言語(yǔ)工作記憶的保持對(duì)時(shí)間知覺(jué)的影響

畢翠華　黃希庭

摘要 采用工作記憶和時(shí)間判斷的雙任務(wù)范式，探討了言語(yǔ)工作記憶的保持過(guò)程對(duì)時(shí)間知覺(jué)的影響。研究中操作記憶負(fù)荷和任務(wù)之間的時(shí)間間隔（ISI：記憶刺激消失到時(shí)間判斷任務(wù)開(kāi)始之間的時(shí)間間隔）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，記憶負(fù)荷越大，知覺(jué)到的時(shí)間越短，韋伯比例越低，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)；ISI越短，知覺(jué)到的時(shí)間變短，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)，這表明知覺(jué)時(shí)間和反應(yīng)決策是一致的，不存在累加時(shí)間和反應(yīng)判斷之間的trade-off。但是記憶負(fù)荷和IsI的交互作用不顯著。結(jié)果表明記憶負(fù)荷和IsI以不同的方式影響時(shí)間判斷，言語(yǔ)工作記憶的保持和時(shí)間加工共享工作記憶資源。關(guān)鍵詞言語(yǔ)工作記憶，保持過(guò)程，時(shí)間知覺(jué)，工作記憶資源。

分類號(hào) B842.3

1 引言

人們對(duì)時(shí)間的加工經(jīng)常受到非時(shí)間信息的干擾，很多研究者都從注意的角度來(lái)解釋預(yù)期式任務(wù)中計(jì)時(shí)成績(jī)的下降。注意閘門模型（attentional-gatemodel）整合了內(nèi)部時(shí)鐘模型和注意模型，指出時(shí)間加工器和刺激加工器受到注意“閘門”的調(diào)節(jié)，分配給時(shí)間任務(wù)的注意資源越多，閘門打開(kāi)的程度越大，更多的脈沖從起搏器進(jìn)入累加器，知覺(jué)的時(shí)間長(zhǎng)；反之，分配給時(shí)間任務(wù)的注意資源越少，累加的時(shí)間信息少，人們知覺(jué)到的時(shí)間變短（Zakay&Block，1997）。時(shí)間加工和注意的關(guān)系已經(jīng)得到了大量研究的證明（Grondin，2010；Thomas&Weaver，1975）。近年來(lái)擴(kuò)展的資源分配模型指出時(shí)間信息與非時(shí)間信息加工除了共享一般的注意資源，還共享工作記憶資源以及監(jiān)控和分配這些資源的系統(tǒng)（Buhusi&Meek，2009）。

如果某一任務(wù)占有工作記憶資源，導(dǎo)致存儲(chǔ)脈沖的數(shù)量減少，使得人們低估時(shí)間，那么就可以說(shuō)工作記憶能夠影響時(shí)間估計(jì)。Fortin實(shí)驗(yàn)室的研究者對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了一系列的研究。Fortin，Rousseau，Bourque和Kirouac（1993）采用記憶搜索和時(shí)間估計(jì)的雙任務(wù)范式，首先以1個(gè)/s的速度呈現(xiàn)0-9個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字，刺激的數(shù)量為1-6個(gè)（短時(shí)記憶任務(wù)），要求被試記住每個(gè)數(shù)字，然后產(chǎn)生2秒的時(shí)間，在計(jì)時(shí)開(kāi)始500ms后，出現(xiàn)1個(gè)探測(cè)數(shù)字，如果探測(cè)數(shù)字在記憶集中出現(xiàn)過(guò)，就在2秒時(shí)間結(jié)束時(shí)按右鍵，如果探測(cè)數(shù)字沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)，就按左鍵。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著刺激數(shù)量的增加，產(chǎn)生的時(shí)間越長(zhǎng)；而涉及少量短時(shí)記憶的視覺(jué)搜索任務(wù)對(duì)時(shí)間加工的影響較?。粌H涉及一般注意資源的視覺(jué)搜索對(duì)產(chǎn)生的時(shí)間無(wú)影響。研究者進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，當(dāng)記憶刺激消失后，被試先完成時(shí)間估計(jì)任務(wù)，最后再完成記憶探測(cè)任務(wù)時(shí)，產(chǎn)生的時(shí)間不受記憶負(fù)荷的影響（Fortin&Breton，1995）。這說(shuō)明短時(shí)記憶對(duì)時(shí)間加工的影響發(fā)生在主動(dòng)性加工階段（即提取階段，指產(chǎn)生時(shí)間的過(guò)程中完成記憶搜索任務(wù)）而不是保持階段（指時(shí)間產(chǎn)生過(guò)程中僅保持記憶項(xiàng)目，時(shí)間任務(wù)完成后再完成記憶搜索任務(wù)），這一結(jié)果得到了后續(xù)很多研究的證明（Fortin，1999；Fortin，Champagne，&Poirier，2007；Fortin&Rousseau，1998；Fortin，Schweickert，Gaudreault，et al.，2010）。

但Fortin及其同事的研究存在一定的局限。首先，在刺激材料上，F(xiàn)ortin等以字母或數(shù)字作為記憶材料，發(fā)現(xiàn)記憶信息的保持不影響估計(jì)的時(shí)間，而其他研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)記憶材料為音高、時(shí)距（Field&Groeger，2004），或者為抽象的圖形（Bi，Yuan，&Huang，2013），記憶信息的保持延長(zhǎng)了估計(jì)的時(shí)間。言語(yǔ)工作記憶僅是工作記憶的一種，除此之外，工作記憶還包括視覺(jué)、空間信息；以及聽(tīng)、嗅、味等多種記憶類型（Baddeley，2010；Baddeley，2012）。不同類型的記憶刺激具有不同的存儲(chǔ)和保持機(jī)制，因此言語(yǔ)信息對(duì)時(shí)間估計(jì)的結(jié)果不一定能推廣到其他記憶材料上。其次，國(guó)內(nèi)的研究者（尹華站，李丹，黃希庭，2011；尹華站，黃希庭，李丹，蘇琴，李波，2012）在時(shí)間任務(wù)中采用1-6秒的時(shí)距，操作編碼階段的記憶負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)1-3秒的時(shí)間復(fù)制成績(jī)不隨記憶負(fù)荷的大小而變化，4-6秒的時(shí)距估計(jì)隨著記憶負(fù)荷增大而縮短。這表明工作記憶信息保持對(duì)秒上的時(shí)距加工的影響具有選擇性。以上分析說(shuō)明，工作記憶信息保持與時(shí)間估計(jì)的關(guān)系與記憶刺激的類型以及由此涉及的加工過(guò)程、時(shí)距范圍等因素有關(guān)（畢翠華，黃希庭，2012）。

已有研究者用產(chǎn)生法或復(fù)制法，探討的是秒以上的時(shí)間范圍內(nèi)，工作記憶信息保持對(duì)時(shí)間估計(jì)的影響，工作記憶信息的保持能否影響毫秒范圍內(nèi)的時(shí)間知覺(jué)？Rammsayer和Ulrich（2005）采用記憶搜索和時(shí)間比較的雙任務(wù)范式，發(fā)現(xiàn)當(dāng)被試在時(shí)間判斷過(guò)程中保持字母，時(shí)間判斷的成績(jī)不受記憶負(fù)荷的影響。Rammsayer和Ulrich（2011）發(fā)現(xiàn)詞語(yǔ)的保持僅延長(zhǎng)了時(shí)間判斷的反應(yīng)時(shí)間，但對(duì)知覺(jué)的時(shí)間無(wú)影響。這兩項(xiàng)研究表明，工作記憶信息的保持也不影響毫秒范圍的主觀時(shí)間。但Rammsayer等要求被試在所有時(shí)間任務(wù)結(jié)束后再回憶信息，這類記憶任務(wù)涉及長(zhǎng)時(shí)記憶的參與，很難確定短時(shí)間內(nèi)的信息保持是否影響時(shí)間知覺(jué)。

本研究采用工作記憶中常用的變化覺(jué)察范式，該范式包括三個(gè)階段：（1）記憶階段，向被試呈現(xiàn)1個(gè)或多個(gè)視覺(jué)刺激（記憶項(xiàng)），并要求被試記?。唬?）保持階段，記憶項(xiàng)消失后，被試通過(guò)復(fù)述保持記憶項(xiàng)中的信息；（3）檢測(cè)階段，向被試呈現(xiàn)1個(gè)或多個(gè)視覺(jué)刺激（檢測(cè)項(xiàng)），要求被試判斷其與記憶項(xiàng)“相同”還是“不同”。該范式通過(guò)操作記憶項(xiàng)的個(gè)數(shù)、特征（記憶負(fù)荷）和保持時(shí)間，能夠有效考察各階段的心理加工特點(diǎn)。時(shí)間任務(wù)采用時(shí)間知覺(jué)研究領(lǐng)域中的兩分法（time bisection task），以主觀相等點(diǎn)和韋伯比率為指標(biāo)，能夠反映出被試對(duì)目標(biāo)時(shí)間的低估或高估。

除了記憶負(fù)荷，本研究還操作了記憶信息的編碼水平。本實(shí)驗(yàn)假設(shè)記憶材料消失后，記憶負(fù)荷起作用，那么ISI越短，記憶負(fù)荷對(duì)時(shí)間知覺(jué)的影響越大；隨著ISI延長(zhǎng)，記憶負(fù)荷的作用降低。

2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

2.1 被試

在校大學(xué)生24名（男生10名，女生14名），年齡在18-24歲，平均年齡21.9歲，視力或矯正視力正常，無(wú)色盲或色弱。實(shí)驗(yàn)后給予適量報(bào)酬。

2.2 儀器和材料

運(yùn)用E-prime心理實(shí)驗(yàn)軟件編寫程序，呈現(xiàn)刺激的儀器為17英寸顯示器，電腦屏幕的分辨率為1024×768像素，刷新頻率為85Hz。被試距離電腦屏幕57cm，屏幕背景為黑色。記憶的材料為1-9個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字，每個(gè)數(shù)字的大小為1.2°×1.5°，顏色為白色，屏幕背景為黑色。低負(fù)荷任務(wù)是讓被試記憶2個(gè)數(shù)字，2個(gè)數(shù)字出現(xiàn)在二維矩陣中的左中和右中位置；高負(fù)荷任務(wù)是讓被試記憶4個(gè)數(shù)字，4個(gè)數(shù)字分別呈現(xiàn)在二維矩陣中的左上、右上、左下和右下位置（水平和垂直視角各為8°）。每種記憶負(fù)荷條件下，數(shù)字的值都是不同的，隨機(jī)在9個(gè)數(shù)字中選擇。各個(gè)數(shù)字出現(xiàn)的頻率進(jìn)行充分平衡。探測(cè)數(shù)字與記憶數(shù)字完全相同和稍有不同的比例各占50%，時(shí)間任務(wù)的圖形為白色正方形，大小為3.5cm×3.5cm。

2.3 設(shè)計(jì)與程序

實(shí)驗(yàn)采用2（記憶負(fù)荷：2個(gè)、4個(gè)數(shù)字）×3（ISI：50ms，200ms，1500ms）×7（時(shí)距：400ms，600ms，800ms，1000ms，1200ms，1400ms，1600ms）的被試內(nèi)設(shè)計(jì)。ISI指記憶刺激消化后到時(shí)間判斷任務(wù)開(kāi)始之間的時(shí)間間隔。

練習(xí)實(shí)驗(yàn)包括2個(gè)階段。首先呈現(xiàn)400ms和1600ms的白色正方形，各呈現(xiàn)6次，讓被試學(xué)習(xí)“短”和“長(zhǎng)”的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。然后進(jìn)入第二個(gè)練習(xí)階段，此階段的任務(wù)與正式實(shí)驗(yàn)相同：首先呈現(xiàn)2個(gè)或4個(gè)數(shù)字，要求被試盡快記住它們。然后出現(xiàn)白色正方形，要求記住它呈現(xiàn)的時(shí)間，“？”出現(xiàn)時(shí)判斷其與“短”的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間接近就按“1”鍵，與“長(zhǎng)”的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間接近就按“3”鍵。最后完成記憶探測(cè)任務(wù)，如果探測(cè)刺激與開(kāi)始記憶的數(shù)字完全相同，就按“z”鍵，如果稍有不同，就按“c鍵”。左手的中指和食指分別放在z、c鍵上，右手的食指和中指分別放在小鍵盤的“l(fā)”、“3”鍵上?！卑存I反應(yīng)在被試間平衡。每個(gè)任務(wù)的反應(yīng)之后都給予“正確”或“錯(cuò)誤”的反饋。實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前告知被試在判斷準(zhǔn)確的前提下，盡快地作出反應(yīng)。

練習(xí)的正確率達(dá)到80%以上方可進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)。正式實(shí)驗(yàn)中，6種實(shí)驗(yàn)處理在每個(gè)時(shí)距下各重復(fù)8次，共336個(gè)trial（3×2×7×8），分為4個(gè) block，每個(gè)block之前都要求被試重新熟悉“長(zhǎng)”、“短”的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間，各呈現(xiàn)4次。處理水平的組合在被試內(nèi)完全平衡，隨機(jī)呈現(xiàn)。每個(gè)block之間自行休息1-2分鐘，整個(gè)實(shí)驗(yàn)共需45分鐘左右。以低負(fù)荷條件為例，實(shí)驗(yàn)流程見(jiàn)圖1。

3 結(jié)果與分析

3.1 記憶任務(wù)的結(jié)果

正確率上，各種效應(yīng)都不顯著。反應(yīng)時(shí)上，記憶負(fù)荷的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，23）=201.25，p<0.001，η²_p=0.90，低負(fù)荷和高負(fù)荷條件下再認(rèn)的反應(yīng)時(shí)分別為818.02±37.27ms，1043.23±45.06ms；其他作用不顯著（p>0.05）。記憶負(fù)荷對(duì)正確率無(wú)影響，但影響了反應(yīng)時(shí)間，記憶負(fù)荷越大，反應(yīng)時(shí)越長(zhǎng)。結(jié)果表明記憶負(fù)荷越大，記憶任務(wù)越難，記憶負(fù)荷的操作是有效的。

3.2 時(shí)間判斷任務(wù)的結(jié)果

3.2.1 時(shí)間判斷的主觀相等點(diǎn)

與已有的數(shù)據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)一致，本研究只分析記憶任務(wù)中反應(yīng)正確的trial，因?yàn)檎_的反應(yīng)能夠確保被試有效地保持記憶信息。反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)中剔除3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差以外的極端數(shù)據(jù)。

使用Sigmaplot10.0和SPSS15.0分析數(shù)據(jù)。以時(shí)距為橫坐標(biāo)，以被試反應(yīng)為“長(zhǎng)”的比率為縱坐標(biāo)，得到不同負(fù)荷和不同ISI條件下的梯度曲線（圖2和圖3），由圖可知隨著時(shí)距的不斷增加，被試判斷為“長(zhǎng)”的比例不斷增大。

主觀相等點(diǎn)反應(yīng)了知覺(jué)時(shí)間的準(zhǔn)確性。用Sig-maplot10.0分別將每名被試的數(shù)據(jù)擬合成一條Sig.moid曲線，Sigmoid曲線中50%的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的時(shí)距即為該被試的主觀相等點(diǎn)（point of subjective simulta-neity，PSS）。計(jì)算每個(gè)被試的PSS，然后以每個(gè)被試在每種條件下的PSS作為分析的數(shù)據(jù)。兩因素重復(fù)測(cè)量方差分析的結(jié)果表明，記憶負(fù)荷的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，23）=4.42，p<0.05，η²_p=0.16，低負(fù)荷比高負(fù)荷的主觀相等點(diǎn)更短；ISI的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（2，46）=11.97，p<0.001，η²_p=0.34。對(duì)ISI進(jìn)行事后比較，發(fā)現(xiàn)隨著ISI的增加，主觀相等點(diǎn)逐漸減小。記憶負(fù)荷和ISI的交互作用不顯著，F(xiàn)（2，46）=1.28，p>0.05。

3.2.2 時(shí)間判斷的韋伯比例

記憶負(fù)荷的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，23）=7.30，p<0.05，η²_p=0.24，低負(fù)荷比高負(fù)荷的韋伯比例更低；ISI的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（2，46）=0.54，p>0.05；記憶負(fù)荷和ISI的交互作用不顯著（F_s<1）。

3.2.3 時(shí)間判斷的反應(yīng)時(shí)

記憶負(fù)荷的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，23）=1.30，P>0.05；ISI的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（2，46）=3.24，p<0.05，η²_p=0.13，事后比較發(fā)現(xiàn)，50ms和200ms，50ms和1500ms條件下的反應(yīng)時(shí)差異顯著，而200ms和1500ms之間的差異不顯著。

4 討論

被試在保持?jǐn)?shù)字的過(guò)程中，完成時(shí)間判斷任務(wù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，記憶的數(shù)字越多，記憶負(fù)荷高，知覺(jué)到的時(shí)間越短，表現(xiàn)為主觀相等點(diǎn)右移，反之，記憶的數(shù)字少，知覺(jué)到的時(shí)間長(zhǎng)。并且，記憶負(fù)荷越低，韋伯比例越小，表明被試對(duì)時(shí)間的辨別力越強(qiáng)。

本研究發(fā)現(xiàn)記憶負(fù)荷能夠影響時(shí)間知覺(jué)，表明工作記憶信息的保持干擾了時(shí)間知覺(jué)，這與已有的研究不一致（Rammsayer&Ulrich，2005；Rammsayer&Ulrich，2011）。不同研究的差異不可能是由記憶任務(wù)的難度造成的，因?yàn)橐延械难芯恐杏洃浫蝿?wù)的正確率僅為80%（Rammsayer，et al.，2005）或50%（Rammsayer，et al.，2011）左右，本研究中，高記憶負(fù)荷的正確率已達(dá)96%，記憶任務(wù)更簡(jiǎn)單。分歧的原因可能與呈現(xiàn)時(shí)距的通道、記憶任務(wù)的操作有關(guān)。首先，Rammsayer等（2005，2011）以聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)時(shí)距，本研究用視覺(jué)呈現(xiàn)時(shí)距，人們對(duì)短時(shí)間的聽(tīng)覺(jué)時(shí)間比視覺(jué)時(shí)間更準(zhǔn)確（黃希庭，鄭云，1993；Pen-ney，Gibbon，&Meck，2000；Penney&Tourret，2005；Stauffer，Haldemann，Troche，&Rammsayer，2012），聽(tīng)覺(jué)呈現(xiàn)的時(shí)間更容易捕獲注意，相對(duì)視覺(jué)，受到額外刺激的影響較小。其次，Rammsayer等（2005）的工作記憶任務(wù)采用Steinberg系列短時(shí)記憶任務(wù)，數(shù)字以1個(gè)/800ms的速度相繼呈現(xiàn)；而Rammsayer等研究（2011）中，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后被試回憶記住的單詞。這兩項(xiàng)研究中，被試需要不斷地復(fù)述，把信息從短時(shí)記憶轉(zhuǎn)到長(zhǎng)時(shí)記憶，長(zhǎng)時(shí)記憶的參與可能降低了工作記憶在時(shí)間知覺(jué)中的作用。因此不同的記憶任務(wù)操作可能是造成本研究與已有研究的結(jié)果出現(xiàn)差異的原因。

本研究還發(fā)現(xiàn)，保持的時(shí)間越短（ISI越短），知覺(jué)到的時(shí)間短，導(dǎo)致主觀相等點(diǎn)的右移，反應(yīng)時(shí)也增加，說(shuō)明知覺(jué)時(shí)間和反應(yīng)決策是一致的。記憶負(fù)荷和ISI在主觀相等點(diǎn)、韋伯比例和反應(yīng)時(shí)上的交互作用都不顯著，表明記憶負(fù)荷和ISI以獨(dú)立的方式影響時(shí)間知覺(jué)。本研究中，實(shí)驗(yàn)后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，79.2%的被試報(bào)告在看到數(shù)字的時(shí)候，出聲讀出來(lái)更容易記住。對(duì)數(shù)字的編碼和保持占有語(yǔ)音環(huán)，只要語(yǔ)音環(huán)被占有，無(wú)論ISI的長(zhǎng)短，記憶信息都影響時(shí)間知覺(jué)。說(shuō)明當(dāng)被試積極地加工言語(yǔ)信息時(shí)，語(yǔ)音環(huán)也參與時(shí)間加工（Franssen，Vandierendonck，&vanHiel，2006）。言語(yǔ)策略的使用可能是言語(yǔ)保持影響時(shí)間知覺(jué)的主要原因。

而ISI對(duì)時(shí)間知覺(jué)的影響可能與任務(wù)切換效應(yīng)（task-switching）有關(guān)：前一個(gè)任務(wù)消耗了部分注意資源，當(dāng)兩個(gè)任務(wù)時(shí)間間隔短時(shí)，注意資源未來(lái)得及從前一個(gè)任務(wù)轉(zhuǎn)移到第二個(gè)任務(wù)，進(jìn)而干擾了第二個(gè)任務(wù)成績(jī)（Koch，2005；Monsell，2003）。ISI越短，心理資源從記憶任務(wù)轉(zhuǎn)移到時(shí)間任務(wù)越困難。導(dǎo)致時(shí)間任務(wù)的心理資源減少，而隨著ISI增加，被試有足夠的時(shí)間把記憶信息存儲(chǔ)起來(lái)，進(jìn)行時(shí)間判斷任務(wù)時(shí)，能夠集中精力完成計(jì)時(shí)任務(wù)，因此知覺(jué)到的時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)時(shí)也短。

綜合來(lái)看，無(wú)論ISI的長(zhǎng)短，記憶信息都影響時(shí)間知覺(jué)，說(shuō)明言語(yǔ)工作記憶任務(wù)和時(shí)間知覺(jué)共享工作記憶的語(yǔ)音環(huán)。而ISI對(duì)時(shí)間知覺(jué)的影響是由于中央執(zhí)行功能在任務(wù)之間協(xié)調(diào)資源的不足，任務(wù)轉(zhuǎn)化困難造成的。本研究說(shuō)明記憶負(fù)荷和保持時(shí)間通過(guò)占有不同的工作記憶子成分，進(jìn)而影響時(shí)間知覺(jué)。研究中也存在一定的局限，首先，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)記憶負(fù)荷和ISI的交互作用，可能是ISI的設(shè)定太少，今后可以增加ISI，繼續(xù)探索言語(yǔ)工作記憶影響時(shí)間知覺(jué)的具體機(jī)制，并借助時(shí)間分辨率高的ERP技術(shù)進(jìn)一步探討言語(yǔ)信息的保持過(guò)程影響時(shí)間知覺(jué)的時(shí)間進(jìn)程。其次，采用不同的研究方法，涉及到的加工過(guò)程不同，當(dāng)采用時(shí)間信息加工的其他方法時(shí)，結(jié)論是否具有一致性，仍需要今后進(jìn)一步探索。

5 結(jié)論

本研究采用雙任務(wù)范式，發(fā)現(xiàn)言語(yǔ)工作記憶負(fù)荷和保持時(shí)間都會(huì)影響時(shí)間知覺(jué)，記憶負(fù)荷越大，保持時(shí)間越短，知覺(jué)到的時(shí)間越短，反應(yīng)時(shí)更長(zhǎng)。表明言語(yǔ)信息的保持能夠影響時(shí)間知覺(jué)，言語(yǔ)工作記憶與時(shí)間加工共享工作記憶資源。