工作记忆广度个体差异模型述评

工作记忆广度个体差异模型述评

李力红Ξ1 刘　丽1 车文博2

(1东北师范大学心理学系,长春,130024)(2吉林大学应用心理学系,长春,130022)

摘　要　探究工作记忆广度的个体差异对揭示工作记忆实质具有重要的意义,文章首先介绍了工作记忆广度任务的特点,其次,对目前工作记忆广度个体差异的主要理论模型进行阐述和评价,最后总结了可能影响工作记忆广度个体差异的主要因素。关键词:工作记忆广度任务　任务转换　基于时间的资源共享　控制性注意　认知负荷

1　引言

工作记忆是由Baddeley 在短时记忆研究基础上提出的,指

在处理复杂认知任务时对与任务相关信息的控制、规划和主动保持,它包括多重表征编码和三个子系统,即言语回路、视空间

画板和容量有限的中央执行系统。Baddeley 和Logie [1]

进一步提出言语回路既负责基于言语信息的存储,也包括更新信息的主动复述机制。同样,视空间画板既具有视觉存储功能也具有主动的扫描功能。中央执行系统的功能是通过把存储功能分配到辅助系统,监督和加工与当前任务有关的信息。近来,Baddeley 又把情境缓冲系统加入到工作记忆模型中,认为情境缓冲可以在中央执行系统和长时记忆之间相互影响的情境下提供存储功能[2]。目前对工作记忆的研究更多的集中在工作记忆广度个体差异研究方面,该方面研究的共同点是使用工作记忆广度任务作为测量工具去评价工作记忆容量,然后探讨工作记忆容量和不同的认知任务之间的关系。在工作记忆广度任务中,要求被试同时进行加工和存储。对此,研究者们提出了若干模型。

2　工作记忆广度个体差异模型

最初由Daneman 和Carpenter 提出了资源共享模型[3]。这个模型假设可用于加工和存储的认知资源量是一定的,强调这些资源在加工和储存之间的权衡。根据这种模型,工作记忆广度任务测量了在工作记忆中能灵活地分配给加工和存储任务的认知资源的有效容量。如果一个个体善于言语加工,那么完成阅读广度任务的同时性加工耗费的资源相对较少,这使他们能把剩余的资源用来存储。相反,如果个体不善于言语加工,那么完成当前的言语加工任务耗费资源相对多,只剩下少部分资源可用来存储,因此导致较低的广度分数。所以资源共享模型强调加工能力的作用,认为工作记忆广度的成绩是完成加工任务后可得到的资源量的反映。九十年代中期以后出现了几种不同模型,对资源共享模型的有效性提出了质疑与挑战。

一种观点是由T owse ,H itch 和Hutton 提出的任务转换模型[4]

。认为个体是在加工和存储结果间转换注意,而不是权衡。这种假说的关键是认为加工与储存不是直接的交换关系,而是间接的关系。个体进行广度任务的加工能力会影响靶子项目在记忆中保持的时间,这就决定了目标项目易受影响而被

遗忘的程度。根据这种观点,加工速度对工作记忆广度任务的成绩是通过影响记忆项目可能被遗忘的时间来间接影响工作记忆广度。广度任务的成绩依赖保持时间而不是认知负荷。

另一种观点是由Engle 等提出的控制性注意模型。这种观点认为工作记忆广度任务测量的工作记忆容量由短时记忆容量和“控制性注意”的能力决定。控制性注意是一个不受领域限制、有限的进行控制性加工或在面对干扰或分心刺激时将注意中心保持在与任务相关信息上的机制。就Baddeley 和H itch 的工作记忆三部分模型而言,Engle 等的观点是工作记忆容量等于辅助系统加上中央执行系统的控制性注意功能。个体在这个系统的一个部分或所有部分存在差异,都是由于个体在工作记忆控制性注意部分的个体差异影响了工作记忆广度和复杂认知测量的相关造成的,即控制性注意能力是最基本的决定因素[14]。

最后一种观点是Barroouillet 等提的基于时间的资源共享模型[5](简称T 资源共享模型)。他们认为任务转换模型过于简单,应把时间和注意资源的权衡整合在一个模型中,在这个模型中被试执行任务时在加工和存储间转换注意。

首先,该模型认为加工和存储依靠同一个有限的注意资源。工作记忆广度任务的加工和储存都需要注意资源。一方面,加工部分所涉及的基本步骤需要控制性注意。另一方面许多工作记忆模型认为短时记忆是长时记忆的阈上激活部分,工作记忆包括注意中心以外但是可以足够的被激活提取的项目,这些项目通过注意的集中从包括短时记忆的长时记忆中的激活获得[6]。这样对需要回忆的记忆项目的保持也需要注意资源。而注意资源的有限性使其必须在加工和存储之间共享。且注意资源的容量也存在着个体差异。

其次,该模型认为只要注意从需要回忆项目的记忆痕迹上移开,项目的激活就会受到与时间有关的消退,保持这些可能消退的记忆痕迹需要通过利用注意资源从记忆中进行提取。根据C onwan [7]的观点,呈现在注意中心的项目获得了激活,但是当离开注意中心时这些激活就消退了。这样当注意从项目的保持中移开时用于回忆的项目的记忆痕迹受到与时间有关的消退。在进行工作记忆广度任务中更新这些记忆痕迹应该在它们完全消退前通过集中注意来提取。因为工作记忆广度任务在加工和存储之间进行资源共享,这种消退应该是加工需要注意从而阻碍更新的总的时间的函数。

Ξ通讯作者:李力红,女。E -mail :lilh @

心理科学　Psychological Science 2005,28(6):1421-14231421

最后,该模型认为当加工部分涉及到提取时,共享的注意资源是基于时间的,中央瓶颈只允许在一个时间进行一个记忆提取,注意的共享通过在完成任务中出现的加工和存储之间快速流畅的转换来实现[8]。虽然实现加工和存储部分所涉及的连续的提取都需要注意,但Pashler[9]认为有一个有限的注意资源来制约提取活动,虽然多个类别可以同时在短时间内保持激活,但是只有一个能被注意。因而两种记忆提取不能同时进行。由于大多数工作记忆广度任务的两个部分都需要一系列的提取,因此,这些提取就会竞争同一个提取的注意中心[10]。在这种情况下注意的共享是通过注意焦点从广度任务的一个部分到另一个部分的快速转换的加工来实现的。

3　对模型的评价

传统的资源共享模型把认知负荷和复杂性看作是同一个概念,认为认知负荷的大小是由任务的复杂程度决定的,所以在大部分工作记忆广度任务中使用的同时性任务都是复杂的任务。只有在一些复杂的任务如计数、数字计算,课文理解或推理的条件下对认知负荷的测量才可以实现。

T资源共享模型的认知负荷概念把时间限制作为一个主要参数。在一个特定的时间内,具体任务涉及的认知负荷是时间的函数,这段时间占用了注意,从而阻碍了消退记忆痕迹的更新。这个时间越长,可以自由的把注意从加工转向提取和更新回忆的项目消退记忆痕迹的保持时间就越短。对于一个主要涉及从记忆中提取的加工部分来说,这个时间将是在一定的时间内进行提取的数量和提取难度的函数。这时的认知负荷是提取项目数量、特点和完成提取的总时间的函数。当复杂程度相同的任务中进行不同提取时,C L将依据公式:C L=∑ai2 Ni/T。Ni反应了i类型的提取项目的数量,ai代表了这些提取项目的难度,就是说这些项目利用注意的时间,T是这个任务总的持续时间。当所有的提取在难度上是一样的情况下,公式简化为:C L=aN/T。此时,认知负荷等同于提取项目的数量和时间的比。虽然研究已经发现了任务复杂性对认知负荷的重要影响,但是复杂性并不是必要条件。我们认为,认知负荷可能同时受任务复杂性、提取项目的数量和时间的共同影响。

任务转换假说和T资源共享模型都强调加工和存储之间的转换。但是两者的各自假设是不同的。第一,T资源共享模型提出与存储资源共享的加工,而任务转换假说不受有限的共享资源的限制。T资源共享模型预测当总的任务持续时间和加工速度保持不变时,工作记忆广度应该是加工部分所涉及的任务难度的函数。任务越难,导致的认知负荷量就越高,所以工作记忆广度成绩就越低。相反,任务转换模型预测不同任务难度之间的工作记忆广度成绩没有差别,因为它们总的持续时间是一样的,而不考虑加工部分的认知负荷的问题。第二,两者都认为加工是受时间影响的,但是T资源共享模型认为时间影响加工过程中的快速转换,而任务转换假说则认为时间可以使存储项目的记忆痕迹逐渐消退。任务转换模型认为工作记忆广度分数直接并只受到加工部分持续时间的影响。而T 资源共享模型认为认知负荷中介于时间的影响,在加工部分总的持续时间相同的情况下,工作记忆广度成绩还受到认知负荷因素的影响。

控制性注意观点主要是从工作记忆广度任务与复杂认知任务关系的角度来探讨工作记忆广度个体差异的机制,而其它模型主要是从工作记忆广度任务本身的特点来探讨。影响广度分数本身的因素并不一定是影响广度分数与复杂认知任务间相关的因素,两者并不相同。我们认为影响工作记忆和高级认知任务之间关系的因素是个体的控制性注意的能力,而不是加工因素,存储因素等。但是控制性注意能力也对工作记忆广度任务产生影响。

容量有限的注意控制能力源于Shallice提出的监控性注意系统(SAS)。SAS是一个有意识的控制机制,在解决已激活的任务项目间的干扰,特别是当无关的活动被情景性的激发但与个体的目标项目冲突时起作用。它通过提供给目标项目以额外激活和限制无关项目的激活从而倾向于对所选择的活动进行加工。因此SAS通过忽视来自有影响的环境刺激和习惯反应的干扰来对活动进行注意的控制。人们在保持、维持、转换注意的能力上存在差异,这导致了保持、限制或抑制激活能力上的差异。所以工作记忆容量反应了在面对干扰或分心时运用激活去进行记忆表征并把它们转化为注意焦点或保持在注意中心的能力。控制性加工能力可以抑制表征的激活并把它们从注意中心转移,实现存储和加工之间灵活、流畅的转换,从而影响工作记忆的成绩。

4　小结:探讨工作记忆广度个体差异的本质

我们认为,有三个因素是影响工作记忆广度个体差异主要原因。首先是注意的资源。由于用在生成激活和达到提取的注意量是有限的,注意能力高的被试从记忆中提取信息的可能性更大,从而进行信息提取的速度更快,所以他们可能较少的受到决定认知负荷的时间参数的影响,因此应该有较高的工作记忆广度。当然,高注意能力也能保证在一系列需要个体从记忆中提取大量的知识和需要维持和快速的提取中间结果的复杂认知任务中得到较高的成绩。把提取速度和工作记忆广度结合起来也能解释Case等发现的儿童和成人的最大的计数速度和计数广度之间的关系[11]。而且,可获得的注意量的发展性增加也可以解释工作记忆广度的发展性增加[12]。

其次是转换加工能力。心理转换与更新和抑制一起被看作是中央执行系统的三个主要功能。这些能力在同时执行两个任务时是必要的。由于中央执行系统的容量有限,在其控制下进行的任务转换能力极可能是对工作记忆广度的一个重要的影响因素。Logan[13]的研究验证了任务转换能力对工作记忆广度的影响。这说明工作记忆广度成绩不只反应激活和提取能力,也反应了控制性注意的能力。

第三是记忆消退。我们认为激活受到与时间有关的消退是影响工作记忆广度任务成绩的因素。已有研究表明言语回路中的言语痕迹有一个时间限制。个体在消退速度上的个体差异可能导致工作记忆广度上的差异。快的消退导致激活随时间的快速减少,这样回忆成绩差,因为弱的记忆痕迹激活变得较难提取。而且,消退速度可能随年龄发生变化。

最后,需要指出这三个影响因素都涉及同一个时间参数:注意资源直接制约提取时间,而任务转换中涉及的控制加工又是受时间限制的。消退现象是时间的直接函数。这也是工作记忆广度任务成绩在很大程度上依赖时间参数的原因。

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