工作記憶訓練效果是安慰劑作用的結果嗎？ *

張 心 宋錦濤 應榮華 周仁來

(1 南京大學社會學院心理學系，南京 210023) (2 南京師范大學心理學院，南京 210097)

1 引言

工作記憶訓練是近年來受到眾多學者關注的一個新興研究領域。該領域興起的一個主要原因首先是作為一種改善注意力的行為學矯治方法，而后又因工作記憶與多個高級認知能力的行為及神經機制上的緊密聯系而衍生出工作記憶訓練對于推理能力、流體智力以及情緒調控能力等認知能力影響的實證研究。工作記憶訓練的基本原理源于學界認為工作記憶能力的限制可能對于人的認知的其他方面有普遍的影響。如部分學者研究發現了工作記憶能力與流體智力之間的密切關系（Engle, 2002），工作記憶能力的限制對于閱讀能力（Alloway & Gathercole, 2006）、語言（Archibald& Gathercole, 2006）和數學技能（Passolunghi,2006）發展的影響等。

將工作記憶的限制與多種高級認知功能相聯系便產生了一種假設：如果工作記憶能力能夠通過訓練提升，那么它的改變理論上應該在與工作記憶能力相關但未經訓練的其他認知任務中有所體現（Shipstead, Redick, & Engle, 2010）。提升被試在與訓練任務距離較遠的任務上的表現，這一現象被稱作“遠遷移效應”（Barnett & Ceci, 2002;Taatgen, 2013）。遠遷移效應是工作記憶訓練研究中關注的重點。其中，工作記憶訓練對個體流體智力的影響尤其受到研究者的關注。流體智力通常被視作預測個體未來學業成就與社會成就的重要指標，過去普遍認為流體智力是穩定發展的，到了一定年齡便不再發生變化。然而，有研究發現，在經過短期工作記憶訓練后，成人在流體智力測驗上的成績得到了顯著性提升（Buschkuehl &Jaeggi, 2010; Jaeggi, Buschkuehl, Jonides, & Perrig,2008）。這些研究似乎動搖了以往對于流體智力在到達一定年齡后便不再發生改變的觀點。此后的若干研究報告了工作記憶訓練能夠提升流體智力的積極結果（Chein & Morrison, 2010; Jaeggi et al.,2010; Jaeggi, Buschkuehl, Jonides, & Shah, 2011;Buschkuehl, Hernandez-Garcia, Jaeggi, Bernard, &Jonides, 2014; Hardy et al., 2015）。甚至有研究發現經過短期的工作記憶訓練，老人的智力測驗成績也出現了顯著提升（Zinke et al., 2014）。來自元分析的研究也發現工作記憶訓練不僅可以有效提升成人的認知能力（Au et al., 2015），而且可以顯著延緩老年人的認知衰退（Karbach & Verhaeghen,2014）。這些研究發現似乎表明工作記憶訓練具有提升個體流體智力水平的潛在效力。

但也有學者通過元分析發現，工作記憶訓練只對特定的年齡層及對象有效果（Melby-Lerv?g &Hulme，2013; Karr, Areshenkoff, Rast, & Garcia-Barrera, 2014; Kelly et al., 2014; Spencer-Smith &Klingberg, 2015; Weicker, Villringer, & Th?ne-Otto,2016）。其中，Melby-Lerv?g 和 Hulme（2013）對包括成年人和兒童的23篇已經發表的工作記憶訓練研究進行了元分析。他們發現訓練程序對個體工作記憶能力的提升有短期效果，但這種提升跡象在訓練結束后的數周之后便消失，訓練效果并不能夠長久保持。此外，他們未能發現工作記憶訓練效果可以顯著地遷移至其他相關認知任務之上的證據。這些任務包括考察言語和非言語能力，注意的抑制加工能力和詞匯閱讀和數學能力在內的多種認知測驗。有學者甚至直接得出工作記憶訓練并不存在顯著性效果的結論（Melby-Lerv?g & Hulme, 2013; Schwaighofer, Fischer, &Bühner, 2015; Melby-Lerv?g, Redick, & Hulme,2016）。他們認為工作記憶訓練只能夠帶來短期效應，而且這種影響無法直接遷移到未經訓練的任務中。而證明工作記憶訓練是否有效，關鍵在于訓練是否能穩定地產生遠遷移效應（Melby-Lerv?g& Hulme, 2013），可見流體智力水平是否可以通過工作記憶訓練提高依然是該領域懸而未決的基礎性問題。

如果智力分數的變化不是由工作記憶訓練帶來的，那是什么變量導致了這種變化呢？Boot,Simons, Stothart和Stutts（2013）認為在采用了未加控制組作為參照或采用了積極控制組但兩組被試對實驗的期待水平不同的干預研究中，由期待因素導致的安慰劑效應或許可以部分地解釋這種差異。為了對個體期待水平對認知訓練研究的重要影響進行強調，他們基于若干實證研究撰寫了一篇綜述來提醒研究者們對該變量加以重視（Boot et al., 2013）。

個體差異因素對工作記憶訓練效果造成的影響已受到國內外學者的關注（Jaeggi, Buschkuehl,Shah, & Jonides, 2014; 朱祖德, 段懿行, 王穗蘋 ,2017）。其中，期待和動機因素被多次提及（Shipstead, Redick, & Engle, 2012; Boot et al.,2013）。期待和動機因素是導致安慰劑效應產生的原因（Geers, Weiland, Kosbab, Landry, & Helfer,2005）。Boot等人（2013）認為，在實驗中采用積極控制組是為了消除安慰劑效應對實驗結果的影響，但只有當積極控制組對于實驗的期待水平與實驗組相匹配時才能將不同的提升結果歸因于實驗處理的效力。期待水平的差異是否的確是導致工作記憶訓練產生近遷移效應與遠遷移效應的關鍵變量尚不清楚。另外，在與訓練任務相近的任務中所觀察到的前測-后測增幅（即近遷移效應）也可能是由于被試對任務或刺激形成了特定的應對策略所導致（Dunning & Holmes, 2014; Gibson,Gondoli, Johnson, & Robison, 2014）。

Foroughi, Monfort, Paczynski, McKnight和Greenwood（2016）設計了一個對被試的期待水平進行操縱的工作記憶訓練實驗。他們發現通過公開實驗預期的招募形式，結合僅僅1小時的工作記憶訓練便能夠顯著提升被試在流體智力測驗中的表現（Foroughi et al., 2016）。這一結果表明由個體的高期待水平誘發的安慰劑效應可能是影響工作記憶訓練遠遷移效果的一個重要因素。然而，Foroughi等人（2016）未對研究發現背后的深層次原因進行探究。我們則認為應從安慰劑效應產生的理論角度來對他們的研究結果進行分析。

反應期待理論（response expectancy theory）是與Foroughi等人（2016）研究的實驗設計較為相符的一個解釋模型（Kirsch, 1999）。根據此解釋框架，反應期待是對于環境和行為線索（situational and behavioral cues）所做出的預先自動反應，是個體直接的自我確認。安慰劑效應是期待所帶來的直接、非中介的結果。在Foroughi等人（2016）的研究中采用公開實驗預期的招募方式使安慰劑組被試產生對實驗結果（智力能夠提升）更高水平的期待，而工作記憶訓練程序是誘發安慰劑效應產生的線索（cues）。若此理論解釋成立，即工作記憶訓練程序只是誘發安慰劑反應的提示線索，那么采用相仿的實驗設計，但是采用其他類型的工作記憶訓練任務作為線索應該同樣能夠誘發安慰劑效應的產生。我們通過實驗一對這一假設進行了驗證。

此外，在常規訓練過程的初期，被試可以直觀地感覺到自己任務表現的變化。當訓練難度不斷達到其所能承受的極限，即被試的任務表現進入瓶頸期時，被試因體會到一定的挫敗感，對訓練的期待水平與初期相比可能會發生變化。有研究發現在腦力游戲訓練中，消極的語音反饋減少了被試的競爭感，促使被試去嘗試更多的次數來改善自己的短期表現，但其缺乏參與游戲的長期動機。而積極語音反饋則增加了被試的競爭感，從而激發了內在動機，產生參與游戲的持續動力（Burgers, Eden, van Engelenburg, & Buningh,2015）。亦即，被試內部動機會根據任務反饋的效價發生變化。另有研究發現大學生在進行數字測驗時，收到消極表現的反饋時內部動機會衰退（Weidinger, Spinath, & Steinmayr, 2016）。自適應工作記憶訓練一般會根據被試訓練的結果改變難度，使被試獲得積極或者消極的反饋。本研究中所使用的訓練程序也是隨被試表現而調整難度，并能及時進行積極或消極反饋的自適應任務（Zhao, Zhou, & Fu, 2013; Xin, Lai, Li, & Maes,2014）。我們認為隨著訓練次數的增加，兩組被試都會比訓練初期更為頻繁地收到消極反饋，兩組被試的期待水平與內部動機也可能因此發生變化，進而影響他們在遷移任務中的表現。這種由訓練逐漸深入帶來的影響將會縮小甚至抵消由被試對結果的期待水平所帶來的影響。因此，實驗二的目的便是探究隨著訓練次數的增加，訓練任務難度的加大，兩組被試在遠遷移任務中的表現是否會受到招募方式與訓練次數的影響。

2 研究1

2.1 研究目的

采用兩種不同的招募方式檢驗是否存在安慰劑效應。

2.2 研究方法

2.2.1 被試

本研究共招募被試50名，其中實驗組25人（女性16人），平均年齡為21.80歲。控制組25人（女性19人），年齡為21.20歲。兩組被試不存在顯著的性別差異，χ2（1）=0.86；p=0.355，也不存在顯著的年齡差異，t（48）=1.06；p=0.294。

2.2.2 實驗材料

2.2.2.1 招募海報

通過公開實驗預期的海報招募安慰劑組被試25人。招募海報上寫有“多項研究表明，工作記憶訓練可以提高人的流體智力”。控制組同樣招募了25人，但招募海報以“招募軟件調試志愿者”為主要內容（見圖1）。

2.2.2.2 量表

智力理論量表（Theory of Intelligence Scale, TIS）測查的是個體認為自身智力是否可以改變的程度，由斯坦福大學教授Dweck等人編制（Dweck,2000）。在該量表中得分較高的個體更相信自身的智力是可以通過后天努力改變的。Foroughi等人（2016）認為個體對于自身智力可塑性的看法會影響其對工作記憶訓練效果的期待。本研究中采用的是Dweck（2000）編制的包含8道題目的版本。首先由三位心理學研究生分別將量表譯成中文, 再請專業的英語任課教師對翻譯進行評定，最終確定中文版的智力理論量表，采用六點量表記分。

認知需求量表（Need for Cognition Scale, NCS）是定量測量“個人參與和享受思考的傾向”的評估工具。Cacioppo和Petty于1982年編制了認知需求量表。原量表包括34道題。兩年后，Cacioppo和Petty與Kao合作縮短了此量表，改為18個項目，并用于美國Wabash學院針對博雅教育的研究中（Cacioppo, Petty, & Kao, 1984），該量表的Cronbach α系數為0.90。此量表的中文版由鄺怡、施俊琦、蔡雅琦和王壘（2005）進行修訂，其Cronbach α系數為0.8916，分半信度系數為0.8987，重測信度系數為0.856，區分效度較好（鄺怡等，2005）。

前后測中使用的流體智力測驗為在成人智力研究中較為常用的瑞文高級推理測驗（APM）（Raven, Raven, & Court, 1998）。參考先前研究（Jaeggi et al., 2008）的分半處理方法，我們在前測中采用APM的奇數題目作為測查流體智力的認知任務，而后測中采用的是偶數題目。在進行流體智力測驗時并未給被試限時。

2.2.3 工作記憶刷新訓練任務

在前測之后，被試需要使用工作記憶刷新訓練任務（Working Memory Updating Tasks）完成一個小時的認知訓練。選擇該訓練任務的原因有兩個：1.它是工作記憶訓練領域常用的訓練范式之一（Shipstead et al., 2012）。2為了保證訓練方案的可靠性，需要采用一個擁有較高表面效度的任務。本研究使用的工作記憶刷新訓練任務已在多個研究中被采用（Chen, Ye, Chang, Chen, & Zhou, 2017;Xiu, Zhou, & Jiang, 2016; Xin et al., 2014; Zhao, Wang,Liu, & Zhou, 2011; Zhao et al., 2013）。

2.3 結果分析與討論

2.3.1 量表

兩組被試在兩個量表上的得分見表1。獨立樣本t檢驗表明，兩組被試在認知需求量表得分不存在顯著差異，t（48）=-0.62，p=0.536。在智力理論量表得分也不存在顯著差異，t（4 8）=-0.27，p=0.788。

表 1 安慰劑祖與控制組被試量表得分

2.3.2 流體智力測驗

兩組被試流體智力測驗成績（見表2）不存在顯著差異，t（48）=-1.56，p=0.125。經過單次工作記憶訓練之后，兩組被試的流體智力測驗成績不存在顯著差異，t（48）=-0.44，p=0.664。在前測-后測測的變化量上，兩組之間的差異也未達到顯著性水平，t（48）=1.37，p=0.177。

表 2 安慰劑祖與控制組被試流體智力測驗得分

3 研究2

3.1 研究目的

進一步探討隨著訓練次數的增加，訓練任務難度的加大，兩組被試在遠遷移任務中的表現是否會受到招募方式與訓練次數的影響。

3.2 研究方法

3.2.1 被試

與實驗一的被試相同。

(1) 盾構隧道常見病害之間是相互聯系的，往往表現為多種病害同時存在，且隨著地鐵運營時間的增加病害亦會隨之加劇。其中，隧道不均勻沉降是導致產生其他常見病害的重要原因之一，也是判斷隧道是否穩定的重要依據之一。

3.2.2 材料

采用與研究一相同的訓練程序與流體智力測驗。

3.2.3 流程

本實驗在實驗一的基礎之上繼續增加工作記憶刷新訓練次數，將訓練總時長延長3小時左右。當被試總訓練次數達到第3次時，兩組被試在訓練結束后再次進行APM奇數版的測驗，以倒序的方式。當總訓練次數達到第5次時，再以倒序的方式進行一次APM偶數版的測驗。

3.3 結果分析與討論

3.3.1 訓練曲線

如圖2所示，隨著工作記憶刷新訓練次數的增加，兩組被試能夠適應的任務難度在不斷提升，具體表現在兩組被試能夠接受的刺激呈現時間在不斷降低。

3.3.2 流體智力測驗結果

對被試流體智力測驗成績（見表3）進行2（組別: 有實驗預期組, 無實驗預期組）×4（時間:訓練前, 訓練1次, 訓練3次, 訓練5次）的重復測量方差分析，Mauchly球形檢驗結果顯示p＞0.05，滿足球形假設，因此無需進行自由度矯正。結果顯示，時間主效應顯著，F（3, 48）=9.17，p＜0.001，η2=0.16。組別的主效應不顯著，F（1,48）=0.65，p=0.424，η2=0.01。時間和組別之間不存在顯著交互作用，F（3, 48）=1.95，p=0.129，η2=0.04。

表 3 安慰劑組和控制組被試在不同訓練階段的流體智力測驗成績

4 總討論

本研究通過兩個實驗考察了公開或不公開實驗預期的招募方式對于工作記憶訓練效果的影響。實驗一的結果顯示招募方式的差異并未對個體在遠遷移任務中的表現產生顯著性影響。實驗二的結果表明隨著訓練次數的增加，被試在遠遷移任務中的表現會發生動態變化，但這種變化僅與訓練次數有顯著性關系，與招募方式無關。

實驗一中兩組被試在認知需求量表上的結果與先前的研究一致。而在智力理論量表的結果上與先前研究發現不同。與Foroughi等人的研究數據進行對比（安慰劑組平均35分, 控制組平均20分），我們發現在智力理論量表得分的均值上，本研究兩組被試的得分非常接近。我們猜測這個結果反映了一定的文化差異，即中國大學生對于自身智力是否可塑的信念在群體水平上較為一致。而在Foroughi等人（2016）的研究中，智力理論量表上的得分差異是作為一個指標來印證公開實驗目的的招募方式的確誘發被試產生了更為強烈的期待水平。這一結果或許也說明通過招募廣告暗示來誘發被試期待或動機水平的方式并未能達到預期效果。

在實驗一中，兩組被試在瑞文高級推理測驗前測、后測得分上均不存在顯著性差異。在兩組被試前后測成績的變化量上也不存在顯著性差異。但我們注意到安慰劑組從前測至后測的得分處于上升趨勢，而控制組的得分處于下降的趨勢。以往研究通過被試的主觀報告發現，后測中采用的瑞文高級推理測驗偶數版題目在難度上比奇數版更大（王神洋, 王麗萍, 陳宏, 2014; Jaeggi et al., 2014）。在后測任務難度更大的情況下，安慰劑組的被試在平均分上出現了總體上升的趨勢，這在一定程度上說明公開實驗預期的招募內容可能導致被試對流體智力測驗更為重視，并因此投入了更多的認知努力。此外，安慰劑組流體智力測驗得分上升而控制組得分下降的現象在之前若干報告了積極結果的工作記憶訓練研究中也出現過（Redick, 2015），這種現象可能是由期待及動機因素所造成。

實驗二的結果表明，兩組被試在4次流體智力測驗任務中的表現均未有顯著性差異，這說明由公開/不公開實驗預期的招募方式帶來的期待水平的潛在差異在訓練初期，及在更長的訓練周期上并未對遠遷移任務的表現造成顯著性的影響，也就是說我們并未觀察到安慰劑效應。該結果表明被試在遠遷移效應任務中的表現會隨著訓練的深入發生變化，但這種變化與訓練總時長有關，與可能由招募方式誘發的期待水平不存在顯著性的關系。以往研究已經表明，工作記憶訓練遠遷移效果的產生與訓練總時長有直接聯系（Jaeggi et al., 2008; Wang, Zhou, & Shah, 2014）。該結果說明訓練總時長是工作記憶訓練研究設計中的重要一環，它對遠遷移任務的影響不容忽視。Foroughi等人（2016）采用Dual n-back程序對兩組被試進行訓練后發現安慰劑組被試在流體智力測驗中的顯著提升，而本研究采用工作記憶刷新訓練程序對兩組被試訓練進行訓練后僅發現安慰劑組比控制組總體表現更好的趨勢，但并未達到顯著性水平。這種不一致的結果是否是由采用不同的訓練程序所導致的呢？有研究表明，單一的n-back范式（如工作記憶刷新訓練）對于流體智力的影響與Dual n-back有著同樣的效力（Jaeggi et al., 2010;Studer et al., 2009）。因此，兩個研究不一致的結果應該不是由實驗設計中選用不同的訓練范式所導致的。

在安慰劑效應研究中通常采用指導語或環境設置來誘發被試的期待或動機水平，這就使得實驗內容的保密性變得尤為關鍵。然而在Foroughi等人（2016）的研究中，安慰劑組及控制組被試均招募自同一所學校，這可能會導致實驗內容的公開化，并導致被試在后測時采用一些迎合主試的應對策略。而本研究的兩組被試招募自兩所不同的學校便是為了保證實驗內容的嚴格保密性。相較于Foroughi等人（2016），本研究采用了更為嚴格的變量控制，因此實驗結果更具有說服力。我們認為Foroughi等人（2016）的研究通過誘發被試期待水平所觀察到的智力測驗得分上的差異僅僅是由兩組個體差異導致的偶然現象。然而，如果想更清晰地驗證被試期待水平所誘發的安慰劑效應對于實驗結果帶來的影響，需要擴大樣本量進行進一步的研究。

無論是本研究，還是前人的研究都不應忽視將安慰劑效應領域的實驗設計思路引入工作記憶訓練領域中會帶來的一個問題，即訓練次數過少導致研究的實質變成考察期待或動機水平對智力測驗的影響。工作記憶訓練程序在類似的實驗設計中只是被視作一個誘發期待或動機水平的線索，它實際的效力可能并未得到有效發揮。已有若干研究強調了工作記憶訓練效果對于訓練時長的劑量依賴性（dose-dependent）（Jaeggi et al.,2008; Wang et al., 2014）。因此，此類驗證是否存在其它影響工作記憶訓練效果的混淆變量的研究應該對訓練的時長進行更合理的安排。隨著如正念訓練、視頻游戲訓練等干預研究領域的興起，在心理學研究面臨可重復性危機的背景之下（Open Science Collaboration, 2015），個體的期待及動機水平對于實驗結果的影響值得其他領域的研究者予以關注。

5 結論

本研究表明，公開實驗預期的招募方式并不能通過誘發安慰劑效應的方式對工作記憶訓練的效果產生顯著性影響。