（发展与教育心理学专业论文）工作记忆个体差异和记忆负荷对组块加工的影响.pdf

两南人学硕十学佗论文摘要 工作记忆个体差异和记忆负荷 对组块加工的影响 发展与教育心理学专业硕士研究生宋宏珂 指导教师徐展副教授 摘要 “组块”( c h u n k ) 最早是由m i l l e r 在1 9 6 5 年解释短时记忆广度时提出，指将若干记忆单位 联合成有意义的、较大的信息加工单元。随着记忆研究的进一步深入，b a d d e l e y 和h i t c h ( 1 9 7 4 ) 提出了工作记忆模型，对组块研究有了新的认识，认为工作记忆组块和短时记忆的组块不同， 工作记忆组块即加j = 时的少量表征要素，体现了工作记忆的容量有限，是将若干独立刺激绑 定在一起并保持在一个高通达状态的信息加工单元。 为了整合工作记忆中存储和加工之间的关系，o b e r a u e r ( 2 0 0 2 ) 提出了工作记忆同心圆 模型( t h ec o n c e n t r i cm o d e l ) ，并对组块的研究推进了一个新阶段。同心圆模型将工作记忆分为 3 个不同的功能区：长时记忆激活部分容量很大；直接存取区( t h er e g i o no f d i r e c ta c c e s s ) 可存 储4 个组块；注意聚焦( t h ef o c u so f a t t e n t i o n ) 可存储1 个组块。近期一篇探讨注意聚焦功能 的研究中，o b e r a u e r 年t l b i a l k o v a ( 2 0 0 9 ) 又首次提出了两个新的组块概念：规则组块( o r d e r e d c h u n k ) 和自由组块( f r e ec h u n k ) ，规则组块即聚焦的所有成份都将按照特定的顺序绑定在组 块中；自由组块即聚焦的所有成份并不是按照同定的顺序被绑定到组块中，成份之间交换作 用，原组块仍可用。该研究中的组块和m i l l e r 等提出的存在一定的差异，前者更倾向一种“动 态”的组块加工，而后者贝0 是一种“静态”的加工单元。 本文在o b e r a u e r 和b i a l k o v a ( 2 0 0 9 ) 研究的基础上，通过两个实验，探讨了心算任务和空 间推理任务中两类“组块加工”的认知机制，研究其是否受工作记忆能力的个体差异和记忆 负荷的影响，深入了解了两类组块加工的认知实质以及两者之间的异同，进一步验证了同心 圆模型。 为了更好的区分工作记忆的个体差异，本研究采用两类测试任务。实验1 和实验2 分别用 复杂广度任务( c o m p l e xs p a nt a s k ) 和n b a c k 任务区分工作记忆能力高低，另一方面，通过变 化呈现刺激的个数来改变记忆负荷。每个实验都分a 、b 部分，a 部分探讨心算任务任务，b 部分 探讨空间推理任务。结论如下： i 两南大学硕十学位论文 摘要 ( 1 ) 随着记忆负荷的增加，两类组块加工水平都出现显著下降，验证了集大小效应( s e t s i z e e f f e c t ) 。 ( 2 ) 由经典复杂广度任务测得的个体差异都不影响两类组块加工水平，而由n b a c k 任务测 得的个体差异则对两类组块加工都产生了显著的影响，进一步验证了工作记忆同心圆模型中 直接存取区和注意聚焦区的分离，证明了两类组块加工的认知机制为一种执行加工成份。 ( 3 ) 通过a 、b 部分实验结果的进一步分析表明，虽然两种组块加工在认知机制上存在很大 的共性，但规则组块加工与自由组块加工相比，前者更依赖于执行加工功能，但也不排除由 于两种任务需求不同而导致两类组块加工在部分结果中出现的不一致。 关键词：工作记忆个体差异记忆负荷同心圆模型自由组块规则组块 i i 两南人学硕十学何论文 a b s t r a c t t h e i m p a c t o ft h e p r o c e s s i n go f c h u n kb y i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e si nw o r k i n g m e m o r y a n d m e m o r yl o a d m a jo r ：d e v e l o p m e n t a l a n de d u c a t i o n a lp s y c h o l o g y d o m a i n ：c r e a t i v et h i n k i n ga n dl e a r n i n g s u p e r v i s o r ： a s s o c i a t ep r o f x uz h a n a u t h o r ： s o n gh o n g k e a bs t r a c t ”c h u n k ”w a sf i r s tu s e db ym i l l e rt oi n t e r p r e ts h o r t - t e r mm e m o r ys p a ni n19 6 5 ，i tr e f e r st o c o m b i n et h en u m b e ro fu n i t si n t oam e a n i n g f u l ，l a r g e ri n f o r m a t i o nu n i t so fm e m o r yu n i t w i t ht h e f u r t h e rs t u d yo nm e m o r y , b a d d e l e ya n dh i t c h ( 19 7 4 ) p u tf o r w a r daw o r k i n gm e m o r ym o d e l ，t h e y h a v ean e wu n d e r s t a n d i n ga b o u t ”c h u n k ”t h a ti ti sd i f f e r e n tb e t w e e nw o r k i n gm e m o r yc h u n ka n d s h o r t - m e m o r yc h u n k , w o r k i n gm e m o r yc h u n ki sl i t t l er e p r e s e n t a t i o nf o rp r o c e s s i n gw h i c he m b o d i e s t h el i m i t e dw o r k i n gm e m o r yc a p a c i t y , i ti sau n i to fp r o c e s s i n gi n f o r m a t i o nw h i c hi sa b l et ob i n da n u m b e ro fi n d e p e n d e n ts t i m u l u st o g e t h e rw h i l em a i n t a i n e di nah i i g ha c c e s s i b l es t a t e sf o rt h e u p c o m i n gc o g n i t i v ep r o c e s s i n g i no r d e rt oi n t e g r a t et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ns t o r a g ea n dp r o c e s s i n gi nw o r k i n gm e m o r y , o b e r a u e r ( 2 0 0 2 ) p r o p o s e dt h ew o r k i n gm e m o r yc o n c e n t r i cm o d e lw h i c hp r o m o t e st h es t u d i e so n c h u n kt oan e wl e v e l w o r k i n gm e m o r yi sd i v i d e di n t ot h r e ed i f f e r e n tf u n c t i o n a la r e a si nc o n c e n t r i c m o d e l ，t h ea c t i v a t e dp a r to fl o n g - t e r mm e m o r yw i t hi n f i n i t ec a p a c i t y , t h er e g i o no fd i r e c ta c c e s s h o l d i n g4i t e m so rc h u n k s ，t h ef o c u so fa t t e n t i o nh o l d i n g1i t e mo rc h u n k o b e r a u e ra n db i a l k o v a ( 2 0 0 9 ) f i r s tp r o p o s e dt w on e wc o n c e p to fc h u n k ：o r d e r e dc h u n ka n df r e ec h u n ki nas t u d ya b o u tt h e f u n c t i o no ff o c u so fa t t e n t i o n t h eo r d e r e d c h u n k i n ga s s u m e st h a te l e m e n t sa r eb u n d l e di naf i x e d o r d e rw i t h i nt h ec h u n l 【s ot h a te a c hi sa s s i g n e daf i x e dr o l e t h ef r e e - c h u n k i n ga s s u m e st h a t e l e m e n t sa r en o tl i n k e dt oaf i x e do r d e rw i t h i nt h ec h u n k , s ot h a tt h ec h u n kc a nb er e u s e dw h i l et h e e l e m e n t si ni ts w a pt h e i rr o l e s t h ec h u n ki nt h i ss t u d yi sd i f f e r e n tf r o mt h eo n em i l l e rp r o p o s e d ，t h e f o r m e ri sm o r ei n c l i n e dt oak i n do f ”d y n a m i c ”c h u n kp r o c e s s i n g , w h i l et h el a t t e ri sa ”s t a t i c ” p r o c e s s i n gu n i t b a s i n go nt h eo b e r a u e r & b i a l k o v a ss t u d yi n2 0 0 9 w ed i s c u s st h ec o n g n i t i v em e c h a n i s mo f i i i 两南大学硕f ：学位论文 a b s t r a c t t h et w on e wc h u n k sp r o c e s s i n gi nt w oe x p e r i m e n t s t h ea i mo ft h i ss t u d yi st oe x p l o r ew h e t h e rt h e f l e wc h u n kp r o c e s s i n gi sa f f e c t e db yi n d i v i d u a ld i f f e r e n c e si nw o r k i n gm e m o r ya n dm e m o r yl o a d a n ds i m i l a r i t i e sa n dd i f f e r e n c e sb e t w e e nt h et w on e wc h u n kp r o c e s s i n g ，t ov e r i f yt h ec o n c e n t r i c m o d e lo fw o r k i n gm e m o r yf u r t h e r i no r d e rt od i s t i n g u i s hi n d i v i d u a ld i f f e r e n c e si nw o r k i n gm e m o r y b e t t e r , w eu s e dt w ot y p e so ft e s tt a s k s o no n eh a n d ，w eu s ec o m p l e xw o r k i n gm e m o r ys p a nt a s k s a n dn - b a c kt a s kt od i s t i n g u i s hi n d i v i d u a ld i f f e r e n c e si nw o r k i n gm e m o r yi ne x p e r i m e n t1a n d2 r e s p e c t i v e l y , o n et h eo t h e rh a n d ，w ec h a n g et h em e m o r yl o a db yv a r y i n gt h en u m b e ro fm e m o r i z i n g s t i m u l u s f o re a c he x p e r i m e n ti s c o m p o s e db y ap a r ta n dbp a r t , p a r tao fm e n m la r i t h m e t i c p r o c e s s i n gt a s k s ，p a r tbo fs p a t i a lr e a s o n i n gt a s k s t h ec o n c l u s i o n si n d i c a t et h a t ： 1 晰t 1 1t h ei n c r e a s eo fm e m o r yl o a d t h el e v e lo fp r o c e s s i n go ft h et w on e wc h u n kh a v ea r e m a r k a b l ed e c l i n ew h i c hv e r i f yt h ee f f e c to fs e t s i z ee f f e c t 2 i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e si nw o r k i n gm e m o r yh a v en oi n f l u e n c eo nt h ep r o c e s s i n gl e v e lo f t w ok i n d so fc h u n kw h i c hi sm e a s u r e db yc o m p l e xw o r k i n gm e m o r ys p a nt a s k s ，b u tt h e r ei sa s i g n i f i c a n td i f f e r e n c ei nt h ep r o c e s s i n gl e v e lo ft w ok i n d so fc h u n kb e t w e e nh i i g ha n dl o ww o r k i n g m e m o r yi n d i v i d u a l sw h i c hi sd i s t i n g u i s h e db yn - b a c kt a s k ，t h er e s u l t sf u r t h e rv e r i f yt h es e p a r a t i o no f t h er e g i o no fd i r e c ta c c e s sa n dt h ef o c u so fa t t e n t i o ni nt h ec o n c e n t r i cm o d e lo fw o r k i n gm e m o r y , a n da l s os h o w st h a tt h ec o g n i t i v em e c h a n i s mo ft w ot y p e so fc h u n kc o u l db er e g a r d e da so n ea s p e c t o ft h ea b i l i t yo fe x e c u t i v ec o n t r 0 1 3 t h r o u g hf u r t h e ra n a l y s i so fp a r taa n dp a r tbr e s u l t s ，t h es t u d ys h o w st h a ta l t h o u g ht h et w o k i n d so fp r o c e s s i n go fc h u n kh a v eas t r o n gc o m m o n a l i t yi nc o g n i t i v em e c h a n i s m ，t h e r es h o ws o m e d i f f e r e n tr e s u l t sb e t w e e nt h et w ot y p e so fc h u n k o n er e a s o nm a yb et h a to r d e r e dc h u n ki sm o r e d e p e n d e n c eo ne x e c u t i v ec o n t r o lt h a nf r e ec h u n k ；t h eo t h e rr e a s o nm a yb et h ed i f f e r e n c eo ft a s k d e m a n d sb e t w e e nt h et w ot y p e so fc h u n k k e yw o r d s ：i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e si nw o r k i n gm e m o r y , m e m o r yl o a d ，t h ec o n c e n t r i c m o d e lo fw o r k i n gm e m o r y , f r e ec h u n k ，o r d e r e dc h u n k i v 独创性声明 本人提交的学位论文是在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。论文中引用他人已经发表或出版过的研究成果，文中己加了 特别标注。对本研究及学位论文撰写曾做出贡献的老师、朋友、同仁 在文中作了明确说明并表示衷心感谢。 学位论文作者：签字日期：年月 日 学位论文版权使用授权书 、 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院( 筹) 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，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，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：导师签名： 签字日期：年月 日签字日期：年 月 日 两南大学硕十学何论文1 引青 皇曼曼曼曼曼曼曼量曼皇曼曼曼曼曼曼! ! 曼! 曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼舅i i iii i 一 o 量曼曼曼曼曼曼曼曼皇曼曼曼曼曼曼曼曼曼 1引言 1 1 工作记，l i 乙的同心圆模型 工作记。f l l ( w o r k i n gm e m o r y ，下文简称w m ) 模型在2 0 世纪已经提出( b a d d e l e y & h i t c h ，1 9 7 4 ) ，但是其存储和加工之间的关系仍不明确，为了更好的整合两者之 间的关系，部分研究者就用对存储在w m 中同时又被用于当前加工的刺激的选择 性注意来调解两者之间的关系，早期代表性的观点是c o w a n ( 1 9 8 8 ，1 9 9 9 ) 提出的 双层次工作记忆模型，共有2 个不同的功能成分：一是长时记忆的激活区，负责 存储用于直接回忆的刺激；一是有注意聚焦( t h ef o c u so f a t t e n t i o n ) 参与的快捷加 工通道，负责存储将要用于当前认知加工的刺激。该模型提出以来，关于快捷加 工通道的存储容量是1 个或4 个刺激或组块存在着很大的争议。o b e r a u e r ( 2 0 0 2 ) 进一步修订该模型，将双层次工作记忆模型中注意聚焦参与的快捷加工通道区划 分为两部分，提出了3 功能区的同心圆模型( t h ec o n c e n t r i cm o d e l ) ( 如图1 所示) 。 这3 个功能区分别为：注意聚焦( t h ef o c u so fa t t e n t i o n ) ，其内的信息是当前认知 加工直接指向的对象，只能存储一个刺激或组块；直接存取区( t h er e g i o no f d i r e c t a c c e s s ) ，该区是当前认知加工对象的“后备军，可存储4 个刺激或组块；长时记 忆激活部分( t h ea c t i v a t e dp a r to fl o n g t e r mm e m o r y ) ，存储着长时记忆中被短时激 活的信息表征，其作用类似于b a d d e l e y 工作记忆模型中情景缓冲器( e p i s o d i c b u f f e r ) ( b a d d e l e y , 2 0 0 0 ) ，该区信息不受刺激长度的影响，多用于瞬时回忆，较长 时间后会被遗忘( o b e r a u e r , 2 0 0 2 ) 。 图1w m 的l 司心圆模型 注：接点和连线表示长时记忆信息表征网络，其中黑色结点刺激处于激活状态。部分被激活结点处于较大椭 网的直接存取区；中间较小椭圆的激活结点被注意聚焦进行加工；直接存取区外被激活的刺激形成长时记忆 激活区( o b e r a u e r , 2 0 0 2 ) 。 验证该模型的主要证据是系列长度效应( 1 i s tl e n g t he f f e c t ) 和客体转换效应 ( o b j e c t s w i t c he f f e c t ) ，其中前者验证了直接存取区和长时记忆激活区的分离，后者 验证了直接存取区和注意聚焦的分离。系列长度效应也称集大小效应( s e t s i z e e f f e c t ) ，指当存储的刺激用与将要进行的认知加工时，被试的反应时随着存储刺激 长度( 或集大小) 的增加而增加；而当存储的刺激与将要进行的认知加工无关时， 两南大学硕十学位论文 l 引言 被试的反应时则不受存储刺激长度的影响( o b e r a u e r , 2 0 0 1 ，2 0 0 2 ，2 0 0 5 b ；o b e r a u e r & k l i e g l ，2 0 0 6 a ) 。o b e r a u e r ( 2 0 0 2 ，2 0 0 6 ) 认为是由于两类刺激存储在不同的功能区： 与认知加工有关的刺激存储在容量有限的直接存取区，此时刺激长度会影响当前 加工；而与认知加工无关的刺激则存储在长时记忆激活区，该区存储不受刺激长 度的影响。客体转换效应是指前后两次加工对象不一致时，加工所需的反应时要 明显的慢于前后对象一致时所需的反应时，于是研究者认为正在加工的对象和识 记的对象存储在不同的功能区( g a r a v a n ，1 9 9 8 ；o b e r a u e r , 2 0 0 2 ，2 0 0 3 ) ，该效应验证 了注意聚焦区与直接存取区存储容量的差异，前者只能存储一个刺激或组块，后 者可存储4 个刺激或组块。 同心圆模型对理解工作记忆的认知加工机制特别是存储和加工之间的关系起 着重要的作用。其中长时记忆激活部分和中心圆部分( 注意聚焦和直接存取区) 反映了传统意义上的存储和加工之间的关系( c o w a n ，1 9 8 8 ，1 9 9 9 ；o b e r a u e r , 2 0 0 1 ， 2 0 0 2 ，2 0 0 5 a ；o b e r a u e r & g 6 t h e ，2 0 0 6 b ) ，存储刺激是否被注入更多的注意资源而用 于当前加工是连接两者的纽带。长时记忆激活区的刺激不用于当前加工任务，被 暂时存储，相当于w m 的存储功能；中央部分的刺激将用于当前加工，相当于 w m 的加工功能( 郑允佳，金志成，2 0 0 9 ) 。长时记忆激活区通过直接存取区间接与 注意聚焦内的信息联系，长时记忆激活的表征只能间接影响当前的认知任务( 郑 允佳，金志成，2 0 0 9 ) 。其中直接存取区和注意聚焦则反映了新的存储和加工之间的 关系( o b e r a u e r ，2 0 0 1 ，2 0 0 6 ) ，同时体现了注意转移的认知机制，存储的刺激是否 具有最高的可存取性( a c c e s s i b i l i t y ) 是连接两者的纽带( o b e r a u e r , 2 0 0 1 ，2 0 0 2 ， 2 0 0 6 ) 。 同心圆模型提出之前，注意聚焦的存储容量存在着很大争议。早期m c e l r e e 和d o s h e r ( 1 9 8 9 ) 的研究采用修订版的斯滕伯格再认任务，结果发现最后一项刺 激的提取速度最快，于是作者认为最后一项刺激依然存储在注意聚焦之内，而以 往的刺激则存储在容量有限的注意聚焦之外，最终导致提取时间增加。g a r a v a n ( 1 9 9 8 ) 在研究中采用客体转换范式( o b j e c e t s w i t c hp a r a d i g m ) ，最终得出结论： 注意聚焦的容量为一个刺激。在该任务中，随机呈现两种类型的几何图形，一次 呈现一种图形，让被试计算图形出现的个数，结果发现，当前后两个图形不一致 时，个体计算所需的反应时比前后两个图形一致时增加3 0 0 m s 。然而在v e r h a e g h e n , c e r e l l a 和b a s a k ( 2 0 0 4 ) 的研究中，却得出了另一种结论：通过修订版的n b a c k 任务对个体进行训练，个体注意聚焦的范围可扩大至4 个刺激。该结论与早期 c o w a n ( 2 0 0 1 ) 的观点一致。其后o b e r a u e r ( 2 0 0 6 ) 指出上述研究将直接存取区和 注意聚焦的功能混淆，于是作者采用修订版的n - b a c k 任务，将注意聚焦和直接存 取区进行了区分，结果发现通过训练客体转换代价仍然存在，注意聚焦的范围依 2 两南大学硕十学何论文 1 引青 然为一个刺激，而直接存取区的存储范围可增至四个刺激。上述研究都承认注意 聚焦的有限性，但在存储容量上存在很大分歧。 同心圆模型的提出，解决了w m 注意聚焦的容量争议问题。其将注意聚焦分 为狭义注意焦点( n a r r o wa t t e n t i o n a lf o c u s ) 和广义注意焦点( b r o a da t t e n t i o n a lf o c u s ) ， 前者即同心圆模型中最中心的注意聚焦，存储容量为一个刺激或组块( m c e l r e e ， 2 0 0 1 ；g a r a v a n ，1 9 9 8 ；o b e r a u e r ，2 0 0 3 ) ；后者即同心圆模型中的直接存取区，存储容 量为4 个刺激和组块( c o w a n ，2 0 0 1 ；v e r h a e g h e n ，e ta 1 ，2 0 0 4 ) 。另一些研究者则解 释为：注意聚焦可同时保持约4 个刺激或组块，但某个刺激可被优先加工( c o n w a y , e ta 1 2 0 0 5 ) 。 1 2 工作记忆的个体差异 工作记忆的个体差异主要体现在存储和加工之间的差异，用于测试w m 个体 差异的范式有多种，从最早的简单广度任务( s i m p l es p a nt a s k ) 到后期的复杂广度 任务( c o m p l e xs p a nt a s k ，下文简称c s t ) 和n b a c k 任务。在简单广度任务如数字 排序测验、c o r s i 模板任务中，被试被呈现一系列的视觉刺激物，然后进行序列回 忆加工，任务中很少涉及对信息的主动加工，因此大部分研究者认为简单广度任 务主要测试个体在短时记忆能力上的差异。 随着w m 研究的不断深入，研究方法的不断完善，产生了新的实验范式：c s t ( c o n w a y , c o w a n ，b u n t i n g ，t h e r r i a u l t ，& m i n k o f f , 2 0 0 2 ；c o n w a y , e ta 1 ，2 0 0 5 ) ，如： 阅读广度任务( d a n e m a n & c a r p e n t e r , 1 9 8 0 ) 、计算广度任务( t u m e r & e n g l e ，1 9 8 9 ； u n s w o r t h & e n g l e ，2 0 0 5 ) 、操作广度任务( c a s e ，k u r l a n d ，& g o l d b e r g ，1 9 8 2 ) 等， 多采用复杂的双任务范式，要求被试同时进行项目的存储和加工。如在操作广度 任务( o p e r a t i o ns p a nt a s k ) 中，被试在进行一系列计算加工的同时还需识记无关单 词( c a s e ，k u r l a n d ，& g o l d b e r g ，1 9 8 2 ) ；d a n e m a n 和c a r p e n i e r ( 1 9 8 0 ) 创建的阅读 广度任务，要求被试大声朗读句子或判断句子的真实性，同时识记每个句子的尾 词或其他目标词，最后序列回忆识记项目。其它的广度任务与上述两种任务相似， 都是在识记无关刺激的同时进行高级认知加工操作。研究表明c s t 和复杂的高级 认知能力( 如阅读理解能力、心算能力和空间推理能力等) 之间也存在一定的相 关( j a r r o l d & t o w s e ，2 0 0 6 ) 。但部分研究表明，c s t 所测得的工作记忆容量差异主 要和存储能力有关，而和加工效率关系不大( s w a n s o n , 1 9 9 9 ；t o w s e ，h i t c h ，& h u t t o n , 19 9 8 ，2 0 0 0 ) 。u n s w o r t ha n de n g l e ( 2 0 0 7 a , 2 0 0 7 b ；m o g l e ，l o v e a ，s t a w s k i ，& s l i w i n s k i ， 2 0 0 8 ) 等认为经典c s t 测得的个体差异主要体现了保持初级记忆( p r i m a r y m e m o r y ) 中信息可得性和从次级记忆( s e c o n d a r ym e m o r y ) 中提取信息的个体差 异。金志成和隋洁( 1 9 9 9 ) 的研究也发现，经典广度任务所测得的学习困难学生的工作 3 两南大学硕 学位论文1 引言 记忆容量较低主要是由存储能力造成。由此可见，c s t 虽然进一步加大了操作加 工的难度，但所测得的w m 个体差异仍比较侧重个体在存储能力上的差异，又称 工作记忆广度( w o r k i n gm e m o r ys p a n ，下文简称w m s ) 的个体差异。 另一个应用比较广泛的范式即n b a c k 任务，该范式也是研究w m 脑认知神经 机制的常用“候选人”( o w e n ，m c m i l l a n ，l a i r d ，& b u l l m o r e ，2 0 0 5 ) 。在任务中，不 但包含对倒数第n 个刺激的存储，还涉及对当前存储信息不断的主动操作加工， 更能体现w m 的“工作特性。一般的n b a c k 任务操作流程如下：被试需将当前 刺激与前面第n 个刺激相比较，通过控制当前刺激与目标刺激间隔的刺激个数来 操纵负荷。当n = l 时，更多的体现了w v l 的刷新加工能力，随着n 的不断增加， 记忆负荷也逐渐增大。有研究表明，n b a c k 任务和经典c s t 之间低相关( o b e r a u e r , 2 0 0 5 a ；k a n e ，c o n w a y , m i u r a , & c o l f l e s h ，2 0 0 7 ) ，两种任务并不共享单一认知资源， 各自偏向于w m 的不同功能成份。n b a c k 任务与c s t 相比：识记的刺激量更少更 不固定，也不是对存储内容的简单记忆，而是对刺激及其序列位置之间绑定的存 储、构建和更新加工，以及对无关刺激绑定的抑制，是一种连续的动态操作加工， 更多的体现了w m 的执行功能( f r i e d m a n ，e ta 1 ，2 0 0 6 ，s c h m i e d e k , h i l d e b r a n d t ， l 6 v d 6 n ，w i l h e l m ，& l i n d e n b e r g e r , 2 0 0 9 ) 。由n b a c k 任务测得的个体差异则称为工 作记忆能力( w o r k i n gm e m o r yc a p a c i t y ，下文简称w m c ) 的个体差异。 工作记忆个体差异的实质，存在着不同的观点。早期代表性的观点是抑制假 设理论( h a s h e r , z a c k s ，& m a y ，1 9 9 9 ) ：w m 容量差异的主要原因是个体抑制无关 信息的能力不同，低w m 容量个体抑制无关信息的能力较低，而高w m 容量个体 抑制无关信息的能力则较高，因为w m 中包含很多的无关信息，可用于认知加工 的工作记忆资源较少，因此抑制能力较低的个体其w m 容量较低。另一个代表性 的观点即捆绑( b i n d i n g ) 假设理论( o b e r a u e r , 2 0 0 5 a ) - 低w m 容量个体无法很好 的将直接存取区内刺激及其背景信息进行绑定，无法很好的区分相关信息与无关 信息，导致被试的认知加工受无关信息的干扰。即不同w m 容量的个体将直接存 取区内存储内容及其背景信息捆绑以形成新结构的能力不同，或者保持这种新结 构的容量存在差异。o b e r a u e r ( 2 0 0 5 a ) 采用局部辨别任务( 1 0 c a li d e n t i f i c a t i o n t a s k ) 验证了上述假设。在实验中，首先在屏幕中央呈现一系列有方框背景的目标刺激， 在探测阶段，随机选择一个位置的背景方框呈现探测刺激，要求被试判断该刺激 是否为该方框中原来的目标刺激。在任务中，被试不仅要识记目标刺激，还要识 记方框背景的位置信息，更注重个体在w m 中对刺激及其背景进行捆绑以形成新 结构的能力。结果表明，不同w m 容量的个体差异一方面是由个体对无关信息抑 制能力不同造成，另一方面则是由于个体将直接存取区内刺激及其背景进行绑定 形成新结构的能力不同。研究的最后用结构方程模型进一步证实了上述结论：当 4 两南火学硕十学何论文1 引言 认知任务中涉及w m 内容的捆绑时，与w s t 存在相关，并且对捆绑要求越高， 两种任务之间的相关性也越高。最终o b e r a u e r ( 2 0 0 5 a ) 将其归结为直接存取区的 另一功能：对w m 信息表征进行捆绑以形成并保持这种新结构的能力，w m 容量 有限则反映了这种捆绑能力容量的有限性( o b e r a u e r , 2 0 0 5 a ；o b e r a u e r , s o p ，w i l h e l m ， & s a n d e r , 2 0 0 7 ；o b e r a u e r & b i a l k o v a , 2 0 0 9 ) 。进一步研究表明，直接存取区的捆绑能 力是跨领域( d o m a i n g e n e r a l ) 的，如可同时对空间和言语的信息进行捆绑( b a o ，l i ， & z h a n g 2 0 0 7 ) 。 1 3 组块加工 “组块 ( c h u n k ) 最早是由m i l l e r 在1 9 6 5 年解释短时记忆广度时提出，其认 为如果个体对材料加以组织并进行再编码，则记忆的信息容量就会扩大，为此提 出了“组块”( c h u n k ) 的概念。组块是指将若干记忆单元联合成有意义的、较大的 信息a n - r _ 单元。例如，英文单词“c h u n k ”，对懂英文的个体来讲，构成了一个组块 ( 意义单元) ，而不懂英文的个体则视之为5 个独立的意义单元。随着记忆研究的 进一步深入，b a d d e l e y 和h i t c h ( 1 9 7 4 ) 提出了工作记忆模型，指出工作记忆的容 量有限，在加工时只有少量的表征要素，即所谓的组块：能将若干独立刺激绑定 在一起并保持在一个高通达状态的信息加工单元。 工作记忆同心圆模型提出以后，许多研究表明注意聚焦的范围只能是一个组 块或刺激。那它又是如何参与高级认知的加工呢? 以往研究大部分都只关注一个 刺激的注意聚焦，然而多位数的心算、言语理解、空间推理等高级认知都涉及两 个或多个成分之间信息的表征和加工。如在言语理解中我们经常用动词与主语或 者宾语之间的关系来构建心理模型，表征对象和行为之间的联系、对象之间在位 置和空间中的联系等；同样在多位数的心算任务中，我们需要同时提取两个数字 及其各自的关系表征来进行加减运算。 于是o b e r a u e r 和b i a l k o v a 在2 0 0 9 年研究中进一步探讨了注意聚焦可否同时存 储两个刺激。该研究采用单、双通道范式( d u a l a c c e s sp a r a d i g m ) ( 在后续实验中 会详述) 和结构建模的研究方法，一系列三个实验深入分析了心算任务和空间推 理任务中注意聚焦的功能。并在研究中提出了两个新的组块概念：规则组块 ( o r d e r e dc h u n k ) 和自由组块( f r e ec h u n k ) 。前者是指聚焦的所有成份都将按照特 定的顺序绑定在组块中，如在言语理解的动宾短语搭配中，第一个词意指“具体动 作”，第二个词则为“动作的对象”；后者是指聚焦的所有成份并不是按照固定的顺 序被绑定到组块中，成份之间交换作用，原组块仍可用。结果表明：在心算任务 任务中个体主要按照自由组块( f r e ec h u n k ) 的形式进行注意聚焦，空间推理任务 中则采用规则组块的形式进行注意聚焦。该研究中的组块和m i l l e r 提出的存在一 5 两南大学硕十学何论文1 引言 曼曼置皇! 曼曼im lmm 曼 定的差异，前者更倾向于一种“动态”的组块加工，而后者则是一种“静态 的 加工单元。 1 4 问题提出 在高级认知中所有的激活都离不开“关联信息( r e l a t i o n a li n f o r m a t i o n ) ”的表 征和加工：即两个或多个成份是如何相互联系在一起。工作记忆则是一个负责为 高级认知提供可利用信息的系统。因此w m 必须具备两个基本的功能：一是可以 保持关联信息的关系表征，二是对该类表征进行加工。在同心圆模型中，保持关 系表征是直接存取区的功能，主要负责构建和存储刺激表征之间的短时绑定、刺 激的空间和时间定位表征、刺激与其角色作用之间的短时绑定等。如在o b e r a u e r 和b i a l k o v a 在2 0 0 9 年的研究中，数字和颜色之间的绑定、数字和空间位置的绑定 等都是直接存取区在起作用；而注意聚焦的功能则是为新的绑定表征提供选择性 通道，用于当前的认知加工。可以说，焦点( f o c u s ) 即w m 存储内容与加工系统 的分界面。 如何理解两个刺激的同时聚焦对进一步认识w m 与高级认知加工之间的关系 起着重要的作用，依据o b e r a u e r 和b i a l k o v a 在2 0 0 9 年的研究结果：注意聚焦的信 息不只包含刺激本身，还包含刺激的特征绑定，即按照组块的形式被加工。关注 组块加工水平( t h ea b i l i t yt oc h u n ke l e m e n t s ) ，即个体能够迅速将两个刺激组合为 一个整体用于当前加工的能力，为我们深入理解注意聚焦的认知机制提供很好的 平台。 本文在o b e r a u e r 和b i a l k o v a ( 2 0 0 9 ) 研究的基础上，进一步探讨高级推理任 务中“组块加工”的认知机制，研究其是否受w m 个体差异和记忆负荷的影响， 进一步验证工作记忆同心圆模型中直接存取区和注意聚焦区的功能分离，深入了 解组块加工和工作记忆之间的关系。 6 两南人学硕卜学位论文2 研究构想 2 研究构想 2 1 研究目的 总目的：研究不同工作记忆个体在组块加工上是否也