老年工作记忆注意焦点容量的可塑性训练获益、迁移和保持.pdf

密级： 中国科学院大学 u n i v e r s i t yo fc h i n e s ea c a d e m y o fs c i e n c e s 硕士学位论文 作者姓名奎旭 指导教师：隆云勇助堡班究虽 主国叠堂院! 坠翌研究压 学位类别：理堂亟 学科专业：发屋皇教直! 坠堡堂 培养单位：生国型堂院! 坠堡班究压 2 0 1 3 年5 月 b y x ul i ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt o u n i v e r s i t yo fc h i n e s ea c a d e m yo fs c i e n c e s i np a r t i a lf u l f i l l m e n to f t h er e q u i r e m e n t f o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro fs c i e n c e t h ei n s t i t u t eo fp s y c h o l o g y , c h i n e s ea c a d e m yo fs c i e n c e s 0 5 ，2 0 1 3 摘要 摘要 工作记忆是对信息的同时性存储和加工，研究表明工作记忆与执行功能、液 态智力等高级认知功能关系密切。c o w a n 提出了内嵌式的工作记忆模型，其中注 意焦点为信息加工的中心，仅能容量4 个项目左右。本研究关注工作记忆中注意 焦点容量的可塑性，以及这种训练的获益能否迁移到其他认知能力上去。招募 6 0 岁以上健康老年人共3 3 人，随机分成两组，训练组参加为期一个月、十二次 ( 每次5 0 分钟6 0 分钟，每周三次) 的工作记忆训练，另外一组被试( 即控制组) 参加四次讲座( 每周一次，共四周) ，并在三个月后进行追踪测试。本研究选取 汉字动态工作记忆( 姓氏字) 、视觉工作记忆和多目标追踪作为训练任务；并采 用适应性的训练方式在每个训练任务下设置了主难度和次级难度，选取数字动态 记忆作为标准任务来测量个体在每次训练中的获益。在近迁移任务的设置上，针 对三个训练任务分别设置了相应的迁移任务，为汉字动态记忆( 颜色字) 、视觉工 作记忆干扰条件和多目标身份追踪；在远迁移任务的选择上，选取了代表一般 智力的四个方面，即工作记忆、液态智力( 图形推理与视空间能力) 、加工速度 和情景记忆四个能力维度。 本研究的主要结论如下： 1 注意焦点与一般智力和液态智力关系密切； 2 训练组在注意焦点容量训练任务上的成绩有明显提高，说明老年人的注意 焦点容量具有可塑性； 3 在近迁移任务上训练组的提高显著高于控制组，表明存在近迁移效应； 4 在工作记忆、液态智力、加工速度号隋景记忆四个维度上均未发现远迁移 效应，表明注意焦点容量的训练未能显著改善个体在一般智力任务上的表现； 5 在标准任务( 数字动态记忆) 和近迁移任务上的训练获益能够保持3 个月； 并且训练组在对称广度任务上在追踪测试时的获益高于控制组： 6 个体差异的影响，表现为个体能力和任务的双重作用。 关键词：工作记忆；注意焦点容量；认知可塑性；近迁移效应；远迁移效应 a b s t t a c t a b s t r a c t w o r k i n gm e m o r y ( w m ) i sr e s p o n s i b l ef o rs i m u l t a n e o u sp r o c e s s i n g a n dm a i n t a i n i n gi n f o r m a t i o n w mi sc l o s e l yc o r r e l a t e dw i t he x e c u t i v e f u n c t i o na n df l u i di n t e l l i g e n c e i nt h ee m b e d d e dm o d e lo fw mp r o p o s e d b yc o w a n ，f o c u so fa t t e n t i o n ( f o a ) i st h ei n f o r m a t i o np r o c e s s i n gc e n t e r , w h i c hc a l lh o l da b o u t4i t e m s w mc a p a c i t yi sa k e yi n d e xo f o n e sw m a b i l i t y , b u tt h i sc a p a c i t yw o u l dd e c l i n ew i t ha g i n g t h es c o p eo f f o c u s c o r r e s p o n d st oo n e sw mc a p a c i t y , t h i ss t u d yw a sd e s i g n e dt oe x p l o r et h e p l a s t i c i t ya n dt r a n s f e r a b i l i t yo f t h i sc a p a c i t y 3 3h e a l t h yo l d e ra d u l t s p 枷c i p a t e di nt h i ss t u d y , 17w e r er a n d o m l ya s s i g n e dt oat r a i n i n gg r o u p a n d16t oac o n t r o lg r o u p w h i l et h et r a i n i n gg r o u pw a sa r r a n g e dt o r e c e i v e12c o g n i t i v et r a i n i n gs e s s i o n sl a s t i n gf o ro n em o n t h ，t h r e e s e s s i o n sp e rw e e k ，e a c hs e s s i o nl a s t e df o r5 0m i nt o6 0r a i n ；t h ec o n t r o l g r o u pw o u l d a t t e n df o u rl e c t u r e s ，o n c eaw e e k t oa s s e s sp o t e n t i a l t r a n s f e re f f e c t sa n dm a i n t e n a n c ee f f e c to fc o g n i t i v et r a i n i n g ，ab a t t e r yo f c o g n i t i v et e s t sw e r ea d m i n i s t r a t e da tp r e t e s t ，p o s t t e s t ( f o l l o w i n gc l o s e l y t h ec o m p l e t i o no f t r a i n i n g ) ，a n df o l l o w u pt e s t ( t h r e em o n t h s a f t e r p o s t t e s t ) d i g i tr u n n i n gs p a nt a s kw a sd e s i g n a t e da st h ec r i t e r i o nt a s k s ， m e a s u r i n gt h et r a i n i n ge f f e c t ，c h a r a c t e rr u n n i n gs p a nt a s k ( n a m ew o r d s ) ， v i s u a lw o r k i n gm e m o 巧t a s ka n dm u l t i - o b j e c tt r a c k i n g ( m o ow e r e 垒竖! ! 壁 a d o p t e df o ra d a p t i v et r a i n i n gr e g i m e ；n e a rt r a n s f e rt a s kw e r es i m i l a rt o t r a i n e dt a s k s ，i n c l u d i n gc h a r a c t e rr u n n i n gs p a nt a s k ( c o l o rw o r d s ) ，v i s u a l w o r k i n gm e m o r yt a s k ( t a r g e ta n dd i s t r a c t e r , t - d ) a n dm u l t i o b j e c t t r a c k i n g i d e n t i t yt r a c k i n g ( m o t i d ) f a rt r a n s f e rt a s k si n c l u d e dw o r k i n g m e m o r y , f l u i di n t e l l i g e n c e ，p r o c e s s i n gs p e e da n de p i s o d i cm e m o r y , w h i c h w e r e d e s i g n e dt om e a s u r et h et r a n s f e r a b i l i t yo fc o g n i t i v et r a i n i n g t h er e s u l t sd e m o n s t r a t e dt h a t ： 1 t h es c o p eo f f o c u si sc l o s e l yc o r r e l a t e dw i t hg e n e r a li n t e l l i g e n c ea n d f l u i di n t e l l i g e n c e ； 2 c o g n i t i v et r a i n i n gi m p r o v e dt h ee l d e r l y p e r f o r m a n c eo nt h ec r i t e r i o n t a s k si m m e d i a t e l ya f t e rt r a i n i n gc o m p a r e dw i t ht h ec o n t r o l s ，i n d i c a t i n g p l a s t i c i t yo ft h ec a p a c i t yo ff o a ； 3 i m p r o v e m e n t so nc h a r a c t e rr u n n i n gs p a nt a s k ( c o l o rw o r d s ) a n d m u l t i o b j e c tt r a c k i n g i d e n t i t yt r a c k i n g ( m o t - i d ) i n d i c a t e dn e a rt r a n s f e r e f f e c t st os i m i l a rt a s k s ； 4 t h i st r a i n i n gr e g i m ed i dn o tc h a n g et h ep e r f o r m a n c eo ng e n e r a l i n t e l l i g e n c e ，w h i c hm e a n st h et r a n s f e re f f e c tw a sl i m i t e dt on e a r t r a n s f e r ； a b s t r a c t 5 t r a i n i n ge f f e c ta n dn e a rt r a n s f e re f f e c tc o u l db em a i n t a i n e df o r3 m o n t h s ； 6 t h ei n t e r p l a yb e t w e e no n e sa b i l i t ya n dd i f f e r e n te x p e r i m e n tt a s k sw a s c o m p l i c a t e d ，s ot h ei n d i v i d u a ld i f f e r e n c e se f f e c t sd i f f e r e di nt h e s e t a s k s k e yw o r d s ：w o r k i n gm e m o r y , s c o p eo ff o c u s ；c o g n i t i v ep l a s t i c i t y ； n e a rt r a n s f e re f f e c t ；f a rt r a n s f e re f f e c t 目录 目录 摘要 a b s t r a c t 第一章文献综述1 1 工作记忆概念一1 2 工作记忆与般智力的关系2 3 工作记忆可塑性的研究4 3 1 认知可塑性及一般智力的可塑性4 3 2 工作记忆认知可塑性研究现状6 3 3 工作记忆神经可塑性研究现状9 第二章问题提出与研究方案。1 2 1 问题提出1 2 1 。1 目标能力的选择1 2 1 2 对迁移效应的关注1 2 1 3 训练方案的设计1 2 1 4 测量学指标的优化。1 2 1 5 个体差异的影响1 3 2 研究内容与假设1 3 3 研究方案1 4 3 1 实验任务的选取1 4 v 老年工作记忆注意焦点容量的可塑性：训练获益、迁移和保持 3 , 2 训练任务难度的设置1 5 3 3 训练周期设计1 5 第三章实验研究1 6 1 实验方法。1 6 1 1 被试一1 6 1 2 实验任务1 7 1 3 实验程序2 6 2 实验结果2 6 2 。l 描述性统计2 6 2 2 老年人的注意焦点容量3 1 2 3 训练结果3 1 2 4 个体差异的影响3 9 3 讨论4 1 3 1 注意焦点与液态智力的关系4 1 3 2 老年人的注意焦点容量一4 1 3 , 3 老年入注意焦点容量的可塑性4 2 3 4 注意焦点容量训练的近迁移效应。4 3 3 5 注意焦点容量训练的远迁移效应4 3 3 6 训练效益能否保持。4 4 3 , 7 测验学指标的优化4 5 3 8 个体差异在训练获益中的不同表现4 5 v 目录 第四章总结 1 研究创新 2 理论意义与实践意义 3 问题与展望 4 总结论 参考文献 附录1 ：训练任务的图例说明6 0 附录2 ：近迁移任务的图例说明6 2 附录3 ：工作记忆任务的图例说明6 3 附录4 ：液态智力任务的图例说明6 4 作者发表文章目录6 6 致谢6 7 第一章文献综述 第一章文献综述 工作记忆负责对信息进行同时性的存储和加工，与其他高级认知功能，比如 执行功能、抑制和液态智力等关系密切，并且与个体在问题解决和阅读任务等日 常活动中的表现呈正相关。随着年龄增长，老年人的工作记忆能力有所下降，不 过研究者发现这种下降并非是不可逆的，可通过一定的认知训练而得到改善，也 就是存在着一定的可塑性，工作记忆的干预方案也成为认知年老化领域的一个重 要研究课题，目前也取得了一定的成果。 本章将简要回顾工作记忆的理论及训练领域的热点问题，介绍工作记忆的可 塑性的研究的新进展，即现有的工作记忆干预方案及取得的成果。 1 工作记忆概念 b a d d e l e y 和h i t c h 于1 9 7 4 年在短时记忆的基础上，提出了工作记忆( w o r k i n g m e m o r y , w m ) 的概念和模型，他们认为工作记忆由中央执行系统和两个子存储系 统组成，其中语音回路和视空间缓冲区两个子系统分别负责存储语音信息和视空 间信息，中央执行系统主要负责对信息的监控、协调和处理。在此基础上， d a n e m a n 和c a r p e n t e r ( 1 9 8 0 ) 编制了阅读广度任务( r e a d i n gs p a n ) 对工作记忆容量 进行测量，其中既有加工任务也有存储任务，并认为二者共享工作记忆有限的资 源；其他研究者关注中央执行系统的结构和功能，认为执行功能并非单一的结构， 其中工作记忆更新( w mu p d a t i n g ) 与工作记忆任务关系最为密切( m i y a k e e ta 1 ， 2 0 0 0 ) 。 c o w a n ( 1 9 9 9 ，2 0 0 1 ) 贝i j 从信息加工过程出发提出了内嵌式的工作记忆模型 ( e m b e d d e d - p r o c e s s e sm o d e lo f w o r k i n gm e m o r y ) 。他认为在我们的记忆系统内， 信息表征的激活程度是不同的。工作记忆中存储的是来自于长时记忆的信息，由 于与当前任务相关程度的高低不同而处于不同的激活状态，大部分信息暂时储存 老年工作记忆注意焦点容量的可塑性：训练获益、迁移和保持 在一个叫做长时记忆激活区( a c t i v a t e dl o n g t e r mm e m o r y ) 的区域内，激活程度最 高的信息表征，即当前信息加工中正在使用的信息，处于注意焦点( f o c u so f a t t e n t i o n ) 内。由于我们的信息加工能力有限，所以只有少数的信息能够进入到 注意焦点内。长时记忆激活区为注意焦点提供信息，在动态的信息加工过程，注 意焦点的内容也是不断在变化的。 工作记忆容量( t h ec a p a c i t yo f w m ) 是有限的，现有的很多实验范式及结果都 为此提供了实证研究的证据，比如动态记忆测验、和经典的工作记忆广度测验等， 我们的工作记忆容量大约为4 个项目，即其容量在4 + 1 左右( c o w a n ，2 0 0 1 ) 。不过 c o w a n 指出经典的工作记忆广度( w ms p a n ) 容易受策略使用的影响，因此其广度 并不能代表个体的真正能力。而其使用的动态记忆测验由于刺激呈现较快，因此 能够排除策略的影响，测量的是注意焦点的容量，也是对真正的工作记忆容量的 测量( c o w a ne ta 1 ，2 0 0 5 ) 。 2 工作记忆与一般智力的关系 工作记忆作为一种重要的核心能力，在推理、问题解决和语言理解中都扮演 着非常重要的角色( j u s t & c a r p e n t e r , 1 9 9 2 ；m j k a n ee ta 1 ，2 0 0 4 ) 。研究表明，工 作记忆与执行功能、抑制和液态智力等高级认知能力关系密切。其中工作记忆与 一般智力的关系是智力研究领域的一个热门话题，在2 0 0 5 年的心理学通报 上有一期专门来探讨工作记忆与一般智力的关系，二者是否同功同构。a c k e r m a n 。 b e i e r 和b o y l e ( 2 0 0 5 ) 对8 6 个研究进行了元分析，不同的一般智力任务与工作记 忆任务的相关在o 1 2 3 0 5 1 0 之问，通过使用潜变量并建立结构方程模型，譬和工 作记忆的相关仅为0 5 ，说明二者虽有一定的重合部分，但并不能归为同一结构， 其中层级的因素分析结果表明，g 与液态智力相关最高，为0 ，9 6 ，因此在很多情 况下众多研究者把液态智力任务视为是一般智力或是一般液态智力( g 或g f ) 的 代名词。不过o b e r a u e r ，s c h u l z e ，w i l h e l m 和s u s s ( 2 0 0 5 ) 认为a c k e n r m n 等低估了 工作记忆与一般智力的关系，因为在选择工作记忆任务时，其中一些测验( 比如 第一章文献综述 随机生成测验】并不能算作是工作记忆的任务，此外在使用结构方差模型时也忽 略了一些统计方法的缺陷。经过他们的重新计算，一般智力和工作记忆的相关达 到0 8 5 ，也就是说二者共享的变异能够达到7 2 。k a n e ，h a m b r i c k 和c o n w a y ( 2 0 0 5 ) 则是从a c k e r m a n 的元分析中找出探讨工作记忆与液态智力的1 0 个研究， 分析发现工作记忆与液态智力的相关在0 4 1 0 9 1 之间( 中数为0 7 2 ) 。 此外，在前述不同的工作记忆模型下，研究者使用不同的工作记忆测量方法， 对于工作记忆与液态智力二者的关系如何也进行了探讨。c o n w a y 等( 2 0 0 2 ) 的研 究表明，不同的工作记忆广度任务( 如阅读广度、计数广度和操作广度) 与液态 智力的任务( 卡特尔文化公平测量、瑞文标准推理测验) 的相关在0 1 5 0 3 8 之间， 通过建立结构方程模型，工作记忆与液态智力相关显著，其路径系数为o 6 0 ，而 短时记忆和加工速度与液态智力相关不显著，说明工作记忆和液态智力关系最为 密切，k a n e 等人( 2 0 0 4 ) 的研究也支持工作记忆和液态智力存在密切相关关系。 有研究者指出，执行功能并不是单一结构的认知系统，目前研究较多的执行 功能有：记忆更新、注意转换、双任务协调和抑制优势反应( m i y a k ee ta 1 ，2 0 0 0 ) 。 工作记忆更新是根据任务的需要使工作记忆的内容不断更新，纳入有用的新信息， 抛弃无用的就信息。更新能力与工作记忆广度任务相关显著，j a e g g i 等人( 2 0 1 0 ) 的数据表明s i n g l en b a c k 和d u a ln b a c k 任务与操作广度的相关分别为0 2 l 和0 2 6 ， 不过他们与液态智力测验的相关更高，在0 4 1 0 5 3 之间；杜新( 硕士论文) 的研 究表明，更新能力与工作记忆能力的相关为0 6 9 2 。与其他几种执行功能相比( 如 抑制和转换功能) ，更新能力与智力相关更高( f r i e d m a ne ta 1 ，2 0 0 6 ) 。从认知老化 的角度，有研究指出，相比加工速度，更新能力几乎调节所有年龄变化引起的液 态智力变化，是年龄和液态智力变化的中介( c h e n & l i ，2 0 0 7 ) ，从而也表明工作 记忆更新能力在老年认知能力发展中发挥的重要作用。 c o w a n 认为注意焦点容量是对工作记忆容量的直接测量，其实验范式为快速 呈现的动态工作记忆任务，由于数字呈现速度较快，能够避免被试复述及使用其 老年工作记忆注意焦点容量的可塑性：训练获益、迁移和保持 他策略。元分析研究表明，动态记忆( r u n n i n gm e m o r y ) 的信度( 1 - = o 4 0 2 ) l d , - - 般 的工作记忆任务，如操作广度和计算广度要高( r = o 2 2 7 ，r = 0 2 7 6 ) ，与阅读广度的 信度接近( r = o 4 2 8 ) ，而任务的信度高低与其他任务的相关大小成正相关的关系 ( m u k u n d a & h a l l ，1 9 9 2 ) 。c o w a n 的研究也发现，个体在注意焦点任务上的成绩与 他们的工作记忆广度、学业成绩及流体智力关系都很密切( c o w a ne ta 1 ，2 0 0 5 ； c o w a n ，f r i s t o e ，e u i o t t ，b r u n n e r , & s a u l t s ，2 0 0 6 ) 。 3 工作记忆可塑性的研究 3 1 认知可塑性及一般智力的可塑性 在认知年老化领域的传统取向是“衰退模型”。例如较有影响力的加工速度理 论、抑制衰退理论和执行衰退理论，都强调的是随增龄所带来的认知下降，然而 越来越多的研究表明，老年人的认知功能可以通过训练得到提高，甚至在一定程 度上有所逆转，并且训练还可以引发大脑功能的改善，这一现象被称为“认知可 塑性”和“神经可塑性”。针对老年人的认知训练主要有两种取向，一种是实验 室的认知干预训练，另外是日常生活中的干预研究，比如有氧锻炼、日常社会活 动和日常认知活动的参与等。认知干预研究由于其在实验设置及控制上的精确性， 并且在干预效果的测量上也更容易量化等优点，因此得到了研究者们的青睐。 在训练目标能力的选择上，综合各类认矢w i ) l l 练研究大致可分为两类，以策略 使用为基础的记忆训练，比如教以记忆策略使用的研究( c a v a l l i n i ，p a g n i n ，& v e c c h i ，2 0 0 3 ) ，以及核心能力( c o r ea b i l i t y ) 的i ) l l 练，比如加工速度、工作记忆和执 行功能等( s h i p s t e a d ，r e d i c k ，& e n g l e ，2 0 1 2 ；王大华，黄一帆，彭华茂，陈晓敏， 2 0 1 3 ；杜新，陈天勇，2 0 1 0 ) 。在对训练效果的关注上，研究者不仅关注被试在训 练任务上能否获益，而且也关注训练能否提高与训练任务相似的测验的成绩以及 能否改善其他的认知能力。综合现有的训练研究，“核心能力”的训练占更大的 比例，能否改善训练能力外的其他认知能力，达到“事半功倍”的效果，也成为 4 第一章文献综述 研究者关注的一个内容。 在认知训练领域，液态智力或一般智力能否得到提高是一个热门的研究问题。 j a e g g i ，b u s c h k u e h l ，j o n i d e s 和p e r r i g ( 2 0 0 8 ) 使用d u a ln b a c k 的训练发现，经过 8 1 9 天的训练，个体在液态智力( b o m a t ) 上成绩有显著提高，并且训练时间更 长，这种获益更多。j a e g g i 等( 2 0 1 0 ) 又使用了更大样本的人群，并且分为s i n g l e 和d u a ln b a c k 两个训练组，发现经过2 0 次的训练后，两组在瑞文高级推理测验 和b o m a t 上的成绩提高量都显著高于控制组。z h a o ，w a n g ，l i u 和z h o u ( 2 0 11 ) 对儿童进行了1 5 天的工作记忆更新的训练，训练组在瑞文标题推理测验上的成 绩提高显著高于控制组。k l i n g b e r g ，f o r s s b e r g 和w e s t e r b e r g 【2 0 0 2 ) 进行的计算机 化的视觉空间工作记忆训练( 使用c o g m e d 软件) ，能够提高a d h d 儿童在s t r o o p 任务及瑞文彩色推理能力测验的成绩。但也有研究者使用相似的训练研究方案， 却发现了不同的结果。如r e d i c k ( 2 0 1 2 ) 使用d u a ln b a c k 对1 8 3 0 岁的人进行了 2 0 次的训练，虽然被试在训练任务上的成绩有所提高：但并未迁移到工作记忆、 液态智力和加工速度等认知能力上。其他人使用c o g m e d 对中风病人、年轻人或 低工作记忆广度的人进行训练，也并未发现对液态智力的促进作用( k l i n g b e r g ， 2 0 1 2 ) 。o w e n 等研究者( 2 0 1 0 ) 在网络上进行了一项大型的脑功能训练，涉及多 项认知功能，其中一组参加的训练内容有推理、计划和问题解决等6 项任务，另 一组训练包括有短时记忆、注意和空间任务等，实验持续6 周，每周3 次，每次 1 0 分钟，有超过1 万名1 8 6 0 岁的健康成年人参加该项训练，两组被试分别在各 自的训练任务上成绩有所提高，但并未迁移到其他认知能力上去，也对一般智力 是否具有可塑性提出了质疑。但该项实验每次训练持续时间较短，且涉及认知能 力较多，还需要更为严谨的实验方案来对此问题进行进一步探讨。 由以上研究可以看出，液态智力或一般智力是否具有可塑性还存在争议。由 于工作记忆与液态智力关系密切，在我们的训练安排中，将会进一步关注工作记 忆训i 练能否提高个体在液态智力及一般智力上的表现。 老年工作记忆注意焦点容量的可塑性：训练获益、迁移和保持 3 2 工作记忆认知可塑性研究现状 对认知可塑性的考察，一般有两个指标，即训练效应( t r a i n i n ge f f e c t s ) 和迁移 效应( t r a n s f e re f f e c t s ) 。个体通过训练提高了在目标认知任务上的行为表现，就 训练而言即表明存在训练效应。另一方面，当评定一项认知训练的有效性时，还 应检测由训练带来的改善能否改变其在其他认知任务中的表现，也就是训练的迁 移效应。一般可将迁移划分为两种类型：近迁移与远迁移( k a r b a c h ，2 0 0 8 ) 。近迁 移( n e a rt r a n s f e r ) 指的是迁移任务与训练任务涉及能力相同，但在形式上或使用 的刺激材料有所变化；而远迁移( f a rt r a n s f e r ) 指的是两者所涉及的认知能力不同。 此外，训练效应及迁移效应的保持( m a i n t e n a n c e ) 情况对于评定认知训练也很重 要，可通过追踪研究的数据来考察训练研究的保持效果如何。 3 2 1 工作记忆广度训练( w l v is p a nt r a i n i n g ) 工作记忆是指个体在执行认知任务过程中暂时储存与加工信息的能量有限 的系统( j o n i d e se ta 1 ，2 0 0 8 ) 。典型的工作记忆广度任务为阅读广度任务，其中加 工任务为判断一个句子的语法是否正确，存储任务则是在加工任务结束后要求被 试记忆一个单词，几个这样的句子和单词组合( 比如2 6 个) 呈现后提示被试回忆 单词。被试的工作记忆广度即是被试记忆单词的数量( u n s w o r t h ，h e i t z ，s c h r o c k ， & e n g l e 2 0 0 5 ) 。 r i c h m o n d ，m o r r i s o n ，c h e i n 和o l s o n ( 2 0 11 ) 对一组老年人进行言语工作记忆和 空间工作记忆的训练，每次训练时间为2 0 3 0 分钟左右，每周5 次，共训练4 周。 训练晋级安排是自适应的，连续两个回忆任务都正确，广度加l ，反之广度就下 降一个。控制组则是在网上玩一些简单的常识问答游戏，虽然对认知有一定的要 求，但是工作记忆负荷比较低。训练组在言语工作记忆训练任务上成绩提高了 5 1 ，广度由3 7 0 提高到了5 5 7 ，空间工作记忆任务提高了4 6 ，从初始的2 8 0 ， 提高到了4 1 0 ，说明存在着训练效应。在迁移效应上面，训练组仅在一个近迁移 第一章文献综述 任务上( 阅读广度，与言语工作记忆训练任务类似，训练任务中j j n - r 任务为判断 呈现的单词是真词还是假词，在近迁移任务中为判断句子语义是否合理) 前后测 成绩差异显著；在远迁移任务上，训练组在加利福尼亚词汇学习测验( c a l i f o r n i a v e r b a ll e a r n i n gt a s k s ，c v l t ) o ，重复回忆的词汇个数显著减少，而控制组在所 有的近远迁移任务上前后测成绩均差异不显著。 除此之外，b r e h m e r ，w e s t e r b e r g 和b a c k m a n ( 2 0 1 2 ) 使用c o g m e d 训练软件分 别对青年人和老年人进行训练，训练组在标准任务和近迁移任务上后测的提高均 高于控制组，并且青年人在这些任务上的训练获益显著高于老年组。在诸多包括 注意、抑制和液态智力等远迁移任务中，训练组仅在一项持续注意( p a s a t ) 的 任务上的提高高于控制组，不过老年组和年青组成绩提高的一样多。此外在一项 认知失败自评量表( c f q ) _ l ) i i 练组报告在训练后他们生活中遇到的认知失败情 况有所减少。3 个月后的追踪数据显示，后测与追踪差异不显著，表明训练效果 及迁移效应能够保持3 个月。 也有研究者关注高龄老年人的认知可塑性，b u s c h k u e h l 等( 2 0 0 8 ) 对8 0 岁以 上的高龄老年人进行了工作记忆的训练，每周两次，共持续3 个月，发现老年人 在三个训练任务上均有显著的训练效应，不过获益高低受任务难度的影响，由易 到难，成绩的提高分别为4 4 ，6 2 和1 5 。此外，在空间工作记忆广度任务( 近 迁移) 及视觉情景记忆任务( 远迁移) 上的成绩分别提高了2 1 3 和2 5 。但在后 续一年的追踪测试中没有发现训练效应及迁移效应的保持。b o r e l l a 等( 2 0 1 3 ) 对 7 5 8 7 岁的老年人进行了言语工作记忆能力的训练，发现他们在标准任务上的获 益高于控制组，并且这种效果能够保持8 个月之久。 值得注意的是，上述的4 项针对老年人的认知训练，都非常注重控制组的安 排，比如r i c h m o n d 等( 2 0 1 1 ) 的实验里控制组是完成在线问答游戏，而b u s c h k u e h l 等( 2 0 0 8 ) 控制组则是进行身体锻炼( 自行车测力计，无氧运动) ，在b r e h m e r 等 ( 2 0 1 2 ) 的研究中，训练组使用c o g r n e d 训练程序，控制组则一直在训练任务初始 7 老年工作记忆注意焦点容量的可塑性：训练获益、迁移和保持 的最低水平反复练习，并被告知这是一项速度训练。在b o r e l l a 等人( 2 0 1 3 ) n 实 验q 。i ) l l 练组完成3 次认知训练，控制组则在相应的时问段内，完成一些记忆能力 问卷或者主观幸福感的问卷等。此外，追踪实验的安排，用于考察训练或迁移效 应是否能够保持，也是体现老年人认知能力可塑性的一项指标，不过上述的训练 研究，取得的结果并不一致，而且使用的远迁移任务差异较大，值得迸一步探讨。 3 2 2 工作记忆更新训练( w mu p d a t i n gt r a i n i n g ) 在b a d d e l e y 提出中央执行系统概念之初，研究者一直将其看作是一个单一的 结构，使得中央执行系统像一个无所不能的“小矮人”。然而，即便在非常简单的 记忆任务中，也会涉及到计划、提取和调控等过程，而一个单一的结构显然很难 解释这些过程是如何协同工作的( 陈天勇，韩布新，李德明，2 0 0 3 ；周仁来，赵鑫， 2 0 1 0 ) 。伴随着新型研究技术并使用神经成像等方法对工作记忆中央执行系统进 行了分离性的研究，其中记忆更新、注意转换、双任务协调和抑制优势反应是目 前探讨较多的、相对独立的中央执行功能( c o l l e t t e & v a nd e rl i n d e n ，2 0 0 2 ； m i y a k e e ta 1 ，2 0 0 0 ) 。 记忆更新指的是根据任务的需要使工作记忆的内容不断刷新，纳入有关的新 信息，抛弃不用的旧信息。记忆更新功能一般用动态记忆任务( r u n n i n gm e m o r y t a s k ) 或n b a c k 范式来研究( 杜新，陈天勇，2 0 1 0 ) 。以动态记忆任务为例，先在计 算机屏幕中央以一秒一个的速度呈现一串辅音，要求被试记住该串辅音的最后几 个( 如3 个或4 个) ，需要实时更新记忆集，直到呈现完毕。由于被试不知道该 串音节何时呈现完毕，辅音串的长度与更新的难度成正比，长度越长，难度越大。 l i 等人( 2 0 0 8 ) 使用两种难度水平的空间2 - b a c k 任务进行训练，结果发现青 年组和老年人在两个训练任务上的成绩均有所提高，而且在较难条件下两组的训 练获益更多，且老年组的绝对获益量大于青年组。虽然老年组经过训练达到的最 好成绩依旧低于青年组，但能够达到后者训练前的基线水平。在训练迁移方面， 老年组在n b a c k 任务上表现出了迁移效果，但是没有发现对工作记忆广度任务 8 第一章文献综述 的远迁移，这些训练效应与迁移效应在3 个月后的测查中仍然存在。 d a h l i n ，n y b e r g ，b 蕴c k r n a n h 和n e d y ( 2 0 0 8 ) 采用4 个动态记忆任务分别对老年 人和年轻人进行训练，训练任务的难度会随着被试的表现而进行相应的调整。老 年组与青年组在4 个训练任务上均达到了实验设置的最高难度水平，并且两个组 的获益量相当。在标准任务上，虽然老年组的成绩不如青年人的改善幅度大，但 训练后的成绩已高于青年组训练前的基线水平。但是在迁移方面，老年组无论是 在近迁移任务还是远迁移( 比如操作广度、情节记忆加工速度和推理能力等) 上 均没有出现任何迁移效应，只有青年组在数字3 - b a c k 上有近迁移效果。在1 8 个 月后的追踪测查中，训练组老年人的在标准任务上的成绩依然能够高于青年组的 基线水平，说明这种可塑性是能够保持一定长的时间的。杜新和陈天勇( 未发表) 采用言语和空间动态记忆范式对老年人进行训练，每周三次，共训练四周，每次 一个小时左右。训练组被试在标准任务上获益达到5 9 ，在与训练任务性质相似 的近迁移任务上也发现了近迁移效应，并且3 个月后追踪结果表明这种训练效应 和近迁移效应依然存在。 3 3 工作记忆神经可塑性研究现状 除了在行为水平上表现出来的认知可塑性，其他研究者利用电生理及脑成像 技术手段，如e e g 、功能性核磁共振( f i v m i ) 和扩散张量成像( d t i ) 等方法，分 别在脑的功能水平、结构水平( 灰质或白质) 、以及分子水平( 如神经递质) 上发 现了工作记忆训练的神经可塑性。 以青年人为被试的研究发现，经过认知训练后，被试不仅有行为成绩的提高， 在大脑的激活方面，也表现出与前测时不同的模式。有研究发现相关脑区激活程 度的增加( o l e s e n ，w e s t e r b e r g ，& k l i n g b e r g , 2 0 0 3 ) 、降低( b r e h m e re ta 1 ，2 0 11 ； s c h n e i d e r s ，o p i t z ，k r i c k ，& m e c k l i n g e r , 2 0 1 1 ) ，还有研究指出训练可以引发任务加 工相关脑区在激活位置上的“转移”及重新分布，并且认为这种转移可能代表了 认知训练所引发的大脑皮层在功能的重组，目的是为了补偿老年人因脑功能下降 9 老年工作记忆注意焦点容量的可塑性：训练获益、迁移和保持 而引起的认知功能下降( e r i c k s o ne ta 1 ，2 0 0 7 ；k e l l y & g a r a v a n ，2 0 0 5 ) ，而且有研 究指出，相关脑区的活动强度是增强还是降低与训练任务的难易有关( j o l l e s ， g r o l ，v a nb u c h e m ，r o m b o u t s ，& c r o n e ，2 0l o ) 。在这些研究中，训练所引起的脑区 激活程度的改变都发生在最易随增龄而出现萎缩的前额叶或者是与工作记忆任 务相关较高的顶叶区域