自動激活的長時聯(lián)結表征對工作記憶的促進效應

摘" 要" 本研究通過讓被試學習具有語義關聯(lián)性的圖片對， 以達到在短期學習的基礎上迅速建立自動激活的長時記憶聯(lián)結表征。在此基礎上， 通過3個實驗探討了自動激活的長時記憶聯(lián)結表征對工作記憶的影響機制。實驗1控制呈現(xiàn)方式（聯(lián)結/獨立）與記憶方式（學習/無學習）， 結果表明學習條件下， 聯(lián)結條件的正確率與記憶容量顯著高于獨立條件， 說明自動激活的聯(lián)結表征促進了當前工作記憶的加工; 實驗2控制呈現(xiàn)時間（500 ms/1000 ms）與呈現(xiàn)方式（聯(lián)結/獨立）， 結果顯示兩種呈現(xiàn)時間下， 聯(lián)結條件相較于獨立條件， 在正確率與記憶容量方面均有顯著提升， 從而排除了促進作用是由編碼速度提升所導致的可能性; 實驗3進一步采用alpha震蕩作為腦電指標， 探究長時聯(lián)結表征促進工作記憶的機制， 結果發(fā)現(xiàn)， 聯(lián)結表征增加了工作記憶的維持數(shù)量。3個實驗結果表明， 自動激活的長時記憶聯(lián)結表征對當前的工作記憶任務具有促進作用， 并且這種促進作用是來自聯(lián)結關系輔助了工作記憶的維持加工， 而不是壓縮的簡化作用。

關鍵詞" 長時記憶， 工作記憶， 聯(lián)結記憶， alpha震蕩

分類號" B842

1" 引言

工作記憶（Working Memory， WM）是一個能夠對信息進行暫時維持與處理的緩存平臺。盡管其容量有限， 但在人類正常生活中執(zhí)行各種認知任務時是不可或缺的系統(tǒng)（Cowan， 2017; Luck amp; Vogel， 1997）。個體完成認知任務需要依賴于工作記憶的功能， 包括對當前目標的保持、對新信息的編碼以及對下一步行動的評估。此外， 工作記憶還與個體的注意控制能力、流體智力等高級認知功能相關（Xu et al.， 2022; Zhou et al.， 2022）。與工作記憶不同， 長時記憶（Long-Term Memory， LTM）沒有容量限制。長時記憶用于存儲、加工和提取大量知識和先前經(jīng)歷的事件， 包括個體所經(jīng)歷的無數(shù)場景和所見所聞的各種形象。實驗室中常操縱的長時記憶內(nèi)容包括項目記憶和聯(lián)結記憶。項目記憶指的是對單個項目的特征和細節(jié)進行記憶， 而聯(lián)結記憶指的是對項目和項目之間的關系進行記憶。工作記憶和長時記憶在功能和神經(jīng)生物學上是不同的存儲系統(tǒng)（Baddeley et al.， 1988; Norris， 2017）。長時記憶表征具有較好的穩(wěn)定性， 而工作記憶表征更具操作性和動態(tài)性（Jeneson amp; Squire， 2012）。

目前越來越多研究人員開始關注長時記憶是否能夠影響工作記憶的存儲， 且大多數(shù)研究聚焦在研究LTM中的項目記憶對工作記憶的影響上。Oberauer等人（2017）進行了一項研究， 利用回憶報告范式探究了長時記憶對工作記憶的影響。在長時記憶學習階段， 被試首先學習120個具有顏色的物體， 反復記憶， 確保被試將120個物體記憶進入長時記憶。學習階段結束之后， 進行工作記憶測試， 要求被試記住3個項目：1個長時記憶過的物體、1個全新的物體以及1個長時記憶過但被賦予一個新顏色的物體。記憶陣列消失后， 灰色的屏幕隨機呈現(xiàn)一個項目形狀， 要求被試從色輪中回憶報告當前項目的顏色。結果發(fā)現(xiàn)， 長時記憶過的物體回憶正確率最高， 而三種條件的探測精度沒有顯著差異。這表明， 長時記憶顯著提高了工作記憶中存儲的項目數(shù)量。換句話說， 長時記憶可以增強工作記憶中的項目存儲能力。此外， 在國旗（Conci et al.， 2021）、面孔（Asp et al.， 2021）、漢字（Zimmer amp; Fischer， 2020）等刺激材料中也發(fā)現(xiàn)了長時記憶項目表征對工作記憶的促進作用。上述研究表明， 來自長時記憶中的熟悉信息能夠促進當前工作記憶任務表現(xiàn)。這一現(xiàn)象可能與長時記憶激活程度有關。鮑旭輝等（2014）發(fā)現(xiàn)， 低激活水平的視覺長時記憶不能促進視覺短時記憶， 而事先存在且高度激活的視覺長時記憶對視覺短時記憶卻具有促進作用。因此推測， 視覺長時記憶能否促進視覺短時記憶取決于視覺長時記憶的激活水平。

然而， 關于長時記憶另一重要類型——聯(lián)結記憶對WM影響的研究則非常缺乏。在僅有的一項直接針對LTM聯(lián)結記憶如何影響WM的研究中， 發(fā)現(xiàn)了與項目記憶完全不同的結果。該研究將不同的圖片兩兩配對， 提前一天讓被試學習記憶， 建立長時記憶聯(lián)結表征。第二天進行工作記憶變化覺察任務測試。聯(lián)結條件下的記憶陣列兩兩具有聯(lián)結關系， 而獨立條件下記憶陣列中任意兩個項目之間均沒有任何聯(lián)結關系。結果發(fā)現(xiàn)聯(lián)結條件的記憶成績顯著低于獨立條件， 聯(lián)結表征對工作記憶產(chǎn)生了抑制作用（張引 等， 2020）。該結果與LTM項目表征對工作記憶的促進作用產(chǎn)生了矛盾。我們分析產(chǎn)生這一結果的原因可能在于， 該實驗所采用的配對圖片材料是兩張在日常生活經(jīng)驗中不會有任何關聯(lián)的物體圖片。對于這種無關聯(lián)的配對圖片， 被試通過短期的學習很難形成具有自動化激活的聯(lián)結記憶表征。雖然對圖片的長時聯(lián)結記憶可以形成， 但是其提取可能還需要較大的注意努力。在這種情況下， 當被試需要依賴LTM聯(lián)結表征輔助工作記憶時， 其對LTM聯(lián)結表征的提取可能反而爭奪了注意資源， 從而損害了項目本身的工作記憶維持， 導致了抑制工作記憶表現(xiàn)的結果。因此， 該研究結果并不能真正揭示聯(lián)結表征對工作記憶任務的影響機制。要想有效揭示這一問題， 還需要在能夠達到自動化激活聯(lián)結表征的配對實驗材料的基礎上進行實驗。

自動化激活意味著某一心理活動或行為的進行只需要非常有限的， 甚至不需要注意資源的參與（陳圣棟 等， 2019; Moors amp; De Houwer， 2006）。但信息的加工從需要控制到自動化并非一蹴而就， 而是一個漸進的過程（Logan， 1985）。實現(xiàn)自動化激活的途徑可以通過大量的重復練習實現(xiàn)， 也可以利用語義關聯(lián)性形成腳手架， 使得相關概念之間建立起較為穩(wěn)定的關聯(lián)， 通過短期的練習達到快速實現(xiàn)。根據(jù)Hebb理論（Hebb， 1949）， 當具有語義關聯(lián)性的概念一起重復學習時， 會促進這兩者之間神經(jīng)連接的強化（Yamins et al.， 2014）。Polyn等人（2005）通過fMRI研究發(fā)現(xiàn)， 當被試學習圖片和與圖片對應的詞語配對（物品與物品名稱）時， 圖片和詞語在視覺和語義關聯(lián)皮質區(qū)域對應的神經(jīng)活動會同時增加。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)， 這種語義相關配對的學習可以導致它們在海馬體和前額葉皮質區(qū)域的神經(jīng)活動同時增強， 實現(xiàn)兩者間更緊密的編碼（Gagnepain et al.， 2012）。相比學習隨機無關的配對， 學習具有語義關聯(lián)的配對更易形成穩(wěn)定的神經(jīng)連接。因此， 在學習任務中使用語義關聯(lián)性緊密的圖片配對材料， 將有助于更快形成具有自動激活效應的長時記憶聯(lián)結表征。

在本研究中我們將采用具有語義關聯(lián)性的圖片配對材料， 以確保被試能夠通過短期的學習過程， 有效形成具有自動激活的長時記憶聯(lián)結表征。即， 采用語義關聯(lián)性作為腳手架， 實現(xiàn)在短期的訓練時間內(nèi)增加其聯(lián)結關系的熟悉性， 使聯(lián)結表征達到自動化激活。在此基礎上， 我們將通過3個工作記憶實驗， 對長時記憶聯(lián)結表征是否能提升工作記憶任務表現(xiàn)， 以及如何提升等問題做系統(tǒng)的探討。

2" 實驗1：自動激活的長時記憶聯(lián)結表征對工作記憶的影響

實驗1的目的是探討自動激活的長時記憶聯(lián)結表征， 是否能夠促進當下工作記憶的任務表現(xiàn)。在實驗中， 被試通過預先學習具有語義關聯(lián)的圖片配對材料， 以建立自動激活的長時記憶聯(lián)結表征。隨后， 在工作記憶測試中， 我們設置了兩個條件：聯(lián)結表征條件和獨立表征條件。研究邏輯是， 如果自動激活的長時記憶聯(lián)結表征能夠促進當前工作記憶加工， 那么聯(lián)結條件的記憶成績應該顯著高于獨立條件。但由于本研究引入了具有語義關聯(lián)性的配對圖片， 相比于獨立條件， 聯(lián)結條件除增加了聯(lián)結表征記憶以外還額外引入了語義關聯(lián)性變量。所以我們還需要增加無學習組作為控制條件， 以排除聯(lián)結條件中圖片配對本身存在的語義關聯(lián)性對記憶成績可能產(chǎn)生的影響。

2.1" 方法

2.1.1" 被試

依據(jù)先前關于長時聯(lián)結記憶對工作記憶影響的樣本量（Oberauer et al.， 2017; 張引 等， 2020）。并結合預期的效應值（0.8）， 我們利用GPower_3.1軟件進行了功效分析， 結果顯示實驗1至少需要15名被試。為此， 我們隨機招募了23名來自作者所在單位的大學生作為被試， 其中男性10人， 女性13人。平均年齡為21.1 ± 2.4歲。所有被試的視力或經(jīng)矯正后均為正常， 均為右利手， 且沒有精神類疾病史。所有被試均自愿參與實驗。實驗后給予被試一定的現(xiàn)金報酬， 本實驗已獲得作者所在單位倫理委員會批準。

2.1.2" 實驗材料

實驗材料共包括48個（24對）不具有視覺相似性、但兩兩具有語義聯(lián)系的Emojis圖片（www.emojipedia.org）， 例如：雪花—雪人， 球門—足球， 獎杯—獎牌等。在每個試次中， 記憶陣列呈現(xiàn)6個大小為2° × 2°的圖片， 這些圖片被均勻地安排在一個直徑為4°的圓形區(qū)域上， 左右半圓各呈現(xiàn)三張圖片。視覺刺激通過一個19英寸、刷新率為60 Hz的LCD電腦顯示器呈現(xiàn)， 該顯示器的分辨率為1024×768像素。在整個實驗過程中， 背景顏色設定為灰色（代碼為195， 195， 195）。實驗在一個安靜且光線柔和的獨立空間內(nèi)進行， 確保實驗過程中只有顯示的刺激圖片是可見的， 其他光源均被關閉。實驗刺激的呈現(xiàn)和數(shù)據(jù)的收集由E-prime 2.0控制。實驗過程中， 被試單獨完成實驗， 雙眼與顯示器的距離為60 cm。

2.1.3nbsp; 實驗程序

本實驗的記憶材料分為2組， 一組（12對）需要被試提前一天進行學習， 另一組（12對）不需要提前學習記憶。學習的目的是要求被試建立起長時記憶聯(lián)結表征。在實驗室中， 被試首先對材料進行長時記憶學習， 接著進行測試。測試時， 當隨機出現(xiàn)一個圖片， 被試需在2秒內(nèi)口頭報告出與之相聯(lián)結的另一圖片。所有配對報告無誤， 則建立了長時記憶聯(lián)結表征。根據(jù)測試結果顯示， 所有被試在完成工作記憶任務后能夠準確地回憶起之前學習的聯(lián)結配對， 正確率達到了100%。這一結果表明， 被試在工作記憶測試時對前一天建立的聯(lián)結配對的記憶并未遺忘。

實驗1中正式實驗是2 （呈現(xiàn)方式： 聯(lián)結vs獨立） × 2 （記憶方式： 學習 vs 無學習）的被試內(nèi)實驗設計。在工作記憶任務中， 聯(lián)結條件下的6個圖片位置是隨機打亂的。盡管圖片仍然是3對， 但它們在6個位置上的分布是隨機的， 沒有特定的順序或模式。而在獨立條件下， 6個項目是相互獨立的， 它們之間沒有直接的語義聯(lián)系。每個項目都是獨立的， 沒有特定的關聯(lián)性。學習條件下的項目在前一天完成了配對學習， 無學習的項目是被試第一次見到。

實驗1采用獨立探測的變化覺察范式（Brady et al.， 2016; Brady amp; St?rmer， 2022; Conci et al.， 2021; Li et al.， 2020）。其優(yōu)勢是可以通過計算記憶容量（K值）來量化個體工作記憶能力的上限（Rouder et al.， 2011; Wheeler amp; Treisman， 2002）。實驗由4個blocks組成， 每個block包含80個trials， 總共進行了320個trials。被試每做完一個block休息2分鐘。聯(lián)結學習、獨立學習、聯(lián)結無學習、獨立無學習每個條件各有80個trials。以一個trial為例， 在執(zhí)行工作記憶任務時， 首先會在屏幕上顯示一個持續(xù)200 ms的注視點“+”， 作為記憶陣列即將呈現(xiàn)的提示。隨后， 6張記憶圖片以等距的方式排列在一個圓形路徑上， 呈現(xiàn)時間為500 ms。在維持階段， 記憶圖片消失， 屏幕上會出現(xiàn)1000 ms的空白屏幕。在探測階段， 會隨機選擇記憶陣列中的一個項目作為探測刺激。這個探測刺激有50%的概率是與原始記憶矩陣中該位置的項目相同， 有50%的概率是發(fā)生改變的。被試的任務是判斷是否發(fā)生改變。如果探測項目發(fā)生了變化， 按“j”鍵; 如果探測項目未發(fā)生變化， 按“f”鍵。在此過程中， 要求被試應忽略反應時間， 盡可能準確地進行按鍵反應。具體流程如圖1。

2.1.4" "數(shù)據(jù)分析

考慮到正確率指標可能會受到反應傾向和決策的影響。另外， 當呈現(xiàn)項目數(shù)在超過個體的記憶容量時， 隨著呈現(xiàn)數(shù)目的增多， 正確率會明顯降低， 但記憶容量K值則相對穩(wěn)定。因此， 同時對正確率與K值進行分析。對不同條件下的正確率與K值采用兩因素（呈現(xiàn)方式×記憶方式）重復測量方差分析， 交互作用顯著后進行簡單效應分析。記憶容量的計算公式為：K = N × （H ? F）， 其中N代表呈現(xiàn)的項目數(shù)量， H是擊中率（正確識別變化試次的百分比）， F是虛報率（錯誤報告不變試次的百分比）， 而K則代表記憶容量（Cowan， 2001）。收集的數(shù)據(jù)導入SPSS 19.0進行分析， 效果量采用偏Eta方（eta- squared， η2p）， 利用Greenhouse-Geisser法校正p值。

2.2" 實驗結果

結果如圖2所示， 正確率指標上， 呈現(xiàn)方式（聯(lián)結vs獨立）主效應邊緣顯著， F （1， 22） = 4.12， p = 0.055， η2p = 0.16; 記憶方式（學習vs無學習）主效應不顯著， F （1， 22） = 0.84， p = 0.369; 交互作用顯著， F （1， 22） = 5.01， p = 0.036， ηp2 = 0.19; 簡單效應分析結果表明學習條件下， 聯(lián)結記憶正確率（M = 0.84， SD = 0.06）顯著高于獨立記憶（M = 0.80， SD = 0.09）， t （22） = 2.999， p = 0.007， Cohen’s d = 0.63， 95% CI = [0.01， 0.07]， 無學習條件下， 聯(lián)結記憶（M = 0.81， SD = 0.05）與獨立記憶（M = 0.81， SD = 0.08）之間無顯著差異， t （22） = 0.44， p = 0.664。

K值與正確率一致， 呈現(xiàn)方式主效應邊緣顯著， F （1， 22） = 4.04， p = 0.057， η2p = 0.16， 記憶方式主效應不顯著， F （1， 22） = 0.89， p = 0.355; 交互作用顯著， F （1， 22） = 5.45， p = 0.029， η2p = 0.20。簡單效應分析結果顯示， 學習條件下， 聯(lián)結記憶K值（M = 4.06， SD = 0.75）顯著高于獨立記憶（M = 3.58， SD = 1.03）， t （22） =3.08， p = 0.006， Cohen’s d = 0.64， 95% CI = [0.15， 0.79]; 無學習條件下， 聯(lián)結記憶K值（M = 3.75， SD = 0.65）與獨立記憶（M = 3.69， SD = 0.93）之間無顯著差異， t （22） = 0.38， p = 0.709。

2.3" 討論

實驗1的目的是通過提前學習， 形成長時記憶， 并利用具有語義關聯(lián)性的圖片配對， 形成自動激活的LTM聯(lián)結表征， 以驗證自動激活的LTM聯(lián)結表征是否能夠對WM產(chǎn)生促進作用。結果顯示， 在無學習條件下， 聯(lián)結和獨立條件之間沒有顯著差異， 這表明促進作用并不是源于語義關聯(lián)性本身。而在學習條件下， 聯(lián)結條件的正確率和記憶容量顯著高于獨立條件， 表明自動激活的LTM聯(lián)結表征在工作記憶任務中對記憶成績產(chǎn)生了促進作用。

盡管實驗1發(fā)現(xiàn)了自動激活的長時記憶聯(lián)結表征對記憶成績的促進作用， 但這一促進作用可能并非來自于長時記憶聯(lián)結表征對記憶存儲容量的提升， 它還可能來自于長時記憶聯(lián)結表征對編碼鞏固速度的提升。在實驗1中， 記憶陣列呈現(xiàn)6個項目， 超過視覺工作記憶的平均容量， 如果呈現(xiàn)時間不足， 可能無法完全編碼所有項目。我們推測， 聯(lián)結表征可能通過提高編碼速度， 縮短每個項目編碼所需的時間， 從而在有限時間內(nèi)增加編碼數(shù)量， 產(chǎn)生記憶優(yōu)勢。為了驗證這一假設， 在實驗2中， 我們增加了一個更充分的編碼時間為1000 ms， 與500 ms進行對比， 觀察長時記憶聯(lián)結表征對工作記憶的影響。

3" 實驗2：自動激活的長時聯(lián)結表征提升工作記憶編碼的可能性驗證

實驗2旨在通過提供更充足的鞏固時間條件， 以驗證自動激活的LTM聯(lián)結表征在工作記憶任務中產(chǎn)生的促進作用， 是否來自于對工作記憶編碼速度的提升。實驗2的驗證邏輯是， 如果提升編碼速度假設成立， 那么在具有更為充足的編碼時間（1000 ms）條件下， 聯(lián)結條件的記憶成績優(yōu)勢將顯著降低。相反， 如果刺激呈現(xiàn)時間并不影響聯(lián)結表征的記憶優(yōu)勢， 則排除此假設。

3.1" 方法

3.1.1" 被試

依據(jù)先前關于長時聯(lián)結記憶對工作記憶影響的樣本量（Oberauer et al.， 2017; 張引 等， 2020）。并結合預期的效應值（0.8）， 我們利用GPower_3.1軟件進行了功效分析， 結果顯示實驗2至少需要15名被試。為此， 我們隨機招募了22名來自作者所在單位的大學生作為被試， 其中男性10人， 女性12人。平均年齡為22.3 ± 2.7歲。所有被試的視力或經(jīng)矯正后均為正常， 均為右利手， 且沒有精神類疾病史。所有被試均自愿參與實驗。實驗后給予被試一定的現(xiàn)金報酬， 本實驗已獲得作者所在單位倫理委員會批準。

3.1.2" 實驗材料

同實驗1。

3.1.3" 實驗程序

實驗2在實驗1的基礎上， 要求被試提前一天對配對圖片進行學習， 完成長時記憶聯(lián)結表征的建立。學習后進行測試。聯(lián)結表征學習效果的測試規(guī)則同實驗1。實驗2是2 （呈現(xiàn)方式： 聯(lián)結/獨立） × 2 （呈現(xiàn)時間： 500 ms /1000 ms）的被試內(nèi)實驗設計。呈現(xiàn)方式同實驗1。增加記憶陣列呈現(xiàn)時間這一自變量， 考察長時自動激活的聯(lián)結表征對工作記憶的促進作用是否來自于編碼階段。實驗2流程如圖3。

3.1.4" 數(shù)據(jù)分析

對不同條件下的正確率與K值采用兩因素（呈現(xiàn)方式×呈現(xiàn)時間）重復測量方差分析， 交互作用顯著后進行簡單效應分析。K值計算方法同實驗1。收集的數(shù)據(jù)導入SPSS 19.0進行分析， 效果量采用偏Eta方（eta-squared， η2p）， 利用Greenhouse-Geisser法校正p值。

3.2" 實驗結果

實驗結果如圖4所示， 在正確率指標上， 呈現(xiàn)方式主效應顯著， F （1， 21） = 21.56， p lt; 0.001， η2p = 0.51， 聯(lián)結條件正確率（M = 0.82， SD = 0.02）顯著高于獨立條件（M = 0.77， SD = 0.01）， 95% CI = [0.03， 0.08]; 呈現(xiàn)時間主效應顯著， F （1， 21） = 13.27， p = 0.002， η2p = 0.39， 1000 ms的正確率（M = 0.81， SD = 0.01）顯著高于500 ms （M = 0.78， SD = 0.01）， 95% CI = [0.01， 0.05]; 交互作用不顯著， F （1， 21） = 1.18， p = 0.289。

K值與正確率一致， 呈現(xiàn)方式主效應顯著， F （1， 21） = 76.17， p lt; 0.001， η2p = 0.78， 聯(lián)結條件的K值（M = 5.33， SD = 0.10）顯著高于獨立條件（M = 4.66， SD = 0.07）， 95% CI = [0.51， 0.83]。呈現(xiàn)時間主效應顯著， F （1， 21） = 4.95， p = 0.037， η2p = 0.19， 1000 ms的K值（M = 5.06， SD = 0.08）顯著高于500 ms （M = 4.94， SD = 0.08）， 95% CI = [0.01， 0.23]。交互作用不顯著， F （1， 21） = 0.38， p = 0.545。

3.3" 討論

實驗2旨在探討自動激活的長時記憶聯(lián)結表征對工作記憶產(chǎn)生的促進是否來自對編碼速度的提升。結果發(fā)現(xiàn)， 1000 ms記憶陣列呈現(xiàn)條件下， 聯(lián)結條件下的記憶成績依然顯著高于獨立條件下的記憶成績。這一結果表明， 刺激呈現(xiàn)時間增加到足夠編碼6個記憶項目時， 聯(lián)結記憶的優(yōu)勢效應依然存在。即自動激活的長時記憶聯(lián)結表征對工作記憶的促進效應來自于編碼鞏固速度的提升假設并不成立。

Xie和Zhang （2017a）的研究發(fā)現(xiàn)， 當編碼時間為500 ms時， 熟悉的神奇寶貝（第一代）比不熟悉的神奇寶貝（最近一代）有更好的記憶容量。但是當編碼時間為117 ms時， 熟悉效應消失; 當時間增加到314 ms或者500 ms時， 熟悉的神奇寶貝又表現(xiàn)出記憶優(yōu)勢。當編碼時間增加到1000 ms時， 熟悉和不熟悉的神奇寶貝都沒有差異（Xie amp; Zhang， 2017b; Xie amp; Zhang， 2018）。在我們的研究中， 編碼時間為500 ms或1000 ms時， 聯(lián)結關系都表現(xiàn)出記憶優(yōu)勢， 并不受刺激呈現(xiàn)時間長短的影響。這提示了長時記憶中， 項目記憶對工作記憶的影響與聯(lián)結記憶不同。

4" 實驗3：自動激活的長時聯(lián)結表征促進工作記憶的機制

實驗3旨在進一步通過腦電測量驗證， 促進作用是否發(fā)生在工作記憶的維持階段。且如果促進效應發(fā)生在工作記憶維持階段， 那么促進是由于壓縮簡化記憶負荷（負擔）導致， 還是聯(lián)結信息輔助了記憶維持（增加了能夠維持的最大數(shù)量）所導致。實驗3在實驗1、2基礎上繼續(xù)采用超過記憶容量的6個記憶項目對比聯(lián)結條件與獨立條件的差異， 并設置了2項獨立作為基線。研究采用alpha頻帶震蕩（alpha power， 8～13 Hz）作為腦電指標。在記憶任務中， alpha震蕩被認為是注意實時維持記憶表征的負荷量的指標， 其絕對值越大， 表示需要越多的注意資源來維持記憶表征（Fukuda amp; Woodman， 2017）。整體實驗設計與實驗2大致相同。區(qū)別在于：首先， 去除了呈現(xiàn)時間的自變量。其次， 增加了2個項目的記憶陣列作為基線。實驗3的假設是， 如果聯(lián)結表征對工作記憶的促進效應發(fā)生在維持階段， 那么6項聯(lián)結條件與6項獨立條件下的alpha震蕩幅度將在刺激陣列消失后的記憶維持階段出現(xiàn)顯著的差異。進而， 壓縮簡化假設將預測， 6項聯(lián)結的alpha震蕩應該小于6項獨立; 而輔助維持（增加了能夠維持的最大數(shù)量）假設將預測， 6項聯(lián)結的alpha震蕩應該大于6項獨立。

4.1" 方法

4.1.1" 被試

依據(jù)先前關于長時聯(lián)結記憶對工作記憶影響的樣本量（Fukuda amp; Woodman， 2017; 張引 等， 2020）。并結合預期的效應值（0.8）， 利用GPower_3.1軟件進行了功效分析， 結果顯示實驗3至少需要20名被試。為此， 我們隨機招募了20名來自作者所在單位的大學生作為被試， 其中男性7人， 女性13人。平均年齡為21.6 ± 2.8歲。所有被試的視力或經(jīng)矯正后均為正常， 同時均為右利手， 且沒有精神類疾病史。所有被試均是自愿參與實驗的。實驗后給予被試一定的現(xiàn)金報酬， 本實驗已獲得作者所在單位倫理委員會批準。此外， 實驗中有一名被試的數(shù)據(jù)由于在去除偽跡時的無效試次過多（超過30%）被剔除。

4.1.2" 實驗材料

隨機挑選實驗1中的32個（16對）圖片作為刺激材料。

4.1.3" 實驗程序

實驗程序同實驗2類似， 被試需完成建立長時記憶聯(lián)結表征與工作記憶測試兩個任務。工作記憶任務中，記憶陣列均呈現(xiàn)500 ms。增加了2個項目作為基線， 長時記憶任務的語義關聯(lián)性表征需提前一天記憶32個（16對）圖片的兩兩配對， 聯(lián)結表征的測試規(guī)則同實驗2。

實驗3是單因素三水平設計（2項獨立vs 6項獨立vs 6項聯(lián)結）。整個實驗共分為3個blocks， 每個block中包含100個trials， 共300個trials。為了避免疲勞效應， 每做完一個block被試休息2～5分鐘， 整個實驗過程持續(xù)大概30分鐘。

4.1.4" 數(shù)據(jù)收集與預處理

腦電活動數(shù)據(jù)通過一個64通道標準導聯(lián)系統(tǒng)電極帽采集， 以CMS-DRL位點作為在線參考點。確保所有電極與頭皮接觸點的電阻不超過10 kΩ。數(shù)據(jù)的采樣頻率為512Hz， 濾波帶通為0.01～100 Hz。通過EEGLAB軟件（Delorme amp; Makeig， 2004）對所收集的腦電數(shù)據(jù)進行處理和分析。

首先， 依據(jù)雙耳乳突的M1和M2參考點， 對所采集的EEG數(shù)據(jù)進行30 Hz的低通數(shù)字濾波處理。隨后， 將腦電波剖分為2000 ms的片段， 覆蓋從刺激呈現(xiàn)前500 ms至呈現(xiàn)后1500 ms的時間段， 并利用EEGLAB軟件進行基線校正。排除那些主要貢獻于眼電且分布在前額葉頭皮的獨立成分（Independent Components， ICs）。其他頭部運動/吞咽等偽跡試次通過人工檢測并剔除。水平眼動和眨眼偽跡則采用經(jīng)過驗證的ICs方法（Jung et al.， 2000）進行校正。最終確保每個被試在每種分析條件下的試次數(shù)至少為70次。

采用時頻分析技術獲取Alpha震蕩。在MATLAB的小波工具箱中， 可以利用cwt.m函數(shù)來計算信號的連續(xù)小波變換， 進而提取整個時間序列上的瞬時功率。計算記憶陣列呈現(xiàn)前基線期（?400至?100 ms） alpha震蕩（8至13 Hz）的變化。頻譜轉換后的數(shù)據(jù)在每個條件下的試次中進行平均， 并以分貝形式進行標準化[10 × log10（能量/基線）]， 避免邊緣效應。根據(jù)地形圖激活部分和現(xiàn)有研究（Adam et al.， 2018）， 選擇了以下電極：P1/2、P3/4、PO3/4、O1/2、PZ。時間窗設定為刺激出現(xiàn)的0至500 ms編碼階段， 以及500至1000 ms的維持階段。

4.1.5" 數(shù)據(jù)分析

（1）行為數(shù)據(jù)分析

分析方法與實驗1、2相同。

（2）腦電數(shù)據(jù)分析

收集的數(shù)據(jù)導入SPSS 19.0， 對alpha震蕩進行單因素重復測量方差分析， 效果量采用偏Eta方（eta- squared， η2p）， 利用Greenhouse-Geisser法校正p值。

4.2" 實驗結果

4.2.1" 行為結果

結果顯示正確率指標上， 三種條件主效應顯著， F （2， 38） = 137.60， p lt; 0.001， η2p = 0.88;進一步事后檢驗可以得知， 2項獨立正確率（M = 0.98， SD = 0.01）顯著高于6項獨立（M = 0.74， SD = 0.06）， t （19） = 17.73， p lt; 0.001， Cohen’s d = 5.58， 95% CI = [0.22， 0.27]; 2項獨立正確率（M = 0.98， SD = 0.01）顯著高于6項聯(lián)結（M = 0.81， SD = 0.07）， t （19） = 9.85， p lt; 0.001， Cohen’s d = 3.40， 95% CI = [0.14， 0.21]; 6項聯(lián)結正確率（M = 0.81， SD = 0.07）顯著高于6項獨立（M = 0.74， SD = 0.06）， t （19） = 5.26， p lt; 0.001， Cohen’s d = 1.07， 95% CI = [0.04， 0.10]。數(shù)據(jù)結果如圖5所示。

K值指標上， 三種條件主效應顯著， F （2， 38） = 639.97， p lt; 0.001， η2p = 0.97; 進一步事后檢驗可以得知， 2項獨立K值（M = 1.97， SD = 0.03）顯著低于6項獨立（M = 4.43， SD = 0.34）， t （19） = ?31.58， p lt; 0.001， Cohen’s d = ?10.46， 95% CI = [?2.62， ?2.30]; 2項獨立K值（M = 1.97， SD = 0.03）顯著低于6項聯(lián)結（M = 4.95， SD = 0.45）， t （19） = ?29.13， p lt; 0.001， Cohen’s d = ?9.56， 95% CI = [?3.20， ?2.77]; 6項聯(lián)結K值顯著高于6項獨立（M = 4.43， SD = 0.34）， t （19） = 6.14， p lt; 0.001， Cohen’s d = 1.34， 95% CI = [0.34， 0.70]。數(shù)據(jù)結果如圖5所示。

4.2.2" 腦電結果

見圖6， 編碼階段腦電結果（0～500 ms）：ANOVA結果顯示， alpha power三種條件主效應不顯著， F （2， 34） = 1.45， p = 0.248 。

維持階段腦電結果（500～1000 ms）： ANOVA結果顯示， alpha power三種條件主效應顯著， F （2， 34） = 8.83， p = 0.001， η2p = 0.34; 對進一步事后檢驗可以得知， 2項獨立alpha power （M = ?35.42， SD = 15.02）顯著小于6項聯(lián)結（M = ?43.75， SD = 13.53）， t （17） = 3.77， p = 0.002， Cohen’s d = 0.58， 95% CI = [3.67， 13.01]; 2項獨立alpha power （M = ?35.42， SD = 15.02）與6項獨立（M = ?39.87， SD = 13.93）差異邊緣顯著， t （17） = 1.97， p = 0.066， Cohen’s d = 0.31， 95% CI = [?0.32， 9.22]; 6項聯(lián)結alpha power （M = ?43.75， SD = 13.53）顯著大于6項獨立（M = ?39.87，"SD = 13.93）， t （17） = ?2.89， p = 0.010， Cohen’s d = ?0.29， 95% CI = [?6.72， ?1.05]。數(shù)據(jù)結果如圖6所示。

4.3" 討論

實驗3采用腦電技術， 旨在考察自動激活的長時聯(lián)結表征對工作記憶促進作用的機制。主要發(fā)現(xiàn)以下結果：行為學上實驗3結果與實驗2一致， 自動激活的長時聯(lián)結表征對當前工作記憶的容量具有提升作用。腦電結果發(fā)現(xiàn)， 編碼階段的alpha震蕩在不同條件下無顯著差異， 但維持階段， alpha震蕩在6項聯(lián)結條件下顯著大于6項獨立。再次從腦電的角度驗證了聯(lián)結表征對工作記憶的促進不是來自于編碼階段， 而是來自于維持階段。

實驗3以記憶2項作為基線， 因為alpha震蕩的漸進線能夠反映個體的工作記憶容量（Adam et al.， 2018; Fukuda amp; Woodman， 2017）。在維持階段， 與記憶6項相比， 記憶2項的alpha震蕩顯著減弱。隨著記憶項目數(shù)量的增加， alpha震蕩逐漸增強（Fukuda amp; Woodman， 2017）， 這表明實驗控制可靠。腦電結果顯示， 在編碼階段， 6項聯(lián)結和6項獨立條件下的alpha震蕩的絕對值沒有顯著差異。然而， 在維持階段， 6項聯(lián)結條件的alpha震蕩絕對值顯著高于6項獨立條件， 表明聯(lián)結條件下的記憶維持對工作記憶的負荷更大， 與壓縮簡化假設不符。說明聯(lián)結信息本身可能從另一個維度被加入記憶維持過程中， 也就是這一部分導致了alpha震蕩的絕對值增加。表明聯(lián)結表征對工作記憶的促進作用是來自聯(lián)結關系輔助了工作記憶的維持加工， 支持了輔助維持假設。

5" 總討論

本研究采用變化覺察范式， 考察了自動激活的長時記憶聯(lián)結表征如何影響工作記憶任務的表現(xiàn)。實驗1采用2種記憶方式（學習/無學習）， 在工作記憶任務中探討了聯(lián)結表征與獨立表征的差異性表現(xiàn)。結果發(fā)現(xiàn)， 自動激活的LTM聯(lián)結表征對工作記憶具有促進作用， 并且這種促進作用并不是來自語義關聯(lián)性本身。實驗2設置兩種呈現(xiàn)時間（1000 ms/ 500 ms）， 結果顯示， 無論是在記憶正確率還是記憶容量上， 聯(lián)結條件均優(yōu)于獨立條件。說明自動激活的LTM聯(lián)結表征對工作記憶的促進作用不是來自編碼速度的優(yōu)勢， 排除了自動激活的LTM聯(lián)結表征對工作記憶的提升源于編碼速度的可能性。實驗3通過腦電技術進一步探討長時記憶聯(lián)結表征在工作記憶維持階段的作用。結果顯示， 聯(lián)結表征對工作記憶的促進作用是來自聯(lián)結關系輔助了工作記憶的維持加工， 而不是壓縮的簡化作用。

關于長時記憶如何作用于當前工作記憶任務的表現(xiàn)， 已有相關研究進行探討。但這些研究主要集中于單一記憶項目對工作記憶任務的影響（Xie amp; Zhang， 2017a; Zimmer amp; Fischer， 2020）。很少對聯(lián)結關系進行探討。本研究與前人研究的不同之處在于采用具有語義關聯(lián)性的圖片對作為記憶材料， 便于經(jīng)過短期的訓練， 形成能夠自動激活的長時記憶聯(lián)結表征， 來探討長時聯(lián)結表征對工作記憶的影響。在實驗3的行為結果部分， 我們發(fā)現(xiàn)聯(lián)結條件相比于獨立條件在正確率上有所提高。然而， 腦電結果卻呈現(xiàn)出聯(lián)結條件相比于獨立條件在alpha震蕩上有更大的下降。Alpha震蕩的下降被普遍認為是皮層激活的指標， 與信息加工增強有關。說明自動激活的LTM聯(lián)結表征對工作記憶的促進作用是來自聯(lián)結關系輔助了工作記憶的維持加工， 而不是壓縮的簡化作用。

早期有研究發(fā)現(xiàn)， 熟悉性事件能夠激活相關的語義編碼， 提取時提供更有效的線索來發(fā)揮其有益的助記作用， 從而達到自動激活（Staresina， et al.， 2009）。并且功能磁共振成像（fMRI）的結果發(fā)現(xiàn)， 語義關聯(lián)性強度的大小與右側海馬活動存在顯著的相關性， 語義關聯(lián)性的生成和關系整合能夠有效地增強長時記憶。而本研究利用語義作為腳手架， 實現(xiàn)短期學習能夠形成自動化激活的長時記憶。也有研究認為， 聯(lián)結表征的一體化也能產(chǎn)生自動激活（Tibon et al.， 2014）。實驗前無語義關聯(lián)性的刺激材料通過指導編碼為一個整體稱為自上而下一體化。例如， 在之前的研究中， 將兩個無語義關聯(lián)性的項目提前建立聯(lián)結關系， 結果發(fā)現(xiàn)， 聯(lián)結表征對工作記憶產(chǎn)生了抑制（張引 等， 2020）。這一結果可能是自上而下一體化在起作用， 由于圖片對本身沒有聯(lián)結關系， 記憶階段將需要更多的注意資源投入到“聯(lián)結”中以形成整體， 根據(jù)資源有限理論， 項目分配的資源將會減少， 損害了項目再認。因此， 無語義圖片對建立的聯(lián)結關系， 再認時發(fā)生了抑制。這一觀點支持了“收支平衡” （Ahmad amp; Hockley， 2014）。而能夠自動激活的加工過程為自下而上一體化， 記憶階段材料可以自動整合為一個整體， 將需要較少的資源， 那么足夠的資源能夠投入到項目編碼中， 故項目再認成績并不會受損， 支持“只有收益”觀點（Parks amp; Yonelinas， 2015）。早期對聯(lián)結關系的研究認為， 只有回想支持聯(lián)結再認; 而熟悉性和回想都可以支持項目再認（Yonelinas et al.， 2010）。然而最新的研究發(fā)現(xiàn)， 回想和熟悉性都可以支持聯(lián)結再認（劉澤軍， 郭春彥， 2022）。本研究中， 聯(lián)結表征對工作記憶在行為指標上的促進作用可能是因為自動激活發(fā)生了整合， 回想和熟悉性都支持了項目再認， 從而輔助了工作記憶的維持加工， 而不是壓縮的簡化作用。

自動激活的長時記憶聯(lián)結表征在行為指標上表現(xiàn)出優(yōu)于獨立條件的另一種解釋可能是語音環(huán)的參與。Baddeley （2003）認為工作記憶中語音環(huán)與視覺空間模板各自功能不同。早期一些研究者認為語音抑制任務對視覺工作記憶無影響（Luck amp; Vogel， 1997; Morey amp; Cowan， 2004; Sun et al.， 2011; Vogel et al.， 2001）。例如， 以色塊（Luck amp; Vogel， 1997）、漢字（Sun et al.， 2011）作為刺激材料， 被試完成變化覺察任務， 發(fā)現(xiàn)語音抑制任務的有無并不影響被試的視覺工作記憶表現(xiàn)。以上研究的刺激呈現(xiàn)時間都很短， 只有100 ms或200 ms， 被試只采用視覺編碼， 不受語音的影響。而當刺激呈現(xiàn)時間增加時， 參與者對字詞還會采用語音編碼（Vogel et al.， 2001）。說明時間足夠的情況下， 參與者會采用語音編碼的策略。本研究的呈現(xiàn)時間為500 ms或1000 ms， 被試很有可能會采用語音編碼來完成任務。實驗3中聯(lián)結表征的語義屬性可能會激活部分語音環(huán)的功能， 表現(xiàn)出行為指標上正確率與容量的增加。然而， 聯(lián)結條件的alpha震蕩更高與孫彥良等人（2021）的研究結果所不同， 他們利用變化覺察范式， 將去除細節(jié)特征的動物剪影作為實驗材料， 不論同時呈現(xiàn)還是序列呈現(xiàn)， 結果均發(fā)現(xiàn)， 行為指標上同類別的記憶容量大于不同類別， 但是同類別的CDA振幅卻更低。他們認為， 同類別可以通過概念組織的方式對同類別信息進行壓縮， 從而同類別的記憶容量更大， 內(nèi)部負荷更小。而本研究中聯(lián)結表征對工作記憶的促進作用是來自聯(lián)結關系輔助了工作記憶的維持加工， 而不是壓縮的簡化作用。出現(xiàn)這一分歧可能的原因是刺激材料的聯(lián)結程度不同。同類別客體屬于領域內(nèi)的語義關聯(lián)性， 再認識別相對簡單。所以同類別的客體可以利用概念壓縮進行編碼組織， 節(jié)省注意力， 同類別信息的CDA波幅更低。我們所用的圖片對雖然具有語義關聯(lián)性， 但都屬于不同類別， 因此需要更多的注意維持。需要注意的是， alpha震蕩本身也存在爭議。有研究認為alpha震蕩隨著記憶項目的增加而增強， 并在達到容量限制后不再變化（Adam et al.， 2018）。也有研究指出alpha震蕩反映了注意在實時維持記憶表征時所承受的負荷（Fukuda amp; Woodman， 2017）。本研究中， 聯(lián)結和獨立同時記憶6項時， alpha震蕩不同， 即本研究的發(fā)現(xiàn)與后者一致。

未來研究可以深入探討長時記憶不同聯(lián)結關系對工作記憶的作用。此外， 在我們的研究中， 所有項目都是同時呈現(xiàn)， 近期有研究發(fā)現(xiàn)同時呈現(xiàn)和序列呈現(xiàn)具有不同的編碼優(yōu)勢。孫彥良等人（2021）通過改變項目的呈現(xiàn)方式， 不論同時還是序列， 同類別動物剪影的記憶容量均高于不同類別， 這提示聯(lián)結表征似乎與呈現(xiàn)方式無關。然而， Brady和St?rmer （2022）的研究發(fā)現(xiàn)， 具有語義的真實物體在序列編碼時的效果更好?；谶@一研究的分歧， 未來研究也可以結合呈現(xiàn)方式（同時/序列）進一步探討呈現(xiàn)順序對聯(lián)結表征影響工作記憶的作用。

綜上， 自動激活的長時記憶聯(lián)結表征能夠提高工作記憶容量， 促進當前工作記憶任務的加工， 這種促進作用不受編碼時間的影響。在工作記憶維持階段， 聯(lián)結表征對工作記憶的促進作用是來自聯(lián)結關系輔助了工作記憶的維持加工， 而不是壓縮的簡化作用。

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The promotion effect of automatically activated long-term associative

representation on working memory

ZHANG Yin1，2， LI Yue1，3， LIANG Tengfei4， CHEN Jiangtao4， LIU Qiang5

（1 Department of Psychology， Shaoxing University， Shaoxing 312000， China）

（2 Postdoctoral Research Station of Psychology， Henan University， Kaifeng 475004， China）

（3 School of Education， Anyang Normal University， Anyang 455000， China）

（4 Research Center of Brain and Cognitive Neuroscience， Liaoning Normal University， Dalian 116000， China）

（5 Institute of Brain and Psychological Sciences， Sichuan Normal University， Chengdu 610000， China）

Abstract

Research has demonstrated that long-term memory can improve working memory processing. However， these studies only used item memory as a representation of long-term memory. Associative memory also plays a critical role in long-term memory. An investigation revealed that associative representation impeded working memory， in contrast to the outcomes generated by item memory. It is possible that the participants were unable to generate activated associative memory from unrelated paired items. The purpose of this study was to explore how the activation of associative representations in long-term memory， through semantic relations， impacts working memory processing.

This study is comprised of three experiments. For Experiment 1， twelve pairs of semantic association pictures were required to be memorized for long-term storage prior to the working memory task， whereas the other twelve pairs did not require pre-memorization. During the working memory array， images were presented in pairs （associative condition） or separately （independent condition） for 500 ms. Following a 1000 ms interval， participants had to decide whether the probe item was identical to the memory array. Experiment 2 was similar to Experiment 1， except that the memory array was presented for either 500 ms or 1000 ms and all items required memory training to be completed the day before. In Experiment 3， the variable of time was removed and two items were included as benchmarks. Additionally， Electroencephalogram （EEG） Alpha power was recorded and analyzed.

Experiment 1 revealed that the accuracy and memory capacity of the associative condition were significantly higher than those of the independent condition， suggesting that the automatic activation of the association representation in long-term memory enhanced the performance of the current working memory task. Experiment 2 showed that the associative condition had higher accuracy and memory capacity than the independent condition for both the 500 ms and 1000 ms presentation-time conditions. Experiment 3 demonstrated that participants in the associative condition had better working memory capacity and accuracy than those in the independent condition. EEG data showed that alpha power was greater in the associative condition than in the independent condition during the maintenance phase. The findings from the experiments demonstrated that the associative condition had a higher working memory capacity than the independent condition.

In conclusion， activating long-term memory associations can enhance working memory processing， regardless of the duration of encoding. The benefit of associative representation on working memory stems from its ability to aid in the storage and manipulation of information， rather than the simplification effect of compression.

Keywords" long-term memory， working memory， associative memory， alpha power