视觉工作记忆存储机制研究

1、.视觉工作记忆存储机制研究-教育心理学论文视觉工作记忆存储机制研究 张引薛成波李柯薇（辽宁师范大学脑与认知神经科学研究中心；辽宁师范大学心理学院）摘要：视觉工作记忆是人类信息加工的一个重要系统。它为视觉感知到视觉信息的编码过程提供了临时存储的平台，这个临时存储缓存平台使我们能够获得对于视觉场景的连贯感知，从而维持和促进我们日常活动的正常进行。由于它在认知活动中的重要性，在过去十年中吸引了许多研究者对视觉工作记忆进行了不同方面广泛的研究。但到目前为止，关于视觉工作记忆的存储机制还没有准确的定论。我们以嵌套色块作为视觉材料，通过不同任务之间正确率的比较，探讨视觉工作记忆的存储机制。为视觉工作记忆支

2、持特征绑定提供证据。研究采用被试内设计，实验范式采用变化觉察范式。记录被试在面对不同任务情况下的正确率。检测结果用方差分析处理，并进行对比分析。结果发现正确率随着记忆项目数的增多而下降，记忆单一特征的正确率比记忆嵌套特征的正确率要高，但是记忆外部特征的正确率显著高于记忆内部特征的正确率。此结果说明嵌套色块外部特征会对内部特征造成干扰。关键词：视觉工作记忆绑定特征存储方式1前言工作记忆是Baddeley等人提出的一个概念，它是一种对信息进行暂时加工和存储的能量有限的记忆系统。工作记忆包含四个部分：中央执行系统,视觉空间模板、语音回路和情景缓冲器1。其中,中央执行系统为控制系统,情境缓冲器是一个能

3、用多种维度代码储存信息的系统,为语音回路、视觉空间模板和长时记忆之间提供了一个暂时性信息整合的平台,同时,通过中央执行系统将不同来源的信息整合成完整连贯的整体。视觉空间模板又称视觉工作记忆,负责视觉信息的储存与加工;语音环又称言语工作记忆,负责操作以语音为基础的信息2。到目前为止，心理学界关于语音环的研究较多,但对视觉工作记忆存储机制的研究较少。近年来，随着人机界面的设计要求人们必须明确视觉工作记忆的加工存储机制，从而该领域的研究成为了工作记忆研究的必要问题3。Luck和Vogel等人曾采用简单超阈限特征(例如红、绿、蓝等颜色)构成的客体作为记忆材料,对视觉WM的存储机制进行研究。他们发现,记

4、忆成绩只与客体数目有关,而与特征数目无关，记忆多个特征构成的客体的正确率等同于记忆单一特征客体3。例如,在他们的一个实验中,任务1要求被试同时记忆线条的颜色和方位,任务2只要求记忆垂直线条的颜色,任务3只要求记忆黑色线条的方位。实验结果显示,三个任务之间的成绩没有差异。这一结果表明,视觉工作记忆的基本储存单位是客体。而此前,Tulving等人已从实验中得出结论:人类大脑中存在一个专门储存视觉特征的独立的记忆机制。说明视觉工作记忆的储存与所记客体的特征数紧密相关4。到目前为止，视觉WM的存储单位是基于客体还是基于特征，没有人做出定论。因此，本实验的目的是探讨以下问题：在记忆同一维度（如颜色）的特

5、征（如红色和绿色）构成的客体时，视觉工作记忆的储存单位是什么？基于上述问题，本研究设想如下：在不同记忆方式的条件下，若正确率相同，则视觉工作记忆是以客体为单位；若记忆里面和外面正确率相同并低于记忆嵌套色块，则视觉工作记忆是以特征为单位。若记忆单一特征的正确率不同，则说明不同特征之间可能会发生干扰，视觉工作记忆倾向于整体加工。2实验2.1被试20名在校生自愿参加了本实验，年龄在1923岁间。所有被试视力正常。2.2实验材料与装置试验程序使用e-prime1.0编制并控制，在CPU主频为2.2GHz的电脑上运行。被试距离17英寸显示器70cm，记忆项目出现在屏幕中央虚拟方框，虚拟方框的视角为9.8

6、*7.3度的区域。嵌套色块的刺激材料为小正方形（1.3*1.3）嵌套在大正方（0.65*0.65）形中。颜色的选取有以下6种。红（233,0,0）绿（30,138,18）蓝（26,49,178）橙（210，85,7）黄（231,228,66）紫（156,0,158）。每次颜色改变都会从这六种颜色中选取新颜色改变。检测项为呈现于屏幕上的单个客体,其大小与记忆项中的客体相同。2.3实验设计与过程实验使用的是变化觉察范式。正式实验采用3（记忆方式：里面，外面和全部）×3（记忆项目数：两项，三项和四项）的被试内设计。记忆方式用指导语告诉被试只记忆里面（外面颜色不会变化）、只记忆外面（里面颜色

7、不会变化）和记忆嵌套色块（里面或者外面颜色变化）。记忆项目数两项、三项和四项各占总数的三分之一。单次实验流程图如图1所示：在屏幕中央呈现注视点100ms,接着呈现记忆项100ms。记忆项消失后,间隔900ms,呈现检测项。要求被试判断探测项目相对于记忆项是否发生了变化告知被试尽可能保证反应正确率,而对反应速度无要求。对检测项是否变化及检测项的变化方式均做随机处理。50%的情况有变化，另50%的情况没有变化。如果有变化只会变化一个特征。正式实验包括360次试验,分三组进行,组间休息两分钟。正式实验开始前,进行20次练习。3结果与分析实验过滤掉练习的数据和反应时小于200ms或大于3000ms的数

8、据，各条件下的平均正确率见图2、图3。对被试的正确率数据进行3×3的重复测量方差分析。结果表明：记忆方式的主效应显著，F（2,38）=20.408，P0.001；记忆项目数主效应显著，F（2,38）=62.171，P0.001;交互作用显著，F（4,76）=4.403，P0.01。进一步简单效应检验发现，记忆方式在记忆项目数为二项,三项，四项时均显著，Fs（2，38）=8.28，Ps0.001；。经配对样本t检验，记忆两个项目时，记忆里面和记忆外面没有显著差异t(19)=-1.609,P=0.124,P0.05;记忆里面、外面均和记忆嵌套条件有差异t(19)=4.595,P0.001

9、;t(19)=4.973,P0.001;记忆三个项目时，记忆里面和嵌套没有差异t（19）=0.483,P=0.635;记忆外面显著好于记忆里面和嵌套条件t(19)=5.320,P0.001;t(19)=4.137,P0.01;记忆四个项目和记忆三项的结果相同，即记忆里面和嵌套没有显著差异t（19）=-0.058,P=0.954,记忆外面显著好于记忆里面和嵌套t（19）=-3.777,P0.001;t（19）=3.529,P0.01。4讨论本研究采用由同一属性特征构成的客体作为记忆材料，运用单一探测的变化检测范式，探讨视觉工作记忆存储机制是否基于特征绑定。实验结果显示，在单一探测的情况下，在记忆

10、两项的时候，记忆嵌套色块的正确率比较低。仅记忆外面的正确率显著高于仅记忆里面的正确率；在记忆三项和四项的时候，仅记忆里面和记忆嵌套色块没有显著差别。说明外面的特征对记忆里面的颜色造成了干扰。仅记忆内部的正确率和记忆嵌套色块的正确率并无显著差异。说明此时记忆内部特征和记忆嵌套特征采用了相同的方式，即任务类型为记忆内部特征时，仍然把不同特征绑定在一起。说明视觉工作记忆支持绑定。 5结论视觉工作记忆的存储单位不是分离的特征。而是把不同特征绑定在一起进行加工。当注意资源足够用的时候可以完成过滤，当注意资源不足的时候无法过滤。参考文献1Baddeley,A.(2012).Workingmemory:theories,models,andcontroversies.Annualreviewofpsychology,63,1-29.2Baddeley,A.(1992).Workingmemory.Science,255(5044),556-559.3Hollingworth,A.,Luck,S.J.(2009).Theroleofvisualworkingmemory(VWM)inthecontrolofgazeduringvisualsearch.Attention,Perception,