毛曉飛 彭華茂

1 問題提出

Schaie在著名的西雅圖追蹤研究中, 選取了 5項基本心理能力作為考察成年人認知功能變化的指標(Schaie, 1994), 分別是歸納推理能力(inductive reasoning)、空間定向能力(spatial orientation)、數(shù)字能力(number skill)、語義能力(verbal ability)和詞匯流暢能力(word fluency)。大量研究發(fā)現(xiàn), 人的認知能力隨增齡下降, 到老年期則普遍衰退(Anstey,Horswill, Wood, & Hatherly, 2012; Drag & Bieliauskas, 2010; Gerstorf, Ram, Lindenberger, & Smith,2013; Nilsson, Stern?ng, R?nnlund, & Nyberg, 2009;Raz & Lindenberger, 2011; Salthouse, 2009, 2010;Tun, Williams, Small, & Hafte, 2012)。為了解釋認知老化的機制, 研究者先后提出了4種理論：工作記憶理論(Craik & Byrs, 1982)、加工速度理論(Salthouse, 1985)、抑制理論(Hasher, Stoltzfus, Zacks, &Rypma,1991)和感覺功能理論(Lindenberger &Baltes, 1994)。那么, 究竟何種加工資源在認知老化中起基礎作用？探討這一問題, 不僅利于理解認知能力老化的機制, 還能為認知功能老化的診斷和干預提供依據(jù)。

大量橫斷研究發(fā)現(xiàn)感覺功能和認知能力高相關, 可預測認知能力的老化(Lin, Ferrucci, et al.,2011; Lin, 2011; Lin, Metter, et al., 2011; Stewart &Wingfield, 2009; Weatherbee, Gamaldo, & Allaire,2009; Wood et al., 2005)。Lindenberger和 Baltes(1994)測量了156名老年人的視敏度、聽敏度和智力(加工速度、推理能力、記憶、知識和流暢性), 通過回歸分析發(fā)現(xiàn)視、聽敏度可以解釋老年人93.1%的智力年齡相關變異, 即感覺功能可以解釋認知功能大部分的年齡相關變異。申繼亮、王大華、彭華茂和唐丹(2003)發(fā)現(xiàn)除加工抑制難以進入模型外,其他 3種加工資源(感覺功能、加工速度和工作記憶)對基本心理能力的影響呈層級關系, 而感覺功能則處于層級關系中的最底層, 起著最基礎的作用：感覺功能既在年齡和基本心理能力之間起中介作用, 同時也是年齡和加工速度、工作記憶之間的中介變量。Clay等人(2009)得到類似結(jié)果, 控制視覺(視敏度、視覺對比敏感度)的影響后, 842名老年人的年齡和記憶廣度、年齡和流體智力之間的相關均不再顯著, 視覺功能是老年人記憶廣度、流體智力的中介變量, 證實視覺功能衰退在認知能力老化中起關鍵作用, 視覺功能好的老年人, 其流體智力保存得更好。此外, Humes, Busey, Craig和Kewley-Port (2012)通過嚴格的心理物理學方法測量245名18～87歲被試的視、聽覺和觸覺, 使用韋氏智力測驗(第三版)中的 15個分測驗測查了被試的認知能力, 通過主成分因素分析抽取出感覺功能、認知能力兩個因子, 進行相關分析發(fā)現(xiàn)年齡、感覺功能和認知能力相互之間存在顯著的中度甚至高相關; 控制感覺功能之后, 年齡和認知能力的相關下降為0,提示感覺功能是年齡和認知能力的中介變量。一些縱向研究也支持這一結(jié)論(Elyashiv, Shabtai, &Belkin, 2014; Ghisletta & Lindenberger, 2005; Rott,1995)。Rott (1995)分析Bonn老化研究中156名被試的 12年追蹤數(shù)據(jù), 發(fā)現(xiàn)視覺受損程度和視覺相關認知任務之間顯著正相關, 聽覺受損嚴重者記憶力成績差。使用結(jié)構(gòu)方程模型對柏林老化研究中的516名老年人追蹤4年的數(shù)據(jù)進行分析, 發(fā)現(xiàn)視覺功能(遠、近距離視敏度)和認知能力(知覺速度、詞匯知識)密切相關, 是隨增齡動態(tài)相關的(Ghisletta& Lindenberger, 2005)。Elyashiv 等(2014)對 2716名 53～102歲的老年人的視敏度和癡呆程度進行了10年的追蹤, 發(fā)現(xiàn)視敏度和癡呆程度顯著負相關;控制年齡、教育水平、性別等因素后結(jié)果不變, 即視敏度越差, 認知測驗得分越低。

那么, 為何感覺功能與認知能力會呈高相關？Baltes和Lindenberger基于柏林老化研究提出共因說(the common-cause hypothesis)：感覺功能和認知能力是共變的關系, 存在一個共同的因素影響著它們, 而共同因素反映的是中樞神經(jīng)系統(tǒng)機能的退化,會對整個認知系統(tǒng)產(chǎn)生廣泛的影響(Lindenberger &Baltes, 1994; Baltes & Lindenberger, 1997)。他們認為, 感覺功能作為神經(jīng)生理結(jié)構(gòu)的指標, 對認知功能而言是基礎性的, 對所有的認知能力老化都有較強的中介作用, 感覺功能與認知功能所表現(xiàn)出的密切相關是由于第三變量(共同因素)導致的。一些橫斷研究通過因子分析或結(jié)構(gòu)方程模型發(fā)現(xiàn), 存在一個共同因子, 但這個共同因子不能解釋感覺功能和認知功能的所有年齡相關變異(Salthouse, Hancock,Meinz, & Hambrick, 1996; Anstey, Luszcz, & Sanchez,2001)。而 Anstey, Hofer和 Luszcz (2003a, 2003b)等對追蹤數(shù)據(jù)的分析則對感覺功能與認知功能的共變關系產(chǎn)生了質(zhì)疑。因此, 是否存在共因仍然存疑。

仔細分析不難發(fā)現(xiàn)共因說沒有對認知老化的原因給出實質(zhì)性的解釋, 只是把感覺功能和認知能力的關系往神經(jīng)系統(tǒng)層面推進了一步。共因說還隱含一個假設：感覺功能和認知能力相互獨立, 二者是共變關系、難以截然分開, 但在實際操作中卻難以找到任務可將兩者分離。信息降格說(the information-degradation hypothesis)則從資源分配的角度闡述了感覺功能影響認知加工年齡差異的心理機制,認為感覺功能老化一方面使得認知加工系統(tǒng)難以獲得良好的刺激信息, 另一方面必須犧牲有限的認知資源以獲得良好的信息, 感覺通道和認知加工爭奪有限的資源造成了老年人認知成績下降(Schneider& Pichora-Fuller, 2000)。

Schneider, Pichora-Fuller (2000)提出“知覺壓力(perceptual stress)”范式, 在需要被試反應的刺激上施加噪音, 通過變化刺激和噪音的信號強度(信噪比)產(chǎn)生不同知覺壓力, 考察被試的聽覺任務成績。和無噪音的自然狀態(tài)相比, 如果認知成績的年齡差異減小、甚至消失, 則推論該差異由感覺功能系統(tǒng)的衰退所致, 可證實信息降格說。

Schneider等進行了系列聽覺實驗室研究, 證實視覺衰退是導致認知功能年齡差異的原因, 支持信息降格說。他們采取不同方法加速言語聽力材料(即快速播放), 考察聽覺功能衰退在老年人言語理解老化中的作用, 當使用的加速方法在兩組被試聽力上造成的損傷均最小時, 年輕人和老年人任務成績所受影響相同, 而使用其他加速方法時, 老年人的單詞識別成績下降顯著多于年輕人, 證明聽覺衰退、而非認知老化導致了老年人在加速條件下的快速言語理解成績出現(xiàn)老化, 支持信息降格假說(Schneider, Daneman, & Murphy, 2005)。

也有研究考查聽覺信息輸入水平(聽知覺壓力水平)與工作記憶廣度的關系, 通過實驗手段讓老年、年輕被試處于相同聽知覺壓力水平, 考察工作記憶廣度測驗成績年齡差異的變化, 結(jié)果表明在相同的聽覺壓力水平下測驗成績的年齡差異不再顯著(Pichora-Fuller, Schneider, & Daneman, 1995); 使用類似的方法發(fā)現(xiàn)當聽知覺壓力水平相同時, 對話記憶(Schneider, Daneman, Murphy, & See, 2000)、聯(lián)想記憶(Murphy, Craik, Li, & Schneider, 2000)等都不再出現(xiàn)年齡差異。分析發(fā)現(xiàn) Schneider等人的研究只設置一個聽覺壓力水平, 這能一定程度上證實聽覺功能衰退在認知老化中的作用, 但要嚴密的證實信息降格說, 還需更多的研究證據(jù)：是否隨著感覺功能衰退的逐漸惡化, 占用的資源越來越多, 認知成績的年齡差異會逐漸縮?。咳敉ㄟ^設置不同的知覺壓力水平, 并觀測到認知成績年齡差異隨知覺壓力水平的提高而縮小, 則可嚴格的證明信息降格說。

Schneider等還考察了視覺功能對抑制老化的影響。Ben-David, Schneider (2009a)對關于視覺和抑制老化的文獻進行元分析發(fā)現(xiàn), 對顏色的感知覺能力是年齡和 stroop效應(常用于反映抑制能力的高低)的中介變量, 顏色的知覺能力老化能解釋stroop效應的隨齡改變。為了證明元分析中的結(jié)論,Ben-David, Schneider (2009b)選取88名年輕人, 通過操縱stroop測驗材料的顏色飽和度在年輕人中模擬老年人的顏色視覺老化特征, 要求年輕人在不同的顏色飽和度的條件下完成Stroop測驗, 以此考察視覺功能衰退在Stroop效應老化中的作用。研究結(jié)果表明, 通過操控顏色飽和度可以在年輕人中模擬出視覺功能老化, 年輕人表現(xiàn)出與老年人相似的成績：Stroop效應增大, 由此他們認為顏色知覺的衰退可能導致了stroop效應的老化。但是, Ben-David和 Schneider的研究只選取了年輕被試而未設置老年組, 其結(jié)果只能說明老年人顏色感知能力的下降是其Stroop效應更大的原因之一。如果排除了顏色加工這一因素, Stroop效應是否還存在年齡差異？只有讓老年人和年輕人在識別顏色飽和度程度相同的情況下考察stroop效應量的年齡差異, 才能證明抑制能力是否真正衰退以及在多大程度上衰退。

綜上可知, Schneider等的研究基本以聽覺為切入點, 視覺衰退對認知功能老化的影響還需要更多證據(jù); 是否視覺系統(tǒng)占用的資源越多, 認知加工效率越低, 認知成績的年齡差異是否隨著視覺功能的惡化而逐漸變小; Schneider等的視覺衰退對Stroop測驗成績老化影響的研究缺少年齡對照組, 不能說明視覺衰退對認知功能年齡差異的影響, 同時Stroop測驗測查的是抑制能力, 它在認知老化領域中被認為是比較基礎的認知資源, 在更為復雜的計算、空間定向、推理等能力中, 視覺功能老化是否有同樣重要的作用？基于以上三點, 本研究試圖通過設置不同的視知覺壓力水平, 考察基本心理能力的年齡差異, 以期發(fā)現(xiàn)當視知覺壓力相同時, 認知成績的年齡差異不顯著, 且隨著視知覺壓力的不斷變大, 年齡差異逐漸變小的研究結(jié)果, 從而進一步驗證和補充信息降格說。

本研究沿用知覺壓力的概念, 從操縱視知覺壓力(visual perceptual stress)的角度考察視覺功能衰退在基本心理能力老化中的作用。通過實驗手段控制視知覺輸入, 以個體在視覺噪音條件下正確識別信號刺激的百分率表示視知覺壓力的高低, 正確識別百分率越高說明視知覺壓力越低(彭華茂, 2005;高悅, 2013)。實驗要求年輕人、老年人在相同視知覺壓力水平和無噪音條件下接受基本心理能力測驗, 相比于無噪音的自然狀態(tài)下, 認知成績的年齡差異減小甚至消失才能支持信息降格說, 且隨著視知覺壓力的增大, 成績的年齡差異逐漸縮小。而相同視知覺壓力是指被試在噪音條件下, 老年人和年輕人識別出實驗材料的正確率相同, 他們的視覺信息輸入水平、能看清楚的程度一樣。本研究設置3個視知覺壓力水平：以 60%、80%和 100%的正確識別率分別代表高、中、低視知覺壓力水平。

綜上所述, 本研究擬通過操縱個體的視覺信息輸入水平, 考察視覺功能衰退對基本心理能力老化的作用。根據(jù)信息降格假說, 我們預計, 在完成基本心理能力認知任務時, 老年人和青年人在無噪音水平下是存在顯著性的年齡差異的, 而一旦控制了視知覺壓力水平, 年齡差異減少甚至沒有, 且隨著視知覺壓力條件的提高, 成績年齡差異逐漸縮小。

2 研究方法

2.1 被試

招募被試64名, 其中年輕組 33人(女19), 年齡18～28歲, 平均22.24歲; 老年組31人(女21), 年齡62～87歲, 平均71.10歲。被試進入實驗室后完成人口信息調(diào)查(年齡、受教育年限、自評健康水平等), 具體信息見表 1。兩組被試的受教育水平(t(62) = 2.82, p < 0.05)和自評健康水平(t(62) = ?3.33,p = 0.001)差異均顯著, 因此后續(xù)分析將兩個變量作為協(xié)變量控制。

表1 被試基本信息

2.2 實驗設計

研究采用2(年齡：年輕組、老年組) × 4(視知覺壓力：低、中、高壓力、無噪音)的混合設計。前者為被試間因素, 后者為被試內(nèi)因素。

2.3 測量工具

2.3.1 視知覺壓力的生成

在計算機(屏幕分辨率為 1024×768)的白色屏幕中央隨機呈現(xiàn)1個0～9的黑色數(shù)字, 以高斯噪音(Gaussian noise)覆蓋, 如圖1所示。被試眼睛距屏幕60 cm判斷上面的數(shù)字并按相應鍵。被試正確識別信號刺激的百分率表示其知覺壓力水平, 百分率越高說明知覺壓力越低。本研究生成知覺壓力的具體方法如下：背景亮度(Lav)恒定, 數(shù)字亮度(Ltar)恒定, 變化噪音亮度, 后二者的亮度對比即為信號/噪音強度比(信噪比, SNR)。信噪比值越大, 知覺壓力越小, 數(shù)字越清楚。數(shù)字與背景的對比度 c =(Lav?Ltar)/Lav %恒定不變; 噪音區(qū)與背景對比度Cn = {Σ[(Li?Lav) /Lav]2/n}, Li 是噪音區(qū)每一像素的亮度, n為像素點數(shù); 信噪比SNR = log (c/Cn)(Speranza, Daneman, & Schneider, 2000; 彭華茂,2005)。

圖1 覆蓋噪聲和不覆蓋噪聲的刺激材料

各被試在相同知覺壓力水平下所對應的信噪比不同, 在正式實驗前都需要通過恒定刺激法測量。具體如下：經(jīng)預實驗選出5到7個刺激, 最大強度者被感覺到的可能性應≧95%, 最小強度者被感覺到的可能性應≦5%; 每種刺激隨機呈現(xiàn)50到200次, 求出各刺激引起某種反應(有、無或大、小)的次數(shù), 再根據(jù)刺激出現(xiàn)次數(shù)來確定被試的視覺識別閾限(郭秀艷, 2004), 從而得到達到不同正確識別率所需的信噪比。

首先, 我們確定閾限測量中的最小和最大信噪比, 被試在最小信噪比下幾乎每次都不能正確識別數(shù)字, 在最大信噪比下則幾乎每次都能正確識別數(shù)字。招募 10名大學生進行預實驗以確定實驗軟件需要的初步內(nèi)置參數(shù), 要求其評定覆蓋不同水平噪聲的刺激材料(數(shù)字), 以確定最大與最小信噪比標準, 明暗對比下數(shù)字的信噪比范圍在?8.2～?6.9(實驗軟件內(nèi)置參數(shù))之間。然后, 在此范圍中選擇5個相等距離(噪音覆蓋面積)信噪比, 共同組成 7組不同信噪比刺激呈現(xiàn)給每名被試, 每組刺激呈現(xiàn) 30次, 共 210次, 隨機呈現(xiàn), 要求被試辨別并按相應數(shù)字鍵。根據(jù)被試在7種信噪比下的數(shù)字識別正確率,利用 Probit函數(shù)計算每名被試達到 60%、80%、100%正確識別率各自所需的信噪比, 再將信噪比值輸入實驗軟件產(chǎn)生實驗材料(彭華茂, 2005; 彭華茂, 王大華, 2012)。

信噪比值是產(chǎn)生視知覺壓力的關鍵, 噪音越大,視知覺壓力也就越大。研究發(fā)現(xiàn), 不論是年輕組還是老年組,在高壓力水平下, 被試的實驗材料上所覆蓋的噪音多于中壓力水平, 而中壓力水平又多于低壓力水平。可知在壓力條件下, 兩組被試的信噪比值都隨著壓力水平的提高而變小, 呈下降趨勢,見圖2。

圖2 信噪比和視知覺壓力水平的關系

由于語義能力和詞匯流暢能力的測量依靠口頭呈現(xiàn)、報告, 難以施加視覺噪音, 故本研究只考察視知覺壓力水平對空間定向能力、數(shù)字能力和歸納推理能力三項基本心理能力老化的影響, 具體試探任務參照前人研究(申繼亮等, 2003; 高悅, 彭華茂, 文靜, 王大華, 2011)。

2.3.2 空間定向能力

使用心理旋轉(zhuǎn)測驗測量空間定向能力。

以數(shù)字 4及其鏡像分別在 8個角度(分別為正0°、正 60°、正 120°、正 180°、負 0°、負 60°、負120°和負 180°)旋轉(zhuǎn)后得到的圖像作為刺激材料(共16種材料)。每一材料呈現(xiàn)4次, 共64次。計算機隨機呈現(xiàn)刺激, 被試需既快又準地判斷刺激是正寫4還是反寫4并做相應按鍵反應。正式測驗前有5次練習; 記錄被試反應的正確率及反應時, 平均正確反應時越短, 表明空間定向能力越好。

2.3.3 數(shù)字能力

使用加減運算測驗測量數(shù)字能力。

測試題由連加、連減或加減混合運算組成, 涉及0～9中的一位數(shù), 最終答案也是一位數(shù)。正式測驗前有3次練習任務, 練習題目不出現(xiàn)在正式測試中。記錄被試1分鐘內(nèi)的正確題目數(shù), 對1題記1分, 得分越高表明數(shù)字能力越強。

2.3.4 歸納推理能力

使用圖形推理測驗測量歸納推理能力。

要求被試找出已知成對圖形的規(guī)律, 并從5個備選圖形中選出與目標圖形構(gòu)成符合規(guī)律的圖形。被試先練習3次, 待明白任務規(guī)則之后開始正式測驗。計算機隨機呈現(xiàn)圖形推理的題目, 被試確定答案后按鍵反應。記錄2 min內(nèi)被試完成的正確題目數(shù)。對1題記1分, 得分越高表明歸納推理能力越好。

2.4 實驗程序

被試進入實驗室后填寫基本信息, 并自評健康狀況。正式實驗時, 被試先完成視知覺壓力測查,然后完成無噪音和有噪音的 3項基本心理能力測驗。實驗按空間定向能力、數(shù)字能力、歸納推理能力順序進行; 每項測驗中, 被試均接受 3種噪音條件和無噪音條件, 4種條件隨機呈現(xiàn)。

3 研究結(jié)果

3.1 空間定向能力

兩組被試分別在不同視知覺壓力水平下接受心理旋轉(zhuǎn)測試, 結(jié)果見表2、圖3。

表2 不同噪音條件下心理旋轉(zhuǎn)能力成績(ms)

圖 3 年輕組和老年組在不同知覺壓力水平下的心理旋轉(zhuǎn)測驗成績(ms)

獨立樣本t檢驗(df = 62)表明, 在高壓力水平下老年人正確率只有0.54, 顯著小于年輕人(p < 0.01)。由于高壓力水平下兩組被試正確率存在顯著差異,其反應時可能不能進行比較, 為此我們進行了兩次方差分析。

第一次方差分析納入高壓力水平下的成績, 以受教育、自評健康水平為協(xié)變量做2×4的兩因素重復測量方差分析, 受教育水平[F(1,60) = 0.30, p >0.05, 偏η= 0.005]、自評健康水平[F(1,60) = 0.71,p > 0.05, 偏η= 0.012]對結(jié)果影響均不顯著; 年齡主效應不顯著, F(1,60) = 1.41, p > 0.05, 偏 η=0.023; 視知覺壓力水平主效應顯著; F(3,180) =4.89, p < 0.01, 偏η= 0.075; 年齡與視知覺壓力兩因素交互作用顯著, F(3,180) = 4.76, p < 0.01, 偏η=0.073。對兩組被試成績進行簡單效應分析發(fā)現(xiàn), 高壓力水平年輕人的平均正確反應時顯著比老年組長, F(1,60) = 5.02, p < 0.05, 偏 η= 0.077; 其他壓力水平下的年齡差異不顯著[中壓力水平：F(1,60) =0.01, p > 0.05, 偏η= 0.0002; 低壓力水平：F(1,60) =0.41, p > 0.05, 偏η= 0.007; 無噪音：F(1,60) =0.25, p > 0.05, 偏 η= 0.004]。

第二次方差分析不納入高壓力水平下的成績,以受教育水平、自評健康水平為協(xié)變量做2×3兩因素重復測量方差分析, 受教育水平[F(1,60) = 0.13,p > 0.05, 偏η= 0.002]、自評健康水平[F(1,60) =2.08, p > 0.05, 偏η= 0.034]對結(jié)果影響均不顯著;年齡主效應不顯著, F(1,60) = 0.27, p > 0.05, 偏η=0.000; 視知覺壓力水平主效應不顯著, F(2,120) =0.24, p > 0.05, 偏η= 0.004; 年齡與視知覺壓力兩因素交互作用不顯著, F(2,120) = 0.41, p > 0.05, 偏η= 0.007; 表明中、低壓力水平和無噪音條件下的心理旋轉(zhuǎn)反應時不存在顯著的年齡差異。

3.2 數(shù)字能力

兩組被試分別在不同視知覺壓力水平下接受數(shù)字能力測試, 結(jié)果見表3、圖4。

以受教育、自評健康水平為協(xié)變量做2×4兩因素重復測量方差分析, 受教育水平[F(1,55) = 1.91,p > 0.05, 偏η= 0.033]、自評健康水平[F(1,55) =0.18, p > 0.05, 偏η= 0.003]對結(jié)果影響均不顯著;年齡主效應顯著, F(1,55) = 124.52, p < 0.001, 偏η=0.694; 視知覺壓力水平主效應顯著, F(3,165) =3.08, p < 0.05, 偏η= 0.053; 年齡與視知覺壓力兩因素交互作用顯著, F(3,165) = 42.65, p < 0.001, 偏η= 0.437。對在不同壓力水平下兩組被試的成績進行簡單效應分析發(fā)現(xiàn), 高壓力水平未出現(xiàn)顯著年齡差異, F(1,55) = 0.99, p > 0.05, 偏η= 0.018; 而中壓力水平[F(1,55) = 20.28, p < 0.001, 偏 η= 0.27]、低壓力水平[F(1,55) = 13.58, p < 0.01, 偏η= 0.20]和無噪音條件[F(1,55) = 210.95, p < 0.001, 偏η=0.79]下, 年輕組的成績都顯著優(yōu)于老年組。施加噪音后被試的成績低于無噪音條件, 且在高、中、低壓力水平和無噪音條件下兩組成績之差分別為0.47、3.73、4.86、14.73, 即數(shù)字能力的年齡差異隨壓力水平增高而減小。

表3 不同條件下加減運算測驗得分

圖4 年輕組、老年組數(shù)字能力成績

3.3 歸納推理能力

兩組被試分別在不同視知覺壓力水平下接受圖形推理測驗, 結(jié)果見表4、圖5。

表4 不同條件下圖形推理測驗得分

圖5 年輕組、老年組圖形推理測驗成績

以受教育、自評健康水平為協(xié)變量做2×4兩因素重復測量方差分析。受教育水平[F(1,46) = 4.52, p >0.05, 偏η= 0.09]、自評健康水平[F(1,46) = 0.33, p >0.05, 偏 η= 0.007]對結(jié)果影響均不顯著; 年齡主效應顯著, F(1,46) = 69.44, p < 0.001, 偏η= 0.602;視知覺壓力水平主效應不顯著, F(3,138) = 0.58, p >0.05, 偏η= 0.012; 年齡與視知覺壓力兩因素交互作用顯著, F(3,138) = 4.05, p < 0.01, 偏η= 0.081。對在不同壓力水平下兩組被試的成績進行簡單效應分析發(fā)現(xiàn), 高壓力水平下差異不顯著, F(1,46) =3.61, p > 0.05, 偏η= 0.073; 其他3個水平差異都顯著, 年輕人成績均好于老年人, 結(jié)果分別為中壓力水平：F(1,46) = 36.40, p < 0.001, 偏 η= 0.44, 低壓力水平：F(1,46) = 53.23, p < 0.001, 偏 η= 0.54, 無噪音水平：F(1,46) = 28.05, p < 0.001, 偏η= 0.38。在高、中、低壓力水平和無噪音條件下, 兩組成績之差為1.67、3.80、4.50、3.69, 即歸納推理測驗成績的年齡差異隨壓力水平增高大致呈逐漸減小的趨勢。

4 討論

數(shù)據(jù)結(jié)果表明, 在數(shù)字能力和歸納推理能力測驗中, 年輕組和老年組成績的年齡差異隨著視知覺壓力的逐漸變大而逐漸縮小, 在高視知覺壓力條件下年齡差異消失。而在空間定向能力中, 高視知覺壓力條件下, 老年人成績好于年輕人; 在低、中壓力條件和無噪音條件下被試成績的均不存在顯著的年齡差異。

4.1 視知覺壓力在基本心理能力老化中的作用

當老年、年輕組處于相同的視知覺壓力條件下,數(shù)字能力成績的年齡差異都低于無噪音條件, 雖然在低、中視知覺壓力水平下測驗成績的年齡差異均未完全消失, 但高壓力水平時年齡差異消失了, 且隨著視知覺壓力水平的逐漸增大, 年齡差異逐漸縮小。歸納推理能力的成績也存在類似結(jié)果。

高視知覺壓力水平下數(shù)字能力和歸納推理能力的結(jié)果符合研究假設, 支持信息降格說。這與前人在聽覺層面的研究結(jié)果類似：讓年輕人和老年人處于相同聽覺條件下, 發(fā)現(xiàn)工作記憶廣度(Pichora-Fuller et al., 1995)、對話記憶(Schneider et al.,2000)、聯(lián)想記憶(Murphy et al., 2000)等都不再出現(xiàn)年齡差異, 支持信息降格說。

本研究中, 知覺壓力實際上是通過調(diào)節(jié)實驗材料與噪音的明暗對比來實現(xiàn)的,因此被試在噪音條件下識別實驗材料的能力實質(zhì)上也體現(xiàn)了被試對比敏感度的高低。所謂對比敏感度(contrast sensitivity)是指個體區(qū)分明亮強度差異的能力(彭華茂, 2005)。Wood等人(Wood et al., 2009; Wood et al., 2010)給被試帶上特殊的濾鏡模擬白內(nèi)障造成視覺對比敏感度的損傷, 發(fā)現(xiàn)無論是對老年人還是年輕人, 操縱視覺對比敏感度的下降均導致了認知表現(xiàn)(加工速度、執(zhí)行功能和抑制功能)的下降。這也佐證了本研究的結(jié)果。

在這2項測驗中, 低、中視知覺壓力水平下兩組測驗成績的年齡差異沒有消失, 而是隨著壓力水平的增大年齡差異逐漸變小, 這可以從認知資源分配的角度進行解釋(Wood et al., 2010; 高悅, 2013)。Wood等認為給老年人帶上能使視覺變差的濾鏡,使得視覺通道需要占用更多的認知資源以獲得良好的感覺信息, 能用于認知加工的資源隨之減少,因而老年人的認知表現(xiàn)相比無濾鏡條件下變得更差。高悅(2013)考察了認知負荷如何影響視知覺壓力在抑制老化中的作用, 發(fā)現(xiàn)在無噪音的自然條件下(視知覺壓力不等), 高、低認知負荷下的 Stroop效應量的年齡差異均無顯著差異; 而在有噪音條件下(視知覺壓力相等), 低認知負荷時, Stroop效應量沒有顯著年齡差異, 高認知負荷時, Stroop效應量的年齡差異顯著, 老年人的Stroop效應量大于年輕人。為什么在相同的知覺壓力下, 不同的認知負荷會對 Stroop效應的年齡差異有不同的影響？這可能是由于低認知負荷耗費的認知資源較少, 在感覺信息輸入相等的情況下(相同視知覺壓力條件), 老年人可用于后續(xù)認知加工的資源和年輕人相近, 因而Stroop效應的年齡差異很小。高認知負荷耗費的認知資源總量多, 即使感覺信息輸入相等, 老年人剩余能用于認知加工的資源不足, 而年輕人尚有余力應對, 因此Stroop效應的年齡差異顯著。

綜上所述, 本研究可以對信息降格假說進行一些補充。視覺功能的老化是通過認知資源總量對認知老化起作用的。首先, 個體的認知資源可分為兩部分：一部分用于感覺加工(外界信息的輸入), 一部分用于認知加工, 二者是此消彼長的關系。感覺加工占用較多資源時, 認知加工可用資源減少。反之亦然。第二, 老化使年輕人認知資源總量高于老年人。第三, 年輕人較好的視覺功能可使其感覺加工消耗較少的資源。基于以上三點, 在低、中視知覺壓力條件下, 兩組被試能看清實驗材料, 視覺層面耗費的資源較少, 雖然年輕人和老年人處于相同視知覺壓力條件, 但由于認知資源總量多, 年輕人可用于認知加工的資源仍然大于老年人(認知資源的年齡差異已不及無噪音條件時大), 因此在低、中視知覺壓力條件下, 兩組被試的數(shù)字能力、歸納推理能力測驗成績的年齡差異相比于無噪音條件減小, 但并未消失。而高視知覺壓力條件消耗了老年人、年輕人較多的資源, 這時年輕人和老年人可用于認知任務加工的資源均出現(xiàn)不足, 兩組被試的成績都較差, 從而出現(xiàn)年齡差異消失的現(xiàn)象。故而會出現(xiàn)數(shù)字能力和歸納推理能力的成績出現(xiàn)隨視知覺壓力的增大, 年齡差異逐漸縮小的趨勢。

雖然如此, 高視知覺壓力條件下數(shù)字能力、歸納推理能力成績的年齡差異不顯著可能存在另外一種原因。在高視知覺壓力條件下, 由于噪音過大,年輕人和老年人可能出現(xiàn)“地板效應”, 故沒有表現(xiàn)出顯著的年齡差異。此外, 高視知覺壓力條件下歸納推理能力年齡差異檢驗結(jié)果表明, 雖然兩組被試成績的年齡差異不顯著, 但效應值比較大, 因此很有可能在增加被試量和條目數(shù)的情況下, 高壓力水平下就有年齡差異了, 而這還有待進一步的探尋。

綜上, 數(shù)字能力和歸納推理能力的結(jié)果在一定程度上支持信息降格說。故可以推測, 視覺功能的衰退對基本心理能力的老化有重要作用, 但這種作用受到認知資源總量的調(diào)節(jié)。

4.2 對空間定向能力結(jié)果的分析

在空間定向能力上, 兩組被試在高視知覺壓力條件下, 老年人成績好于年輕人, 出現(xiàn)逆轉(zhuǎn); 而在無噪音條件下, 兩組被試卻無顯著差異, 不支持研究假設。

由于空間定向能力的指標為平均正確反應時,即正確作答題項的平均反應時。對兩組被試在高視知覺壓力條件下的正確率進行了獨立樣本 t檢驗,老年人正確率只有 0.54, 接近隨機猜測水平, 顯著低于年輕組。老年被試可能在高壓力水平下難以辨別實驗材料, 在認知資源有限和時間有限的情況下采取了隨機猜測策略, 故而其猜對的題項反應時特別快, 導致其平均正確反應時顯著短于年輕組。

無噪音條件下兩組被試成績無差異, 可能是由于老年人可能更擅長用策略補償某些能力的喪失(Freund & Baltes, 1998; Bajor & Baltes, 2003), 而年輕人在面臨新任務時可能相對較少使用策略補償,從而影響到認知成績, 故而在無噪音的自然條件下無顯著的年齡差異。因而在覆蓋噪音后(中、低視知覺壓力條件下)年齡差異不顯著。但總體而言, 無噪音條件下兩組被試空間定向能力的年齡差異不顯著的原因仍有待進一步探尋。

4.3 研究局限和展望

本研究通過實驗手段操控被試的視覺信息輸入水平, 考察了視知覺壓力在基本心理能力老化中的作用, 但存在以下局限：本研究只探討了視覺功能衰退對基本心理能力老化的作用, 但老年人在日常生活中還面臨著諸如聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等多方面的感覺功能衰退, 我們尚不能確定感覺功能的衰退是否會對基本心理能力的老化發(fā)生作用。此外, 噪音條件下的歸納推理測驗材料是根據(jù)被試正確識別數(shù)字信號所需要的信噪比值確定的, 與歸納推理測驗的圖形材料并不完全對應, 因此在對歸納推理測驗的數(shù)據(jù)進行推論時還需謹慎。建議今后的研究在更嚴格匹配知覺壓力的前提下, 進一步研究感知覺功能在認知衰退中的作用。

5 結(jié)論

隨著視知覺壓力的增加, 基本心理能力(數(shù)字能力、歸納推理能力)的年齡差異逐漸縮小, 甚至消失, 研究結(jié)果支持信息降格說。視覺功能的衰退可以影響基本心理能力的年齡差異, 提示我們視覺功能的衰退可能是影響基本心理能力老化的一個重要因素, 視覺功能的作用受加工資源的調(diào)節(jié)。

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