情節記憶年老化
——來自事件相關電位的證據

鄭志偉 肖鳳秋 郎敏佳 李 瑾 李 娟

(中國科學院心理健康重點實驗室(中國科學院心理研究所) 老年心理研究中心，北京 100101)

1 中國科學院大學心理學系 2 中國兒童中心

情節記憶年老化
——來自事件相關電位的證據

鄭志偉1肖鳳秋2郎敏佳1李 瑾1李 娟1

(中國科學院心理健康重點實驗室(中國科學院心理研究所) 老年心理研究中心，北京 100101)

情節記憶；年老化；編碼；熟悉性；回想；事件相關電位

情節記憶是個體對特定時間和地點發生的事件記憶〔1〕。研究表明，相對于年輕人，老年人的情節記憶功能表現出明顯衰退〔2〕。在編碼階段，認知老化理論認為老年人難以自發使用精細化策略對刺激材料進行加工〔3〕，尤其難以對事件之間的聯結或關系信息進行深度編碼〔4〕，是導致情節記憶成績下降的原因之一。在提取階段，行為研究發現老年人熟悉性相對保留較好，但回想能力卻嚴重受損〔5，6〕。熟悉性是一種快速發生、相對自動化的過程，表現為對事物是否發生的知道感。回想發生時間較晚，需要付出意志努力，表現為對背景細節信息的策略性提取〔7〕。由于老年人難以通過回想過程對事件的背景細節進行提取，因而導致其情節記憶下降。具有較高時間分辨率的事件相關電位(ERP)技術逐漸成為認知神經科學研究的重要手段。當前，以年輕人為對象的研究已經發現了與情節記憶的編碼和提取過程有特定關聯的ERP指標，從而為考察年老化如何影響情節記憶提供了途徑。Paller等〔8〕認為記憶差(Dm效應)通常發生于400～800 ms左右，主要分布于額區和中央頂區位置，是反映情節記憶成功編碼的重要指標。與記憶提取相關的ERP指標分別是反映熟悉性的早期額區新舊效應以及反映回想過程的左頂新舊效應。前者出現在項目呈現后約300～500 ms，主要分布在額中部位；后者出現在項目呈現后約500～800 ms，主要分布在左側頂區〔9，10〕。這兩種新舊效應均表現為正確再認的舊項目比正確拒絕的新項目誘發更正的ERP波形。考察情節記憶的實驗范式通常包括項目再認任務，聯結記憶任務(包括來源記憶和配對聯結再認)以及線索回憶任務等。將這些行為實驗范式和ERP技術相結合，能夠有效探測情節記憶加工過程中電生理活動的年齡差異，進而考察年老化如何影響記憶編碼和提取過程。

2 情節記憶編碼階段

相繼記憶范式是研究編碼階段認知神經機制的主要方法，可以對記憶成功以及記憶不成功的刺激在編碼階段的神經活動進行比較。Friedman等〔11〕使用詞匯材料考察了相繼記憶效應的年齡差異。該研究發現在無意編碼條件下(incidental encoding)，只有年輕人表現出穩定的Dm效應，而老年人卻沒有表現出該效應，提示年老化影響情節記憶的編碼加工。隨后的研究發現，老年人能夠在有意編碼(intentional encoding)條件下表現出Dm效應，表明老年人在有意編碼條件下才有可能自發地對刺激進行編碼加工〔12〕。然而，該研究還顯示，年輕人在提取階段的“記得(R)”和“知道(K)”反應的刺激在編碼階段表現出顯著的ERP差異，老年人卻沒有表現出這種差異。通常認為，R反應與回想過程相關，K反應與熟悉性相關。因而，這一結果說明老年人難以像年輕人那樣，在編碼階段對R和K反應所對應的刺激進行有差別的精細化編碼。

圖片材料由于具有豐富的細節信息，通常比其他材料更容易得到深度加工。Gutchess等〔13〕要求被試學習較為復雜的圖片場景材料，然后進行新舊再認。雖然是無意學習方式，但是老年人和年輕人都表現出了額中區分布的Dm效應(記住>忘記)。然而，高信心度與低信心度刺激在編碼階段之間的ERP差異卻只在年輕人中表現出來。同Friedman等〔11〕類似，該研究表明，盡管老年人表現出了一般意義上的Dm效應，但是其精細化的深度編碼機制仍然存在損傷。

Kuo等〔14〕也為老年人深度編碼加工受損提供了證據。該研究使用漢語詞匯材料考察了老年人的記憶編碼加工過程。結果顯示，在額區和中央區電極位置上，老年人的后期Dm效應要比年輕人更小。該時間窗口的額區Dm效應可能反映了信息的協調與整合，表明老年人在與額區相關的精細加工過程上受損較為嚴重。

除了上述項目記憶任務之外，還有研究者考察了年老化對聯結記憶編碼過程的影響。比如，Cansino等〔15〕比較了來源記憶任務Dm效應的年齡差異。結果顯示，老年人和年輕人都表現出了顯著的Dm效應。然而，老年人的Dm效應出現的相對較晚，表明老年人在來源記憶編碼階段的加工效率下降，進而導致其來源記憶下降。Kamp等〔16〕使用聯結再認任務考察了年老化對聯結記憶編碼的影響，發現年輕人表現出明顯的額區分布的慢波Dm效應，而老年人的該效應卻沒有達到顯著水平。研究者認為老年人在關系信息加工過程中可能更多使用依賴于刺激外部特征的低效率編碼策略，僅對刺激材料進行了較低程度的精細化編碼，進而導致其聯結記憶成績下降。

綜上，不論采用的是項目記憶任務還是聯結記憶任務，老年人在情節記憶編碼階段表現出更小或更晚的ERP相繼記憶效應，表明老年人難以使用精細化的編碼策略對刺激材料進行深度加工。

3 情節記憶提取階段

以往ERP研究主要使用反映熟悉性的額區新舊效應及反映回想過程的頂區新舊效應來考察老化如何影響情節記憶提取階段。

3.1項目再認任務 在項目記憶的再認階段，一般認為熟悉性或回想均可支持正確的再認反應。Nessler等〔17〕考察了項目記憶提取階段熟悉性和回想貢獻大小的年齡差異。結果顯示，年輕人和老年人均表現出顯著的額區新舊效應；然而，只有年輕人顯示出穩定的左頂新舊效應，表明老年人的熟悉性保留較好，但回想過程表現出損傷。然而，Wolk等〔18〕同樣以詞匯為材料，使用新舊再認任務，發現老年人不僅表現出更小的左頂新舊效應，而且其額區新舊效應也顯示出下降。與該研究類似，Gutchess等〔13〕使用全彩色的戶外場景圖片作為材料，結果顯示，老年人沒有表現出額區新舊效應，而且與回想過程相關的頂區新舊效應也沒有達到顯著水平，表明老年人的熟悉性和回想都有可能受損傷。

Ally等〔19〕也發現老年人回想過程受損。該研究通過操縱項目在提取階段的呈現方式考察了回想過程的變化模式。在編碼階段，被試學習以典型角度呈現的黑白物體圖片。在測試階段，1/3的舊項目的呈現角度與學習階段一樣，1/3的舊項目旋轉90度呈現，另外1/3以非典型角度呈現。ERP結果顯示，青年被試的左頂新舊效應的大小順序為：典型>旋轉>非典型，因為這3種呈現方式的物體圖片所包含的背景細節信息的數量是逐漸降低的。與年輕人相比，老年人的頂區效應在所有3個條件下均更小，且均沒有達到顯著水平，從而為老年人的回想過程受損提供了匯聚性證據。該研究只考察了與回想相關的頂區新舊效應，沒有評估反映熟悉性的額區新舊效應。

此外，Ally等〔20〕進一步考察了老年人的提取過程是否受實驗材料的影響。在ERP結果上，在圖片條件下，老年人和年輕人的額區新舊效應和左頂新舊效應是相似的。在詞匯條件下，老年人相對于年輕人獲得了更小的額區新舊效應和左頂新舊效應。該研究提示，老年人存在明顯的圖片加工優勢，表現在老年人誘發了與年輕人類似的額區新舊效應和頂區新舊效應；然而在詞匯條件下，與熟悉性和回想相關的新舊效應均有損傷，表明刺激材料影響老年人的熟悉性和回想的貢獻，對于細節特征豐富的刺激材料，老年人的熟悉性和回想過程都能達到與年輕人類似的水平。

Guillaume等〔21〕使用著名的法國人面孔作為實驗材料，評定了年輕人，中年人，和老年人的再認記憶。行為結果顯示，年輕人、中年人和老年人表現出相似的記憶準確率；ERP結果顯示，除了老年人外，年輕人和中年人均表現出穩定的額區新舊效應；年輕人顯示出了顯著的反映回想的頂區新舊效應，但中年人的頂區新舊效應邊緣顯著，老年人的頂區新舊效應沒有達到顯著水平。該研究證明，即使使用名人面孔材料，老年人的熟悉性和回想過程仍然表現出下降。

Wang等〔22〕采用了結合R/K判斷的新舊再認任務。在提取階段，被試需要對項目作出以下某一種反應：基于回想的R反應，有信心的舊，無信心的舊，無信心的新以及有信心的新。在ERP結果上，年輕人顯示出了顯著的額區新舊效應(有信心舊>有信心新)，但老年人卻沒有顯示出穩定的額區新舊效應；盡管老年人和年輕人均表現為顯著的頂區新舊效應(R反應>有信心舊=有信心新)，但老年人的頂區新舊效應相對較小。該研究表明，老年人的回想過程有損傷，也有所保留；另外，老年人沒有表現出與熟悉性相關的額區新舊效應，Wang等〔22〕認為老年人與年輕人在基于熟悉性的記憶提取機制上可能存在質的不同。

綜上，項目再認研究獲得的比較一致的結果是，健康老年人的回想過程(左頂新舊效應)是下降的，這種下降可能始于中年期〔21〕。相對于詞匯材料，雖然圖片材料由于其豐富的知覺細節信息可能會導致更大的熟悉性或回想相關的效應，但是在名人面孔中則沒有表現出相似的效應。關于老年人的熟悉性過程是否受損，當前的項目記憶ERP結果比較復雜，難以獲得一致結論。

3.2聯結記憶任務 考察聯結記憶的實驗范式包括來源記憶任務和配對聯結再認任務。對于聯結記憶任務，通常認為回想在提取階段的貢獻相對更大，因為個體需要通過回想過程提取學習過的關系信息。大量研究發現，老年人表現出明顯的聯結記憶損傷，這一現象在多種實驗材料中得到印證〔23〕。老年人的回想能力下降嚴重〔5，6〕，可能是老年人聯結記憶損傷的主要原因。

3.2.1聯結記憶年齡差異的電生理證據 Wegesin等〔24〕考察了來源記憶的年齡差異的電生理機制。ERP結果顯示，相對于年輕人，老年人表現出更小的左頂新舊效應，提示其回想過程受損。另外，年輕人表現出顯著的右側前額新舊效應，該效應可能反映了提取后的監控和評估〔25〕；老年人沒有表現出該效應，但是卻顯示出年輕人所沒有的中部負波。由于許多被試在學習這些刺激時都使用了視覺化的編碼策略，所以老年人的中部負波可能反映了名詞的視覺表象信息的重新提取〔26〕。研究者認為這一認知活動對于老年人而言可能是“補償性”的，因為年輕人沒有表現出該效應。

Li等〔27〕同樣考察了年老化對來源記憶提取過程的影響。與前一研究的不同之處在于，該研究通過增加學習次數操縱了來源記憶成績。當老年人和年輕人的成績匹配時，只有年輕人表現出典型的左側頂區新舊效應。此外，老年人還表現出年輕人所沒有的后期左側負波。與Wegesin等〔24〕相似，Li等〔27〕提出老年人的后期負波反映的是對視覺細節信息的提取，進而推測老年人使用了基于知覺的提取策略，而年輕人則可能使用了基于概念的提取策略。然而，該研究未討論老年人的后期負波是否反映了補償性的腦活動。

對于老年人所表現出的后期負波效應，Swick等〔28〕的來源記憶研究也發現了相似結果。該研究顯示，相對于年輕人，老年人并沒有顯示出與回想過程相關的任何ERP效應，表明回想過程受損傷。與Li等〔27〕和Wegesin等〔24〕的研究結果相似，老年人在600～1 200 ms表現出一個較大的左側額區負波，研究者明確將這一負波解釋為老年人補償性的腦活動。與之類似，Kamp等〔16〕采用聯結再認范式考察了老年人聯結記憶提取過程的電生理活動。結果顯示，老年人沒有表現出額區新舊效應以及頂區新舊效應，而是在后期表現出分布在頭皮后部的負波。研究者認為該負波可能反映了老年人對聯結信息提取困難的補償。

3.2.2聯結記憶年齡差異的影響因素 老年人的聯結記憶提取過程受多種因素的影響。比如，Eppinger等〔29〕考察了反饋類型(積極/消極)對刺激材料的來源記憶的影響。該研究發現，年輕人和老年人在積極反饋條件下的來源記憶成績均優于消極反饋條件。在ERP結果上，積極反饋條件下的來源提取誘發顯著的額區新舊效應，而且該效應不存在年齡差異。積極反饋和消極反饋條件下只有年輕人表現出典型的左頂新舊效應，老年人則沒有表現該效應，表明老年人在正性反饋條件下主要基于熟悉性進行來源判斷，反饋類型對回想過程的影響較小，老年人在兩種條件下均表現出下降的回想能力。

Dulas等〔30〕比較了編碼策略對來源記憶提取過程的影響，卻發現編碼策略對老年人的回想過程的影響較大。研究還比較了自我參照編碼(“愉悅度”判斷，如，對你來說是否友好？)與自我外源性判斷(“普遍性”判斷，如，對你來說是否常見？)兩種編碼條件下的來源記憶成績和提取階段的ERP特征。行為結果顯示，兩組被試的來源成績在愉悅度判斷條件下均優于普遍性判斷，但年輕人在兩種編碼條件下的成績均優于老年人。ERP結果顯示，兩種編碼條件下，老年人早期額區新舊效應比年輕人更小，而左頂新舊效應大小卻不存在年齡差異，表明編碼策略對老年人的熟悉性影響較小，對回想的影響較大；老年人的熟悉性存在損傷，進而可能導致其來源記憶成績下降。

除了編碼策略外，實驗材料也可能影響熟悉性和回想在聯結記憶提取階段的貢獻。Zheng等〔31〕考察了不同詞對類型(合成詞vs不相關詞對)對老年人聯結再認記憶提取的影響。兩種詞對的區別在于，不相關詞對(如天空-草地)容易形成關系表征，而合成詞(如蘇州-園林)則易于形成整體表征。ERP結果顯示，在合成詞條件下，老年人誘發了顯著的早期額區新舊效應、左側頂區新舊效應以及后期右側額區新舊效應，且年齡差異不顯著；在不相關詞對條件下，老年人沒有表現出早期額區新舊效應，左頂新舊效應和后期右額新舊效應均比年輕人更小，且在700～1 300 ms誘發了顯著的后期左側負波。上述結果提示，個體在合成詞條件下能夠更多地基于熟悉性和回想進行聯結再認，而在不相關詞對條件下則表現出的左側負波，可能反映了老年人對知覺細節信息的提取。

由上可見，聯結記憶研究比項目記憶研究展現出更復雜的結果。關于頂區新舊效應，大部分研究發現，老年人表現出消失的或更小的左頂新舊效應，提示其回想過程受老化影響嚴重，這也可能是其聯結記憶成績下降的主要原因。在僅有的幾項考察熟悉性年齡差異的研究中，老年人和年輕人在某些編碼條件下表現出相同的額區新舊效應〔29，31〕，也有可能表現出更小的額區新舊效應〔30〕。此外，部分聯結記憶研究還發現老年人表現出左側分布的負波效應〔24，27，28，31〕，該效應是否反映補償過程，尚缺少證據支持。

3.3線索回憶范式 同聯結記憶任務相似，線索回憶任務也是評定回想過程的主要范式。Allan等〔32〕發現，線索回憶會誘發一個左側頂區ERP效應，與經典的左頂新舊效應相似，該效應反映的也是回想過程。目前，只有Angel等〔33～35〕研究組使用詞干線索回憶范式考察了情節記憶提取過程的年齡差異。

Angel等〔33〕發現老年人和年輕人均表現出與回憶相關的頂區ERP效應。然而，老年人的頂區效應出現的時間較晚；此外，年輕人表現出左側分布的頂區效應，而老年人卻是雙側分布。研究者認為這種模式與功能神經成像研究中發現的HAROLD模式(hemispheric asymmetry reduction in the old)類似〔36〕，進而推論老年人雙側化的頂區新舊效應反映了補償性的腦活動。隨后，Angel等〔34〕發現，盡管老年人和年輕人均表現出頂區ERP效應，但老年人的頂區效應相對更小，而且出現時間更晚；此外，老年人依舊表現出雙側化的新舊效應。進一步的相關分析顯示，該效應的單側化程度與老年人的記憶成績存在負相關，即單側化程度越低(雙側化)，老年人的記憶成績越好，這一結果支持類似于HAROLD模型的補償解釋。

為了考察ERP記憶效應的個體差異問題，Angel等〔35〕探索了教育水平對詞干線索回憶成績及其ERP新舊效應的影響。研究者根據教育水平的中位數將年輕人和老年人分為高教育和低教育組。結果顯示，相對于低教育組老年人，年輕人和高教育組老年人均顯示出更大的頂區新舊效應。盡管如此，高教育組的老年人仍然比高教育組的年輕人的頂區ERP效應更小，表明即使是高教育水平的老年人，其回想能力也是下降的。這些結果表明老年人群體不是同質的，教育水平可能對老年人的記憶成績和相關的腦功能有積極的影響。

綜上，在詞干線索任務中，老年人表現出更晚且更小的頂區新舊效應，表明老年人回想受年齡影響較大。此外，老年人還表現出了雙側化的ERP新舊效應，這種單側化程度降低的現象可能反映的是對老年人記憶成績的補償機制。教育水平對老年人的線索回憶成績及提取過程產生的影響較大。

4 討論與展望

4.1年老化如何影響編碼和提取過程 關于情節記憶編碼加工，以往ERP研究一致發現，老年人的相繼記憶效應比年輕人更小，說明年老化影響情節記憶的編碼階段，具體表現為老年人難以自發進行深度的精細化編碼操作。關于提取階段，對于熟悉性過程，當前的ERP研究并沒有獲得一致結論。有些研究發現老年人的熟悉性相對完好〔17〕，有些研究則發現老年人的熟悉性受損〔13，18，22〕。由于行為研究表明熟悉性過程在老年人中保留較好〔5，6〕，而ERP研究結果卻不一致，其原因可能是老年人和年輕人在與熟悉性相關的神經信號上可能存在質的差異〔22〕。關于回想過程，以往研究較為一致地發現老年人的左頂新舊效應較小或消失，表明老年人的回想能力受損，而且這種回想能力的下降經常伴隨著較低的聯結記憶成績。此外，即使是行為成績與年輕人匹配的老年人〔27〕，或者是高成績老年人〔35〕，依然會顯示出較小的左頂新舊效應。左頂新舊效應大小可能反映了從長時記憶中所提取背景細節信息數量的多少〔37〕，因而，老年人表現出更小的頂區新舊效應說明老年人比年輕人提取了更少的背景細節信息。

4.2ERP記憶效應的補償機制 部分聯結記憶研究發現老年人表現出額外的腦電活動(左側負波效應)，關于這一效應的功能意義是否反映了補償，以及補償的是哪些認知過程，目前還不清楚。老年人額外的腦神經活動最早在神經成像研究中被發現〔38〕，由于這種額外的腦活動通常在高成績的老年人中表現出來〔39〕，所以老年人有可能使用額外的神經網絡補償其記憶成績。然而，如果額外的腦電活動成功地用于補償個體的行為成績的話，這種腦電效應應該與情節記憶成績存在正相關〔40〕，但很少有研究考察這一問題。另外，如果老年人額外的ERP效應確實反映的是補償功能，那么究竟補償的是哪一種認知過程？目前還沒有得到系統的探討。因而，未來研究需要進一步理清老年人所表現出的額外的腦電活動的功能意義。

4.3記憶鞏固階段的年齡差異 當前的研究主要從編碼和提取兩個角度考察老化如何影響情節記憶。然而，刺激信息在經過編碼、存儲之后，還要經過鞏固階段，但是關于記憶鞏固階段的年齡差異的ERP研究卻相對較少。現有研究主要使用功能神經成像技術考察年輕人在鞏固階段的神經機制〔41，42〕，尚無研究使用ERP技術考察老年人鞏固階段的神經動態性。一個潛在的原因可能是缺乏合適的實驗范式和技術指標來進行這方面的研究，因為ERP是與事件信息鎖定的電生理活動，而鞏固過程通常是在無外在任務的情況下發生。未來研究需要發展新的實驗范式和數據分析方法以研究老化如何影響鞏固階段的電生理活動。

5 結 語

事件相關電位技術為考察年老化如何影響情節記憶的編碼和提取過程提供了獨特的指標。當前ERP研究發現老年人在編碼階段表現出較弱的相繼記憶效應，表明其在編碼階段難以進行精細化的編碼操作。老年人在提取階段的左頂新舊效應下降，表明其回想過程受損；關于反映熟悉性的早期額區新舊效應的變化并沒有獲得一致的結果。此外，老年人在聯結記憶提取過程中還表現出特有的左側負波，該效應可能是一種補償性的腦活動，用于彌補其下降的回想能力。深入考察老年人腦功能的補償機制，發展新實驗范式和技術指標考察年老化如何影響鞏固過程是情節記憶年老化ERP研究的未來方向。

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國家自然科學基金(31271108,31470998，31700974)；北京科學技術委員會項目(Z171100000117006)；中國科學院知識創新工程(KSCX2-EW-J-8)；中國科學院心理健康重點實驗室經費(KLMH2014ZG03,KLMH2015ZG06)；中國科學院心理研究所科研啟動經費(Y5CX131005)；中國科學院特色所建設先導啟動項目(TSS-2015-06)

李 娟(1972-)，女，博士，研究員，博士生導師，主要從事老年認知神經科學研究。

鄭志偉(1986-)，男，博士，助理研究員，主要從事老年認知神經科學研究。

B842.3

A

1005-9202(2017)20-5200-05；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.20.111

〔2016-12-10修回〕

(編輯 曲 莉)