工作記憶中的注意的行為學(xué)與fMRI研究.pdf

1、工作記憶和注意是研究最為廣泛的兩個高級認(rèn)知功能。前者指短時間內(nèi)存儲和操作一定容量的信息，而后者一般指選擇性的處理那些與目的相關(guān)的外部環(huán)境中的事物或者內(nèi)部記憶中的表征。以往對注意的研究主要集中在對外部環(huán)境中事物信息的注意的研究，而本論文介紹的工作則緊緊圍繞著對工作記憶中存儲的信息的注意的研究。 盡管已經(jīng)有大量的實驗工作在研究視覺空間注意，至今對工作記憶中的注意(即對工作記憶中儲存的不同信息的選擇性地訪問和操作)的研究仍然為數(shù)不多。

2、然而對工作記憶中信息的選擇性注意實際上在日常生活中是很常見的。以兩個三位數(shù)的加法的心算為例，人們在做這樣一個心算時是分幾步完成的：首先對個位完成加法，其次對十位，等等。在這些心算步驟中，每個時刻只有一些數(shù)字被特殊地選擇用于加法運(yùn)算的被加數(shù)，而其他的數(shù)字則僅僅保存在工作記憶中并不用于當(dāng)前操作。在這個例子中，當(dāng)前被選擇用于加法操作的數(shù)字被注意所選擇，而其他那些不用于當(dāng)前操作的數(shù)字則并未被注意選擇。 目前，“物體轉(zhuǎn)移模式”被研究者廣為

3、使用，專門用于研究工作記憶中的選擇性注意。這一模式的原型是由Garavan于1998年提出的序列計數(shù)任務(wù)。在該任務(wù)中，電腦屏幕通過被試自主的按鍵反應(yīng)來序列地隨機(jī)呈現(xiàn)兩種諸如方塊圓形這樣的幾何圖形(即被試的每次按鍵反應(yīng)都使當(dāng)前圖形被下一個呈現(xiàn)的圖形所替換)。被試的任務(wù)是記住每組測試中這兩種圖形各出現(xiàn)了多少次。由于圖形是一個一個地呈現(xiàn)出來的，被試就必須在工作記憶中保存兩個實時更新的計數(shù)以分別表示這兩個圖形已經(jīng)出現(xiàn)的次數(shù)，每看到一個新的圖形出

4、現(xiàn)就將此種圖形對應(yīng)的計數(shù)加一。根據(jù)當(dāng)前圖形和上一次呈現(xiàn)的圖形是同種還是異種圖形，研究者們定義了“不轉(zhuǎn)移”(前次圖形和本次相同)和“轉(zhuǎn)移”(前次本次不同)兩種計數(shù)更新條件。Garavan(1998)發(fā)現(xiàn)“轉(zhuǎn)移”條件下被試的按鍵反應(yīng)時間比“不轉(zhuǎn)移”條件下長約500毫秒。他認(rèn)為這一現(xiàn)象反映了注意從工作記憶中的一個計數(shù)轉(zhuǎn)移到另一個計數(shù)上所需花費(fèi)的時間，并提出在一個時刻工作記憶中的注意只能選擇(容納)一個子項。Garavan的這一研究是本文將要介

5、紹的幾個工作的一個重要的基礎(chǔ)，而本文中的這些工作也無一例外都借助物體轉(zhuǎn)移模式的各種修改版本為工具，來對工作記憶中的選擇性注意的特點進(jìn)行深入的研究。本論文的實驗研究Ⅰ，采用李至浩師兄、Voigt和Hagendorf等研究者使用過的三計數(shù)任務(wù)，發(fā)現(xiàn)注意在工作記憶中不同子項間轉(zhuǎn)移時伴隨著對先前注意過的子項的抑制，這是一種類似于任務(wù)轉(zhuǎn)移實驗中發(fā)現(xiàn)的“返回抑制”現(xiàn)象。作者認(rèn)為返回抑制減弱了之前注意的子項對當(dāng)前需要注意的子項的干擾。在研究工作記憶中

6、注意轉(zhuǎn)移的fMRI和ERP實驗里，李至浩等學(xué)者發(fā)現(xiàn)了前額葉和扣帶回的共激活現(xiàn)象。實驗研究Ⅰ的結(jié)果進(jìn)一步揭示了這兩個腦區(qū)共激活現(xiàn)象背后可能的心理學(xué)機(jī)制。另一方面實驗研究Ⅰ的發(fā)現(xiàn)也與Oberauer和Kliegl后來(2006)的工作記憶的沖突模型中關(guān)于工作記憶子項間彼此干擾的觀點相一致。 實驗研究I研究了注意在工作記憶中轉(zhuǎn)換選擇對象時伴隨的現(xiàn)象，使我們對工作記憶中的注意得到進(jìn)一步的認(rèn)識。然而，注意選擇的另一個重要問題便是選擇的單位

7、。在視覺空間注意的研究中，目前有三個主要的理論，它們認(rèn)為選擇性注意分別基于空間位置，特征屬性，以及物體(客體)對象。一個有待回答的問題便是工作記憶中的注意選擇是以什么為單位的。由于實驗Ⅰ的工作汜憶子項都屬于語音工作記憶通道，并且它們都只具有一個用于選擇和操作的屬性，因而不能回答該問題。所以，作者設(shè)計了實驗研究Ⅱ?qū)ｉT解決此問題。 實驗研究Ⅱ引入了視空間工作記憶的子項，發(fā)現(xiàn)當(dāng)被試使用策略將工作記憶中的空間位置屬性和數(shù)值屬性整合成一個

8、記憶中的物體時，在這兩個屬性之間轉(zhuǎn)移注意相比于在兩個獨立的分屬于不同物體的屬性之間轉(zhuǎn)移更快。這一發(fā)現(xiàn)支持基于物體的注意選擇理論。但由于這一整合導(dǎo)致的注意轉(zhuǎn)移易化效應(yīng)包含了空間注意的貢獻(xiàn)，因此為了確認(rèn)基于物體的注意確實存在，作者設(shè)計了不包含空間任務(wù)成分的實驗。結(jié)果仍發(fā)現(xiàn)整合導(dǎo)致的注意轉(zhuǎn)移易化效應(yīng)。據(jù)此，作者提出工作記憶中的注意選擇既可以基于空間也可以基于物體。這一結(jié)論與Duncan，Vecera和Farah等對外部視覺空間注意的研究中的觀

9、點一致，從而提示內(nèi)部工作記憶中的注意和外部世界中的注意可能是類似的。此外，該研究還有一個延伸的推論：Oberauer的同心工作記憶模型中的直接訪問區(qū)可能是泛通道性的。 前人關(guān)于注意在工作記憶中的轉(zhuǎn)移的研究發(fā)現(xiàn)，隨著需要更新的工作記憶子項(如計數(shù))的數(shù)目的增多，注意在工作記憶中轉(zhuǎn)移速度變慢。這說明需要更新的工作記憶的子項的存儲和注意轉(zhuǎn)移之間可能有著某種共同的背后機(jī)制。實驗研究Ⅲ采用腦功能磁共振成像(fMRI)手段，通過調(diào)節(jié)工作記憶

10、負(fù)載(計數(shù)的個數(shù))以及注意是否轉(zhuǎn)移這兩個因子，來探索是否工作記憶存儲和注意轉(zhuǎn)移有著重疊的神經(jīng)機(jī)制。實驗結(jié)果：除了分別與工作記憶負(fù)載以及注意轉(zhuǎn)移特異相關(guān)的激活腦區(qū)(右側(cè)頂葉，雙側(cè)枕葉)之外，發(fā)現(xiàn)左側(cè)背外側(cè)前額葉(BA9/46)、左側(cè)頂葉(BA7/40)以及前扣帶回(BA32/24)這三個區(qū)域同時受工作記憶負(fù)載和注意轉(zhuǎn)移調(diào)節(jié)，揭示了存儲和注意轉(zhuǎn)移的確有著共同的神經(jīng)機(jī)制。此結(jié)果提示Baddeley的多成分工作記憶模型中的中央執(zhí)行系統(tǒng)也具備存儲

11、功能，并為Oberauer和Kliegl的工作記憶的沖突模型提供了神經(jīng)影像學(xué)上的證據(jù)。本論文的實驗研究Ⅰ已發(fā)表在Brain Research Bulletin(2006，69：214-221，影響因子2005年為2.481)：實驗研究Ⅱ投到Journal of Experimental Psychology：Learning，Memory，and Cognition(影響因子2005年為2.812)后，被邀請做minorrevision