智力運動專家領(lǐng)域內(nèi)知覺與記憶的加工特點及其機制*

趙冰潔 張琪涵 陳怡馨 章 鵬 白學(xué)軍

·研究前沿(Regular Articles)·

智力運動專家領(lǐng)域內(nèi)知覺與記憶的加工特點及其機制*

趙冰潔 張琪涵 陳怡馨 章 鵬 白學(xué)軍

(教育部人文社會科學(xué)重點研究基地天津師范大學(xué)心理與行為研究院, 天津師范大學(xué)心理學(xué)部, 國民心理健康評估與促進協(xié)同創(chuàng)新中心, 天津 300387)

智力運動是以開發(fā)智力為目的且涉及到較多認(rèn)知活動的競技運動。研究表明, 長期的智力運動經(jīng)驗會影響專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中知覺及記憶的行為表現(xiàn)及其大腦活動。智力運動經(jīng)驗使專家知覺廣度增大的同時, 促進專家對棋子關(guān)系進行整體性知覺加工, 且這一過程與顳頂聯(lián)合區(qū)、緣上回、壓后皮質(zhì)、側(cè)副溝、梭狀回等區(qū)域有關(guān); 在長時記憶中存儲的具體(空間位置)及抽象信息(知識、策略、棋子關(guān)系等)是專家記憶優(yōu)勢發(fā)生的基礎(chǔ), 該過程與內(nèi)側(cè)顳葉、額葉和頂葉有關(guān)。未來研究可以從智力運動類型、創(chuàng)新實驗范式, 結(jié)合測量設(shè)備及認(rèn)知特點, 深入探討智力運動專家整體知覺優(yōu)勢及記憶優(yōu)勢的神經(jīng)機制, 為人工智能和技能訓(xùn)練等提供理論依據(jù)。

智力運動, 整體知覺優(yōu)勢, 記憶優(yōu)勢, 抽象信息, 大腦可塑性

“智力運動”是由國際智力運動聯(lián)盟(International Mind Sports Association, IMSA)于2005年提出的, 以開發(fā)智力為目的的運動(Gentile et al., 2018; Kobiela, 2018)。目前列入智力運動的項目有：橋牌(bridge)、國際象棋(chess)、圍棋(Go/baduk)、國際跳棋(draught)、中國象棋(xiangqi/Chinese chess)和麻將(mahjong)。

相比于需要機體肌肉、骨骼參與的, 以動作技能的掌握為主要目的的傳統(tǒng)體力運動, 智力運動主要涉及的是一種需要思維參與的心智技能, 即運用某種習(xí)得的規(guī)則或程序順利完成智力任務(wù)的能力(Kobiela, 2018)。智力運動專家經(jīng)過長時間有計劃有組織的智力運動訓(xùn)練, 使其在特定智力運動專項上的表現(xiàn)顯著優(yōu)于常人。研究表明, 智力運動訓(xùn)練能夠促進個體的認(rèn)知表現(xiàn), 不僅可以提高個體的注意、知覺、記憶等基本認(rèn)知能力(Bilali?, Langner, et al., 2011; Burgoyne et al., 2016; Chu-Man et al., 2015; Fattahi et al., 2015; Iizuka et al., 2018; Sala & Gobet, 2017a), 而且對個體的推理、計劃、問題解決、元認(rèn)知等高級認(rèn)知能力也有促進作用(Aciego et al., 2012; Bilali? et al., 2019; Cheng et al., 2014; Joseph et al., 2016; Kazemi et al., 2012; Subia et al., 2019; Unterrainer et al., 2006)。智力運動專家在這些認(rèn)知過程中的增益表現(xiàn), 稱為智力運動專家優(yōu)勢(expertise effects, Ferrari et al., 2008; Whitaker et al., 2020)。

專家在智力運動期間需要集中注意力, 結(jié)合當(dāng)前的知覺信息和長時記憶中存儲的規(guī)則, 在頭腦中制定和評估計劃, 選擇出最佳方案(Bart, 2014)。因此, 智力運動專家不僅在基本認(rèn)知過程, 在高級認(rèn)知過程中也存在優(yōu)勢?；菊J(rèn)知過程是高級認(rèn)知過程的基礎(chǔ)。智力運動的關(guān)鍵在于對人造物體的語義和功能等抽象信息進行規(guī)則學(xué)習(xí), 即通過觀察有限的刺激原型發(fā)現(xiàn)其中存在的抽象關(guān)系, 并將之泛化運用到新刺激的能力(Schonberg et al., 2018)。這一過程反映了個體對智力運動相關(guān)刺激(例如棋局、牌局)的適應(yīng)性知覺變化以及知識經(jīng)驗的累積, 推動了個體知覺及記憶能力的可塑性發(fā)展。研究者認(rèn)為快速的知覺加工是智力運動專家優(yōu)勢的基礎(chǔ)(Chase & Simon, 1973; Reingold & Charness, 2005; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001; Reingold, Charness, Schultetus, & Stampe, 2001), 記憶會限制規(guī)則的學(xué)習(xí)過程(Frank & Gibson, 2011)。因此, 智力運動專家的超凡表現(xiàn)建立在其知覺及記憶優(yōu)勢之上, 而推理、問題解決等高級認(rèn)知加工又是以知覺和記憶等基本認(rèn)知過程為基礎(chǔ)的。所以, 知覺和記憶過程是智力運動專家優(yōu)勢表現(xiàn)的重要核心。

然而, 當(dāng)前研究對智力運動專家在知覺、記憶上的特異性加工機制未得到一致性的結(jié)論。研究表明智力運動專家存在穩(wěn)定的領(lǐng)域內(nèi)知覺優(yōu)勢, 但在優(yōu)勢的產(chǎn)生機制上存在爭論。有些研究者認(rèn)為專家存在優(yōu)勢的原因是可以對信息進行整體加工(Kundel et al., 2007; Sheridan & Reingold, 2017); 有些研究者則認(rèn)為專家主要對重要的局部信息進行知覺加工(Brams et al., 2019)。在記憶優(yōu)勢上, 有研究強調(diào)具體信息在智力運動中的重要性(Chase & Simon, 1973; Gobet & Simon, 1998), 有研究顯示抽象信息的習(xí)得與智力運動更密切(間接引自: Gobet, 1998; 原文: Holding, 1985), 也有研究認(rèn)為二者兼有之(Linhares & Brum, 2007; Linhares & Chada, 2013)。鑒于此, 本研究基于專家-新手范式, 總結(jié)智力運動研究領(lǐng)域取得的研究進展, 基于知覺與記憶這兩種認(rèn)知過程揭示智力運動專家的內(nèi)在加工模式及其機制, 同時對未來的研究方向進行了展望, 以便更好地理解智力運動專家優(yōu)勢效應(yīng)的神經(jīng)機制。

1 智力運動專家的整體知覺優(yōu)勢及其神經(jīng)機制

1.1 行為學(xué)證據(jù)

對智力運動而言, 知覺重要棋子或紙牌的能力極其重要, 對重要棋子或紙牌的識別有助于玩家從長時記憶中提取其相應(yīng)規(guī)則, 進一步確定移動方案。早期研究表明, 國際象棋專家在真實棋局或隨機棋局下進行視覺搜索任務(wù)(部分研究要求搜索目標(biāo)為騎士, 部分要求搜索騎士和主教的總和)所需要的反應(yīng)時均短于新手。但是, 在識別單一棋子時專家和新手不存在顯著差異(Bilali?, 2016; Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali? et al., 2010; Bilali?, Langner, et al., 2011; Saariluoma, 1985)。

國際象棋專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上表現(xiàn)出知覺優(yōu)勢的原因可能是他們可以對棋局進行整體編碼。研究者使用復(fù)合范式(composite paradigm), 要求被試僅依據(jù)棋局的下半部分判斷當(dāng)前棋局與前一棋局的一致性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)棋局上半部分的變化也會影響一致性判斷。這說明專家會自動加工整個棋局(Boggan et al., 2012)。

國際象棋專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上產(chǎn)生整體知覺優(yōu)勢的原因有兩個。第一, 長期訓(xùn)練導(dǎo)致專家的知覺廣度增加。研究者借助眼動儀發(fā)現(xiàn), 專家對真實棋盤的知覺廣度更大, 在進行任務(wù)時可以快速定位目標(biāo)區(qū)域, 通過較少的注視次數(shù)就可以完成任務(wù)(Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali? et al., 2010; Reingold & Charness, 2005; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001)。第二, 對抽象棋子關(guān)系(雙方棋子的攻防關(guān)系)的自動平行加工。使用將軍探測任務(wù)發(fā)現(xiàn)專家在加工棋子關(guān)系時的反應(yīng)時顯著短于新手(Bilali?, 2016; Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali?, Langner, et al., 2011; Wright et al., 2013)。即使在無意識條件下專家也可以對棋局中的棋子關(guān)系進行加工(Kiesel et al., 2009)。與逐一加工棋子關(guān)系的新手不同, 專家會自動地同時加工棋子間的多種關(guān)系(Reingold, Charness, Schultetus, & Stampe, 2001)。即使要求被試只判斷線索位置的棋子是否可以將軍, 專家仍會自動加工其他位置的棋子(Postal, 2012)。來自眼動注視的結(jié)果也表明專家將更多的注視分布于棋子間而不是單個棋子上(Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Reingold & Charness, 2005; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001)。由于國際象棋專家的知覺廣度大, 在先驗知識的作用下可以對抽象的棋子關(guān)系進行平行編碼。因此在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上表現(xiàn)出專家的整體知覺優(yōu)勢。該結(jié)果符合圖像知覺的整體性模型(the holistic model of image perception), 即專家的知覺廣度越大, 越可以利用副中央凹快速提取信息, 進而實現(xiàn)對圖像的整體-局部加工(Brams et al., 2019; Kundel et al., 2007; Sheridan & Reingold, 2017)。對中國象棋專家的研究發(fā)現(xiàn)了相似的結(jié)果, 即專家能夠利用副中央凹提取信息并表現(xiàn)出較大的知覺廣度, 具有較強的整體知覺加工能力(王福興等, 2016)。

1.2 神經(jīng)影像證據(jù)

研究表明顳頂聯(lián)合區(qū)(temporo-parietal junction, TPJ)、緣上回(supramarginal gyrus, SMG)、壓后皮層(retrosplenial cortex, RSC)、側(cè)副溝(collateral sulcus, CoS)、梭狀回(fusiformis gyri, FFA)等區(qū)域是智力運動專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上存在整體知覺優(yōu)勢的神經(jīng)基礎(chǔ)。

前人研究顯示TPJ與整體知覺加工有關(guān)(Bloechle et al., 2018; Huberle & Karnath, 2012; Rennig et al., 2015)。Rennig等人(2013)以TPJ為興趣區(qū), 對前人使用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)收集的數(shù)據(jù)重新進行分析發(fā)現(xiàn), 真實棋局下國際象棋專家TPJ的激活水平高于新手, 隨機棋局下不存在差異。這說明長期訓(xùn)練導(dǎo)致專家的知覺廣度增加, 專家可以依據(jù)其存儲的大量先驗知識對真實棋局進行整體知覺加工, 因此引起TPJ的激活。

SMG參與抽象棋子關(guān)系的覺知。例如, Bilali?等人(2012)通過需要加工抽象棋子關(guān)系的威脅任務(wù)(判斷黑子攻擊白子的數(shù)量是否為4)發(fā)現(xiàn), 國際象棋專家在SMG上的激活程度高于新手。而在無需加工抽象棋子關(guān)系的視覺搜索任務(wù)中并未發(fā)現(xiàn)國際象棋專家和新手在該區(qū)域存在差異(Bilali? et al., 2010)。因此, SMG可能是專家對抽象棋子關(guān)系進行平行加工, 進而表現(xiàn)出整體知覺加工的神經(jīng)基礎(chǔ)。由于棋子關(guān)系的加工往往以棋子的識別為基礎(chǔ), 有研究者發(fā)現(xiàn)在棋子識別上國際象棋專家枕顳聯(lián)合區(qū)(occipito-temporal junction, OTJ)存在特異性激活(Bilali? et al., 2010), 但在形狀識別任務(wù)中與新手無顯著差異(Bilali?, Kiesel, et al., 2011)。

此外, 真實棋局與隨機棋局下國際象棋專家大腦激活模式的比較研究, 也可以為基于抽象棋子關(guān)系的整體知覺加工的腦機制提供一定的實證基礎(chǔ)。相比于隨機棋局, 真實棋局包含了有意義的抽象棋子關(guān)系, 已習(xí)得的棋局經(jīng)驗更容易引導(dǎo)專家完成多個棋子關(guān)系的平行加工, 即整體知覺加工。研究表明, 國際象棋專家的RSC和CoS在真實棋局下的激活強度高于隨機棋局, FFA在隨機棋局下的激活強度高于真實棋局; 而新手在真實棋局與隨機棋局下的大腦激活模式不存在差異(Bilali? et al., 2010; Bilali? et al., 2012; Bilali?, Langner, et al., 2011)。RSC的激活與棋子關(guān)系加工有關(guān), CoS與快速定向過程有關(guān)(Bilali? et al., 2012), FFA的激活與整體知覺加工有關(guān)(Bilali? et al., 2016; Ross et al., 2018)。雖然前人認(rèn)為FFA是負責(zé)加工面孔的特異性腦區(qū)(Kanwisher & Yovel, 2006), 但是不同類型的專家在加工領(lǐng)域內(nèi)刺激時也會引起FFA的激活(Bilali? et al., 2016; Gauthier et al., 2000; Ross et al., 2018)。而且在面孔和其他刺激的加工中均存在倒置效應(yīng)(inversion effect)。據(jù)此認(rèn)為FFA是受經(jīng)驗調(diào)節(jié)的視覺加工區(qū)域, 主要負責(zé)整體加工(Bilali? et al., 2016; Ross et al., 2018)。國際象棋專家在象棋經(jīng)驗的作用下, 對刺激(真實棋局)進行整體加工, 由于對真實棋局的熟悉度較高, 降低了刺激的視覺復(fù)雜性, 從而能夠快速定位目標(biāo)區(qū)域并捕獲抽象的棋子關(guān)系。這一過程可能反映了專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上整體知覺優(yōu)勢的相關(guān)神經(jīng)機制。

Wan等人(2011)探討了日本象棋(將棋)專家特異性知覺加工的神經(jīng)基礎(chǔ)。結(jié)果發(fā)現(xiàn), 相比于隨機棋局或其他刺激(例如, 國際象棋、場景、面孔等), 專家在真實棋局(例如開局、殘局)下顯著激活楔前葉(precuneus); 而低水平業(yè)余組在真實棋局與隨機棋局(或其他刺激)上無顯著差異。這說明楔前葉可能也參與專家領(lǐng)域內(nèi)的整體知覺加工。

1.3 有待進一步探討的問題

通過整理與分析前人研究發(fā)現(xiàn), 智力運動專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上的整體知覺優(yōu)勢主要得益于知覺廣度的增大以及對抽象棋子關(guān)系的平行加工。在智力運動經(jīng)驗的作用下, 專家更容易在真實棋局下表現(xiàn)出整體知覺優(yōu)勢, 但在隨機棋局下的知覺優(yōu)勢仍存在爭議。部分研究者在隨機棋局下發(fā)現(xiàn)了專家優(yōu)勢(Bilali? et al., 2010; Bilali?, Langner, et al., 2011)。這可能是專家增大的知覺廣度促進了對隨機棋局中棋子及其關(guān)系的知覺; 也可能是隨機棋局仍然存在抽象棋子關(guān)系, 無法保證隨機棋局內(nèi)的棋子關(guān)系都無意義。然而, 另一些研究者并未觀測到這一知覺優(yōu)勢(Bartlett et al., 2013; Krawczyk et al., 2011; Reingold, Charness, Pomplun, & Stampe, 2001)。今后需要進一步探討棋子關(guān)系的平行加工及知覺廣度的增大在智力運動專家覺知隨機棋局中的作用。

國際象棋專家整體知覺優(yōu)勢的神經(jīng)機制仍存在一些爭議。研究者發(fā)現(xiàn)在將軍探測任務(wù)中右側(cè)TPJ在真實棋局下的激活高于隨機棋局, 但是在棋子識別任務(wù)中卻低于隨機棋局(Rennig et al., 2013)。將軍探測任務(wù)和棋子識別任務(wù)均涉及對棋子的識別過程, 但是將軍探測任務(wù)還額外需要對棋子之間的關(guān)系進行加工(Bilali? et al., 2010, 2012; Bilali?, Langner, et al., 2011)。這是否說明整體加工受加工深度的調(diào)節(jié)。此外, 行為學(xué)研究結(jié)果表明專家的知覺優(yōu)勢具有領(lǐng)域特異性, 即智力運動專家在進行領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)時表現(xiàn)出知覺優(yōu)勢, 在領(lǐng)域外的一般任務(wù)上的表現(xiàn)則與新手相似(Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali? et al., 2010; Bilali?, Langner, et al., 2011)。但這一現(xiàn)象并沒有反映在大腦激活模式上, 部分神經(jīng)影像研究表明, 在領(lǐng)域外的一般任務(wù)上專家相關(guān)腦區(qū)的激活水平也顯著高于新手。例如, 在點判斷任務(wù)中專家FFA的激活程度高于新手(Bilali?, Langner, et al., 2011)。在TPJ上也發(fā)現(xiàn)類似結(jié)果(Rennig et al., 2013)。

此外, 當(dāng)前關(guān)于智力運動專家在領(lǐng)域內(nèi)知覺優(yōu)勢方面的研究主要集中于國際象棋專家。其他類型的智力運動相關(guān)研究, 雖然也觀測到專家的整體知覺優(yōu)勢, 但內(nèi)在的神經(jīng)過程存在差異。例如, 國際象棋專家在隨機棋局下楔前葉的激活高于真實棋局(Bartlett et al., 2013)。然而, 日本象棋專家的激活模式與之相反。這些差異也可能是實驗范式、分析方法的不同所致。上述這些問題的解決, 都有待進一步的系統(tǒng)性探究。

2 智力運動專家的記憶優(yōu)勢及神經(jīng)機制

2.1 行為學(xué)證據(jù)

記憶是個體獲得知識和技能的關(guān)鍵, 這一基本認(rèn)知過程在智力運動中尤其重要。前人研究表明, 智力運動專家對棋局或牌局的記憶更加精準(zhǔn)、靈活, 表現(xiàn)出穩(wěn)定的領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢。研究者在短暫呈現(xiàn)棋局后要求被試回憶剛才呈現(xiàn)的棋局(復(fù)盤任務(wù)), 結(jié)果發(fā)現(xiàn)記憶表現(xiàn)與技能水平呈正相關(guān)(Gobet & Simon, 1996a)。專家對真實棋局的記憶準(zhǔn)確率顯著高于新手(Chase & Simon, 1973; Gobet & Clarkson, 2004; 公彥霏, 2015)。即使在隨機棋局下也存在記憶優(yōu)勢(Gobet & Simon, 1996b; Sala & Gobet, 2017b)。研究表明, 棋子的空間位置(具體)信息是專家長時記憶的內(nèi)容之一。與新手相比, 國際象棋專家的記憶更穩(wěn)定, 不易受干擾任務(wù)的影響(Frey & Adesman, 1976; Gobet & Simon, 1996c; Robbins et al., 1996)。此外, 國際象棋專家的記憶也更加靈活, 改變棋局的呈現(xiàn)方式對專家的記憶表現(xiàn)無明顯影響。比如, 用字母替代棋子的方式呈現(xiàn)棋局時, 專家的記憶表現(xiàn)和真實棋局無差異(Campitelli et al., 2005)。這說明, 專家的長時記憶中不但包含了棋子空間位置的具體信息, 也儲存了能夠處理棋子關(guān)系的抽象信息。上述因素可能均促使了智力運動專家記憶優(yōu)勢的產(chǎn)生。已有理論對國際象棋專家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢產(chǎn)生的原因進行了解釋：

(1)組塊理論(chunking theory; Chase & Simon, 1973)主張, 長時間的智力運動訓(xùn)練, 使空間上接近且經(jīng)常同時出現(xiàn)的棋子群集被國際象棋專家存儲為組塊。因此, 組塊是指具體分布在某些特定方格上的特定棋子。真實棋局下, 國際象棋專家會將當(dāng)前棋局與存儲在長時記憶中的組塊進行匹配, 并將自動激活的組塊信息提取到短時記憶以完成相關(guān)記憶任務(wù)。因此, 在真實棋局上的記憶表現(xiàn)顯著優(yōu)于新手。然而, 組塊理論難以對一些研究結(jié)果加以解釋。例如, 由于隨機棋局中的棋子是隨機呈現(xiàn)的, 不存在相關(guān)的先驗組塊信息。但是研究者發(fā)現(xiàn)隨機棋局下也存在專家記憶優(yōu)勢(Gobet & Simon, 1996b; Sala & Gobet, 2017b)。此外, 干擾任務(wù)也并不影響象棋專家的記憶表現(xiàn)(Frey & Adesman, 1976; Gobet & Simon, 1996c)。組塊理論認(rèn)為, 國際象棋專家將提取的組塊信息存放于短時記憶中, 干擾任務(wù)會影響短時記憶, 繼而會影響專家的記憶表現(xiàn)。但實際結(jié)果與此不符, 顯然組塊理論在解釋國際象棋專家的記憶優(yōu)勢上存在局限。

(2)模板理論(Template theory; Gobet & Simon, 1996c)是對組塊理論的發(fā)展, 主張長時記憶中存儲的是模板及提取結(jié)構(gòu)(retrieval structure)。模板是通過智力運動比賽或?qū)W習(xí)相關(guān)書籍等過程內(nèi)隱習(xí)得的帶有信息槽的大組塊, 十幾個經(jīng)常出現(xiàn)的棋子形成了大組塊的核心, 在大組塊的信息槽中存儲著不固定的特征或相關(guān)棋著(棋招)、計劃、開局、移動及與其他模板間關(guān)系等信息。因此在隨機棋局中也可能存在專家記憶優(yōu)勢。提取結(jié)構(gòu)是指經(jīng)過足夠的練習(xí)和訓(xùn)練, 個體可以從長時記憶中提取有用信息的結(jié)構(gòu)(Chase & Ericsson, 1982), 它為“專家的記憶表現(xiàn)較少受干擾任務(wù)的影響”提供了解釋(Robbins et al., 1996)。

組塊理論和模板理論均認(rèn)為專家的長時記憶中存儲的是通過對刺激的視覺熟悉和區(qū)分過程建立起來的辨別網(wǎng)絡(luò)(discrimination net), 并且這一過程是內(nèi)隱習(xí)得的。專家通過基于組塊/模板的辨別網(wǎng)絡(luò)對呈現(xiàn)的棋局進行熟悉性再認(rèn)判斷以完成記憶任務(wù)。由于對棋子/棋局的視覺熟悉性往往通過具體的空間位置構(gòu)建起來(Chase & Simon, 1973; Gobet & Simon, 1998), 因此這兩個理論的核心——組塊的形成, 離不開對棋子具體空間位置的記憶。然而, 研究者發(fā)現(xiàn)改變棋局的呈現(xiàn)方式不影響專家的記憶表現(xiàn)(Campitelli et al., 2005)。語義信息卻會影響記憶成績(Cooke et al., 1993)。Lane和Chang (2018)通過分析79位國際象棋專家的陳述性象棋知識和記憶能力發(fā)現(xiàn), 高度概括的象棋知識可以解釋記憶表現(xiàn)中67%的變異。這說明抽象信息也會影響專家的記憶表現(xiàn)。

(3) SEEK理論(the search, evaluation, and knowledge theory, SEEK; 間接引自: Gobet, 1998; 原文: Holding, 1985)主張：專家長時記憶中儲存了更加抽象和概括的知識, 而不是具體的視覺空間信息。研究表明, 棋手的水平越高, 掌握的高度概念化知識越多(Chassy & Gobet, 2011)。國際象棋專家更傾向基于抽象關(guān)系而非簡單的視覺相似性對棋局進行分類(Linhares & Brum, 2007)。專家對水平鏡像處理后(左右不變, 上下倒置)棋局的記憶表現(xiàn)和原始棋局的記憶表現(xiàn)無顯著差異(Gobet & Simon, 1996a)。這些結(jié)果都證明了棋局的抽象信息在專家記憶中的作用。SEEK理論雖然強調(diào)了抽象信息對記憶的影響, 卻忽略了棋子空間位置等具體信息的作用。Linhares和Brum (2007)認(rèn)為組塊中包含不同層級的編碼, 既有表層的位置信息也有抽象的深層結(jié)構(gòu)(語義、概念)。Schultetus和Charness (1999)發(fā)現(xiàn)對棋子關(guān)系的加工可顯著提高象棋專家的回憶表現(xiàn)。專家和非棋手的記憶差異也主要體現(xiàn)在具有攻防關(guān)系的棋子上(Gong et al., 2015)。Vaci等人(2019)通過縱向追蹤研究發(fā)現(xiàn), 圖形智力對象棋技能的預(yù)測能力有限, 相比之下言語智力的影響程度更大, 在再認(rèn)判斷中棋子關(guān)系也更加重要(McGregor & Howes, 2002)?？梢? 在專家記憶中, 與棋局的具體信息相比, 其高度概括化的知識、策略及棋子關(guān)系等抽象信息更加重要。

研究者在中國象棋、橋牌以及圍棋復(fù)盤回憶任務(wù)上也發(fā)現(xiàn)了專家的記憶優(yōu)勢。專家對真實棋局的復(fù)盤能力均優(yōu)于新手(Engle & Bukstel, 1978; 王福興等, 2016)。劉寧 (2019)在嚴(yán)格控制匹配了圍棋專家和新手的知覺及工作記憶能力后, 發(fā)現(xiàn)圍棋專家也存在記憶優(yōu)勢。

2.2 神經(jīng)影像證據(jù)

包含海馬、海馬旁回的內(nèi)側(cè)顳葉區(qū)域是負責(zé)記憶的重要腦區(qū)(Eichenbaum, 2004; 張欽等, 2021)。腦損傷患者的研究表明, 內(nèi)側(cè)顳葉受損對長時記憶以及視覺短時記憶均產(chǎn)生影響(Koen et al., 2017; Scoville & Milner, 1957)。國際象棋專家在加工真實棋局時左側(cè)海馬旁回(parahippocampal)表現(xiàn)出特異性激活(Campitelli et al., 2007)。這說明國際象棋專家存儲的大量有關(guān)真實棋局的信息(例如：具體的空間位置信息及抽象的棋子關(guān)系、策略信息等)促進了專家記憶優(yōu)勢的表現(xiàn)。

研究者還發(fā)現(xiàn)了專家存在隨機棋局記憶優(yōu)勢的神經(jīng)基礎(chǔ)。與新手相比, 國際象棋專家在加工隨機棋局時引起頂下溝(inferior parietal sulcus, IPS)的強烈激活, 而且IPS的激活與再認(rèn)表現(xiàn)顯著相關(guān)(Bartlett et al., 2013)。研究顯示該區(qū)域除了負責(zé)注意外, 還與記憶任務(wù)中的策略編碼有關(guān)(Bor & Owen, 2007; Sestieri et al., 2017)。由于隨機棋局中棋子/棋局的視覺熟悉性被打破, 專家在隨機棋局下的記憶優(yōu)勢可能更多的反映了長時記憶中儲存的抽象信息對記憶的促進作用。因此IPS的激活可能反映了專家利用已儲存的抽象信息對隨機棋局進行策略編碼的加工過程。

對其他類型智力運動專家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢神經(jīng)機制的探究, 發(fā)現(xiàn)了腦區(qū)間的協(xié)同作用。Nakatani和Yamaguchi (2014)借助EEG考察日本象棋專家和新手進行復(fù)盤任務(wù)時的腦電活動。結(jié)果發(fā)現(xiàn)真實棋局不僅可以引起專家在200ms時額葉以及700ms時顳葉、額葉、頂葉區(qū)域的特異性激活, 還引起專家額顳、額頂區(qū)域的功能連接。對圍棋專家的研究得到了相似的結(jié)果(Jung et al., 2018)。額葉是工作記憶的核心腦區(qū), 真實棋局引起額葉的快速激活可能反映了對棋局信息的初步粗略加工; 顳葉參與先驗棋局知識的存儲與提取, 頂葉負責(zé)棋子空間關(guān)系的加工(Berlucchi & Vallar, 2018; Cabeza & Nyberg, 2000; Ptak, 2012; Vaz et al., 2019)。額葉與顳葉、頂葉的協(xié)同活動, 對應(yīng)了工作記憶加工當(dāng)前棋局信息并提取相關(guān)智力運動經(jīng)驗的內(nèi)在過程。這說明額葉和頂葉也參與智力運動專家的記憶加工, 且其參與程度因智力運動類型的不同而不同。

2.3 有待進一步探討的問題

關(guān)于專家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢的相關(guān)理論, 一些強調(diào)具體信息的重要性(組塊和模板理論), 另一些強調(diào)高度概念化的抽象知識的重要性(SEEK理論)。但是這些理論都存在不足和需要修改的內(nèi)容, 對其他類型智力運動的適用性也需進一步的探究。智力運動專家可能形成了一個專門針對于領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)信息的“記憶層級塔”, 該層級塔最底層為按照空間位置進行編碼存儲的具體信息, 最高層為原理、概念、知識等最一般的抽象信息。記憶塔的層級按照信息的抽象性、概括性逐級增加, 且各層之間存在交互。因此, 智力運動專家在回憶真實、隨機棋局等這類涉及具體信息的記憶任務(wù)中表現(xiàn)較好(Chase & Simon, 1973; Gobet & Clarkson, 2004; Gobet & Simon, 1996b; Sala & Gobet, 2017b; 公彥霏, 2015), 并且在變換棋子呈現(xiàn)方式、變換指導(dǎo)語等這類涉及抽象信息的記憶任務(wù)里也有較佳的表現(xiàn)(Campitelli et al., 2005; Cooke et al., 1993)。但該概念性模型的具體參數(shù)、影響因素以及相應(yīng)的生理基礎(chǔ)均需要進一步的實證研究檢驗。

通過對智力運動專家領(lǐng)域內(nèi)記憶優(yōu)勢神經(jīng)影像研究的整理, 獲得了較一致的發(fā)現(xiàn)：內(nèi)側(cè)顳葉參與長時記憶的形成與提取, 引起智力運動專家記憶優(yōu)勢的相關(guān)具體及抽象信息可能被存儲在該區(qū)域中。但額葉、頂葉等區(qū)域在智力運動專家記憶加工中的作用目前還未理清。例如, 額葉是否只參與日本象棋和圍棋專家的記憶優(yōu)勢; 頂葉是否只負責(zé)棋子空間關(guān)系的加工; 相關(guān)記憶理論的神經(jīng)基礎(chǔ)是什么, 等等。此外, 雖然研究者發(fā)現(xiàn)IPS的激活可能反映了專家利用存儲的抽象記憶信息對隨機棋局進行有效的策略編碼, 但在同樣負責(zé)記憶策略編碼的其他腦區(qū)上未發(fā)現(xiàn)差異性激活(Bor & Owen, 2007)。該區(qū)域是否反映了策略編碼仍需驗證。因此, 后續(xù)研究有必要采用更有效的研究范式及觀測方法, 深入考察智力運動專家記憶優(yōu)勢的神經(jīng)機制, 及其在不同類型智力運動上的異同。

3 總結(jié)與展望

3.1 總結(jié)

綜上所述, 智力運動專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中知覺及記憶上的加工特點、機制如下：

(1)智力運動專家存在整體知覺優(yōu)勢的原因可能是知覺廣度的增大以及對抽象棋子關(guān)系的平行加工。其神經(jīng)機制可能表現(xiàn)為：RSC和CoS中存儲的大量相關(guān)經(jīng)驗知識, 使得專家TPJ和FFA的特異性激活進而對棋局進行快速的整體加工, 并基于OTJ的棋子識別, 利用SMG對該區(qū)域中的抽象棋子關(guān)系進行平行加工, 由此表現(xiàn)出整體知覺優(yōu)勢。

(2)智力運動專家存在記憶優(yōu)勢的原因在于, 專家長時記憶中存儲的具體空間位置信息及高度概括化的知識、策略、棋子關(guān)系等抽象信息。部分支持了模板理論和SEEK理論。此外, 研究者發(fā)現(xiàn), 智力運動專家的記憶優(yōu)勢不僅與負責(zé)工作記憶、空間關(guān)系加工的額葉、頂葉有關(guān), 也會特異性激活負責(zé)長時記憶的顳葉區(qū)域。

因此, 智力運動專家通過較大的知覺廣度以及對抽象棋子關(guān)系的自動平行加工完成了棋局的整體知覺, 并依據(jù)長時記憶中存儲的具體以及抽象信息, 對雙方棋局進行評估, 做出最佳選擇。由于智力運動是個體后天對人造物體抽象規(guī)則的習(xí)得, 所以專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中穩(wěn)定表現(xiàn)出的優(yōu)勢反應(yīng)是一種后天習(xí)得的、與智力運動相關(guān)的特殊能力。該特殊能力作為智力的一部分, 能夠被后天的學(xué)習(xí)或訓(xùn)練所塑造。但是智力運動專家在領(lǐng)域外任務(wù)上的專家優(yōu)勢仍存在爭議(Bartlett et al., 2013; Bilali?, 2016; Bilali?, Kiesel, et al., 2011; Bilali?, Langner, et al., 2011; Burgoyne et al., 2016; Fattahi et al., 2015; Joseph et al., 2016; Sala et al., 2017; Sala & Gobet, 2017a; Smith et al., 2021; Unterrainer et al., 2006)。這說明, 通過后天刻意練習(xí)獲得的特殊能力是否可以遷移到領(lǐng)域外一般任務(wù)上目前尚不明確。

前人研究表明遺傳因素以及遺傳因素和刻意練習(xí)的共同交互作用在專家表現(xiàn)中的重要作用(Mosing et al., 2016; Ullén et al., 2016; Vaci et al., 2019)。與前人研究一致, 本研究表明刻意練習(xí)與專家-新手的差異表現(xiàn)有關(guān), 支持了刻意練習(xí)對專家表現(xiàn)的促進作用(Ericsson, 2007; Hambrick et al., 2014)。但是, 由于研究者主要采用的是橫斷比較的結(jié)果, 無法排除先天遺傳因素對特殊能力的影響(Ullén et al., 2016)。此外, 研究表明先天遺傳因素同樣會對一般智力產(chǎn)生影響(Polderman et al., 2015; Sauce & Matzel, 2018; Savage et al., 2018), 而一般智力是個體在不同任務(wù)上表現(xiàn)的核心(Mackintosh, 2011)。所以領(lǐng)域外一般任務(wù)上的表現(xiàn)主要受一般智力的影響。因此, 可能是先天遺傳因素導(dǎo)致智力運動專家雖然在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)上表現(xiàn)出的穩(wěn)定性優(yōu)勢, 在領(lǐng)域外任務(wù)上的表現(xiàn)卻存在爭議。未來研究可以進一步探討遺傳因素對特殊能力在泛化能力上的作用。

3.2 展望

本文總結(jié)了智力運動對專家在領(lǐng)域內(nèi)任務(wù)中知覺和記憶這兩個基本認(rèn)知過程的影響, 但仍存在以下問題需要進一步探討。

(1)與行為實驗相比, 腦成像研究中對專家整體知覺優(yōu)勢神經(jīng)基礎(chǔ)的考察有待進一步補充。現(xiàn)有研究僅根據(jù)真實棋局與隨機棋局的差異或者根據(jù)負責(zé)整體加工腦區(qū)的激活情況進行推斷, 尚不能完整地刻畫出專家知覺優(yōu)勢的神經(jīng)基礎(chǔ), 而且對腦成像結(jié)果與行為結(jié)果的不完全一致需進一步探討。后續(xù)需要在嚴(yán)格控制隨機棋局的條件下, 采用統(tǒng)一范式進行大樣本施測以考察負責(zé)整體知覺的TPJ、FFA以及復(fù)雜棋子關(guān)系加工的SMG、RSC在智力運動專家知覺優(yōu)勢上的作用, 并且通過高分辨率的fMRI考察智力運動專家知覺領(lǐng)域內(nèi)刺激時上述腦區(qū)的特異性腦網(wǎng)絡(luò)模式。此外對專家記憶優(yōu)勢神經(jīng)機制的探討缺乏針對性, 難以依據(jù)研究結(jié)果解決記憶相關(guān)理論的爭論。顳葉的激活代表著模板理論強調(diào)的具體信息, 還是SEEK理論強調(diào)的抽象信息目前尚不清楚。現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)前顳葉以及與感知覺相關(guān)腦區(qū)更多的參與具體信息的加工(Bucur & Papagno, 2021; Loiselle et al., 2012; Straube et al., 2013), 而內(nèi)側(cè)顳葉、顳中回以及額下回更多的參與抽象信息的加工(Binder et al., 2009; Bowman & Zeithamova, 2018; Reber et al., 2019; Wang et al., 2010)。但是智力運動專家對抽象與具體信息的存儲神經(jīng)分布模式尚不清楚, 也不清楚這些腦區(qū)之間如何連接。由于具體信息在加工階段上要早于抽象信息, 今后可以采用MEG探討智力運動專家記憶優(yōu)勢在時間及空間上的神經(jīng)基礎(chǔ)。后續(xù)研究還可以通過圖論、功能連接或動態(tài)因果的分析方法揭示顳葉、額葉、頂葉之間的協(xié)同關(guān)系, 不同腦區(qū)對專家優(yōu)勢的影響是特異性還是受共同機制調(diào)節(jié), 以及腦區(qū)之間的相互作用關(guān)系等進行進一步探索。

(2)絕大多數(shù)研究主要集中于國際象棋及象棋, 對其他智力運動的考察較少。與象棋相比, 圍棋和跳棋中所有棋子的功能一致, 對弈雙方只在棋子顏色上存在差異, 因此顏色等具體信息會更加影響專家的知覺加工; 而橋牌更多的依賴數(shù)理計算等抽象思維過程。此外, 依照對弈雙方的數(shù)量還可以將智力運動分為單人競技和團隊競技, 圍棋、國際象棋、象棋、跳棋是一對一或一對多的單人競技, 而橋牌是二對二的團隊競技, 在強調(diào)個人能力的同時還需要團隊成員間的密切配合。但是不同智力運動在認(rèn)知需求上的差異是否導(dǎo)致外在行為和內(nèi)在神經(jīng)基礎(chǔ)的差異目前仍不清楚。

(3)選擇更加有效的測量手段。已有研究主要使用fMRI對知覺加工的神經(jīng)機制進行考察, 但是對知覺這類快速的認(rèn)知加工過程的考察更適用采用時間分辨率較高的EEG和MEG; 相反, 由于記憶涉及皮層下結(jié)構(gòu)的參與, 考察該過程更適合采用空間分辨率較高的fMRI。此外, 對橋牌等團體性智力運動的考察, 可以借助基于fNIRS的超掃描技術(shù), 減少儀器對個體活動限制的同時, 深入考察團體成員間相互協(xié)作的神經(jīng)機制。

(4)開發(fā)實用性強、標(biāo)準(zhǔn)化的研究范式。知覺任務(wù)的刺激呈現(xiàn)時間尚未得到統(tǒng)一, 時間的充分性可能會導(dǎo)致組別區(qū)分度下降以及其他認(rèn)知成分的摻雜; 由于動作容忍度的限制, 主要通過再認(rèn)任務(wù)對記憶優(yōu)勢的神經(jīng)基礎(chǔ)進行考察, 但是再認(rèn)任務(wù)和回憶任務(wù)不僅在難度上存在差異, 在策略上可能也有所不同。前人研究顯示專家和新手在對隨機棋局的再認(rèn)上差異顯著, 但在回憶任務(wù)上無顯著差異(McGregor & Howes, 2002)。因此研究者需要結(jié)合測量設(shè)備和認(rèn)知特點, 開發(fā)新的研究范式對知覺和記憶過程進行充分考察。

(5)基于智力運動專家的智能活動開展類腦研究。近期越來越多的智力運動數(shù)據(jù)用于人工智能的開發(fā)(Risi & Preuss, 2020; Schrittwieser et al., 2020), 阿爾法圍棋人工智能機器人戰(zhàn)勝了人類圍棋大師。它的工作原理深度學(xué)習(xí)就是類比于人類的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建造出來的。人類智能具有發(fā)展性、靈活性和創(chuàng)造性的特點。因此, 計算機模擬與人類智力活動的加工特點及神經(jīng)機制的結(jié)合, 有利于類腦產(chǎn)品的探索與開發(fā)。

公彥霏. (2015).(博士學(xué)位論文). 華東師范大學(xué), 上海.

劉寧. (2019).(博士學(xué)位論文). 華東師范大學(xué), 上海.

王福興, 侯秀娟, 段朝輝, 劉華山, 李卉. (2016). 中國象棋經(jīng)驗棋手與新手的知覺差異: 來自眼動的證據(jù).,(5), 457–471.

張欽, 孟迎芳, 聶愛情, 趙鑫, 孫猛, 劉鑫宇. (2021). 記憶發(fā)展神經(jīng)科學(xué): 研究現(xiàn)狀與未來展望.(6), 647–662.

Aciego, R., Garcia, L., & Betancort, M. (2012). The benefits of chess for the intellectual and social-emotional enrichment in schoolchildren.,(2), 551–559.

Bart, W. M. (2014). On the effect of chess training on scholastic achievement.,, 762.

Bartlett, J. C., Boggan, A. L., & Krawczyk, D. C. (2013). Expertise and processing distorted structure in chess.,, 825.

Berlucchi, G., & Vallar, G. (2018). The history of the neurophysiology and neurology of the parietal lobe., 3–30.

Bilali?, M. (2016). Revisiting the role of the fusiform face area in expertise.,(9), 1345–1357.

Bilali?, M., Graf, M., Vaci, N., & Danek, A. H. (2019). When the solution is on the doorstep: Better solving performance, but diminished Aha! Experience for chess experts on the mutilated checkerboard problem.(8), e12771.

Bilali?, M., Grottenthaler, T., N?gele, T., & Lindig, T. (2016). The faces in radiological images: Fusiform face area supportsradiological expertise.(3), 1004–1014.

Bilali?, M., Kiesel, A., Pohl, C., Erb, M., & Grodd, W. (2011). It takes two-skilled recognition of objects engages lateral areas in both hemispheres.,(1), e16202.

Bilali?, M., Langner, R., Erb, M., & Grodd, W. (2010). Mechanisms and neural basis of object and pattern recognition:A study with chess experts.,(4), 728–742.

Bilali?, M., Langner, R., Ulrich, R., & Grodd, W. (2011). Many faces of expertise: Fusiform face area in chess expertsand novices.,(28), 10206–10214.

Bilali?, M., Turella, L., Campitelli, G., Erb, M., & Grodd, W. (2012). Expertise modulates the neural basis of context dependent recognition of objects and their relations.,(11), 2728–2740.

Binder, J. R., Desai, R. H., Graves, W. W., & Conant, L. L. (2009). Where is the semantic system? A critical review and meta-analysis of 120 functional neuroimaging studies.(12), 2767–2796.

Bloechle, J., Huber, S., Klein, E., Bahnmueller, J., Moeller, K., & Rennig, J. (2018). Neuro-cognitive mechanisms of global Gestalt perception in visual quantification., 359–369.

Boggan, A. L., Bartlett, J. C., & Krawczyk, D. C. (2012). Chess masters show a hallmark of face processing with chess.,(1), 37–42.

Bor, D., & Owen, A. M. (2007). A common prefrontal-parietal network for mnemonic and mathematical recoding strategies within working memory.,(4), 778–786.

Bowman, C. R., & Zeithamova, D. (2018). Abstract memory representations in the ventromedial prefrontal cortex and hippocampus support concept generalization.(10), 2605–2614.

Brams, S., Ziv, G., Levin, O., Spitz, J., Wagemans, J., Williams, A. M., & Helsen, W. F. (2019). The relationship between gaze behavior, expertise, and performance: A systematic review.,(10), 980–1027.

Bucur, M., & Papagno, C. (2021). An ALE meta-analytical review of the neural correlates of abstract and concrete words.(1), 1–24.

Burgoyne, A. P., Sala, G., Gobet, F., Macnamara, B. N., Campitelli, G., & Hambrick, D. Z. (2016). The relationship between cognitive ability and chess skill: A comprehensive meta- analysis.,, 72–83.

Cabeza, R., & Nyberg, L. (2000). Imaging cognition II: An empirical review of 275 PET and fMRI studies.,(1), 1–47.

Campitelli, G., Gobet, F., Head, K., Buckley, M., & Parker, A. (2007). Brain localization of memory chunks in chessplayers.,(12), 1641–1659.

Campitelli, G., Gobet, F., & Parker, A. (2005). Structure and stimulus familiarity: A study of memory in chess-players with functional magnetic resonance imaging.,(2), 238–245.

Chase, W. G., & Ericsson, K. A. (1982). Skill and working memory. In G. H. Bower (Ed.),(Vol. 16, pp. 1–58). New York, NY: Academic Press.

Chase, W. G., & Simon, H. A. (1973). Perception in chess.,(1), 55–81.

Chassy, P., & Gobet, F. (2011). Measuring chess experts’ single-use sequence knowledge: An archival study of departure from ‘Theoretical’ openings.,(11), e26692.

Cheng, S.-T., Chow, P. K., Song, Y.-Q., Yu, E. C. S., & Lam, J. H. M. (2014). Can leisure activities slow dementia progression in nursing home residents? A cluster-randomizedcontrolled trial.(4), 637–643.

Chu-Man, L., Chang, M.-Y., & Chu, M.-C. (2015). Effects of mahjong on the cognitive function of middle-aged and olderpeople.(9), 995–997.

Cooke, N. J., Atlas, R. S., Lane, D. M., & Berger, R. C. (1993). Role of high-level knowledge in memory for chess positions.,(3), 321–351.

Eichenbaum, H. (2004). Hippocampus: Cognitive processes and neural representations that underlie declarative memory.(1), 109–120.

Engle, R. W., & Bukstel, L. (1978). Memory processes among bridge players of differing expertise.,(4), 673–689.

Ericsson, K. A. (2007). Deliberate practice and the modifiability of body and mind: Toward a science of the structure and acquisition of expert and elite performance.(1), 4–34.

Fattahi, F., Geshani, A., Jafari, Z., Jalaie, S., & Mahini, M. S. (2015). Auditory memory function in expert chess players., 275.

Ferrari, V., Didierjean, A., & Marméche, E. (2008). Effect of expertise acquisition on strategic perception: The example of chess.(8), 1265–1280.

Frank, M. C., & Gibson, E. (2011). Overcoming memory limitations in rule learning.(2), 130–148.

Frey, P. W., & Adesman, P. (1976). Recall memory for visually presented chess positions.,(5), 541–547.

Gauthier, I., Skudlarski, P., Gore, J. C., & Anderson, A. W. (2000). Expertise for cars and birds recruits brain areas involved in face recognition.,(2), 191–197.

Gentile, A., Boca, S., & Giammusso, I. (2018). ‘You play like a Woman!’ Effects of gender stereotype threat on Women’s performance in physical and sport activities: A meta-analysis.,, 95– 103.

Gobet, F. (1998). Expert memory: A comparison of four theories.(2), 115–152.

Gobet, F., & Clarkson, G. (2004). Chunks in expert memory: Evidence for the magical number four ... or is it two?(6), 732–747.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1996a). Recall of random and distorted chess positions: Implications for the theory of expertise.,(4), 493–503.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1996b). Recall of rapidly presented random chess positions is a function of skill.,(2), 159–163.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1996c). Templates in chess memory: A mechanism for recalling several boards.,(1), 1–40.

Gobet, F., & Simon, H. A. (1998). Expert chess memory: Revisiting the chunking hypothesis.,(3), 225–255.

Gong, Y., Ericsson, K. A., & Moxley, J. H. (2015). Recall of briefly presented chess positions and its relation to chess skill.,(3), e0118756.

Hambrick, D. Z., Oswald, F. L., Altmann, E. M., Meinz, E. J., Gobet, F., & Campitelli, G. (2014). Deliberate practice: Is that all it takes to become an expert?, 34–45.

Holding, D. H. (1985).. Hillsdale, NJ: Erlbaum.

Huberle, E., & Karnath, H.-O. (2012). The role of temporo- parietal junction (TPJ) in global Gestalt perception.,(3), 735–746.

Iizuka, A., Suzuki, H., Ogawa, S., Kobayashi-Cuya, K. E., Kobayashi, M., Takebayashi, T., & Fujiwara, Y. (2018). Pilot randomized controlled trial of the GO game intervention on cognitive function.,(3), 192–198.

Joseph, E., Easvaradoss, V., Kennedy, A., & Kezia, E. J. (2016). Chess training improves cognition in children.(2), 1–6.

Jung, W. H., Lee, T. Y., Yoon, Y. B., Choi, C. H., & Kwon, J. S. (2018). Beyond domain-specific expertise: Neural signatures of face and spatial working memory in Baduk (Go game) experts.,, 319.

Kanwisher, N., & Yovel, G. (2006). The fusiform face area: A cortical region specialized for the perception of faces.,(1476), 2109–2128.

Kazemi, F., Yektayar, M., & Abad, A. M. B. (2012). Investigation the impact of chess play on developing meta-cognitive ability and math problem-solving power of students at different levels of education.,, 372–379.

Kiesel, A., Kunde, W., Pohl, C., Berner, M. P., & Hoffmann, J. (2009). Playing chess unconsciously.,(1), 292–298.

Kobiela, F. (2018). Should chess and other mind sports be regarded as sports.,(3), 279–295.

Koen, J. D., Borders, A. A., Petzold, M. T., & Yonelinas, A. P. (2017). Visual short-term memory for high resolution associations is impaired in patients with medial temporal lobe damage.(2), 184–193.

Krawczyk, D. C., Boggan, A. L., McClelland, M. M., & Bartlett, J. C. (2011). The neural organization of perception in chess experts.(2), 64–69.

Kundel, H. L., Nodine, C. F., Conant, E. F., & Weinstein, S. P. (2007). Holistic component of image perception in mammograminterpretation: Gaze-tracking study.,(2), 396– 402.

Lane, D. M., & Chang, Y. A. (2018). Chess knowledge predicts chess memory even after controlling for chess experience: Evidence for the role of high-level processes.,(3), 337–348.

Linhares, A., & Brum, P. (2007). Understanding our understanding of strategic scenarios: What role do chunks play?,(6), 989–1007.

Linhares, A., & Chada, D. M. (2013). What is the nature of the mind’s pattern-recognition process?,(2), 108–121.

Loiselle, M., Rouleau, I., Nguyen, D. K., Dubeau, F., Macoir, J., Whatmough, C., ... Joubert, S. (2012). Comprehension of concrete and abstract words in patients with selective anterior temporal lobe resection and in patients with selective amygdalo-hippocampectomy.(5), 630–639.

Mackintosh, N. (2011).(2nd ed.). Oxford: Oxford University Press.

McGregor, S. J., & Howes, A. (2002). The role of attack and defense semantics in skilled players’ memory for chess positions.,(5), 707–717.

Mosing, M. A., Madison, G., Pedersen, N. L., & Ullén, F. (2016). Investigating cognitive transfer within the framework of music practice: Genetic pleiotropy rather than causality.(3), 504–512.

Nakatani, H., & Yamaguchi, Y. (2014). Quick concurrent responses to global and local cognitive information underlie intuitive understanding in board-game experts.,(1), 1–10.

Polderman, T. J., Benyamin, B., de Leeuw, C. A., Sullivan, P. F., van Bochoven, A., Visscher, P. M., & Posthuma, D. (2015). Meta-analysis of the heritability of human traits based on fifty years of twin studies.(7), 702–709.

Postal, V. (2012). Inhibition of irrelevant information is not necessary to performance of expert chess players.(1), 60–68.

Ptak, R. (2012). The frontoparietal attention network of the human brain: Action, saliency, and a priority map of the environment.(5), 502–515.

Reber, T. P., Bausch, M., Mackay, S., Bostr?m, J., Elger, C. E., & Mormann, F. (2019). Representation of abstract semantic knowledge in populations of human single neurons in the medial temporal lobe.(6), e3000290.

Reingold, E. M., & Charness, N. (2005). Perception in chess: Evidence from eye movements. In G. Underwood (Ed.),(pp. 325–354). Oxford: Oxford University Press.

Reingold, E. M., Charness, N., Pomplun, M., & Stampe, D. M. (2001). Visual span in expert chess players: Evidence from eye movements.,(1), 48–55.

Reingold, E. M., Charness, N., Schultetus, R. S., & Stampe, D. M. (2001). Perceptual automaticity in expert chess players: Parallel encoding of chess relations.,(3), 504–510.

Rennig, J., Bilali?, M., Huberle, E., Karnath, H. O., & Himmelbach, M. (2013). The temporo-parietal junction contributes to global gestalt perception-evidence from studies in chess experts.,, 513.

Rennig, J., Himmelbach, M., Huberle, E., & Karnath, H.-O. (2015). Involvement of the TPJ area in processing of novel global forms.(8), 1587–1600.

Risi, S., & Preuss, M. (2020). From chess and atari to starcraft and beyond: How game AI is driving the world of AI.,(1), 7–17.

Robbins, T. W., Anderson, E. J., Barker, D. R., Bradley, A. C., & Hudson, S. R. (1996). Working memory in chess.,(1), 83–93.

Ross, D. A., Tamber-Rosenau, B. J., Palmeri, T. J., Zhang, J., Xu, Y., & Gauthier, I. (2018). High-resolution functional magnetic resonance imaging reveals configural processing of cars in right anterior fusiform face area of car experts.(7), 973–984.

Saariluoma, P. (1985). Chess players’ intake of task-relevant cues.,(5), 385–391.

Sala, G., Burgoyne, A. P., Macnamara, B. N., Hambrick, D. Z., Campitelli, G., & Gobet, F. (2017). Checking the "Academic Selection" argument. Chess players outperform non-chess players in cognitive skills related to intelligence: A meta-analysis., 130–139.

Sala, G., & Gobet, F. (2017a). Does far transfer exist? Negative evidence from chess, music, and working memory training.(6), 515–520.

Sala, G., & Gobet, F. (2017b). Experts’ memory superiority for domain-specific random material generalizes across fields of expertise: A meta-analysis.,(2), 183–193.

Sauce, B., & Matzel, L. D. (2018). The paradox of intelligence:Heritability and malleability coexist in hidden gene-environment interplay.(1), 26–47.

Savage, J. E., Jansen, P. R., Stringer, S., Watanabe, K., Bryois, J., de Leeuw, C. A., ... Posthuma, D. (2018). Genome-wide association meta-analysis in 269, 867 individuals identifies new genetic and functional links to intelligence.(7), 912–919.

Schonberg, C., Marcus, G. F., & Johnson, S. P. (2018). The roles of item repetition and position in infants’ abstract rule learning., 64–80.

Schrittwieser, J., Antonoglou, I., Hubert, T., Simonyan, K., Sifre, L., Schmitt, S., … Silver, D. (2020). Mastering atari, go, chess and shogi by planning with a learned model.,(7839), 604–609.

Schultetus, R. S., & Charness, N. (1999). Recall or evaluation of chess positions revisited: The relationship between memory and evaluation in chess skill.,(4), 555–569.

Scoville, W. B., & Milner, B. (1957). Loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions.(1), 11–21.

Sestieri, C., Shulman, G. L., & Corbetta, M. (2017). The contribution of the human posterior parietal cortex to episodic memory.(3), 183–192.

Sheridan, H., & Reingold, E. M. (2017). The holistic processing account of visual expertise in medical image perception: A review.1620.

Smith, E. T., Bartlett, J. C., Krawczyk, D. C., & Basak, C. (2021). Are the advantages of chess expertise on visuo-spatial working-memory capacity domain specific or domain general?,, 1600–1616.

Straube, B., He, Y., Steines, M., Gebhardt, H., Kircher, T., Sammer, G., & Nagels, A. (2013). Supramodal neural processing of abstract information conveyed by speech and gesture., 120.

Subia, G. S., Amaranto, J. L., Amaranto, J. C., Bustamante, J. Y., & Damaso, I. C. (2019). Chess and mathematics performance of college players: An exploratory analysis.,(2), 1–7.

Ullén, F., Hambrick, D. Z., & Mosing, M. A. (2016). Rethinking expertise: A multifactorial gene–environment interaction model of expert performance.(4), 427–446.

Unterrainer, J. M., Kaller, C. P., Halsband, U., & Rahm, B. (2006). Planning abilities and chess: A comparison of chessand non-chess players on the Tower of London task.,(3), 299–311.

Vaci, N., Edelsbrunner, P., Stern, E., Neubauer, A., Bilali?, M., & Grabner, R. H. (2019). The joint influence of intelligence and practice on skill development throughout the life span.,(37), 18363–18369.

Vaz, A. P., Inati, S. K., Brunel, N., & Zaghloul, K. A. (2019). Coupled ripple oscillations between the medial temporal lobe and neocortex retrieve human memory.(6430), 975–978.

Wan, X., Nakatani, H., Ueno, K., Asamizuya, T., Cheng, K., & Tanaka, K. (2011). The neural basis of intuitive best next-move generation in board game experts.(6015), 341–346.

Wang, J., Conder, J. A., Blitzer, D. N., & Shinkareva, S. V. (2010). Neural representation of abstract and concrete concepts: A meta-analysis of neuroimaging studies.(10), 1459–1468.

Whitaker, M. M., Pointon, G. D., Tarampi, M. R., & Rand, K. M. (2020). Expertise effects on the perceptual and cognitive tasks of indoor rock climbing.(3), 494–510.

Wright, M. J., Gobet, F., Chassy, P., & Ramchandani, P. N. (2013). ERP to chess stimuli reveal expert‐novice differences in the amplitudes of N2 and P3 components.(10), 1023–1033.

Processing characteristics and mechanisms of perception and memory of mind sports experts in domain-specific tasks

ZHAO Bingjie, ZHANG Qihan, CHEN Yixin, ZHANG Peng, BAI Xuejun

(Key Research Base of Humanities and Social Sciences of the Ministry of Education, Academy of Psychology and Behavior, Tianjin Normal University; Faculty of Psychology, Tianjin Normal University; Center of Collaborative Innovation for Assessment and Promotion of Mental Health, Tianjin 300387, China)

Mind sports are competitive sports that aim at developing intelligence and involves multiple high-level cognitive processing. In this paper, we summarize the cognitive neural mechanisms through which experts’ perception and memory are influenced by the experience of mind sports from the perspective of cognitive neuropsychology. Not only does the mind sports experience increase the span of the expert’s perception, but also enable the expert to process the chess relations in parallel and thus exhibit holistic perception. This process was related to thetemporo-parietal junction, supramarginal gyrus, retrosplenial cortex, collateral sulcus and fusiform gyri. The experts’ memory advantage is based on imaginal memory of a series of location-specific chess pieces and the abstract information of knowledge, strategy, and semantic relation which is stored in the long-term memory. This process is associated with medial temporal lobe, frontal lobe and parietal lobe. Future research can delve into the neural mechanisms underlying the holistic perception and memory advantage of mind sports experts on the types of mind sports, innovative experimental paradigms, combined with measurement devices and cognitive characteristics, to provide theoretical basis for artificial intelligence and skill training.

mind sports, holistic perceptual advantage, memory advantage, abstract information, brain plasticity

B842

2021-04-10

*國家社會科學(xué)基金重大項目(20ZDA079)、全國文化名家暨四個一批人才項目資助。

白學(xué)軍, E-mail: bxuejun@126.com