视、听双重记忆原序报告成绩下降的可能的原因.doc

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视、听双重记忆原序报告成绩下降的可能的原因视、听双重记忆原序报告成绩下降的可能的原因【英文标题】POSSIBLE ACCOUNT FOR THE DECREMENT OF RECALLACCORDINGTO TEMPORAL PRESENTATION ORDERINVISUOSPATIALAND AUDITORY DUAL MEMORY TASK Center for Brain Science1,Department of Neurobiology&Cognitive Science Lab2,University of Science&Technology of China,Hefei,230026 Institute ofHighEnergyPhysics3,AcademiaSinica,Beijing,100039【标题注释】本文初稿于1997年－09－01收到，修改稿于1997－11－24收到。国家自然科学基金和攀登计划资助项目。【作者】张达人/唐孝威/陈湘川/谢恒【作者简介】张达人，中国科学技术大学脑科学研究中心神经生物学系和认知科学实验室，合肥，230026唐孝威，中国科学技术大学脑科学研究中心中国科学院高能物理研究所，北京，100039陈湘川，中国科学技术大学脑科学研究中心神经生物学系和认知科学实验室，合肥，230026谢恒，神经生物学系和认知科学实验室，合肥，230026【内容提要】以前实验显示：听觉数字和Corsi空间双记忆任务中，当随机混合呈现这两种刺激时，原序报告成绩大幅度下降。其原因可能是：在原序报告中，1）报告通道有多次的转移：2）必须记忆通道间的相对次序。本文两种交替报告中的通道转移最多，但是都没有引起成绩大幅度下降。而报告相对次序成绩与原序报告的没有明显的差别，这提示相对次序可能是成绩下降的主要因素。【英文摘要】Therewassignificantandlargedecrementofrecall according to temporal presentation order compared withthe recall according to stimuli modalities in dualmemorytasks in which the presentationordersofauditory digitsand Corsi stimuli were randomly mixed.There may betwo possible accounts for thisdecrement:1,therewere manyshifts between report-modalities;2,therelative presentation orders between the modalities were needed.In thepresent study,two experiments of alternative-recall werecarried out in which the shifts between the modalitiesweremaximal.However,there was no big decrement of performance.Andthe score of the recall of only the order of stimuli modalities was not significantly differentfromthatof therecall according to the temporal order.It suggested that relative presentation order may be the main cause.【关键词】工作记忆与中央系统/双重记忆任务/通道转移/相对次序信息/交替报告/working memory and itscentralexecutive/dualmemory task/shift between modalities/relative presentation order/alternative-recall.1序言工作记忆是由语音回路（PhonologicalLoop）与视空间画板（Visuospatial SketchPad）两个子系统和中央控制系统（Central Executive,CE）组成的。其中CE是工作记忆的核心，目前对它的了解很少。然而，近年对CE作用的兴趣不断增加，成为一个重要的研究方向[1-5]。CE是资源有限的注意控制系统。它有多种功能，其中之一是在同时执行双任务（dual-tasks）时起协调（coordinate）的作用[6]。在执行双任务时，两个任务都需要CE的资源。然而CE的资源是有限的，这导致双任务成绩或多或少地降低[6,7]。通过研究这种双任务成绩的下降可以了解CE的资源、作用和性质。研究CE的一个关键问题是：所采用的双任务应该没有输入或输出等外周干扰[6,8]，张达人等采用的听觉数字和Corsi空间记忆的双任务符合这个要求[9]。我们的实验显示：在双任务中，当随机混合地呈现听觉数字和Corsi空间刺激时，其原序报告和分离报告的成绩分别为6.2和13.2[9]。与分离报告比较，原序报告的成绩下降了7。双任务成绩这样大幅度的变化，可能与CE有密切的关系，值得研究。这种成绩下降的原因可能有两种：（1）在分离报告中，是先报告所有的空间刺激，再报告所有的听觉数字。这样，报告的通道只改变了一次。与此不同的是，在原序报告中，报告通道有多次的转移（以下简称通道转移），（2）在分离报告中，被试只需要记忆每个通道内的刺激的项目和次序，例如刺激序列为：L1 L2 D1 L3 D2 D3…（Ln，Dn分别代表空间和数字刺激项目）。视空间通道项目和次序为：L1 L2 L3…听觉通道项目和次序为：D1 D2 D3…原序报告时，除了两个通道内的项目和次序外，被试还必须记忆通道间的相对次序，即刺激序列中刺激通道的相对次序（简称相对次序）。如上述刺激序列的相对次序为L L D L D D……（L，D分别代表空间和数字刺激）。到底是相对次序，还是报告通道的转移使原序报告成绩大幅度下降？为此，我们进行了下列实验。2实验1 2.1方法实验1中刺激的呈现模式为分离通道，即先呈现第一种刺激（空间刺激或数字刺激），再呈现第二种刺激（数字或空间刺激）；而报告方式有两种：1，分离报告，即依照刺激的呈现次序首先报告第一种刺激，再报告第二种刺激。如果刺激序列是：L1、L2、…Ln；D1、D2、…Dn（L1，…Ln分别表示第1，……，第n个空间刺激，而D1，……，Dn表示第1至第n个数字刺激）；则报告的次序应该也是L1、L2、…Ln；D1、D2、…Dn。分离报告通道转移最少，只有一次。2，交替报告：如果刺激序列与上面的相同，交替报告的次序应该是L1、D1、L2、D2、…Ln、Dn。这样，交替报告时每次都需要改变报告的通道，所以通道转移的次数最多，甚至多于上述的原序报告中的通道转移的次数。因此，交替和分离报告之间通道、转移的变化最大，通过比较这两种不同报告的成绩，可以判断通道转移的作用。具体的方法如下：刺激和步骤。实验中采用视空间和听觉语言两种通道刺激，视空间通道为Corsi刺激[10]，听觉通道的刺激是数字。微机化的Corsi刺激是9个小灯（红色的发光二极管）。这些灯安装在一块黑色的木板上，灯的空间位置是随机分布的。在每个灯的前方都有1个电键，这些灯和电键都和586计算机相联接，计算机控制灯的亮与灭，每次有一个灯亮，持续400msec。计算机还记录被试的反应。听觉通道刺激为1至9这九个数字，计算机控制的语音卡呈现这些数字，并且记录被试所报告的数字。双通道实验（即双任务）使用以上两种刺激，其中空间和数字刺激子项（item）的个数相等。在本文所有实验中，都是由计算机控制视空间和听觉数字刺激呈现的速率，其速率均为1个子项／秒。在双任务实验中刺激呈现模式为分离通道式呈现，即先呈现一系列的视觉刺激，之后是一系列随机的数字（或先是数字刺激，再是空间刺激）。报告方式为分离式和交替式两种。指导语如下，分离报告：在提示‘开始’之后，你会听到一组数字，然后看到一组亮灯。在听到“分离报告”指令后，你的任务是先依照呈现顺序大声报出听到的数字，再依照呈现顺序按一遍各灯对应的键。交替报告：在提示‘开始’之后，你会听到一组数字，然后看到一组亮灯。在听到“混合报告”指令后，你的任务是依照原呈现顺序，用先报一个数，再按一个键的交替混合方式对数字和灯进行回忆。此外，还进行了单任务的实验，这包含空间广度和数字广度测验。（1）空间广度：仅有灯信号。被试的任务是依照灯亮的先后次序按相应的键。（2）数字广度：刺激仅为数字，被试的任务是按刺激呈现的顺序大声报告听到的数字。在双任务记忆测验中，刺激长度（即刺激中数字和灯的个数之和）从6开始（3个灯和3个数字），之后刺激长度逐渐增加，每次增加2（1个灯和1个数字）。单任务空间广度和数字广度测验，刺激长度分别从3和4开始，以后每次增加1个。实验中每个长度作两次测试，在单独和双任务的测验中，如果被试在某一种刺激长度的两次测试中都失败了，那么则终止这种测验。在双任务和单任务实验中，被试的任务都是序列回忆（serial recall）。在某一次测试中，只有所有报告的项目和所有报告的次序都正确，这次报告则为正确。被试正确报告的最长的刺激长度定义为记忆成绩，这与智力测验中数字广度的记分方法相同[11]。例如某被试在长度为12的两次测试中，至少对了1次，而长度为14的两次测试全都错了，这个被试的成绩则为12。每一个被试都接受分离报告和交替报告两种双任务测验以及数字和空间这两种单任务测验。实验设计中，双任务包含两种平衡：（1）一半被试先进行分离通道报告测验，然后进行交替报告测验。另一半被试则相反，先交替报告，再分离报告。（2）一半被试先接受和报告听觉刺激，再接受和报告空间刺激；而另外一半被试则相反。被试：16名科大学生参加实验。他们的听觉正常，视力或矫正视力正常。2.2实验结果16名被试的分离报告双任务成绩（即混合广度）的平均值为12.25（SD＝1.91），交替报告：11.50（SD＝1.54），他们单任务的数字成绩（数字广度）为9.06（SD＝1.28），空间成绩（空间广度）为7.31（SD＝0.94）。双任务交替报告的成绩比分离报告的成绩平均低0.75（SE＝0.479），这个差异幅度很小，而且不显著，（df＝15，t＝1.57，P＝0.138）。交替报告成绩降低幅度的P＝0.01和0.001置信区间的高端分别为：2.16，2.70，这说明本实验成绩下降幅度明显地小于以前实验中的下降幅度7（P＜0.001）。2.3讨论在以前实验[9]中，原序报告引起的成绩降低的幅度为7。而实验1中，交替混合报告的成绩比分离通道报告的成绩仅降低0.75，而且不显著。如上所述，交替报告中通道转移的次数最多，甚至多于原序报告的通道转移的次数，交替报告所引起的成绩下降的幅度远小于原序报告的下降幅度，所以通道转移可能不是原序报告成绩大幅度下降的主要原因。实验1的呈现模式是分离的，如果采用和以前实验相同的随机呈现模式，是否也会有相同的结果呢？为了回答这个问题，我们进行了实验2。3实验2 3.1方法实验2的方法与实验1的相同，唯一的区别是刺激的呈现方式为随机混合式，即听觉数字和空间刺激的呈现的次序是随机的，没有固定的规律，如L1，L2，D1，L3，D2，…。双任务同样包括分离报告和交替报告两种测验。在实验前的指导语中讲明了呈现方式和报告方式，具体的指导语是：在提示“开始”之后，你会听到和看到一组随机混合的报数和亮灯。指导语中有关报告方式的部分与实验1的相同。另外16名大学生参加了实验2，所有被试听觉正常，视力或矫正视力正常。3.2实验结果16名被试的双任务中分离报告成绩的平均值为13.50（SD＝1.36），交替报告：12.75（SD＝1.23），他们单任务的数字成绩为9.37（SD＝0.88），空间成绩为7.18（SD＝0.91）。交替报告的成绩比分离报告的成绩平均低0.75（SE＝0.403），这个差异不但幅度很小，而且并不显著（df＝15，t＝1.86，p＝0.083）。交替报告成绩降低幅度的P＝0.01和0.001置信区间的高端分别为：1.94，2.39，这个幅度明显地小于前实验原序报告测验中的下降幅度7（P＜0.001）。本实验2与前文[9]实验3、4刺激呈现的模式都是随机式的，把它们的结果作成组t测验（本文其他部分都是成对t测验）：前后实验中被试的两种单独任务成绩都没有明显的差别，数字成绩比较，t＜1.15，P＞0.262；空间成绩比较：t＜1.11，P＞0.278。分离报告的成绩也没有显著的差别（t＝0.41，P＝0.683），然而，原序报告比交替报告的成绩明显和大幅度地降低（t＝11.19P＝0.000）。对实验1和2的数据作两因素的方差分析，其结果如下：报告方式（分离、交替）和呈现方式（分离、随机）效应都是显著的［具体数值分别是MS＝9.00，F（1,30）＝5.74，P＝0.023；MS＝25.00，F（1,30）＝7.89，P＝0.009］；交互作用不显著［MS＝0.00，F（1,30）＝0.00，P＝1.0］。4实验3实验1和2的结果都排除了通道转移是原序报告成绩下降的主要原因，这提示相对次序可能是主要原因，为了进一步证实这种可能性，进行了实验3。4.1方法实验3的刺激方式和实验2的相同，也是随机混合式的。反应方式分为2种：（1）原序报告，（2）只报告相对次序。原序报告与以前实验中的[9]相同，第2种反应只报告刺激通道的次序，而不管每个通道内的项目和次序。例如刺激序列为：L1 L2 D1 L3 D2 D3…（Ln，Dn分别代表空间和数字刺激项目），其相对次序为：L L D L D D…（L，D分别代表空间和数字刺激）。要求被试对每个空间刺激（L）都按一个固定的键，而对每个数字（D）都说“数”，则正确反应序列应该是：按键按键数按键数数。另外12名学生参加了实验3，他们听觉正常，视力或矫正视力正常。4.2结果12名被试的原序报告和只报告相对次序的平均成绩分别为7.41（SD＝0.66），7.66（SD＝1.07）。只报告相对次序的成绩与原序报告的成绩没有明显的差别（t＝0.58，P＝0.571），但是比实验2分离报告成绩显著的低（t＝12.21，P＝0.000）。5讨论本文实验2与以前实验[9]的刺激呈现模式相同，不同的只是其中的一种双任务的报告方式。前后实验成组t测验的结果进一步说明：交替报告成绩下降幅度明显地小于原序报告的下降幅度，不是由于两个实验的被试在执行数字、空间单记忆任务和分离报告的双任务的能力上有差别，而是因为交替与原序报告方式的不同。本文实验1和实验2都进行了交替报告与分离报告的比较，并且得到了相同的结果。对实验1、2的数据分别进行了t-test，结果表明：报告方式的作用不显著；然而两因素的分析显示它是显著的（这是因为在两因素分析中样本增加了1倍）。这个结果提示：交替报告可能也有一些作用，但是其幅度很小，只有0.75。这远小于原序报告中的大幅度下降。如上所述在交替报告中，通道转换的次数最多。然而，实验1和2的交替报告都没有引起原序报告中的那种大幅度的下降。这就排除了通道转移是主要原因的可能性。实验3中只报告相对次序的任务，对被试的要求比原序报告要简单。然而其成绩与原序报告的没有明显差别，而且比实验2分离报告成绩低很多。这个结果清楚地表明相对次序信息的记忆是困难的，它可能是原序报告成绩大幅度降低的主要制约因素。在排除报告通道的转换这个外周的因素之后，一个令人感兴趣的问题是：相对次序信息是由工作记忆的什么结构加工和储存的？依Baddeley工作记忆的模型，语音回路和视觉空间画板是相对独立的子系统，它们分别加工和保存语言与空间信息[1,12]。因此，单独的子系统可能不适合承担加工和储存两种不同刺激信息通道之间的相对次序信息的任务。相对次序涉及两个通道，而CE又与两个子系统都有联系，因此，一种可能性是：相对次序信息可能由CE完成。这与Van der Linden以及Barton等人的观点[13,14]是一致的，也与最近的脑功能成像实验有关额叶功能的新发现[15,16]相符合。如果这种分析是合理的，则原序报告成绩相对很低的实验结果提示：CE处理和储存这种通道间相对次序信息的容量可能也是很有限的。但是，有另外的一种观点，如Baddeley,Logie等[6,17]则认为CE不承担保存信息的任务。如果接受这种观点，把相对次序信息保存的任务赋予子系统，则可能破坏工作记忆模型中的子系统的相对独立性[6,12]。因此，不同刺激通道之间的相对次序信息的加工与保存，是需要进一步在理论和实验上进行研究的重要问题。【参考文献】1Baddeley A.Working memory.Science,1992,255:556—559 2Anderson J,Reder L,Lebiere C.Working memory:Activationlimitations on retrieval.Cognitive Psychology,1996,30:221—256 3D’Esposito M.et al.The neural basis ofthecentral executive system of working memory.Nature,1995,378:279—281 4Wickelgren I.Getting a graps on working memory.Science,1997,275:1580—1582 5崔耀，陈永明.阅读理解中的预期推理.心理学报，1996，28：238—244 6Baddeley A.Exploring the central executive.Quarterly Journal of Experimental Psychology,1996,49(A):5—28 7Meyer,Kieras.Acomputationaltheoryofexecutive cognitive processes and multiple-taskperformance:Partl.Basic mechanisms.Psychological Review,1997,104:3—65 8Craik M.et al.The effects ofdividedattentionon encoding and 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York:Oxford University Press,1996.31—65（本文来源：《论文资料库》http://lw.zaizhiboshi.com）。