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研究目的:
在视知觉和视觉工作记忆(visual working memory,VWM)领域,空间和客体信息加工的分离得到了广泛的实验支持。但是关于空间与客体、各客体特征之间(如:颜色,形状,大小,朝向等)在VWM中如何关联和绑定仍不清楚。Kahneman和Treisman(1992)将隶属同一客体的暂时情节表征称为客体文件(objectfile)并认为它是实现了特征绑定的实体。Luck等(1997)认为VWM的加工单位是绑定后的客体而不是分散的特征,但是Wheeler等(2002)却提出了双存储模型,认为VWM中既可以储存单一特征,也可以储存特征绑定后的客体并且后者的储存需要额外的注意机制。双存储模型得到了Delvenne和Bruyer(2004)的实验支持,但是来自双任务范式的实验研究却发现单一特征记忆绩效与绑定后客体的记忆绩效相同程度的受到了第二个任务的干扰,因此对绑定后客体的储存需要额外注意资源的观点提出了质疑。另一方面,Allen等发现绑定记忆绩效受刺激呈现方式的影响,同时呈现方式好于序列呈现方式,而特征记忆则不受呈现方式的影响,该实验提示空间信息在绑定记忆中发挥了作用。Jiang等(2000)的实验则更直接的证实了空间构型信息有利于客体记忆。来自行为学的研究证实在WM中存在一个独立的编码阶段。本研究旨在利用ERP技术精确的时间分辨率,通过改变线索的呈现方式(前/后线索)调节自顶向下的注意因素,考察空间、客体和两者绑定三类工作记忆任务条件下各阶段的神经机制。
方法和对象:
16名在校大学生参与本研究,均为右利手,无神经精神疾患及精神病家族史,(矫正)视力正常。
实验为2(线索:前/后)×3(任务:颜色/位置/绑定)设计。采用延迟匹配样本任务和块(block)设计。第一块为在前线索条件下完成记忆颜色、位置、绑定三种任务,第二块为在后线索条件下完成上述三种任务。块间顺序受试间平衡,块内顺序受试内平衡。记录受试者完成各任务的正确率,利用通用型19导系统记录ERP,分析从靶刺激出现前100ms至出现后1200ms的ERP数据。
根据受试者的反应绩效,按照Pashler-Cowan公式计算WMC:K=刺激项目×(击中率-虚警率)。使用SPSS13.0软件对K值行两因素重复测量方差分析,分别在前后线索的条件下行简单效应分析,对相同任务在前后线索条件下的K值行配对t检验。Greenhouse-Geisser校正方法应用于重复测量方差分析中的交互效应,任务主效应和简单效应分析。显著性水平α=0.05。
对19通道的ERP数据使用与K值相同的统计方法,不同的是采用保守的自由度减半的方法调整自由度。各通道ERP对应F值经插值获得统计参数映像(statistical parametric mapping,SPM)-SPM(F),各通道ERP对应t值经插值获得SPM(t)。显著性水平α=0.05。
结果:
(1)行为绩效:
16名受试者在前、后线索的条件下完成颜色任务的K值分别为1.298±0.520、1.660±0.547,完成位置任务的K值分别为3.258±0.610、3.170±0.600,完成绑定任务的K值分别为2.300±0.735、1.911±0.989。
任务和线索的交互效应显著(F(1.99,29.77)=9.493,P=0.001),任务主效应显著(F(1.97,29.62)=64.745,P=0.000),线索主效应不显著(F(1,15)=0.103,P=0.753)。前线索条件下任务简单效应显著(F(2,30)=52.715,P=0.000),LSD检验3任务间两两比较差异显著(P=0.000)。后线索条件下任务简单效应显著(F(2,30)=49.799,P=0.000),LSD检验显示颜色与绑定无显著性差异(P=0.199),其余两组间差异显著(P=0.000)。
前后线索条件下同一任务间两两比较,颜色(t(1,15)=-2.775,P=0.014)和绑定任务(t(1,15)=2.398,P=0.030)差异显著,位置任务(t(1,15)=0.518,P=0.612)差异不显著。
(2)ERP的SPM(F):
显著的交互效应出现在额-中央-顶区(350-550ms),右侧前额叶皮层和双侧顶区(750-950ms)。显著的任务主效应出现在顶叶皮层(250-350ms)和双侧额顶区(650-1050ms)。显著的线索主效应出现在双侧前额和枕区(150-350ms)和中央-顶区(650-1050ms)。前线索条件下,显著的任务简单效应出现在双侧额-中央-顶区(350-550ms)和右侧枕区(650-1050ms)。后线索条件下显著的任务简单效应出现在顶区(350-450ms)和右侧前额叶(150-900ms)。
(3)ERP的SPM(t):
前线索条件下三任务间两两比较配对t检验结果显示:(1)绑定和颜色的显著性差异发生于顶叶皮层(750-1050ms);(2)绑定和位置的显著性差异发生于枕叶(250-350ms),中央-顶叶(350-550ms)和双侧额区(650-1050ms);(3)颜色和位置的显著性差异发生于中央,顶区(350-550ms)和双侧额顶区(650-1050ms)。
后线索条件下三任务间两两比较配对t检验结果显示:绑定和位置显著性差异发生于右前额(150-850ms),绑定和颜色无显著性差异,颜色和位置显著性差异发生于右前额(150-850ms)。
同一任务在前后线索条件下比较配对t检验结果显示:颜色任务前后线索无显著性差异,绑定任务显著性差异发生于顶区(750-850ms),位置任务显著性差异发生于右侧额叶(350-450ms)和中央顶区(650-850ms)。
结论:
本研究发现线索因素仅仅改善了绑定记忆绩效,对空间记忆绩效无影响,而且在空间信息被忽视的情况下损害了客体记忆绩效,支持和扩展了Boolean地图假说(Huang等2007)。
WM的维持期可以分为知觉、固化和保持阶段,扩展了前人提出的两阶段模型(Chun&Potter,1995)。固化阶段的选择机制包括了两个不同的注意网络。客体特征不管是以分散的形式还是以绑定的形式在WM中存储均需要注意机制。