客體工作記憶存儲(chǔ)的行為和認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)研究

客體工作記憶存儲(chǔ)的行為和認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)研究

1中央執(zhí)行系統(tǒng)和情境緩沖器內(nèi)存（內(nèi)存）是巴特等人（1992年、1998年和2000年）提出的一個(gè)概念。這是一種用于臨時(shí)加工和存儲(chǔ)信息的存儲(chǔ)能量有限的記憶系統(tǒng)。工作記憶的模型包括四個(gè)部分:中央執(zhí)行系統(tǒng)(centralexecutivesystem),視覺空間模板(visual-spatialsketchpad)、語音回路(phonologicalloop)和情景緩沖器(episodicbuffer)。其中,中央執(zhí)行系統(tǒng)為控制系統(tǒng),情境緩沖器是一個(gè)能用多種維度代碼儲(chǔ)存信息的系統(tǒng),為語音回路、視覺空間模板和長時(shí)記憶之間提供了一個(gè)暫時(shí)性信息整合的平臺(tái),同時(shí),通過中央執(zhí)行系統(tǒng)將不同來源的信息整合成完整連貫的整體。情境緩沖器和視覺空間模板、語音回路共同受到中央執(zhí)行系統(tǒng)的控制(魯忠義,杜建政,2008)。語音回路和視覺空間模板為存儲(chǔ)系統(tǒng),分別用于存儲(chǔ)語言信息以及客體和空間信息(Baddeley,2000)。視覺空間模板負(fù)責(zé)處理視覺信息,研究中多使用“視覺工作記憶(visualworkingmemory)”的名稱。視覺信息包括空間和客體兩方面,進(jìn)而出現(xiàn)空間工作記憶和客體工作記憶的劃分。客體指現(xiàn)實(shí)中存在的各種物體,如建筑物、幾何圖形、面孔等。客體都是由顏色、形狀、紋理、方位等不同維度特征的視覺信息組合而成,大腦把這些視覺信息整合成一個(gè)客體的過程叫做特征捆綁(肖英霞,劉昌,2008)。近年來,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,人機(jī)界面的設(shè)計(jì)要求人們必須明確視覺工作記憶的加工存儲(chǔ)機(jī)制,從而使得該領(lǐng)域的研究成了當(dāng)前工作記憶研究的熱點(diǎn)問題(沈模衛(wèi),易宇驥,張峰,2003)。2關(guān)于物體數(shù)據(jù)集的性能研究2.1視覺記憶能力2.2關(guān)于物體工作記憶的研究模型2.3視覺客體工作記憶的存儲(chǔ)單位關(guān)于視覺信息在視覺工作記憶中存儲(chǔ)方式問題,初始是基于特征的存儲(chǔ)機(jī)制(feature-basedstoragemechanism)的提出,即視覺客體工作記憶中的存儲(chǔ)單位是特征,每一維度的特征都有自己獨(dú)立的存儲(chǔ)子系統(tǒng),因而整個(gè)視覺工作記憶擁有眾多的特征存儲(chǔ)子系統(tǒng),客體的不同維度的特征被分別保存在相互獨(dú)立的子系統(tǒng)內(nèi),影響記憶容量的因素是特征的數(shù)目,而不是客體的數(shù)目,每個(gè)客體擁有幾個(gè)構(gòu)成特征,就要占用幾個(gè)容量單位。于是,人們?cè)趯?shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上否定了基于特征存儲(chǔ)的理論解釋,提出了幾種客體特征可以捆綁起來進(jìn)行存儲(chǔ)的關(guān)于視覺客體工作記憶存儲(chǔ)機(jī)制的假說(李廣平,2004)。2.4皮質(zhì)特征的綁合研究綜合視覺客體工作記憶加工的三種假說,可以看出它們均包含一個(gè)概念即“特征捆綁”。來自視覺搜索和選擇性注意的研究表明,人們可以很容易地根據(jù)客體某一特征(如顏色將其從其他物體中搜索出來;來自解剖學(xué)和生理學(xué)的證據(jù)也都表明,大腦皮層存在多個(gè)視覺區(qū)域,不同區(qū)域的腦細(xì)胞會(huì)對(duì)外界刺激物的不同特征做出選擇性反應(yīng),如形狀是在下顳葉皮層進(jìn)行分析加工的,顏色是在皮層V4區(qū)域進(jìn)行的,而運(yùn)動(dòng)等空間特征則在枕葉到頂葉的背側(cè)通路上得到表征(陳彩琦,付桂芳,金志成,李堅(jiān),2004)。但是,人們?cè)谕ǔＧ闆r下并沒有意識(shí)到自己已對(duì)客體的特征進(jìn)行過分析,而總是把世界的客體知覺為一個(gè)統(tǒng)一的整體,這意味著大腦需要把散布于不同皮層區(qū)域的分散信息合理而快速地聯(lián)結(jié)在一起,這種現(xiàn)象就是知覺加工過程要完成的一個(gè)重要任務(wù)——“特征捆綁”(Featurebinding)。由于客體的這一特性,使對(duì)客體工作的研究大都集中在單個(gè)特征以及捆綁的特征中是如何被存儲(chǔ)和加工的問題上。(劉志華,金志成,2006)。3關(guān)于物體工作數(shù)據(jù)的認(rèn)知神經(jīng)研究3.1額頭葉在視覺記憶中的作用3.24-邊緣、枕頭和前葉在視覺記憶中的作用3.3視空間工作記憶的保護(hù)以上的研究結(jié)果表明,視覺工作記憶的認(rèn)知神經(jīng)機(jī)制可能包括前額葉、枕葉、顳葉以及頂葉等多腦區(qū)的共同參與,前額葉在視覺工作記憶加工過程中起到了監(jiān)控和執(zhí)行控制作用,頂葉可能更多的參與空間信息的加工,而客體工作記憶的加工則更多地依賴于顳葉。不過,由于腦損傷患者的研究結(jié)果與腦功能成像研究結(jié)果并不一致;因此,很多學(xué)者對(duì)此也提出質(zhì)疑:視空間工作記憶對(duì)于視覺客體和空間的處理是否可以完全分離,還是受到某一腦區(qū)的調(diào)控;這就需要結(jié)合腦功能成像和腦損傷患者的神經(jīng)心理學(xué)進(jìn)行相互印證的方法來揭示不同腦區(qū)在視空間工作記憶加工中的具體作用(席春華等,2008)。4關(guān)于研究的問題和建議目前研究認(rèn)為:(1)存儲(chǔ)容量。視覺工作記憶的容量是有限的獨(dú)立的成分;(2)研究范式。研究者常選擇變化檢測范式中的三種形式:單檢測,整體檢測和雙任務(wù)設(shè)計(jì);(3)存儲(chǔ)方式。如果客體由多個(gè)特征組成時(shí),特征整合于同一客體相同部分的記憶績效優(yōu)于整合于同一客體不同部分,說明了同客體內(nèi)部特征之間的綁定關(guān)系影響記憶績效;當(dāng)客體是由不同維度特征具有同一特征數(shù)值構(gòu)成時(shí),記憶的準(zhǔn)確性就會(huì)因?yàn)樘卣骶S度的異質(zhì)性而提高。(4)認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的發(fā)現(xiàn)?？腕w在大腦中的加工存在層級(jí)性,顳葉主要負(fù)責(zé)視覺客體工作記憶的加工,不同維度特征的加工和整合是在腹側(cè)通路完成。對(duì)于該領(lǐng)域所面臨的有待于解決的問題,本文嘗試性地提出展望。1)客體工作記憶容量的研究中,不僅僅是對(duì)于容量值有限性存在爭議,對(duì)于客體的存儲(chǔ)容量取決于客體數(shù)量還是特征的復(fù)雜性也存在爭議。對(duì)于視覺工作記憶容量的研究中,最多實(shí)驗(yàn)證據(jù)支持的是“弱客體”假說,并不否認(rèn)存儲(chǔ)單位是客體的說法,同時(shí)強(qiáng)調(diào)客體所含特征的種類、數(shù)量、綁定關(guān)系、呈現(xiàn)時(shí)間及客體所含特征的維度和整合方式等信息復(fù)雜程度對(duì)客體工作記憶容量的影響,就是缺少了系統(tǒng)的探討。因此,系統(tǒng)詳細(xì)的探討能夠明確對(duì)視覺工作記憶容量產(chǎn)生影響的因素,改善目前間接測量記憶容量的方法,有助于加深理解視覺工作記憶的問題。2)現(xiàn)有的研究范式主要是變化檢測范式。目前存在的問題是,檢測階段很可能會(huì)受到記憶提取或比較效率的影響;在被試做“同”或“異”的反應(yīng)階段存在兩種不同的心理機(jī)制;在檢測階段如果初始刺激的提取,且與檢測刺激的比較過程耗時(shí)較長,都可能會(huì)因?yàn)檫z忘而失去部分記憶內(nèi)容。采用單檢測方式或者采用在檢測刺激中僅對(duì)指定的刺激進(jìn)行反應(yīng),在一定程度上可能降低干擾。在操作反應(yīng)階段,要求被試僅對(duì)檢測刺激組與初始刺激組完全相同的做出反應(yīng)。因此,改進(jìn)已有的研究范式或引進(jìn)其他研究范式,增加對(duì)認(rèn)知活動(dòng)的實(shí)時(shí)記錄,進(jìn)一步拓展對(duì)測量過程內(nèi)部加工機(jī)制的研究。4)三種假說的爭論點(diǎn)在與存儲(chǔ)單元是否是整合的客體或特征。“強(qiáng)客體”說,以客體為基本的存儲(chǔ)單位的視覺工作記憶,每個(gè)客體所整合的特征數(shù)目并不會(huì)影響記憶容量,也不會(huì)占用其他認(rèn)知加工資源。“弱客體”說是基于客體和基于特征為單位進(jìn)行存儲(chǔ)的,特征與客體的存儲(chǔ)共同占用一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng),它們之間相互競爭記憶資源。其實(shí),無論是基于客體的還是基于特征的視覺工作記憶都是代表著記憶不同的加工層次。而雙重存儲(chǔ)說就是融合這兩種假說,能夠解釋相當(dāng)一部分的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。對(duì)于三種假說已有的實(shí)驗(yàn)研究需要在兩方面做出更進(jìn)一步的完善,一是針對(duì)多維度特征客體?，F(xiàn)有的研究多數(shù)是針對(duì)兩維度特征的客體,生活中多維度信息含量的客體存在的更多一些,而它們能更清楚的區(qū)分特征與客體之間競爭資源的問題;二是針對(duì)多維度特征的視覺信息。現(xiàn)有的多維度特征構(gòu)成客體的研究,如沈模衛(wèi)等(2007)所進(jìn)行的顏色、缺口、朝向等三個(gè)維度的特征存儲(chǔ)研究,這些多維度特征不是客體,還包括了空間位置信息,現(xiàn)有的心理行為學(xué)和認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的研究已經(jīng)表明,視覺工作記憶中空間信息與客體信息是分開加工與存儲(chǔ)的,因此這些材料不能更好地說明視覺信息中的存儲(chǔ)和資源占用問題。5)近幾年,各種認(rèn)知神經(jīng)科技術(shù)的快速發(fā)展,為認(rèn)知功能的腦功能定位研究提供了很好的工具,同時(shí)腦損傷患者的研究結(jié)果,越來越能確定腦與客體工作記憶之間的認(rèn)知關(guān)系。但是國內(nèi)外在腦損傷患者方面的研究還相對(duì)較少,因此還需要更多這方面的研究來驗(yàn)證神經(jīng)功能成像的研究結(jié)果,從而真正揭示客體工作記憶中認(rèn)知神經(jīng)的加工機(jī)制。工作記憶容量問題,一直都是工作記憶研究關(guān)注的主要方面之一。正如,Miyake等人(1999)所言,資源有限性的實(shí)質(zhì)是工作記憶研究中關(guān)鍵的理論難點(diǎn)之一。因?yàn)樗粌H是認(rèn)知加工的一項(xiàng)預(yù)報(bào)指標(biāo),且被認(rèn)為是區(qū)分個(gè)體之間以及特殊群體之間能力差異的基礎(chǔ)。關(guān)于視覺工作記憶容量的研究,在工作記憶系統(tǒng)中存在著兩方面的意義。首先,視覺工作記憶系統(tǒng)是有限能量存儲(chǔ),其次,視覺工作記憶系統(tǒng)是暫時(shí)性加工。有學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了較為深入的研究。針對(duì)視覺工作記憶容量研究是基于Baddeley(1992,1998)的視空間模板理論,由空間位置工作記憶容量的研究而開始。Trick和Pylyshyn采用追蹤任務(wù),對(duì)視覺工作記憶容量進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)中,要求被試對(duì)一些小項(xiàng)目(如小圓點(diǎn))計(jì)數(shù)。他們發(fā)現(xiàn),被試把握4個(gè)項(xiàng)目時(shí),能夠?qū)⑵渫瑫r(shí)置于注意范圍之內(nèi),進(jìn)行加工;而當(dāng)項(xiàng)目數(shù)量超過4個(gè)時(shí),計(jì)數(shù)過程中就需要轉(zhuǎn)換注意,進(jìn)行序列加工。Trick和Pylyshyn還進(jìn)一步發(fā)展了“多目標(biāo)追蹤”(multi-objecttracking)范式。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),被試只能同時(shí)追蹤4個(gè)圓點(diǎn),如果閃爍圓點(diǎn)的數(shù)量再多一些,被試就無法準(zhǔn)確追蹤,不能正確指出它們最終的位置。由此推斷視覺工作記憶容量可能為4個(gè)左右(杜建政,魯中義,劉國學(xué),2001)。Luck和Vogel在1997年的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中,給被試呈現(xiàn)一些帶有不同顏色的方塊的初始刺激,然后呈現(xiàn)檢測刺激,讓被試判斷刺激是否一致。結(jié)果顯示,視覺客體工作記憶容量是3~4個(gè)客體,視覺客體工作記憶的容量僅與客體的數(shù)量有關(guān),而與客體中所包含的特征數(shù)量和種類無關(guān)。也就是說,由不同維度特征整合客體的容量與單維特征客體的容量相同。同樣,Todd等人(2004)采用上述類似的實(shí)驗(yàn)范式,將初始刺激改為不同顏色的圓點(diǎn),得出與Luck等人(1997)研究基本一致的結(jié)果,而發(fā)現(xiàn)這種容量限制可能與頂葉有關(guān)。認(rèn)知神經(jīng)方面,Jiang等和Delvenne等的研究認(rèn)為,空間構(gòu)形(spatialconfiguration)作為工作記憶中不同刺激項(xiàng)目之間的空間位置關(guān)系,也能存儲(chǔ)在視覺工作記憶中,且在有些條件下能提高視覺工作記憶的容量。Delvenne等新近的研究發(fā)現(xiàn)基于客體的編碼有助于對(duì)同一客體不同部分特征的記憶,且利用空間構(gòu)形的編碼信息還可顯著增強(qiáng)這種效應(yīng)。另有,Alvarez等的研究表明,視覺工作記憶容量會(huì)隨著知覺編碼階段難度的提高而減小,即客體的信息負(fù)荷(informationload)影響記憶容量(李鵬,沈模衛(wèi),郎學(xué)明,陳碩,2007)。Eng等人(2005)的研究也證明了同樣的結(jié)論。Davis等對(duì)視覺工作記憶的容量是固定的4個(gè)客體的觀點(diǎn)提出了反對(duì)。他們指出,在以往的研究中,隨著客體數(shù)目的增多,視覺刺激所占據(jù)的表面積也同時(shí)增大,這樣視覺刺激所具有的特征信息量也自然增加。所以,這些研究發(fā)現(xiàn),隨著客體數(shù)量增加而記憶績效降低這類結(jié)果也許反映的并不是客體數(shù)量自身的效應(yīng),而是相關(guān)知覺信息量同時(shí)隨客體數(shù)量增加所帶來的效應(yīng)。他們通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),當(dāng)實(shí)驗(yàn)刺激所占據(jù)的空間區(qū)域大小恒定時(shí),客體數(shù)量變化對(duì)記憶績效不再具有影響(李鵬等,2007)。同時(shí),Vogel等通過神經(jīng)電生理的研究,結(jié)果亦顯示在視覺工作記憶對(duì)于物體項(xiàng)目數(shù)存儲(chǔ)容量能力方面,個(gè)體之間也存在差異,提示視覺工作記憶的最大容量并不是固定不變的。而Olesen等研究認(rèn)為視覺工作記憶的容量可以通過訓(xùn)練來提高,這種神經(jīng)可塑性主要與前額葉和頂葉的功能改變有關(guān),不過Olesen在訓(xùn)練前和訓(xùn)練后采用了相同的實(shí)驗(yàn)材料。后來Olson等通過研究認(rèn)為,相關(guān)學(xué)習(xí)只是調(diào)控了那些需要記憶保持的信息內(nèi)容,而不是直接提高工作記憶的容量(席春華,朱幼玲,汪凱,2008)。上述的研究再次表明,視覺工作記憶是對(duì)有限能量(即視知覺信息)進(jìn)行暫時(shí)性加工和存儲(chǔ)的系統(tǒng),同時(shí),客體的信息負(fù)荷影響著視覺工作記憶的容量,但是否能通過訓(xùn)練和學(xué)習(xí)來提高視覺工作記憶的容量還有待進(jìn)一步的研究來證實(shí)。目前,研究者一般采用變化檢測范式(changedetectionparadigm)來研究客體的加工特性。它是前后呈現(xiàn)兩組刺激,然后讓被試進(jìn)行一致性判斷,即先呈現(xiàn)初始刺激組,間隔一段時(shí)間之后,再呈現(xiàn)檢驗(yàn)刺激組,要求被試對(duì)檢測刺激組與初始刺激組的“異”或“同”的進(jìn)行判斷,并做出反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)中要求被試重復(fù)說習(xí)慣化了的詞語或數(shù)字,如“an,an,an”等,抑制干擾語音回路的影響,即發(fā)音抑制(articulatorysuppression)。研究者根據(jù)所關(guān)注的問題,結(jié)合被試判斷的記憶績效指標(biāo),從而對(duì)所研究問題作出推斷。常見的變化檢測范式有:單檢測,整體檢測和雙任務(wù)設(shè)計(jì)(Wheeler&Treisman,2002)。單檢測是只呈現(xiàn)一個(gè)檢測刺激,要求被試判斷是否在初始刺激組中出現(xiàn)過;整體檢測通常是檢測組的刺激數(shù)目與初始刺激相同,只是某些特征或者特征的組合方式發(fā)生了變化;雙任務(wù)設(shè)計(jì)是為了控制,排除或者分離某些因素而進(jìn)行的雙任務(wù)結(jié)合呈現(xiàn)方式。另外,在變化檢測范式的基礎(chǔ)上,研究者分別從行為和神經(jīng)成像的角度探討了客體工作記憶中單一特征和捆綁特征的加工。2.3.1視覺工作記憶的記憶特征該理論強(qiáng)調(diào)絕對(duì)基于客體的存儲(chǔ),也稱為強(qiáng)客體存儲(chǔ)說。以客體為基本的存儲(chǔ)單位的視覺工作記憶,將各種特征的視覺信息整合成客體存儲(chǔ)于工作記憶中,不是特征方式的存儲(chǔ),因此視覺工作記憶容量取決于客體的數(shù)目而不是特征數(shù)目和種類。每個(gè)客體所整合的特征數(shù)目并不會(huì)影響記憶容量,也不會(huì)占用其他認(rèn)知加工資源,對(duì)特征的存儲(chǔ)是“免費(fèi)”的。Luck等(1997;Vogle,Woodman,&Luck,2001)探討了視覺工作記憶的存儲(chǔ)單位是客體還是特征。他們采用含有不同維度特征的刺激材料進(jìn)行檢測。在朝向顏色的實(shí)驗(yàn)中,分別向被試呈現(xiàn)三組初始刺激組和檢測刺激組,每組刺激內(nèi)有四條包含方向和顏色的線段。第一組,判斷顏色,即朝向恒定,顏色變化;第二組,判斷朝向,即顏色恒定,朝向變化;第三組,判斷朝向和顏色,即顏色和朝向均發(fā)生改變。在第一組和第二組試驗(yàn)中被試記憶的是4個(gè)特征,而第三組記憶的則是8個(gè)特征(4個(gè)顏色和4個(gè)方向)。結(jié)果顯示,在上述三組試驗(yàn)中,被試的記憶準(zhǔn)確率無顯著差異。而后,Luck等增加了客體的特征(即顏色、朝向、大小、中間有無分隔),要求被試進(jìn)行4個(gè)特征客體和1個(gè)特征客體的記憶,結(jié)果也沒有發(fā)現(xiàn)差異。說明被試的準(zhǔn)確率只取決于客體的數(shù)量,而與客體所包含的特征數(shù)量無關(guān),因而視覺工作記憶基本的存儲(chǔ)單位是整合了不同緯度特征的客體。他們進(jìn)行了進(jìn)一步的研究,比較了單色塊和嵌套雙色塊(一個(gè)方塊中內(nèi)嵌一個(gè)不同顏色的小方塊)的記憶績效。在呈現(xiàn)的方塊數(shù)量相同的情況下,雙色塊和單色塊的記憶績效不存在顯著差異。但必須明確,試驗(yàn)中被試需要記憶的雙色塊顏色數(shù)量是單色塊的兩倍。該結(jié)果同樣支持了視覺工作記憶存儲(chǔ)單元為整合客體的觀點(diǎn),而與組成客體的特征數(shù)量和種類無關(guān)。后來,Klaver等人(1999)采用ERP的方法研究單一特征記憶和捆綁特征記憶的腦區(qū)功能分布和時(shí)程問題,發(fā)現(xiàn)記憶單一特征和記憶捆綁特征有著相同的的腦區(qū)激活模式,也驗(yàn)證luck的觀點(diǎn)。Lee等人(2001)的研究結(jié)果表明,視覺工作記憶存儲(chǔ)客體不受所處的空間位置的影響,客體的特征是以捆綁形式存儲(chǔ)。最近,Johnson,Hollingworth和Luck(2005)的研究依然支持了工作記憶在存儲(chǔ)時(shí)是整合客體的觀點(diǎn),同時(shí)他們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,捆綁特征的存儲(chǔ)不需要注意的持續(xù)參與。Gajewski等人(2006)的研究也證實(shí)了,視覺工作記憶存儲(chǔ)的單元是整合的客體,特征是以捆綁形式存儲(chǔ)的,而客體的存儲(chǔ)不需要注意的持續(xù)參與。2.3.2視覺客體工作記憶的容量該理論亦稱為弱客體存儲(chǔ)說。客體并不是視覺工作記憶唯一的存儲(chǔ)單位,特征也是存儲(chǔ)單位。因此視覺工作記憶容量不僅僅取決于客體的數(shù)量,同時(shí)受到客體的特征維度與特征整合方式等結(jié)構(gòu)的影響。在弱客體說中,特征與客體的存儲(chǔ)共同占用一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng),它們之間相互競爭記憶資源。Olson和Jiang在2002年提出了“弱客體說”,客體和特征的存儲(chǔ)共同占用一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng),客體與特征之間相互競爭記憶資源,他們共同決定著視覺工作記憶的容量。Olson等在對(duì)大小與方向以及顏色與方向等特征的整合方式的研究中,發(fā)現(xiàn)同一維度特征上客體具有不同特征數(shù)值時(shí),記憶容量受限于特征值的數(shù)量而非客體的數(shù)量。當(dāng)客體是由同一特征數(shù)值不同特征維度組成時(shí),記憶績效就會(huì)因?yàn)樘卣骶S度的異質(zhì)性而提高,如記憶四個(gè)顏色和四個(gè)形狀的成績優(yōu)于記憶八個(gè)顏色(或形狀)。Xu等人(2002,2002,2006)研究發(fā)現(xiàn)了工作記憶容量不僅僅取決于客體數(shù)量,而且與構(gòu)成客體的特征信息復(fù)雜程度有關(guān),還發(fā)現(xiàn)決定客體特征整合和視覺工作記憶容量信息總量的關(guān)鍵因素是客體組成成分間位置的接近性和連通性。如果客體是由多維度特征組成時(shí),特征整合于同一客體相同部分的記憶績效優(yōu)于整合于同一客體不同部分,說明了同客體內(nèi)部特征之間的綁定關(guān)系影響記憶績效;當(dāng)客體是由相同維度的特征(如四種形狀)組成時(shí),特征數(shù)值就會(huì)對(duì)客體記憶產(chǎn)生影響。Xu等人(2006)提供了神經(jīng)成像研究的證據(jù)來進(jìn)一步驗(yàn)證視覺客體工作記憶容量不僅受到客體數(shù)目的影響,還受客體特征維度和特征的整合方式影響?！叭蹩腕w”假設(shè)還得到了Davis(2005),Delvenne(2006)等人的實(shí)驗(yàn)證實(shí)。上述研究結(jié)論支持“弱客體”假說,說明視覺客體工作記憶容量不僅取決于客體數(shù)量,也受客體所含特征信息復(fù)雜程度的影響,特征與客體的存儲(chǔ)共同占用一個(gè)存儲(chǔ)系統(tǒng),它們之間相互競爭記憶資源。這些與“強(qiáng)客體”假說并不相符。2.3.3主觀特征間并行存儲(chǔ)的研究該理論亦稱為雙重存儲(chǔ)機(jī)制(dual-storagemechanism)說。視覺工作記憶系統(tǒng)是由眾多特征存儲(chǔ)的子系統(tǒng)組成,客體的不同維度特征平行地存儲(chǔ)在各自維度特定的子系統(tǒng)中,同時(shí)特征間通過捆綁,組成一個(gè)完整的客體,這種捆綁是可以被保持的,有賴于注意資源,不需要占用各維度特征子系統(tǒng)的記憶容量。同時(shí),如果由同一維度的多個(gè)特征數(shù)值組成的客體,由于特征子系統(tǒng)的容量有限,特征內(nèi)部會(huì)出現(xiàn)單個(gè)特征量間的相互競爭,如由紅、藍(lán)、黃、綠構(gòu)成的客體就會(huì)出現(xiàn)四種顏色之間的競爭。2002年,Wheeler和Treisman提出雙重存儲(chǔ)機(jī)制假設(shè),用于解釋客體在視覺工作記憶中的存儲(chǔ)方式。他們針對(duì)客體工作記憶指出兩方面應(yīng)注意的信息:單一特征記憶和特征捆綁記憶。Wheeler和Treisman首先使用了類似于變化檢測范式中整體檢測的方式,采用單色色塊和雙色色塊作為實(shí)驗(yàn)材料,結(jié)果發(fā)現(xiàn),前后刺激組檢測的記憶績效取決于每組刺激的特征數(shù)目而不是物體數(shù)目,說明雙色色塊是由同一客體同一維度多個(gè)特征數(shù)值的客體構(gòu)成,且工作記憶存儲(chǔ)特征的容量是有限的。接下來的實(shí)驗(yàn),由顏色和形狀作為客體的兩種特征。首先呈現(xiàn)3個(gè)或6個(gè)單色色塊組成的刺激組,而后的檢測刺激組呈現(xiàn)四種變化:僅變化顏色,形狀保持恒定,為正方形;僅變化形狀,顏色保持恒定,為白色;一半變化顏色而另一半變化形狀,隨機(jī)呈現(xiàn);顏色和形狀不變,捆綁范式發(fā)生變化。分別進(jìn)行整體檢測和單檢測,試驗(yàn)結(jié)果顯示,在整體測試的條件下,第二種變化的記憶績效顯著高于第一種變化,第三種變化的記憶績效處于他們之間,第四種捆綁條件下的記憶績效最差。而在單檢測條件下,第四種變化的記憶績效與其他三種變化一樣。說明客體特征間并行存儲(chǔ),每一維度的特征(顏色、形狀、空間位置等)都有相互獨(dú)立的專有的存儲(chǔ)區(qū)。特征間通過綁定組成整合的客體,其綁定關(guān)系的存儲(chǔ)并不耗費(fèi)各維度特征的存儲(chǔ)容量,但有賴于注意資源保持。Fencsik等人(2003)研究也得出了一致的結(jié)果。Delvenne和Bruyer(2004)的研究基本上支持上述結(jié)果,并發(fā)現(xiàn)在客體單位的組成中,單個(gè)特征是可以進(jìn)行編碼的。最近,沈模衛(wèi)等考察由顏色和形狀兩基本特征組成的視覺客體的工作記憶存儲(chǔ)方式,獲得了與Wheeler和Treisman的研究一致的結(jié)果。他們?cè)谶M(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中探討了同一客體所含基本特征(顏色)和需集中注意參與提取的細(xì)節(jié)特征(蘭道環(huán)的開口朝向)的存儲(chǔ)方式,結(jié)果發(fā)現(xiàn),針對(duì)細(xì)節(jié)特征,需要記憶綁定關(guān)系時(shí)的績效顯著低于僅需記憶顏色或開口朝向兩種特征時(shí)的績效。他們的研究結(jié)果與強(qiáng)客體假設(shè)相矛盾,卻可以在雙重存儲(chǔ)機(jī)制的框架下進(jìn)行解釋。在其研究結(jié)果的基礎(chǔ)上他們所提出的假設(shè)是:知覺階段以并行方式加工的基本特征能以整合客體的方式存儲(chǔ)于工作記憶中,而需集中注意參與,以系列方式進(jìn)行加工的客體特征信息則難以被整合于工作記憶中的客體表征。這種現(xiàn)象很可能反映了雙重存儲(chǔ)機(jī)制中特征存儲(chǔ)與綁定關(guān)系存儲(chǔ)對(duì)注意資源的不同需求,即可以并行編碼的特征之間的綁定關(guān)系較少耗費(fèi)注意資源,所以更容易以整合客體的方式進(jìn)行存儲(chǔ);而需要系列編碼的特征耗費(fèi)較多的注意資源,故能再分配于保持綁定關(guān)系的資源就更少,因此難以以整合客體的方式存儲(chǔ)(李鵬等,2007)。根據(jù)雙重存儲(chǔ)機(jī)制,不同維度的特征存儲(chǔ)在各自不同的子系統(tǒng)中,它們之間不會(huì)競爭有限的資源,只是有賴于注意的保持。然而它們之間真的是沒有任何的聯(lián)系嗎?劉曉平等人(2003)研究具有顏色和空間位置兩種不同維度特征客體之間的影響,發(fā)現(xiàn)兩種維度特征之間的加工存儲(chǔ)也會(huì)競爭有限的資源。Finke等人(2005)研究發(fā)現(xiàn)不同維度特征的加工存儲(chǔ)受到認(rèn)知通用資源分配策略和知覺組織的影響,而認(rèn)知通用資源會(huì)首先分配給信息復(fù)雜性高的特征。關(guān)于捆綁存儲(chǔ)的研究主要存在以下兩方面的分歧:其一,客體工作記憶的特征是自動(dòng)進(jìn)行捆綁還是需要額外的資源執(zhí)行?Wheeler和Treisman等2002年采用單檢測和整體檢測的方法分別探究了單個(gè)特征記憶和捆綁記憶的問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在整體檢測情況下,工作記憶的存儲(chǔ)是分離特征,特征捆綁是需要額外的資源;而在單檢測情況下,被試保持的是物體存儲(chǔ),特征捆綁也就自動(dòng)發(fā)生了。整體檢測因?yàn)樵跈z測階段會(huì)消耗一部分的資源進(jìn)行整體的認(rèn)知,進(jìn)而記憶效度會(huì)低于單檢測。說明捆綁受到了“感知的干擾”,整體檢測在檢驗(yàn)階段呈現(xiàn)全部的刺激組,讓被試判斷是否與前面的初始刺激相同,這就要消耗一些資源去感知探測刺激,這種資源消耗就影響了工作記憶中捆綁的存儲(chǔ)?？傮w上看來,并不能孤立地判斷特征是自動(dòng)的捆綁還是需要額外的注意資源,工作記憶存儲(chǔ)捆綁特征所需的資源還受到客體的特征維度、特征的復(fù)雜性和整合方式,以及呈現(xiàn)時(shí)間和間隔時(shí)間等因素的影響。由于捆綁易受到其他任務(wù)的干擾并不是很牢固,因此當(dāng)整個(gè)認(rèn)知任務(wù)復(fù)雜性增加,所需資源增多時(shí),最先損害的就是特征捆綁的加工(肖英霞等,2008)。其二,特征捆綁時(shí)所需的資源,是來自特征存儲(chǔ)的資源,還是占用了通用資源?Wheeler和Treisman等(2002)認(rèn)為特征存儲(chǔ)是不會(huì)占用特征存儲(chǔ)資源,而特征捆綁的加工是需要注意資源的。因此關(guān)于注意資源問題主要存在兩種觀點(diǎn):第一種觀點(diǎn)認(rèn)為,特征捆綁的加工資源來自中央執(zhí)行系統(tǒng),并由情景緩沖器加工。Baddley認(rèn)為(魯忠義等,2008)情景緩沖器是一個(gè)多種形態(tài)編碼的存儲(chǔ)系統(tǒng),可以通過中央執(zhí)行系統(tǒng)提供的注意資源把工作記憶兩個(gè)子系統(tǒng)的信息整合起來。Baddley等在2006年的研究中,通過增加一個(gè)雙任務(wù),觀察到特征捆綁會(huì)受到中央執(zhí)行系統(tǒng)負(fù)荷的增加的影響,說明特征捆綁的加工不受中央執(zhí)行系統(tǒng)的影響。另一種觀點(diǎn)認(rèn)為,視覺工作記憶中的捆綁依賴于工作記憶注意控制的參與。Engle等提出只有在需要控制性注意參與的任務(wù)中才能反映出工作記憶捆綁的差異,這樣就揭示工作記憶執(zhí)行控制的基本方式,即通過維持注意、實(shí)施控制性提取和排除干擾等控制性注意過程保證捆綁的順利完成,有關(guān)前額葉功能的認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)的研究支持這一假設(shè)(劉惠軍,郭德俊,2006)。到目前為止,還沒有實(shí)驗(yàn)可以證明工作記憶中捆綁的加工所需的注意資源來自于哪個(gè)系統(tǒng)。但實(shí)際上,只要有足夠的資源,特征就會(huì)以捆綁的方式存儲(chǔ)?？腕w的加工與存儲(chǔ)在認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)中得到了較多的研究。大量fMRI和認(rèn)知神經(jīng)心理學(xué)的研究表明,視覺工作記憶存在特定神經(jīng)機(jī)制,而且工作記憶對(duì)于視覺客體和空間的加工存在不同的神經(jīng)通路,可以劃分為在解剖上和功能上分離的兩條通路:一條腹側(cè)通路可能由枕葉-顳-前額葉皮質(zhì)神經(jīng)通路?？腕w信息通過“what”枕顳通路輸入,保持激活左腹側(cè)PFCBA4,主要的功能是客體工作記憶的加工。另一條背側(cè)通路可能由枕葉-頂-前額葉皮質(zhì)神經(jīng)通路負(fù)責(zé)加工完成,空間信息通過“where”枕頂通路輸入,保持激活右腹側(cè)PFCBA47區(qū)。主要功能是空間工作記憶的加工(饒恒毅,周天罡,卓彥,范思路,陳霖,2001;王益文,林崇德,2006),還發(fā)現(xiàn)前額葉亞區(qū)在視覺客體和視覺空間認(rèn)知加工可能存在分離(Mohr,Goeble,&Linden,2006)。由此可見,視覺信息的加工與存儲(chǔ)涉及到視覺皮層的廣泛區(qū)域,這些區(qū)域相互聯(lián)系地接受輸入,將客體信息整合在一起。額葉是人類多種高級(jí)認(rèn)知加工的關(guān)鍵腦區(qū),不僅是負(fù)責(zé)監(jiān)督協(xié)調(diào)的中央執(zhí)行系統(tǒng)的主要皮層區(qū)域,也是客體整合與存儲(chǔ)加工的重要區(qū)域。尤其是前額葉在工作記憶的處理過程中起著非常重要的作用,前額葉介導(dǎo)多種類型工作記憶的心理活動(dòng)。Hoshi等人(2000)發(fā)現(xiàn)前額葉側(cè)后部參與了工作記憶容量的加工。Song等人(2006)則發(fā)現(xiàn)前額葉皮層和額下皮層等區(qū)域只對(duì)記憶負(fù)荷的變化敏感,各種記憶類型在額葉沒有顯著差異,說明特征在未到達(dá)額葉前就被捆綁了。Mohr等人于2006年研究發(fā)現(xiàn)額葉腹側(cè)面主要負(fù)責(zé)客體信息的維持和操縱,額中回前部,額下回連接區(qū)以及雙側(cè)頂下小葉較多的參與了中央執(zhí)行系統(tǒng)的控制,而額葉背側(cè)前運(yùn)動(dòng)區(qū)主要負(fù)責(zé)空間信息的保持和加工。不過,Mottaghy等人(2002)使用rTMs技術(shù)對(duì)正常人進(jìn)行空間信息和面部識(shí)別研究,結(jié)果顯示前額葉背外側(cè)障礙會(huì)導(dǎo)致兩種類型的信息加工均出現(xiàn)異常,說明前額葉背外側(cè)可能在視覺信息的整合過程中起著監(jiān)控作用。2006年Ranganath等研究指出顳下葉皮質(zhì)腦區(qū)以及初級(jí)視皮質(zhì)才是客體加工和存儲(chǔ)的場所,而前額葉主要是抑制無關(guān)的信息加工。最近McNab等人(2008)支持了Ranganath的研究,同時(shí)驗(yàn)證了Engle提出的理論,前額葉主要是抑制無關(guān)視覺信息的加工,參與捆綁存儲(chǔ)的注意控制,在視覺工作記憶的存儲(chǔ)過程中可能起了監(jiān)控作用。另外,Simon-thomas等人(2003)采用了ERP技術(shù)分析了工作記憶提取階段所激活的腦區(qū),發(fā)現(xiàn)前額葉皮層對(duì)不同維度的特征加工不同,說明前額葉皮層可能為特征捆綁提供了更多的注意資源。以往的這些研究不但表明前額葉與視空間工作記憶加工有著密切的聯(lián)系,還說明空間工作記憶和課題工作記憶之間存在著分離,但對(duì)于不同亞區(qū)和視空間工作記憶之間的具體作用還存在爭論。視覺工作記憶中客體和空間信息的加工是通過大腦皮層的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來完成的,加工客體和空間信息的大腦皮層主要有枕葉、顳葉皮層、海馬回及前額葉皮層(Ranganath,2006),各皮層在客體和空間信息加工中的作用不同。經(jīng)研究,顳葉皮質(zhì)在客體加工中起重要作用,被認(rèn)為是腹側(cè)通路中的的最后環(huán)節(jié),因而被關(guān)注。腦損傷和神經(jīng)功能成像的研究從不同的角度顯示客體工作記憶的加工存儲(chǔ)明顯激活了顳葉皮質(zhì)(Olson,Moore,&Stark,2006;Ranganath,2006;Axmacher,Mormann,Fernandez,Cohen,Elger,&Fell,2007)?？腕w和空間信息加工將激活視皮層和前額皮層內(nèi)的多個(gè)區(qū)域,其中大腦皮層的兩側(cè)枕葉這要負(fù)責(zé)客體信息編碼,而空間信息加工則更多地依賴于頂葉(李廣平,2004),即枕葉和頂枕葉可能參與了客體不同維度特征的加工(Simon-thomas,2003),枕-顳皮層負(fù)責(zé)客體形狀的加工(Song,2006),空間信息的存儲(chǔ)功能可能由右枕葉前皮質(zhì)和后頂葉下部負(fù)責(zé)(Smith,Jonides,&Koeppe,1996),空間信息的加工復(fù)述主要由運(yùn)動(dòng)前區(qū)和后頂葉上部負(fù)