工作記憶負荷與認知靈活性的關系

摘 要：工作記憶和認知靈活性是執行功能的主要成分，但工作記憶負荷是否影響認知靈活性，不同研究者采用不同的實驗范式得出了不同的結論。為了分析兩類實驗對工作記憶負荷和認知靈活性兩者結論之間的差異，我們先簡要介紹一下工作記憶和認知靈活性的相關理論知識。其次，重點分析兩者之間有不同結論的實驗，試圖去分析造成兩個實驗結論不同的原因。最后，總結了工作記憶與認知靈活性關系的研究現狀以及未來可能的研究趨向。

關鍵詞：工作記憶;工作記憶負荷;認知靈活性

1 工作記憶與認知靈活性的相關理論

認知靈活性是指個體為了適應不斷變化的情境，在不同的任務間或同一任務的不同規則間靈活地轉換自己的思想和行為的能力。認知靈活性一直是行為和認知心理學研究的重點，其生理機制與大腦前額葉有關，多以背外側前額皮質、前扣帶回、頂葉后部為基礎。研究表明認知靈活性與閱讀、數學、情緒、健康等顯著相關，能很好地預測個體學業成績。在實驗情景中，研究者常用任務切換范式考察認知靈活性。在任務切換中，從一種任務狀態轉換到另一種任務狀態所耗費的資源被稱為轉換代價，主要體現在反應時的增加和正確率的降低。

工作記憶是指在信息加工過程中，對信息進行暫時存儲和加工的一種記憶系統。它在對外界信息進行編碼、存儲和監控等方面發揮著非常重要的作用。與長時記憶不同的是，工作記憶的容量有限。研究表明正常個體的工作記憶容量一般是3-5個信息組塊。工作記憶負荷是個體在執行認知活動時工作記憶系統中同時負載的信息量。個體能夠負載的最大記憶負荷數即為工作記憶容量。工作記憶容量越大的個體在多任務處理、語言習得、注意力控制和推理等任務中表現得更好。多層次工作記憶模型包括語音環、視覺空間模板、情景緩沖器和中央執行系統。其中，語音環主要處理以語音為基礎的信息，主要包括語音存儲和發音復述過程。視覺空間模板用于處理視覺和空間的信息。中央執行系統是一個注意資源有限的控制系統，是工作記憶中最重要的成分。主要功能為協調語音環和視覺空間模板活動，注意資源的分配與控制，選擇性注意及轉換策略。

工作記憶負荷是否影響認知靈活性，不同研究者有不同的研究結論。一些研究認為工作記憶負荷不影響轉換代價，從而證明兩者之間沒有關系;然而另一些研究者證明記憶負荷影響轉換代價，證明兩者之間存在顯著的相關。為了分析工作記憶負荷是否影響認知靈活性，我們對兩類不同結論的實驗進行了分析和綜合

2 工作記憶與認知靈活性關系的相關研究分析

一些研究表明工作記憶負荷影響轉換代價。Baddely在雙任務實驗中一方面要求被試完成10以內的加減法運算的同時，另一方面還要求被試完成不同記憶負荷條件下的認知任務。結果表明記憶負荷越大，被試在加減法運算中的轉換代價也就越大。Hester 和Garavan要求被試記住由2個、5個或者8個大寫字母組成的不同長度的記憶列表，接下來會呈現一些字母任務。當字母任務沒有顏色時，要求被試判斷該字母是否是之前記憶的字母，如果字母是彩色，則要求被試判斷字母的顏色，結果發現，記憶的字母列表的負荷越大，被試在任務轉換上的代價也就越大。

然而，另一些研究者認為工作記憶負荷對轉換代價沒有影響。比如：侯然采用雙任務范式研究了工作記憶負荷對任務轉換的影響。實驗分為記憶任務和操作任務。記憶任務的材料是由6個水平排列的阿拉伯數字構成，操作任務的材料是由綠色方塊、紅色方塊、綠色圓形和紅色圓形構成。在記憶任務中，作者設置了三種不同負荷的任務條件。在低記憶負荷條件下，6個數字完全相同;在中等記憶負荷條件下，6個數字兩兩相同;在高記憶負荷條件下，6個數字各不相同。實驗首先呈現6個阿拉伯數字，要求被試記住這6個阿拉伯數字。接下來在電腦屏幕上呈現顏色或形狀的任務線索，然后呈現色塊任務，被試根據任務線索對色塊任務做相應按鍵反應。最后會在屏幕上呈現數字，要求被試判斷該數字是否是前面呈現的6個數字中的一個。結果表明，在不同記憶負荷條件下，轉換任務的反應時都顯著大于重復任務的反應時，但在不同負荷條件下的轉換代價都沒有顯著差異。

綜上所述，通過對以上實驗的分析與比較，我們發現工作記憶負荷對認知靈活性的關系之所以在結果上出現如此大的差異，可能是因為研究者在實驗中操縱不同的工作記憶成分負荷導致的。如果在實驗中只增加工作記憶保持成分的負荷而沒有增加其執行成分的負荷時，可能對任務轉換代價沒有影響。換句話說，這些實驗在任務轉換的瞬間并不需要使用保持在工作記憶中的記憶信息，所以記憶負荷對轉換代價的影響較小。相反，如果在實驗中增加工作記憶執行控制成分的負荷，就會影響轉換代價。也就是說在任務轉換的瞬間需要使用保持在工作記憶中的記憶信息，這可能是記憶任務對任務轉換存在較大影響的原因之一。

3 工作記憶和任務轉換關系研究的現狀以及兩者的未來發展趨勢

工作記憶與任務轉換是執行功能的兩大成分，但兩者之間的關系到底如何現在仍存有很大爭議，是目前研究的熱點。當前很多實驗對兩者關系的研究從本質上來說采用的都是雙任務范式，也就是在記憶一種任務的同時對另一種進行處理。如果能在同一種實驗中同時操作不同的記憶負荷，直接去考察工作記憶負荷對任務轉換關系的研究，將會得到更明確的結果。現階段，對兩者關系的腦電研究和核磁研究都非常匱乏，以后可以采用ERP和核磁對其進行研究，可以真正揭示在不同記憶負荷轉換下，大腦波形的變化規律以及腦區的激活程度。從而真正發現工作記憶與任務轉換之間的關系規律。

參考文獻

[1]郭春彥，孫天義.工作記憶中轉換加工的內源性準備和外源性調節[J].心理學報，2007，39（06），985-993.

[2]侯然.工作記憶負荷對任務切換的影響[J].心理研究，2009，2（04），21-25.

[3]李美華，白學軍.執行功能中認知靈活性發展的研究進展[J].心理學探新2005，（02），35-38+43.

[4]Baddeley，A.，Chincotta， D.， & Adlam， A. Working memory and the control of action： Evidence from task switching. Journal of Experimental Psychology： General，2001，130（4），641?657.

[5]Baddeley，A.Working Memory：Theories，Models，and Controversies.In S.T.Fiske，D.L.Schacter，& S.E.Taylor （Eds.），Annual Review of Psychology，2012，Vol 63（Vol.63，pp.1-29）.Palo Alto： Annual Reviews.

[6]Hester，R.，& Garavan，H. Working memory and executive function：The influence of content and load on the control of attention.Memory & Cognition，2005，33（2），221-233.

作者簡介

丁剛強（1992-），男，漢族，河南省駐馬店人，心理學碩士，江西師范大學心理學院心理學專業，研究方向：基礎心理學。