视觉工作记忆研究综述

视觉工作记忆研究综述

【摘要】：工作记忆是一个对信息进行暂时性加工和储存的记忆系统。目前的研究主要集中于言语工作记忆子系统上，而对视觉工作记忆的研究则比较少。因此，本文基于上述原因对视觉工作记忆作出小结。内容主要包括视觉工作记忆储存机制的研究、视觉工作记忆对注意的影响、

【关键词】：工作记忆视觉工作记忆储存机制注意视觉搜索自上而下

1972年，Baddeley和Hitch在模拟短时记忆障碍的实验基础上，从两种记忆存储理论中的短时记忆的概念出发，提出了工作记忆（working memory）的三系统概念，用“工作记忆”代替了原来“短时记忆”的概念。Baddeley认为工作记忆指的是一种系统，它为复杂的任务比如言语理解、学习和推理等提供临时的储存空间和加工时所需的信息。工作记忆系统能同时储存和加工信息，和仅强调储存功能的短时记忆又不相同。Baddeley指出，工作记忆包括三个子系统，分别是中央执行系统（central executive），以及两个从属的子系统：视觉空间模板（visual – spatial sketchpad）和语音环（phonological loop）。【1】

目前为止，多数工作记忆研究主要集中在言语子系统，而对视觉工作记忆的研究则较少。视觉工作记忆（visual working memory，VWM）是对视觉信息进行暂时性储存和操作的系统。大量研究表明视觉工作记忆对个体行为有重要影响，比如视觉工作记忆容量影响学业成绩等。本文对视觉工作记忆储存机制、视觉工作记忆对注意的影响、

一、视觉工作记忆储存机制的研究

视觉工作记忆的储存机制主要有两种类型：基于客体的理论和基于特征的理论。基于客体的理论认为，视觉工作记忆中信息的储存是以客体为基本单位，无论客体的特征多或少，客体的特征是作为一个整体被储存的。记忆成绩取决于客体数目而不是特征总数目。

早期，Duncan（1984）[2]采用一种由两个相互交叠的客体组成的材料（一个带缺口的框中间有一根由点构成的直线穿过）作为实验刺激；实验刺激在四个维度上发生变化：框的大小、框的缺口方向（左或右）、直线的倾斜方向（顺时针或逆时针）以及直线的组织结构（点的疏密程度）。在单一任务判断中只要求被试判断刺激呈现在一个维度的变化；而在双任务判断中则要求被试判断刺激呈现在两个维度上的变化。结果发现，被试对同一客体的两个特征（如框的缺口方向和大小）的记忆正确率与一个特征的记忆正确率没有差异；而当两个特征分别属于两个不同客体时（如直线的倾斜方向与框的大小），其记忆正确率就显著地下降。这一结果表明，知觉过程首先以整合客体为单位来进行表征的，然后这些整合客体的表征被储存在视觉工作记忆中。也就是说，视觉工作记忆中储存的基本单位是整合的客体而非单个的特征。

Luck和Vogel（1997）首先使用变化觉察范式对视觉工作记忆资源分配问题进行了探讨。在他们的研究中，无论是不同维度还是相同纬度的特征数量都不会改变存储容量的大小。Luck和Vogel得出结论，视觉工作记忆的容量并不受特征数量的影响，而仅受储存在视觉工作记忆中的客体数量决定的。Luria和Vogel

（2011）进一步发现，如果项目内多个特征分属于不同维度，其CDA振幅与单特征项目没有差异；当多个特征属于同一纬度时，其CDA振幅将在延迟阶段前期显著大于单特征图形；差异在后期逐渐消失。因此，他们认为多特征刺激是按客体储存的。

黎翠红，何旭，郭春彦，使用事件相关电位技术，采用变化觉察范式，以双色块和单色块为刺激材料，用两个实验探讨了多特征刺激在视觉工作记忆中的存储模式。实验1通过对双色块和单色块的比较来考察特征数量对视觉工作记忆资源分配的影响，通过操控双色方块的变化幅度来考察精度需求对资源分配的影响。结果发现，特征数量的增加诱发了更强的对侧延迟活动（CDA），而精度需求的提高并没有引起对侧延迟活动上的差异，却诱发了指示自上而下的控制的晚期正成分（LPC）的增强。实验2通过在测验阶段加入指示可能变化的部分的提示符，发现提示符并未能促进变化觉察的行为反应。整个研究表明，特征数量影响视觉工作记忆资源的分配，而精度需求并不起作用，同时多特征刺激在视觉工作记忆中的存储单位并不是单个的独立特征，而是整合的客体。【3】

基于特征的理论认为，视觉工作记忆中信息的储存是以特征为基本单元，客体的不同性质特征储存在彼此独立的子系统内。记忆成绩取决于特征总数而不是客体总数；特征数目增加，记忆成绩下降。

Tulving（1991）认为，人的知觉记忆系统由许多独立而又平行存在的记忆储存区组成每个存储区只对视觉刺激的某一特征的属性进行辨别和记忆。【4】magnussen等人（1990，1991）也发现，知觉辨别和记忆是以神经表征为基础，而神经表征的组织形式就类似于早期的视觉加工多耳通道模型（De Valois 1988【5】）：刺激的基本维度是通过独立的记忆元素通道来表征的，每个通道只储存一种特定维度（如空间频率）的信息，不能储存其他维度（如方向或距离）的信息；通道内的各记忆元素在既定的刺激维度内占用有限的资源并相互联结在同一个侧抑制网络内。

陈彩琦等人【6】运用单探测的变化检测范式，对视觉工作记忆的客体表征作了进一步的研究。在其中一个实验中，他们采用3种实心色框（大色框、小色框和双色嵌套框）作为实验材料，考察了相同纬度特征组成客体的工作记忆表征情况。为了排除语言工作记忆的影响，实验也引入了言语工作记忆负载程序。结果发现：小色框检测与大色框检测的正确率差异不显著，而二者的正确率均显著高于双色框检测。这表明：由于同一纬度不同特征组成的客体不能以整合的客体形式表征，而只能以单一特征为单位进行表征。同时，这也为基于特征的理论提供了强有力的证据。因为双色框的特征数是小色框或大色框的两倍，而客体数却相同，在记忆成绩有显著差异的情况下只能用基于特征的理论来解释。这一结论的前提是构成客体的各特征必须在同一纬度。

二、视觉工作记忆与视觉搜索

视觉工作记忆在视觉搜索中的作用远比偏向竞争模型所描述的要复杂，个体能根据当前任务要求灵活地利用工作记忆来引导注意选择。视觉搜索（visual search）是注意研究的经典范式，为检验各种注意理论提供了一个平台。多个理论认为，“记忆”在视觉搜索中具有引导注意分配的功能。为了保证搜索的效率，在一次搜索中，被确认为干扰项的刺激不会被再次加工。Horow itz和Wolfe采用动态搜索任务（dynamic search）检验了该理论观点【7】。在动态搜索任务中，刺