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執(zhí)行功能和加工速度在工作記憶老化中的作用作者：彭華茂 張凌 申繼亮 作者單位：北京師范大學(xué)發(fā)展心理研究所，北京 100875 【摘要】 目的 探討執(zhí)行功能和加工速度在工作記憶老化中的作用。方法 選取60歲以上老年人80名和20歲左右年輕人30名進(jìn)行工作記憶、執(zhí)行功能、加工速度測(cè)量。結(jié)果 注意焦點(diǎn)、內(nèi)容調(diào)控和任務(wù)管理3種執(zhí)行功能對(duì)工作記憶老化的作用量分別為1.01%、51.22%、12.5%（局部轉(zhuǎn)換耗時(shí)）、36.15%（整體轉(zhuǎn)換耗時(shí)）。加工速度對(duì)工作記憶老化的作用量為47.30。結(jié)論 不同的執(zhí)行功能與加工速度在工作記憶老化中的作用是不同的。注意焦點(diǎn)執(zhí)行功能既不能解釋工作記憶的年齡相關(guān)變異，其自身也未發(fā)生衰退；內(nèi)容調(diào)控執(zhí)行功能相對(duì)于加工速度可以解釋更多的工作記憶的年齡相關(guān)變異；任務(wù)管理執(zhí)行功能對(duì)工作記憶年齡變異的解釋力小于加工速度?！娟P(guān)鍵詞】 工作記憶；執(zhí)行功能；加工速度；老化The roles of executive functions and processing speed in working memory agingPENG HuaMao, ZHANG Ling, SHEN JiLiang.Institute of Developmental Psychology of Beijing Normal University, Beijing 100875, China 【Abstract】Objective To explore the roles of executive functions and processing speed during working memory decline. Methods A cognitive battery which included measures of working memory, focus attention, content control, process supervision and processing speed were administered to 80 older and 30 young people.Results Focus attention, content control, and process supervision were accounted for 1.01%，51.22%，12.5%（local cost），36.15%（global cost） of the age variance in working memory respectively. 47.30% of the variance in working memory could be accounted by processing speed. Conclusions Focus attention does not decline with age and not relate with working memory aging. Content control accounts larger proportion agerelated variance in working memory than processing speed. Pq rocessing supervision accounts less agerelated variance in working memory. These findings suggest that the agerelated decline in working memory may due to general slowing and special decline of executive functions.【Key words】Working memory; Executive function; Processing speed; Aging工作記憶年老化是認(rèn)知年老化研究領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。大量研究已經(jīng)證實(shí)，工作記憶在老年期出現(xiàn)衰退13，并且工作記憶是多種認(rèn)知功能老化的重要中介變量4，5。然而關(guān)于工作記憶本身的老化機(jī)制，還存在諸多爭(zhēng)論和空白，其中加工速度減慢與執(zhí)行功能衰退導(dǎo)致工作記憶衰退是研究者們用以解釋這一問題的兩種主要觀點(diǎn)。從已有研究結(jié)果來看，加工速度假設(shè)取得了較多的研究證據(jù)與支持2，5，69。然而，工作記憶的中央執(zhí)行系統(tǒng)已被證實(shí)不是單一的認(rèn)知結(jié)構(gòu),可以分離為若干相對(duì)獨(dú)立的執(zhí)行加工過程10。并且，不同的中央執(zhí)行功能可能有著各自獨(dú)特的發(fā)展變化軌跡，其衰退是具有選擇性的1012。那么執(zhí)行功能對(duì)工作記憶老化的作用是否也因執(zhí)行功能不同而不同？加工速度與執(zhí)行功能在工作記憶老化過程中的關(guān)系是否也存在加工過程特異性？也許通過分析不同執(zhí)行功能與加工速度在工作記憶老化過程的相互關(guān)系可以幫助人們對(duì)兩種理論假說形成更清晰的認(rèn)識(shí)。因此，本研究選擇了注意焦點(diǎn)、任務(wù)調(diào)控和內(nèi)容管理3種執(zhí)行功能，擬考察上述3種執(zhí)行功能以及加工速度在工作記憶老化過程中的相對(duì)作用以及相互關(guān)系，檢驗(yàn)加工速度假設(shè)和執(zhí)行功能衰退假設(shè)，探討工作記憶的老化機(jī)制，為認(rèn)知老化機(jī)制的理論建構(gòu)提供支持，藉此尋找維持老年人認(rèn)知功能或延緩其衰退的干預(yù)途徑。1 對(duì)象與方法1.1 被試者 采取方便取樣的方式，在北京市朝陽(yáng)區(qū)選取60歲健康的老年被試者80人，平均年齡（66.84.57）歲。其中6064歲組28人，65 69歲組31人，70歲組21人。另選取20歲左右的青年被試者30人作為對(duì)照組，平均年齡（19.21.60）歲。老年組平均受教育年限為（9.824.29）年，年輕組平均受教育年限為（11.331.47）年。各年齡組被試者在受教育年限上差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-1.889，df=108，P0.05）。1.2 方法 本研究的測(cè)查材料均使用數(shù)字。以下測(cè)驗(yàn)均在計(jì)算機(jī)上完成，數(shù)據(jù)由Microsoft Access記錄保存。1.2.1 工作記憶測(cè)驗(yàn) 采用被公認(rèn)的復(fù)雜廣度任務(wù)。在計(jì)算機(jī)屏幕上呈現(xiàn)若干組10以內(nèi)加減算術(shù)題，請(qǐng)被試者心算并同時(shí)記住每道題的答案。待一組題目計(jì)算完畢后，請(qǐng)被試者按從前往后的順序回憶這一組題目的答案?；貞浲戤吅?，開始進(jìn)行下一組題目的計(jì)算和記憶。每組題目數(shù)量從19不等，逐漸增加題目數(shù)。同一數(shù)量的題目共3組，如果3組中被試者有2組不能正確計(jì)算或是正確回憶，則停止試驗(yàn)。如果被試者在題目數(shù)量為n時(shí)停止試驗(yàn)，則被試者能夠正確計(jì)算并且正確回憶的最大數(shù)量為n1，即為被試者的數(shù)字工作記憶廣度。1.2.2 執(zhí)行功能測(cè)驗(yàn) 注意焦點(diǎn)執(zhí)行功能測(cè)驗(yàn) 注意焦點(diǎn)指當(dāng)前意識(shí)、處于加工狀態(tài)的信息容量。在注意焦點(diǎn)中可以同時(shí)加工一些信息，但沒有存儲(chǔ)功能。在計(jì)算機(jī)屏幕上快速呈現(xiàn)一列3位數(shù)，每個(gè)數(shù)字停留時(shí)間為1 s，要求被試者探測(cè)是否出現(xiàn)尾數(shù)相同的情況。每次試驗(yàn)的數(shù)字逐漸增加。同等數(shù)字量的試驗(yàn)有3組，當(dāng)3組中被試者能正確反應(yīng)的少于2組，測(cè)驗(yàn)即停止，記錄被試者能正確反應(yīng)2次以上的試驗(yàn)組的最大數(shù)字量。正式測(cè)驗(yàn)開始前被試者需要完成一個(gè)包括5次試驗(yàn)的練習(xí)。 內(nèi)容調(diào)控執(zhí)行功能測(cè)驗(yàn) 內(nèi)容調(diào)控指對(duì)何種信息進(jìn)入注意焦點(diǎn)、何種信息給予保持、何種信息不予保持的調(diào)控功能。內(nèi)容更新任務(wù)，采用“強(qiáng)制刷新”范式，計(jì)算機(jī)在屏幕中央以每1.75 s呈現(xiàn)一個(gè)數(shù)字的速度,隨機(jī)呈現(xiàn)一系列數(shù)字,要求被試者報(bào)告數(shù)列的最后3位。如呈現(xiàn)數(shù)字7、6、2、1、4,被試者就應(yīng)該報(bào)告214，最終答案為214。數(shù)列有49位6種長(zhǎng)度,在每一數(shù)列中沒有相同的數(shù)字出現(xiàn)。在試驗(yàn)中數(shù)列長(zhǎng)度隨機(jī)安排,被試者不知道數(shù)列何時(shí)呈現(xiàn)完畢。被試者每次正確報(bào)告記1分，記錄總得分?jǐn)?shù)。正式測(cè)驗(yàn)包括24次試驗(yàn)，在正式測(cè)驗(yàn)之前進(jìn)行8次試驗(yàn)的練習(xí)。 任務(wù)管理執(zhí)行功能測(cè)驗(yàn) 任務(wù)管理指對(duì)加工任務(wù)的計(jì)劃、轉(zhuǎn)換和多種任務(wù)時(shí)的協(xié)調(diào)。采取任務(wù)轉(zhuǎn)換范式。計(jì)算機(jī)屏幕中央呈現(xiàn)一個(gè)22的方格，每次試驗(yàn)中在一個(gè)方格內(nèi)呈現(xiàn)一個(gè)三位數(shù)，出現(xiàn)數(shù)字的方格按順時(shí)針方向輪轉(zhuǎn)。要求被試者當(dāng)數(shù)字出現(xiàn)在上排的方格中時(shí)判斷該數(shù)字是奇數(shù)還是偶數(shù)，當(dāng)數(shù)字出現(xiàn)在下排方格則判斷該數(shù)字是否大于500。被試者先進(jìn)行16次試驗(yàn)的練習(xí)，正式測(cè)驗(yàn)共96次試驗(yàn)。 另外，在任務(wù)轉(zhuǎn)換測(cè)驗(yàn)開始之前，讓被試者分別完成兩個(gè)單獨(dú)的任務(wù)：判斷三位數(shù)的奇偶性和判斷三位數(shù)是否500。兩項(xiàng)任務(wù)均包括30次試驗(yàn)，記錄被試者的平均反應(yīng)時(shí)。 在整個(gè)任務(wù)轉(zhuǎn)換測(cè)驗(yàn)任務(wù)中，有一半的試驗(yàn)是需要被試者進(jìn)行任務(wù)轉(zhuǎn)換的（當(dāng)數(shù)字出現(xiàn)在左上、右下兩個(gè)格子），而另一半試驗(yàn)則不需要（當(dāng)數(shù)字出現(xiàn)在右上和左下兩個(gè)格子）。計(jì)算需要轉(zhuǎn)化試驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)與不需轉(zhuǎn)換試驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)之差，即為局部轉(zhuǎn)換耗時(shí)（local cost）值。需要轉(zhuǎn)化的試驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)與被試者在單個(gè)任務(wù)中的反應(yīng)時(shí)之差為整體轉(zhuǎn)換耗時(shí)（global cost）值。這兩個(gè)指標(biāo)都能夠體現(xiàn)個(gè)體面對(duì)多個(gè)加工任務(wù)時(shí)計(jì)劃、轉(zhuǎn)換的能力。1.2.3 加工速度測(cè)驗(yàn) 采用數(shù)字比較任務(wù)。在計(jì)算機(jī)屏幕中央呈現(xiàn)兩串?dāng)?shù)字，要求被試者在保證正確的情況下盡可能快地比較這兩串?dāng)?shù)字是否相同。每串?dāng)?shù)字個(gè)數(shù)在39之間，每次同時(shí)呈現(xiàn)的兩串?dāng)?shù)字長(zhǎng)度相同。記錄被試者每次試驗(yàn)的反應(yīng)時(shí)和正確性，以正確反應(yīng)的平均反應(yīng)時(shí)為加工速度的觀測(cè)指標(biāo)。1.3 數(shù)據(jù)管理與分析 數(shù)據(jù)由Microsoft Access記錄保存，使用SPSS10.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2 結(jié) 果2.1 工作記憶、執(zhí)行功能和加工速度成績(jī)的年齡特征 見表1。對(duì)各年齡組的工作記憶、執(zhí)行功能、加工速度的測(cè)驗(yàn)成績(jī)進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)?？梢钥吹嚼夏瓯辉囌叩母黜?xiàng)成績(jī)均低于青年組(均P0.01)。在這些測(cè)驗(yàn)中老年被試者同樣出現(xiàn)個(gè)體差異增大現(xiàn)象。除去注意焦點(diǎn)與年齡不存在顯著相關(guān)外，其余執(zhí)行功能、工作記憶和加工速度均與年齡存在顯著相關(guān)，顯示出隨著年齡增大，被試者的執(zhí)行功能、工作記憶和加工速度均呈下降趨勢(shì)。表1 各年齡組被試者工作記憶、執(zhí)行功能、加工速度成績(jī)的年齡特征(略)2.2 執(zhí)行功能和加工速度在工作記憶老化中的作用 Salthouse13采用層次回歸分析方法（hierarchical regression analysis）考察加工速度對(duì)其他認(rèn)知功能年齡相關(guān)變異的解釋量，這一方法被許多研究者沿用。為了便于和已有研究結(jié)果進(jìn)行比較，本研究也采用層次回歸分析考察執(zhí)行功能和加工速度對(duì)工作記憶老化的作用。對(duì)工作記憶(標(biāo)準(zhǔn)變量)分別進(jìn)行二種層次多元回歸，預(yù)測(cè)變量分別為:（1）年齡；（2）執(zhí)行功能/加工速度、年齡。通過層次回歸分析可以得到各預(yù)測(cè)變量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變量的解釋量(即測(cè)定系數(shù)),這樣當(dāng)?shù)玫侥挲g對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變量的解釋量R2，以及控制執(zhí)行功能/加工速度變量后年齡對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變量的解釋量R2，即R2增加量后,可按下列關(guān)系式計(jì)算出執(zhí)行功能/加工速度對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變量老化的作用量： 控制變量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變量老化的作用量（年齡R2控制某變量后年齡R2）/ 年齡R2100%。 根據(jù)控制變量對(duì)標(biāo)準(zhǔn)變量老化的作用量大小可以發(fā)現(xiàn)執(zhí)行功能和加工速度哪一個(gè)對(duì)工作記憶的老化影響更大。 計(jì)算結(jié)果表明，注意焦點(diǎn)、內(nèi)容調(diào)控和任務(wù)管理3種執(zhí)行功能對(duì)工作記憶老化的作用量分別為1.01%、51.22%、12.5%（局部轉(zhuǎn)換耗時(shí)）、36.15%（整體轉(zhuǎn)換耗時(shí)）。加工速度對(duì)工作記憶老化的作用量為47.30。內(nèi)容調(diào)控執(zhí)行功能相對(duì)加工速度能夠解釋更多工作記憶的年齡相關(guān)變異；任務(wù)管理執(zhí)行功能對(duì)工作記憶的年齡相關(guān)變異的解釋量則不及加工速度；注意焦點(diǎn)自身與年齡無顯著相關(guān)，也幾乎不能解釋工作記憶的年齡相關(guān)變異，可以認(rèn)為注意焦點(diǎn)沒有隨增齡而衰退，也不影響工作記憶的老化，見表2。表2 執(zhí)行功能、加工速度在工作記憶老化中作用量的層次回歸分析結(jié)果（略）3 討論 研究結(jié)果表明，不同的執(zhí)行功能與加工速度在工作記憶老化中的作用是不同的。注意焦點(diǎn)執(zhí)行功能既不能解釋工作記憶的年齡相關(guān)變異，其自身也未發(fā)生衰退；內(nèi)容調(diào)控執(zhí)行功能相對(duì)于加工速度可以解釋更多的工作記憶的年齡相關(guān)變異；任務(wù)管理執(zhí)行功能對(duì)工作記憶年齡變異的解釋力小于加工速度。 有研究認(rèn)為之前被廣泛證明的加工速度對(duì)流體智力老化的中介效應(yīng)中，可能有部分是由復(fù)雜加工速度任務(wù)中的執(zhí)行成分引起的14。這一研究結(jié)論也就意味著，如果加工速度的測(cè)量任務(wù)較少涉及執(zhí)行成分時(shí)，加工速度對(duì)很多認(rèn)知功能老化的解釋力就會(huì)減弱。Verhaeghen15就曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)采用非紙筆的心理物理速度任務(wù)后，由加工速度中介的認(rèn)知年老化效應(yīng)就降低了。本研究對(duì)加工速度的測(cè)量采用了知覺速度測(cè)量任務(wù)，其加工過程更多為辨別和決策，而較少計(jì)劃、協(xié)調(diào)、監(jiān)控等執(zhí)行成分，因此相對(duì)于內(nèi)容調(diào)控執(zhí)行功能而言，加工速度表現(xiàn)出較弱的對(duì)工作記憶年齡相關(guān)變異的解釋力。但是，加工速度卻表現(xiàn)出比任務(wù)管理更強(qiáng)的對(duì)工作記憶老化的預(yù)測(cè)力，這似乎無法用上述邏輯來解釋。對(duì)本研究所采用的各項(xiàng)測(cè)驗(yàn)任務(wù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)工作記憶的測(cè)量采用了復(fù)雜廣度任務(wù)，雖然體現(xiàn)了加工和存儲(chǔ)同時(shí)進(jìn)行的過程，但更大程度體現(xiàn)了存儲(chǔ)功能，而對(duì)當(dāng)前注意焦點(diǎn)的轉(zhuǎn)換要求較少，個(gè)體無需在多個(gè)任務(wù)要求間來回轉(zhuǎn)換，即對(duì)個(gè)體任務(wù)管理能力的要求較低，因此在回歸分析中看到任務(wù)管理與工作記憶的關(guān)系相對(duì)較弱。而內(nèi)容調(diào)控執(zhí)行功能采用了強(qiáng)制刷新任務(wù)，雖然體現(xiàn)了個(gè)體選擇何種信息進(jìn)行保持、排除無關(guān)信息的執(zhí)行能力，但仍然對(duì)個(gè)體的存儲(chǔ)能力有一定要求。這樣，當(dāng)加工速度也被納入考慮的時(shí)候，加工速度與這兩種執(zhí)行功能在工作記憶老化中就表現(xiàn)出不同的相互關(guān)系。內(nèi)容調(diào)控之所以表現(xiàn)出比加工速度更強(qiáng)的解釋力，可能是由于內(nèi)容調(diào)控任務(wù)還存在存儲(chǔ)成分；而包含較為純粹的執(zhí)行成分的任務(wù)管理，對(duì)工作記憶老化的作用則不及加工速度。 綜合以上分析及以往研究結(jié)果，可以認(rèn)為加工速度作為一個(gè)一般性因素對(duì)工作記憶老化的作用是不可否認(rèn)的，但在具體評(píng)價(jià)加工速度在年齡與工作記憶之間的中介效應(yīng)時(shí)，應(yīng)注意排除加工速度測(cè)量任務(wù)中可能涉及的其他特異性成分，如執(zhí)行成分。而執(zhí)行功能對(duì)工作記憶老化似乎也表現(xiàn)出較強(qiáng)的影響，但是其在年齡與工作記憶之間的中介效應(yīng)未必完全是執(zhí)行成分造成的，可能還包含有諸如存儲(chǔ)成分這樣的因素。本研究結(jié)果提示：包含有存儲(chǔ)成分的內(nèi)容調(diào)控對(duì)工作記憶老化的作用更大，甚至超過加工速度；而更為純粹的執(zhí)行功能注意焦點(diǎn)和任務(wù)管理則對(duì)工作記憶老化影響較少。究竟執(zhí)行功能衰退能否影響工作記憶老化，還需要進(jìn)一步提高執(zhí)行功能測(cè)量任務(wù)的效度和信度，以便研究者可以更為清晰地看到執(zhí)行功能和加工速度在工作記憶乃至其他認(rèn)知功能老化中的相互關(guān)系。晉升網(wǎng)（）設(shè)有論文學(xué)院、考試學(xué)院、在線投稿等，本網(wǎng)站致力于成為醫(yī)務(wù)工作者晉升職稱心靈導(dǎo)師；是目前國(guó)內(nèi)收錄醫(yī)學(xué)期刊、醫(yī)學(xué)雜志最多最權(quán)威的醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)平臺(tái)；提供免費(fèi)醫(yī)學(xué)期刊在線閱讀；網(wǎng)羅和甄選海量?jī)?yōu)秀醫(yī)學(xué)論文檢索，獨(dú)立研發(fā)醫(yī)學(xué)在線資源分享庫(kù)和醫(yī)學(xué)在線模擬考試庫(kù)；整合刊類、標(biāo)題、關(guān)鍵詞檢索及全文檢索，并獨(dú)家研發(fā)刊社管理和刊社加盟系統(tǒng)、在線投稿、在線查稿、在線閱讀、遠(yuǎn)程審稿、在線下載等系統(tǒng)；聚刊社力量，建服務(wù)平臺(tái)，讓晉升網(wǎng)通過“專業(yè)”走入每一個(gè)醫(yī)務(wù)人員的身邊是我們不懈的追求目標(biāo)【參考文獻(xiàn)】1 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