工作记忆的文献综述

工作记忆的文献综述一工作记忆的概念（一）工作记忆的提出与发展工作记忆最早是由Miller等人(Miller，Galanter，&Pribram，1960)在他们的经典力作《行为的计划与结构》中提出，后来工作记忆被用在计算模型上(Newell&Simon，1972)，以及一些要求动物在实验中保持信息的动物学习研究中(Olton，1979)。随着认知心理学的深入研究，工作记忆被运用于包括临时维持和处理信息的系统。工作记忆(workingMemory，WM)是一个允许同时贮存和管理临时信息过程的有限容量系统，是使信息有益于得到更深一步加工而在活动过程中维持和管理临时信息的过程(Baddeley，1986，2000，2003)。（二）工作记忆模型AtkinsonandShiffrin(1968)把工作记忆运用到单一的短时记忆贮存器中，而Baddeley和Hitch(1974)把工作记忆用于包括多成分的系统中。Baddeley和Hitch在模拟短时记忆障碍的实验基础上，从两种记忆存储库理论中的短时记忆的概念出发，提出了工作记忆的三系统概念，用“工作记忆”代替了原来“短时记忆”的概念，工作记忆分成三个子成分，分别是中枢执行系统、视觉空间初步加工系统和语音回路。2000年，Baddeley在对原有工作记忆模型基础上进行了修改，提出了情景缓冲器概念，作为对三系统概念缺陷的补充。目前，Baddeley的新工作记忆模型的国内外研究者公认的工作记忆模型。工作记忆的中央执行系统是工作记忆的核心，也是解释个体差异的核心。一般情况下，判断工作记忆的个体差异并不能完全根据完成任务的优劣情况，因为工作记忆能力高的个体并不一定总会比工作记忆能力低的个体更好地完成某一任务。但是，如果对任务加以干扰，高工作记忆的个体便能表现出很好的对抗干扰能力。这种对抗干扰的能力被称之为执行性注意控制能力(executiveattention。onirol)，其功能可以控制注意指向目标刺激，从而抑制无关的干扰，从这个意义而言，任务的效率更高。因此，执行性注意控制的能力被认为是工作记忆个体差异的本质(Engle，cantor，Carullo，1992)。Engle(1992，2001)最初提出控制性注意模型作为衡量工作记忆个体差异的重要机制之一，他认为控制性注意是一个不受领域约束而有限制地进行控制加工，或在面对干扰、分心刺激时，将注意中心保持在与任务相关信息上的机制。个体在控制性注意系统的部分或全部存有差异，就能导致在中央执行系统中出现明显差别，所以说，控制性注意能力是最基本的决定因素。此外，抑制也是中央执行系统功能的重要作用机制。抑制就是由于另一较强信息单位的活动使得先前信息单位激活水平下降。抑制机制对中央执行功能的作用主要体现在下面两个方面:第一，它阻止无关信息进入工作记忆，并且对已进入工作记忆的无关信息进行快速压制;第二，它使个体对先前加工过的但与当前记忆任务暂时没有关联的信息进行控制，从而把工作记忆的资源限制在当前任务或者与目标相关的范围之内。视觉一空间模板(或称视一空工作记忆)是工作记忆的一个附属系统，主要负责对视觉信息在接受进一步处理前的暂时存储。视觉空间模板主要处理视觉空间信息，在视觉空间画板的研究上，大量证据表明视觉空间WM本身又可分成一些独立的子成分，如:脑成像研究发现视觉客体信息和视觉空间信息的WM激活了各自独立的特殊脑区，对视觉信息复述机制的研究也取得了一定进展。视觉空间画板可细分为视觉缓存visualcache)和内部抄写器(innerscribe）两个成分。前者主要用于视觉信息的被动储存，后者主要参与视空信息的动态操作和复述。语音环路(又称语音工作记忆)是工作记忆成分模型中又一个重要的部分。1998年Baddeley,Gathercole&Papagno等人提出“语音回路是一种为了短暂保持语言刺激和再认而存在的系统”，这些功能只不过是一些派生的功能，而语音回路的真正机能是“语言习得”，并且提出了有关语音回路结构的一些理论观点。语音环负责以声音为主的基础信息的储存与控制，该子系统也由两部分组成，一部分是语音存储，另一部分是发音控制加工。人们对语音回路的进化论意义有了深入了解。以往的研究主要考察语音回路在言语性刺激暂时保存中的作用，最近Bdadelye等指出，这种保存只是派生的机能，语音回路真正的机能在于语言掌握，对于它的测量主要通过言语复述任务来进行，如数字或词的短时记忆广度任务(王明怡等，2005)。这部分之所以重要是因为他们不仅涉及了有关语音回路结构方面，还涉及到了有关语音回路与常时记忆之间关系，以及工作记忆与长时记忆关系的内容，所以在工作记忆的研究方面是有着重要作用的。（三）工作记忆与短时记忆的区别[1]直到今天很多教科书都还依旧将工作记忆等同于短时记忆（如张春兴的《现代心理学》等等）。虽然短时记忆与工作记忆的含义以及概念有相通的地方，但是短时记忆与工作记忆是不同的两个概念，并且对于这两个概念应该从机能的角度和构成的角度两个方面加以区分。第一，从机能的角度加以区分。如果从机能的角度考虑工作记忆，它所保持、存储的信息是以后复杂的认知活动中不可缺少的，并且基于这种存储基础上的处理与加工是以后复杂的认知活动的前提条件。举一个例子，比如说心算中的记忆就是一种工作记忆。而短时记忆的机能仅仅是起到对信息的存储作用，其存储的信息未必一定是下一步认知活动所要运用到的信息，比如说我们要打电话，所查到的一个电话号码，我们拨过这个电话以后就忘了。如果仅从对信息的存储这一角度考虑，工作记忆与短时记忆是相通的，但是在机能方面工作记忆比短时记忆，多了一个前期的第二，从构成的角度加以区分。与机能的角度不同的是，工作记忆与短时记忆在系统结构，构成水平上的区分是相当复杂的。工作记忆系统与短时记忆系统到底是两个完全独立的系统，还是短时记忆系统包含工作记忆系统，还是反之，这一直都是人们争论的话题。但是支持工作记忆系统包含短时记忆系统的人要相对多一些。Baddeley&Logie于2002年、Cowan于1999年的研究都支持这种Engle的话说就是，工作记忆系统是由“短时记忆”和“控制加工机能”两个部按照两种记忆存储库理论的观点，短时记忆的存储仅仅靠“短时记忆存储库”这一个单一的功能是无法实现的。要想实现短时记忆的机能，“控制加工机能”是不可缺少的重要部分。从这个观点出发“工作记忆”与“短时记忆”在组成结构上并没有大的差别，都是由“短时记忆”和“控制加工机能”所构成的。但是“工作记忆”与“短时记忆”在组成结构的差别上就在于工作方式上的不同，“控制加工机能”比“短时记忆”更依赖于“控制加工机能”，并且这种“控制加工机能”不仅仅是一种保持机能，在此基础上为了更好的支持认知活动中记忆，还担当着更加复杂的任务。二工作记忆与学习困难的研究[2]WM被认为是人类认知活动的核心,是学习、推理、问题解决和智力活动的重要成分。目前,WM已成为儿童学习困难研究中的焦点问题。大量研究发现,儿童的WM能力与其学业成绩密切相关。WM能力与阅读、数学、言语理解等成绩之间的确定关联已得到证实。（一）阅读困难儿童的WM研究许多研究显示,阅读困难(readingdisabilities,RD)儿童与阅读正常儿童之间在阅读、写作以及其他认知功能方面的差异可以归因于WM的缺陷。多数研究认为RD儿童的言语WM能力显著低于视空间WM能力,这一差异被认为是RD儿童语音储存系统缺陷所致。因此,关于RD的WM研究主要集中于Baddeley多成分WM模型的语音环方面[9]。研究发现,RD儿童对生词或无意义单词的发音能力低于非RD儿童[10];另有研究显示,诵读困难(dyslexia)的一个最主要特征是缺乏适当的单词辨认技能[9]。Poblano等研究发现,诵读困难儿童语音加工能力低于控制组而执行加工能力与控制组无差异[11]。这些结果均提示RD儿童对语音系统的运用或操作存在缺陷。deJong[12]曾对一组阅读困难儿童的WM作过较全面系统的研究。研究对象为18名RD儿童,18名同龄阅读正常儿童和18名低龄阅读水平匹配儿童。研究内容涉及一般短时记忆容量(单词广度和数字广度)、WM容量(计算广度、阅读广度、计数广度)、执行加工(星星计数测验,starcountingtest,SCT)、加工速度(计算速度、阅读速度、计数速度、视觉搜寻速度)等方面。结果发现,RD组各项WM成绩(阅读广度、计算广度和计数广度)均低于对照组,并且这种差异不能用加工效能缺陷来解释。Swanson等关于RD儿童的一系列研究也证明,RD儿童存在言语WM缺陷,并且这种缺陷似乎不能解释为加工效能不足,而更可能是储存容量受限所致,因为提供提取支持(线索提示)并未使RD的WM成绩获得明显改善[10,13-16]。有关正常学习儿童或优秀学生的研究也发现,高单词广度与高语言能力相关,而高数字广度与高数学能力相关[17],提示语音系统与阅读和言语能力有关。在上述众多研究指出RD存在语音系统缺陷的同时,也有不少研究认为,RD的WM损害不仅累及语音系统,也可能涉及视空间系统和更一般性的中央执行系统。Swanson同时采用言语WM任务(语音广度、语义联想)和视空间WM任务(视觉矩阵)对不同年龄组(7岁、10岁、13岁、20岁)的100名RD的研究结果显示,RD组各项WM成绩均低于熟练阅读组,这种差异在各年龄组均存在[13]。这表明,RD的WM缺陷是跨领域的。Swanson的另一项研究发现,匹配RD和非RD儿童的执行加工能力后,两组在各项WM任务(语音广度、语义联想、视觉矩阵)上的成绩相当,且在线索提示条件下的改变量也一样,提示RD的WM损害与中央执行系统缺陷有关[10]。为了考察语音系统和中央执行系统在RD儿童阅读理解中的相对作用大小,Swanson曾对RD儿童WM的3个成分(语音环、执行加工、视空间模板)同时作了研究。结果显示,RD儿童的语音加工和执行加工均显著低于对照组。在剔除阅读理解、语音加工和长时记忆能力的影响后,两组间执行加工能力的差异依然存在,这一结果也说明RD儿童存在一般性的执行加工系统缺陷[15,16]。有研究者认为,WM与阅读技能之间的关系可有两种理论解释。第一种解释是,对阅读新手或不熟练阅读者来说,字词解码是一件缓慢而费力的事情。由于形—音转换尚未达到自动化的程度,在对单词每一个细小片断的加工过程中,必须将形—音转换规则始终牢记于心,这就少不了WM的参与。此外,形—音转换的过程性产品—每一个音素都必须暂时保持在记忆中以便最终联结成完整的字音。对于这些阅读者而言,阅读是一个加工和储存同时进行的过程,因而WM的缺陷将引起阅读技能发展迟滞。第二种解释是,WM能力影响元语言能力(metalinguisticabilities)的发展。例如,语音觉知(phonologicalawareness)被认为是一种重要的元语言能力,是早期阅读技能获得的重要决定因素和阅读困难的原因之一。而在各种语音觉知任务中,如音素划销测验,WM比短时记忆更重要,因为这些任务需要对于语音的储存和加工[15,18]。（二）数学困难儿童的工作记忆研究针对不同学习困难亚型的研究发现,阅读困难和数学困难的WM缺陷表现出不同的特点。与阅读困难的WM缺陷或多或少涉及语音系统相比,数学困难则常表现出与执行加工、策略选择以及算法知识等高级技能有关的WM缺陷[18-24]。例如,有关数学困难(mathematicaldisabilities,MD)儿童数学问题解决过程的分析发现,MD儿童较少运用有效策略提取信息,较少直接从记忆中提取答案,而更多地依赖于数手指或口头计数等策略。Keeler和Swanson曾设计一实验以探讨策略知识和策略选择对MD儿童WM的影响[18]。其研究对象为54名MD儿童,研究内容包括一项言语WM任务和一项视空间WM任务。言语WM任务为数字句子广度任务(digitsentencespantask):一系列句子中包含数字信息,如“去枫木街2-9-8号的超市”,“去榆树街8-6-5-1号的