（基础心理学专业论文）视觉工作记忆中表面特征与位置的绑定机制.pdf

- ii 1 j 幽垒垒塾! 里q ! ! 垒! 丛! ：! q 鎏! ! q 卫坠! 望垒! 卫21 壁! 苎丛垒! 型q ! = 鼬卫g 啦竺也q y a u t h o r ss i g n a t u r e ： 一 s u p e r v i s o r 7 ss i g n a t u r e ： e x t e r n a lr e v i e w e r s ： e x a m i n i n gc o m m i t t e ec h a i r p e r s o n ： e x a m i n i n gc o m m i t t e em e m b e r s ： d a t eo fo r a ld e f e n c e ： 03mi肌4岫mji 7ii-y 浙江大学研究生学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的 研究成果，也不包含为获得迸姿盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 意。 学位论文作者签名： 签字日期： 务妇年月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝姿太堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本 论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝江盘茔可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制 手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：桩 签字日期：历扫年f 月7 日 导师签名： 签字日期：2 以b 年6 月8 日 浙江大学博士学位论文致谢 致谢 曾做过一点关于时间知觉和记忆的研究，但了解不够深入，不确定是否时间记 忆会发生压缩，至少主观报告是如此，此刻回想过去的五年，似乎只是转瞬，于是 我就一瞬从一名浇花摇瓶子的小同学变身成为了一名心理学博士。 感谢导师沈模卫教授，从带我入门到一步步培养我成为一名独立的心理学研究 者，在我身上，老师始终给予足够的信心和耐心。从老师身上，我也受益良多，做 人做事做研究，老师的热情与勤奋始终是学生的楷模。在日后的科研工作中，仍需 向老师不断学习。 感谢心理系的各位老师，为学生搭建了良好的学习平台，使我能逐渐了解心理 学的方方面面。尤其感谢水仁德老师、陈硕老师平日的指导，秦裕林老师的大力支 持与帮助，吴明证老师在我初入心理系时的指点。 感谢高涛师兄一直以来的巨大帮助。高涛虽然年龄比我还小一个月，但在学业 上长我一级，在学术研究的道路上更是领先于我不止两三年，从第一篇文献的阅读， 到第一篇文章的发表，处处皆有高涛师兄的指点与帮助。感谢高在峰师兄，长期的 学习合作使我得以一点一滴不断进步。感谢邵娜，这篇博士论文从最初的构想到最 终的成文，每一步皆是共同合作的结晶；而且，由于我本科不是心理学专业，对很 多基本的心理学理论、实验设计方法缺乏了解，也都是在与邵娜的讨论中一点一点 学习，还有文章的写作，逻辑与字句的推敲，图表的制作等等，邵娜都一直给予了 我很多的帮助，才使这篇博士论文能够如期完成。感谢周吉帆，长期的学术讨论使 我的思想得以日益丰富。感谢梁君英师姐，每一个w o r d ，每一个s e n t e n c e ，都是与 师姐反复推敲的结果。感谢李鹏师兄、王祺群师兄，二位师兄的研究是这篇博士论 文的重要基础。感谢孙忠强、黄翔、王垣以及实验室的众位师弟师妹提供的重要的 实验支持。感谢马飞、卢剑刚以及其他一起打球的兄弟们，啥也不说了。感谢虞曼 泓、娄鸣夫妇，金鸣轩以及其他曾经时常一起玩的朋友们，工作之外亦有快乐的实 验室生活。 感谢陈飞燕、乔歆新、董一胜、曹石、尹军、关忻、王一乐、周艳艳、朱晨、 欧清香、郑晓洁、叶绿绿、王慈、张海琦、黄玉晶、王维、叶艳、丁晓伟、徐晓甜、 何洁、张萌、陈雯、陈晶、陈辉、张云帆、李新字、李建升、朱长乐、王立丹、陶 浙江大学博士学位论文致谢 冶、郎学明、余喻、杨振奕、邹慧颖、郭璐、魏琳、吕燕、余林鑫、田瑛、丁海杰 实验室所有师兄师姐师弟师妹们，能与大家共事确是幸事。 感谢2 0 0 5 级心理系研究生班的所有同学，两年的共同学习生活给予了我很多。 感谢赵立在论文送审答辩准备过程中的帮助。感谢室友赵均榜、刘庆春、王斌、王 艇的支持。 感谢成长互助训练营的所有同学们，我的五年有四年半是与大家的共同成长， 祝愿今后的社团与社团中的所有的老人新人都越长越好。 感谢所有关心我的人，有很多曾经给予帮助的人我未能在这里一一致谢，但这 绝非是我对你们的遗忘，可能只是暂时性的未能提取，所有的关心与帮助都将一直 保持在我的长时记忆中。 最后感谢父亲、母亲、姐姐、女友和所有亲人，你们给予了我太多太多的关心 与支持，希望今后的我能报得万一。 浙江大学博士学位论文 摘要 摘要 视觉客体的属性可分为表面特征属性和时空属性两大类。与之对应的视觉工作 记忆也可以分为两个子系统，分别编码存储表面特征信息和时空信息。如何将这两 类分离编码的信息整合成为统一的客体表征，是视觉工作记忆研究中需要解决的重 要问题之一。本研究采用基于运动客体的视觉工作记忆研究范式，以表面特征信息 与最基本的时空信息一一位置信息之间的绑定为研究对象，通过三个部分的七个实 验系统地探讨了视觉工作记忆中这两类信息之间的绑定机制以及影响绑定的因素。 第一部分研究通过考察运动对表面特征与位置绑定的影响( 实验1 ) ，运动状 态下表面特征本身的加工记忆( 实验2 ) 以及多个客体时空属性的区分( 实验3 ) ， 探讨了表面特征与位置的绑定需要经历怎样的过程。第二部分研究以次任务范式， 通过语音复述任务( 实验4 ) 或倒数任务( 实验5 ) 操作注意负荷水平，考察注意负 荷对表面特征与位置绑定记忆的影响，探讨了注意在绑定过程中的作用。第三部分 研究通过比较运动和静止状态下不同类型的特征与位置绑定记忆的绩效( 实验6 和 实验7 ) ，考察了表面特征本身的类型对表面特征与位置绑定的影响。 本研究得到以下主要结论： ( 1 )运动不影响客体表面特征的编码存储，但会损害表面特征与位置绑定的 巩固过程； ( 2 )运动和静止状态下，客体表面特征与位置绑定对注意的依赖程度相当， 即运动客体表面特征与位置绑定的更新无需额外注意资源参与； ( 3 )客体表面特征类型影响特征与位置的绑定，运动对基本特征与位置的绑 定的影响较小，而对细节特征与位置的绑定影响较大，即细节特征与位 置的绑定更加依赖于巩固过程。 基于本研究的实验结果，并结合前人的研究，笔者提出了表面特征与位置绑定 的重入模型，尝试性地对运动和静止状态下两类信息的绑定机制做了统一解释。 关键词：视觉工作记忆，表面特征信息，时空信息，绑定，重入过程 浙江人学博七学位论文 a b s t r a c t a b s t r a c t p r o p e r t i e s o fv i s u a l o b j e c t s c a nb ed i v i d e di n t of e a t u r a l p r o p e r t i e s a n d s p a t i o t e m p o r a lp r o p e r t i e s c o r r e s p o n d i n g l y ，v i s u a lw o r k i n gm e m o r yc a nb ed i v i d e di n t o t w os u b s y s t e m s ，w h i c h s e p a r a t e l y e n c o d ea n dm a i n t a i nf e a t u r a li n f o r m a t i o na n d s p a t i o t e m p o r a li n f o r m a t i o n h o wt oi n t e g r a t et h et w os e p a r a t es t r e a m so fi n f o r m a t i o ni n t o u n i f i e do b j e c tr e p r e s e n t a t i o nb e c o m e sag r e a tc h a l l e n g et ov i s u a lw o r k i n gm e m o r y t h e p r e s e n ts t u d yi n v e s t i g a t e dt h em e c h a n i s mo fb i n d i n gb e t w e e nf e a t u r a li n f o r m a t i o na n dt h e b a s i cs p a t i o t e m p o r a li n f o r m a t i o n l o c a t i o ni n f o r m a t i o n t h es t u d ym a i n l ya d o p t st h e r e s e a r c hp a r a d i g mo fv i s u a lw o r k i n gm e m o r y b a s i n go nm o v i n go b j e c t s t h ep r e s e n ts t u d yc o n s i s t so ft h r e ep a r t sw i t hs e v e ne x p e r i m e n t si nt o t a l i nt h ef i r s t p a r t ，t h e a u t h o r i n v e s t i g a t e d t h ei n f l u e n c eo fm o t i o no nf e a t u r e - l o c a t i o n b i n d i n g ( e x p e r i m e n t1 ) ，t h em e m o r yo ff e a t u r ei n f o r m a t i o nu n d e rt h ed y n a m i cc o n d i t i o n ( e x p e r i m e n t2 ) ，a n dt h ed i s t i n c t i o no fm u l t i p l eo b j e c t su n d e rt h ed y n a m i cc o n d i t i o n ( e x p e r i m e n t3 ) o nt h eb a s i so f t h e s ee x p e r i m e n t s ，t h ea u t h o rd i s c u s s e dw h e t h e rt h e r ei sa c o n s o l i d a t i o np r o c e s si nf e a t u r e - l o c a t i o nb i n d i n g i nt h es e c o n dp a r t ，t h ea u t h o r m a n i p u l a t e dt h ea t t e n t i o nl e v e lb ya d d i n gd e m a n d i n gv e r b a lr e h e a r s a lt a s k ( e x p e r i m e n t4 1 o rb a c k w a r dc o u n t i n gt a s k ( e x p e r i m e n t5 ) a sas e c o n d a r yt a s kt ot h eb i n d i n gt a s k ，s oa st o i n v e s t i g a t et h er o l eo fa t t e n t i o ni nt h ef e a t u r e - l o c a t i o nb i n d i n gi nv i s u a lw o r k i n gm e m o r y i nt h et h i r dp a r t ，t h ea u t h o ri n v e s t i g a t e dt h ei n f l u e n c eo ff e a t u r et y p eo nf e a t u r e l o c a t i o n b i n d i n g ，t h r o u g hc o m p a r i n gt h em e m o r yp e r f o r m a n c eo fb i n d i n gb e t w e e nl o c a t i o na n d d i f f e r e n tt y p e so ff e a t u r eu n d e rt h ed y n a m i ca n ds t a t i cc o n d i t i o n s ( e x p e r i m e n t6 & e x p e r i m e n t7 1 t h em a i nf i n d i n g so ft h i ss t u d ya r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) m o t i o nd o e sn o ti n f l u e n c et h ee n c o d i n ga n dm a i n t e n a n c eo ff e a t u r e ，b u tw e a k e n s t h eb i n d i n gb e t w e e nf e a t u r ea n dl o c a t i o n ，i n d i c a t i n gt h a tm o t i o ni m p a i r st h e c o n s o l i d a t i o np r o c e s si nf e a t u r e l o c a t i o nb i n d i n g ( 2 ) t h ef e a t u r e l o c a t i o nb i n d i n g su n d e rt h ed y n a m i ca n ds t a t i cc o n d i t i o n s a r e e q u a l l yi m p a i r e db yt h ea t t e n t i o n - d e m a n d i n gt a s k ，i n d i c a t i n gt h a ta t t e n t i o np l a y s t h es a m er o l ei nt h eb i n d i n gu n d e rt h et w os t a t e s v 浙江大学博士学位论文 a b s t r a c t ( 3 ) t h et y p eo ff e a t u r e si n f l u e n c e sf e a t u r e - l o c a t i o nb i n d i n g t h eb i n d i n gb e t w e e n d e t a i l e df e a t u r ea n dl o c a t i o ni sm o r es e v e r e l yi m p a i r e db ym o t i o n ，c o m p a r e d w i t l lt h eb i n d i n gb e t w e e nb a s i cf e a t u r ea n dl o c a t i o n s u g g e s t i n gt h a tt h eb i n d i n g b e t w e e nd e t a i l e df e a t u r ea n dl o c a t i o nd e p e n d sm o r eh e a v i l yo nc o n s o l i d a t i o n p r o c e s s o nt h eb a s i so ft h ef i n d i n g so ft h ep r e s e n ts t u d ya n dp r e v i o u sr e s e a r c h ，t h ea u t h o r p r o p o s e dar e e n t r ym o d e lo ff e a t u r e - l o c a t i o n , w h i c he x p l a i n st h eb i n d i n gb e t w e e n l o c a t i o na n dd i f f e r e n tt y p e so ff e a t u r eu n d e rb o t hd y n a m i ca n ds t a t i cs t a t e si nau n i f i e d t h e o r e t i c a lf r a m e w o r k k e y w o r d s ：v i s u a lw o r k i n gm e m o r y ，f e a t u r a lp r o p e r t y ，s p a t i o t e m p o r a lp r o p e r t y ，b i n d i n g ， r e e n t r a n tp r o c e s s v 目录 致i 射i 摘要。i a b s t r a c t i v 目录v i 1 弓 言1 1 1视觉工作记忆概述1 1 1 1 工作记忆模型1 1 1 2 视觉工作记忆的基本属性3 ， 1 1 3 视觉工作记忆的研究范式3 1 1 4 视觉工作记忆中客体表面特征信息的加工存储机制5 1 1 5 视觉工作记忆中时空信息的加工存储机制1 5 1 。2问题提出2 0 1 2 1 运动状态下客体表面特征信息与位置信息能否有效绑定2 1 1 2 2 注意在表面特征信息与位置信息的绑定过程中的作用2 2 1 2 3 表面特征信息的类型对表面特征与位置绑定的影响2 2 1 3 研究构思2 3 1 4研究意义2 4 2 运动对表面特征信息与位置信息绑定的影响2 5 2 1实验1 运动对表面特征与位置绑定的影响2 5 2 1 1 方法2 5 2 1 2 结果与讨论2 9 2 2 实验2 运动状态下的表面特征记忆3 0 2 2 1 方法3 0 2 2 2 结果与讨论3 2 2 3 实验3 运动状态下对多个客体的区分3 3 2 3 1 方法3 3 2 3 2 结果与讨论3 6 2 4 小结3 8 v i 3 注意在表面特征信息与位置信息的绑定过程中的作用3 9 3 1实验4 高负荷复述任务对表面特征与位置绑定的影响3 9 3 1 1 方法3 9 3 1 2 结果与讨论4 0 3 2实验5 倒数任务对表面特征与位置绑定的影响4 2 3 2 1 方法4 2 3 2 2 结果与讨论4 3 3 3 小结4 4 4 表面特征信息的类型对表面特征与位置绑定的影响4 5 4 1实验6 基本特征与位置的绑定4 5 4 1 1 方法4 5 4 1 2 结果与讨论4 8 4 2 实验7 细节特征与位置的绑定4 9 4 2 1 方法4 9 4 2 2 结果与讨论5 1 4 3小结5 2 5 综合讨论5 3 5 1 运动对表面特征信息与位置信息绑定的影响5 3 5 2 注意在绑定过程中的作用5 5 5 3表面特征的类型对绑定过程的影响5 6 5 4表面特征与位置的重入绑定模型5 7 5 5分层绑定式客体表征假设5 9 6结论及进一步研究设想6 2 参考文献6 3 附录7 3 附录1 各实验结果统计分析表7 3 附录2 各实验指导语8 2 作者简历8 5 浙江大学博上学位论文引言 1 引言 1 1视觉工作记忆概述 视觉工作记忆( v i s u a lw o r k i n gm e m o r y ，v w m ) 是视觉认知系统的一个重要成 分，负责对视觉信息的短时存储和操作加工，它介于底层的感知觉过程与抽象的长 时记忆之间，通过与知觉和长时记忆的不断交互，使人能够即时在线( o n 1 i n e ) 地 处理视觉信息，形成对视觉世界的稳定认知。此外，视觉工作记忆还与人的很多认 知操作( 如心理旋转、感数) 、基本认知能力( 如对信息的选择性加工和抑制) 、 甚至智力水平密切相关。因此，对视觉工作记忆机制的研究至关重要，已经成为视 觉认知领域的核心课题之一，并且对认知神经科学、发展心理学等领域的研究具有 广泛影响。 1 1 1 工作记忆模型 视觉工作记忆是工作记忆的一个子系统。工作记忆这一概念最早由m i l l e r 等人 ( g a m i l l e r ，g a l a n t e r ，& p r i b r a m ，1 9 6 0 ) 提出，其目的是将工作记忆与短时记忆区分 开来，短时记忆强调的只是信息的短时存储，而工作记忆则更加强调记忆系统的功 能，即用来支持复杂的认知活动、心理操作以及形成连贯的思维。 随后研究者提出了多种关于工作记忆的理论模型，包括a t k i n s o n 和s h i f f r i n ( 1 9 6 8 ) 的典型模型( m o d a lm o d e l ) ，c o w a n ( 1 9 9 9 ) 的嵌套加工模型( e m b e d d e d p r o c e s s e sm o d e l ) ，o b e r a u e r ( 2 0 0 2 ) 的同心圆模型( c o n c e n t r i cm o d e l ) 等。其中影 响力最大的当属b a d d e l e y 和h i t c h 等人( b a d d e l e y ，e y s e n c k , & a n d e r s o n , 2 0 0 9 ； b a d d e l e y & h i t c h ，1 9 7 4 ) 提出的工作记忆的多成分模型( m u l t i p l ec o m p o n e n tm o d e lo f w o r k i n gm e m o r y ) 。最早的多成分模型包括语音回路( p h o n o l o g i c a ll o o p ) 、视觉空 间画板( v i s u o s p a t i a ls k e t c hp a d ) 和中央执行器( c e n t r a le x e c u t i v e ) 三个成分。其 中语音回路专门用来保持基于声音或言语的信息，视觉空间画板用于保持以视觉或 空间形式编码的信息，整个系统由中央执行器控制，中央执行器是一个受注意资源 限制的系统，它负责选择和操作子系统中所保持的材料。 b a d d e l e y 的多成分模型得到了大量行为实验证据的支持，尤其是来自双任务范 式的实验。例如b a d d e l e y 等人发现，同时执行两项视觉任务或两项语音任务时，两 浙江大学博士学位论文引言 项任务的绩效均显著下降，而同时执行一项视觉任务和一项语音任务时，两项任务 并无相互干扰。该结果表明，同类任务所占用的资源源于同一记忆子系统，而视觉 和语音任务占用的资源分属两个子系统。当同时执行一项数字复述任务和一项推理 任务时，复述任务基本不受影响，推理任务的正确率也不受影响，只是推理反应时 随复述数字的增加而增长，说明语音回路与中央执行器是分离的系统，但二者之间 存在着一定程度的交互( b a d d e l e y ，19 8 6 ) 。 一些神经生理学的研究也为b a d d e l e y 的多成分模型提供了支持。单细胞电极的 研究发现，额叶与工作记忆密切相关，尤其可能是涉及到中央执行器的功能 ( g o l d m a n r a k i c ，1 9 9 6 ) 。p e t 研究表明，左侧缘上回( 1 e f ts u p r a m a r g i n a lg y r u s ) 和布 罗卡区( b r o c a sa r e a ) 与语音回路子系统相关，分别负责语音信息的存储和复述 ( p a u l e s u , f r i t h ，& f r a c k o w i a k ，1 9 9 3 ) 。视觉空间画板与较广泛的脑区相关，视觉客体 信息的表征主要在左下前额皮层、左侧顶区皮层与左下颞叶皮层；视觉空间信息的 表征主要在右后背侧前额皮层和右顶叶皮层( s m i t h & j o n i d e s ，1 9 9 7 ；s m i t h ，j o n i d e s ， & k o e p p e ，1 9 9 6 ) 。 随着工作记忆研究的深入，b a d d e l e y 又在工作记忆模型中增加了一个情景缓冲 器( b a d d e l e y ，2 0 0 0 ) ( 见图1 1 ) 。情景缓冲器是一个容量有限的子系统，可以存储多 维编码的信息( m u l t i m o d a lc o d e ) ，因而能够将来自工作记忆各个子系统、知觉和 长时记忆的信息整合为统一的表征。它在信息整合绑定的过程中发挥重要作用，例 如将多个词整合成一个有意义的组块，将不相关的概念联结创造出新的组合，将不 同维度的知觉特征( 如形状、颜色) 绑定整合成为客体。对于情景缓冲器作用的理 解也经过了一个逐渐修正的过程。在早期的模型中，b a d d e l e y 认为情景缓冲器是一 个主动运行的系统，完全由中央执行器控制。如果确实如此的话，绑定过程将完全 依赖于中央执行器，当有附加任务干扰中央执行器时，信息绑定将受到严重影响。 但后来的研究发现，附加任务干扰中央执行器时，会造成单特征( 如形状、颜色) 记忆绩效的下降，但并不影响二者的绑定( a l l e n ，b a d d e l e y ，& h i t c h ，2 0 0 6 ) 。与之类似， 干扰中央执行器会影响对一组无关联单词的记忆，但并不减弱单词组块的能力。因 此，新的模型认为情景缓冲器是一个被动的存储器，来自不同维度的信息均可以在 此进行暂时存储，但其绑定过程并不发生在这个存储器中。 浙江大学博士学位论文引言 褫嚣h 曩h 莲墓 ttt v节节 视觉语意一嚯差时一谗言 图1 1 视觉工作记忆的多成分模型( a l l e n ，h i t c h ，& b a d d e l e y ，2 0 0 9 ) 1 1 2 视觉工作记忆的基本属性 早期对于工作记忆的研究主要集中于言语工作记忆，随着视觉认知研究的深入， 近十多年来，视觉工作记忆已经成为认知心理学研究中的一个重要课题。在现今的 研究中，一般已不再强调视觉工作记忆( v i s u a lw o r k i n gm e m o r y ，v w m ) 与视觉短 时记忆( v i s u a ls h o r t t e r mm e m o r y ，v s t m ) 的区别，两个词的含义与使用范围基本 等同。 大量的研究表明，作为视觉信息的短时存储和加工系统的视觉工作记忆，区别 于瞬时记忆和长时记忆，具有两个最基本的特点： 其一是存储内容为相对抽象的视觉信息。视觉工作记忆既不像瞬时记忆那样， 存储详细的照片式的信息，也不像长时记忆那样存储概念信息，而是抽取一定程度 的抽象视觉信息进行短时存储。 其二是存储容量非常有限。视觉工作记忆与瞬时记忆和长时记忆的区别还在于 存储容量。它既不像瞬时记忆那样存储大量的细节信息，也不像长时记忆那样存储 几乎容量无限的概念信息，它的存储容量非常有限。这种容量有限性是对很多认知 过程产生限制的重要因素，而视觉工作记忆的容量本质上被什么因素所限制，目前 尚有争议。 1 1 3 视觉工作记忆的研究范式 最早的工作记忆研究大多使用回忆范式( r e c a l l ) ，即给被试呈现一系列的刺激， 然后要求被试依次将项目报告出来，以正确报告的项目数作为工作记忆容量 浙江大学博上学位论文引言 ( g u i l f o r d & d a l l e n b a c h ，1 9 2 5 ) 。s p e r l i n g 把这种范式引入到了视觉工作记忆的研究中 ( s p e r l i n g ，1 9 6 0 ) ，在实验中给被试快速呈现若干字母，字母以某种矩阵形式排列( 如 4x3 ) ，然后要求被试根据记忆写下刚才看到的字母。实验设置了全部报告和部分 报告两种方式，全部报告要求被试写下看到的所有字母，部分报告要求被试根据声 音提示写下某一行的字母。实验结果发现，若声音提示在字母消失后立即出现，则 部分报告的绩效显著高于全部报告；若声音提示与字母消失之间的间隔时间拉长， 则部分报告的绩效快速下降，当间隔时间拉长至1 秒时，部分报告与全部报告的绩 效已无差异( 约4 5 个字母) 。这一结果说明，当间隔时间较短时，主要是瞬时记 忆发挥作用，其容量较大；而当间隔拉长时，主要是视觉工作记忆发挥作用，其容 量很有限。然而，这种回忆范式通常使用字母作为材料，并且要求被试做口头或书 面的报告，因而难以排除语音编码的影响，其测得的容量可能不是纯的视觉工作记 忆容量，而是包含了语音回路协同操作的结果。 为了排除语音编码的干扰，p h i l l i p s 发展了一种新的范式( p h i l l i p s ，1 9 7 4 ) 。首先 给被试呈现一个网格，其中若干个格中有黑点填充形成点阵排列，间隔一段时间后， 再出现一个有黑点填充的网格，被试判断前后两个点阵是否相同。这种范式避免了 语音回路对视觉工作记忆的影响，而且通过操作前后两个点阵的呈现位置以及二者 之间的时间间隔，可以明确的将瞬时记忆与视觉工作记忆区分开。结果显示，当前 后两帧呈现在相同位置，并且间隔时间很短( 小于2 5 0 毫秒) 时，即便点阵所包含 的点个数很多，被试仍能较准确的做出判断，说明此时可能是一种容量大、保持时 间短、依赖于视网膜位置的瞬时记忆在起作用；而当前后两帧的呈现位置不同，或 间隔时间较长时，被试的判断绩效随点的个数以及点阵复杂度的增加出现明显下降， 这说明此时是容量有限、保持时间较长、存储相对抽象信息的视觉工作记忆在起作 用。 l u c k 和v o g e l 等人在此基础上发展出了变化觉察范式( c h a n g ed e t e c t i o n ) ( l u c k & v o g e l ，1 9 9 7 ；v o g e l ，w o o d m a n ，& l u c k ，2 0 0 1 ) ，它成为现在被普遍认可的研究视觉 工作记忆的范式之一( 见图1 2 ) 。典型的变化觉察范式包括三个阶段：( 1 ) 编码 阶段：短暂呈现若干记忆项( m e m o r ya r r a y ，或称为s a m p l ea r r a y ) ；( 2 ) 保持阶 段7 记忆项消失，出现空屏或掩蔽，持续至少3 0 0 毫秒：( 3 ) 检测阶段：出现若干 检测项( p r o b ea r r a y ) 。被试的任务是保持记忆项的信息，并判断检测项- 9 记忆项 4 浙江大学博j l 学位论文 引言 相比是否发生了变化。此外，变化觉察任务有时还伴随一个简单语音复述任务，以 防止语音回路对视觉工作记忆的干扰，不过研究结果表明，是否附加简单语音任务 对于变化觉察绩效一般并无影响( v o g e l ，e ta 1 ，2 0 0 1 ) 。 记 乙璜空簿阶段 图1 2 变化觉察范式示意图( v o g e l ，w o o d m a n , & l u c k , 2 0 0 1 ) 除变化觉察范式外，新旧辨识范式( o l d n e wr e c o g n i t i o n ) 和线索回忆范式 ( c u e d r e c a l l ) 也是常用的视觉工作记忆研究范式( a l v a r e z & t h o m p s o n ，2 0 0 9 ) 。这两 种范式与变化觉察范式类似，只是在检测阶段有所不同。在新旧辨识范式中，检测 阶段出现一个项目，要求被试判断这个项目是否在记忆项中出现过。在线索回忆范 式中，检测阶段出现记忆项的某个特征，要求被试以此为线索，回忆并报告该记忆 项的其他特征。 1 1 4视觉工作记忆中客体表面特征信息的加工存储机制 一般认为，视觉客体是视觉工作记忆存储和加工的基本单元( l u c k & v o g e l ， 1 9 9 7 ) 。它包含表面特征属性( f e a t u r a lp r o p e r t i e s ，如颜色、形状、纹理等) 和时空 属性( s p a t i o t e m p o r a lp r o p e r t i e s ，如位置、运动速度、运动方向等) ( s c h o l l ，p y l y s h y n ， & f r a n c o n e r i ，1 9 9 9 ) 两类基本属性。 与之相对应，正电子发射断层成像( p o s i t r o ne m i s s i o nt o m o g r a p h y ，p e t ) 的许多 研究表明，人的视知觉加工系统也分为腹侧通路和背侧通路( h a x b y ，e ta 1 ，1 9 9 1 ； h a x b y ，e ta 1 ，1 9 9 4 ；u n g e r l e i d e r & h a x b y ，1 9 9 4 ) ，分别负责客体的表面特征信息和空 间信息的知觉加工。研究者们进一步发现，较高级的视觉工作记忆过程也可以分为 视觉客举( 这里指客体的表面特征) 记忆和视觉茎解一 乙两个成分，分别存储客体 的表面特征信息和时空信息，腹侧通路脑区和背侧通路脑区分别与之相对应，而且 这种腹侧和背侧的分离还延伸到了额叶皮层。例如，当记忆一些人脸的信息时，梭 状回( f u s i f o r m ) ，海马旁回( p a r a h i p p o c a m p a l ) ，下额叶( i n f e r i o rf r o n t a l ) 等腹侧 s 浙江大学博士学位论文引言 通路脑区的激活水平较高；而当记忆位置信息时，上部和下部顶叶皮层( s u p e r i o ra n d i n f e r i o rp a r i e t a lc o r t e x ) ，额上沟( s u p e r i o rf r o n t a ls u l c u s ) 等背侧通路脑区的激活水 平较高( c o u r t n e y ，u n g e r l e i d e r ，k e i l ，& h a x b y ，19 9 6 ；o w e r l ，m i l n e r ，p e t r i d e s ，& e v a n s ， 19 9 6 ；u n g e r l e i d e r ，c o u r t n e y ，& h a x b y ，1 9 9 8 ) 。 一些行为实验的结果也证明了表面特征信息记忆和空间信息记忆的双重分离。 具体地说，在表面特征信息记忆任务中( 如颜色记忆任务) 插入特征干扰子( 如无 关颜色) 会明显影响记忆绩效，而插入空间干扰子( 如无关位置) 则无明显影响。 类似的，在空间记忆任务中( 如位置记忆任务) 插入空间干扰子会造成明显影响， 而插入特征干扰子则无明显影响( k l a u e r & z h a o ，2 0 0 4 ；v u o n t e l a , r a m a , r a n i n e n ， a r o n e n ，& c a r l s o n , 19 9 9 ) 。 以往的视觉工作记忆研究侧重于强调对表面特征信息和时空信息记忆的分离， 已分别发展成为了视觉客体记忆和视觉空间记忆两个体系的研究。值得一提的是， 视觉客体记忆已成为当前认知心理学研究中的热点问题，有大量研究对客体表面特 征信息的存储和加工机制进行了探讨，发展出了一系列模型和理论，其中主要的模 型有三种：存储槽模型、资源池模型、两阶段模型。 1 1 4 1 存储槽模型( s l o tm o d e l ) 存储槽模型由强客体假说( s t r o n go b j e c th y p o t h e s i s ) 发展而来( l u c k & v o g e l ， 1 9 9 7 ；v o g e l ，e ta 1 ，2 0 0 1 ) ，是一种以离散方式存储客体的模型( c o w a n & r o u d e r ，2 0 0 9 ； f u k u d a , a w h ，& v o g e l ，i np r e s s ；r o u d e r ，e ta 1 ，2 0 0 8 ；z h a n g & l u c k ，2 0 0 8 ) 。该模型认 为，视觉工作记忆类似若干个存储槽，信息在其中的存储只受到客体个数的限制， 而与每个客体所含的信息量无关，只要信息被整合在一个客体中，就只占用一个存 储槽的空间。视觉工作记忆中一共约有3 4 个存储槽，当客体个数多于存储槽个数 时，多余的客体就完全不能被存储在视觉工作记忆中。 l u c k 和v o g e l 等人最早使用变化觉察式( l u c k & v o g e l ，1 9 9 7 ；v o g e l ，e ta 1 ， 2 0 0 1 ) 发现，当记忆1 3 个由单一简单特征( 如颜色) 构成的客体时，记忆绩效均接 近天花板水平，而当客体个数增加至4 个或更多时，记忆绩效开始随客体个数的增 加而降低。更为重要的是，即便当每个客体中的特征数增加至两个或四个时( 如包 含颜色、大小、朝向、缺口) ，记忆绩效仍然同记忆单特征一样。由此，l u c k 和 浙江大学博士学位论文 v o g e l 等人推论，视觉工作记忆的存储容量约为3 4 个客体，而- 9 每个客体包含的 信息量无关。 z h a n g 和l u c k 等人进一步的研究认为，不仅视觉工作记，t z , 中的存储槽的个数是 确定的，每个存储槽所能存储的客体的分辨率也是固定f f 寸( z h a n g & l u c k ，2 0 0 8 ) 。 z h a n g 和l u c k 采用了一种类似变化觉察范式的短时回忆范式( s h o r t t e r mr e c a l l p a r a d i g m ) ，即首先给被试短暂呈现若干色块，色块消失9 0 0 毫秒之后，出现一个 由1 8 0 种渐变颜色组成的连续色轮，要求被试在色轮上点出某一位置的记忆项的颜 色。如果被检测的色块没有存储在视觉工作记忆中，那么被试报告的颜色应当是在 整个色轮上随机选择出的一个颜色；如果被检测的那个色块存储在视觉工作记忆中 了，被试回忆报告出的颜色应当在检测项颜色的附近波动。他们通过最大似然估计 法将两部分反应分离开来，将反应函数分解为一个均匀分布和一个圆正态分布的叠 加( v o nm i s e sd i s t r i b u t i o n ) ，由均匀分布的高度值估计检测项被存储的概率，由圆 正态分布的标准差估计存储的精确性。实验结果发现，当记忆项个数增加时，每个 客体被存储的概率减小，而存储的精确性并没有发生变化。