（发展与教育心理学专业论文）数字工作记忆广度对反应抑制影响的脑机制.pdf

两南大学硕士学何论文摘要 数字工作记忆广度对反应抑制影响的 脑机制 发展与教育心理学硕士研究生邹高祥 指导教师沃建中教授 摘要 以在校大学生为被试 把被试分成两组 即工作记忆广度高低两组 采用事件相关电位 进行g o n o g 0 任务 对比研究反应抑制的脑内时程动态变化 结果发现 两种被试都存在冲突 n o g o 刺激比无关n o g o 刺激的反应时的显著差异 广度低组的抑制效应明显强于广度高组 被试 在完成g 0 n o g o 刺激任务材料的反应任务时所诱发的e r p 成分存在差异 具体为高广度组表现 为在31 6 5 9 6m s 内 无关n o g o 束i j 激比冲突n o g o 刺激诱发一个更大的e r p 成分 p 3 主要分布 于额中部电极 低广度组反应抑制表现为无关n o g o 刺激比冲突n o g o 束i j 激在4 2 0 5 7 2m s 内诱 发一个更正的e r p 成分 p 3 主要分布于左侧额顶叶 在6 3 6 6 5 6 m s 内诱发一个更负的e r p 成分 n 5 0 0 主要分布于中后部 研究结果表明工作记忆广度会影响反应抑制的脑内时程变 化 关键词 工作记忆广度反应抑制事件相关电位 e r p 西南大学硕十学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t i g n o r i n gi r r e l e v a n ti n f o r m a t i o nb e c o m e sm o r ed i f f i c u l tw i t hd i s r u p t i n gw o r k i n gm e m o r y f u n c t i o n s t h ep r e s e n tc r o s s s e c t i o n a ls t u d ya d d r e s s e dt h i si s s u eb y i n v e s t i g a t i n gw o r k i n gm e m o r y c a p a c i t yd i f f e r e n c e si nt h ea b i l i t yt ow i t h h o l dar e s p o n s et on o n t a r g e ts t i m u l i 1 2h i 曲s p a n 2 0 2 4 y e a r s a n d1 4l o ws p a n 2 0 2 4 y e a r s p a r t i c i p a n t sp e r f o r m e dt w og o n o g ot a s k s s i m p l ev s c o m p l e x i nt h es i m p l et a s kt h es u b j e c t sr e s p o n d e dt ob l u exa n dr e do t a r g e tg os t i m u l i w h i l ew i t h h o l d i n g r e s p o n s e st ot h eb l u eoa n dr e dx c o n f l i c tn o g os t i m u l i a n dt on u m b e r so fe i t h e rc o l o r i r r e l e v a n t n o g os t i m u l i i nt h ec o m p l e xv e r s i o n 4v o w e l sa n d4c o n s o n a n t sw e r eu s e di n s t e a do f0a n dx a c c u r a c y r e s p o n s et i m e s r t s a n de v e n t r e l a t e dp o t e n t i a l s e r o s w e r er e c o r d e d b o t hh i g hs p a n a n dl o ws p a ng r o u p sm a d em o r ec o m m i s s i o ne r r o r st oc o n f l i c tn o g os t i m u l i m e a n6 a n d9 i nt h e s i m p l ea n dc o m p l e xt a s k s r e s p e c t i v e l y c a p a c i t yd i f f e r e n c e sn o ts i g n i f i c a n t t h a nt oi r r e l e v a n tn o g o s t i m u l i m e a n 左 的信号改变有关 对简单任务 n o g o 事件与前s m a 的激活有关 高工作记忆负荷的 计数任务引发了右背外侧前额 r i g h td o r s o l a t e r a lp r e f r o n t a lc o r t e x 的n o g o 激活 这些 发现表明反应抑制的神经机制可能跟任务有关 前s m a p r e s m a 对不必要的运动抑制是必需 的 而当工作记忆负荷增加时 起了重要作用的脑区域是背外侧前额 d o r s o l a t e r a l p r e f r o n t a lc o r t e x i s 工作记忆的脑区域 前人也做了研究 例如 当前解释工作记忆广度个体差异机制的模 型大多是通过行为实验得到的 任何行为都会有相应的大脑加工机制 那么不同工作记忆广度 的被试在大脑加工机制上是否存在差异呢 o s a k a 2 0 0 4 伸1 使用视觉呈现的工作记忆阅读广度 任务比较了高广度组被试与低广度组被试的大脑激活区域的差异 研究发现两组被试在前扣 带回 a n t e r i o rc i n g u l a t ec o r t e x 简称a c c 区和左额下回 1 e f ti n f e r i o rf r o n t a lg y r u s 简称i f g 的激活程度存在显著差异 此外实验还发现 高广度组被试a c c 区与i f g 区信号变 化的相关高于低广度被试组 这个结果说明 与低广度被试相比 高广度被试有更多的a c c 区 与i f g 区之间的神经网络系统被激活 t o d d 2 0 0 4 副研究也发现 后部顶叶 p o s t e r i o r p a r i e t a lc o r t e x 的激活强度能够解释被试在视觉短时记忆上的个体差异 总体来说 从这些研究中可以看出 反应抑制和工作记忆产生的脑区域有相同的地方 都是a c c 也有不 同的地方 反应抑制在 前额皮层 d l p f c 和前额区域 等 而工作记忆在 左额下回 1 e f t i n f e r i o rf r o n t a lg y r u s 简称i f g 1 1 4 反应抑制g o n o g o 范式 反应抑制 r e s p o n s ei n h i b i t i o n 在人们日常生活中发挥着控制 调整人们行为的重要 作用 主要是指抑制由某一刺激引起的动作反应的能力 我们使用常用的研究反应抑制范式之一就是g o n o g o 范式 b u t t e r 1 9 6 9 p a s s i n g h a m 3 西南人学硕十学位论文 第一部分文献综述 1 9 7 2 在经典的g o n o g o 范式中 被试被要求对预定的刺激作出g o 的反应及作出n o g o 的反 应抑制 在g o n o g o 范式的任务中 令被试反应的刺激叫做g o 刺激 即靶刺激 不需被试反应的 刺激 叫做n o g o 刺激 一系列的刺激呈现于被试并要求在规定的时间内对指定的靶目标进行 反应 抑制对指定的非靶目标反应 反应抑制可以通过分析正确的n o g o 实验数据进行研究 s t e w a r th m o s t o f s k ve ta 1 2 0 0 3 t o d ds b r a v e r 2 0 0 1 认为 g o n o g o 任务是事件 类型的不同频率可能导致反应处理冲突的经典范式的代表 这一任务包括视觉分辨和简单选 择 反应和不反应取决于当时的刺激 g o n o g o 任务的一个重要的特点就是反应冲突来源于单 个反应的抑制和执行间的竞争 反应抑制冲突 而不是两个可选反应之间的冲突 反应选择冲 突 在一些g o n o g o 研究 e g c a s e y 1 9 9 7 中 靶子的总频率要大于非靶子 这种处理 增加了对靶子 也就是对反应的期待 于是反应成为了优势趋势 也增加了当非靶子出现时 的抑制控制要求 抑制功能的缺失可能引起无关及潜在的分心信息来干扰当前工作记忆加工的内容 并且 导致认知加工的过程及活动背离加工的目标 h a s h e r z a c k s m a y 1 9 9 9 来自无关的信 息的干扰 可以通过提高对相关信息的加工以及抑制无关信息的加工 来达到控制 g a z z a l e y c o o n e y m c e v o y k n i g h t n e s p o s i t o 2 0 0 5 哺3 抑制缺失的假设认为 抑制 无关信息的神经活动比提高对相关信息的神经活动存在更大的困难 本研究设计验证工作记 忆的加工能力即工作记忆广度影响对无关信息的抑制 在本研究中 也采用经典的g o n o g 0 范式 被试被要求对预定的刺激作出g o 的反应及作 出n o g o 的反应抑制 本研究把被试分成工作记忆广度高低两组 分别完成g o n o g o 反应抑制 任务 任务分成两类简单及复杂任务 同时每类任务又分成三种刺激条件 g o 刺激 冲突n o g o 刺激 无关n o g o 刺激 在简单任务中 我们使用红色 元音o 和兰色的 辅音x 作为目标的刺激 而冲突n o g o 刺激为兰色的 元音 和红色的 辅音 这种刺激与g o 刺激包含两种共同的属性就是字母 及颜色 第二种n o g o 刺激就是无关的n o g o 刺激 就是数字n o g o 刺激 这种刺激只与g o 刺 激具有颜色的相同属性 但是无关n o g o 刺激非常容易从g o 刺激及冲突n o g o 刺激中辨别出来 因为无关n o g o 刺激是属于不同的语义系统 也就是命名数字 而不是命名于字母 复杂任务 中 在冲突n o g o 刺激中 被试需要联合字母及颜色的特性作出正确的n o g o 反应抑制 在无 关n o g o 刺激中 被试只需要根据相对字母的数字来判断 而且不需要根据颜色来判断 为了 避免产生定势的反应 在复杂的任务中 实验设计采用新的4 个元音字母 a e i u 和 新的4 个辅音字母 l n p z 代替单个元音字母 0 或辅音字母 x 作为g 0 刺激和 n o g o 冲突刺激 在这个g 0 n o g o 范式中 行为数据及脑电数据都将被记录下来 两种脑电成 分将被报告 一种就是在刺激后2 0 0 4 0 0 m s 之间的n o g on 2 以及随后n o g op 3 成分 e i m e r 1 9 9 3 f a l k e n s t e i n h o o r m a n n h o h n s b e i n 1 9 9 9 k o k 1 9 8 6 p f e f f e r b a u m f o r d w e l l e r k o p e l 1 9 8 5 s i m s o n v a u g h a n r i t t e r 1 9 7 7 n o g on 2 的功能意义仍然被争论 f a l k e n s t e i n 2 0 0 6 s m i t h j o h n s t o n e b a r r y 2 0 0 7 因为在视觉与听觉n o g on 2 成分 是不同的 f a l k e n s t e i n k o s h l y k o v a k i r o j h o o r m a n n h o h n s b e i n 1 9 9 5 这也反映了 n o g on 2 作为抑制功能的脑电指标是有很大的争议旧1 4 两南大学硕士学位论文第一部分文献综述 而另一个脑点成分就是n o g op 3 把n o g op 3 作为抑制功能的脑电指标具有更多研究者的 一致性认可 f a l k e n s t e i n e ta 1 1 9 9 5 p f e f f e r b a u l l le ta 1 1 9 8 5 r o b e r t s r a u l u t z e n b e r g e r b i r b a u m e r 1 9 9 4 根据 g op 3 但不是n o g on 2 在n o g o 刺激信号呈现后 具有更大的波幅 说明被试在看到n o g o 信号刺激呈现后 是准备作出反应的 s m i t he ta 1 2 0 0 7 u 训 并且 更少冲动的被试比更大冲动的被试有更大n o g op 3 成分 r u c h s o we ta 1 2 0 0 8 n 1 1 然而n o g 0p 3 的功能意义也存在争议 在说明g o n o g o 的不同的时候 可能会由于一 些因素所混淆 如不同的出现频率以及g o 和n o g o 的启动 s i m s o ne ta 1 1 9 7 7 v e r l e g e r p a e h g e k o l e v y o r d a n o v a j a s k o w s k i 2 0 0 6 b u ts e er o b e r t se ta 1 1 9 9 4 我们 把两种n o g o 刺激 即冲突n o g o 刺激及无关n o g o 刺激两者出现的频率相同 以便以解决由于 频率不同而出现不同n o g op 3 的成分 在这个范式中 n o g op 3 可能主要是由于n o g 0 刺激 冲突n o g o 刺激与无关n o g o 刺激 的分心信息的性质所导致的 n o g 0p 3 是冲突n o g 0 刺激产生的脑电 那么p 3 将是抑制功能的 指标 c f s m i t he ta 1 2 0 0 7 而由无关n o g o 刺激产生的n o g op 3 将可能是因为无关信息 的性质所导致的 无关n o g o 刺激所产生的n o g op 3 成分将是评价工作记忆加工能力强弱对无 关信息的抑制能力的重要指标 也就是说工作记忆的抑制能力的被试将可能产生更大的 由 无关n o g 0 刺激所导致的n o g op 3 成分 1 1 5 反应抑制的影响因素 对反应抑制的产生影响因素可能很多 余凤琼 2 0 0 9 的研究认为 在情绪干扰听觉反 应冲突的e r p 分析发现 对早期听觉选择性注意具有调节作用主要是由声音诱发的情绪所导 致的 听觉情绪诱发对反应抑制加工过程有显著影响 且该影响在早期反应冲突监控阶段最为 明显u 副 黄美玲 2 0 0 8 在关于强迫症病人反应抑制缺陷的研究中认为 强迫症病人被试在 g o n o g o 任务中的抑制方面比正常对照组犯了更多的执行错误 这些结果表明强迫症病人的 反应抑制存在缺陷u 引 郑东明 2 0 0 8 在帕金森病对反应抑制能力的影响研究中认为 帕金森 病人反应抑制能力明显下降 提示基底节在反应抑制过程中发挥重要作用u 劓 庞高峰 2 0 0 9 研究认为 通过比较正常儿童与成人反应抑制功能的f m r i 研究 随着中央额前叶和额前叶背 外侧皮层的发育 儿童的执行功能会逐渐完善 且其在执行反应抑制时依赖更多的脑区协调 提示儿童执行反应抑制与成人采取的策略可能不一致u 引 a n t o n i n ov a l l e s i 2 0 0 9 的研究中 认为 不同的年龄的被试的反应抑制的能力是存在脑机制的差异 因此 可以看出 影响反 应抑制的研究的因素有很多 如大脑的健康程度 任务模式 被试的年龄 智力等 而工作 记忆是智力的重要能力之一 因此 进一步从智力中重要能力即工作记忆作为影响因素 探 讨反应抑制的脑机制很有必要 目前从工作记忆广度不同的角度探讨对反应抑制影响的研究 还较少 这也是本研究需要进一步挖掘反应抑制新的影响因素的原因 在过去的十几年里 许多研究者作出较多的研究 主要涉及于探讨抑制机制的产生及其如 何对分心物进行抑制的加工过程 随着研究的逐步深入 抑制功能方面的变化也已被用来解 释认知能力的发展和衰退 同时 抑制概念已成为心理学诸多研究领域中的核心论点之一 例如 抑制加工方面的缺陷已经被假定与许多疾病有关 如多动症 强迫症 精神分裂症 等 近年来 抑制机制与年龄发展的关系成为认知心理学研究的热点问题之一 许多研究者试 5 两南大学硕十学位论文第一部分文献综述 图探索人类认知加工过程中抑制机制的发展趋势 这些研究主要涉及儿童早期抑制发展和抑 制机制年老化两个方面的抑制机制发展研究 并指出目前抑制研究领域中存在的问题和不足 之处 6 1 目前关于反应抑制的发展研究 即以年龄为自变量的研究 存在的问题主要涉及到智 力水平的年龄跨度较大的认知老化研究 产生了抑制测量间的低相关问题 这说明抑制研究 存在着任务不纯的问题 具体来说 即相对于由任务的其它特殊要求引起的变异 由假设的抑 制功能所引起的变异比例相当小 在一个任务上的低分可能并不必然是由抑制能力本身的不足而引起的 解决该问题的有 效方法是创造一种效度较高 并对抑制加工变异更为敏感的任务 因此 本研究尝试通过不同 工作记忆广度的被试对无关信息的抑制 来进一步探讨反应抑制的脑机制过程 1 2 工作记忆的研究 1 2 1 工作记忆的概念及模型 b a d d e l e y 和h i t c h 1 9 7 4 n 刀两位英国心理学家提出工作记忆 w o r k i n gm e m o r y 的概 念 即通过模拟短时记忆障碍的实验 从两种记忆存储库理论中 借助短时记忆的概念 对工 作记忆的内涵作出了具体的阐述 认为信息进行暂时性的加工和储存是工作记忆的主要功 能 2 0 0 3 年 b a d d e l e y 又对工作记忆这个概念进行了进一步的阐述及说明 从理论上来说 工 作记忆是一个对信息进行暂时性加工储存的能量有限的系统 这个系统为知觉 长时记忆及其 活动之间提供了一个分界点 从而支持并解释了人类的思维活动过程 大量研究证明 对于完 成许多复杂的认知活动如学习 运算 推理和语言理解等 工作记忆的信息加工和储存方式 的确具有非常重要的作用 引 但是b a d d e l e y 等人最初提出的工作记忆模型是一个相对概念 他们将工作记忆模型主要 划分成三部分 视空模板 语音回路和中央执行系统 视窄模板 中央执彳 系统 语爵网路 一二 二 语音回路是对被试正在加工的言语和听觉信息的暂时储存及发声复述的系统 一部分是 语音储存 可以保持l 至2 s 的语音信息 且其中的项目均由语音结构来表征 另一部分是发声 控制 类似于内部语言 主要是通过默读重新激活消退着的语音表征 防止衰退 并且发音控制 加工还可以将书面语言转换为语音代码存在 语音储存 中 另外 语音回路对言语理解 词 汇获得和语言 学习还具有很大的辅助作用 视空模板是对被试正在加工的视觉空间信息进行储存与加工的系统 这些空间信息包括 视觉的 空间的等成分 信息可以直接或间接地进入视觉空间模板 视空模板子系统对空间 6 两南大学硕十学位论文第一部分文献综述 任务的计划和在地理环境中的定向发挥重要的作用 l o g i e 1 9 9 5 提出视觉空间工作记忆可被 进一步分为两个成分 视觉缓冲存储器 储存关于视觉形状和颜色的信息 和内部划线器 负责 处理空间和运动信息 复述视觉缓冲存储器中的信息 从视觉缓冲存储器向中央执行系统转 移信息以及计划和执行躯干和肢体动作 在一些脑成像研究中 也发现视觉客体信息和视觉 空间信息的工作记忆激活了各自独立的特殊脑区 这些研究表明 视觉工作记忆又可分为视 觉客体工作记忆和视觉空间工作记忆u 引 中央执行系统是工作记忆的核心 也是注意控制系统 它是一个能量有限的系统 其功 能是负责各子系统之间以及它们与长时记忆的联系 也负责注意资源和策略的选择与计划 b a d d e l e y 晗叫在工作记忆模型中结合了n o r m a n 关于注意控制的模型 对中央执行系统的性质作 出了进一步的具体的说明及解释 b a d d e l e y 工作记忆模型得到了许多研究结果的有力支持 来自临床和神经成像的研究也 表明语音回路主要与布鲁德曼4 0 区和4 4 区 左前运动区 b a 6 以及左辅助运动区 b a 6 等脑 左半球一些脑区有关 视空模板对视空间信息进行储存与加工 主要与脑右半球一些脑区包括 右项后皮层 b a 4 0 右枕前皮层 b a l 9 右前运动区 b a 6 以及右脑前额叶腹侧 b a 4 7 有关 这些研究结果为语音回路和视空模板的分离提供了确切的证据 同时 中央执行系统也是可 分离的 虽然对它还没有充分了解认识 但可以确定其是由大脑额叶区负责控制的晗 随着人们对工作记忆结构和作用机制研究的深入 b a d d e l e y 也逐步完善了早期的三成分 工作记忆模型 特别是在2 0 0 1 年提出了修正的新模型幢别 该模型分为三个层次 第一层是完成 最高级控制过程的中央执行 第二层是三类信息的暂时加工 增加了辅助中央执行的第四个子 系统一情节缓存 e p i s o d i cb u f f e r 新模型包括了视空模板 情节缓存和语音回路三个辅助 子系统 第三层是长时记忆系统 包括视觉语义 情节长时记忆和语言 第一二层属于流体系 统 f l u i ds y s t e m s 第三层是晶体系统 c r y s t a l l i z e ds y s t e m s 该模型强调工作记忆和长 时记忆之间的联系以及各子系统信息整合的加工过程乜引 视窄模板 情节缓存 语爵剐路 工 视觉谮义情 箝长时记忆语言 矧卜2b a d d e le y 修正的 作 三忆多成分模 矬 1 2 2 工作记忆同中心模型 o b e r a u e r 2 0 0 2 2 0 0 6 幢4 1 瞳鄹 提出工作记忆的新的模型就是工作记忆同中心模型 该 7 两南大学硕十学位论文第一部分文献综述 模型认为 在认知任务过程中 同时对信息进行加工和存储的系统或机制 o b e r a u e r 2 0 0 2 删可同时加工的信息数量 即注意焦点容量 f o c u so fa t t e n t i o n sc a p a c i t y 是删研 究中一个重要问题 而存储与加工的关系是另一个重要问题 同中心模型 t h ec o n c e n t r i c m o d e l 见图3 将两者联系起来 依据与当前认知任务的关系 把删信息内容分为3 个功 能区域 注意焦点 t h ef o c u so fa t t e n t i o n 直接存取区 t h er e g i o no fd i r e c ta c c e s s 和长时记忆激活部分 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 o b e r a u e r 2 0 0 2 注意焦点内的信息为当前认知任务直接指向的对象 具有最高的可存取性 a c c e s s i b i l i t y 该区只能保持1 个信息项目或组块 直接存取区的信息为当前认知任务的备选集 对认知任 务而言可直接存取 该区约能保持4 个信息项目或组块 它们互相影响和干扰 长时记忆激 活区的信息是长时记忆暂时被激活的信息表征 r e p r e s e n t a t i o n s 与当前认知任务无关 不受容量限制 该区信息可在较短时间内提取 较长时间后会被遗忘或消退 o o 图3 工作记忆同中心模型 注 结点和连线表示长时记忆信息表征网络 某些项目处于激活状态 黑色结点 部分被激活结点处 于直接存取区中 较大椭圆 在直接存取区中 注意焦点选择一个项目进行加工 较小椭圆 直接存取 区外被激活的项目形成长时记忆激活区 o b e r a u e r 2 0 0 2 工作记忆 w o r k i n gm e m o r y w m 指在解决同中心模型为理解删本质及其与其他认知功 能的关系提供了一个新的视角 备受关注 b a o l i c h e n z h a n g 2 0 0 6 b a o l i z h a n g 2 0 0 7 c o w a ne ta l 2 0 0 5 k e s s l e r m e i r a n 2 0 0 6 o b e r a u e r2 0 0 5 a o b e r a u e r g s t h e 2 0 0 6 v e r h a e g h e n b a s a k 2 0 0 5 其一 该模型以前人注意焦点容量的研究为基础 把注 意焦点分为狭义注意焦点 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 l f o c u s 解决了删注意焦点容量是一个还是多个的问题 b a o l i c h e n z h a n g 2 0 0 6 c o w a n 1 9 8 8 1 9 9 9 2 0 0 1 g a r a v a n 1 9 9 8 k e s s l e r m e i r a n 2 0 0 6 m c e l r e e 2 0 0 1 o b e r a u e r 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 6 o b e r a u e r s u b s c h u l z e w i l h e l m w i t t m a n n 2 0 0 0 v e r h a e g h e n b a s a k 2 0 0 5 y e r h a e g h e n c e r e ll a b a s a k 2 0 0 4 v o ig t h a g e n d o r f 2 0 0 2 其二 该模型 区分出两类存储与加工的关系 直接存取区与注意焦点 长时记忆激活区与中央部分 并 对后者进行了更精确的界定 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 g s t h e 2 0 0 6 8 两南人学硕 学位论文第一部分文献综述 最后 研究者以同中心模型为基础 进一步探讨删容量个体差异的实质 o b e r a u e r 2 0 0 5 a j o 关于删容量个体差异 i n d i v i d u a ld i f f e r e n c e s 的本质 前人研究存在不同观点 o b e r a u e r 2 0 0 5 a 埋 个体差异抑制假设 h a s h e r z a c k s m a y 1 9 9 9 是一种新观点 个体抑制无关信息能力的不同是删容量差异的重要因素 低删容量个体抑制无关信息的能 力较低 其删包含过多无关信息 可用于认知任务的删资源较少 因而删容量较低 o b e r a u e r 2 0 0 1 采用s t e r n b e r g 任务的变式 a m o d i f i e ds t e r n b e r gt a s k 验证了此 观点 被试记忆两行短暂呈现的单词 然后呈现一个线索将其中一行指定为相关单词行 而 另一行为无关单词行 该行单词可被忘记 要求被试判断接下来呈现的探测单词是否来自相 关单词行 结果发现 当探测单词来自无关单词行时 被试做出否定反应所用时间较长 而 当探测单词是一个新单词时 被试做出否定反应所用时间较短 这种时间差异被称为侵扰代 价 i n t r u s i o nc o s t 更为重要的是 低聊容量个体的侵扰代价要大于高删容量个体 在另一项研究中 o b e r a u e r 2 0 0 5 b 性引 采用算术更新任务 也得到一致结果 研究者认为 该结果支持硼容量个体差异的抑制假设 o b e r a u e r 2 0 0 1 2 0 0 5 b 1 2 3 工作记忆容量测量方法的研究 工作记忆广度 w o r k i n gm e m o r ys p a n 即工作记忆容量 w mc a p a c i t y 是工作记忆研究 的主要内容 1 9 8 0 年 在d a n e m a n 和c a r p e n t e r 堙引的一项研究中 让大学生被试大声朗读一系 列句子 句子的序列长度会不断增加 要求他们在理解每一个句子的基础上 回忆每个序列中 所有句子的最后一个词 被试既能理解句子 又能把句子最后一个词正确同忆出来 在这两种 条件下所完成的最大句子数 就是工作记忆容量 即阅读广度 工作记忆容量反映了加工操作 和暂时存储的结合 d a n e m a n 和c a r p e n t e r 还发现 被试的工作记忆广度与其在阅读理解测验 中所得的分数度高相关 其他涉及不同加工需求的工作记忆广度任务也得到了研究 如计数广 度 c o u n t i n gs p a n 啪1 它是指被试对一系列视觉呈现的目标阵列进行计数 同时要求记住这些 数目 然后对数目进行回忆 还有运算广度 o p e r a t i o ns p a n 哺 要求被试在算术计算的同时 以正确顺序对运算结果进行回忆 近年来 对工作记忆广度的评估在多方面都取得了比较大的成就 研究者们基于工作记忆 的一般概念设计了多种测量工作记忆广度的方法 也改进或设计了许多测量方法m 本研究 实验一将采用运算一词语广度任务的方法 把被试筛选成为工作记忆广度高低两组被试 1 2 4 工作记忆广度的个体差异的脑机制 很多研究通过行为实验来当解释工作记忆广度个体差异机制的模型 任何行为都会有相 应的大脑加工机制 那么被试在大脑加工机制上存在差异是否是由于不同工作记忆广度所产 生的呢 o s a k a 2 0 0 4 旧钔比较了高广度组被试与低广度组被试在完成由视觉呈现的工作记忆阅 读广度任务时大脑激活区域的差异 研究发现两组被试的脑皮层激活程度存在显著差异的区 域分布在前扣带回 a n t e r i o rc i n g u l a t ec o r t e x 简称a c c 区和左额下回 1 e f ti n f e r i o r f r o n t a lg y r u s 简称i f g 并且 实验还发现 低广度被试组a c c 区与i f g 区信号变化的 相关低于高广度组被试 这个研究结果也表明 高广度被试相对于低广度被试 有更多的a c c 9 西南人学硕士学位论文第一部分文献综述 区与i f g 区之间的神经网络系统被激活 t o d d 2 0 0 4 1 研究也发现 后部项叶 p o s t e r i o r p a r i e t a lc o r t e x 的激活强度能够推测出被试在视觉短时记忆上的个体差异 总体来说 大 多是把被试分成两组 比较他们激活区域和激活强度的差异 是当前关于工作记忆个体差异的 脑机制研究主要途径方式 但是关于工作记忆个体差异的抑制能力的脑机制研究还比较少 并 且相应的实验结论还需要其它实验的进一步验证和支持旧副 l o 两南大学硕七学位论文第二部分问题的提出 第二部分问题的提出 2 1 不同工作记忆广度影响对无关信息的抑制 a n t o n i n ov a l l e s i 2 0 0 9 年 的研究认为在处理加工抑制非相关信息的时候 老年人比成 年人的抑制无关信息的能力较弱 更容易受无关信息的干扰的影响 但是该研究把成年人或 老年人分别作为同质的被试来处理 也就是认为成年人或老年人的中央执行系统的抑制能力 是一致的 没有显著差异的 其实在现实中 成年人的工作记忆的中央执行系统的抑制功能 是不一致的 是存在个体的差异的 也进一步会影响个体的反应抑制的能力 工作记忆容量 是工作记忆的中央执行系统的功能的良好指标 进一步也可以推测反应抑制能力的强弱 该 抑制功能决定个体抑制无关信息的能力 因此 本研究在a n t o n i n ov a l l e s i 2 0 0 9 年 的研究 的基础上 把成年人分成工作记忆广度高低两组被试 只考察成年人对抑制无关信息的能力 也就是说 我们在考察个体抑制无关信息的时候 还可以进一步考察工作记忆广度的高低对 抑制无关信息的能力的影响 工作记忆广度高的被试对抑制无关信息的能力更强 也更容易 排除无关信息的干扰 相反 工作记忆广度低的被试在抑制无关的能力更弱 也更难以排除 无关信息的干扰 同时 随着抑制的任务难度增强 那么被试对无关信息的抑制都将变的更 难 本研究正是从脑机制的角度上验证 不同数字工作记忆广度的被试在执行简单任务及复 杂任务中对反应抑制的影响 2 2 本研究的意义思路及创新点 本研究在理论研究和实践指导方面都具有一定的意义和价值 首先 在理论上 工作记忆作为人类认知能力的重要研究领域 研究工作记忆对无关信息 的抑制能力 对进一步探讨工作记忆的性质及运行机制 有较大的促进作用 从而比较 b a d d e l e y 多成分模型与工作记忆的同中心模型对工作记忆的抑制功能的解释的各自理论优势 及不足 其次 在实践上 本研究结果对指导学生智力开发 培养思维抑制能力具有一定的指导 意义 在实际教学中 适当培养和提高抗干扰能力有利于学生的一般流体智力的发展 为更好 的促进儿童的智力发展提供一定的借鉴价值 本研究的思路 实验一主要为了选取不同数字工作记忆的被试 也就是数字工作记忆广度高低的被试 实验二采用两组被试 参与执行两个g o n o g o 任务 简单任务及复杂任务 在简单任务 中 出现单个红色的元音字母 0 或兰色的辅音字母 x 作出按键反应 而单个红色的辅 音字母 x 或兰色的元音字母 0 作出n o g o 刺激抑制反应 同时 把任何颜色 个数的 数字刺激作为无关的n o g o 刺激 在复杂任务中 被试被要求对红色4 个元音字母及兰色4 个 辅音字母作出按键反应 也就是把红色的4 个元音字母及兰色的4 个辅音字母 作为g o 刺激 而兰色的4 个元音字母及红色的4 个辅音字母作为冲突的n o g o 刺激 而红色或兰色的数字作 为无关的n o g o 刺激 也共有三种实验条件 1 0 西南大学硕士学位论文第 二部分问题的提f u 本实验将采用2 x 2 x 3 的实验设计 其中被试划分为工作记忆广度高低两组被试 任务分 简单及复杂两种 三种实验条件刺激 即g o 刺激 冲突n o g 0 刺激及无关n 0 6 0 刺激 实验的 准确率及反应时 事件相关电位都将被实验所记录 我们预期工作记忆广度低的被试将有更 大的困难去抑制无关的n o g 0 刺激 随着抑制的任务的难度增加 抑制无关信息也将会变的更 难 两组被试都将预期在冲突的n o g 0 刺激中比无关n o g o 刺激中作出更多的错误 这可能意 味着冲突n 0 0 刺激与g o 刺激包含共有的属性 那就是这两种刺激都是字母刺激 而无关n o g 0 刺激是数字刺激 字母与数字是属于不同的语义系统 本研究的创新点在于 1 通过脑电研究探讨工作记忆广度对抑制无关信息的能力 主要考察工作记忆广度高低 不同 对抑制无关信息的能力的强弱 其次 验证n o i g op 3 是工作记忆抑制无关信息的重要 的脑电成分指标 h n t o n i n ov a l l e s i 2 0 0 9 年 的研究已阐述n o g 0p 3 是工作记忆抑制无关信 息的重要的脑电成分指标 n o g op 3 可能主要是由于n o g 0 刺激 冲突n o g o 刺激与无关n 0 6 0 刺激 的分心信息的性质所导致的 n o g 0p 3 是冲突n o g 0 刺激产生的脑电 那么p 3 将是抑制 功能的指标 c f s m i t he ta 1 2 0 0 7 本研究正是通过不同工作记忆广度的角度探索反应 抑制的脑电差异研究 而n o g 0p 3 也正是工作记忆抑制无关信息的重要的脑电成分指标 2 考察b a d d e l e y t 作记忆新模型 增加了 情景缓冲器 以及工作记忆同中心模型 b a d d e l e y 1 9 9 6 提出了将中央执行分成不同的功能 双任务一协调 双任务同时处理时分配资 源 更新功能 根据新的外部刺激一感觉输入和内部信息长时一记忆提取 不断地更新工作 记忆的内容 转换加工 转换提取策略 和抑制功能 选择性注意一种刺激并抑制其它信息的 干扰 个体差异抑制假设 h a s h e r z a c k s m a y 1 9 9 9 是一种新观点 个体抑制无关信 息能力的不同是删容量差异的重要因素 低硼容量个体抑制无关信息的能力较低 其删包 含过多无关信息 可用于认知任务的删资源较少 因而w m 容量较低 0 b e r a u e r 采用算术更 新任务 研究结果支持删容量个体差异的抑制假设 0 b e r a u e r 2 0 0 1 2 0 0 5 b 因此 考察这两工作记忆模型对抑制无关信息能力的解释 是否具有各自的理论优势及 不足 可以进一步研究工作记忆的抑制机制补充实证材料 西南人学硕十学位论文第三部分研究方法 第三部分研究方法 3 1 实验1 数字工作记忆广度实验 3 1 1 不同数字工作记忆广度的行为实验 1 任务设计 根据工作记忆对信息同时进行暂时性加工和储存的特点 参考s a l t h o u s e 和 b a b c o c k 的研究 采用计算广度 c o m p u t a t i o ns p a n 作为评价工作记忆能力的指标 具体设 计以随机的2 个1 位数的加法心算 答案为l 位正数 范围卜9 作为工作记忆任务 要求被试 者在完成心算任务的同时记住答案 在连续完成数题后将各题答案按顺序回忆出来 工作记忆 任务从1 道心算题开始 运算和回忆均正确 即开始第二组测验 第二组测验增加为2 道题 运算 和回忆均正确 即开始第三组测验 如此依次增加题目 当运算或回忆出现错误时 再重复一次 至连续出现二次运算或记忆错误时测验终止 被试者最后一次按顺序回忆的正确答案数字的 个数 为该被试工作记忆的计算广度 即数字工作记忆广度 2 测量指标 数字工作记忆的广度 3 被试 2 0 0 个 注意平衡文理 男女比例 4 实验目的 选出数字广度能力最高组与最低组各1 5 人 为e r p 实验做准备 同时 也 可以为对数字工作记忆广度做性别 文理专业的差异分析 5 程序设计说明 提示信号算式1储存复述提示信号算式2储存复述回忆阶段按键阶段 乡 嗍 4 j o7 2o4 5 开始回忆 按相应数字罄j 酝 w 74 一弼 3 0 0 m s1 0 0 0 m s1 0 0 0 m s3 0 0 m s1 0 0 0 m s1 0 0 0 m s3 0 0 m s5 0 0 0 m s 我们采用运算广度任务来测量工作记忆广度 要求被试进行数字运算加工的同时记住跟 在算式后边的答案 最后将之回忆出来 回忆出来的正确答案个数就是该尝试的得分 单个尝 试项目设计 在计算机屏幕上给被试呈现一道简单加减法算术等式题 如 3 2 要求被试 看到算式题时计算算式结果 但不报告结果 在复述的提示下 一起输出刚才系列呈现的算式 的结果 按顺序输出 被试报告完一个b l o c k 一个b l o c k 包括3 个t r i a l 一个t r i a l 包含 相应数量的算式 一个b l o c k 就是一个工作记忆广度 一个t r i a l 完成后 程序会出现复述 的提示符号 要求被试把刚才的t r i a l 每个算式的结果答案用按键输出来 实验材料进行平 衡随机化处理 后 并且答案均正确则进入下一个b l o c k 若答案正确率不完全对 则程序自 动终止 算术题呈现之前先有3 0 0 m s 的空屏时间 接着在屏幕中央出现一个 1 5 0 m s 然后 再出现3 5 0 m s 的空屏时间 接下来就呈现后面跟有问号的算术等式题2 0 0 0 m s 被试一报告完结 果则马上按空格键 这时屏幕上的等式及后边的问号立即消失 进入下一个尝试 多个尝试项 目组成一个尝试项目中的答案输出来 主试在答题纸上记录被试回忆答案的对错 如果词语的 先后顺序实在回忆不出来就不强求 广度级别为3 的尝试组中各个项目及其正确反应方式举例如一个t r i a l 尝试项目1 4 1 尝试项目2 5 2 2 1 2 两南大学硕十学位论文第 部分研究方法 尝试项目3 6 3 正确反应 被试依次输出答案 3 2 9 再进行级别为3 的b l o c k 中第二个t r i a l 直到 该b l o c k 中三个t r i a l 都完成为止 广度级别及其尝试组设计 广度级别从3 到1 1 每个广度设计三个尝试组 尝试组内的 尝试项目个数等于该广度的级别 如广度为3 的一个尝试组中包含三个尝试项目 广度为4 的 一个尝试组中包含四个尝试项目 以此类推到广度l l 计分方法 如果被试将一个尝试组中的所有尝试项目的回忆项目都正确回忆出来 不计顺 序 就算被试可以通过该尝试组 如果被试在一个广度级别上可以通过两个及两个以上尝试 组 就认为被试可以达到该广度级别 广度级别从低到高依次评分 如果被试在一个广度级别 上 假设为n 有两个或两个以上的尝试组没有通过 那么就停止往下继续评分 这时 被试的广 度即为n 1 也就是说 被试可以达到的最高广度级别为被试最终的工作记忆广度得分 例如 广度级别为4 的三个尝试组中 每个尝试组有四个尝试项目 被试只有对这四个尝试项目都正 确反应才算通过这个尝试组 而被试只有通过至少两个以上的尝试组才算被试通过了广度级 别4 然后被试继续往下尝试做更高广度级别为的实验任务 一直做到最高级别为1 1 的实验 而如果被试没能通过广度级别4 那他的广度成绩将记为3 本实验主要是为了筛选出两组被试 也就是工作记忆广度高低两组被试 以便有利于实 验二的实施 3 1 2 不同数字工作记忆广度的e r p 实验 1 任务设计 根据工作记忆对信息同时进行暂时性加工和储存的特点 参考s a l t h o u s e 和 b a b c o c k 的研究 采用计算广度 c o m p u t a t i o ns p a