工作记忆与情景记忆的相互作用（郭春彦刘荣）

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1、工作记忆与情景记忆的相互作用（郭春彦刘荣）工作记忆与情景记忆的相互作用（郭春彦刘荣）【摘要】虽然B add ele y的工作记忆模型得到大量实验研究的支 持，但是有关工作记忆和长时记忆之间的关系未能得到详细阐述。来 自神经心理学的证据表明，工作记忆与情景长时记忆任务均诱发了前 额区的激活，但同时发现前额区存在不同的功能分区，可能在工作记 忆与情景记忆过程中具有独立的执行功能。工作记忆与情景记忆的相 互作用是当前记忆研究关注的问题。已有研究发现，在情景记忆对工 作记忆的作用过程中，时间进程与头皮分布均显示了年龄效应与材料 加工特点。而工作记忆对情景记忆的作用中，则发现工作记忆早期加 工可能对情景

2、记忆的成功形成有更大促进作用。今后的研究应在理论 模型支持下，利用多种技术手段探讨两种记忆相互作用的神经加工机 制。【关键词】工作记忆，情景长时记忆，前额区，年龄效应，材料 特异性。1理论模型来源：记忆三级加工模型与工作记忆模型 工作记忆是对信息的短暂保持，具有对信息的保持、刷新及转换 等功能1,2，对言语、推理等高级认知功能具有极为重要的作用。情 景记忆属于长时记忆系统，是个体对以往事件的累积性记忆（ c um ulat ive m emo ry ）3。对于两者关系的探讨是近年来认知心理学家 所关注的主题。在理论框架上阐述工作记忆与情景长时记忆的关系，首先要提及Atki nson与Sh if

3、f rin的记忆三级加工模型4。该记忆模型中包含一 个独立的能量有限的短时记忆系统，感觉信息通过感觉登记器进入容 量有限、暂时储存的短时贮存系统，通过复述过程将短时储存中的信 息“转移”进入容量无限的长时储存系统。该模型的基本假设是，长 时记忆是材料在短时记忆中保持时间长度的直接函数 5。但是一些研 究表明，短时记忆中信息保持时间的长短与信息进入长时记忆没有必 然联系。另外，神经心理学的研究结果发现，短时记忆有缺陷的病人 在长时学习上没有受损6，这种现象用记忆的三级加工模型无法解释 基于上述疑问，Bad del ey等人提出了工作记忆模型2。工作记忆模 型认为短时记忆不是单一系统，它是由很多独

4、立成分组成的复杂系统， 包括视觉空间模版、语音环和中央执行系统三个部分。其中，中央执 行系统是工作记忆的核心，具有信息控制、转换、监控等作用。作为 对三系统概念的补充，B add el ey又提出了情景缓冲器概念7，这是 用于保存不同信息加工结果的次级记忆系统，在中枢执行系统的控制 之下保持加工后的信息，支持后续的加工操作。由此，形成了新的工 作记忆模型。从信息加工的观点来看，长时记忆是相对于感觉记忆和短时记忆 而言。认知心理学研究中，长时记忆不再被看成单一的实体，而被分 为不同的类型或系统，如情景记忆和语义记忆，表象系统和言语系统 等。如果说工作记忆概念取代了短时记忆，在三级加工模型基础上形

5、 成了工作记忆模型，则探讨工作记忆与长时记忆之间的关系就成 为必然的研究主题。2来自神经心理学的证据：前额区在工作记忆与情景记忆任务中的 激活以往的 PET 和 fMRI 研究8,9结果揭示，工作记忆和情景记忆任 务所激活的脑区具有重叠性，主要是前额皮层(pr efr ont al co rte x, PF C)的激活，包括双侧前额叶腹外侧区域(b ila ter al ve ntr ola t eral p ref ron tal r egi ons)、前额叶背外侧区域(d ors ola ter al p refr ont al re gio ns )、左侧额中回前部(le ft an t

6、er ior m idd le f ront al gy rus)等。前额皮层对情景记忆和工作记忆的重要性还表现 在对病人的研究中，额叶病变病人出现了策略性加工障碍，情景记忆 受损10。且有证据表明情景记忆缺损具有材料特异性，左额叶病变 病人在言语材料上具有不同程度的损伤，右额叶病变病人的这类损伤 则表现在非言语材料的记忆上 11。同样，工作记忆研究也发现类似 现象，额叶病变引起了工作记忆的受损 12。在工作记忆与情景记忆 任务中激活脑区的重叠意味着，在神经机制上两种记忆存在密切联系 13，是否上述两种记忆是由相同脑区所支配？有研究发现，尽管脑区分布具有很大相似性，但在额区中存在不 同的功能区

7、域，这些分区域可能在工作记忆和情景记忆任务中具有独 立执行功能。如前额叶的前部区域(an ter ior P FC)只在情景记忆提 取任务期间被激活14,15，具体地，右前额叶皮层背外侧区(ri ght d ors ola ter al pr efr ont al co rte x )和右前额叶皮层前部 (rig ht an ter ior p ref ron tai c ort ex)在情景提取中有激活16， 这些激活倾向于右侧区域，但也有实验报告左前部前额叶的激活，因 此，常认为前额叶前部活动很大程度上体现了情景记忆的提取过程。 有少数研究直接比较了工作记忆和情景记忆任务诱发的脑区活动，其

8、 实验结果并不一致。Bra ver等人17的彳MRI结果显示，在执行工作 记忆和情景记忆任务时，前额叶皮层腹外侧区(ven tro lat era l PFC ) 都被激活；前额叶皮层背外侧区和前部(d ors ola ter al an d ant eri or P FC )在工作记忆任务中有选择性的被激活，情景记忆任务则没有 类似激活。C abe za等人的实验结果9与Br av er不同，他们报告在 情景记忆提取中前额叶前部、背外侧和部分腹外侧(ant eri or,d ors ola tera l,an d par ts of v ent rol ate ral P FC)的激活明显比

9、工作记 忆要大。以上矛盾的结果可能源于研究者采用的不同实验范式， Bra ve r等人使用的2-b ac k工作记忆任务和y es-no情景记忆任务体现 了个体对刺激的“刷新水平”，而 Cab eza 等人使用的“延迟匹配” 工作记忆任务和“记住-知道-新的”情景记忆任务则更注重被试对情 景细节的记忆。由此而来的实验结果差异可能反映出个体反省程度的 差异，没有充分反映出两种记忆自身性质。工作记忆和情景记忆的脑区重合及分离表明，两种记忆的神经机 制特征尚未得到解决，尤其是，两种记忆加工过程是否相互作用，以 及如何相互作用等问题知之甚少；情景记忆中的已有知识经验对当前工作记忆过程的影响有何特点；执

10、行工作记忆任务时，不同的条 件刺激又会如何影响情景记忆的形成等，上述问题都有待于探讨。3研究焦点：情景记忆与工作记忆的相互作用大量来自神经心理学研究的数据支持了 B add eley和Hi tch的工 作记忆多成分模型。近几年该模型经几次修订并有所扩展，但是有关工作记忆和长时记忆的关系则一直没有详细的表述。3.1 工作记忆在信息感知输入与长时记忆之间的角色 对于上述问题有两种观点 18。第一，工作记忆是感知输入与长 时记忆之间的通路。证据来自具有语音储存缺陷的大脑损伤病人的研 究，发现病人仍然具有正常的长时言语学习，说明虽然语音储存受到 损伤，但是中央执行系统和视空间模版仍然在长时记忆学习中起

11、作用。 另外，具有严重情景记忆障碍但是语音储存完整的某些病人表现出对 新单词的正常的长时语音的过去。这表明新单词的语音形式的长时获 取要求语音储存的整合。第二种观点的提出者是L ogi e,他认为工作记忆在感知输入与长 时记忆之间是作为一个工作空间进行操作的。这个观点的核心是对以 往知识和学习的获取在信息被工作记忆应用之前就已经发生。换句话 说，新近呈现给感知系统的信息可能激活了长时记忆痕迹，再被工作 记忆中的各个成分所利用。即工作记忆可能代表了长时记忆表征的选 择性激活19。这种观点的支持证据来自短时记忆任务中的长时记忆效应。在记忆广度任务中，研究者发现单词的记忆广度成绩好于 非单词，说明语

12、音环是以识记者语音经验为基础的系统，该系统本身 也反映了长时记忆。其它研究 20也显示，相比包含低频项目的单词 列，个体对包含高频项目的单词列的及时序列回忆成绩具有显著优势。 显然，词汇或语义信息可能对记忆广度具有作用。从工作记忆在感知输入与长时记忆之间充当的角色可以看出，工 作记忆与长时记忆关系密切，相互影响、相互作用，但是两者具体交 互作用过程中的神经加工机制尚不清晰。3.2 情景记忆如何影响工作记忆 利用中央执行系统概念是探讨情景记忆对工作记忆影响的重要 方法之一。中央执行系统是工作记忆模型的核心系统，该系统能 从工作记忆子系统和暂时激活的长时记忆成分中进行编码和提取信息， 具有对各种信

13、息的控制操作、刷新及信息间的转换等功能，对情景记 忆中各类信息的“在线”提取与操作也主要在此系统中完成。因此引 发一个疑问，已经形成的情景记忆或已经贮存在情景记忆中的经验是 如何影响（或作用于）工作记忆的。从近期神经成像研究结果，我们 能看到某些结论。姜扬等人的事件相关fMRI研究21发现，大脑额叶 皮层（fr ont al co rte s ）对区分靶项目与干扰项目起重要作用，而以 外纹区（ext ras tri ate v isu al co rte s ）为主的区域与靶或干扰项目 的重复效应相联系。在要求个体完成不同工作记忆任务时，已学习的、 在情景长时记忆中贮存的熟悉客体既可以诱发增强

14、的神经反应，也可 以诱发衰减的神经反应，主要取决于当时的工作记忆状态。这两 种不同的大脑神经机制共同参与，更有效地完成工作记忆任务，即对 当前相关客体的有效再认和对非相关干扰的拒绝。某些研究显示 22， 工作记忆与情景记忆中额区活动具有年龄差异。我们最近完成的一系 列事件相关电位实验得到了类似结论。对于青年人（ 1828 岁），贮 存在情景记忆中的熟悉客体与新客体相比，两者同时为靶、或同时为 分心物时的大脑神经机制具有差异，特别表现在时间进程上 23。对 新客体的加工比情景记忆中熟悉客体的加工提前50m s ;熟悉客体和 新客体的差异体现在中央区（图2 ） 。实验表明，熟悉客体与新客体在 工作

15、记忆过程中具有不同神经加工特征，暗示了情景记忆中的知识经 验对工作记忆加工的影响。使用同样实验范式，老人（ 6575岁） 、儿童（ 1213岁）的研 究结果与青年人既有一致性又有所区别。儿童的实验结果表明，新客 体潜伏期比熟悉客体有所提前，但不如青年人显著。相比熟悉客体， 新客体的工作记忆在 ER Ps 波形上表现出更正走向，这种大脑活动主 要发生在额区-中央区（图 3），在脑区分布上比青年人更多的额区定 位。与青年人类似，儿童也表现出靶与分心物的新/旧效应（图 5）， 不同的是，儿童在分心物上的新/I日效应分为两部分：150350ms的 额区新/旧效应，以及350550ms的顶区新/旧效应（

16、图5右），青 年人则只显示了脑区后部的新/日效应。另外，儿童在新靶加工上出现 P3a成分（图5左），这个加工特征在青年人中没有发现。老人对靶、 分心物加工的头皮分布有向中央区靠近的趋势，工作记忆加工的 头皮定位类似于青年人（图4 ） ，不同的是，老人在对靶加工上， 储存在情景记忆的熟悉客体与新客体在定位和时程上基本相同，两分 心物在顶枕区略有差异。比较不同年龄人群的实验结果(图 24)， 儿童与青年人在执行工作记忆任务时，对熟悉客体和新客体表现出类 似的加工特征，老年人则无法很好的区分两者差异，暗示情景记忆对 工作记忆的作用受到老龄化的影响。三个年龄组在分心物上均显示出 典型的新/旧效应，青年人和老年人类似，体现在脑区后部，儿童则在 不同时程上分别表现出额区新 /旧效应和顶区新/旧效应。这更证实了 熟悉客体与新客体的加工具有年龄效应，暗示长时记忆信息对工作记 忆的作用具有年龄差异。功能性神经成像研