客體工作記憶存儲的行為和認知神經心理學研究

客體工作記憶存儲的行為和認知神經心理學研究

1中央執(zhí)行系統(tǒng)和情境緩沖器內存（內存）是巴特等人（1992年、1998年和2000年）提出的一個概念。這是一種用于臨時加工和存儲信息的存儲能量有限的記憶系統(tǒng)。工作記憶的模型包括四個部分:中央執(zhí)行系統(tǒng)(centralexecutivesystem),視覺空間模板(visual-spatialsketchpad)、語音回路(phonologicalloop)和情景緩沖器(episodicbuffer)。其中,中央執(zhí)行系統(tǒng)為控制系統(tǒng),情境緩沖器是一個能用多種維度代碼儲存信息的系統(tǒng),為語音回路、視覺空間模板和長時記憶之間提供了一個暫時性信息整合的平臺,同時,通過中央執(zhí)行系統(tǒng)將不同來源的信息整合成完整連貫的整體。情境緩沖器和視覺空間模板、語音回路共同受到中央執(zhí)行系統(tǒng)的控制(魯忠義,杜建政,2008)。語音回路和視覺空間模板為存儲系統(tǒng),分別用于存儲語言信息以及客體和空間信息(Baddeley,2000)。視覺空間模板負責處理視覺信息,研究中多使用“視覺工作記憶(visualworkingmemory)”的名稱。視覺信息包括空間和客體兩方面,進而出現(xiàn)空間工作記憶和客體工作記憶的劃分?？腕w指現(xiàn)實中存在的各種物體,如建筑物、幾何圖形、面孔等?？腕w都是由顏色、形狀、紋理、方位等不同維度特征的視覺信息組合而成,大腦把這些視覺信息整合成一個客體的過程叫做特征捆綁(肖英霞,劉昌,2008)。近年來,隨著現(xiàn)代科學技術的發(fā)展,人機界面的設計要求人們必須明確視覺工作記憶的加工存儲機制,從而使得該領域的研究成了當前工作記憶研究的熱點問題(沈模衛(wèi),易宇驥,張峰,2003)。2關于物體數(shù)據集的性能研究2.1視覺記憶能力2.2關于物體工作記憶的研究模型2.3視覺客體工作記憶的存儲單位關于視覺信息在視覺工作記憶中存儲方式問題,初始是基于特征的存儲機制(feature-basedstoragemechanism)的提出,即視覺客體工作記憶中的存儲單位是特征,每一維度的特征都有自己獨立的存儲子系統(tǒng),因而整個視覺工作記憶擁有眾多的特征存儲子系統(tǒng),客體的不同維度的特征被分別保存在相互獨立的子系統(tǒng)內,影響記憶容量的因素是特征的數(shù)目,而不是客體的數(shù)目,每個客體擁有幾個構成特征,就要占用幾個容量單位。于是,人們在實驗研究的基礎上否定了基于特征存儲的理論解釋,提出了幾種客體特征可以捆綁起來進行存儲的關于視覺客體工作記憶存儲機制的假說(李廣平,2004)。2.4皮質特征的綁合研究綜合視覺客體工作記憶加工的三種假說,可以看出它們均包含一個概念即“特征捆綁”。來自視覺搜索和選擇性注意的研究表明,人們可以很容易地根據客體某一特征(如顏色將其從其他物體中搜索出來;來自解剖學和生理學的證據也都表明,大腦皮層存在多個視覺區(qū)域,不同區(qū)域的腦細胞會對外界刺激物的不同特征做出選擇性反應,如形狀是在下顳葉皮層進行分析加工的,顏色是在皮層V4區(qū)域進行的,而運動等空間特征則在枕葉到頂葉的背側通路上得到表征(陳彩琦,付桂芳,金志成,李堅,2004)。但是,人們在通常情況下并沒有意識到自己已對客體的特征進行過分析,而總是把世界的客體知覺為一個統(tǒng)一的整體,這意味著大腦需要把散布于不同皮層區(qū)域的分散信息合理而快速地聯(lián)結在一起,這種現(xiàn)象就是知覺加工過程要完成的一個重要任務——“特征捆綁”(Featurebinding)。由于客體的這一特性,使對客體工作的研究大都集中在單個特征以及捆綁的特征中是如何被存儲和加工的問題上。(劉志華,金志成,2006)。3關于物體工作數(shù)據的認知神經研究3.1額頭葉在視覺記憶中的作用3.24-邊緣、枕頭和前葉在視覺記憶中的作用3.3視空間工作記憶的保護以上的研究結果表明,視覺工作記憶的認知神經機制可能包括前額葉、枕葉、顳葉以及頂葉等多腦區(qū)的共同參與,前額葉在視覺工作記憶加工過程中起到了監(jiān)控和執(zhí)行控制作用,頂葉可能更多的參與空間信息的加工,而客體工作記憶的加工則更多地依賴于顳葉。不過,由于腦損傷患者的研究結果與腦功能成像研究結果并不一致;因此,很多學者對此也提出質疑:視空間工作記憶對于視覺客體和空間的處理是否可以完全分離,還是受到某一腦區(qū)的調控;這就需要結合腦功能成像和腦損傷患者的神經心理學進行相互印證的方法來揭示不同腦區(qū)在視空間工作記憶加工中的具體作用(席春華等,2008)。4關于研究的問題和建議目前研究認為:(1)存儲容量。視覺工作記憶的容量是有限的獨立的成分;(2)研究范式。研究者常選擇變化檢測范式中的三種形式:單檢測,整體檢測和雙任務設計;(3)存儲方式。如果客體由多個特征組成時,特征整合于同一客體相同部分的記憶績效優(yōu)于整合于同一客體不同部分,說明了同客體內部特征之間的綁定關系影響記憶績效;當客體是由不同維度特征具有同一特征數(shù)值構成時,記憶的準確性就會因為特征維度的異質性而提高。(4)認知神經科學的發(fā)現(xiàn)?？腕w在大腦中的加工存在層級性,顳葉主要負責視覺客體工作記憶的加工,不同維度特征的加工和整合是在腹側通路完成。對于該領域所面臨的有待于解決的問題,本文嘗試性地提出展望。1)客體工作記憶容量的研究中,不僅僅是對于容量值有限性存在爭議,對于客體的存儲容量取決于客體數(shù)量還是特征的復雜性也存在爭議。對于視覺工作記憶容量的研究中,最多實驗證據支持的是“弱客體”假說,并不否認存儲單位是客體的說法,同時強調客體所含特征的種類、數(shù)量、綁定關系、呈現(xiàn)時間及客體所含特征的維度和整合方式等信息復雜程度對客體工作記憶容量的影響,就是缺少了系統(tǒng)的探討。因此,系統(tǒng)詳細的探討能夠明確對視覺工作記憶容量產生影響的因素,改善目前間接測量記憶容量的方法,有助于加深理解視覺工作記憶的問題。2)現(xiàn)有的研究范式主要是變化檢測范式。目前存在的問題是,檢測階段很可能會受到記憶提取或比較效率的影響;在被試做“同”或“異”的反應階段存在兩種不同的心理機制;在檢測階段如果初始刺激的提取,且與檢測刺激的比較過程耗時較長,都可能會因為遺忘而失去部分記憶內容。采用單檢測方式或者采用在檢測刺激中僅對指定的刺激進行反應,在一定程度上可能降低干擾。在操作反應階段,要求被試僅對檢測刺激組與初始刺激組完全相同的做出反應。因此,改進已有的研究范式或引進其他研究范式,增加對認知活動的實時記錄,進一步拓展對測量過程內部加工機制的研究。4)三種假說的爭論點在與存儲單元是否是整合的客體或特征?！皬娍腕w”說,以客體為基本的存儲單位的視覺工作記憶,每個客體所整合的特征數(shù)目并不會影響記憶容量,也不會占用其他認知加工資源?！叭蹩腕w”說是基于客體和基于特征為單位進行存儲的,特征與客體的存儲共同占用一個存儲系統(tǒng),它們之間相互競爭記憶資源。其實,無論是基于客體的還是基于特征的視覺工作記憶都是代表著記憶不同的加工層次。而雙重存儲說就是融合這兩種假說,能夠解釋相當一部分的實驗現(xiàn)象。對于三種假說已有的實驗研究需要在兩方面做出更進一步的完善,一是針對多維度特征客體?，F(xiàn)有的研究多數(shù)是針對兩維度特征的客體,生活中多維度信息含量的客體存在的更多一些,而它們能更清楚的區(qū)分特征與客體之間競爭資源的問題;二是針對多維度特征的視覺信息。現(xiàn)有的多維度特征構成客體的研究,如沈模衛(wèi)等(2007)所進行的顏色、缺口、朝向等三個維度的特征存儲研究,這些多維度特征不是客體,還包括了空間位置信息,現(xiàn)有的心理行為學和認知神經心理學的研究已經表明,視覺工作記憶中空間信息與客體信息是分開加工與存儲的,因此這些材料不能更好地說明視覺信息中的存儲和資源占用問題。5)近幾年,各種認知神經科技術的快速發(fā)展,為認知功能的腦功能定位研究提供了很好的工具,同時腦損傷患者的研究結果,越來越能確定腦與客體工作記憶之間的認知關系。但是國內外在腦損傷患者方面的研究還相對較少,因此還需要更多這方面的研究來驗證神經功能成像的研究結果,從而真正揭示客體工作記憶中認知神經的加工機制。工作記憶容量問題,一直都是工作記憶研究關注的主要方面之一。正如,Miyake等人(1999)所言,資源有限性的實質是工作記憶研究中關鍵的理論難點之一。因為它不僅是認知加工的一項預報指標,且被認為是區(qū)分個體之間以及特殊群體之間能力差異的基礎。關于視覺工作記憶容量的研究,在工作記憶系統(tǒng)中存在著兩方面的意義。首先,視覺工作記憶系統(tǒng)是有限能量存儲,其次,視覺工作記憶系統(tǒng)是暫時性加工。有學者對此進行了較為深入的研究。針對視覺工作記憶容量研究是基于Baddeley(1992,1998)的視空間模板理論,由空間位置工作記憶容量的研究而開始。Trick和Pylyshyn采用追蹤任務,對視覺工作記憶容量進行研究。在實驗中,要求被試對一些小項目(如小圓點)計數(shù)。他們發(fā)現(xiàn),被試把握4個項目時,能夠將其同時置于注意范圍之內,進行加工;而當項目數(shù)量超過4個時,計數(shù)過程中就需要轉換注意,進行序列加工。Trick和Pylyshyn還進一步發(fā)展了“多目標追蹤”(multi-objecttracking)范式。研究結果發(fā)現(xiàn),被試只能同時追蹤4個圓點,如果閃爍圓點的數(shù)量再多一些,被試就無法準確追蹤,不能正確指出它們最終的位置。由此推斷視覺工作記憶容量可能為4個左右(杜建政,魯中義,劉國學,2001)。Luck和Vogel在1997年的一項實驗中,給被試呈現(xiàn)一些帶有不同顏色的方塊的初始刺激,然后呈現(xiàn)檢測刺激,讓被試判斷刺激是否一致。結果顯示,視覺客體工作記憶容量是3~4個客體,視覺客體工作記憶的容量僅與客體的數(shù)量有關,而與客體中所包含的特征數(shù)量和種類無關。也就是說,由不同維度特征整合客體的容量與單維特征客體的容量相同。同樣,Todd等人(2004)采用上述類似的實驗范式,將初始刺激改為不同顏色的圓點,得出與Luck等人(1997)研究基本一致的結果,而發(fā)現(xiàn)這種容量限制可能與頂葉有關。認知神經方面,Jiang等和Delvenne等的研究認為,空間構形(spatialconfiguration)作為工作記憶中不同刺激項目之間的空間位置關系,也能存儲在視覺工作記憶中,且在有些條件下能提高視覺工作記憶的容量。Delvenne等新近的研究發(fā)現(xiàn)基于客體的編碼有助于對同一客體不同部分特征的記憶,且利用空間構形的編碼信息還可顯著增強這種效應。另有,Alvarez等的研究表明,視覺工作記憶容量會隨著知覺編碼階段難度的提高而減小,即客體的信息負荷(informationload)影響記憶容量(李鵬,沈模衛(wèi),郎學明,陳碩,2007)。Eng等人(2005)的研究也證明了同樣的結論。Davis等對視覺工作記憶的容量是固定的4個客體的觀點提出了反對。他們指出,在以往的研究中,隨著客體數(shù)目的增多,視覺刺激所占據的表面積也同時增大,這樣視覺刺激所具有的特征信息量也自然增加。所以,這些研究發(fā)現(xiàn),隨著客體數(shù)量增加而記憶績效降低這類結果也許反映的并不是客體數(shù)量自身的效應,而是相關知覺信息量同時隨客體數(shù)量增加所帶來的效應。他們通過實驗發(fā)現(xiàn),當實驗刺激所占據的空間區(qū)域大小恒定時,客體數(shù)量變化對記憶績效不再具有影響(李鵬等,2007)。同時,Vogel等通過神經電生理的研究,結果亦顯示在視覺工作記憶對于物體項目數(shù)存儲容量能力方面,個體之間也存在差異,提示視覺工作記憶的最大容量并不是固定不變的。而Olesen等研究認為視覺工作記憶的容量可以通過訓練來提高,這種神經可塑性主要與前額葉和頂葉的功能改變有關,不過Olesen在訓練前和訓練后采用了相同的實驗材料。后來Olson等通過研究認為,相關學習只是調控了那些需要記憶保持的信息內容,而不是直接提高工作記憶的容量(席春華,朱幼玲,汪凱,2008)。上述的研究再次表明,視覺工作記憶是對有限能量(即視知覺信息)進行暫時性加工和存儲的系統(tǒng),同時,客體的信息負荷影響著視覺工作記憶的容量,但是否能通過訓練和學習來提高視覺工作記憶的容量還有待進一步的研究來證實。目前,研究者一般采用變化檢測范式(changedetectionparadigm)來研究客體的加工特性。它是前后呈現(xiàn)兩組刺激,然后讓被試進行一致性判斷,即先呈現(xiàn)初始刺激組,間隔一段時間之后,再呈現(xiàn)檢驗刺激組,要求被試對檢測刺激組與初始刺激組的“異”或“同”的進行判斷,并做出反應。實驗中要求被試重復說習慣化了的詞語或數(shù)字,如“an,an,an”等,抑制干擾語音回路的影響,即發(fā)音抑制(articulatorysuppression)。研究者根據所關注的問題,結合被試判斷的記憶績效指標,從而對所研究問題作出推斷。常見的變化檢測范式有:單檢測,整體檢測和雙任務設計(Wheeler&Treisman,2002)。單檢測是只呈現(xiàn)一個檢測刺激,要求被試判斷是否在初始刺激組中出現(xiàn)過;整體檢測通常是檢測組的刺激數(shù)目與初始刺激相同,只是某些特征或者特征的組合方式發(fā)生了變化;雙任務設計是為了控制,排除或者分離某些因素而進行的雙任務結合呈現(xiàn)方式。另外,在變化檢測范式的基礎上,研究者分別從行為和神經成像的角度探討了客體工作記憶中單一特征和捆綁特征的加工。2.3.1視覺工作記憶的記憶特征該理論強調絕對基于客體的存儲,也稱為強客體存儲說。以客體為基本的存儲單位的視覺工作記憶,將各種特征的視覺信息整合成客體存儲于工作記憶中,不是特征方式的存儲,因此視覺工作記憶容量取決于客體的數(shù)目而不是特征數(shù)目和種類。每個客體所整合的特征數(shù)目并不會影響記憶容量,也不會占用其他認知加工資源,對特征的存儲是“免費”的。Luck等(1997;Vogle,Woodman,&Luck,2001)探討了視覺工作記憶的存儲單位是客體還是特征。他們采用含有不同維度特征的刺激材料進行檢測。在朝向顏色的實驗中,分別向被試呈現(xiàn)三組初始刺激組和檢測刺激組,每組刺激內有四條包含方向和顏色的線段。第一組,判斷顏色,即朝向恒定,顏色變化;第二組,判斷朝向,即顏色恒定,朝向變化;第三組,判斷朝向和顏色,即顏色和朝向均發(fā)生改變。在第一組和第二組試驗中被試記憶的是4個特征,而第三組記憶的則是8個特征(4個顏色和4個方向)。結果顯示,在上述三組試驗中,被試的記憶準確率無顯著差異。而后,Luck等增加了客體的特征(即顏色、朝向、大小、中間有無分隔),要求被試進行4個特征客體和1個特征客體的記憶,結果也沒有發(fā)現(xiàn)差異。說明被試的準確率只取決于客體的數(shù)量,而與客體所包含的特征數(shù)量無關,因而視覺工作記憶基本的存儲單位是整合了不同緯度特征的客體。他們進行了進一步的研究,比較了單色塊和嵌套雙色塊(一個方塊中內嵌一個不同顏色的小方塊)的記憶績效。在呈現(xiàn)的方塊數(shù)量相同的情況下,雙色塊和單色塊的記憶績效不存在顯著差異。但必須明確,試驗中被試需要記憶的雙色塊顏色數(shù)量是單色塊的兩倍。該結果同樣支持了視覺工作記憶存儲單元為整合客體的觀點,而與組成客體的特征數(shù)量和種類無關。后來,Klaver等人(1999)采用ERP的方法研究單一特征記憶和捆綁特征記憶的腦區(qū)功能分布和時程問題,發(fā)現(xiàn)記憶單一特征和記憶捆綁特征有著相同的的腦區(qū)激活模式,也驗證luck的觀點。Lee等人(2001)的研究結果表明,視覺工作記憶存儲客體不受所處的空間位置的影響,客體的特征是以捆綁形式存儲。最近,Johnson,Hollingworth和Luck(2005)的研究依然支持了工作記憶在存儲時是整合客體的觀點,同時他們的實驗結果顯示,捆綁特征的存儲不需要注意的持續(xù)參與。Gajewski等人(2006)的研究也證實了,視覺工作記憶存儲的單元是整合的客體,特征是以捆綁形式存儲的,而客體的存儲不需要注意的持續(xù)參與。2.3.2視覺客體工作記憶的容量該理論亦稱為弱客體存儲說?？腕w并不是視覺工作記憶唯一的存儲單位,特征也是存儲單位。因此視覺工作記憶容量不僅僅取決于客體的數(shù)量,同時受到客體的特征維度與特征整合方式等結構的影響。在弱客體說中,特征與客體的存儲共同占用一個存儲系統(tǒng),它們之間相互競爭記憶資源。Olson和Jiang在2002年提出了“弱客體說”,客體和特征的存儲共同占用一個存儲系統(tǒng),客體與特征之間相互競爭記憶資源,他們共同決定著視覺工作記憶的容量。Olson等在對大小與方向以及顏色與方向等特征的整合方式的研究中,發(fā)現(xiàn)同一維度特征上客體具有不同特征數(shù)值時,記憶容量受限于特征值的數(shù)量而非客體的數(shù)量。當客體是由同一特征數(shù)值不同特征維度組成時,記憶績效就會因為特征維度的異質性而提高,如記憶四個顏色和四個形狀的成績優(yōu)于記憶八個顏色(或形狀)。Xu等人(2002,2002,2006)研究發(fā)現(xiàn)了工作記憶容量不僅僅取決于客體數(shù)量,而且與構成客體的特征信息復雜程度有關,還發(fā)現(xiàn)決定客體特征整合和視覺工作記憶容量信息總量的關鍵因素是客體組成成分間位置的接近性和連通性。如果客體是由多維度特征組成時,特征整合于同一客體相同部分的記憶績效優(yōu)于整合于同一客體不同部分,說明了同客體內部特征之間的綁定關系影響記憶績效;當客體是由相同維度的特征(如四種形狀)組成時,特征數(shù)值就會對客體記憶產生影響。Xu等人(2006)提供了神經成像研究的證據來進一步驗證視覺客體工作記憶容量不僅受到客體數(shù)目的影響,還受客體特征維度和特征的整合方式影響?！叭蹩腕w”假設還得到了Davis(2005),Delvenne(2006)等人的實驗證實。上述研究結論支持“弱客體”假說,說明視覺客體工作記憶容量不僅取決于客體數(shù)量,也受客體所含特征信息復雜程度的影響,特征與客體的存儲共同占用一個存儲系統(tǒng),它們之間相互競爭記憶資源。這些與“強客體”假說并不相符。2.3.3主觀特征間并行存儲的研究該理論亦稱為雙重存儲機制(dual-storagemechanism)說。視覺工作記憶系統(tǒng)是由眾多特征存儲的子系統(tǒng)組成,客體的不同維度特征平行地存儲在各自維度特定的子系統(tǒng)中,同時特征間通過捆綁,組成一個完整的客體,這種捆綁是可以被保持的,有賴于注意資源,不需要占用各維度特征子系統(tǒng)的記憶容量。同時,如果由同一維度的多個特征數(shù)值組成的客體,由于特征子系統(tǒng)的容量有限,特征內部會出現(xiàn)單個特征量間的相互競爭,如由紅、藍、黃、綠構成的客體就會出現(xiàn)四種顏色之間的競爭。2002年,Wheeler和Treisman提出雙重存儲機制假設,用于解釋客體在視覺工作記憶中的存儲方式。他們針對客體工作記憶指出兩方面應注意的信息:單一特征記憶和特征捆綁記憶。Wheeler和Treisman首先使用了類似于變化檢測范式中整體檢測的方式,采用單色色塊和雙色色塊作為實驗材料,結果發(fā)現(xiàn),前后刺激組檢測的記憶績效取決于每組刺激的特征數(shù)目而不是物體數(shù)目,說明雙色色塊是由同一客體同一維度多個特征數(shù)值的客體構成,且工作記憶存儲特征的容量是有限的。接下來的實驗,由顏色和形狀作為客體的兩種特征。首先呈現(xiàn)3個或6個單色色塊組成的刺激組,而后的檢測刺激組呈現(xiàn)四種變化:僅變化顏色,形狀保持恒定,為正方形;僅變化形狀,顏色保持恒定,為白色;一半變化顏色而另一半變化形狀,隨機呈現(xiàn);顏色和形狀不變,捆綁范式發(fā)生變化。分別進行整體檢測和單檢測,試驗結果顯示,在整體測試的條件下,第二種變化的記憶績效顯著高于第一種變化,第三種變化的記憶績效處于他們之間,第四種捆綁條件下的記憶績效最差。而在單檢測條件下,第四種變化的記憶績效與其他三種變化一樣。說明客體特征間并行存儲,每一維度的特征(顏色、形狀、空間位置等)都有相互獨立的專有的存儲區(qū)。特征間通過綁定組成整合的客體,其綁定關系的存儲并不耗費各維度特征的存儲容量,但有賴于注意資源保持。Fencsik等人(2003)研究也得出了一致的結果。Delvenne和Bruyer(2004)的研究基本上支持上述結果,并發(fā)現(xiàn)在客體單位的組成中,單個特征是可以進行編碼的。最近,沈模衛(wèi)等考察由顏色和形狀兩基本特征組成的視覺客體的工作記憶存儲方式,獲得了與Wheeler和Treisman的研究一致的結果。他們在進一步的實驗中探討了同一客體所含基本特征(顏色)和需集中注意參與提取的細節(jié)特征(蘭道環(huán)的開口朝向)的存儲方式,結果發(fā)現(xiàn),針對細節(jié)特征,需要記憶綁定關系時的績效顯著低于僅需記憶顏色或開口朝向兩種特征時的績效。他們的研究結果與強客體假設相矛盾,卻可以在雙重存儲機制的框架下進行解釋。在其研究結果的基礎上他們所提出的假設是:知覺階段以并行方式加工的基本特征能以整合客體的方式存儲于工作記憶中,而需集中注意參與,以系列方式進行加工的客體特征信息則難以被整合于工作記憶中的客體表征。這種現(xiàn)象很可能反映了雙重存儲機制中特征存儲與綁定關系存儲對注意資源的不同需求,即可以并行編碼的特征之間的綁定關系較少耗費注意資源,所以更容易以整合客體的方式進行存儲;而需要系列編碼的特征耗費較多的注意資源,故能再分配于保持綁定關系的資源就更少,因此難以以整合客體的方式存儲(李鵬等,2007)。根據雙重存儲機制,不同維度的特征存儲在各自不同的子系統(tǒng)中,它們之間不會競爭有限的資源,只是有賴于注意的保持。然而它們之間真的是沒有任何的聯(lián)系嗎?劉曉平等人(2003)研究具有顏色和空間位置兩種不同維度特征客體之間的影響,發(fā)現(xiàn)兩種維度特征之間的加工存儲也會競爭有限的資源。Finke等人(2005)研究發(fā)現(xiàn)不同維度特征的加工存儲受到認知通用資源分配策略和知覺組織的影響,而認知通用資源會首先分配給信息復雜性高的特征。關于捆綁存儲的研究主要存在以下兩方面的分歧:其一,客體工作記憶的特征是自動進行捆綁還是需要額外的資源執(zhí)行?Wheeler和Treisman等2002年采用單檢測和整體檢測的方法分別探究了單個特征記憶和捆綁記憶的問題。實驗結果顯示,在整體檢測情況下,工作記憶的存儲是分離特征,特征捆綁是需要額外的資源;而在單檢測情況下,被試保持的是物體存儲,特征捆綁也就自動發(fā)生了。整體檢測因為在檢測階段會消耗一部分的資源進行整體的認知,進而記憶效度會低于單檢測。說明捆綁受到了“感知的干擾”,整體檢測在檢驗階段呈現(xiàn)全部的刺激組,讓被試判斷是否與前面的初始刺激相同,這就要消耗一些資源去感知探測刺激,這種資源消耗就影響了工作記憶中捆綁的存儲。總體上看來,并不能孤立地判斷特征是自動的捆綁還是需要額外的注意資源,工作記憶存儲捆綁特征所需的資源還受到客體的特征維度、特征的復雜性和整合方式,以及呈現(xiàn)時間和間隔時間等因素的影響。由于捆綁易受到其他任務的干擾并不是很牢固,因此當整個認知任務復雜性增加,所需資源增多時,最先損害的就是特征捆綁的加工(肖英霞等,2008)。其二,特征捆綁時所需的資源,是來自特征存儲的資源,還是占用了通用資源?Wheeler和Treisman等(2002)認為特征存儲是不會占用特征存儲資源,而特征捆綁的加工是需要注意資源的。因此關于注意資源問題主要存在兩種觀點:第一種觀點認為,特征捆綁的加工資源來自中央執(zhí)行系統(tǒng),并由情景緩沖器加工。Baddley認為(魯忠義等,2008)情景緩沖器是一個多種形態(tài)編碼的存儲系統(tǒng),可以通過中央執(zhí)行系統(tǒng)提供的注意資源把工作記憶兩個子系統(tǒng)的信息整合起來。Baddley等在2006年的研究中,通過增加一個雙任務,觀察到特征捆綁會受到中央執(zhí)行系統(tǒng)負荷的增加的影響,說明特征捆綁的加工不受中央執(zhí)行系統(tǒng)的影響。另一種觀點認為,視覺工作記憶中的捆綁依賴于工作記憶注意控制的參與。Engle等提出只有在需要控制性注意參與的任務中才能反映出工作記憶捆綁的差異,這樣就揭示工作記憶執(zhí)行控制的基本方式,即通過維持注意、實施控制性提取和排除干擾等控制性注意過程保證捆綁的順利完成,有關前額葉功能的認知神經科學的研究支持這一假設(劉惠軍,郭德俊,2006)。到目前為止,還沒有實驗可以證明工作記憶中捆綁的加工所需的注意資源來自于哪個系統(tǒng)。但實際上,只要有足夠的資源,特征就會以捆綁的方式存儲?？腕w的加工與存儲在認知神經心理學中得到了較多的研究。大量fMRI和認知神經心理學的研究表明,視覺工作記憶存在特定神經機制,而且工作記憶對于視覺客體和空間的加工存在不同的神經通路,可以劃分為在解剖上和功能上分離的兩條通路:一條腹側通路可能由枕葉-顳-前額葉皮質神經通路?？腕w信息通過“what”枕顳通路輸入,保持激活左腹側PFCBA4,主要的功能是客體工作記憶的加工。另一條背側通路可能由枕葉-頂-前額葉皮質神經通路負責加工完成,空間信息通過“where”枕頂通路輸入,保持激活右腹側PFCBA47區(qū)。主要功能是空間工作記憶的加工(饒恒毅,周天罡,卓彥,范思路,陳霖,2001;王益文,林崇德,2006),還發(fā)現(xiàn)前額葉亞區(qū)在視覺客體和視覺空間認知加工可能存在分離(Mohr,Goeble,&Linden,2006)。由此可見,視覺信息的加工與存儲涉及到視覺皮層的廣泛區(qū)域,這些區(qū)域相互聯(lián)系地接受輸入,將客體信息整合在一起。額葉是人類多種高級認知加工的關鍵腦區(qū),不僅是負責監(jiān)督協(xié)調的中央執(zhí)行系統(tǒng)的主要皮層區(qū)域,也是客體整合與存儲加工的重要區(qū)域。尤其是前額葉在工作記憶的處理過程中起著非常重要的作用,前額葉介導多種類型工作記憶的心理活動。Hoshi等人(2000)發(fā)現(xiàn)前額葉側后部參與了工作記憶容量的加工。Song等人(2006)則發(fā)現(xiàn)前額葉皮層和額下皮層等區(qū)域只對記憶負荷的變化敏感,各種記憶類型在額葉沒有顯著差異,說明特征在未到達額葉前就被捆綁了。Mohr等人于2006年研究發(fā)現(xiàn)額葉腹側面主要負責客體信息的維持和操縱,額中回前部,額下回連接區(qū)以及雙側頂下小葉較多的參與了中央執(zhí)行系統(tǒng)的控制,而額葉背側前運動區(qū)主要負責空間信息的保持和加工。不過,Mottaghy等人(2002)使用rTMs技術對正常人進行空間信息和面部識別研究,結果顯示前額葉背外側障礙會導致兩種類型的信息加工均出現(xiàn)異常,說明前額葉背外側可能在視覺信息的整合過程中起著監(jiān)控作用。2006年Ranganath等研究指出顳下葉皮質腦區(qū)以及初級視皮質才是客體加工和存儲的場所,而前額葉主要是抑制無關的信息加工。最近McNab等人(2008)支持了Ranganath的研究,同時驗證了Engle提出的理論,前額葉主要是抑制無關視覺信息的加工,參與捆綁存儲的注意控制,在視覺工作記憶的存儲過程中可能起了監(jiān)控作用。另外,Simon-thomas等人(2003)采用了ERP技術分析了工作記憶提取階段所激活的腦區(qū),發(fā)現(xiàn)前額葉皮層對不同維度的特征加工不同,說明前額葉皮層可能為特征捆綁提供了更多的注意資源。以往的這些研究不但表明前額葉與視空間工作記憶加工有著密切的聯(lián)系,還說明空間工作記憶和課題工作記憶之間存在著分離,但對于不同亞區(qū)和視空間工作記憶之間的具體作用還存在爭論。視覺工作記憶中客體和空間信息的加工是通過大腦皮層的神經網絡系統(tǒng)來完成的,加工客體和空間信息的大腦皮層主要有枕葉、顳葉皮層、海馬回及前額葉皮層(Ranganath,2006),各皮層在客體和空間信息加工中的作用不同。經研究,顳葉皮質在客體加工中起重要作用,被認為是腹側通路中的的最后環(huán)節(jié),因而被關注。腦損傷和神經功能成像的研究從不同的角度顯示客體工作記憶的加工存儲明顯激活了顳葉皮質(Olson,Moore,&Stark,2006;Ranganath,2006;Axmacher,Mormann,Fernandez,Cohen,Elger,&Fell,2007)?？腕w和空間信息加工將激活視皮層和前額皮層內的多個區(qū)域,其中大腦皮層的兩側枕葉這要負責客體信息編碼,而空間信息加工則更多地依賴于頂葉(李廣平,2004),即枕葉和頂枕葉可能參與了客體不同維度特征的加工(Simon-thomas,2003),枕-顳皮層負責客體形狀的加工(Song,2006),空間信息的存儲功能可能由右枕葉前皮質和后頂葉下部負責(Smith,Jonides,&Koeppe,1996),空間信息的加工復述主要由運動前區(qū)和后頂葉上部負