视觉工作记忆容量与注意控制的研究
2020-02-24
来源:乌哈旅游
2013年11月 汕头大学学报(自然科学版) 第28卷第4期 NOV.2013 Journal of Shan ̄u University(Natural Science) VOI.28 NO.4 文章编号:1001—4217(2013)04—0049—09 视觉工作记忆容量与注意控制的研究 刘忆星 ,周 曙 , 陈 璇 ,刘 恋 ,许洁松 ,辛汤欣 , 黄少燕 ,沈惠敏 (1.汕头大学医学院第二附属医院神经内科,广东汕头515000;2.南方医科大学南方医院神经内科,广东 广州510515;3.汕头大学医学院第二附属医院脑电图室,广东汕头515000; 4.汕头大学医学院第二附属医院儿科,广东汕头515000) 摘要:目的:探索视觉1=作记忆(working memory,WM)容量的个体差异与注意控制的关 系,研究其个体差异的脑机制.方法:采用延迟样本匹配任务观察16名受试者在3种刺激 项目条件下诱发的事件相关电位(event—related potentials,ERP)变化特点,ERP分析结果利 用F值的统计参数影像(statistical parametric mapping,SPM)呈现.结果:视觉WM高低容 量组在顶、枕部所诱发的负向慢波的波幅存在差异,F值的SPM显示两组差异的显著效应 主要发生在前额区.结论:视觉WM容量的个体差异和个体排除信息中干扰的能力有关, 其差异相关的脑功能区可能在前额区. 关键词:事件相关单位(ERP);工作记忆WM容量;个体差异;注意控制 中图分类号:R 74 文献标识码:A O 引 言 在工作记  ̄L(working memory,WM)容量这个领域,尽管许多学者已经进行了广泛的 研究l卜41,有很多研究也涉及了视觉记忆加工的神经基础特征,但是关于视觉WM容量 的个体差异机制仍未完全清楚.本研究应用高时间分辨率的多通道事件相关电位 (event—related potentials,ERP)技术,采用研究WM信息保持的经典范式延迟样本匹配 任务来考察视觉WM容量的个体差异与注意控制的关系,继续深人探讨视觉WM容量 个体差异的脑机制. 1研究对象和方法 1.1被试 l6名受试者男9例,女7例,年龄19—28岁,平均23.44±2.94岁,学历为本科生 或研究生.根据Chapman和Chapman[ 修订的利手问卷确认为右利手.受试者均知情和 同意参加本实验,身体健康,无神经系统疾病,无精神病以及精神病家族史,无脑部外 伤史.无色盲、色弱或其它视觉疾患,视力或矫正视力正常. 收稿日期 2013一O9—03 作者简介 刘忆星(1960-),女,广东省汕头市人,博士,主任医师.研究方向:脑血管病、神经电生理. E-mail:95611lOl7@qq.COIII 基金项目 广东省自然科学基金项目(10151503102000012) 第4期 刘忆星等:视觉工作记忆容量与注意控制的研究 53 均3.14±1.13分,低容量组K分平均1.74±0.24分,差异有统计学意义(t=一3.429,P= 0.01). 3种刺激的总反应时间高容量组(593.42±38.04 ms)短于低容量组(670.15±79.99 ms),差异有统计学意义(t=一2.450,P=0.028),反应正确率高容量组(82.26±3.89%) 高于低容量组(70.86±6.63%),差异有统计学意义(t=4.195,P=0.001). 2.2多通道ERP波形 本实验可见16名受试者在3种不同的项目(2个项目、4个项目、2个刺激项目加2 个干扰项目)刺激下,在顶枕部可诱发出一个迟发的负向慢波,该慢波波幅随着记忆项 目数的增加而加大,在左枕区(O1)和右枕区(02)4个项目刺激诱发的负向慢波的波幅高 于2个项目诱发的波幅,干扰条件下(2个刺激项目加2个干扰项目)刺激诱发的波幅位 于2个项目和4个项目之间. 图4所示高容量组在3种刺激条件下诱发的ERP差异波的平均波形,可见4个项 目刺激诱发的波幅高于2个项目诱发的波幅,差异有统计学意义(O1:P=0.010,02:P= 0.007),然而干扰条件下刺激诱发的波幅却接近于2个项目诱发的波幅(O1:P=0.966, 02:P=0.899).低容量组受试者在3种刺激条件下刺激诱发的ERP差异波的平均波形, 可见4个项目刺激诱发的双侧枕区的负向慢波的波幅高于2个项目诱发的波幅,差异有 统计学意义(O1:P=0.033,02:P=0.036),但是干扰条件下刺激诱发的波幅却接近于4 个项目诱发的波幅(01:P=0.949,02:P=0.928). 榔嘲 嘞 蟪 瀚 王 一:it_2个项目 一・ltⅢ4个项目 一 ltm 蝻 d| llnlKlotr¥2个刺激+2个干扰项目 图4高容量组在3种刺激条件下诱发的ERP差异波的平均波形 2.3 SPM(F)结果 16名受试者2(容量:高和低)×3(3种刺激类型)的析因设计的方差分析结果:F值 第4期 刘忆星等:视觉工作记忆容量与注意控制的研究 55 于当四个相关项目单独呈现一样.可见高低容量受试者均能够添加项目进入记忆里,但 是在有选择地决定这些项目是否添加入WM里的能力上,两者却存在着差异. 3.2视觉工作记忆容量的个体差异与注意控制能力不同有关 、 许多研究Iar]已经证明视觉短时记忆的容量是高度受限的,这种极端的限制使其成为 有效率的结构,该结构只选择环境中呈现于记忆中最相关的客体,限制消耗容量的非相 关项目.研究认为,WM的这种特性主要是与注意控制对其产生作用有关【2' 】.Anderson “ 认为注意和视觉工作记忆是密切相关的认知过程.Engle[91的控制注意模型提出工 作记忆是容量有限的、受注意控制的记忆系统,他们认为WM容量反映的是个体控制性 注意的容量,控制性注意通过有效地激活长时记忆中的相关信息,抑制与目标相冲突的 激活,排除环境刺激干扰等方式来保证WM有效工作,对注意的控制可以使得有限的存 储能力完全应用于认知所需的相关信息.Kane等人【 】发现:个体的WM容量和受控注 意效率之间存在着明显的相关.Conwayf1 通过双耳分听任务进行研究,结果表明高广 度的被试在阻断无关信息的加工上具有更强的能力.以上这些均说明:高WM容量的被 试,能把注意更好的集中在与任务相关信息的保持上,并较好的对分心刺激进行抑制, 而容量低者在整个信息保持过程受到分心物的干扰更大.甚至有学者 认为WM容量 的个体差异主要由两个因素决定:即控制相关信息激活和抑制无关信息激活的能力. 3.3 前额区的注意控制功能参与了视觉wM容量的个体差异机制 研究” 表明前额部能够在高负载及长间隔时帮助处理视觉短时记忆相关的过程, 认为来自于前额尾腹侧区的自上而下的输入能够促进相关视觉客体表征的激活,抑制分 散信息或无关信息表征的激活.Milmine等[1 1研究还发现前额皮层受伤的被试会损害 WM和执行控制能力.来自于单个神经元实验研究发现前额部的神经元可表现出持续的 客体特异性的延迟激活特性,且在呈现分散注意力的刺激后仍保持稳定,以上这些均提 示在WM执行控制加工的过程中,前额皮层起着重要作用 , 】.Vogel 研究发现过 滤有效性和记忆容量高度相关,高容量受试者能有效的过滤掉基于干扰的非相关项目, 但低容量受试者过滤掉干扰项目的过程却被选择性损伤了,他们认为前额叶皮质可能是 负责需要WM的执行控制功能的区域.我们的实验数据通过F值的SPM呈现而建立的 时空模式也显示:容量主效应在高低容量组之问存在着显著效应,而且这种效应主要发 生在前额区,我们的结果也支持前额叶参与了wM容量的个体差异机制,可能起了注意 控制调节的作用. 然而Peer等口叫的研究却发现过滤效率和WM容量之间没有联系,他们认为WM容 量是和加工过程而不是过滤效率相关.不管WM表现是因为加工效率不同还是因为存储 不相关的项目损伤或是由于将相关项目编码成一个有效的形式而加强,可能在调节WM 的前额及储存WM的顶枕叶之间实际上形成了一个紧密相连的神经网络,即视觉WM 激活回路把头皮前部额叶和后部顶枕叶联结起来,并以此来支持一个“全面工作空间”对 视觉wM任务的完成[21-22】. 56 汕头大学学报(自然科学版) 第28卷 参考文献: [1】Vogel E K,Machizawa M G.Neural activity predicts individual differences in visual working memory capacity[J].Nature,2004,428(6984),748—75 1. 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A Study of Relationship between Visual WM Capacity and Controlled Attention LIU Yi-xingl,zHoU Shu2,CHEN Xuan1,LIU Lian、,xU Jie-song3,XIN Tang-xin、. HUA NG Shao-yan4.sHEN Hui—min、 (1.Department of Neurology,The Second Affiliated Hospital,Medical College,Shantou University. Shantou 515041,Guangdong,China,2.Department of Neurology,Nanfang Hospital,Southern Medical University. Guangzhou,510515,Guangdong,China,3.Electroencephalogram Room, rhe Second Affiliated Hospita1.Medical College,Shantou University,Shantou 5 15041,Guangdong,China,4.Department of Pediatrics.The Second Affiliated Hospital,Medical College,Shantou University,Shantou 515041,Guangdong,China) Abstact:Objective:to explore the relationships between individual difference 0f visual WM capacity and controlled attention,and to study the brain mechanism 0f individual differences. Methods:delayed sample matching duty was USed to observe the characteristics of ERP changes of 1 6 participants under the evoking of 3 types of stimuli items.The result of ERP analysis was presented by SPM of F value.Results:the amplitude of evoked negative slow wave in high capacity group and low capacity group are different,and the SPM(F)of the ERP showed significant effects in the frontal region. Conclusion:The individual differences of visual WM capacity are related t0 ability of exclude interference, and their functional sites of brain mav be located in the front of head. Keyword:ERP;WM capacity;individual difference:controlled attention