不同場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶

孫妍妍

（山東師范大學(xué) 心理學(xué)院，濟(jì)南 250014）

引言

工作記憶指一種對(duì)信息進(jìn)行暫時(shí)性加工和存儲(chǔ)的能量有限的記憶系統(tǒng)。這個(gè)模型將工作記憶分為中央執(zhí)行系統(tǒng)和三個(gè)子系統(tǒng)：語(yǔ)音環(huán)路、情景緩沖系統(tǒng)以及視覺(jué)空間模板三個(gè)子系統(tǒng)[1][2]。視覺(jué)空間模板也叫做視覺(jué)工作記憶，是工作記憶的重要部分，主要處理一些視覺(jué)空間信息。視覺(jué)工作記憶分為兩個(gè)部分：空間型視覺(jué)工作記憶和客體型視覺(jué)工作記憶?？腕w型視覺(jué)工作記憶是指對(duì)客體信息如形狀、大小、顏色等進(jìn)行暫時(shí)性的加工和存儲(chǔ)；空間型視覺(jué)工作記憶是指對(duì)刺激物的空間位置和運(yùn)動(dòng)等信息進(jìn)行暫時(shí)的加工和存儲(chǔ)。

靜態(tài)場(chǎng)景是指一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定不變的環(huán)境；動(dòng)態(tài)場(chǎng)景是指一個(gè)相對(duì)不斷變化的環(huán)境。以往的研究，大多探討靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶。但是，我們生活在一個(gè)不斷變化的環(huán)境中，相比較而言，研究動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶更有生態(tài)效度。

1 靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶

1.1 靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的研究范式

靜態(tài)場(chǎng)景中的客體視覺(jué)工作記憶研究普遍采用由Phillips提出的變化覺(jué)察范式[3]。該范式分為三個(gè)階段：記憶、保持和檢測(cè)。為了阻止被試對(duì)呈現(xiàn)的信息進(jìn)行言語(yǔ)編碼，實(shí)驗(yàn)中通常要求被試在記憶的同時(shí)進(jìn)行發(fā)音。變化覺(jué)察范式有著各種各樣的變式，通常在檢測(cè)階段會(huì)出現(xiàn)兩種形式：全部檢測(cè)項(xiàng)呈現(xiàn)和單一項(xiàng)檢測(cè)項(xiàng)呈現(xiàn)。

1.2 靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的容量

通常我們認(rèn)為客體視覺(jué)工作記憶的容量是有限的，短時(shí)間內(nèi)能夠存儲(chǔ)3～4個(gè)客體。Luck等采用變化覺(jué)察范式[4][5]，首先在記憶階段呈現(xiàn)具有顏色的方塊，然后是900ms的間隔，隨后在檢測(cè)階段呈現(xiàn)2000ms的目標(biāo)刺激，讓被試判斷檢測(cè)階段的刺激是否與記憶階段的刺激一樣。結(jié)果表明，在刺激數(shù)目為3個(gè)范圍時(shí)，被試判斷的正確率幾乎是100%，當(dāng)刺激數(shù)目超過(guò)4個(gè)，被試的正確判斷率也隨之逐漸下降，表明人類的客體視覺(jué)工作記憶的容量是有限的。Cowan在研究中提出了工作記憶的容量可以為3～5個(gè)組塊。

1.3 靜態(tài)場(chǎng)景中的客體視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)方式

1.3.1“強(qiáng)客體說(shuō)”

該理論強(qiáng)調(diào)客體視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)的單位為客體，將客體的各個(gè)維度特征整合，以客體的形式存儲(chǔ)在工作記憶中，而并非以特征的形式分開存儲(chǔ)，所以客體視覺(jué)工作記憶的容量應(yīng)該以客體的數(shù)量進(jìn)行計(jì)算，并不是通過(guò)特征的種類和數(shù)量決定的[6]。

Luck等人最早探討了靜態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)方式。關(guān)于單一特征的客體，在記憶階段呈現(xiàn)具有顏色的方塊，結(jié)果表明，在刺激數(shù)目為3個(gè)范圍內(nèi)時(shí)，被試的正確率幾乎是100%，當(dāng)刺激數(shù)目超過(guò)4個(gè)，被試的正確判斷率也隨之逐漸下降。說(shuō)明了對(duì)于單一特征的客體，視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)單位為客體。關(guān)于多特征客體，Luck等人變化了實(shí)驗(yàn)材料，使用單色塊和雙色塊(一個(gè)大的有顏色的方框里面包含一個(gè)與大方框的顏色不同的小方塊)。結(jié)果表明四個(gè)含有八個(gè)顏色的客體正確率與四個(gè)客體含有四個(gè)顏色的正確率相似。該結(jié)果繼續(xù)支持“強(qiáng)客體說(shuō)”。

1.3.2“弱客體說(shuō)”

視覺(jué)工作記憶容量不僅取決于客體數(shù)量，同時(shí)也受客體所含特征信息的復(fù)雜程度及相互之間的關(guān)系影響。此觀點(diǎn)被Olson等人稱為“弱客體說(shuō)”[6]。

視覺(jué)工作記憶不僅受到客體特征信息的影響，還受到空間結(jié)構(gòu)信息的影響。在工作記憶存儲(chǔ)中不僅有客體的獨(dú)立信息，還有客體間相互之間的信息，也就是所說(shuō)的多客體空間構(gòu)型。多客體空間構(gòu)型是指視覺(jué)工作記憶中不同客體之間的空間位置關(guān)系，在一些條件下也可以提高視覺(jué)工作記憶的容量。Xu等人發(fā)現(xiàn)視覺(jué)工作記憶容量與客體之間位置的接近性和連通性有關(guān)。當(dāng)來(lái)自于不同維度的基本特征(顏色和方向)都捆綁于同一客體的相同位置(干)時(shí)捆綁效果最好；當(dāng)來(lái)自于不同維度的基本特征(顏色和方向)捆綁于同一客體的不同位置(顏色特征出現(xiàn)在圓，方向特征出現(xiàn)在干，圓和干相連接)時(shí)捆綁效果其次；當(dāng)來(lái)自于不同維度的基本特征(顏色和方向)屬于不同客體(顏色特征出現(xiàn)在圓，方向特征出現(xiàn)在干，圓和干分離)時(shí)很少能夠進(jìn)行捆綁。Xu還提出當(dāng)特征間連接強(qiáng)時(shí)(代表顏色的圓和代表方向的干緊密連接)，捆綁效果最好。當(dāng)特征間連接性比較弱時(shí)(代表顏色的圓和代表方向的干完全分離)捆綁效果最差。當(dāng)特征間距離比較遠(yuǎn)時(shí)(代表顏色的圓在代表方向的干的上面)，捆綁效果比較差。當(dāng)特征間距離比較近時(shí)(代表顏色的圓在代表方向的干的中間)，捆綁效果比較好。

2 動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶

2.1 動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的研究范式

研究動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶，多采用Pylyshyn提出的多客體追蹤的研究范式。[7]該范式包括三個(gè)階段：標(biāo)記、追蹤和檢測(cè)。

2.2 動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的容量

Trick和Pylyshyn采用追蹤小圓點(diǎn)的任務(wù)，對(duì)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶進(jìn)行研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試只能追蹤4個(gè)圓點(diǎn)，如果圓點(diǎn)的數(shù)目超過(guò)了4個(gè)，被試將不能完成準(zhǔn)確的追蹤。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)就能得出動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中工作記憶的容量為4個(gè)左右。沈模衛(wèi)等通過(guò)研究客體運(yùn)動(dòng)的視覺(jué)工作記憶的容量[8]，發(fā)現(xiàn)視覺(jué)工作記憶能夠存儲(chǔ)2.85+0.44個(gè)客體。這同Cowan提出的工作記憶的容量可以為3～5個(gè)組塊也相一致。

2.3 動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)方式

多數(shù)研究者認(rèn)為動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)單位是客體，將客體的各個(gè)維度特征整合，以客體的形式存儲(chǔ)在工作記憶中，而并不會(huì)通過(guò)空間構(gòu)型將各個(gè)客體整合起來(lái)，以整體的形式存儲(chǔ)在視覺(jué)工作記憶中，這符合“強(qiáng)客體說(shuō)”。

大多數(shù)研究者認(rèn)為動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶是以客體為單位進(jìn)行存儲(chǔ)的。VanMarle等人比較了被試對(duì)客體與不固定形態(tài)的流體刺激的追蹤成績(jī)，發(fā)現(xiàn)追蹤客體的正確率顯著高于不固定形態(tài)。[9]沈模衛(wèi)等研究客體運(yùn)動(dòng)方向的視覺(jué)工作記憶，以若干個(gè)白色的圓環(huán)為實(shí)驗(yàn)材料，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，客體運(yùn)動(dòng)方向的信息是以獨(dú)立客體的形式存儲(chǔ)在工作記憶中。[8]

3 靜態(tài)與動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶研究的比較

3.1 關(guān)于研究范式的比較

盡管動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶的“多客體追蹤范式”和靜態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶的“變化覺(jué)察范式”都可以劃分為三個(gè)階段，但是多客體追蹤范式和變化覺(jué)察范式在每個(gè)階段的任務(wù)上有所不同。第一階段：變化覺(jué)察范式在第一階段要求記住全部的刺激項(xiàng)目；而多客體追蹤范式并不要求記住全部的刺激項(xiàng)目，只需要記住標(biāo)記的目標(biāo)項(xiàng)目就可以了。第二階段：變化覺(jué)察范式在第二階段不需要有新的視覺(jué)信息錄入，只要維持原來(lái)的信息，不需要重新編碼新的信息，不需要有注意資源的參與就可以完成；而多客體追蹤范式在這一階段需要錄入新的信息，不斷用新的信息來(lái)取代舊的信息，這個(gè)階段就需要有持續(xù)的注意資源的參與。第三階段：變化覺(jué)察范式和多客體追蹤范式在第三階段都完成記憶檢測(cè)任務(wù)，盡管兩者在這一階段都有單一檢測(cè)和全部檢測(cè)的變式，但是仍然有區(qū)別。變化覺(jué)察范式是檢測(cè)刺激是否為記憶的項(xiàng)目，而多客體追蹤范式是檢測(cè)刺激是否為第一階段標(biāo)記的項(xiàng)目。

3.2 關(guān)于工作記憶容量的比較

無(wú)論在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中還是靜態(tài)場(chǎng)景中，基本都認(rèn)為視覺(jué)工作記憶的容量是一個(gè)有限的存儲(chǔ)資源，都符合Cowan提出的在一般成年中，工作記憶的容量可以達(dá)到3～5個(gè)組塊。然而，還有一些研究者對(duì)于靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的容量是有限的觀點(diǎn)，存在一些爭(zhēng)議，相對(duì)而說(shuō)，對(duì)于動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶的容量是有限的觀點(diǎn)，存在較少的爭(zhēng)議。

許多研究者認(rèn)為靜態(tài)場(chǎng)景中視覺(jué)工作記憶的容量并不是恒定不變的。如：Song的研究表明工作記憶的容量并不是恒定不變的。[10]采用不同顏色的多邊形作為實(shí)驗(yàn)材料，研究不同任務(wù)下的視覺(jué)工作記憶的容量。條件一：讓被試只記住客體的一個(gè)特征(物體的顏色或形狀)；條件二：讓被試記住客體的兩個(gè)特征(物體的顏色和形狀)。結(jié)果表明，被試對(duì)于不同的客體特征的記憶容量是不同的。因?yàn)殪o態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶，不需要不斷地更新加工時(shí)間和空間信息，這樣就會(huì)有相對(duì)較多的注意資源來(lái)觀察客體的一些特征信息，所以就會(huì)產(chǎn)生很多“弱客體說(shuō)”。

在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶，在容量的有限性方面存在很少的爭(zhēng)議。因?yàn)槲覀冊(cè)谕瓿勺粉櫲蝿?wù)時(shí)，需要有持續(xù)不斷的注意資源跟隨目標(biāo)刺激的運(yùn)動(dòng)，而同一時(shí)間的注意的范圍是相對(duì)有限的，一般只能同時(shí)注意到1～4個(gè)獨(dú)立要素，以致于有很少的文獻(xiàn)認(rèn)為動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的容量并不是相對(duì)有限的。

3.3 關(guān)于存儲(chǔ)方式的比較

雖然靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶和動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶都有“強(qiáng)客體說(shuō)”，但是靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶有許多研究提出“弱客體說(shuō)”，而動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶則有相對(duì)很少的地方提出“弱客體說(shuō)”。

靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶的存儲(chǔ)方式，在屬于“強(qiáng)客體說(shuō)”還是“弱客體說(shuō)”方面存在較大的爭(zhēng)議。針對(duì)這一爭(zhēng)議，Wheeler和Treisman提出了雙重存儲(chǔ)機(jī)制：(1)視覺(jué)工作記憶系統(tǒng)是由眾多各維度特征的子系統(tǒng)組成，客體的不同維度特征并行地存儲(chǔ)在特定的維度特征的子系統(tǒng)中。(2)特征間通過(guò)捆綁，將各個(gè)維度特征的子系統(tǒng)連接成一個(gè)完整的客體，在這個(gè)過(guò)程中，雖然需要消耗注意資源，但是并不需要占用各維度特征的子系統(tǒng)的記憶容量。這一理論可以對(duì)多數(shù)容量方面的問(wèn)題進(jìn)行解釋。[11]

動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶，會(huì)更多地強(qiáng)調(diào)“強(qiáng)客體說(shuō)”。因?yàn)閯?dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶需要不斷地更新時(shí)空信息，來(lái)完成追蹤客體的任務(wù)，這樣就需要有注意焦點(diǎn)的參與。注意焦點(diǎn)也就是注意的范圍，它是一個(gè)容量有限的系統(tǒng)，一般有1～4個(gè)注意焦點(diǎn)。追蹤任務(wù)時(shí)，每個(gè)注意焦點(diǎn)可以追隨一個(gè)客體的運(yùn)動(dòng)。由于注意焦點(diǎn)在對(duì)信息進(jìn)行存儲(chǔ)時(shí)，是以客體為單位進(jìn)行的，所以認(rèn)為動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶也是以客體為單位進(jìn)行存儲(chǔ)的。還有一種理論認(rèn)為產(chǎn)生強(qiáng)客體現(xiàn)象的原因是由于客體信息獲得的注意資源較少。因?yàn)檠芯堪l(fā)現(xiàn)完成追蹤任務(wù)和客體識(shí)別任務(wù)時(shí)共用一個(gè)相同的注意系統(tǒng)，所以當(dāng)我們?cè)谕瓿勺粉櫲蝿?wù)使用較多的注意資源時(shí)，會(huì)有極少的注意資源留下來(lái)給客體信息進(jìn)行編碼。動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶，會(huì)更多地忽視“弱客體說(shuō)”。靜態(tài)場(chǎng)景中的空間結(jié)構(gòu)信息是穩(wěn)定相對(duì)不變的，所以空間結(jié)構(gòu)信息會(huì)從另外一個(gè)維度增加工作記憶的容量，所以我們會(huì)更多地注意靜態(tài)場(chǎng)景中的弱客體說(shuō)，而動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶，由于空間結(jié)構(gòu)信息不斷地更新，使我們?cè)诩庸ず途幋a目標(biāo)客體信息的同時(shí)，還要不斷地更新這些空間結(jié)構(gòu)信息，這樣會(huì)給我們的認(rèn)知系統(tǒng)帶來(lái)強(qiáng)大的負(fù)擔(dān)。因此，大腦會(huì)選擇以一種相對(duì)容易的方式來(lái)追蹤客體的運(yùn)動(dòng)，僅僅追蹤目標(biāo)客體的運(yùn)動(dòng)，忽視其它的一些信息會(huì)使完成任務(wù)相對(duì)容易一些。

4 結(jié)論及展望

(1)以前的一些研究中，過(guò)多地涉及靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶，而只有相對(duì)較少的文獻(xiàn)，以動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的刺激物為研究對(duì)象來(lái)研究動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶。

(2)以前的一些研究中，研究動(dòng)態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶多使用多客體追蹤范式，研究靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶多使用變化覺(jué)察范式，我們僅僅使用這兩種范式來(lái)研究不同場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶，會(huì)造成一些研究的局限性，或許使用其它的研究范式將會(huì)產(chǎn)生不一樣的結(jié)果。

(3)動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下，在視覺(jué)工作記憶容量有限性的論證中，將視覺(jué)工作記憶的容量與注意焦點(diǎn)理論結(jié)合一起的解釋是否合適，仍需要證明。

(4)靜態(tài)場(chǎng)景下，在視覺(jué)工作記憶容量的雙重存儲(chǔ)中，認(rèn)為將各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行捆綁時(shí)需要注意資源，但是在這一階段是否真有注意的參與，尚不明確。

(5)靜態(tài)場(chǎng)景中的視覺(jué)工作記憶容量的“弱客體說(shuō)”中，認(rèn)為空間構(gòu)型會(huì)增加視覺(jué)工作記憶的容量，但是客體之間是否會(huì)存在干擾作用，這種干擾作用是否會(huì)對(duì)視覺(jué)工作記憶的容量產(chǎn)生干擾，這個(gè)問(wèn)題尚不清楚。

(6)關(guān)于空間信息和客體信息是否屬于同一注意資源，這個(gè)問(wèn)題尚沒(méi)有被很多研究明確地證實(shí)。

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