工作记忆训练_一个很有价值的研究方向

心理科学进展2010,Vol.18,No.5,711–717AdvancesinPsychologicalScience711工作记忆训练:一个很有价值的研究方向*赵鑫1,2周仁来1,2,3(1认知神经科学与学习国家重点实验室,北京师范大学,北京100875)(2应用实验心理北京市重点实验室,北京师范大学,北京100875)(3儿童发展和学习科学教育部重点实验室,东南大学,南京210096)摘要采用不同的训练方法对不同人群的工作记忆进行训练的研究发现,工作记忆能力可以通过训练提高。通过工作记忆训练,个体的阅读能力、智力水平等得到提升。工作记忆的训练还可以改变人类大脑的活动,而且对于特殊儿童临床症状的缓解有一定的作用。工作记忆训练的研究对原有的认知理论以及相关理论模型提出了挑战,为工作记忆训练运用于教育、临床治疗等领域提供了实证支持,也为理解工作记忆开辟了新的方向。未来的研究应致力于改进训练内容、完善训练形式与指标、探索一套与工作记忆缺陷个体临床治疗相结合的工作记忆训练系统。关键词工作记忆;训练;特殊儿童;认知神经;智力分类号B8421引言工作记忆(workingmemory,WM)是指个体在执行认知任务过程中,暂时储存与加工信息的能量有限的系统,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(Baddeley,1992,2001;Barrouillet,Mignon,&Thevenot,2008;Camos,2008)。工作记忆被形容为人类的认知中枢,是当前认知心理学、认知神经科学和发展心理学中昀活跃的研究领域之一。大量的研究表明:工作记忆在个体的认知行为中起了不可替代的作用,已经被看作是个体在复杂认知行为中表现差异的重要的甚至是核心的因素(Caggiano,Jiang,&Parasuraman,2006;郭春彦,2007;蔡笑岳,苏静,2008)。近年来的一些研究发现(Klingberg,Forssberg,&Westerberg,2002;Loomes,Rasmussen,Pei,Manji,&Andrew,2008;Lee,Lu,&Ko,2007;Turley-Ames&Whitfield,2003;Naumann,Richter,Christmann,&Groeben,2008),个体的工作记忆能力是可以通过训练提高的。工作记忆的训练研收稿日期:2009-10-15∗“长江学者和创新团队发展计划资助”(IRT0710)、北京师范大学自主科研基金资助项目(2009SC-3)资助。通讯作者:周仁来,E-mail:[e-mail]究涉及工作记忆与智力的关系问题,工作记忆与推理、问题解决、阅读、数学能力等复杂认知活动的关系问题,并为深入理解人类工作记忆的结构及发展规律等问题提供了理论基础。在教育领域,工作记忆的训练研究可以为特殊儿童(如多动症儿童、孤独症儿童以及学习障碍儿童等)的治疗、干预和教育辅导提供有效的帮助;在临床领域,工作记忆的训练可以为工作记忆缺陷个体的临床干预和治疗提供有效的工具,具有重要的实践意义。本文将介绍国外关于多动症儿童(Attention-deficithyperactivitydisorder,ADHD)、酒精谱系障碍儿童(Fetalalcoholspectrumdisorder,FASD)等特殊儿童的工作记忆训练研究、不同的工作记忆策略训练研究、认知神经科学关于工作记忆训练的研究以及工作记忆训练与智力关系的研究。通过对工作记忆训练研究的介绍和梳理,以期为开发出一套更为科学、系统的、针对不同特殊群体的、多重评价指标的工作记忆训练系统提供理论依据。2工作记忆训练研究2.1工作记忆是可以训练的——来自特殊儿童的证据对于特殊儿童的工作记忆研究一直是工作-712-心理科学进展2010年记忆研究领域的一个热点。同样,对于工作记忆训练的证据昀初也是来自于对特殊儿童的研究。通过对特殊儿童的工作记忆训练,研究者们发现,工作记忆训练显著提高了特殊儿童的工作记忆能力。通过工作记忆训练来提高特殊儿童的工作记忆能力,以此改善特殊儿童以工作记忆能力损伤为核心的发展障碍,进而提高他们的认知水平,为这些特殊儿童的临床干预和治疗提供了实证支持。注意力缺陷多动障碍是一种在儿童期很常见的精神失调。其主要病征是:注意力涣散(inattentive)或集中困难(attention-deficit)、活动量过多(hyperactive)、自制力弱(impulsive)(AmericanPsychiatricAssociation,1994)。而工作记忆缺陷是多动症儿童主要的认知缺陷,被认为与额叶受损有关(Kuntsi,Oosterlaan,&Stevenson,2001;Schweitzer,Faber,Grafton,Tune,Hoffman,&Kilts,2000)。Klingberg等人(2002)采用一种新的工作记忆训练任务对多动症儿童的工作记忆进行了训练。该研究选取了7~15岁的多动症儿童14名,其中7名多动症儿童接受了工作记忆训练,另外7名儿童作为控制组没有接受训练。训练前,所有被试均接受了以下五项测试:(1)视觉空间工作记忆任务(Avisuo-spatialWMtask);(2)Corsi积木模板任务(Corsiblocktappingtask);(3)Stroop色词干扰任务(Strooptask);(4)瑞文彩色推理测试(Raven’sColoredProgressiveMatrices):(5)选择反应时任务(Choicereactiontimetask)。测验结束后,实验组的7名儿童接受了以下四种工作记忆训练任务:(1)视觉空间工作记忆任务(Avisuo-spatialWMtask);(2)数字广度任务(Backwardsdigit-span);(3)词语广度任务(Letter-spantask);(4)选择反应时任务(Choicereactiontimetask)。训练采用阶梯训练法,即根据每个被试在训练任务中的表现和得分,逐步调整训练难度。训练每天昀少20分钟,一周4~6天,至少5周。训练结束后,实验组和控制组的所有被试均接受之前的五项测试。研究结果显示:训练显著提高了个体的工作记忆能力。同时,训练还显著提高了没有经过训练的工作记忆任务的成绩以及瑞文彩色推理测试的成绩。另外,通过大量的头动测试表明,接受工作记忆训练的多动症儿童的肌动活动(motoractivity)显著减少。而在此之前,Cornoldi,Marzocchi,Belotti,Caroli,Meo和Braga(2001)对于多动症儿童工作记忆的研究表明:多动症儿童工作记忆的缺陷并不是由于存储障碍所引起的,而是抑制功能的缺陷导致其工作记忆的缺陷。抑制功能被认为是工作记忆中央执行系统的一个基本成分,为了保证工作记忆中执行系统的顺利进行,在注意转换中,需要抑制已自动化的加工,在刷新过程中,需要抑制不再有用的信息(Zacks&Hasher,1994;陈天勇,李德明,2005)。可见,Klingberg等人针对多动症儿童工作记忆能力的训练,实质上是提高了多动症儿童工作记忆中央执行能力,即对无关信息的抑制能力。在工作记忆任务训练中,多动症儿童的抑制能力得到提高和发展,并且临床症状得到缓解。工作记忆缺陷同样被认为是酒精谱系障碍儿童关键的认知缺陷之一(Rasmussen,2005)。Loomes等人(2008)通过对工作记忆策略的训练来提高酒精谱系障碍儿童的言语工作记忆能力。参加研究的酒精谱系障碍儿童被分为了实验组和控制组,所有的被试均完成三次计数广度(digitspanmemorytask)的测验。基线测试和预测之后,实验组的儿童接受工作记忆复述策略的训练(rehearsaltraining)。结果发现,通过工作记忆复述策略的训练,实验组儿童的言语工作记忆广度显著提高。而且,行为证据和儿童的自我报考显示出实验组儿童在训练后更多的采用了复述策略。同样是针对特殊儿童工作记忆的训练,Loomes等人采取的是复述策略来对酒精谱系障碍儿童的工作记忆进行训练。但是,研究者使用复述策略对工作记忆进行训练,只是针对工作记忆的存储功能进行了相应的训练,并没有涉及到工作记忆昀为核心的成分-中央执行系统,只是针对工作记忆的短时记忆的训练。而且,这种训练方法是否对空间工作记忆也有效？对改善酒精谱系障碍儿童的临床症状有无作用？还有待进一步的探讨。2.2工作记忆策略训练——多方法、多角度的训练对于工作记忆策略的训练,也是工作记忆训练研究中的一个重要方面。研究者采用不同的工作记忆策略对不同的个体进行训练发现,不同的第18卷第5期工作记忆训练：一个很有价值的研究方向-713-策略所起的作用不同,而且不同的策略对不同的个体以及工作记忆各个子系统的影响也不尽相同(Leeetal.,2007;Turley-Ames&Whitfield,2003;Naumannetal.,2008)。Lee等人(2007)探讨了珠心算训练与音乐训练对儿童工作记忆的影响。训练前,实验组和控制组的被试均接受了数字广度(digitspan)、非词广度(non-wordspan)、操作广度(operationspan)、简单空间广度(simplespatialspan)以及复杂空间广度(complexspatialspantasks)的工作记忆测验。研究结果发现,接受了珠心算训练的被试在简单空间广度上的得分显著提高,而在其他任务上的得分没有提高。研究还发现,对于成人而言,参加过音乐训练的被试在计数广度以及非词广度任务上的得分显著高于没有参加过音乐训练的被试;对于儿童而言,参加过音乐训练的被试在所有任务中的成绩都要优于控制组。另外一项关于工作记忆策略训练的研究,探讨了不同策略对不同工作记忆能力个体的影响,以及训练前后工作记忆广度与阅读能力之间的关系(Turley-Ames&Whitfield,2003)。研究发现,使用复述策略对工作记忆进行训练,使得工作记忆广度提高。与其他的策略相比较,复述策略训练对于低工作记忆广度的个体更为有效。而且,在复述策略训练后,工作记忆广度与阅读能力之间的相关也得到提升。研究者对不同的工作记忆训练策略进行比较,以寻求哪种策略更为有效、更为敏感,进一步深入和细化了工作记忆训练的研究。但是,这些训练策略,究竟训练或是提高了工作记忆中哪些成分和子系统？如珠心算训练与音乐训练,究竟是提高了工作记忆中的中央执行系统还是提高了存储功能？相关的研究均未能体现出来。2.3工作记忆训练改变大脑——来自认知神经科学的研究近年来,随着认知神经科学的兴起和发展,脑电和脑成像的研究技术为人类认知的研究提供了强有力的研究手段。在工作记忆训练研究中,研究者们借助脑成像研究技术,为工作记忆的训练提供了更为客观的认知神经评价标准。研究发现,通过工作记忆训练,与工作记忆相关的脑区的激活有所增强。而且,研究者还进一步探讨了与工作记忆训练相关的大脑生化机制(Westerberg&Klingberg,2007;Olesen,Westerberg,&Klingberg,2004;McNab,Varrone,Farde,Jucaite,Bystritsky,Forssberg,&Klingberg,2009;Dahlin,Neely,Larsson,Bäckman,&Nyberg,2008)。Westerberg等人(2007)在之前相关研究的基础之上,以视—空工作记忆任务(Avisuo-spatialWMtask)、数字倒背(Backwardsdigit-span)以及字母广度(Letter-spantask)三项任务作为工作记忆训练任务,对工作记忆的训练进行了一项fMRI研究。有三名成年被试参加了实验。训练中,训练任务的难度根据被试的表现和得分逐步提高。被试每天每个任务进行30个trials的训练,每天训练将近40分钟。在训练前和训练后被试分别进行了工作记忆任务和基线任务的扫描(任务见图1