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执行功能和加工速度在工作记忆老化中的作用作者：彭华茂 张凌 申继亮 作者单位：北京师范大学发展心理研究所，北京 100875 【摘要】 目的 探讨执行功能和加工速度在工作记忆老化中的作用。方法 选取60岁以上老年人80名和20岁左右年轻人30名进行工作记忆、执行功能、加工速度测量。结果 注意焦点、内容调控和任务管理3种执行功能对工作记忆老化的作用量分别为1.01%、51.22%、12.5%（局部转换耗时）、36.15%（整体转换耗时）。加工速度对工作记忆老化的作用量为47.30。结论 不同的执行功能与加工速度在工作记忆老化中的作用是不同的。注意焦点执行功能既不能解释工作记忆的年龄相关变异，其自身也未发生衰退；内容调控执行功能相对于加工速度可以解释更多的工作记忆的年龄相关变异；任务管理执行功能对工作记忆年龄变异的解释力小于加工速度。【关键词】 工作记忆；执行功能；加工速度；老化The roles of executive functions and processing speed in working memory agingPENG HuaMao, ZHANG Ling, SHEN JiLiang.Institute of Developmental Psychology of Beijing Normal University, Beijing 100875, China 【Abstract】Objective To explore the roles of executive functions and processing speed during working memory decline. Methods A cognitive battery which included measures of working memory, focus attention, content control, process supervision and processing speed were administered to 80 older and 30 young people.Results Focus attention, content control, and process supervision were accounted for 1.01%，51.22%，12.5%（local cost），36.15%（global cost） of the age variance in working memory respectively. 47.30% of the variance in working memory could be accounted by processing speed. Conclusions Focus attention does not decline with age and not relate with working memory aging. Content control accounts larger proportion agerelated variance in working memory than processing speed. Pq rocessing supervision accounts less agerelated variance in working memory. These findings suggest that the agerelated decline in working memory may due to general slowing and special decline of executive functions.【Key words】Working memory; Executive function; Processing speed; Aging工作记忆年老化是认知年老化研究领域的一个重要课题。大量研究已经证实，工作记忆在老年期出现衰退13，并且工作记忆是多种认知功能老化的重要中介变量4，5。然而关于工作记忆本身的老化机制，还存在诸多争论和空白，其中加工速度减慢与执行功能衰退导致工作记忆衰退是研究者们用以解释这一问题的两种主要观点。从已有研究结果来看，加工速度假设取得了较多的研究证据与支持2，5，69。然而，工作记忆的中央执行系统已被证实不是单一的认知结构,可以分离为若干相对独立的执行加工过程10。并且，不同的中央执行功能可能有着各自独特的发展变化轨迹，其衰退是具有选择性的1012。那么执行功能对工作记忆老化的作用是否也因执行功能不同而不同？加工速度与执行功能在工作记忆老化过程中的关系是否也存在加工过程特异性？也许通过分析不同执行功能与加工速度在工作记忆老化过程的相互关系可以帮助人们对两种理论假说形成更清晰的认识。因此，本研究选择了注意焦点、任务调控和内容管理3种执行功能，拟考察上述3种执行功能以及加工速度在工作记忆老化过程中的相对作用以及相互关系，检验加工速度假设和执行功能衰退假设，探讨工作记忆的老化机制，为认知老化机制的理论建构提供支持，藉此寻找维持老年人认知功能或延缓其衰退的干预途径。1 对象与方法1.1 被试者 采取方便取样的方式，在北京市朝阳区选取60岁健康的老年被试者80人，平均年龄（66.84.57）岁。其中6064岁组28人，65 69岁组31人，70岁组21人。另选取20岁左右的青年被试者30人作为对照组，平均年龄（19.21.60）岁。老年组平均受教育年限为（9.824.29）年，年轻组平均受教育年限为（11.331.47）年。各年龄组被试者在受教育年限上差异无统计学意义（t=-1.889，df=108，P0.05）。1.2 方法 本研究的测查材料均使用数字。以下测验均在计算机上完成，数据由Microsoft Access记录保存。1.2.1 工作记忆测验 采用被公认的复杂广度任务。在计算机屏幕上呈现若干组10以内加减算术题，请被试者心算并同时记住每道题的答案。待一组题目计算完毕后，请被试者按从前往后的顺序回忆这一组题目的答案。回忆完毕后，开始进行下一组题目的计算和记忆。每组题目数量从19不等，逐渐增加题目数。同一数量的题目共3组，如果3组中被试者有2组不能正确计算或是正确回忆，则停止试验。如果被试者在题目数量为n时停止试验，则被试者能够正确计算并且正确回忆的最大数量为n1，即为被试者的数字工作记忆广度。1.2.2 执行功能测验 注意焦点执行功能测验 注意焦点指当前意识、处于加工状态的信息容量。在注意焦点中可以同时加工一些信息，但没有存储功能。在计算机屏幕上快速呈现一列3位数，每个数字停留时间为1 s，要求被试者探测是否出现尾数相同的情况。每次试验的数字逐渐增加。同等数字量的试验有3组，当3组中被试者能正确反应的少于2组，测验即停止，记录被试者能正确反应2次以上的试验组的最大数字量。正式测验开始前被试者需要完成一个包括5次试验的练习。 内容调控执行功能测验 内容调控指对何种信息进入注意焦点、何种信息给予保持、何种信息不予保持的调控功能。内容更新任务，采用“强制刷新”范式，计算机在屏幕中央以每1.75 s呈现一个数字的速度,随机呈现一系列数字,要求被试者报告数列的最后3位。如呈现数字7、6、2、1、4,被试者就应该报告214，最终答案为214。数列有49位6种长度,在每一数列中没有相同的数字出现。在试验中数列长度随机安排,被试者不知道数列何时呈现完毕。被试者每次正确报告记1分，记录总得分数。正式测验包括24次试验，在正式测验之前进行8次试验的练习。 任务管理执行功能测验 任务管理指对加工任务的计划、转换和多种任务时的协调。采取任务转换范式。计算机屏幕中央呈现一个22的方格，每次试验中在一个方格内呈现一个三位数，出现数字的方格按顺时针方向轮转。要求被试者当数字出现在上排的方格中时判断该数字是奇数还是偶数，当数字出现在下排方格则判断该数字是否大于500。被试者先进行16次试验的练习，正式测验共96次试验。 另外，在任务转换测验开始之前，让被试者分别完成两个单独的任务：判断三位数的奇偶性和判断三位数是否500。两项任务均包括30次试验，记录被试者的平均反应时。 在整个任务转换测验任务中，有一半的试验是需要被试者进行任务转换的（当数字出现在左上、右下两个格子），而另一半试验则不需要（当数字出现在右上和左下两个格子）。计算需要转化试验的反应时与不需转换试验的反应时之差，即为局部转换耗时（local cost）值。需要转化的试验的反应时与被试者在单个任务中的反应时之差为整体转换耗时（global cost）值。这两个指标都能够体现个体面对多个加工任务时计划、转换的能力。1.2.3 加工速度测验 采用数字比较任务。在计算机屏幕中央呈现两串数字，要求被试者在保证正确的情况下尽可能快地比较这两串数字是否相同。每串数字个数在39之间，每次同时呈现的两串数字长度相同。记录被试者每次试验的反应时和正确性，以正确反应的平均反应时为加工速度的观测指标。1.3 数据管理与分析 数据由Microsoft Access记录保存，使用SPSS10.0进行统计分析。2 结 果2.1 工作记忆、执行功能和加工速度成绩的年龄特征 见表1。对各年龄组的工作记忆、执行功能、加工速度的测验成绩进行描述统计。可以看到老年被试者的各项成绩均低于青年组(均P0.01)。在这些测验中老年被试者同样出现个体差异增大现象。除去注意焦点与年龄不存在显著相关外，其余执行功能、工作记忆和加工速度均与年龄存在显著相关，显示出随着年龄增大，被试者的执行功能、工作记忆和加工速度均呈下降趋势。表1 各年龄组被试者工作记忆、执行功能、加工速度成绩的年龄特征(略)2.2 执行功能和加工速度在工作记忆老化中的作用 Salthouse13采用层次回归分析方法（hierarchical regression analysis）考察加工速度对其他认知功能年龄相关变异的解释量，这一方法被许多研究者沿用。为了便于和已有研究结果进行比较，本研究也采用层次回归分析考察执行功能和加工速度对工作记忆老化的作用。对工作记忆(标准变量)分别进行二种层次多元回归，预测变量分别为:（1）年龄；（2）执行功能/加工速度、年龄。通过层次回归分析可以得到各预测变量对标准变量的解释量(即测定系数),这样当得到年龄对标准变量的解释量R2，以及控制执行功能/加工速度变量后年龄对标准变量的解释量R2，即R2增加量后,可按下列关系式计算出执行功能/加工速度对标准变量老化的作用量： 控制变量对标准变量老化的作用量（年龄R2控制某变量后年龄R2）/ 年龄R2100%。 根据控制变量对标准变量老化的作用量大小可以发现执行功能和加工速度哪一个对工作记忆的老化影响更大。 计算结果表明，注意焦点、内容调控和任务管理3种执行功能对工作记忆老化的作用量分别为1.01%、51.22%、12.5%（局部转换耗时）、36.15%（整体转换耗时）。加工速度对工作记忆老化的作用量为47.30。内容调控执行功能相对加工速度能够解释更多工作记忆的年龄相关变异；任务管理执行功能对工作记忆的年龄相关变异的解释量则不及加工速度；注意焦点自身与年龄无显著相关，也几乎不能解释工作记忆的年龄相关变异，可以认为注意焦点没有随增龄而衰退，也不影响工作记忆的老化，见表2。表2 执行功能、加工速度在工作记忆老化中作用量的层次回归分析结果（略）3 讨论 研究结果表明，不同的执行功能与加工速度在工作记忆老化中的作用是不同的。注意焦点执行功能既不能解释工作记忆的年龄相关变异，其自身也未发生衰退；内容调控执行功能相对于加工速度可以解释更多的工作记忆的年龄相关变异；任务管理执行功能对工作记忆年龄变异的解释力小于加工速度。 有研究认为之前被广泛证明的加工速度对流体智力老化的中介效应中，可能有部分是由复杂加工速度任务中的执行成分引起的14。这一研究结论也就意味着，如果加工速度的测量任务较少涉及执行成分时，加工速度对很多认知功能老化的解释力就会减弱。Verhaeghen15就曾经发现采用非纸笔的心理物理速度任务后，由加工速度中介的认知年老化效应就降低了。本研究对加工速度的测量采用了知觉速度测量任务，其加工过程更多为辨别和决策，而较少计划、协调、监控等执行成分，因此相对于内容调控执行功能而言，加工速度表现出较弱的对工作记忆年龄相关变异的解释力。但是，加工速度却表现出比任务管理更强的对工作记忆老化的预测力，这似乎无法用上述逻辑来解释。对本研究所采用的各项测验任务进行分析，可以发现工作记忆的测量采用了复杂广度任务，虽然体现了加工和存储同时进行的过程，但更大程度体现了存储功能，而对当前注意焦点的转换要求较少，个体无需在多个任务要求间来回转换，即对个体任务管理能力的要求较低，因此在回归分析中看到任务管理与工作记忆的关系相对较弱。而内容调控执行功能采用了强制刷新任务，虽然体现了个体选择何种信息进行保持、排除无关信息的执行能力，但仍然对个体的存储能力有一定要求。这样，当加工速度也被纳入考虑的时候，加工速度与这两种执行功能在工作记忆老化中就表现出不同的相互关系。内容调控之所以表现出比加工速度更强的解释力，可能是由于内容调控任务还存在存储成分；而包含较为纯粹的执行成分的任务管理，对工作记忆老化的作用则不及加工速度。 综合以上分析及以往研究结果，可以认为加工速度作为一个一般性因素对工作记忆老化的作用是不可否认的，但在具体评价加工速度在年龄与工作记忆之间的中介效应时，应注意排除加工速度测量任务中可能涉及的其他特异性成分，如执行成分。而执行功能对工作记忆老化似乎也表现出较强的影响，但是其在年龄与工作记忆之间的中介效应未必完全是执行成分造成的，可能还包含有诸如存储成分这样的因素。本研究结果提示：包含有存储成分的内容调控对工作记忆老化的作用更大，甚至超过加工速度；而更为纯粹的执行功能注意焦点和任务管理则对工作记忆老化影响较少。究竟执行功能衰退能否影响工作记忆老化，还需要进一步提高执行功能测量任务的效度和信度，以便研究者可以更为清晰地看到执行功能和加工速度在工作记忆乃至其他认知功能老化中的相互关系。晋升网（）设有论文学院、考试学院、在线投稿等，本网站致力于成为医务工作者晋升职称心灵导师；是目前国内收录医学期刊、医学杂志最多最权威的医学学术平台；提供免费医学期刊在线阅读；网罗和甄选海量优秀医学论文检索，独立研发医学在线资源分享库和医学在线模拟考试库；整合刊类、标题、关键词检索及全文检索，并独家研发刊社管理和刊社加盟系统、在线投稿、在线查稿、在线阅读、远程审稿、在线下载等系统；聚刊社力量，建服务平台，让晋升网通过“专业”走入每一个医务人员的身边是我们不懈的追求目标【参考文献】1 Salthouse TA.The aging of working memoryJ.Neuropsychology,1994；8(4):53543.2 彭华茂，申继亮，王大华.工作记忆容量和加工速度在归纳推理能力老化中的作用J.心理科学，2004；27(3):5369.3 刘昌，李德明.工作记忆在心算加工年老化过程中的作用J.中国科学院研究生院学报，2000；17(1)：805.4 Conway A,Cowan N,Bunting MF,et al.A latent variable analysis of working memory capacity,shortterm memory capacity,processing speed,and general fluid intelligenceJ.Intelligence,2002；30:16383.5 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