化主要体现在信息加工过程中的差异上，是个体在认知活动过程中分化、整合的结果。 李寿欣（2006）在视空间实验研究中还发现，场依存场独立型认知方式是一个影响视空间工作记忆成绩的重要个体差异变量。 场独立型个体在复杂结构的材料任务下视空间工作记忆的广度较场依存个体高。也有实验证明（岳鹏飞，2010） ， 在心理旋转任务中， 场依存型独立型认知方式不仅是人格和认知风格，还与人的认知能力密切相关。场独立个体具有较强的视空间认知能力。因此也可以推测， 场依存独立型认知方式个体在视空间工作记忆任务上的表现是存在差异的。 4 问题提出 近些年，随着视空间工作记忆研究的手段越来越前沿，其研究热点与角度越来越宽广，如视空间工作记忆的加工阶段、影响因素、个体差异等，这也使我们深入地认识视空间工作记忆及其内涵。 理解个体间存在怎样的差异和产生这种差异的原因， 可以更精细地考察存在差异的心理功能以及关于心理功能的理论(003)。视空间工作记忆个体间 7差异不仅存在于各类病患缺陷群体中， 也存在不同年龄段个体中， 而且不同性别、不同学业成绩的正常个体间也存在差异。 视空间工作记忆个体差异的脑机制研究， 有助于我们从更精细的神经生理水平解释个体在加工信息过程中的差异。另一方面，场依存场独立型认知方式作为一种重要的个体差异分类维度， 以往的研究也从多个角度和多个研究领域进行了个体差异的研究， 如不同认知方式个体在不同复杂性材料条件下视空间工作记忆的差异，视觉工作记忆容量等的研究，取得了众多成果。对偏爱不同加工策略和组织策略的认知方式个体在视空间工作记忆任务中的差异进行研究， 将有助于解释视空间工作记忆加工过程的微观差异。因此，本研究尝试从行为和 度， 分别考察不同认知方式个体在视空间工作记忆任务中的差异， 结合以往研究，提出如下假设： （ 1） 不同认知方式个体在客体工作记忆和空间工作记忆任务中，不同负荷和延迟时间条件下存在行为上的差异。 （ 2） 不同认知方式个体在客体和空间工作记忆任务的编码阶段，编码的速度、编码所投入的心理资源量以及编码的精细程度可能存在差异；保持阶段场依存型个体比场独立型投入更多的心理资源进行保持。 （ 3） 不同认知方式个体在客体和空间工作记忆任务中，在不同任务负荷条件下的大脑动态激活模式不同。 8 二 实验研究 研究一 场依存场独立型个体 完成 客体工作记忆 任务 的研究 实验一 场依存场独立型个体 完成 客体工作记忆 任务 的行为研究 1 实验目的 本实验采用变化觉察范式， 设置不同记忆负荷、 不同延迟条件， 考察场依存、场独立个体在不同条件下客体工作记忆成绩上的差异。 2 实验方法 试 选取山东师范大学二年级的学生 165名为被试，以班级为单位进行镶嵌图形测验（ ，根据得分确定典型场依存、场独立被试各 22名，其中，选取得分 M=被试为场依存者（男 6、女 16） ，得分 M=被试为场独立者（男 12、女 10） 。被试视力（或矫正视力）均正常，均为右利手，此前未参加过类似实验，实验结束后赠送被试纪念品。 究设计 采用223三因素混合设计，认知方式（场依存；场独立）为被试间因素，负荷（低； 高）和延迟（短；中；长）为被试内因素，低负荷：2个记忆目标；高负荷： 4个记忆目标；短延迟： 500延迟： 2500延迟 4500变量为被试在客体工作记忆检测反应中的正确率。 根据两种记忆负荷和三种时间延迟，共有 6种任务类型：低负荷短延迟、低负荷中延迟、低负荷长延迟、高负荷短延迟、高负荷中延迟、高负荷长延迟。正式实验中，每种任务均为 24个 负检测的比例各 50%， 6种任务类型、正负检测均随机呈现。 器和刺激 实验仪器：实验程序使用 制，呈现在屏幕分辨率为 1366 768的 14 英寸惠普计算机显示屏中央，被试眼睛距屏幕中心大约为 60 刺激材料： （ 1） 复述数字： 含有 0 9中 4个不重复的数字的图片， 图片大小为 14（ 2 8，呈现在屏幕中央。 （ 2）记忆项：从图 22种几何图形中任选 2个或 4个图形，每个图形大小为 11（ 22，分布在 3 3二维矩阵 (边长 12。低负荷记忆任务呈现 2个客体图形，位于矩阵中央；高负荷记忆任务呈现 4个客体图形，分别位于矩阵四个象限。 图 212 种几何图形 验程序 被试先进行练习，练习正确率达到 80%之后进入正式实验。每个 实验流程如图 2 2 2负荷任务实验流程 图 2负荷任务实验流程 采用变化觉察范式，实验流程如下： 1. 数字复述阶段： 在屏幕中央同时呈现四个数字 400要求被试出声复述，直到该次 束。 2. 注视阶段：数字消失后屏幕中央出现一个 “十 ”字 1000求被试进行注视。 3. 刺激呈现阶段： “十 ”字消失后，呈现记忆项 200求被试只记忆图形的形状。 4. 延迟阶段：记忆项消失后，出现灰屏进行延迟，根据不同的任务类型，延 10 迟时间分为 5002500 4500 5. 检测阶段：延迟结束后，呈现检测项 2500求被试判断检测项是否出现在记忆项中，并按键作出反应：出现在记忆项中，按“ 1”键，反之，则按“ 2”键。被试如果在 2500不反应，自动进入下一个 据处理 对被试在客体工作记忆任务中的正确率进行统计分析， 剔除在多次练习中正确率达不到 80%的 4名被试，得到场依存、场独立型被试各 20人的有效数据，使用 著性水平为 3 实验结果和分析 场依存 正确率的平均数和标准差见表 2 2试在不同负荷和延迟条件下客体记忆任务的正确率 (M对 2（认知方式：场依存；场独立） 2（负荷：低；高） 2（延迟：短；中；长）进行三因素重复测量方差分析。方差分析结果表明，记忆负荷主效应显著，F（ 1， 38） =p负荷条件正确率（ 著高于高负荷条件（ ；延迟条件主效应显著， F（ 1， 38） =p后比较发现，中延迟条件正确率（ 著高于短延迟正确率（ ， p著高于长延迟正确率（ p知方式主效应不显著， F（ 1， 38） = p = 场依存被试正确率 （ ，场独立被试为（ 。 延迟和负荷交互作用显著， F（ 1， 38） =p荷和认知方式交互作用不显著， F（ 1， 38） =p=迟、负荷和认知方式三者交互作用边缘显著， F（ 1， 38） = p= 延迟和负荷的交互作用显