前瞻記憶的生理機(jī)制研究綜述

陳幼貞

（福建師范大學(xué) 教育學(xué)院，福建 福州350007）

□心理學(xué)

前瞻記憶的生理機(jī)制研究綜述

陳幼貞

（福建師范大學(xué) 教育學(xué)院，福建 福州350007）

從認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究、神經(jīng)心理學(xué)研究以及年老相關(guān)差異研究三個(gè)方面對(duì)前瞻記憶的生理機(jī)制研究進(jìn)行綜述。大部分研究表明，前瞻記憶的生理基礎(chǔ)和前額葉以及丘腦、顳葉的功能有關(guān)。文章還對(duì)今后研究方向做了展望。

前瞻記憶；生理機(jī)制；認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)；神經(jīng)心理學(xué)

前瞻記憶（prospective memory，PM），是指對(duì)在未來(lái)某一時(shí)刻或某一場(chǎng)合要完成某項(xiàng)或某些活動(dòng)的記憶。日常生活中的記憶失敗有50%-70%屬于前瞻記憶的失敗，前瞻記憶的失敗有時(shí)會(huì)嚴(yán)重影響人們的生活和發(fā)展。正因?yàn)槠鋵?duì)人們正?；顒?dòng)功能的維持起著重要作用，近年來(lái)前瞻記憶已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。但前瞻記憶的生理機(jī)制研究尚處于嬰兒期，可喜的是，最近用不同的方法對(duì)前瞻記憶的生理基礎(chǔ)進(jìn)行考察的研究日益增多。大部分研究表明，前瞻記憶的生理基礎(chǔ)和前額葉以及丘腦、顳葉的功能有關(guān)，前額葉是前瞻成分(prospective component)的生理基礎(chǔ)，在前瞻記憶任務(wù)中主要負(fù)責(zé)意向維持、目標(biāo)監(jiān)測(cè)，丘腦、顳葉是回溯成分(retrospective component)的生理基礎(chǔ)，在前瞻記憶任務(wù)中主要負(fù)責(zé)對(duì)意向內(nèi)容的提取。

一 認(rèn)知神經(jīng)科學(xué)研究

（一）前瞻成分的神經(jīng)機(jī)制

現(xiàn)有研究證實(shí)，額葉皮層與前瞻記憶特別是前瞻成分的認(rèn)知機(jī)制緊密相關(guān)[1，2]。電生理學(xué)證據(jù)表明，前額葉參與了前瞻記憶的加工，West等[3]通過(guò)對(duì)前瞻記憶和回溯記憶的事件相關(guān)電位的對(duì)比研究表明，前瞻記憶中意向維持階段出現(xiàn)了雙側(cè)額極的激活。神經(jīng)影像學(xué)研究對(duì)額葉的具體部位在前瞻記憶中的作用的定位較為精確，例如，Einstein等[4]的fMRI研究表明，對(duì)PM目標(biāo)的監(jiān)測(cè)依賴于內(nèi)側(cè)額葉后部的激活。Burgess[5]等人采用PET技術(shù)對(duì)前瞻記憶的腦神經(jīng)機(jī)制進(jìn)行研究，讓被試執(zhí)行四種不同的前瞻記憶任務(wù)，即用四種不同的實(shí)驗(yàn)材料（圖形、數(shù)字、單詞等），每種實(shí)驗(yàn)材料包含三種條件：控制條件，預(yù)期條件和執(zhí)行條件?？刂茥l件只有背景任務(wù)，沒(méi)有前瞻記憶任務(wù)；預(yù)期條件是告知被試在背景任務(wù)中包含一定的前瞻記憶任務(wù)，當(dāng)看到PM目標(biāo)時(shí)要做出某種反應(yīng)，但實(shí)際上預(yù)期的PM目標(biāo)卻始終沒(méi)有出現(xiàn)；執(zhí)行條件是告知被試需要完成背景任務(wù)和前瞻記憶任務(wù)，PM目標(biāo)實(shí)際出現(xiàn)的比例大約為20%。PET數(shù)據(jù)表明，相對(duì)于控制條件，四種實(shí)驗(yàn)材料的預(yù)期條件和執(zhí)行條件在PM目標(biāo)未出現(xiàn)時(shí)都激活了雙側(cè)額極布洛德曼10區(qū)，相應(yīng)的在右側(cè)前額葉的局部腦血流（rCBF）出現(xiàn)了下降。所以Burgess認(rèn)為布洛德曼10區(qū)、右側(cè)前額葉、頂葉后部區(qū)域和意向的保持或線索監(jiān)測(cè)有關(guān)。

上述研究證明，前額葉區(qū)域參與前瞻成分的認(rèn)知過(guò)程，但關(guān)于前額葉的不同部位的作用有一些不同的研究結(jié)果，有待于進(jìn)一步研究。

（二）回溯成分的神經(jīng)機(jī)制

Burgess等的兩項(xiàng)PET研究都發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被試執(zhí)行前瞻記憶任務(wù)時(shí)，丘腦被明顯激活，表明丘腦和意向的實(shí)現(xiàn)有關(guān)。同樣，Oka等[6]的fMRI研究也表明，丘腦參與了前瞻記憶的提取，在較長(zhǎng)前瞻記憶任務(wù)條件下雙側(cè)丘腦出現(xiàn)了激活，且在高目標(biāo)頻率(target frequencies)的前瞻記憶條件下的激活遠(yuǎn)強(qiáng)于低目標(biāo)頻率的條件下的激活。這表明丘腦在前瞻記憶中由當(dāng)前進(jìn)行的活動(dòng)適時(shí)地轉(zhuǎn)換為目的行為的過(guò)程中起著重要的作用。Simons等人[7]采用腦成像技術(shù)，對(duì)前瞻記憶的兩種成分是否具有共同的生理基礎(chǔ)進(jìn)行考察，把目標(biāo)識(shí)別和意向提取的認(rèn)知需求水平作為自變量進(jìn)行操縱，目標(biāo)識(shí)別條件把意向提取的認(rèn)知需求水平最小化，把目標(biāo)識(shí)別的認(rèn)知需求水平增大，而意向提取條件把目標(biāo)識(shí)別的認(rèn)知需求水平最小化，把意向提取的認(rèn)知需求水平增大，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)識(shí)別和意向提取在一定程度上的分離。結(jié)果顯示目標(biāo)識(shí)別和意向提取條件下行為數(shù)據(jù)有差異，但兩者在前額葉皮質(zhì)（BA 10）有明顯相同的血液動(dòng)力學(xué)改變模式，Simons等人推測(cè)雖然目標(biāo)識(shí)別和意向提取可能行為上獨(dú)立，但他們至少在前額皮層有一些共同的神經(jīng)基礎(chǔ)。另外兩個(gè)研究從某種程度上驗(yàn)證了這一點(diǎn)。Einstein等[8]的fMRI研究表明，前瞻記憶執(zhí)行的調(diào)整過(guò)程更多地依賴于前額葉的外側(cè)。Burgess[9]的PET研究也表明，在執(zhí)行前瞻記憶時(shí)，雙側(cè)額極的局部血流量增加，但布洛德曼10區(qū)的內(nèi)側(cè)和外側(cè)在前瞻記憶中的作用是不同的，內(nèi)側(cè)抑制目的行為的產(chǎn)生，而外側(cè)則促進(jìn)目的行為的產(chǎn)生。

二 神經(jīng)心理學(xué)研究

神經(jīng)心理學(xué)的大量實(shí)驗(yàn)研究表明, 額部的損傷對(duì)前瞻記憶有很大的影響，因?yàn)轭~葉的執(zhí)行功能是前瞻記憶完成的關(guān)鍵[10]。對(duì)阿爾茲海默氏癥(Alzheimer’s disease,AD)、帕金森氏癥(Parkinson’s disease, PD)、精神分裂癥(schizophrenia)、腦卒中（stroke） 患者，閉合性腦損傷（closed-head injury）患者的研究表明，這些額葉損傷患者都存在不同程度的前瞻記憶障礙。

（一）AD患者的研究

50%的AD患者最初的癥狀都是記憶缺失，特別是前瞻記憶，對(duì)于癡呆癥的早期發(fā)現(xiàn)非常敏感，可以作為臨床上的最早探測(cè)手段。一項(xiàng)研究對(duì)46個(gè)AD患者在失憶診斷前3年的前瞻記憶成績(jī)和回溯記憶成績(jī)與正常人的比較表明，臨床前AD患者在前瞻記憶和回溯記憶方面都有缺陷。但前瞻記憶比回溯記憶更能獨(dú)立地對(duì)AD作出預(yù)測(cè)[11]。

（二）PD患者的研究

由于執(zhí)行功能的損傷，PD患者對(duì)于要求適應(yīng)新環(huán)境、自我發(fā)動(dòng)的認(rèn)知過(guò)程或自我監(jiān)控的情況表現(xiàn)較差，因此在前瞻記憶任務(wù)上表現(xiàn)較差。Katai等人[12]對(duì)患病平均5.5年、無(wú)其他神經(jīng)疾病歷史的帕金森氏門診病人與正常人在前瞻記憶上的表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，帕金森氏病人在事件性前瞻記憶上得分顯著低于正常人。而且，有研究[13]表明晚期病人比初期病人的前瞻記憶有更大的缺陷，說(shuō)明這些缺陷隨著疾病的加重而增加。有研究[14]考察了PD病人進(jìn)行事件性前瞻記憶任務(wù)的意向形成，意向維持，意向啟動(dòng)，和意向執(zhí)行四個(gè)不同的階段的表現(xiàn)，結(jié)果表明，PD病人的意向形成階段受損，并表現(xiàn)出意向啟動(dòng)受損的傾向。相反，即使需要執(zhí)行的意向復(fù)雜，意向的回溯記憶也沒(méi)有受損。

（三）精神分裂癥病人的研究

首個(gè)對(duì)精神分裂癥病人和正常人的前瞻記憶表現(xiàn)差異的研究中[15]，采用三種測(cè)量前額葉功能的神經(jīng)心理測(cè)驗(yàn)和三種前瞻記憶任務(wù)（時(shí)間性、事件性、活動(dòng)性前瞻記憶）對(duì)慢性精神分裂癥病人前瞻記憶能力進(jìn)行研究。背景任務(wù)為一般知識(shí)性的三選一題目，三種前瞻記憶任務(wù)為：時(shí)間性任務(wù)要求被試每五分鐘用對(duì)講機(jī)告訴研究助理他的累計(jì)正確分?jǐn)?shù)，被試按空格鍵可以隨時(shí)查看時(shí)間。事件性任務(wù)要求被試每看到一般性知識(shí)問(wèn)題中出現(xiàn)單詞“警察”就通過(guò)對(duì)講機(jī)告訴研究助理，共出現(xiàn)五次?；顒?dòng)性前瞻記憶任務(wù)中，一般性知識(shí)任務(wù)分成5分鐘一段，每段結(jié)束電腦屏幕變得一片空白，要求被試按空格鍵使電腦恢復(fù)并告知研究助理。結(jié)果表明，雖然精神分裂癥病人能夠理解和記住三種前瞻記憶任務(wù)的細(xì)節(jié)，但是他們的成績(jī)都顯著差于正常人。這一發(fā)現(xiàn)表明，精神分裂癥病人有一定的前瞻記憶缺陷，可能主要是因?yàn)椴荒苷J(rèn)出線索和在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)執(zhí)行意向行為。在時(shí)間性前瞻記憶上的差異更顯著，可能是由于時(shí)間性前瞻記憶更依賴前額葉，而精神分裂癥病人的前額皮層病變?cè)斐傻模Y(jié)果支持了前額葉在前瞻記憶加工過(guò)程中的重要作用。郭緯和楊治良[16]對(duì)精神分裂癥病人的研究結(jié)果也驗(yàn)證了以往研究。

（四）腦損傷病人研究

神經(jīng)心理學(xué)研究者對(duì)兩個(gè)腦損傷病人進(jìn)行前瞻記憶訓(xùn)練[17]，證明了前瞻成分和回溯成分的神經(jīng)機(jī)制可能是分離的。病人Y.O.，內(nèi)側(cè)顳葉（medial temporal lobe）雙側(cè)受損，病人T.K.，基底前腦（basal forebrain）和右內(nèi)側(cè)額葉（right medial frontal lobe）受損，兩個(gè)病人都有嚴(yán)重的順行性遺忘（anterograde amnesic）癥狀和正常的IQ。訓(xùn)練前，對(duì)他們的一般記憶和前瞻記憶能力進(jìn)行測(cè)試。訓(xùn)練要求病人記住五種簡(jiǎn)單的日常行為和執(zhí)行的時(shí)間，然后當(dāng)把時(shí)鐘撥到該時(shí)間時(shí)讓他們回憶行為內(nèi)容。訓(xùn)練一周一次持續(xù)3個(gè)月，訓(xùn)練結(jié)束后再做同樣的記憶測(cè)試。結(jié)果表明Y.O.的記憶成績(jī)?cè)谡麄€(gè)訓(xùn)練過(guò)程中逐步提高，而T.K.沒(méi)有明顯的提高。更詳細(xì)的分析發(fā)現(xiàn)，Y.O.的記憶成績(jī)中回憶時(shí)間好于回憶內(nèi)容，而T.K.回憶內(nèi)容好于回憶時(shí)間。而且，最后的記憶測(cè)試結(jié)果表明Y.O.的前瞻記憶成績(jī)的改善在于記得去記（前瞻成分），T.K.的提高在于記得內(nèi)容（回溯成分）。說(shuō)明基底前腦和右內(nèi)側(cè)額葉是前瞻成分的基礎(chǔ)，內(nèi)側(cè)顳葉是回溯成分的生理基礎(chǔ)，結(jié)果為前瞻成分和回溯成分具有獨(dú)立的神經(jīng)基礎(chǔ)提供了證據(jù)。

三 年齡相關(guān)差異的生理機(jī)制研究

最近的行為和電生理學(xué)研究表明，前瞻記憶的年老相關(guān)差異是由于支持前瞻記憶編碼和目標(biāo)識(shí)別的神經(jīng)基礎(chǔ)的年齡差異造成的。具體反映在老年人較不易察覺(jué)PM目標(biāo)，目標(biāo)-意向的編碼似乎較年輕人效率低，對(duì)線索的正確反應(yīng)下降錯(cuò)誤反應(yīng)增加。以往研究表明，前瞻成分年老相關(guān)的下降大于回溯成分，即使任務(wù)中的線索和意向數(shù)量相對(duì)較大時(shí)也是如此[18]。

前瞻記憶年老化的研究證實(shí)老化效應(yīng)的出現(xiàn)很可能是由額葉執(zhí)行功能的差異造成的[19]。Kliegel等人對(duì)40名老年人、40名年輕人的前瞻記憶和執(zhí)行功能的關(guān)系進(jìn)行考察，結(jié)果表明，前瞻記憶的年齡差異主要取決于執(zhí)行功能的年齡相關(guān)的個(gè)體差異。而且，執(zhí)行功能可以不同程度預(yù)測(cè)前瞻記憶成績(jī)。一項(xiàng)神經(jīng)心理學(xué)研究對(duì)老年人前額葉功能、內(nèi)側(cè)顳葉功能進(jìn)行評(píng)估，并讓被試執(zhí)行實(shí)驗(yàn)室的事件性前瞻記憶任務(wù)[20]。結(jié)果表明，前額葉功能較好的被試比功能較差的被試表現(xiàn)出更好的前瞻記憶，內(nèi)側(cè)顳葉功能對(duì)前瞻記憶則沒(méi)有顯著影響。而且，年齡差異只在高度復(fù)雜的前瞻記憶任務(wù)條件下顯現(xiàn)出來(lái)，可能是由于隨著任務(wù)難度的加大，要求中央執(zhí)行系統(tǒng)參與的程度更大，老年人可供分配的注意資源比年輕人少，因而出現(xiàn)年老化效應(yīng)。此外，年輕人的前瞻記憶成績(jī)也隨著任務(wù)難度的增加而下降。所以，Kliegel等人認(rèn)為，額葉的執(zhí)行功能與前瞻記憶有關(guān)。王麗娟[21]對(duì)3-5歲之間的學(xué)前兒童和青少年前瞻記憶的發(fā)展研究表明，年齡效應(yīng)的存在與執(zhí)行功能的成熟與完善密切相關(guān)，由于年幼被試相對(duì)于年長(zhǎng)被試抑制背景任務(wù)的能力和在兩種任務(wù)間轉(zhuǎn)換注意的能力較差，因而在前瞻記憶的加工過(guò)程中成績(jī)較差。

電生理學(xué)研究驗(yàn)證了前額葉調(diào)節(jié)的神經(jīng)系統(tǒng)的效率下降導(dǎo)致老年人前瞻記憶失敗的假設(shè)。ERP研究表明，N300與線索覺(jué)察有關(guān)，而老年人N300的波幅較年輕人小，而且前額葉的慢波也相對(duì)減弱[22]，說(shuō)明由前額葉支持的對(duì)意向的精細(xì)編碼隨年齡增長(zhǎng)而衰弱了。而且，老年人顳葉及頂葉區(qū)域的前瞻正波的波幅比年輕人大，可能反映了紋狀皮質(zhì)以外的區(qū)域（extra striate cortex）的神經(jīng)活動(dòng)，說(shuō)明老年人對(duì)意向進(jìn)行編碼時(shí)傾向于依賴加工水平較淺的知覺(jué)加工，而年輕人傾向于依賴精加工[23]。此外，腦功能成像研究表明，老年人前額葉出現(xiàn)明顯的老化現(xiàn)象，而且前額葉相對(duì)于其他腦區(qū)神經(jīng)元數(shù)量減少和皮層萎縮更快[24]。

上述研究證明前額葉在前瞻記憶加工中起著核心作用，主要涉及前瞻成分，同時(shí)丘腦、內(nèi)側(cè)顳葉是回溯成分的主要生理基礎(chǔ)，前額葉的部分區(qū)域也參與了回溯成分。此外，一些研究表明，前瞻記憶還與其他的一些腦區(qū)有關(guān)。如den Ouden等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，右頂葉、楔前葉、扣帶前回和扣帶后回亦與前瞻記憶有關(guān)。但一些研究結(jié)果存在一定的差異，有待于進(jìn)一步研究。

五 研究展望

有關(guān)前瞻記憶神經(jīng)機(jī)制的研究可能為癡呆的早期診斷提供幫助和信息。但目前前瞻記憶生理機(jī)制的研究都是以事件性前瞻記憶為研究對(duì)象，關(guān)于時(shí)間性前瞻記憶的生理機(jī)制的研究嚴(yán)重缺乏，主要是由于技術(shù)問(wèn)題較難開(kāi)展。時(shí)間性前瞻記憶與事件性前瞻記憶的不同之處主要在于，它是在完全沒(méi)有外顯提示的情況下自我激發(fā)執(zhí)行意向的，對(duì)前額葉的依賴程度可能是不一樣的。今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)時(shí)間性前瞻記憶的生理機(jī)制的研究，以促進(jìn)對(duì)前瞻記憶的生理機(jī)制的進(jìn)一步了解。

此外，以往研究往往簡(jiǎn)化回溯成分，從而保證如果前瞻記憶任務(wù)沒(méi)有執(zhí)行不是由于回溯成分的影響，因此把問(wèn)題限制在主要是與前瞻成分有關(guān)的變量上。然而，前瞻成分和回溯成分是前瞻記憶的兩個(gè)不可分割的成分，回溯成分不能被輕易忽略和簡(jiǎn)化。因此，今后應(yīng)加強(qiáng)對(duì)復(fù)雜的前瞻記憶（即回溯成分認(rèn)知需求較高）的研究，以豐富前瞻記憶的研究體系。此外，對(duì)于前瞻成分和回溯成分是如何相互作用的，人們知之甚少，這種認(rèn)識(shí)的缺乏將是未來(lái)關(guān)注前瞻成分及二者之間的交互作用的研究的動(dòng)力。

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A Review on Researches of Physiological Mechanisms Underlying Prospective Memory

CHEN You－zhen
（Department of Psychology,Fujian Normal University,Fuzhou,Fujian 350007,China）

This article reviews researches of physiological mechanisms underlying prospective memory from studies of cognitive neuroscience and neuropsychology as well as age-related differences.Most studies show that physiological mechanisms underlying prospective memory are related to frontal lobe,thalamus and temporal lobe. The article also does research on the future prospects.

prospective memory;physiological mechanisms;cognitive neuroscience;neuropsychology

B844

A

1674-3652（2010）01-0095-05

2009-11-26

陳幼貞（1977- ），女，福建漳州人，福建師范大學(xué)教育學(xué)院心理學(xué)系講師，博士，主要從事發(fā)展心理學(xué)研究。

[責(zé)任編輯：阿 力]