視覺工作記憶離線態(tài)表征具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)

分類號(hào) B842

1前言

視覺工作記憶在認(rèn)知活動(dòng)中扮演著至關(guān)重要的角色，它不僅負(fù)責(zé)信息的臨時(shí)存儲(chǔ)，還需在記憶維持過(guò)程中保持信息的精確性，以確保高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)得以順利進(jìn)行（Buschmanamp;Miller，2022；Milleretal.，2018;Olivers et al.，2011；Teng amp; Kravitz，2019）。然而，記憶信息的穩(wěn)定維持并非易事。在這一過(guò)程中，記憶信息不可避免地遭受損失。無(wú)關(guān)信息的干擾和信息隨時(shí)間的自然衰減是導(dǎo)致記憶產(chǎn)生損耗的兩個(gè)主要因素（Baeamp;Luck，2019；Hakimetal.，2021;Liesefeld etal.， 2020;Lorenc etal.，2021：Rademakeretal.，2019）。前者可能源自外部環(huán)境，例如噪音、干擾物等，這些干擾因素會(huì)分散我們的注意力，導(dǎo)致信息的丟失。后者則是指，隨著時(shí)間的推移，存儲(chǔ)在工作記憶中的信息會(huì)逐漸變得模糊不清，這一現(xiàn)象可能是由記憶的生理機(jī)制或神經(jīng)生物學(xué)因素所導(dǎo)致，因此，信息隨時(shí)間的自然衰減也是一個(gè)不容忽視的損失源。深人理解這些因素對(duì)記憶信息維持的影響，對(duì)于揭示記憶信息存儲(chǔ)的認(rèn)知機(jī)制具有重要意義。這不僅有助于我們更好地理解工作記憶的運(yùn)行原理，還能提高認(rèn)知加工的效率和準(zhǔn)確性。

工作記憶傳統(tǒng)理論模型認(rèn)為，記憶信息的維持需要依賴持續(xù)的神經(jīng)放電活動(dòng)。然而，隨著研究的不斷深入，學(xué)者們逐漸認(rèn)可無(wú)神經(jīng)激活的記憶表征存儲(chǔ)模式，即以突觸權(quán)重變化為基礎(chǔ)的離線態(tài)記憶。這種認(rèn)識(shí)促進(jìn)了工作記憶狀態(tài)理論模型的形成（Cowan，1999;Kozachkovetal.，2022;Masseetal.，2019;Muhle-Karbe etal.， 2021;Oberauer，2002），該模型將工作記憶存儲(chǔ)表征態(tài)分為在線態(tài)和離線態(tài)，并且認(rèn)為記憶表征根據(jù)任務(wù)需求在這兩種存儲(chǔ)態(tài)之間靈活切換。對(duì)于多個(gè)項(xiàng)目的記憶維持，當(dāng)前正被關(guān)注的項(xiàng)目處于在線態(tài)，用于正在進(jìn)行的認(rèn)知操作，可通過(guò)信號(hào)檢測(cè)設(shè)備觀測(cè)到其誘發(fā)的神經(jīng)活動(dòng)。當(dāng)這些項(xiàng)目與當(dāng)前任務(wù)暫時(shí)無(wú)關(guān)，但需要在隨后探測(cè)中被提取時(shí)，他們會(huì)進(jìn)入離線態(tài)，通過(guò)突觸聯(lián)結(jié)來(lái)進(jìn)行記憶信息的短暫維持。記憶表征由在線到離線的存儲(chǔ)態(tài)切換標(biāo)定其神經(jīng)活動(dòng)降落至基線水平。盡管離線態(tài)表征無(wú)法通過(guò)常規(guī)設(shè)備被直接探測(cè)，但是，以往研究發(fā)現(xiàn)在離線態(tài)記憶信息的“沉默\"存儲(chǔ)階段，向被試呈現(xiàn)強(qiáng)視覺刺激或向離線存儲(chǔ)相關(guān)腦區(qū)施加TMS刺激，能觀察到無(wú)神經(jīng)活動(dòng)的離線態(tài)表征被重新激活，使其獲得可解碼性。然而，對(duì)于沒有神經(jīng)活動(dòng)的被遺忘信息（forgotteninformation）來(lái)說(shuō)，無(wú)論施加何種刺激，都觀察不到神經(jīng)信號(hào)的重新激活效應(yīng)（Roseetal.，2016；Wolffetal.，2015;Wolff et al.，2017）。

雖然工作記憶維持和知覺加工在腦區(qū)上有所重疊（D'Esposito amp; Postle，2015;Kreither et al.，2022;Panichelloamp;Buschman， 202l；Postle， 2006;Serences，2016；Xu，2017），但研究表明，在工作記憶維持期間，呈現(xiàn)與任務(wù)無(wú)關(guān)的視覺刺激并不會(huì)顯著影響記憶信息的在線維持（Hakimetal.，2020;Kreither et al.，2022;Wang et al.，2018）；同時(shí)，與記憶維持相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)在這一過(guò)程中顯著增強(qiáng)（Bonnefondamp;Jensen，2012;Wang etal.，2022）。這似乎表明，伴隨神經(jīng)激活的在線態(tài)表征能夠通過(guò)增強(qiáng)神經(jīng)激活形成自我保護(hù)機(jī)制，使其具有抵制無(wú)關(guān)干擾的能力。正如以往研究利用回溯線索來(lái)調(diào)控記憶項(xiàng)目存儲(chǔ)神經(jīng)態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，那些當(dāng)前關(guān)注的在線態(tài)記憶項(xiàng)目能夠有效抵制時(shí)間衰減和無(wú)關(guān)信息干擾（Myers et al.，2018；Rerko amp; Oberauer，2013;Souzaetal.，2016）。需要注意的是，相似的表征穩(wěn)固性也體現(xiàn)在離線態(tài)存儲(chǔ)模式上（Stokes etal.，2020;Wanetal.，2020;Zhang etal.，2022）。在Zhang等人（2022）關(guān)于離線態(tài)存儲(chǔ)機(jī)制的研究中，作者通過(guò)記錄被試在進(jìn)行序列記憶任務(wù)時(shí)的腦電信號(hào)，來(lái)確定第一個(gè)記憶陣列在第二個(gè)記憶陣列的在線存儲(chǔ)期間以離線態(tài)模式進(jìn)行存儲(chǔ)。行為結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在第一個(gè)陣列的離線存儲(chǔ)階段，無(wú)論延長(zhǎng)記憶表征的維持時(shí)間，還是呈現(xiàn)探測(cè)陣列（知覺干擾）或決策響應(yīng)（認(rèn)知干擾），離線態(tài)記憶成績(jī)幾乎不受影響。這一結(jié)果表明，離線態(tài)表征能夠抵制這些因素的影響。雖然以往研究者采用不同實(shí)驗(yàn)任務(wù)證明了不同存儲(chǔ)模式下記憶表征具有一定的穩(wěn)固性，但是這些記憶表征的特性一直以來(lái)被獨(dú)立考察，因此無(wú)法明晰在相同認(rèn)知處理下，不同存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶表征在穩(wěn)固性上是否存在差異。對(duì)這一問(wèn)題的探索能夠深化我們對(duì)工作記憶在線態(tài)和離線態(tài)表征特性的理解。

因此，本研究將通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較工作記憶在線態(tài)和離線態(tài)表征的存儲(chǔ)穩(wěn)固性，以確定哪種存儲(chǔ)狀態(tài)具有顯著優(yōu)勢(shì)。我們將采用能夠有效同時(shí)檢測(cè)這兩種存儲(chǔ)狀態(tài)的序列呈現(xiàn)記憶任務(wù)范式（Lietal.，2020，2021;Zhangetal.，2022），并通過(guò)在兩種狀態(tài)的工作記憶表征維持期間調(diào)控干擾刺激呈現(xiàn)（實(shí)驗(yàn)1a/1b）和記憶維持時(shí)間（實(shí)驗(yàn) 2 a/ 2 b ，確保不同存儲(chǔ)狀態(tài)下的記憶表征經(jīng)歷相同程度的干擾和維持時(shí)間，進(jìn)而考察這兩種因素對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征的影響。我們預(yù)期，如果這兩種存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶表征具有同等的穩(wěn)固性，那么無(wú)論呈現(xiàn)干擾刺激還是延長(zhǎng)維持時(shí)間，這兩種存儲(chǔ)狀態(tài)下的記憶成績(jī)都不會(huì)顯著下降。而如果其中一存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征的穩(wěn)固性較弱，那么干擾呈現(xiàn)或維持時(shí)間延長(zhǎng)將導(dǎo)致該存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶成績(jī)顯著下降。

2 實(shí)驗(yàn)1：無(wú)關(guān)干擾對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征的影響

本實(shí)驗(yàn)主要探究無(wú)關(guān)干擾對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征的影響，為此，在工作記憶多狀態(tài)維持期間呈現(xiàn)干擾刺激。如果在線態(tài)和離線態(tài)表征具有同等的穩(wěn)固性能，那么干擾刺激對(duì)這兩種存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶成績(jī)均無(wú)顯著影響；而如果其中一存儲(chǔ)狀態(tài)的穩(wěn)固性較弱，那么干擾刺激的出現(xiàn)將導(dǎo)致該狀態(tài)的記憶成績(jī)顯著下降。

2.1 實(shí)驗(yàn)1a

2.1.1 被試

通過(guò)G*Power3.1軟件計(jì)算所需樣本量。根據(jù)效應(yīng)量 （ d z ） 為0.65， 水平為0.05，為達(dá)到 80 % 的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)力所需最小樣本量為28。30名大學(xué)生參加實(shí)驗(yàn)1a，包括5名男性，平均年齡22.03歲（ ? s D 元2.51）。所有被試的視力或矯正視力正常，實(shí)驗(yàn)開始前均簽署知情同意書。實(shí)驗(yàn)后可獲得30元作為報(bào)酬。所有實(shí)驗(yàn)均符合赫爾辛基宣言，并獲得四川師范大學(xué)人類研究機(jī)構(gòu)審查委員會(huì)批準(zhǔn)。

2.1.2 實(shí)驗(yàn)材料和設(shè)備

我們使用Matlab2014運(yùn)行實(shí)驗(yàn)程序。電腦大小為 1 9 2 0 × 1 0 8 0 像素， 刷新率，屏幕背景為灰色 （ 1 2 5 × 1 2 5 × 1 2 5 × ，屏幕中心始終呈現(xiàn)一個(gè)黑色注視點(diǎn) 。注視點(diǎn)周圍出現(xiàn)的正方形色塊作為記憶刺激 ，其顏色從藍(lán)（0，0，255）、紅（255，0，0）、橙（255，165，0）、品紅（255，0，255）、綠（0，255，0）、青（0，255，255）、褐（139，69，19）、黃（255，255，0）、紫（160，32，240）、靛藍(lán)（75，0，130）這10種顏色中隨機(jī)選擇。在同一個(gè)試次中，不重復(fù)使用同一種顏色作為記憶刺激。記憶陣列1和2中的4個(gè)色塊分布在一個(gè)以注視點(diǎn)為中心，半徑為 的隱形圓周上。每個(gè)陣列中的記憶色塊之間等距，空間位置不重疊（如圖1）。距離注視點(diǎn) 的虛擬圓上等距呈現(xiàn)6個(gè)圓形色塊 ，作為干擾刺激。其顏色 RGB為（216，191，216），（100，149，237），（128.128，0），（210，105，30），（160，82，45），（255，255，255）。每種顏色隨機(jī)出現(xiàn)在6個(gè)位置上。兩個(gè)探測(cè)陣列依次呈現(xiàn)，分別檢測(cè)記憶陣列2和1。探測(cè)1和2中的黑色邊框方塊的位置和數(shù)量分別與記憶陣列2和1相對(duì)應(yīng)，其中涂上顏色的色塊作為探測(cè)刺激。視距固定為 。

2.1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

如圖1a，記憶陣列1包含4個(gè)色塊，呈現(xiàn)時(shí)間為 的空白間隔之后，記憶陣列2出現(xiàn)，也包含4個(gè)色塊，呈現(xiàn)時(shí)間為 在干擾條件下，1s間隔之后，干擾刺激出現(xiàn)，其持續(xù)時(shí)間為 0 . 2 s 。為避免干擾刺激在知覺層面對(duì)探測(cè)1產(chǎn)生影響，0.8s的延遲間隔之后，探測(cè)陣列1出現(xiàn)。在無(wú)干擾條件下，記憶陣列2消失之后，空白屏幕持續(xù)2s后探測(cè)陣列出現(xiàn)。由于預(yù)期內(nèi)的干擾物呈現(xiàn)會(huì)使被試有意識(shí)地增強(qiáng)對(duì)記憶項(xiàng)目的保護(hù)（Wangetal.，2022），因此，干擾刺激以 30 % 的概率在記憶維持期間呈現(xiàn)，并要求被試對(duì)其忽略。被試需要判斷探測(cè)1中出現(xiàn)的色塊顏色是否與記憶陣列2相應(yīng)位置上的色塊顏色相同，如果相同，則按\"F\"鍵，否則按\"J\"鍵。探測(cè)1消失后經(jīng)過(guò)0.8s的延遲間隔，探測(cè)2出現(xiàn)，要求被試判斷該探測(cè)陣列中的色塊顏色是否和記憶陣列1中相應(yīng)位置上的顏色相同。兩個(gè)探測(cè)陣列只有在被試做出按鍵反應(yīng)之后，才會(huì)消失。因此，在進(jìn)行記憶任務(wù)過(guò)程中，被試應(yīng)該注重正確率而非速度。每個(gè)組塊中探測(cè)顏色發(fā)生變化或不變化的概率相等。為排除特定記憶項(xiàng)目空間位置對(duì)行為結(jié)果的影響，兩個(gè)記憶陣列中項(xiàng)目的空間位置并非始終固定。當(dāng)記憶陣列1的空間構(gòu)型為“十字\"型時(shí)（如圖1a記憶陣列1，記憶陣列2的空間構(gòu)型為“正方\"型（如圖1a記憶陣列2），該呈現(xiàn)方式為類型1；當(dāng)記憶陣列1的空間構(gòu)型為“正方\"型時(shí)，記憶陣列2的空間構(gòu)型為“十字\"型，該呈現(xiàn)方式為類型2。一半被試完成類型1的呈現(xiàn)方式，另一半被試完成類型2呈現(xiàn)方式。

每個(gè)被試需要完成8個(gè)組塊，一共256個(gè)試次。組塊之間至少有30s的休息時(shí)間。在正式實(shí)驗(yàn)開始前，要求被試先閱讀指導(dǎo)語(yǔ)，并完成至少12個(gè)練習(xí)試次，確保他們熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，同時(shí)要求禁止采用語(yǔ)音編碼策略。

2.1.4 數(shù)據(jù)分析和結(jié)果

我們主要關(guān)注兩個(gè)記憶陣列的正確率。探測(cè)1和2分別反映記憶陣列2（在線態(tài)記憶）和記憶陣列1（離線態(tài)記憶）成績(jī)。所有被試的行為結(jié)果進(jìn)行2（記憶類型：在線態(tài)vs.離線態(tài)） × 2 （干擾條件：有干擾vs.無(wú)干擾）重復(fù)測(cè)量方差分析。如果交互作用顯著，再分別對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶成績(jī)進(jìn)行配對(duì)樣本 t 檢驗(yàn)。結(jié)果如圖2a所示。兩個(gè)陣列的記憶成績(jī)均高于隨機(jī)水平，表明所有記憶項(xiàng)目被有效存儲(chǔ)。重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果顯示，記憶類型（ F （ 1 ， 2 9 ） = 1 9 . 3 3 ， p lt; 0 . 0 0 1 和干擾條件 2 9 ） = 1 7 . 9 0 ， p = 0 . 0 0 1 ， 的主效應(yīng)均顯著。重要的是，這兩個(gè)因素之間存在顯著的交互作用， F （ 1 ， 2 9 ） = 8 . 9 8 ， p = 0 . 0 0 6 。在隨后的配對(duì)樣本 t 檢驗(yàn)結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，相比無(wú)干擾條件，在線態(tài)記憶成績(jī)?cè)谟懈蓴_條件下顯著下降， t （ 2 9 ） = 4 . 3 8 ， p lt; 0 . 0 0 1 ，Cohen's d = 0 . 8 0 09 5 % C I[ - 1 . 2 1 ， - 0 . 3 8 ] ; 而離線態(tài)記憶成績(jī)?cè)谟小o(wú)干擾條件之間無(wú)顯著差異， t （ 2 9 ） = 0 . 8 9 ， p = 0 . 3 8 ，Cohen's d = 0.16，

以上結(jié)果表明在工作記憶多狀態(tài)維持期間，隨機(jī)呈現(xiàn)的干擾刺激會(huì)顯著損害在線態(tài)記憶成績(jī)，而不影響離線態(tài)記憶的維持。據(jù)此可推斷，在抵制無(wú)關(guān)干擾方面，離線態(tài)記憶表征具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。

2.2 實(shí)驗(yàn)1b

以往研究發(fā)現(xiàn)，在工作記憶多狀態(tài)存儲(chǔ)過(guò)程中記憶項(xiàng)目從在線態(tài)轉(zhuǎn)移到離線態(tài)會(huì)產(chǎn)生信息衰減（Zhangetal.，2022）。因此，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)1a中觀察到相比在線態(tài)記憶，離線態(tài)記憶（記憶陣列1表現(xiàn)相對(duì)較差。這就引發(fā)了一種可能性，即已經(jīng)衰減到較低水平的離線態(tài)記憶可能對(duì)無(wú)關(guān)干擾不敏感。為排除這一可能性，我們通過(guò)降低離線態(tài)負(fù)荷來(lái)提高其記憶表現(xiàn)，使其與在線態(tài)記憶水平相當(dāng)。在這種情況下，如果離線態(tài)記憶成績(jī)?cè)谟小o(wú)干擾條件下仍然無(wú)顯著差異，那么可進(jìn)一步確定離線態(tài)表征在抵制無(wú)關(guān)干擾方面的穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。

2.2.1 方法

實(shí)驗(yàn)1b招募29名大學(xué)生參加該實(shí)驗(yàn)，包括7名男性，平均年齡20.55歲（SD：1.40）。實(shí)驗(yàn)設(shè)備，環(huán)境、刺激和實(shí)驗(yàn)流程參照實(shí)驗(yàn)1a，不同的是記憶陣列1只包含2個(gè)項(xiàng)目（見圖1b）。這些項(xiàng)目以注視點(diǎn)為中心垂直或水平呈現(xiàn)。記憶陣列2包含4個(gè)項(xiàng)目，其空間構(gòu)型為\"正方\"型。

2.2.2 數(shù)據(jù)分析和結(jié)果

數(shù)據(jù)分析方法同實(shí)驗(yàn)1a，結(jié)果如圖2b所示。2（記憶類型：在線態(tài)vs.離線態(tài)） × 2 （干擾條件：有干擾vs．無(wú)干擾）重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果顯示，干擾條件的主效應(yīng)顯著， F （ 1 ， 2 8 ） = 1 0 . 0 6 p = 0 . 0 0 4 ， = 0 . 2 6 ，記憶類型的主效應(yīng)不顯著， F （ 1 ， 2 8 ） = 0 . 2 9 p = 0 . 5 9 。記憶類型和干擾條件之間有顯著的交互作用， F （ 1 ， 2 8 ） = 8 . 1 2 ， p = 0 . 0 0 8 ， 。隨后進(jìn)行配對(duì)樣本 t 檢驗(yàn)，結(jié)果顯示相比無(wú)干擾條件，在線態(tài)記憶成績(jī)?cè)谟懈蓴_條件下顯著下降， t （ 2 8 ） = 4 . 3 2 ， p lt; 0.001，Cohen's d = 0 . 8 0 9 5 % CI[-1.22，-0.38]；而離線態(tài)記憶成績(jī)?cè)谟小o(wú)干擾條件之間無(wú)顯著差異， t （ 2 8 ） = 0 . 5 3 ， p = 0 . 6 0 ，Cohen's d = 0 . 1 0 9 5 % CI 0.27]。這些結(jié)果表明，當(dāng)提高離線態(tài)記憶成績(jī)使其與在線態(tài)記憶水平相當(dāng)時(shí)，隨機(jī)呈現(xiàn)的干擾刺激仍然不影響離線態(tài)記憶表征的維持，但是顯著損害在線態(tài)記憶。該結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)1a的結(jié)論，即相比在線態(tài)，離線態(tài)表征在抵制無(wú)關(guān)干擾方面具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。

2.3 討論

實(shí)驗(yàn)1a/1b結(jié)果一致表明在抵制無(wú)關(guān)干擾方面，離線態(tài)記憶表征比在線態(tài)具有更強(qiáng)的穩(wěn)固性能。需要注意的是，在當(dāng)前采用的序列呈現(xiàn)記憶任務(wù)中，干擾刺激出現(xiàn)在兩個(gè)記憶陣列呈現(xiàn)后的延遲期間，那么干擾刺激在時(shí)間上更接近陣列2（在線態(tài)記憶）而相對(duì)遠(yuǎn)離陣列1 （離線態(tài)記憶）。這一時(shí)間效應(yīng)可能導(dǎo)致在線態(tài)記憶更易受干擾刺激的影響。然而，Zhang等人（2022）的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在陣列2呈現(xiàn)之前，陣列1的記憶維持誘發(fā)持續(xù)的記憶相關(guān)腦電成分CDA。這表明在陣列2出現(xiàn)之前，陣列1的信息一直維持在在線態(tài)。只有在陣列2呈現(xiàn)后，陣列1的表征才被轉(zhuǎn)換到離線態(tài)。那么陣列1的離線態(tài)表征和陣列2的在線態(tài)表征出現(xiàn)的時(shí)間應(yīng)該是近似同步的。因此，在干擾條件下，在線態(tài)成績(jī)的下降并非由干擾刺激的時(shí)間效應(yīng)導(dǎo)致，而是由于在線態(tài)表征的穩(wěn)固性相對(duì)較弱。

3實(shí)驗(yàn)2：時(shí)間衰減對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征的影響

實(shí)驗(yàn)2主要考察時(shí)間衰減對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征的影響。為此，該實(shí)驗(yàn)調(diào)控記憶表征多狀態(tài)維持期間的記憶時(shí)間（1svs.3s）。我們預(yù)測(cè)，如果兩個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶表征在抵制時(shí)間衰減方面具有同等的穩(wěn)固性，那么延長(zhǎng)記憶維持時(shí)間不會(huì)使這兩個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶成績(jī)產(chǎn)生衰減。相反，如果其中一個(gè)存儲(chǔ)狀態(tài)在時(shí)間衰減方面穩(wěn)固性較弱，那么該狀態(tài)的記憶成績(jī)隨維持時(shí)間延長(zhǎng)而顯著下降。

3.1 實(shí)驗(yàn)2a

3.1.1 方法

本實(shí)驗(yàn)招募28名被試，其中包括11名男性平均年齡21.32歲（SD：1.79）。實(shí)驗(yàn)設(shè)備，環(huán)境和刺激與實(shí)驗(yàn)1a保持一致。在此基礎(chǔ)上，我們作了如下修改：如圖3a所示，記憶陣列2之后的延遲2是主要調(diào)控變量，分別為1s和 3 s 。該實(shí)驗(yàn)采用被試內(nèi)設(shè)計(jì)，每個(gè)被試需要完成長(zhǎng)（3s）、短（1s）維持時(shí)間條件，順序在被試間平衡。每種條件包含3個(gè)組塊一共192個(gè)試次。組塊之間至少有30s的休息時(shí)間。在正式實(shí)驗(yàn)開始前，要求被試先閱讀指導(dǎo)語(yǔ)，并完成至少12個(gè)練習(xí)試次，確保他們熟悉整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程，同時(shí)要求他們禁止采用語(yǔ)音編碼策略。

3.1.2 數(shù)據(jù)分析和結(jié)果

記憶行為正確率是我們主要關(guān)注的測(cè)量指標(biāo)。所有被試的行為結(jié)果進(jìn)行2（記憶類型：在線態(tài)vs.離線態(tài)） × 2 （維持時(shí)間：1svs.3s）重復(fù)測(cè)量方差分析。如果交互作用顯著，再進(jìn)行簡(jiǎn)單效應(yīng)分析，結(jié)果如圖4a所示。兩個(gè)記憶陣列成績(jī)均高于隨機(jī)水平。重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果顯示，記憶類型 （ F （ 1 ， 2 7 ） ） = 3 7 . 4 0 0p lt; 0 . 0 0 1 和維持時(shí)間 （ F （ 1 ， 2 7 ） = 8 . 7 2 ， p = 0.001， 的主效應(yīng)均顯著。重要的是，記憶類型和維持時(shí)間之間的交互作用也顯著， F （ 1 ， 2 7 ） = 5 . 6 8 p = 0 . 0 2 ， 。隨后的配對(duì)樣本 t 檢驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于在線態(tài)記憶成績(jī)，間隔時(shí)間從1s延長(zhǎng)至 正確率顯著下降， t （ 2 7 ） = 3 . 1 7 ， p = 0 . 0 0 4 ，Cohen's d = 0.60， 9 5 % CI[0.19，0.10]。但是，長(zhǎng)、短間隔條件下的離線態(tài)成績(jī)無(wú)顯著差異， t （ 2 7 ） = 0 . 8 6 ， p = 0 . 4 0 Cohen's d = 0 . 1 6 ， 9 5 % C I[ - 0 . 2 1 ， 0 . 5 4 ] ， 。這些結(jié)果表明，在抵制時(shí)間衰減方面，在線態(tài)表征表現(xiàn)出一定的易感性，而離線態(tài)表征具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。

3.2 實(shí)驗(yàn)2b

在實(shí)驗(yàn)2a中，由于狀態(tài)切換而導(dǎo)致的記憶衰減使得離線態(tài)記憶表現(xiàn)相對(duì)較差。在這種情況下，記憶陣列1對(duì)時(shí)間衰減不敏感同樣可能是由于其成績(jī)已經(jīng)衰減至較低水平。為排除這種可能性，采取和實(shí)驗(yàn)1b一樣的調(diào)控方式，將記憶陣列1的負(fù)荷降低至2個(gè)項(xiàng)目來(lái)提高其表現(xiàn)水平。如果相比在線態(tài)記憶表征，離線態(tài)表征在抵制時(shí)間衰減方面確實(shí)具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)，那么維持時(shí)間無(wú)論是1s還是3s，提高記憶表現(xiàn)水平的離線態(tài)記憶仍然無(wú)顯著變化，而在線態(tài)記憶成績(jī)隨維持時(shí)間延長(zhǎng)而下降。

3.2.1 方法

28名大學(xué)生參加該實(shí)驗(yàn)，包括5名男性，平均年齡20.68歲（SD：2.19）。實(shí)驗(yàn)設(shè)備，環(huán)境、刺激和實(shí)驗(yàn)流程參照實(shí)驗(yàn)2a，不同的是記憶陣列1只包含2個(gè)項(xiàng)目（如圖3b）。這些項(xiàng)目以注視點(diǎn)為中心垂直或水平呈現(xiàn)。記憶陣列2包含4個(gè)項(xiàng)目，其空間構(gòu)型為“正方\"型。

3.2.2 數(shù)據(jù)分析和結(jié)果

數(shù)據(jù)分析方法同實(shí)驗(yàn)2a，結(jié)果如圖4b所示。2（記憶類型：在線態(tài)vs.離線態(tài)） × 2 （維持時(shí)間：1svs.3s）重復(fù)測(cè)量方差分析結(jié)果顯示，記憶類型的主效應(yīng)不顯著， F （ 1 ， 2 7 ） = 0 . 2 7 ， p = 0 . 6 1 。維持時(shí)間的主效應(yīng)顯著， F （ 1 ， 2 7 ） = 8 . 1 6 ， p = 0 . 0 0 8 ， ，并且維持時(shí)間和記憶類型之間的交互作用也顯著， F （ 1 ， 2 7 ） = 7 . 5 6 p = 0 . 0 1 ， 。配對(duì)樣本 t 檢驗(yàn)結(jié)果顯示，對(duì)于在線態(tài)記憶成績(jī)，間隔時(shí)間從1s延長(zhǎng)至3 s，正確率顯著下降， ， p lt; 0.001， Cohen's d = 0 . 7 4 2 9 5 % CI[0.32，1.16]。但是，長(zhǎng)、短間隔條件下的離線態(tài)記憶成績(jī)無(wú)顯著差異， t （ 2 7 ） = 0 . 1 7 ， p = 0 . 8 7 。這些結(jié)果表明，當(dāng)通過(guò)降低離線態(tài)負(fù)荷來(lái)提高該存儲(chǔ)狀態(tài)記憶成績(jī)使之與在線態(tài)記憶水平相當(dāng)時(shí)，離線態(tài)表征在抵制時(shí)間衰減方面仍然表現(xiàn)出穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。

4總討論

當(dāng)前研究旨在比較工作記憶在線態(tài)和離線態(tài)表征在相同的認(rèn)知處理下的穩(wěn)固性。為此，我們通過(guò)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定哪一存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶表征在抵制無(wú)關(guān)干擾和時(shí)間衰減方面具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。實(shí)驗(yàn)1通過(guò)調(diào)控多狀態(tài)存儲(chǔ)期間的干擾刺激呈現(xiàn)來(lái)考察其對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)下記憶表征的影響。結(jié)果顯示，在十?dāng)_呈現(xiàn)條件下，在線態(tài)記憶成績(jī)顯著降低，而離線態(tài)記憶成績(jī)則未受顯著影響。實(shí)驗(yàn)2調(diào)控多狀態(tài)維持期間的記憶維持時(shí)間，來(lái)檢驗(yàn)時(shí)間衰減對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征的影響。結(jié)果顯示，當(dāng)記憶維持時(shí)間從1s延長(zhǎng)至3s時(shí)，在線態(tài)記憶成績(jī)隨時(shí)間延長(zhǎng)而顯著降低，而離線態(tài)記憶成績(jī)無(wú)顯著變化。綜上，當(dāng)前研究結(jié)果表明，不同存儲(chǔ)狀態(tài)的記憶表征在相同的認(rèn)知處理下存在穩(wěn)固性差異。具體來(lái)說(shuō)在抵制無(wú)關(guān)干擾和時(shí)間衰減方面，離線態(tài)記憶表征具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。

需要注意的是，先前研究也觀察到離線態(tài)表征的穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)（Chotaamp; Van der Stigchel，2021;Mongilloetal.，2008;Oliversamp;Roelfsema，2020）。例如，Hu等人（2014，2016）采用一系列快速序列呈現(xiàn)任務(wù)，并且利用近因效應(yīng)和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制，優(yōu)先化特定項(xiàng)目使其處于在線態(tài)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相比序列中未被優(yōu)先化的離線態(tài)項(xiàng)目，在線態(tài)項(xiàng)目被干擾刺激顯著影響。然而，在這一序列呈現(xiàn)記憶任務(wù)中，雖然表現(xiàn)有近因效應(yīng)的記憶表征被認(rèn)為存儲(chǔ)在在線態(tài)，但它們可能同時(shí)受到先前呈現(xiàn)記憶項(xiàng)目的前攝干擾，這使得難以評(píng)估干擾刺激對(duì)在線態(tài)記憶損耗的影響程度。另外，Mallett和Lewis-Peacock （2019）采用fMRI和多體素模式分析技術(shù)，對(duì)不同存儲(chǔ)狀態(tài)下記憶表征的特征進(jìn)行深人探討。結(jié)果顯示，在分心物出現(xiàn)后的維持階段，無(wú)論在線態(tài)還是離線態(tài)記憶表征均能被成功解碼。但是，只有離線態(tài)表征的解碼準(zhǔn)確性達(dá)到分心物出現(xiàn)前的水平。這表明，離線態(tài)表征在穩(wěn)固性方面比在線態(tài)記憶表征更有優(yōu)勢(shì)。然而，該研究設(shè)計(jì)存在一些關(guān)鍵性限制。首先，干擾任務(wù)出現(xiàn)之前有8s的延遲期，這可能導(dǎo)致序列呈現(xiàn)的所有記憶項(xiàng)目在干擾任務(wù)出現(xiàn)前都已進(jìn)入離線態(tài)（Wangetal.，2018）。其次，研究中未設(shè)置無(wú)干擾物的對(duì)照條件，因此無(wú)法確定在線態(tài)表征在行為層面上是否同樣遭受記憶損耗。綜上，盡管先前研究指出了離線態(tài)表征可能在穩(wěn)固性方面具有優(yōu)勢(shì)，但這些研究并未提供充分證據(jù)來(lái)驗(yàn)證這一假設(shè)。此外，對(duì)于時(shí)間衰減對(duì)記憶表征影響的探討相對(duì)欠缺。因此，本研究基于工作記憶多狀態(tài)存儲(chǔ)模型，從行為層面系統(tǒng)對(duì)比不同存儲(chǔ)狀態(tài)下記憶表征在相同認(rèn)知處理下的穩(wěn)固性。本研究不僅彌補(bǔ)了以往研究在理解不同存儲(chǔ)狀態(tài)記憶表征穩(wěn)固性差異方面的不足，而且為深入探討工作記憶的存儲(chǔ)機(jī)制提供了新視角。這些結(jié)果強(qiáng)調(diào)了離線態(tài)在工作記憶維持過(guò)程中作為一種有效的記憶保護(hù)機(jī)制，有助于信息的穩(wěn)定維持。

4.1 離線態(tài)表征穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)的神經(jīng)機(jī)制

離線態(tài)表征在抵制無(wú)關(guān)干擾和時(shí)間衰減方面的穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)可能源于其基于突觸權(quán)重變化的神經(jīng)機(jī)制。離線態(tài)表征涉及的突觸模式與細(xì)胞層面的活動(dòng)變化有著密切聯(lián)系，而這些變化并不依賴于持續(xù)的神經(jīng)放電活動(dòng)（Masse etal.，2019;Mongillo et al.，2008；Stokes，2015）。這種靜態(tài)的存儲(chǔ)機(jī)制能夠有效規(guī)避與無(wú)關(guān)干擾刺激相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)相互作用，從而保護(hù)記憶表征不受干擾。此外，離線態(tài)表征的突觸模式顯示了特定神經(jīng)通路中神經(jīng)元突觸連接的強(qiáng)化，這種狀態(tài)的維持需要較低的神經(jīng)能量消耗。與此相對(duì)，需要持續(xù)神經(jīng)激活的在線態(tài)表征模式則消耗較多的神經(jīng)能量，可能導(dǎo)致認(rèn)知資源的枯竭和神經(jīng)回路的疲勞。因此，離線態(tài)表征在時(shí)間維度上相較于在線態(tài)表征顯示出更高的效率和穩(wěn)定性（Chotaamp;VanderStigchel，202l;Oliversamp;Roelfsema，2020；Wangetal.，2022）。當(dāng)前的研究發(fā)現(xiàn)揭示了記憶存儲(chǔ)機(jī)制的復(fù)雜性和多樣性，其中在線態(tài)表征通常指的是記憶內(nèi)容在大腦中持續(xù)被激活，以維持其當(dāng)前可用性；而離線態(tài)表征則指的是記憶內(nèi)容在特定時(shí)期暫時(shí)休眠，以減少能量消耗和防止信息干擾。這兩種狀態(tài)在記憶保持過(guò)程中交替出現(xiàn)，共同維護(hù)著記憶的穩(wěn)定性。

4.2在線態(tài)表征的易感性特征

在線態(tài)表征通常被認(rèn)為處于注意焦點(diǎn)中，并通過(guò)占用大量認(rèn)知資源來(lái)抵御外部干擾。例如，通過(guò)使用回溯線索將注意資源集中到特定的單一項(xiàng)目上，可以顯著增強(qiáng)該項(xiàng)目的穩(wěn)固性，消除干擾效應(yīng)（Griffinamp;Nobre，20o3；Landman etal.，2003;Makovskiamp;Jiang，2007）。但是正如當(dāng)前結(jié)果顯示，這些表征有時(shí)也表現(xiàn)出一定的易感性（AIlenamp;Ueno，2018;Souza et al.，2014;Souza amp; Oberauer，2016。基于這些發(fā)現(xiàn)，我們推測(cè)在線態(tài)記憶表征的穩(wěn)固性和易感性（protectivevs.susceptible）受到多種因素影響，包括項(xiàng)目數(shù)量，線索類型以及被試對(duì)線索的策略性使用（Delvenneamp;Holt，2012;Heueramp;Schubo，2016;vanMoorselaar etal.，2015）。當(dāng)在線態(tài)同時(shí)維持多個(gè)記憶項(xiàng)自時(shí)，這些表征可能表現(xiàn)出較弱的穩(wěn)固性，而干擾刺激的出現(xiàn)導(dǎo)致記憶損耗。相反，當(dāng)只有一個(gè)項(xiàng)目以在線態(tài)模式被維持時(shí)，該表征的穩(wěn)固性則顯著增強(qiáng)。這表明記憶表征的穩(wěn)固性并非固定不變，而是受記憶任務(wù)具體情境的影響。在當(dāng)前研究的多狀態(tài)存儲(chǔ)階段，在線態(tài)同時(shí)存儲(chǔ)4個(gè)記憶項(xiàng)目。這種高負(fù)荷條件下，維持階段的干擾因素可能導(dǎo)致在線態(tài)記憶信息的損耗。那么當(dāng)在線態(tài)記憶負(fù)荷減少至單個(gè)項(xiàng)目時(shí)，干擾刺激是否仍然會(huì)對(duì)在線態(tài)表征產(chǎn)生損害效應(yīng)。這一問(wèn)題值得進(jìn)一步探討。

4.3 記憶表征穩(wěn)固性的潛在影響因素

工作記憶在信息維持階段對(duì)干擾刺激的預(yù)期性能夠顯著調(diào)控記憶信息的表征強(qiáng)度。Wang等人（2022）通過(guò)操縱干擾刺激出現(xiàn)的概率，有效地調(diào)控了干擾的預(yù)期性。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)記憶項(xiàng)目的特征信息預(yù)期將遭受干擾時(shí)，該信息的表征強(qiáng)度得到增強(qiáng)而那些預(yù)期不會(huì)受到干擾的特征信息則相對(duì)脆弱，更易受到損害。功能性磁共振成像（fMRI）數(shù)據(jù)進(jìn)一步揭示，在視覺皮層中，預(yù)期遭受干擾的特征信息的分類器解碼正確率高于隨機(jī)水平，表明預(yù)期干擾增強(qiáng)了這些信息的神經(jīng)表征。這些發(fā)現(xiàn)指出，干擾的可預(yù)期性可能促使被試無(wú)意識(shí)地增強(qiáng)特定記憶信息的表征強(qiáng)度，作為一種保護(hù)性機(jī)制，以提升其穩(wěn)固性。為了排除干擾預(yù)期對(duì)記憶表征強(qiáng)度的潛在增強(qiáng)作用，本研究以小概率方式呈現(xiàn)干擾刺激，旨在減少被試通過(guò)干擾預(yù)期而增強(qiáng)記憶表征的可能性。然而，這種做法引發(fā)了新的研究問(wèn)題：如果干擾刺激的呈現(xiàn)具有高度可預(yù)期性，被試是否會(huì)有意識(shí)地增強(qiáng)在線態(tài)表征的強(qiáng)度，從而提升其穩(wěn)固性？此外，干擾刺激的可預(yù)期性是否也可能影響以突觸模式存儲(chǔ)的離線態(tài)表征的強(qiáng)度？這些問(wèn)題為未來(lái)研究提供了新的探索方向，需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)來(lái)闡明。

5 結(jié)論

綜上，本研究采用能夠同時(shí)檢測(cè)工作記憶在線態(tài)和離線態(tài)記憶表征的序列呈現(xiàn)記憶任務(wù)范式，對(duì)比不同存儲(chǔ)狀態(tài)下記憶表征在相同認(rèn)知處理下的穩(wěn)固性。研究發(fā)現(xiàn)，相比在線態(tài)，離線態(tài)表征在抵制無(wú)關(guān)干擾和時(shí)間衰減方面具有穩(wěn)固性優(yōu)勢(shì)。這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解工作記憶的存儲(chǔ)機(jī)制提供了新的視角，而且豐富了我們對(duì)工作記憶多狀態(tài)存儲(chǔ)機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為未來(lái)的記憶研究提供了新的方向和思路。

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Offline memory representations have robustness superiority in visual working memory

LI Ziyuan1，REN Guofang1， YUAN Zixin2， YU Qingqing1，WU Yue1，LIU Qiang

（ School ofEducation，Anyang Normal University，Anyang 455ooo，China） 0 Faculty of Business Administeaction，Southwestern UniversityofFinance and Economics，Chengdu 6113o，China） （ Institute of Brain and Psychological Science，Sichuan Normal University，Chengdu 610066，China）

Abstract

Visual working memory （VWM） plays a crucial role in various higher cognitive activities such as problem-solving，learning，and decision-making. The function of VWM extends beyond mere information storage; it also requires the preservation of memory fidelity to ensure the smooth execution of various cognitive activities. State-based models of visual working memory propose a hierarchical structure of memory storage， consisting of both online and ofline states.Previous studies have evidenced that memory representations in these two distinct storage states exhibit some resilience to irrelevant distractor and time decay. However， while the properties of memory representations in these two states have been explored independently， it was stil unclear whether online and ofline memory representations possesscomparable resistance to distractor and time decay when exposing to identical cognitive processing.

Thus，this study aimed to compare the robustnessof memory representations in the online and offline states， with the goal of determining which storage state had superior resilience.To achieve this， we adopted a sequential presentation memory task，which facilitated the co-existence of both online and ofline representations by effectively separating representational storage states.The primary experimental variables were the presence of distractors （Experiment 1） and retention duration （Experiment 2） during memory maintenance involving both states.This design allowed us to examine the effects of these factors on memory representations in the two storage states. A total sample of 115 was recruited in four behavioral experiments. Experiments 1a/ 1b assessed the effect of distractor on memory representations in the online and ofline states，while Experiments 2 a/ 2 b examined the effect of time decay. We predicted that， if memory representations in the two states exhibited equal robustness，memory performance in both storage states would remain largely unaffected by the presence of distractors or extended retention duration. Whereas if the representational robustness was weaker in one storage state，then either the presentation of distractor or prolonged retention would result in a significant memory decline in that state.

The results of Experiment 1 collctively showed that when distractor Was unexpectedly presented， online memory performance was significantly impaired，while no impairment occurred to offline memory.Experiment 2 jointly revealed that as the retention duration increased from ls to 3s，significant impairment occurred to online memory only，while offline memory performance was clearly unaffected.These findings indicated that memory representations in the online and ofline states differ in their robustness within the identical cognitive processing. Specifically， ofline memory had superior resilience compared to the online when it came to resisting both unrelated distractor and time decay.

In summary， during working memory maintenance employing both online and ofline storage states，ofline memory exhibits a robustness superiority in resisting interference from distractors and temporal decay compared to online memory. These findings contribute to a deeper understanding of multi-state storage mechanisms in working memory， and suggest new directions for future memory research.

Keywordsvisual working memory，state-based models，online memory，offline memory，robustness superiority