教育水平对老年人认知老化的影响一项横断分析

教育水平对老年人认知老化的影响一项横断分析

1教育水平对认知认知历史的影响近年来，许多研究和知识经验在感知老化中的作用。尽管有研究者指出,老年人的认知能力会随着增龄而出现衰退(Baltes&Lindenberger,1997;Schaie,2000),但知识经验的积极作用可能会对年龄与认知成绩之间的关系产生调节作用,即正常的认知老化所导致的年龄差异可能会因为知识经验的调节而缩小甚至消失(Clancy&Hoyer,1994)。对于年龄和知识经验在认知成绩上的关系,研究者们所得出的结论不甚一致。有的研究发现知识经验可以对认知能力的年龄差异产生调节作用。Charness(1981a;1981b)研究知识经验对棋盘回忆的影响,选取棋术大体相同的年轻被试和年老被试,要求其重构各个位置的棋盘组块,结果发现,年轻人与老年人对棋盘组块的回忆并无显著的年龄差异,说明知识经验(棋术)在记忆老化中起到了调节作用,减缓了棋盘记忆这一认知能力的老化进程。同时,有研究者(Salthouse,1984;Bosman,1993)也发现,由于知识经验的作用,老年打字员对即将要打印到的字符更为敏感,其整体打字速度仍维持在较高水平。Kuhlmann(2011)的研究发现老年人的元认知知识可以保护一部分的记忆资源监控能力不发生衰退。但也有研究者得出了不一致的结论(Salthouse,Babcock,Skovronek,Mitchell,&Palmon,1990;Salthouse&Mitchell,1990;Meinz&Timothy,1998)。Meinz和Timothy(1998)研究个体的音乐经验能否缩小视觉音乐符号记忆能力的年龄差异,选取拥有不同音乐知识经验的被试,要求其回忆学习过的视觉音乐符号及其位置,结果并未发现在音乐符号回忆任务中年龄与知识经验的交互作用,音乐知识经验高的被试,其对于音乐符号记忆的年龄差异并未显著小于知识经验低的被试,没有足够证据支持知识经验在年龄与音乐符号记忆任务表现中的调节作用。Laurie和Timothy(2009)研究探讨知识经验对青年人与老年人在运动技能学习上的影响,结果同样未发现年龄与知识经验的交互作用,即知识经验并未显著减小年轻人与老年人在运动技能学习上的年龄差异。以上研究大都致力于探讨具体领域的知识在认知老化中的作用,但具体领域的知识在认知老化中的作用,可能会因任务难度、性质的差异而不同,如棋盘任务容易利用知识经验形成组块减小记忆负荷,而音乐符号任务是对单个音符的记忆,组块较难,从而造成音乐知识丰富的被试也难以利用知识经验。为了克服这种任务性质的影响,有必要考察一般性的知识经验对于一般认知能力老化的影响。作为一般性的知识经验,受教育水平是研究者们需要考虑的影响个体认知成绩及其年龄差异的重要指标。几乎所有有关认知老化的研究,都会考虑受教育水平的影响作用(VanDijk,VanGerven,VanBoxtel,VanderElst,&Jolles,2008)。大量的研究一致表明,良好的教育水平是认知老化或损伤的保护性因素(Anstey,Hofer,&Luszcz,2003)。Adila,Ostrosky-Solis,Rosselli和Gomez(2000)等人对墨西哥806位16~85岁被试的定向、注意、记忆、语言、视知觉、运动技能和执行功能进行了评估。研究发现除了再认作业外,教育水平对其他各项作业的影响均十分明显。VonGunten等(2008)对老年人进行画钟测验,结果发现,被试所犯的错误数量依赖于年龄和受教育水平,年龄越低,受教育水平越高,被试所犯的错误数量越少。MillanCalenti等(2009)的研究也发现,受教育水平高的老年人,其认知损伤的患病率要显著低于低受教育水平的被试。彭海瑛等(1999)对4510名老年人的调查证实,教育程度对认知老化程度有显著影响。受教育程度较高者认知老化程度较轻。有研究者探讨受教育水平对老年人认知能力的影响模式(王大华,申继亮,彭华茂,唐丹,张凌,2005),发现教育水平对老年人的基本心理能力的积极作用是普遍存在的,不依赖于具体的领域。由上述可见,受教育水平对认知能力的积极作用是显然的。不过这种积极作用,究竟是体现在可以保持固有认知能力在较高水平,还是促进新知识、新技能的获得?本研究拟通过干预老年人的加工速度,以教育水平作为个体一般性知识经验的指标,对这一问题进行探讨。教育水平如果对于老年人的认知能力存在保护作用,那么首先在横断数据中,我们可以观测到教育水平与认知能力的正相关,或者是教育水平与年龄对老年人的认知能力起着交互影响,即高教育水平的人,其认知能力的年龄差异较小。第二,如果教育水平对于认知能力的保护作用在于促进新知识、新技能的获得,那么那些高教育水平的老年人,应当在干预中有较大训练收益以及更有可能产生训练的迁移效应。反之,如果高教育水平的老年人没有表现出更大的训练收益和迁移效应,则可以推测教育水平的作用在于保持固有认知能力。2学习方法2.1验证实验内容本研究采取2(测验时间:前测,后测)×2(训练类型:干预组,控制组)混合实验设计,其中测验时间为被试内变量,训练类型为被试间变量。在训练之前,所有被试均接受两项加工速度测验和五项基本心理能力测验。之后被试被随机分配到干预组和控制组。所有被试在前测之后的第八周接受与前测内容相同的后测。2.2研究对象的一般情况方便取样。选取北京市两个社区的51名58~83岁老年人为研究样本,其中女性43人,男性8人。被试的平均年龄为70.39±6.36岁。被试的受教育水平如下:小学及小学以下13人,中学29人,大学及大学以上9人。所有被试的自评健康状况良好,在本研究之前未接受过认知干预训练。在本研究中,被试被分为干预组(26人)和控制组(25人)两组。两组的年龄、受教育水平及认知能力基线水平见表1。2.3测试内容和方法本研究使用两类测验工具:一是干预变量—加工速度的测量指标,即加工速度测验,包括数字比较测验和图形匹配测验,二是基本心理能力测验,包括五项认知能力测验,即加减运算、范畴列举、解词、图形推理和心理旋转五个测验分别作为五种基本心理能力的指标(申继亮,王大华,彭华茂,唐丹,2003)。加工速度测验:(1)数字比较测验:在计算机屏幕上随机呈现两串数字,要求被试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并做出相应的“是”“否”按键反应,在正式测验中,两种反应各占一半。每串数字的个数在3~9之间,每次同时呈现两串长度相同的数字。正式测验前有练习,练习题目不同于正式题目。正式测验共84次试验。计算被试每次试验的反应时和正确性,并计算出正确反应的平均反应时和正确率。(2)图形比较测验:在计算机屏幕上呈现一组图形,上边一个,下边五个。要求被试在保证正确的情况下尽快从下边五个图形中选择与上边图形相同的图形,并做出相应的按键反应。正式测验前有练习,练习题目不同于正式题目。正式测验共60次试验。计算被试每次试验的反应时和正确性,并计算出正确反应的平均反应时和正确率。基本心理能力测验:采用申继亮等(2003)编制的基本心理能力测验程序,使用加减运算测验、图形推理测验、心理旋转测验、范畴列举测验和解词测验五项分测验分别测量数字能力、归纳推理能力、空间定向能力、词汇流畅性和语义理解能力等五项基本认知功能。下面对五项分测验分别进行介绍:(1)加减运算测验—数字能力:在计算机屏幕上呈现运算题目,每一道题由两步运算构成。要求被试在保证正确的前提下尽可能快地进行加减运算,记录被试三分钟内答对的题目数量。(2)范畴列举测验—词汇流畅性:给被试五个范畴名词,要求被试在1分钟之内尽可能多地说出这个范畴名词下的具体事物名称。记录被试一分钟之内说出的有效词语的数量。每说出一个有效词语,记1分。五类范畴的分数累加得到词汇流畅性的总分。(3)解词测验—语义理解能力:从韦氏智力成人量表(城市版)中抽取10个词,要求被试解释每个词的含义。按照韦氏智力量表的计分标准计分,每个词的得分在0~2分之间。总分范围为0~20分。两位评分者对每个被试分别进行评分,被试最后的分数为两位评分者评分的平均值。(4)图形推理测验—归纳推理能力:要求被试找出所呈现的成对图形的类比规律,然后给出目标图形,要求被试根据类比规律从五个备选图形找出其成对图形。记录被试3分钟内做对的题目数,每做对一题记1分。(5)心理旋转测验—空间定向能力:本测验运用经典的心理旋转“R”实验,刺激材料为“R”及镜像分别在6个角度(0°、顺时针60°、顺时针120°、180°、逆时针60°、逆时针120°)旋转后得到的图像。要求被试判断所呈现的是正写的“R”还是反写的“R”,并做出相应的按键反应。正式测验共72次试验,记录被试反应的正确率及反应时(申继亮,王大华,彭华茂,唐丹,2003)。2.4加工速度训练本研究的实验程序包括三个部分:前测,干预和后测。前测:参加本研究的所有被试均接受两项加工速度测验和基本心理能力测验。除了基本心理能力测验中的词汇流畅性测验和语义理解测验外所有测验均为计算机呈现。每项测验前均有练习阶段帮助被试熟悉任务。在测验之间会有适当的休息时间。干预:对干预组25名老年被试进行加工速度训练,加工速度训练持续5周,共5次训练。在本研究中,加工速度训练采取小组训练的形式,一名主试指导6~8名老年被试进行上机操作,训练的内容包括图形比较和图形配对。该训练内容分为四个难度,难度一为图形比较,要求被试判断所呈现的两个图形是否一致,难度二为二选一图形配对,要求被试在所呈现的两个备选图形中选出一个与目标图形相同的图形,难度三为三选一图形配对,要求被试在所呈现的三个备选图形中选出一个与目标图形相同的图形,难度四为四选一图形配对,要求被试在所呈现的四个备选图形中选出与目标图形一致的图形。每次训练的时间为50分钟,要求老年被试在保证正确的前提下尽快做出按键反应,每次反应后,主试提供正确与否的反馈,难度1、2占总体训练任务的60%左右,难度3、4占总体训练任务的40%左右,视被试完成任务的情况逐级提高任务难度。后测:所有被试在前测之后的第八周接受与前测内容相同的后测。2.5处理数据采用测验软件自带的系统将数据导出,使用SPSS16.0对实验数据进行分析处理。3研究结果3.1干预组与控制组在人口学变量与各项认知指标的前测成绩及差异检验首先,对干预组与控制组被试的人口学变量与各项认知指标的基线水平进行描述统计,干预组与控制组在人口学变量与各项认知指标的前测平均值及标准差见表1:差异检验表明两个组在各变量上的差异均未达到0.05显著水平。说明两组在人口学变量及心理能力基线水平上是基本匹配的。3.2基本心理能力验量表如前所述,如果受教育水平会对年龄与认知能力之间的关系有调节作用,那么对所有被试的认知能力的前测成绩进行2(年龄)×2(受教育水平)方差分析,应该可以观测到年龄×受教育水平的交互作用。对被试在加工速度测验及各项基本心理能力测验的前测数据进行2×2方差分析,其中受教育水平与年龄均为被试间变量。分别以受教育水平的平均值(9.35年)和年龄的平均值(70.39岁)为标准对被试进行分组。被试的受教育水平和年龄分组如表2所示:分析结果显示,在加工速度的两项测验,数字比较测验和图形比较测验中,年龄×受教育水平交互作用均不显著。数字比较测验中,年龄主效应显著F(1,49)=18.35,p<0.05,受教育水平主效应显著F(1,49)=8.68,p<0.05,交互作用不显著,F(1,49)=1.61,p>0.05。图形比较测验中,年龄主效应显著F(1,49)=9.24,p<0.05,受教育水平主效应不显著F(1,49)=5.10,p>0.05,交互作用不显著F(1,49)=2.57,p>0.05。而基本心理能力的五项测验中,除了图形推理测验中年龄×受教育水平交互作用不显著外,F(1,49)=0.002,p>0.05,其他四项测验中,年龄×受教育水平交互作用均达到了显著水平:数字能力测验F(1,49)=8.97,p<0.05,心理旋转测验F(1,49)=7.36,p<0.05,词汇流畅性测验F(1,49)=12.79,p<0.05,语义理解测验F(1,49)=7.07,p<0.05,简单效应分析表明,在数字能力测验、词汇流畅性测验、心理旋转测验和语义理解测验中,低受教育水平组被试的年龄差异达到了显著水平:数字能力测验,F(1,24)=52.18,p<0.01;心理旋转测验,F(1,24)=24.93,p<0.01;词汇流畅性测验,F(1,24)=27.49,p<0.01,语义理解测验:F(1,24)=14.56,p<0.01。高龄被试的成绩显著低于低龄被试。而在高受教育水平组,这种差异则未达到显著水平,p>0.05,高龄被试与低龄被试的成绩并无显著差异。各测验成绩的交互作用情况如图1-4所示:由图1~4我们可以看到,高低受教育水平的被试认知加工随年龄下降的斜率不同。受教育水平高的被试,其在数字能力测验,词汇流畅性测验、心理旋转测验和语义理解测验中的成绩随年龄下降的趋势较受教育水平低的被试缓慢,说明受教育水平越高,对这几项认知能力的补偿作用越大。因此可以说教育水平在年龄与这几项认知能力表现中起到了调节作用。3.3教育水平对认知能力年龄差异的调节作用以上对横断数据的分析结果显示,以受教育水平作为知识经验的观测指标,在一系列测验结果中观测到了年龄×教育水平的显著交互作用。说明在横断研究中,教育水平对认知能力的年龄差异产生了调节作用。那么,对干预数据进行分析,是否会得到相似的结果呢?3.3.1干预前后测成绩比较首先,为了检验加工速度干预的效果,我们对干预组和控制组在数字比较和图形比较上的前后测成绩进行2×2重复测量方差分析,其中测验时间为被试内变量,训练类型为被试间变量。结果发现,数字比较测验的测验时间主效应显著,F(1,49)=18.049,p>0.05,训练类型主效应不显著,F(1,49)=1.757,p>0.05,交互作用显著,F(1,49)=4.558,p>0.05。在图形比较测验中,测验时间主效应显著,F(1,49)=13.247,p>0.05,训练类型主效应不显著,F(1,49)=0.321,p>0.05,交互作用显著,F(1,49)=7.919,p>0.05。简单效应分析表明,数字比较和图形比较两项测验中,干预组前后测的成绩差异均达到了显著水平:数字比较测验,F(1,24)=5.73,p>0.05;图形比较测验,F(1,24)=5.50,p>0.05,而控制组两项测验的前后测成绩差异则未达到显著水平:数字比较测验,F(1,24)=1.84,p>0.05;图形比较测验,F(1,24)=0.80,p>0.05。说明本研究中加工速度的干预是有效的。3.3.2数字比较测验的干预效果在本研究中,干预的收益性指的是被试经过干预训练后,成绩提高的幅度。本研究关注的是教育水平对老年人在加工速度干预收益性上的影响,即教育水平与老年人干预收益的关系。比较干预组后测与前测的成绩变化量可以计算出干预收益。计算受教育水平与收益量的皮尔逊相关可以考察教育水平是否与干预收益性有关。结果见表4:由表4可知,数字比较测验的收益与年龄(r=0.45,p<0.05)、该测验基线水平(r=0.64,p<0.01)呈显著正相关,而与受教育年限(p=-0.60,p<0.01)显著负相关,说明年龄越高,受教育水平越低的被试,其干预收益越大。图形匹配测验的干预收益则与各指标均不存在显著关联(p>0.05)。为了考察受教育水平对认知老化的影响是否受制于年龄因素,进行加工速度干预的收益量对年龄和受教育水平的分层回归分析,让受教育年限这一变量先进入到回归方程中,年龄其次。结果显示,在数字比较测验中,受教育水平的回归系数β为-0.33,p<0.05,达到了显著,而年龄进入到回归方程后,受教育水平的回归系数β为-0.31,p<0.05,回归系数仍然显著,说明年龄进入到回归方程后,受教育水平与数字比较测验的收益量仍呈显著负相关,变化未达到显著水平。即在本测验中,教育水平对老年人认知能力的影响并不受制于年龄因素,受教育水平并未对数字比较测验的收益量产生显著影响。3.3.3词汇流畅性测验与训练类型的交互作用为了检验加工速度干预对基本心理能力的迁移效果,我们对干预组和控制组被试在基本心理能力测验前后测的成绩进行2×2重复测量方差分析,其中测验时间为被试内变量,训练类型为被试间变量。结果发现,除了词汇流畅性测验中,测验时间与训练类型的交互作用显著外,F(1,49)=9.80,p<0.05,其他几项基本心理能力测验中,均未观测到测验时间与训练类型的交互作用。对交互作用进行简单效应分析,结果表明,干预组被试在词汇流畅性测验的前后测成绩差异达到了显著,F(1,24)=5.533,p<0.05,而控制组被试前后测成绩的差异则没有达到显著,F(1,24)=0.088,p>0.05说明对加工速度的干预只对基本心理能力中的词汇流畅性一项发生了迁移。3.3.4教育水平与迁移效果在本研究中,迁移效果指的是被试经过干预训练后,得到迁移的测验成绩提高的幅度。本研究关注的是教育水平对老年人在加工速度干预迁移效果的影响,即教育水平与老年人干预迁移效果的关系。比较干预组在词汇流畅性测验中后测与前测的成绩变化量可以计算出迁移量。计算受教育水平与迁移量的皮尔逊相关可以考察教育水平是否与干预收益性有关。结果见表5:由表中可以看出,加工速度干预对词汇流畅性的迁移效果与年龄和受教育水平的相关均未达到显著,同时,与词汇流畅性测验的基线水平的相关也不显著。说明受教育水平对老年人干预的迁移效果并无显著影响,并未促进老年人在干预训练中的迁移。4讨论4.1不同教育水平的知识对认知加工的迁移Salthouse(2003)提出知识经验在认知老化中最可能扮演两种角色:调节模型(moderatorationmodel)和迁移模型(migrationmodel)。调节模型认为,不同知识水平的被试,其认知加工的年龄变化趋势是不同的,即高低知识水平组的被试其认知加工随年龄衰退的斜率不同。知识水平越高,对认知加工的补偿作用越大,如果控制了知识水平这一因素,那么不同被试的认知加工随年龄衰退的速度将出现趋同。迁移模型是指,知识与年龄对认知加工的影响不存在交互作用,但知识对认知加工的主效应显著。即随着年龄的增加,许多被试从低知识水平组迁移到高知识水平组。如果控制了知识水平这一因素,那么认知加工的年龄差异将更大。同时,不同知识水平的被试其认知加工随年龄而衰退的斜率是相同的。本研究的结果显示,在加工速度的两项测验,数字比较测验和图形比较测验中,年龄×受教育水平的交互作用不显著。这可能说明加工速度反应的是更为神经生理层面的能力,不管教育水平高低,速度测验成绩的随龄变化程度与受教育水平无显著相关。而对于基本心理能力的测验,在词汇流畅性测验、心理旋转测验、语义理解测验和数字能力测验四项测验中,年龄×受教育水平的交互作用均显著,该结果与随后的事后检验表明,高低受教育水平的被试认知加工随年龄下降的斜率不同。受教育水平高的被试,其在特定测验中的成绩随年龄下降的趋势较水平低的被试缓慢,说明受教育水平越高,对这几项认知能力的补偿作用越大。以受教育水平作为知识经验的观测指标,该结果表明知识经验在年龄与这几项认知能力表现中起到了调节作用。本研究的结论更支持Salthouse提出的两个模型中的调节模型,说明知识经验对老年人一些固有的认知能力有保护作用。4.2教育水平对基本心理以上对横断数据处理结果的分析表明,教育水平对减缓认知能力随年龄增长而衰退的趋势有积极作用,但随着年龄的增长,人们既会出现固有认知能力的衰退,同时在学习和运用新知识方面的能力也可能降低。那么,教育水平对老年人学习和运用新知识是否有积极的促进作用呢?本研究的结果显示,从干预的收益上来看,数字比较测验的收益与年龄呈显著正相关,年龄越高的被试,越可能从干预中获益,这可能是由于高龄被