距離對空間工作記憶的影響

趙 越

西北大學公共管理學，陜西 西安 710000

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距離對空間工作記憶的影響

趙 越*

西北大學公共管理學，陜西 西安 710000

工作記憶是一種較短時間內的記憶形式，分為中央執行系統、語音回路、視空模板三部分。有研究證實，視覺工作記憶可分為客體工作記憶和空間工作記憶。目前，大多數研究都是針對客體工作記憶的，而對空間工作記憶的研究較少。本文采用單探測的變化檢測范式來探討距離是否會對空間工作記憶產生影響。

空間工作記憶；距離

一、引言

Atkinson&Broadbent(1968)提出記憶信息的三級加工模型，認為記憶存在感覺登記、短時存儲和長時存儲三個系統。短時存儲系統作為一個重要的緩沖器，可以在較短時間內保存信息，為判斷、推理等高級認知活動提供所需的工作空間。Baddeley&Hitch(1976)用工作記憶替代了短時存儲這一概念。工作記憶被認為是認知的樞紐，指在解決認知任務的過程中，用于信息加工并保持與當前任務相關信息的系統或機制。Baddeley(1986)提出了工作記憶的多成分模型，包括中央執行系統、語音回路、視空模板三個部分。

中央執行系統是工作記憶的核心，其功能是負責各子系統及長時記憶之間的相互聯系。Baddeley(1996)將中央執行功能分解為四個部分，注意集中、注意分配、注意轉換、聯系工作記憶與長時記憶。語音回路包括語音儲存和發聲控制，是存儲正在使用的言語和聽覺信息并發聲復述的系統，記憶的廣度受語音回路的影響，能夠保留的項目數是記憶痕跡消退速率和默讀重新激活速率的函數。視空模板是對視覺信息進行加工和儲存的系統。研究結果顯示，識別材料時言語編碼與同時進行的視覺空間編碼會相互影響，證實工作記憶中包含視空模板這一子系統。Logie等人對兒童進行的再認記憶測試結果，顯示視空模板存在存儲客體信息和空間信息兩個子成分。其中，客體信息是關于事物的物理性狀，而空間信息是關于事物的空間位置。Simon(1996)&Bruyer(1998)等人通過實驗證明了視空模板中這兩個子成分的存在性與分離性。腦成像的研究顯示客體信息和空間信息的工作記憶激活了不同腦區。這些研究結果支持了視覺工作記憶可分為視覺客體工作記憶和視覺空間工作記憶。

隨后，Baddeley提出工作記憶的第四個成分情景緩沖器，形成了更全面的工作記憶四成分模型。該模型的第一層是中央執行系統；第二層包括語音回路、視空模板、情景緩沖器，主要負責信息的暫時性加工，；第三層是長時記憶系統。工作記憶屬于流體系統，本身并不能直接通過學習改變，而長時記憶屬于晶體系統，能夠通過積累增長長時知識。Prabhakaran et al.(2000)研究發現在記憶任務中，如果要求被試將詞語與位置綁定，右側前額葉顯示出特異性激活，這為情景緩沖器的存在提供了神經科學方面的證據。

工作記憶廣度決定了我們能夠同時加工的信息數量，我們的高級認知活動效率也依賴工作記憶廣度。1980年，Daneman&Carpenter的一項研究要求被試大聲朗讀一系列長度不斷增加的句子，被試的任務是理解每一個句子并回憶句子的最后一個詞。當被試理解句子同時正確回憶最后一個詞時，認為被試正確反應，正確反應的句子數就是工作記憶容量。

Luck&Vogel(1997)的研究結果發現，當只有1-2個客體時，被試的正確率接近100%，當客體數目為3-4個時，反應正確率仍保持較高水平，記憶成績隨著客體數目的增加，呈現明顯的下降。隨后，將實驗材料換成多特征客體，結果顯示，被試的記憶成績取決于客體數目，與其特征數目無關。其他相關研究也證實被試的視覺工作記憶容量為4個客體。

另外有研究認為，項目的空間位置關系，有助于提高視覺工作記憶的容量。Woodman(2001)等的研究中，顏色塊屬于客體表征，故所得結果只能表明客體工作記憶對視覺搜索沒有影響，無法證實空間工作記憶對視覺搜索的影響。因此，有學者使用視覺柯西塊測驗對空間工作記憶容量進行測量，得到空間工作記憶容量為5個位置。

近幾年來，客體工作記憶研究日趨成熟，缺乏對空間工作記憶的研究。視覺刺激在擁有各種特征屬性的同時必須占據一定的空間位置，而空間距離的不同是否會對空間工作記憶產生影響，還很少有人關注。本文認為，距離中央注視點近的記憶項目更容易進入記憶，相較于離注視點遠的記憶項目，離注視點近的記憶項目記憶效果更好。本文擬采用單探測的變化檢測范式對這一假設進行測量。該范式的基本程序為，先呈現初始刺激，一段時間后，呈現探測刺激，要求被試判斷探測顯示與初始顯示是否相同。本文對此范式做了相應的修改，以探討距離是否會對空間工作記憶產生影響。

二、方法

(一)被試

20名被試(男女各10名)，年齡20-35歲(M=24.55，SD=1.638)，被試均為右利手，視力或矯正視力正常，色覺正常，均未參加過類似實驗并自愿參加本實驗。

(二)儀器與實驗材料

實驗程序使用E-prime2.0編寫，在CPU主頻為2.10GHz的電腦上運行，刺激呈現裝置為Thinkpad X61-12英寸顯示器。

實驗材料為不同顏色實心圓形色塊(d=1.5cm)，共6種備選顏色：紅(255，0，0)、綠(0，255，0)、藍(0，0，255)、黃(255，255，0)、青(0，255，255)、橙(255，128，0)。初始刺激中不同數目色塊隨機分布在中央注視點上下左右，距注視點3cm和7cm處，探測刺激呈現于屏幕的中心，言語負載采用個位數加法，數字大小為1.6cm×1.6cm，加號同時也為中央注視點，數字距注視點3cm。

(三)實驗設計

本實驗采用單探測的變化檢測范式，加入言語工作記憶負載任務(初始刺激后，呈現個位數加法并要求被試報告答案)，以防止言語工作記憶對實驗結果造成污染。

本實驗采用2×3被試內設計。因素1為距離，分為離中央注視點3cm/7cm兩個水平。因素2為記憶項目數，即初始顯示中的色塊數量，根據前人所得空間工作記憶容量，選定2、4、6個色塊。

(四)實驗程序

實驗在不受干擾的環境中進行，屏幕背景為白色，被試距離屏幕約70cm。實驗分為3組(2、4、6個色塊)，隨機呈現100次，以控制順序效應。

首先在屏幕中心呈現注視點800ms，隨后呈現500ms空屏，接著呈現初始刺激1000ms，空屏掩蔽500ms后呈現個位數加法800ms，延遲500ms后呈現探測刺激，直到被試做出按鍵反應，若探測刺激在初始刺激中出現在距注視點3cm處，按“F”鍵，若探測刺激在初始刺激中出現在距注視點7cm處，按“J”鍵。測試前，進行幾組練習，被試完全理解實驗要求后，進入正式實驗。

三、結果與分析

用SPSS19.0進行數據分析。各實驗條件下被試反應的正確率和標準差如表1所示。

表1 不同距離條件下被試對刺激材料檢測的平均正確率和標準差(%)

以距離和記憶項目數為被試內自變量，反應正確率為因變量進行多因素重復測量方差分析。結果(表2)顯示，記憶項目數主效應顯著，F(2，117)=14.109，p<0.01，空間工作記憶檢測正確率隨記憶項目數的增加而顯著下降；距離主效應不顯著，F(1，118)=0.413，p>0.05；距離與記憶項目數的交互作用不顯著F(5，114)=1.918，p>0.05。

表2 主體間效應的檢驗

a.方=.222(調整R方=.188)。

對記憶項目數進行兩兩比較(表3)發現，2個項目和4個項目之間正確率的差異不顯著，6個項目與其他水平之間的差異均顯著(p<0.05)。這一結果顯示，空間工作記憶的存儲容量小于6個。

表3 不同記憶項目數兩兩對比

上述結果表明，距離不影響空間工作記憶的存儲，而記憶項目數對空間工作記憶的存儲有顯著的影響，當記憶項目數超過記憶容量時，記憶正確率顯著下降。

四、討論

本研究采用單探測的變化檢測范式，考察距離及記憶項目數對空間工作記憶的影響。結果表明，記憶項目數影響空間工作記憶的存儲，而距離不影響空間工作記憶的存儲。參考前人研究，記憶項目數選擇2、4、6三個水平進行測試。實驗結果證實了前人研究，客體工作記憶的容量為4個項目。

然而，實驗結果不能證明距離會對空間工作記憶產生影響，這與前文假設不一致。可能是由于以下幾個原因：(1)實驗設計中，由于只有兩種情況，近或者遠，所以被試只需要記住其中一種，就可以推測出另外一種，這就對實驗結果造成了污染，進一步在實驗中加入不進行反應的干擾刺激，就可以避免被試對一種情況進行記憶，能夠更好的進行實驗探測；(2)實驗中為了平衡實驗項目的數量，使其出現的概率一致，對4個項目的位置進行了刪減，刪除了位置對稱的項目，認為這可能也是對實驗結果產生影響的因素之一；(3)實驗中如果被試目光從中央注視點解離，就會間接破壞了距離自變量，從而對實驗結果產生影響，在后期的實驗中，應改進方法更好的控制這一影響。

五、結論

(1)記憶項目數影響空間工作記憶，超過記憶負荷后，隨著記憶項目數增加，記憶成績顯著減少；(2)客體距離不影響空間工作記憶。

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趙越(1989-)，女，陜西蒲城人，西北大學公共管理學院，2014級應用心理學專業碩士研究生，研究方向：心理咨詢與心理治療、人員測評與人員選聘。

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