工作記憶在時間和空間心理聯結中的調節作用

畢翠華　黃希庭

摘要：探討時間的空間表征是否受到工作記憶的調節。實驗將時間比較任務和工作記憶中的延遲匹配范式相結合。結果發現，記憶匹配條件下，刺激的空間位置不影響時間判斷，而記憶不匹配條件下，當左側刺激呈現的時間短，右側刺激呈現的時間長時。時間判斷的反應時更短。結果表明，時間的空間表征具有靈活性，受到工作記憶的調節。

關鍵詞：工作記憶，心理時間線，數量理論，調節作用。

1.前言

時間具有空間表征的特點。時間表征本質上是一種視空表征。很多研究發現時間知覺受到空間注意的影響（Frassinetti，Magnani，&Oliveri，2009；Vicario，Caltagirone，&Oliveri，2007）。Vicarioa等（2007）采用操作視動刺激的技術操作空間注意，要求被試判斷中央呈現的目標時距比標準時距更長還是更短，發現相比基線條件，OKS偏向左側導致時距的低估，OKS偏向右側引起時距的高估。時間表征也受到空間注意線索的影響，Vicario等（2008）操縱標準刺激（SI）和比較刺激（S2）的呈現位置：S1出現在左側，S2出現在右側；S1和S2均出現在中央位置；Sl出現在有側，S2出現在左側。結果發現，被試低估左側空間的時距，高估右側空間的時距。Ishihara，KeUer，Rossetti和Prinz（2008）將時間和空間聯結的現象稱為空間一時間反應編碼聯合效應，即人們對時間的表征是一條自左向右的心理時間線：短時距與左側空間相連。長時距與右側空間相連。

空間一時間表征的方向性得到很多研究的證實（Ishihara，Keller，Rossetti，&Prinz，2008；Santiago，Lupiotez，P6rez，&Funes，2007；Vallesi，Binns，&Shanice，2008）。但近幾年研究者不斷發現這一表征特點具有可變性。例如垂直方向的啟動范式可以激活被試對時間的垂直表征（吳念陽，徐凝婷，&張琰。2007），這表明時間的空間表征受到文化背景、啟動類型等因素的影響。那么時間與空間在表征上的聯結是否受到高級認知功能的控制。有研究發現，工作記憶能夠調節SNARC效應。例如，Vail Dii，ck和Fias（2011）首先要求被試按順序記憶5個相繼呈現的數字，在隨后的2500ms的時間間隔內對其進行復述和保持，然后完成數字奇偶判斷任務，此任務中僅對記憶中出現的數字進行反應。最后對記憶成績進行檢測，即要求被試在5個系列集中選擇記憶過的數字集。結果發現，奇偶判斷任務中，只有當數字在工作記憶中出現過，被試對該數字的判斷才受到空間位置的影響，即左手對小數反應更快，右手對大數反應更快。該研究表明數字大小和空間位置之間的關系受到工作記憶的影響指出，時間、空間和數字數量等不同維度間存在共同的心理表征，由動作將不同的計量信息聯系在一起：時間、空間和數量信息存在共同的神經加工機制（Walsh，2003）。既然工作記憶能影響數量系統中數字和空間的內在聯結，它是否也能改變數字和時間，空間和時間之間的關系？

Bi，Liu，Yuan和Huang（2014）采用工作記憶和時間比較相結合的雙范式探討了時間一數量在心理表征上的聯結是否受到工作記憶的調節。時間任務采用比較法，工作記憶采用延遲樣本匹配范式，該范式包括三個階段：（1）記憶階段，向被試呈現1個或多個視覺刺激（記憶項），并要求被試記住；（2）保持階段，記憶項消失后，被試通過復述保持記憶項中的信息；（3）檢測階段。向被試呈現1個或多個視覺刺激（檢測項）。要求被試判斷其與記憶項“相同”還是“不同”。該范式能有效地考察記憶信息的保持階段對視知覺的影響（畢翠華，黃希庭。2015；Bi，Yuart，&Huang，2013；Pan&Luo，2012）。在Bi等（2014）的研究中，首先要求被試記憶一個數字（記憶階段）；在每個trial的最后出現探測數字。要求被試判斷兩個數字是否相同（檢測階段）；在保持階段，被試完成SI-S2時間比較任務。時間任務中的某個數字與記憶數字相同（記憶匹配）或都不同（記憶不匹配），時間任務中的數字與其呈現時間一致（小數呈現的時間短或大數呈現的時間長）或不一致（小數呈現的時間長或大數呈現的時間短）。結果發現，記憶匹配條件下，時間一數字的一致性效應消失。而記憶不匹配條件下。一致條件下的正確率高，反應時更短。這表明時間和數字在心理表征上的聯結具有靈活性。受到工作記憶任務的調節。

在此基礎上，本研究進一步探討工作記憶對空間和時間關系的調節作用。采用的范式與已有研究相同（Bi，Liu，Yuan，&Huang，2014）。被試在時間判斷任務中需要保持記憶內容。假設工作記憶起作用。對內容的保持將削弱甚至消除刺激的空間位置對時間判斷的影響，使得記憶匹配條件下。時間判斷不受空間因素的干擾。如果工作記憶不起作用，不管記憶內容與時間任務中的刺激是否匹配。時間判斷將只受空間位置的影響。即左側刺激呈現的時間短，或右側刺激呈現的時間長，被試的反應時更短。

2.方法

2.1被試

24名大學生參加本次實驗，14名女生。10名男生，年齡范圍在19-25歲之間。所有被試均報告視力或矯正視力正常，無色盲或色弱，右利手，實驗后給予適量報酬。

2.2儀器和材料

實驗程序采用E-ladme編制。計算機的屏幕大小為17英寸顯示器。屏幕分辨率為1024x768 pixels，刷新率為85Hz。記憶任務中的圖形為正方形，邊長為3.5cmx3.5cm，記憶的顏色為紅、綠、黃、藍、青五種顏色。時間任務中的圖形為圓形，直徑為3cmx3cm。記憶匹配條件下，某一個圓形的顏色與正方形相同，記憶不匹配條件下。圓形與正方形的顏色不同。屏幕背景為黑色。被試距離電腦屏幕約57 cm。時距包括三對：500/600ma，600/720ms。700/840ms，短時距和長時距的比例為1/1.2。

2.3實驗設計與程序

實驗采用2（記憶匹配項：有或無）×2（空間一時間：一致、不一致）的兩因素被試內設計。

記憶刺激出現在屏幕中央。時間任務中的刺激出現在屏幕的左側或右側。左右之間的水平距離為6°。時距和空間共組成2種實驗條件：左側-短時距/右側-長時距（一致條件）。右側-短時距/左側-長時距（不一致條件）。

實驗過程見圖1。首先呈現800mg的注視點，然后在屏幕中央出現一個1000ms的刺激（記憶項），間隔450 mss的空屏后，屏幕的兩側相繼呈現2個圖形，被試的任務是記住各自呈現的時間。并在“？”出現時作出哪個更長/更短的反應。第二個時距比第一個時距更短按“1”鍵，更長按“3”鍵，右手的食指和中指分別放在小數字鍵盤的“1”鍵和“3”鍵。最后屏幕中央出現一個探測圖形。此時被試判斷該圖形與記憶項是否相同，記憶探測刺激前的“再認”起提示作用。如果探測項和記憶項完全相同按“Z”鍵，稍有不同按“C”鍵。左手的中指和食指分別放在“Z”鍵和“C”鍵上。按鍵反應在被試問平衡。

記憶匹配條件下。時間任務中一個刺激的顏色與記憶項的顏色相同，相應的另一個刺激與記憶項不同；記憶不匹配條件下，兩個刺激的顏色都與記憶項不同。記憶匹配和記憶不匹配各占一半。匹配刺激出現在左側和右側的比例各占50%：匹配刺激先出現和后出現的順序，匹配刺激先短后長、先長后短的順序均在被試內充分平衡。探測項與記憶項相同和不同的比例各為50%。Trial之間的時間間隔為1000ms。

每個被試接受4種處理水平的組合，練習任務中對時間判斷和工作記憶的結果進行反饋。當正確率達到80%以上，被試方可進行正式實驗。正式實驗包括4個blocks，每個block包含64個trials，共256個trials。blocks之間有1-2分鐘的休息時間。

3.結果與分析

3.1記憶任務的結果

在正確率上。對記憶任務進行2（記憶匹配：有和無）×2（探測刺激：相同和不同）的兩因素重復測量方差分析。結果發現。記憶匹配的主效應顯著，F（1，23）=26.01，p<0.001，np2=0.53。記憶匹配條件下的準確率比記憶不匹配條件下的準確率更高（0.95±0.01 vs，0.90+0.01）。探測刺激的主效應顯著，F（1，23）=15.89，p<0.01，np2=0.41，兩者的交互作用顯著。本研究重點關注記憶匹配的作用，探測刺激僅是考察記憶的效果，因此并未對交互作用做深入分析。

在反應時上，記憶匹配、探測刺激的主效應以及兩者的交互作用均不顯著，Fs<1。

3.2時間判斷的正確率

為了考察工作記憶內容的保持對時間知覺的影響，僅分析記憶正確的試次中時間判斷的正確率和反應時。剔除反應時間在3個標準差以外的數據，這與已有研究分析標準一致（Fortin&Breton，1995；Bi et al，2014）。對時間判斷的正確率進行2（匹配項：有或無）×2（空間-時間：一致、不一致）的兩因素重復測量方差分析，結果表明記憶匹配的主效應不顯著，F（1，23）=2.00，p>0.05，記憶匹配和記憶不匹配的正確率分別為0.70和0.68：一致性的主效應不顯著，Fs<1，p>0.05，兩者的交互作用不顯著，p>0.05。

3.3時間判斷的反應時

結果發現，記憶匹配的主效不顯著，F（1，23）=1.12，p>0.05，空間一時間的主效應不顯著，F（1，23）=3.12，p>0.05。但是記憶匹配和空間一時間的交互作用顯著，F（1，23）=6.59，p<0.05，np2=0.23。簡單效應分析表明，記憶匹配條件下，一致與不一致條件下的差異不顯著（905.73±51.20ma v8，896.79±51.59ms）；記憶不匹配條件下，一致條件下的反應時顯著小于不一致條件（854.81±48.19ms v8，906.30±52.47ms）。見圖2。

4.討論

本研究發現。記憶匹配條件下。刺激的空間位置不影響時間判斷的反應時，記憶不匹配條件下。短時距條件下，刺激呈現在屏幕的左側；長時距條件下，刺激呈現在屏幕的右側，被試的反應時更短。

記憶不匹配條件的結果與已有研究一致，較短的時間與空間中的左側相聯系。較長的時間與空間中的右側相聯系，因此空間位置和時距長短一致時，被試的反應更快。表明空間和時間存在反應編碼聯合效應（Frassinetti et al。2009；Vallesi etal，2008；Vallesi，McIntosh，&Stuss，2009；Vicarioa et al，2007；Vicario et al，2008），這一結果支持了數量理論（Walsh，2003）。事實上，刺激的呈現位置與時間判斷任務是無關的，但是具體的空間概念影響了抽象的時間判斷，表明時間和空間存在內在的心理聯結。

但是，時間-空間在心理表征上的聯結也受到工作記憶的調節。當時間任務中的刺激與工作記憶內容匹配時，對記憶項的保持消除了空間位置對時間判斷的影響。只有當時間任務中的刺激與記憶內容無關時，時間判斷才受到空間位置的影響。從記憶任務的成績來看，記憶匹配條件下的準確性顯著高于記憶不匹配條件，在反應時上無差異。反映了被試對記憶匹配刺激具有更好的保持效果。究其原因，可能是在信息保持階段，當保持在記憶中的信息與時間任務中的刺激匹配時。被試可能對該刺激投入了更多的注意并進行復述。因此回憶的效果更好。在工作記憶和視知覺的研究中。Soto等（2005）在每個trial的開始首先要求被試記憶一個刺激，最后再進行記憶探測。在信息保持階段。被試完成視覺搜索任務。其中某個刺激與記憶內容在特征維度上匹配。發現匹配條件下。被試對目標刺激的反應時更快，正確率更高。這可能是工作記憶內容引起的注意定向造成的：積極地保持某個客體或刺激，能夠吸引被試的注意轉移到與該刺激相關的任務。很多研究也證明，當目標刺激的某一屬性與記憶項匹配時，記憶內容對視覺搜索的促進作用更大（Soto，Heinke，Humphreys。&Blanco，2005；Soto，Hurnphreys，&Heinke，2006；Soto，Wridesworth，Bahrami-Balani，&Humphreys，2010；Downing，2000）。本研究中。在時間判斷中。當時間任務中的刺激與記憶內容匹配時。匹配信息以自上而下的方式引導視覺注意。使得注意指向與記憶內容匹配的非時間屬性（例如顏色）。忽視了刺激的空間位置，因此記憶匹配條件下，空間位置對時間判斷的影響消失。而記憶不匹配條件下。時間任務中的刺激與記憶內容無關。記憶內容并未自動化地捕獲注意。此時空間和時間的心理表征聯結自動激活，即在心理聯結上，左側對應短時距。右側對應長時距，結果表現為一致條件下的反應時更短。不一致條件下的反應時更長。工作記憶對時間一空間心理聯結的調節作用與已有研究一致（Bi et al，2014），這表明記憶內容的保持改變了數量、空間和時間的自動化聯結。

需要指出的是。工作記憶的調節作用也與記憶材料的性質，記憶項與時間任務中刺激的匹配程度（顏色匹配、形狀匹配或者兩個刺激完全相同）有關。當記憶內容為阿拉伯數字時。時間任務中的刺激與記憶項完全相同，記憶匹配縮短了時間判斷的正確率（Bi et al，2014）；而當記憶內容為規則圖形的顏色時。記憶匹配僅改變了時間判斷的反應時間。但無論是正確率還是反應時成績下降，僅從行為結果上很難判斷工作記憶的調節作用發生在早期的知覺階段還是僅影響了決策反應，今后還需要借助高時間分辨率的ERP技術深入分析具體的影響階段。

5.結論

時間表征沿著自左向右的空間方向進行表征，這種表征特點具有一定的自動性，但也受到高級認知控制功能例如工作記憶的調節。這表明。時間表征的空間特性具有靈活性，受到工作記憶的調節。