工作记忆与注意二者关系的研究进展
摘要 综述了近年来工作记忆和注意二者关系研究的系列研究成果，就工作记忆和选择性注意的交互关系以及视觉工作记忆和注意的相互影响两大部分的研究展开论述。主要涉及选择性注意对工作记忆的影响、工作记忆对选择性注意的影响、视觉工作记忆对注意定向的调节、注意水平对视觉工作记忆客体表征的影响等方面。
关键字 工作记忆，注意，选择性注意，视觉工作记忆，注意定向，注意水平
1．引言
工作记忆与注意是两个重要的认知结构，也是心理学研究的两个重要领域。
工作记忆有很多不同的定义，其中以Baddeley和Hitch提出的工作记忆系统(working memory system)最为流行(Baddeley A D&Hitch G． 1974)。工作记忆系统包含一个中央执行器(central executive)，以及两个从属的子系统：负责言语材料暂时存储和处理的语音环路(phonological loop)和负责视觉材料暂时存储和处理的视空间缓冲区(visuo— spatial sketchpad)。不同于传统的长时记忆和短时记忆的划分，工作记忆强调了记忆的加工成分，指的是在存储的同时对记忆内容进行复述、更新等操作的能力。注意是指对一定对象的指向和集中，主要可分为选择性注意，持续性注意、随意注意等。
工作记忆涉及对信息的加工、暂时性动态存储和执行控制等核心认知过程；而注意则是外界信息进入信息加工系统的通道控制机制，二者的结合构成了信息加工系统的中心环节。从意识问题来看，工作记忆则可能是意识内容的来源，而注意可以被看成是有关内容能否进入意识的通道控制机制，对二者关系的研究具有重要的意义，也是心理学研究的一
个重要课题（ZHANG Bao ,JIN Zhi-Cheng&CHEN Cai-Qi,2008）。这些年来，研究者们对二者的关系进行了大量的研究，本文就已有的部分研究成果进行综合，主要包括工作记忆和选择性注意的交互关系研究以及视觉工作记忆和注意的相互影响两大部分研究成果。
2．工作记忆和选择性注意的交互关系
工作记忆（working memory, WM）和选择性注意是在知觉、思维和行为间的动态交互作用中两个重要认知系统（Jha A.2002）。WM是指在执行任务过程中，用于信息暂时存储和加工的资源有限系统（Baddeley A. 1992 ）；选择性注意则是对外界丰富的信息进行筛选以确保有限的认知资源得以高效运行的认知系统（Downing P E. 2000）。一直以来它们都是心理学研究领域中备受关注的两大课题，各自得到了广泛而深入的研究，形成了许多成熟的理论模型和实验范式。与这两个认知系统分别得到的大量研究相比，对这两个系统的交互关系的研究起步较晚（Awh E&Jonides J， 2001；Desimone R& Duncan J， 1995 ；Fockert J W, Rees G, Frith C D& Lavie N， 2001），但是这几年得到了研究者们的高度关注，并取得了较多的研究成果。从这两个领域的研究文献中，不难发现,选择性注意与工作记忆是联系在一起的,是密不可分的。关于两者交互作用的研究主要分为两大类，一类研究强调选择性注意在WM中的作用，如在记忆表征中的选择性注意等 (Griffin, I C& Nobre, A C， 2003 )；另一类则强调WM在选择性注意中的作用，如在反应选择和注意导向中的作用等(Lavie N, Hirst A, Forkert J W& Viding E.,2004；Soto D, Heinke D, Humphreys G W& Blanco M J， 2005 )。
2.1选择性注意对工作记忆的影响
东北师范大学心理学系的张明和张阳在《工作记忆与选择性注意的交互关系》一文中综述了近年来工作记忆和选择性注意交互关系的一系列研究。
首先是选择性注意在空间WM的复述机制中的作用。张明和张阳从Baddeley（1986）提出WM的结构模型（Baddeley A.D, 1986 ）出发，分析了Awh等（1998，1999，2000，2001）的系列研究，结合Smyth和Scholey（1994）的研究结果，得出了选择性注意是空间工作记忆中信息复述的主要机制的结论。但是他们同时也发现Park等（2000）在考察烟碱（Nicotine）对空间工作记忆和空间注意的影响时发现，烟碱能损害空间工作记忆作业的绩效，却对空间注意作业（空间负启动范式）没有影响（Park S, McGurk S， 2000）； 与此相对应，Carter等（2005）的一项研究发现，被试在服用裸盖菇碱（psilocybin）后注意追踪的能力受到了损害，但空间WM能力却没有受到影响（Carter O L, Burr D C, Pettigrew J D, et al.，2005）。这两项研究结果提示空间工作记忆的复述机制除了空间注意外还可能存在其它的机制。不过这仅仅是一种推测，毕竟Park等的结果可能仅仅是反映了烟碱在记忆的编码阶段的影响，而Carter等（2005）研究中的注意追踪作业也与空间注意作业存在一定的差别（Zhang Ming& Zhang Yang， 2007）。
其次是选择性注意在工作记忆表征中的操作。在外部世界中，注意可以内源性地定向于某一空间位置，增进对该区域信息的加工而忽略对其它区域信息的加工，从而引导知觉和行为。近来的一些研究指出，即使是在在内部世界的记忆表征中注意也能像在外部世界中定向一样在心理表征上转移（Griffin, I C&Nobre, A C， 2003； Nobre A C, Coull J T, Maquet P, et al， 2004；Lepsien J, Griffin I C, Devlin J T, et al， 2005 ；West R.，1999 ）。张明和张阳经过分析Griffin和Nobre（2003）采用提取线索化技术所进行的研究（Griffin, I C& Nobre, A C. 2003）结果后得出：Norbre等的研究表明选择性注意不但可以在外部知觉的过程中起着调控认知资源的作用，而且在内部的WM表征中也有着类似的作用。可以预期，将来该领域的研究将会越来越多也会越来越细致。因为内部的WM表征同外部知觉表征同样在人类的认知和行为活动中起着极其重要的作用。同时，该领域的研究也会有助于我们探明WM中信息的更新等WM系统的重要机制。WM中信息的更新过程主要涉及对当前信息的维持和先前信息的排除，而选择性注意极有可能以类似于在空间
WM表征中的选择性机制，在时间维度上展开的选择机制上起着关键性的作用（Zhang Ming&Zhang Yang，2007）。
再者是选择性注意的分心物加工机制对WM的储存和加工的影响。选择性注意对无关信息的加工主要有两种机制，一是分心物抑制机制，即对无关信息表征的抑制；二是习惯化机制，即通过对重复出现的分心物的习惯化使得它激活的相关信息不在对注意活动产生影响。从West (1999)的研究到国内金志成等（2001）在West等（1999）研究基础上的进一步探讨，再到张明等（2005）通过将线索-靶子范式和N-Back变式结合，以WM的记忆错误和侵入错误数为指标探讨选择性注意中的返回抑制与WM的储存和加工之间的关系。这系列的研究结果表明选择性注意的分心物加工机制对WM的过程起到了一定的保护作用，但主要涉及的是静态的记忆储存。而另一方面Griffin等（2003，2004，2005）的研究（Griffin, I C, Nobre, A C. 2003；Nobre A C, Coull J T, Maquet P, et al. 2004；Lepsien J, Griffin I C, Devlin J T, et al. 2005）则指出选择性注意也能在内部的记忆表征中进行一系列操作，因而有可能选择性注意的分心物加工机制也能够通过在记忆表征中对旧信息的抑制及习惯化来实现对动态更新的记忆内容的维护。但这仅仅是一个可能的推测，还需要进一步细致的研究来证明（Zhang Ming& Zhang Yang，2007）。
2.2工作记忆对选择性注意的影响
在WM和选择性注意两者间的交互关系的研究中，早期研究者们认为选择性注意在筛选控制感觉信息进入短时记忆储存中起作用。但近年来研究者们开始关注相反方向的联系，即WM对选择性注意的影响。这些研究包括：
（1）WM的内容对选择性注意定向的影响。已有的一些研究表明保存在WM中的与当前作业相关的信息能影响注意的分配，但在WM中保存的信息除了可能与当前作业有关的
信息外，还会有一些与当前作业无关的信息（如WM中的信息可能是二级作业中的干扰刺激）。但是在这些信息对注意选择是否存在影响上却存在着比较大的争议。Downing等（2004，与Woodman和Luck（2006）对此持有不同的意见。Downing等假设只有位于注意中心的WM信息才能对注意的分配产生影响，位于相对静息状态的WM信息是不会影响注意的分配的，但是Woodman和Luck提出，视觉WM中的信息对选择性注意的影响并不是自动的偏向于与WM中保存的信息相匹配的客体，也非Downing等（2004）所假设只有位于中心注意中的WM信息能自动的引导注意的选择，而是有着更复杂的机制（Zhang Ming&Zhang Yang， 2007）。
（2）WM对选择性注意晚期的反应选择的影响。目前对WM在反应选择中的作用的研究主要集中在言语（数字）WM对反应选择的作用上。其它的WM成分如视觉WM等对反应选择是否有类似的影响？或者这些影响实际上涉及中央执行系统在注意的认知控制机制中的作用？无疑这些问题都是需要进一步的研究来解决（Zhang Ming&Zhang Yang， 2007）。
（3）WM在视觉搜索及其相关作业中的作用。经过张明和张阳的分析后可得知，虽然研究表明空间WM负载能损害视觉搜索的效率，但究竟是如何产生影响的，是由于这两者都需要注意焦点的转移而引起还是经由对返回抑制的影响实现的呢？这些都还有待于进一步的研究（Zhang Ming&Zhang Yang， 2007）。
（4）WM在优化视觉搜索效率的返回抑制中的作用。在这一研究课题上，Castel、金志成和张明等都做过相关研究，但是这三项相关研究的结果并不一致，张明等（2006）所发现的在视觉和言语WM负载下返回抑制增大的趋势，在Castel采用言语负载和金志成等采用言语和视觉负载都没有发现这种趋势。引起差别的原因可能在于张明等（2006）采用了动态范式的缘故，但这仅仅是一个假设，无疑迫切需要进一步的研究来理清（Zhang
Ming&Zhang Yang， 2007）。
3．视觉工作记忆和注意的相互影响
工作记忆包含两个子系统：言语工作记忆（verbal working memory） 和视觉工作记忆(visual working memory）。视觉工作记忆，也称为视空间画板（visuospatial sketchpad），用于存储视觉信息，是工作记忆的重要组成部分。与言语工作记忆相比，对视觉工作记忆的研究较少（Baddeley A，1992；2000）.但是近年来，关于视觉工作记忆和注意的相互影响的研究却取得了一定的成果。
3．1视觉工作记忆对注意定向的调节。
根据Wolfe等提出的Guide Search视觉搜索模型，视觉注意有两个阶段的加工：没有容量限制且为平行加工的前注意阶段，和有容量限制且为序列加工的注意阶段（Wolfe J M,1994；M ller G&Pollmann P S.,2003）。视觉工作记忆对这两个阶段的注意定向有何影响呢？Downing运用空间探测范式探讨了工作记忆内容对工作记忆的影响，得出结论认为在搜索序列中注意会定向到与工作记忆内容相匹配的位置（Downing P E.,2000; Downing P E.&Dodds C M.，2004）。随后，Woodman等对此问题做了进一步的探讨，他们的研究结果表明在视觉搜索过程中被试会主动地采用策略进行搜索。而Olivers等（2006）研究发现，当视觉工作记忆内容与随后视觉搜索中作为分心物的特征子相关或是相同时，会增强特征子的注意捕获效应（Olivers C N L,Meijer F&Teeuwes J.,2006）,即在目标无关条件下，视觉工作记忆内容对注意定向的影响符合注意选择模板。这个结果与Woodman等的研究结果恰好相反（ZHANG Bao ,JIN Zhi-Cheng&CHEN Cai-Qi,2008）。鉴于此，张豹等（2008）采用工作记忆与基本特征的视觉搜索相结合的任务深入探讨了此问题，分别考察目标相关与目标无关两种条件下，视觉工作记忆内容对前注意阶段注意定
向的影响。研究结果表明：即使在前注意阶段，注意定向也会受到视觉工作记忆自上而下的调节，然而却与注意阶段有着明显的不同。（ZHANG Bao ,JIN Zhi-Cheng&CHEN Cai-Qi,2008）。可见如何整合“视觉WM对视觉搜索无影响”和“视觉WM信息引导注意定向”两种不一致的研究结果，还有待于进一步的研究。
3.2注意水平对视觉工作记忆客体表征的影响
有关视觉工作记忆客体表征的研究多采用变化检测范式，Wheeler 、Ceraso 、Irwin 等都对此进行过相关的研究。陈彩琦，付桂芳和金志成（2003）运用单探测的变化检测范式和注意分配程序进行了两个实验，分别考察了由相同维度特征组成的客体和由不同维度特征组成的客体在工作记忆中的表征方式以及注意对其的作用。实验1用双色框作为客体，实验2用不同颜色的形状作为客体。被试为27名大学生。结果发现：由相同维度特征组成的客体在工作记忆中只能以单一特征为储存单元，且这种储存不受注意水平的影响，可能是一种自动化的过程；由不同维度特征组成的客体在工作记忆中能以整合形式表征，但是这种表征需要集中性注意的参与。该结果表明，在知觉过程中整合起来的信息在储存到工作记忆的过程中时，仍需要消耗注意资源（Chen Caiqi,Fu Guifang&Jin Zhicheng,2003）。
4．小结
综上可见，尽管研究者们从不同的角度对WM和注意二者之间的关系进行了考察，但这些研究彼此之间并不是完全独立的，而是彼此之间有着密切的联系，如WM在视觉搜索及其相关作业中的作用与视觉工作记忆对注意定向的调节就是有着密切的联系，同时，对一些问题的探讨也往往伴随着另一些基本问题的探讨，如对WM中信息在引导注意分配问题的研究中基本上都会采用视觉搜索的范式，而这实际上又涉及到了WM对视觉搜索的影响。因此在今后的研究中一个可行的研究方向是将这些相关的问题有机的结合起来进行研
究，进而揭示WM和注意交互作用
的实质（Zhang Ming&Zhang Yang ，2007）。
近年来，WM和注意两大认知系统之间的关系得到了研究者们的高度关注，不同的研究者从不同的研究角度出发对该问题进行了考察，提出了众多的理论假设。但应当看到，目前对于二者关系的研究还只是初步，还存在许多问题，因而有必要从整体上对这两者之间的交互关系进行细致的探讨。同时，随着各种认知神经科学技术的快速发展，未来研究者们更能从不同的角度来对WM和注意交互作用的脑机制进行更为精密、细致的研究，进而揭示这两大重要的认知加工系统交互的实质。可以预期，未来几年，工作记忆与注意二者之间的关系依旧会是研究热点。
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