工作記憶在時(shí)間和空間心理聯(lián)結(jié)中的調(diào)節(jié)作用

畢翠華　黃希庭

摘要：探討時(shí)間的空間表征是否受到工作記憶的調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)將時(shí)間比較任務(wù)和工作記憶中的延遲匹配范式相結(jié)合。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，記憶匹配條件下，刺激的空間位置不影響時(shí)間判斷，而記憶不匹配條件下，當(dāng)左側(cè)刺激呈現(xiàn)的時(shí)間短，右側(cè)刺激呈現(xiàn)的時(shí)間長時(shí)。時(shí)間判斷的反應(yīng)時(shí)更短。結(jié)果表明，時(shí)間的空間表征具有靈活性，受到工作記憶的調(diào)節(jié)。

關(guān)鍵詞：工作記憶，心理時(shí)間線，數(shù)量理論，調(diào)節(jié)作用。

1.前言

時(shí)間具有空間表征的特點(diǎn)。時(shí)間表征本質(zhì)上是一種視空表征。很多研究發(fā)現(xiàn)時(shí)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(shù)操作空間注意，要求被試判斷中央呈現(xiàn)的目標(biāo)時(shí)距比標(biāo)準(zhǔn)時(shí)距更長還是更短，發(fā)現(xiàn)相比基線條件，OKS偏向左側(cè)導(dǎo)致時(shí)距的低估，OKS偏向右側(cè)引起時(shí)距的高估。時(shí)間表征也受到空間注意線索的影響，Vicario等（2008）操縱標(biāo)準(zhǔn)刺激（SI）和比較刺激（S2）的呈現(xiàn)位置：S1出現(xiàn)在左側(cè)，S2出現(xiàn)在右側(cè)；S1和S2均出現(xiàn)在中央位置；Sl出現(xiàn)在有側(cè)，S2出現(xiàn)在左側(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，被試低估左側(cè)空間的時(shí)距，高估右側(cè)空間的時(shí)距。Ishihara，KeUer，Rossetti和Prinz（2008）將時(shí)間和空間聯(lián)結(jié)的現(xiàn)象稱為空間一時(shí)間反應(yīng)編碼聯(lián)合效應(yīng)，即人們對時(shí)間的表征是一條自左向右的心理時(shí)間線：短時(shí)距與左側(cè)空間相連。長時(shí)距與右側(cè)空間相連。

空間一時(shí)間表征的方向性得到很多研究的證實(shí)（Ishihara，Keller，Rossetti，&Prinz，2008；Santiago，Lupiotez，P6rez，&Funes，2007；Vallesi，Binns，&Shanice，2008）。但近幾年研究者不斷發(fā)現(xiàn)這一表征特點(diǎn)具有可變性。例如垂直方向的啟動范式可以激活被試對時(shí)間的垂直表征（吳念陽，徐凝婷，&張琰。2007），這表明時(shí)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(shí)間與空間在表征上的聯(lián)結(jié)是否受到高級認(rèn)知功能的控制。有研究發(fā)現(xiàn)，工作記憶能夠調(diào)節(jié)SNARC效應(yīng)。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(xiàn)的數(shù)字，在隨后的2500ms的時(shí)間間隔內(nèi)對其進(jìn)行復(fù)述和保持，然后完成數(shù)字奇偶判斷任務(wù)，此任務(wù)中僅對記憶中出現(xiàn)的數(shù)字進(jìn)行反應(yīng)。最后對記憶成績進(jìn)行檢測，即要求被試在5個系列集中選擇記憶過的數(shù)字集。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，奇偶判斷任務(wù)中，只有當(dāng)數(shù)字在工作記憶中出現(xiàn)過，被試對該數(shù)字的判斷才受到空間位置的影響，即左手對小數(shù)反應(yīng)更快，右手對大數(shù)反應(yīng)更快。該研究表明數(shù)字大小和空間位置之間的關(guān)系受到工作記憶的影響指出，時(shí)間、空間和數(shù)字?jǐn)?shù)量等不同維度間存在共同的心理表征，由動作將不同的計(jì)量信息聯(lián)系在一起：時(shí)間、空間和數(shù)量信息存在共同的神經(jīng)加工機(jī)制（Walsh，2003）。既然工作記憶能影響數(shù)量系統(tǒng)中數(shù)字和空間的內(nèi)在聯(lián)結(jié)，它是否也能改變數(shù)字和時(shí)間，空間和時(shí)間之間的關(guān)系？

Bi，Liu，Yuan和Huang（2014）采用工作記憶和時(shí)間比較相結(jié)合的雙范式探討了時(shí)間一數(shù)量在心理表征上的聯(lián)結(jié)是否受到工作記憶的調(diào)節(jié)。時(shí)間任務(wù)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(xiàn)1個或多個視覺刺激（記憶項(xiàng)），并要求被試記住；（2）保持階段，記憶項(xiàng)消失后，被試通過復(fù)述保持記憶項(xiàng)中的信息；（3）檢測階段。向被試呈現(xiàn)1個或多個視覺刺激（檢測項(xiàng)）。要求被試判斷其與記憶項(xiàng)“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(shù)字（記憶階段）；在每個trial的最后出現(xiàn)探測數(shù)字。要求被試判斷兩個數(shù)字是否相同（檢測階段）；在保持階段，被試完成SI-S2時(shí)間比較任務(wù)。時(shí)間任務(wù)中的某個數(shù)字與記憶數(shù)字相同（記憶匹配）或都不同（記憶不匹配），時(shí)間任務(wù)中的數(shù)字與其呈現(xiàn)時(shí)間一致（小數(shù)呈現(xiàn)的時(shí)間短或大數(shù)呈現(xiàn)的時(shí)間長）或不一致（小數(shù)呈現(xiàn)的時(shí)間長或大數(shù)呈現(xiàn)的時(shí)間短）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，記憶匹配條件下，時(shí)間一數(shù)字的一致性效應(yīng)消失。而記憶不匹配條件下。一致條件下的正確率高，反應(yīng)時(shí)更短。這表明時(shí)間和數(shù)字在心理表征上的聯(lián)結(jié)具有靈活性。受到工作記憶任務(wù)的調(diào)節(jié)。

在此基礎(chǔ)上，本研究進(jìn)一步探討工作記憶對空間和時(shí)間關(guān)系的調(diào)節(jié)作用。采用的范式與已有研究相同（Bi，Liu，Yuan，&Huang，2014）。被試在時(shí)間判斷任務(wù)中需要保持記憶內(nèi)容。假設(shè)工作記憶起作用。對內(nèi)容的保持將削弱甚至消除刺激的空間位置對時(shí)間判斷的影響，使得記憶匹配條件下。時(shí)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(nèi)容與時(shí)間任務(wù)中的刺激是否匹配。時(shí)間判斷將只受空間位置的影響。即左側(cè)刺激呈現(xiàn)的時(shí)間短，或右側(cè)刺激呈現(xiàn)的時(shí)間長，被試的反應(yīng)時(shí)更短。

2.方法

2.1被試

24名大學(xué)生參加本次實(shí)驗(yàn)，14名女生。10名男生，年齡范圍在19-25歲之間。所有被試均報(bào)告視力或矯正視力正常，無色盲或色弱，右利手，實(shí)驗(yàn)后給予適量報(bào)酬。

2.2儀器和材料

實(shí)驗(yàn)程序采用E-ladme編制。計(jì)算機(jī)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(wù)中的圖形為正方形，邊長為3.5cmx3.5cm，記憶的顏色為紅、綠、黃、藍(lán)、青五種顏色。時(shí)間任務(wù)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(shí)距包括三對：500/600ma，600/720ms。700/840ms，短時(shí)距和長時(shí)距的比例為1/1.2。

2.3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與程序

實(shí)驗(yàn)采用2（記憶匹配項(xiàng)：有或無）×2（空間一時(shí)間：一致、不一致）的兩因素被試內(nèi)設(shè)計(jì)。

記憶刺激出現(xiàn)在屏幕中央。時(shí)間任務(wù)中的刺激出現(xiàn)在屏幕的左側(cè)或右側(cè)。左右之間的水平距離為6°。時(shí)距和空間共組成2種實(shí)驗(yàn)條件：左側(cè)-短時(shí)距/右側(cè)-長時(shí)距（一致條件）。右側(cè)-短時(shí)距/左側(cè)-長時(shí)距（不一致條件）。

實(shí)驗(yàn)過程見圖1。首先呈現(xiàn)800mg的注視點(diǎn)，然后在屏幕中央出現(xiàn)一個1000ms的刺激（記憶項(xiàng)），間隔450 mss的空屏后，屏幕的兩側(cè)相繼呈現(xiàn)2個圖形，被試的任務(wù)是記住各自呈現(xiàn)的時(shí)間。并在“？”出現(xiàn)時(shí)作出哪個更長/更短的反應(yīng)。第二個時(shí)距比第一個時(shí)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(shù)字鍵盤的“1”鍵和“3”鍵。最后屏幕中央出現(xiàn)一個探測圖形。此時(shí)被試判斷該圖形與記憶項(xiàng)是否相同，記憶探測刺激前的“再認(rèn)”起提示作用。如果探測項(xiàng)和記憶項(xiàng)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(yīng)在被試問平衡。

記憶匹配條件下。時(shí)間任務(wù)中一個刺激的顏色與記憶項(xiàng)的顏色相同，相應(yīng)的另一個刺激與記憶項(xiàng)不同；記憶不匹配條件下，兩個刺激的顏色都與記憶項(xiàng)不同。記憶匹配和記憶不匹配各占一半。匹配刺激出現(xiàn)在左側(cè)和右側(cè)的比例各占50%：匹配刺激先出現(xiàn)和后出現(xiàn)的順序，匹配刺激先短后長、先長后短的順序均在被試內(nèi)充分平衡。探測項(xiàng)與記憶項(xiàng)相同和不同的比例各為50%。Trial之間的時(shí)間間隔為1000ms。

每個被試接受4種處理水平的組合，練習(xí)任務(wù)中對時(shí)間判斷和工作記憶的結(jié)果進(jìn)行反饋。當(dāng)正確率達(dá)到80%以上，被試方可進(jìn)行正式實(shí)驗(yàn)。正式實(shí)驗(yàn)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(shí)間。

3.結(jié)果與分析

3.1記憶任務(wù)的結(jié)果

在正確率上。對記憶任務(wù)進(jìn)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(fù)測量方差分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)。記憶匹配的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，23）=26.01，p<0.001，np2=0.53。記憶匹配條件下的準(zhǔn)確率比記憶不匹配條件下的準(zhǔn)確率更高（0.95±0.01 vs，0.90+0.01）。探測刺激的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，23）=15.89，p<0.01，np2=0.41，兩者的交互作用顯著。本研究重點(diǎn)關(guān)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(yīng)時(shí)上，記憶匹配、探測刺激的主效應(yīng)以及兩者的交互作用均不顯著，F(xiàn)s<1。

3.2時(shí)間判斷的正確率

為了考察工作記憶內(nèi)容的保持對時(shí)間知覺的影響，僅分析記憶正確的試次中時(shí)間判斷的正確率和反應(yīng)時(shí)。剔除反應(yīng)時(shí)間在3個標(biāo)準(zhǔn)差以外的數(shù)據(jù)，這與已有研究分析標(biāo)準(zhǔn)一致（Fortin&Breton，1995；Bi et al，2014）。對時(shí)間判斷的正確率進(jìn)行2（匹配項(xiàng)：有或無）×2（空間-時(shí)間：一致、不一致）的兩因素重復(fù)測量方差分析，結(jié)果表明記憶匹配的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（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(yīng)不顯著，F(xiàn)s<1，p>0.05，兩者的交互作用不顯著，p>0.05。

3.3時(shí)間判斷的反應(yīng)時(shí)

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，記憶匹配的主效不顯著，F(xiàn)（1，23）=1.12，p>0.05，空間一時(shí)間的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，23）=3.12，p>0.05。但是記憶匹配和空間一時(shí)間的交互作用顯著，F(xiàn)（1，23）=6.59，p<0.05，np2=0.23。簡單效應(yīng)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(yīng)時(shí)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(fā)現(xiàn)。記憶匹配條件下。刺激的空間位置不影響時(shí)間判斷的反應(yīng)時(shí)，記憶不匹配條件下。短時(shí)距條件下，刺激呈現(xiàn)在屏幕的左側(cè)；長時(shí)距條件下，刺激呈現(xiàn)在屏幕的右側(cè)，被試的反應(yīng)時(shí)更短。

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

但是，時(shí)間-空間在心理表征上的聯(lián)結(jié)也受到工作記憶的調(diào)節(jié)。當(dāng)時(shí)間任務(wù)中的刺激與工作記憶內(nèi)容匹配時(shí)，對記憶項(xiàng)的保持消除了空間位置對時(shí)間判斷的影響。只有當(dāng)時(shí)間任務(wù)中的刺激與記憶內(nèi)容無關(guān)時(shí)，時(shí)間判斷才受到空間位置的影響。從記憶任務(wù)的成績來看，記憶匹配條件下的準(zhǔn)確性顯著高于記憶不匹配條件，在反應(yīng)時(shí)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(dāng)保持在記憶中的信息與時(shí)間任務(wù)中的刺激匹配時(shí)。被試可能對該刺激投入了更多的注意并進(jìn)行復(fù)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(jìn)行記憶探測。在信息保持階段。被試完成視覺搜索任務(wù)。其中某個刺激與記憶內(nèi)容在特征維度上匹配。發(fā)現(xiàn)匹配條件下。被試對目標(biāo)刺激的反應(yīng)時(shí)更快，正確率更高。這可能是工作記憶內(nèi)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(zhuǎn)移到與該刺激相關(guān)的任務(wù)。很多研究也證明，當(dāng)目標(biāo)刺激的某一屬性與記憶項(xiàng)匹配時(shí)，記憶內(nèi)容對視覺搜索的促進(jìn)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(shí)間判斷中。當(dāng)時(shí)間任務(wù)中的刺激與記憶內(nèi)容匹配時(shí)。匹配信息以自上而下的方式引導(dǎo)視覺注意。使得注意指向與記憶內(nèi)容匹配的非時(shí)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(shí)間判斷的影響消失。而記憶不匹配條件下。時(shí)間任務(wù)中的刺激與記憶內(nèi)容無關(guān)。記憶內(nèi)容并未自動化地捕獲注意。此時(shí)空間和時(shí)間的心理表征聯(lián)結(jié)自動激活，即在心理聯(lián)結(jié)上，左側(cè)對應(yīng)短時(shí)距。右側(cè)對應(yīng)長時(shí)距，結(jié)果表現(xiàn)為一致條件下的反應(yīng)時(shí)更短。不一致條件下的反應(yīng)時(shí)更長。工作記憶對時(shí)間一空間心理聯(lián)結(jié)的調(diào)節(jié)作用與已有研究一致（Bi et al，2014），這表明記憶內(nèi)容的保持改變了數(shù)量、空間和時(shí)間的自動化聯(lián)結(jié)。

需要指出的是。工作記憶的調(diào)節(jié)作用也與記憶材料的性質(zhì)，記憶項(xiàng)與時(shí)間任務(wù)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(guān)。當(dāng)記憶內(nèi)容為阿拉伯?dāng)?shù)字時(shí)。時(shí)間任務(wù)中的刺激與記憶項(xiàng)完全相同，記憶匹配縮短了時(shí)間判斷的正確率（Bi et al，2014）；而當(dāng)記憶內(nèi)容為規(guī)則圖形的顏色時(shí)。記憶匹配僅改變了時(shí)間判斷的反應(yīng)時(shí)間。但無論是正確率還是反應(yīng)時(shí)成績下降，僅從行為結(jié)果上很難判斷工作記憶的調(diào)節(jié)作用發(fā)生在早期的知覺階段還是僅影響了決策反應(yīng)，今后還需要借助高時(shí)間分辨率的ERP技術(shù)深入分析具體的影響階段。

5.結(jié)論

時(shí)間表征沿著自左向右的空間方向進(jìn)行表征，這種表征特點(diǎn)具有一定的自動性，但也受到高級認(rèn)知控制功能例如工作記憶的調(diào)節(jié)。這表明。時(shí)間表征的空間特性具有靈活性，受到工作記憶的調(diào)節(jié)。